【技术实现步骤摘要】
本申请涉及半导体领域，尤其涉及一种具有sigan复合栅极钝化层的耗尽型氮化镓hemt器件及其制备方法。
技术介绍
1、本部分的描述仅提供与本申请公开相关的背景信息，而不构成现有技术。
2、图1和图2示出了耗尽型氮化镓hemt器件的结构示意图。现有技术中的耗尽型氮化镓hemt器件从下到上依次包括：衬底1(如silicon)、形成在衬底1上的缓冲层2、形成在缓冲层2上的沟道层3(例如，低碳gan)、形成在沟道层3上的势垒层4(例如，algan或alingan)、形成在势垒层4上的栅介质层5(材料可能为sin等)、形成在栅介质层5上的栅极、以及位于栅极两侧并且连接到势垒层4与沟道层3界面的两个欧姆接触，这两个欧姆接触分别用于形成源电极7和漏电极8。其中，图1的方式中，栅介质层5包括非原位的sin层。而在图2中，栅介质层5包括原位(in-situ)sin层和形成在原位(in-situ)sin层上的非原位sin层。
3、图1中的现有器件制备工艺大概包括以下步骤：
4、图3中epi growth：在衬底1(substrate)上外延依次生长以下层：缓冲层2、沟道层3以及势垒层4，势垒层4与沟道层3之间的界面由于氮化镓材料的极化特性，会在界面几纳米到几十纳米范围内生成一层高浓度的二维电子气(2d electron gas，简称2deg)，这一层是hemt器件导通的电流通道。缓冲层2可以使用aln成核层和algan/aln超晶格结构或者aln成核层和阶梯铝含量algan多层结构。当然在一些特别的应用场景下，也
5、图4中passivation dep：淀积栅介质层5(外延钝化层)。
6、图5中go et：栅极接触开口91。
7、图6中gm dep和gm et：第一层栅极金属淀积，刻蚀之后形成栅极。
8、图7中oho et：欧姆接触开口91刻蚀。
9、图8中ohm dep和ohm et：欧姆金属淀积形成欧姆接触，刻蚀形成接触电极。
10、上述步骤至少存在以下问题：
11、1、栅介质层5作为外延钝化层，与势垒层4的界面质量较差，由于栅介质层5(材料可能为sin，sio2，al2o3等)的沉积方式通常为低压化学气相沉积(lpcvd)，等离子增强化学气相沉积(pecvd)，原子层沉积(ald)等，与外延生长使用的金属有机物化学气相沉积(mocvd)或分子束外延(mbe)的工艺手法不同，因此两层之间的界面不可避免的存在氧化与界面态，这对于器件性能、栅极寿命都会有不利影响。
12、2、采用在mocvd原位(in-situ)生长sin的方式，可以部分避免势垒层4与栅介质层5界面的氧化沾污，但mocvd原位生长sin也会有问题，原位生长sin的主要方式是在mocvd的高温下(>1000℃)通入sih4与nh3来反应生成sin，但是高温下sih4对于势垒有刻蚀作用，特别是目前势垒层4通常生长在异质外延的衬底1(如蓝宝石、硅等)上，其外延层中存在较高密度的穿透位错，穿透位错在外延层表面会有露头，而sih4在部分穿透位错露头处的刻蚀速率明显高于其他位置，这导致穿透位错在表面的露头会在sih4的刻蚀下迅速被放大，形成大尺寸的空洞，严重影响整体外延层的表面平整度，导致后续器件栅极穿通，漏电增加，器件失效。图9与图10分别是经过sih4处理前与sih4处理后的外延层表面，图5的较大尺寸的黑洞就是图4的穿透位错在sih4刻蚀作用下被放大后形成的。
13、图1和图2从hemt器件的横截面角度说明了氮化镓异质外延的穿透位错(黑色曲线)是如何从底部外延层，一直延伸到原位sin层(in-situ sin)中，如果穿透位错位于器件栅极以下并且在sih4刻蚀下被放大，就有很大几率导致栅极漏电增加，器件失效。
14、应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的
技术介绍
部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。
技术实现思路
1、基于前述的现有技术缺陷，本申请中，其用于解决现有技术中的问题。
2、为了实现上述目的，本申请提供了如下的技术方案：一种具有sigan复合栅极钝化层的耗尽型氮化镓hemt器件，包括：
3、沟道层；
4、用于形成在所述沟道层上的势垒层；
5、用于形成在所述势垒层上的栅介质层；
6、源电极和漏电极，所述源电极和所述漏电极形成在所述势垒层上；
7、栅电极，所述栅电极形成在所述栅介质层上；
8、其中，所述栅介质层包括sigan钝化层，所述sigan钝化层由sin和gan组成。
9、优选地，所述栅介质层还包括形成在所述sigan钝化层上的sin钝化层。
10、优选地，所述沟道层和所述势垒层之间还形成有插入层。
11、优选地，所述势垒层包括aln，和gan与inn两者中的至少一个，以ga、al和in的氮化物质量之和为100％计，所述势垒层中所述ga的质量组分为0-90％、所述al的质量组分为10％-100％、所述in的质量组分为0-50％。
12、优选地，以si和ga的氮化物质量之和为100％计，所述sigan钝化层中所述si的质量组分为90％-99.5％，所述ga的质量组分为0.5％-10％。
13、优选地，以si和ga的氮化物质量之和为100％计，所述sigan钝化层中所述si的质量组分为95％-99％，所述ga的质量组分为1％-5％。
14、本申请实施例公开了一种具有sigan复合栅极钝化层的耗尽型氮化镓hemt器件的制造方法，包括以下步骤：
15、形成沟道层和势垒层；
16、在势垒层上形成栅介质层，其中，所述栅介质层包括sigan钝化层；
17、在栅介质层上淀积刻蚀介质层；
18、在所述刻蚀介质层上进行开口直至所述栅介质层；
19、在开口处形成栅电极。
20、优选地，步骤“在势垒层上形成栅介质层”包括：在所述势垒层上仅淀积sigan钝化层作为所述栅介质层。
21、优选地，步骤“在势垒层上形成栅介质层”包括：在势垒层上形成sigan钝化层，在所述sigan钝化层上形成sin钝化层。
22、优选地，步骤“形成沟道层和势垒层”包括形成沟道层，在所述沟道层上形成插入层，在所述插入层上形成势垒层。
23、借由以上的技术方案，本申请的有益效果在于：
24、(1)sigan钝化层避免了栅介质层与势垒层的界面的氧化态和悬挂键，有效增强了器件性能与栅极寿命；
25、(2)sigan钝化层抑制了穿透位错的露头在sih4下被刻蚀，使得后续生长的无定形sigan可以覆盖穿透位错的露头，阻止穿透位本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有SiGaN复合栅极钝化层的耗尽型氮化镓HEMT器件，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的具有SiGaN复合栅极钝化层的耗尽型氮化镓HEMT器件，其特征在于，所述栅介质层还包括形成在所述SiGaN钝化层上的SiN钝化层。
3.根据权利要求1所述的具有SiGaN复合栅极钝化层的耗尽型氮化镓HEMT器件，其特征在于，所述沟道层和所述势垒层之间还形成有插入层。
4.根据权利要求1所述的具有SiGaN复合栅极钝化层的耗尽型氮化镓HEMT器件，其特征在于，所述势垒层包括AlN，和GaN与InN两者中的至少一个，以Ga、Al和In的氮化物质量之和为100％计，所述势垒层中所述Ga的质量组分为0-90％、所述Al的质量组分为10％-100％、所述In的质量组分为0-50％。
5.根据权利要求1所述的具有SiGaN复合栅极钝化层的耗尽型氮化镓HEMT器件，其特征在于，以Si和Ga的氮化物质量之和为100％计，所述SiGaN钝化层中所述Si的质量组分为90％-99.5％，所述Ga的质量组分为0.5％-10％。
6.根据权
7.一种具有SiGaN复合栅极钝化层的耗尽型氮化镓HEMT器件的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的具有SiGaN复合栅极钝化层的耗尽型氮化镓HEMT器件的制造方法，其特征在于，步骤“在势垒层上形成栅介质层”包括：在所述势垒层上仅淀积SiGaN钝化层作为所述栅介质层。
9.根据权利要求7所述的具有SiGaN复合栅极钝化层的耗尽型氮化镓HEMT器件的制造方法，其特征在于，步骤“在势垒层上形成栅介质层”包括：在势垒层上形成SiGaN钝化层，在所述SiGaN钝化层上形成SiN钝化层。
10.根据权利要求7所述的具有SiGaN复合栅极钝化层的耗尽型氮化镓HEMT器件的制造方法，其特征在于，步骤“形成沟道层和势垒层”包括形成沟道层，在所述沟道层上形成插入层，在所述插入层上形成势垒层。
...【技术特征摘要】
1.一种具有sigan复合栅极钝化层的耗尽型氮化镓hemt器件，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的具有sigan复合栅极钝化层的耗尽型氮化镓hemt器件，其特征在于，所述栅介质层还包括形成在所述sigan钝化层上的sin钝化层。
3.根据权利要求1所述的具有sigan复合栅极钝化层的耗尽型氮化镓hemt器件，其特征在于，所述沟道层和所述势垒层之间还形成有插入层。
4.根据权利要求1所述的具有sigan复合栅极钝化层的耗尽型氮化镓hemt器件，其特征在于，所述势垒层包括aln，和gan与inn两者中的至少一个，以ga、al和in的氮化物质量之和为100％计，所述势垒层中所述ga的质量组分为0-90％、所述al的质量组分为10％-100％、所述in的质量组分为0-50％。
5.根据权利要求1所述的具有sigan复合栅极钝化层的耗尽型氮化镓hemt器件，其特征在于，以si和ga的氮化物质量之和为100％计，所述sigan钝化层中所述si的质量组分为90％-99.5％，所述ga的质量组分为0.5％-10％。
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【专利技术属性】
技术研发人员：姜涛，
申请(专利权)人：深圳镓楠半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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