本發明涉及一種新型復合鈍化層柵場板ganhemt器件元胞結構，屬于h01l27/00類半導體器件技術領域。
背景技術：
ganhemt器件具有的高頻、高功率密度以及高工作溫度的優點使其成為微波大功率器件以及電力電子器件發展的新方向。基于新型材料gan研發的功率器件及其功率放大器被廣泛地應用于軍事、民用商業以及消費等領域，特別是對于即將在2020年實現商用的5g技術而言，gan功放管必將占據重要地位。在軍事領域，毫米波和微波功率放大器應用于雷達、通信以及智能武器系統之中，而在商業領域中，主要將功率放大器用于高速率的通信系統之中以及汽車防撞雷達等。algan/ganhemt良好的高頻高功率性能使其在微波功率放大器和高溫數字電路領域頗具競爭力。algan/gan異質結由于較強的自發極化和壓電極化，在algan/gan界面處存在高濃度的二維電子氣。與si基及gaas基器件相比，algan/ganhemt輸出功率密度表現出了一個量級的提高。然而，由于表面電子陷阱的存在，未鈍化的algan/ganhemt器件常表現出嚴重的電流崩塌現象，輸出性能大幅下降；同時由于表面漏電的存在，柵漏耐壓的提升也受到制約。研究表明，通過對器件表面進行鈍化可以有效抑制電流崩塌效應，而采用場板結構可以提高器件耐壓。2004年u.k.mishra團隊報道了具有柵場板結構的algan/ganhemt微波功率器件，研究者認為柵場板結構不僅能在硅器件中那樣提升器件耐壓能力，還能顯著降低陷阱效應，其原理可參閱文獻y.f.wu,a.saxler,m.moore,etal.30-w/mmganhemtsbyfieldplateoptimization[j].ieeeelectrondeviceletters.但是，采用場板結構會引入寄生電容，嚴重影響器件的頻率特性，制約器件在高頻高壓條件下工作的可靠性。采用低k值材料的鈍化層可以減小場板寄生電容，但低k材料的耐壓能力較差。這使得采用場板結構設計時對于鈍化材料的選擇在頻率特性和耐壓間構成了矛盾。
技術實現要素：
本發明的目的在于克服上述已有技術的缺點，提供一種優化的復合鈍化層和場板結構設計，兼顧器件的頻率特性和耐壓能力。
為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：
一種復合鈍化層柵場板ganhemt器件元胞結構，制作該器件的半導體材料為gan外延片或單晶片，襯底是si，sic或者藍寶石，器件表面在柵和漏之間的鈍化層為復合鈍化層，在柵場板底下的鈍化層為low-k介質層，而柵場板之外的鈍化層部分為high-k介質層。
進一步，所述源s和漏d歐姆接觸金屬為ti/al/ni/au合金或ti/al/ti/au合金或ti/al/mo/au合金。
進一步，所述柵極及柵場板金屬為ni/au合金或pt/au合金或pd/au合金。
進一步，所述high-k介質層為單層或者多層復合結構。
進一步，所述high-k介質層的材料是sio2、sinx、al2o3、aln、hfo2、mgo、sc2o3、ga2o3、alhfox、hfsion等材料中的一種或任意幾種。
進一步，所述high-k介質層的厚度在10nm～5000nm之間；通過等離子體增強化學氣相沉積或原子層沉積或物理氣相沉積或者磁控濺鍍，在器件接觸界面上沉積形成。
進一步，所述low-klow-k介質層為單層或者多層復合結構。
進一步，所述介質層的材料是cdo、siof、sicfo、sicoh和各種sod材料(spin-on-dielectric)中的一種或任意幾種。
進一步，所述low-k介質層厚度在10nm～5000nm之間；low-k介質層通過等離子體增強化學氣相沉積或原子層沉積或物理氣相沉積或者磁控濺鍍或spin-on，在器件接觸界面上沉積或旋涂形成；或者是air-gap技術形成的air-gap。
進一步，所述low-k介質層先于high-k介質層形成，然后通過光刻定義出需要填充high-k介質的窗口后，腐蝕或者刻蝕掉low-k介質，再進行high-k介質的沉淀生長；或者先沉積生長high-k介質層后，通過光刻定義出需要填充low-k介質的窗口，腐蝕或者刻蝕掉high-k介質，再進行low-k介質的涂布或沉淀生長。
本發明還公開了一種ganhemt器件，采用上述元胞結構。
本發明復合鈍化層柵場板ganhemt結構，制作該器件的半導體材料為gan外延片或單晶片，襯底可以是si，sic或者藍寶石等，器件表面在柵和漏之間的鈍化層為復合鈍化層，如圖1所示，在柵場板底下的鈍化層淀積或生長的是low-k的介質，而柵場板之外的部分為high-k介質層。其中，high-k鈍化層有助于提高器件的耐壓和保持較低的表面漏電，而柵場板結構下的low-k介質層降低了器件場板引起的寄生電容，有助于提升器件的頻率特性。
附圖說明
圖1為本發明復合鈍化層柵場板ganhemt器件元胞結構的結構示意圖。
具體實施方式
下面利用實施例對本發明進行更全面的說明。本發明可以體現為多種不同形式，并不應理解為局限于這里敘述的示例性實施例。
如圖1所示，本實施例中的復合鈍化層柵場板ganhemt器件元胞結構，制作該器件的半導體材料為gan外延片，也可以是單晶片，襯底可以是si，也可以是sic或者藍寶石。元胞結構中，在柵和漏之間的鈍化層為low-k介質層和high-k介質層組成的復合鈍化層。在柵場板底下是low-k介質層；柵場板結構下的low-k介質層降低了器件場板引起的寄生電容，有助于提升器件的頻率特性。柵場板之外的鈍化層部分為high-k介質層；high-k鈍化層有助于提高器件的耐壓和保持較低的表面漏電。
其中，源s和漏d歐姆接觸金屬可以選用為ti/al/ni/au合金或ti/al/ti/au合金，也可以是ti/al/mo/au合金等材料；以形成較好的歐姆接觸。
ganhemt器件的柵極及柵場板金屬可以選用為ni/au合金或pt/au合金；也可以由pd/au合金制成。
high-k介質層可以是單層結構也可以是多層復合結構。high-k介質層的材料是sio2、sinx、al2o3、aln、hfo2、mgo、sc2o3、ga2o3、alhfox、hfsion等材料中的一種或任意幾種混合制成。high-k介質層的厚度應控制在10nm～5000nm之間；通過等離子體增強化學氣相沉積或原子層沉積或物理氣相沉積或者磁控濺鍍，在high-k介質層的材料在器件接觸界面上沉積或生長形成。
low-k介質層也可以是單層機構或者多層復合結構。low-k介質層的材料是cdo、siof、sicfo、sicoh和各種sod材料(spin-on-dielectric)中的一種或任意幾種混合制成。low-k介質層厚度應控制在10nm～5000nm之間；low-k介質層可以通過等離子體增強化學氣相沉積或原子層沉積或物理氣相沉積或者磁控濺鍍或spin-on等方法，在器件接觸界面上沉積或旋涂形成；low-k介質層還可以是通過air-gap技術形成的air-gap。
low-k介質層可以先于high-k介質層形成，然后通過光刻定義出需要填充high-k介質的窗口后，腐蝕或者刻蝕掉low-k介質，再進行high-k介質的沉淀生長。還可以先沉積生長high-k介質層后，通過光刻定義出需要填充low-k介質的窗口，腐蝕或者刻蝕掉high-k介質，再進行low-k介質的涂布或沉淀生長。
上述示例只是用于說明本發明，除此之外，還有多種不同的實施方式，而這些實施方式都是本領域技術人員在領悟本發明思想后能夠想到的，故，在此不再一一列舉。