[实用新型]一种具有NiOX

说明书

本实用新型公开了一种具有NiO_X保护层的MIS‑HEMT器件，所述器件包括AlGaN/GaN外延，AlGaN/GaN外延上表面的两端分别连接源漏电极，源漏电极的上表面和AlGaN/GaN外延上表面连接源漏电极以外的区域从下到上依次沉积第一介质层和第二介质层，第二介质层的上表面连接栅电极，栅电极位于源漏电极之间，第一介质层为NiO_X，第一介质层和第二介质层共同作为钝化层和栅介质层。采用NiO_X/SiN_X叠层结构同时作为器件的栅介质层与钝化层，利用电子束蒸发设备生长薄膜较PECVD设备减小了沉积损伤问题，改善了器件的表面态，器件的漏电、电流崩塌以及击穿电压性能都得到了优化。

技术领域

本实用新型涉及半导体领域AlGaN/GaNHEMT器件，特别涉及一种具有NiO_X保护层的MIS-HEMT器件。

背景技术

GaN材料因具有高电子迁移率、低导通电阻、优异的散热能力以及高击穿等特性，广泛应用于高频功率放大器与高压功率开关等场合。然而由于势垒层AlGaN上存在较多的表面态缺陷，使得电流崩塌现象普遍存在于GaN MIS-HEMT器件中，致使器件的性能退化，可靠性降低。目前大众比较认可的解释是表面态的累积形成了“虚栅效应”，使得器件的性能得到恶化。传统的解决方法是在AlGaN上沉积一层SiN_X来抑制表面态，虽然起到一定作用，但总体上效果不显著。由于采用PECVD沉积SiN_X薄膜的沉积过程会对AlGaN表面造成一定的损伤，在一定程度上会引入新的表面态陷阱，因此许多学者倾向于使用低损伤沉积薄膜的设备，例如（cat-）CVD、ICP-CVD 和LPCVD；但是普遍存在的问题是需要更高的温度以及更长的时间来制备所得的薄膜，对于工业量产而言是不利的。

PECVD沉积薄膜过程中引入的表面态陷阱会增强栅极边缘漏极侧的电场，并在HEMT器件中带来更高的栅极漏电流；

电子束蒸发设备沉积金属薄膜在常温下进行，对AlGaN表面造成的损伤相对于PECVD而言是非常小的。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种具有NiO_X保护层的MIS-HEMT器件，采用NiO_X/SiN_X等叠层结构同时作为栅介质层与钝化层，减小了表面态陷阱，达到了减小器件漏电、极大程度抑制电流崩塌以及提高击穿电压的目的。

NiO_X层的形成包括采用电子束蒸发设备沉积一层薄的金属Ni层以及后续的高温氧化过程；第二介质层采用PECVD 沉积获得。

本实用新型的目的至少通过如下技术方案之一实现的。

本实用新型提供了一种具有NiO_X保护层的MIS-HEMT器件，所述器件包括AlGaN/GaN外延，AlGaN/GaN外延上表面的两端分别连接源漏电极，源漏电极上和AlGaN/GaN外延上表面连接源漏电极以外的区域从下到上依次沉积第一介质层和第二介质层，第二介质层的上表面连接栅电极，栅电极位于源漏电极之间，第一介质层为NiO_X，第一介质层和第二介质层共同作为MIS-HEMT器件的钝化层和栅介质层。

优选地，第二介质层为SiN_X、SiO₂或者SiON。

优选地，第一介质层的厚度为6-18 nm。

优选地，第二介质层的厚度为5-10 nm。

优选地，第一介质层的厚度为15 nm。

优选地，第一介质层的厚度为12 nm。

优选地，第二介质层的厚度为7 nm。