[發明專利]電流孔徑垂直電子晶體管

無效

• 申請號: 201280030607.3
• 申請日: 2012-06-20
• 公開（公告）號: CN103608923A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: S·喬杜里;R·耶魯里;C·胡爾尼;U·K·米什拉;I·本-雅各布
• 申請（專利權）人: 加利福尼亞大學董事會
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L21/338
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙蓉民;張全信

相關申請的交叉引用

本申請根據《美國法典》35條第119（e）款要求下列共同未決和共同受讓的美國臨時專利申請的利益：

由Srabanti?Chowdhury、Ramya?Yeluri、Christopher?Hurni、Umesh?K.Mishra以及Ilan?Ben-Yaacov于2011年6月20日提交的名稱為“CURRENT?APERTURE?VERTICAL?ELECTRON?TRANSISTORS?WITH?AMMONIA?MOLECULAR?BEAM?EPITAXY?GROWN?P-TYPE?GALLIUM?NITRIDE?AS?A?CURRENT?BLOCKING?LAYER”的美國臨時專利申請序列號61/499,076，代理人案卷號為30794.417-US-P1（2011-831-1）；以及

由Srabanti?Chowdhury、Ramya?Yeluri、Christopher?Hurni、Umesh?K.Mishra以及Ilan?Ben-Yaacov于2012年1月4日提交的名稱為“CURRENT?APERTURE?VERTICAL?ELECTRON?TRANSISTORS?WITH?AMMONIA?MOLECULAR?BEAM?EPITAXY?GROWN?P-TYPE?GALLIUM?NITRIDE?AS?A?CURRENT?BLOCKING?LAYER”的美國臨時專利申請序列號61/583,015，代理人案卷號為30794.417-US-P2（2011-831-1）。

兩個申請通過引用并入本文。

技術領域

本發明一般地涉及電子器件領域，并且更具體地涉及氨（NH3）分子束外延（MBE）生長的p型氮化鎵（GaN）作為電流阻擋層（CBL）的電流孔徑垂直電子晶體管（CAVET）。

背景技術

（注意：本申請參考了如貫穿本說明書的由括號內的一個或更多個參考數字例如【X】指出的許多不同的出版物。根據這些參考數字排序的一列這些不同出版物可以在下面名稱為“參考”的部分中找到。這些出版物中的每一個通過引用并入本文。）

圖1是CAVET100的示意圖，其包括較高/重n型摻雜氮化鎵（n⁺-GaN）102、較低或輕n型摻雜GaN（n^--GaN）104、孔徑106、電流阻擋層（CBL）、非故意摻雜（UID）GaN108、氮化鋁鎵（AlGaN）110、源極112、柵極114和漏極116。CAVET100是垂直器件，其由保持電壓的n型摻雜漂移區118和水平的二維電子氣（2DEG）120組成，所述二維電子氣承載從源極112流出的電流，在平面柵極114下方，然后以垂直方向通過孔徑106到達漏極116。

如圖1所示，電子從源極112水平流過2DEG（虛線120），然后垂直通過孔徑區106到達漏極116，并被柵極114調制。CAVET的基本部分是CBL，其阻止電流的流動并使開態電流流過孔徑106。

之前，CBL已經通過離子注入制造。例如，CAVET中的CBL的兩個現有技術設計被描述如下：

1.鋁（Al）離子注入GaN作為CBL的AlGaN/GaN?CAVET【1】；以及

2.鎂（Mg）離子注入GaN作為CBL的AlGaN/GaN?CAVET【2】。

在兩個現有技術設計中，功能器件已經通過經由作為CBL區的離子注入GaN層的使用成功阻擋電流流過CBL區實現。受損（陷阱填充(trap-filled)）CBL區對從源極注入的電子產生勢壘，從而防止所述電子直接流入漏極中，而未從柵極下方穿過。

雖然如此，本領域仍然存在對于改善CAVET設計的需要。本發明滿足這種需要。

發明內容

為了克服如上所述的現有技術中的限制，以及克服在閱讀和理解本說明書后變得明顯的其他限制，本發明公開了一種CAVET，其在III族氮化物電流阻擋層中包括孔徑區，其中，對通過III族氮化物CBL的電子流的勢壘至少是1或2電子伏特。

所述III族氮化物CBL可以是有源p型摻雜III族氮化物層，例如有源p型GaN層，或有源鎂摻雜層。所述孔徑區可以包括n型GaN。

所述CBL可以使開態電流流過所述孔徑區。

所述CBL的厚度（例如，至少10納米（nm））、空穴濃度以及組成可以使得對電子流的勢壘具有期望值（例如，至少1電子伏特）的值。