一种电流孔径垂直电子晶体管（CAVET），其具有基于氨（NH3）的分子束外延（MBE）生长的p型氮化镓（p-GaN）作为电流阻挡层（CBL）。具体地，所述CAVET特征在于用于电流阻挡目的的有源掩埋的镁（Mg）掺杂的GaN层。这种结构对高功率开关应用并对需要掩埋的有源p-GaN层进行其功能的任何器件是非常有利的。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电流孔径垂直电子晶体管相关申请的交叉引用本申请根据《美国法典》35条第119 (e)款要求下列共同未决和共同受让的美国临时专利申请的利益:由 Srabanti Chowdhury> Ramya Yelur1、Christopher Hurn1、Umesh K.Mishra以及 Ilan Ben-Yaacov 于 2011 年 6 月 20 日提交的名称为 “CURRENT APERTURE VERTICALELECTRON TRANSISTORS WITH AMMONIA MOLECULAR BEAM EPITAXY GROWN P-TYPE GALLIUMNITRIDE AS A CURRENT BLOCKING LAYER”的美国临时专利申请序列号61/499，076，代理人案卷号为 30794.417-US-P1 (2011-831-1);以及由 Srabanti Chowdhury> Ramya Yelur1、Christopher Hurn1、Umesh K.Mishra以及 Ilan Ben-Yaacov 于 2012 年 I 月 4 日提交的名称为 “CURRENT APERTURE VERTICALELECTRON TRANSISTORS WITH AMMONIA MOLECULAR BEAM EPITAXY GROWN P-TYPE GALLIUMNITRIDE AS A CURRENT BLOCKING LAYER”的美国临时专利申请序列号61/583，015，代理人案卷号为 30794.417-US-P2 (2011-831-1)。两个申请通过引用并入本文。
本专利技术一般地涉及电子器件领域，并且更具体地涉及氨(NH3)分子束外延(MBE)生长的P型氮 化镓(GaN)作为电流阻挡层(CBL)的电流孔径垂直电子晶体管(CAVET)。
技术介绍
(注意:本申请参考了如贯穿本说明书的由括号内的一个或更多个参考数字例如【X】指出的许多不同的出版物。根据这些参考数字排序的一列这些不同出版物可以在下面名称为“参考”的部分中找到。这些出版物中的每一个通过引用并入本文。)图1是CAVET100的示意图，其包括较高/重η型掺杂氮化镓(n+_GaN)102、较低或轻η型掺杂GaN (n_-GaN)104JW5 106、电流阻挡层(CBL)、非故意掺杂(UID)GaN108、氮化铝镓(AlGaN) 110、源极112、栅极114和漏极116。CAVET100是垂直器件，其由保持电压的η型掺杂漂移区118和水平的二维电子气(2DEG)120组成，所述二维电子气承载从源极112流出的电流，在平面栅极114下方，然后以垂直方向通过孔径106到达漏极116。如图1所示，电子从源极112水平流过2DEG(虚线120)，然后垂直通过孔径区106到达漏极116，并被栅极114调制。CAVET的基本部分是CBL，其阻止电流的流动并使开态电流流过孔径106。之前，CBL已经通过离子注入制造。例如，CAVET中的CBL的两个现有技术设计被描述如下:1.铝(Al)离子注入GaN作为CBL的AlGaN/GaN CAVET【I】；以及2.镁(Mg)离子注入 GaN 作为 CBL 的 AlGaN/GaN CAVET【2】。在两个现有技术设计中，功能器件已经通过经由作为CBL区的离子注入GaN层的使用成功阻挡电流流过CBL区实现。受损(陷阱填充(trap-filled)) CBL区对从源极注入的电子产生势垒，从而防止所述电子直接流入漏极中，而未从栅极下方穿过。虽然如此，本领域仍然存在对于改善CAVET设计的需要。本专利技术满足这种需要。
技术实现思路
为了克服如上所述的现有技术中的限制，以及克服在阅读和理解本说明书后变得明显的其他限制，本专利技术公开了一种CAVET，其在III族氮化物电流阻挡层中包括孔径区，其中，对通过III族氮化物CBL的电子流的势垒至少是I或2电子伏特。所述III族氮化物CBL可以是有源ρ型掺杂III族氮化物层，例如有源P型GaN层，或有源镁掺杂层。所述孔径区可以包括η型GaN。所述CBL可以使开态电流流过所述孔径区。所述CBL的厚度(例如，至少10纳米(nm))、空穴浓度以及组成可以使得对电子流的势垒具有期望值(例如，至少I电子伏特)的值。所述器件可以进一步包括有源区，所述有源区包括通过AlGaN势垒层限定在GaN层中的二维电子气；接触GaN层和AlGaN势垒层的源极；包括一个或更多个η型GaN层的漂移区，其中CBL在漂移区与有源区之间；接触所述漂移区的漏极，以及被安置在所述有源区和孔径之上或上方的栅极，其调制源极与漏极之间的电流。η型III族氮化物漂移区可以在孔径区与漏极之间。漂移区中的η型掺杂浓度可以小于孔径区中的η型掺杂浓度。源极和CBL可以被电连接，使得操作时源极与CBL之间没有偏置。本专利技术进一步公开了 III族氮化物CAVET，其包括电流阻挡层，其中当CAVET被大约400V或400V或更少的源极-漏极电压偏置在断态时，CBL使得所述CAVET可操作以防止大于0.4A/cm2的电流密度流过所述CBL。本专利技术进一步公开了制造电子器件的方法，其包括在第一 III族氮化物层中限定孔径区和牺牲区；去除所述牺牲区内的所述第一 III族氮化物层；在所述孔径区周围形成III族氮化物CBL ；以及在所述第一 III族氮化物层和III族氮化物电流阻挡层两者上形成一个或更多个第二 III族氮化物层。在去除所述牺牲区中的第一 III族氮化物层之前，掩模可以在所述孔径区之上形成。所述掩模可以在形成第二 III族氮化物层之前被去除。所述CBL可以利用基于氨(NH3)的分子束外延(MBE)生长。所述CBL可以由金属有机化学气相沉积(MOCVD)生长技术通过用Mg掺杂剂掺杂氮化镓层来生长，其中通过在700°C以上的温度下在无氢环境中退火，III族氮化物电流阻挡层被活化，以制造所述III族氮化物CBL，p型III族氮化物电流阻挡层。然后，包括AlGaN/GaN层的第二 III族氮化物层可以以不使Mg受体钝化的氨-MBE中再生长，从而保存III族氮化物CBL的ρ型性能。【附图说明】现参考附图，其中贯穿以下附图相同的参考数字表示相应的部分:图1是CAVET的横截面示意图。图2 (a) - (i)是用于根据本专利技术的一个实施方式制造CAVET的步骤的横截面示意图。图3是根据图2 (a) - (i)的方法制造的CAVET的能带结构的图。图4 (a)是Mg浓度与穿过CAVET结构的并且通过次级离子质谱(SMS)测量的估算深度的图。图4 (b)是对于具有零孔径和有源ρ-GaN CBL的CAVET，电流密度作为漏极-源极电压(Vds)的函数的图。图5 (a)是用于测量CAVET中的ρ-GaN CBL的CBL阻挡能力的结构的横截面示意图。图5 (b)是图5 (a)中的结构的正向偏置电流-电压(IV)特性图，并且图5 (c)是图5 (a)中的结构的反向偏置1-V特性图。图5 Cd)是类似于图5 Ca)示出的结构的I_V特性图，其反映具有图2 (i)的结构的CAVET的1-V特性，其绘出作为电压的函数的电流(安培，A)和电流密度本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电子器件，其包括：电流孔径垂直电子晶体管（CAVET），其包括在III族氮化物电流阻挡层中的孔径区，其中对通过所述III族氮化物电流阻挡层的电子流的势垒是至少1电子伏特。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.06.20 US 61/499,076;2012.01.04 US 61/583,0151.一种电子器件,其包括: 电流孔径垂直电子晶体管(CAVET)，其包括在III族氮化物电流阻挡层中的孔径区，其中对通过所述III族氮化物电流阻挡层的电子流的势垒是至少I电子伏特。2.根据权利要求1所述的器件，其中所述III族氮化物电流阻挡层是有源P型掺杂III族氮化物层，或具有大于类似的通过离子注入掺杂的P型III族氮化物层的空穴浓度。3.根据权利要求2所述的器件，其中所述III族氮化物电流阻挡层是有源P型GaN层。4.根据权利要求3所述的器件，其中所述ρ型GaN层是有源镁掺杂层。5.根据权利要求1所述的器件，其中所述电流阻挡层的空穴浓度和组成使得所述对电子流的势垒是至少I电子伏特。6.根据权利要求1所述的器件，其中所述孔径区包括η型GaN。7.根据权利要求1所述的器件，其进一步包括: 漏极；和 在所述孔径区和所述漏极之间的η型III族氮化物漂移区，其中在所述漂移区中的η型掺杂浓度小于在所述孔径区中的η型掺杂浓度。8.根据权利要求 1所述的器件，其进一步包括: 有源区或沟道，其包括通过AlGaN势垒层限定在GaN中的二维电子气； 接触所述GaN层和所述AlGaN势鱼层的源极； 漂移区，其包括一个或更多个η型GaN层，其中所述电流阻挡层在所述漂移区与所述有源区或沟道之间； 接触所述漂移区的漏极，其中 栅极，其被安置在所述有源区或沟道和所述孔径之上或上方以便调制所述源极与所述漏极之间的电流。9.根据权利要求1所述的器件，其中所述对通过III族氮化物电流阻挡层的电子流的势垒是至少2电子伏特。10.根据权利要求1所述的器件，其中所述电流阻挡层使开态电流流过所述孔径区。11.根据权利要求1所述的器件，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：S·乔杜里，R·耶鲁里，C·胡尔尼，U·K·米什拉，I·本雅各布，
申请(专利权)人：加利福尼亚大学董事会，
类型：
国别省市：
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