[發(fā)明專利]利用注入制造氮化鎵P-I-N二極管的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280068139.9
• 申請日: 2012-12-11
• 公開（公告）號: CN104094417A
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 伊舍克·C·克孜勒亞爾勒;聶輝;安德魯·P·愛德華茲;理查德·J·布朗;唐納德·R·迪斯尼
• 申請（專利權(quán)）人: 阿沃吉有限公司
• 主分類號: H01L31/112
• 分類號: H01L31/112
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 顧晉偉;鄭斌

相關(guān)申請的交叉引用

以下常規(guī)美國專利申請通過引用并入本申請中用于所有目的：

·2011年12月22日提交的題為“METHOD?OF?FABRICATING?A?GAN?P-I-N?DIODE?USING?IMPLANTATION”的第13/335329號申請；

·2011年12月22日提交的題為“FABRICATION?OF?FLOATING?GUARD?RINGS?USING?SELECTIVE?REGROWTH”的第13/335355號申請；

·2011年10月11日提交的題為“METHOD?AND?SYSTEM?FOR?FLOATING?GUARD?RINGS?IN?GAN?MATERIALS”的第13/270606號申請；

·2011年11月18日提交的題為“GAN-BASED?SCHOTTKY?BARRIER?DIODE?WITH?FIELD?PLATE”的第13/300028號申請；以及，

·2011年11月17日提交的題為“METHOD?AND?SYSTEM?FOR?FABRICATING?FLOATING?GUARD?RINGS?IN?GAN?MATERIALS”的第13/299254號申請。

背景技術(shù)

功率電子器件廣泛用在各種應(yīng)用中。功率電子器件通常用在電路中以改變電能的形式例如，從交流到直流，從一個電壓電平到另一電壓電平或者以一些其他方式。這樣的器件可以在寬范圍的功率電平內(nèi)操作，從移動設(shè)備中的幾毫瓦到高壓輸電系統(tǒng)中的幾百兆瓦。盡管在功率電子器件方面取得了進展，但是在本領(lǐng)域中還對改進的電子系統(tǒng)和操作該改進的電子系統(tǒng)的方法存在需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明一般性涉及電子器件。更具體地，本發(fā)明涉及一種用于使用第III族氮化物半導(dǎo)體材料提供具有用于提供邊緣終端的注入?yún)^(qū)的P-i-N二極管的技術(shù)。僅通過示例的方式，本發(fā)明已應(yīng)用于用于制造用于高壓GaN基器件的P-i-N二極管的方法和系統(tǒng)。該方法和技術(shù)可以應(yīng)用于各種化合物半導(dǎo)體系統(tǒng)，例如，垂直結(jié)型場效應(yīng)晶體管(JFET)、晶閘管、肖特基勢壘二極管、PN二極管、雙極晶體管和其他器件。

根據(jù)一個實施方案，提供了一種用于制造第III族氮化物半導(dǎo)體器件的方法。該方法包括：提供第一導(dǎo)電類型的并且特征在于第一摻雜劑濃度的第III族氮化物襯底，以及形成耦接到第III族氮化物襯底的第一導(dǎo)電類型的第一第III族氮化物外延層。第一第III族氮化物外延層的特征在于比第一摻雜劑濃度小的第二摻雜劑濃度。該方法還包括：形成耦接到第一第III族氮化物外延層的第二導(dǎo)電類型的第二第III族氮化物外延層；去除第二第III族氮化物外延層的一部分以露出第一第III族氮化物外延層的一部分；以及向第一第III族氮化物外延層的露出部分的注入?yún)^(qū)中注入離子。第一第III族氮化物外延層的露出部分相鄰于第二第III族氮化物外延層的剩余部分。該方法還包括形成耦接到第二第III族氮化物外延層的剩余部分的第一金屬結(jié)構(gòu)，以及形成耦接到第III族氮化物襯底的第二金屬結(jié)構(gòu)。注入?yún)^(qū)中的電荷密度顯著低于第一第III族氮化物外延層中的電荷密度。

根據(jù)另一實施方案，提供了一種用于制造第III族氮化物半導(dǎo)體器件的方法。該方法包括提供第一導(dǎo)電類型的并且特征在于第一摻雜劑濃度的第III族氮化物襯底，以及形成耦接到第III族氮化物襯底的第一導(dǎo)電類型的第一第III族氮化物外延層。第一第III族氮化物外延層的特征在于比第一摻雜劑濃度小的第二摻雜劑濃度。該方法還包括形成耦接到第一第III族氮化物外延層的第二導(dǎo)電類型的第二第III族氮化物外延層，以及向包括第一第III族氮化物外延層的第一部分和第二第III族氮化物外延層的第一部分的注入?yún)^(qū)中注入離子。該方法還包括形成耦接到第二第III族氮化物外延層的第二部分的第一金屬結(jié)構(gòu)，以及形成耦接到第III族氮化物襯底的第二金屬結(jié)構(gòu)。

根據(jù)又一實施方案，提供了一種第III族氮化物半導(dǎo)體器件。該第III族氮化物半導(dǎo)體器件包括用于支持在第III族氮化物半導(dǎo)體器件的正向偏置操作期間的電流流動的有源區(qū)。該有源區(qū)包括具有第一導(dǎo)電類型的第一第III族氮化物外延材料和具有第二導(dǎo)電類型的第二第III族氮化物外延材料。第III族氮化物半導(dǎo)體器件還包括物理上相鄰于有源區(qū)并且包括包含第一第III族氮化物外延材料的一部分的注入?yún)^(qū)的邊緣終端區(qū)。第一第III族氮化物外延材料的注入?yún)^(qū)相對于第一第III族氮化物外延材料的相鄰于注入?yún)^(qū)的部分具有降低的電導(dǎo)率。