用于氮化镓垂直晶体管的方法和系统技术方案

一种垂直JFET包括：包含JFET的漏极的GaN衬底和耦接到GaN衬底的多个图案化外延层。远端外延层包括源极沟道的第一部分，并且相邻的图案化外延层被具有预定距离的间隙隔开。垂直JFET还包括耦接到远端外延层并且设置在所述间隙的至少一部分中的多个再生长外延层。近端再生长外延层包括源极沟道的第二部分。垂直JFET还包括穿过远端外延层的部分并且与源极沟道电接触的源极接触部；与远端再生长外延层电接触的栅极接触部；以及与GaN衬底电接触的漏极接触部。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】用于氮化嫁垂直晶体管的方法和系统 相关申请的交叉引用 W下两个常规美国专利申请（包括本申请）为同时提交的，并且将另一申请的全 部公开内容通过引用并入本申请中用于所有目的： ?申请号13/735,897,2013年1月7日提交，题为"具有六边形单元结构的氮化嫁 垂直J阳T(GAUJUMNITRIDEVERTICALJ阳TWITH肥XAG0NALCE化STRUCTURE) ";W及 ?申请号13/735,912,2013年1月7日提交，题为"用于氮化嫁垂直晶体管的方法 和系统（MET册DANDSYSTEMFORAGAUJUMNITRIDEVERTICALTRANSISTOR)"。
技术介绍
功率电子器件广泛用在各种应用中。功率电子器件通常用在电路中W调节电能的 形式（例如，从交流到直流，从一个电压电平到另一电压电平或者W-些其他方式）。该样 的器件可W在宽范围的功率水平（从可移动装置中的几毫瓦到高压输电系统中的几百兆 瓦）内操作。尽管在功率电子器件中取得了进展，但是在本领域中还对改善的电子系统和 操作该改善的电子系统的方法存在需求。
技术实现思路
本专利技术一般性设及电子器件。更具体地，本专利技术设及用于使用氮化嫁（GaN)基外 延层制造垂直的结型场效应晶体管（JFET)的方法和系统。仅通过示例的方式，本专利技术的实 施方案利用具有在预定的晶体取向上取向的六边形单元结构的GaN外延结构。本专利技术的另 一实施方案利用两部分源极沟道结构（two-partsourcechannelstructure)作为JPET 器件的组成部分。该方法和技术可W应用于包括垂直JFET、电接触结构、二极管结构等的多 种化合物半导体系统。 根据本专利技术的实施方案，提供了一种GaN基垂直JFET的阵列。该阵列包括：包含 一个或更多个JFET中的漏极的GaN衬底，和禪接到GaN衬底的一个或更多个外延层。该阵 列还包括禪接到一个或更多个外延层并且沿垂直于GaN衬底的方向延伸的多个六边形单 元。多个六边形单元的侧壁基本上与GaN衬底的晶面对准。该阵列还包括；多个沟道区，每 个沟道区具有与多个六边形单元的侧壁相邻的部分；一个或更多个JFET的多个栅极区，每 个栅极区电禪接到多个沟道区中的一个或更多个；电禪接到多个沟道区中的一个或更多个 沟道区的一个或更多个JFET的多个源极区。 根据本专利技术的另一实施方案，提供了一种垂直JFET。该垂直JFET包括；第III族 氮化物衬底；禪接到第HI族氮化物衬底的第HI族氮化物外延层；和禪接到第一第HI族 氮化物外延层的第III族氮化物外延结构。第III族氮化物外延结构包括；一组六边形再 生长基座，每个六边形再生长基座具有顶表面和侧壁，其包括横向沟道层和一组源极沟道 区，每个源极沟道区包围该组六边形再生长基座中之一。每个源极沟道区包括与侧壁相邻 的第一部分和设置在横向沟道层中的第二部分。第HI族氮化物外延结构还包括一组栅极 区，每个栅极区包围所述源极区中之一。所述垂直JFET还包括电禪接到第HI族氮化物衬 底的漏极区。 根据本专利技术的具体实施方案，提供了一种制造垂直JFET的方法。该方法包括提供 包含第HI族氮化物衬底和禪接到第HI族氮化物衬底的多个外延层的第HI族氮化物外 延结构。该方法还包括移除多个外延层的一部分W形成向多个外延层中延伸预定距离的一 组凹部。该组凹部设置在多个外延层的剩余部分之间。该方法还包括再生长与多个外延层 中之一的至少一部分和多个外延层中的剩余部分禪接的多个再生长外延层。多个再生长外 延层中之一电禪接到多个外延层中之一。此外，该方法包括：移除多个再生长外延层中的一 部分W露出多个外延层中之一的一部分；形成电禪接到多个外延层中之一的源极接触部； 形成电禪接到多个外延层中的另一个的栅极接触部；W及形成电禪接到第III族氮化物衬 底的漏极接触部。 根据本专利技术的另一具体实施方案，提供了一种垂直JFET。该垂直JFET包括；包含 JFET的漏极的GaN衬底，和禪接到GaN衬底的多个图案化外延层。相对于GaN衬底的远端外 延层包括源极沟道的第一部分，并且相邻的图案化外延层被具有预定距离的间隙隔开。垂 直JFET还包括禪接到远端外延层并且设置在间隙的至少一部分中的多个再生长外延层。 相对于GaN衬底的近端再生长外延层包括源极沟道的第二部分。垂直JFET还包括；穿过相 对于GaN衬底的远端再生长外延层的部分并且与源极沟道电接触的源极接触部，与相对于 GaN衬底的远端再生长外延层电接触的栅极接触部，W及与GaN衬底电接触的漏极接触部。 通过本专利技术的方法实现了优于常规技术的许多益处。例如，与常规技术相比，本发 明的实施方案提供具有提高的外延层质量的器件。此外，本专利技术的实施方案向器件设计者 提供了单独控制源极沟道的元件，使得能够优化器件，而该优化对于传统设计是不可能的。 结合下文W及附图对本专利技术的该些实施方案和其他实施方案W及本专利技术的许多优点和特 征进行详细描述。【附图说明】 图1为六方晶体的晶体结构的简化示意图； 图2A为根据本专利技术的一个实施方案的适于外延再生长的六边形凸起的简化平面 图； 图2B为具有露出的a面的六边形凸起的简化平面图； 图3为根据本专利技术的一个实施方案的用于垂直JFET的六边形单元结构的平面 图； 图4为不出根据本专利技术的一个实施方案的垂直JFET的简化截面图； 图5A至图化为示出制造根据本专利技术的一个实施方案的垂直JFET的简化工艺流 程； 图6A为根据本专利技术的一个实施方案的垂直JFET的简化截面图； 图她为根据本专利技术的一个替代方案的垂直JFET的简化截面图； 图7为示出制造根据本专利技术的一个实施方案的JFET的方法的简化流程图； 图8A为用于根据本专利技术的一个实施方案的垂直JFET的六边形单元结构的平面 图；化及 图8B为图8A中所示的垂直JFET的简化截面图。【具体实施方式】 本专利技术的实施方案设及电子器件。更具体地，本专利技术设及用于使用氮化嫁（GaN) 基外延层制造垂直的结型场效应晶体管（JFET)的方法和系统。仅通过示例的方式，本专利技术 的实施方案利用具有在预定的晶体取向上取向的六边形单元结构的GaN外延结构。本专利技术 的另一实施方案利用两部分源极沟道结构作为JFET器件的组成部分。该方法和技术可W 应用于包括垂直JFET、电接触结构、二极管结构等的多种化合物半导体系统。GaN基电子器件和光电子器件正经历快速发展。与GaNW及相关的合金和异质 结构相关联的期望特性包括对于可见光发射和紫外光发射的高带隙能量、有利的传输特 性（例如，高电子迁移率和高饱和速率）、高击穿电场W及高热导率。根据本专利技术的实施方 案，利用在拟块体（pseudo-bu化)GaN衬底上的氮化嫁（GaN)外延生长来制造不能使用常规 技术制造的GaN基半导体器件。例如生长GaN的常规方法包括使用异质衬底例如碳化娃 (SiC)。该可由于GaN层与异质衬底之间的热膨胀系数和晶格常数的不同而限制生长在异 质衬底上的可用GaN层的厚度。GaN与异质衬底之间的界面处的高缺陷密度进一步使制造 包括功率电子器件（例如JFET和其他场效应晶体管）的垂直器件的尝试复杂化。 另一方面，在本文中所描述的实施方案中利用在块体GaN衬底上的同本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造垂直JFET的方法，所述方法包括：提供第III族氮化物外延结构，其包括：第III族氮化物衬底；以及耦接到所述第III族氮化物衬底的多个外延层；移除所述多个外延层的一部分以形成向所述多个外延层中延伸预定距离的一组凹部，其中所述一组凹部设置在所述多个外延层的剩余部分之间；再生长耦接至所述多个外延层的剩余部分和所述多个外延层中之一的至少一部分的多个再生长外延层，其中所述多个再生长外延层中之一电耦接到所述多个外延层中之一；移除所述多个再生长外延层的一部分以露出所述多个外延层中之一的一部分；形成电耦接到所述多个外延层中之一的源极接触部；形成电耦接到所述多个外延层中的另一个的栅极接触部；以及形成电耦接到所述第III族氮化物衬底的漏极接触部。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂辉，安德鲁·P·爱德华兹，伊舍克·克孜勒亚尔勒，大卫·P·布尔，托马斯·R·普朗蒂，昆廷·迪杜克，
申请(专利权)人：阿沃吉有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US