[发明专利]利用注入制造氮化镓P-I-N二极管的方法

说明书

相关申请的交叉引用

以下常规美国专利申请通过引用并入本申请中用于所有目的：

·2011年12月22日提交的题为“METHOD OF FABRICATING A GAN P-I-N DIODE USING IMPLANTATION”的第13/335329号申请；

·2011年12月22日提交的题为“FABRICATION OF FLOATING GUARD RINGS USING SELECTIVE REGROWTH”的第13/335355号申请；

·2011年10月11日提交的题为“METHOD AND SYSTEM FOR FLOATING GUARD RINGS IN GAN MATERIALS”的第13/270606号申请；

·2011年11月18日提交的题为“GAN-BASED SCHOTTKY BARRIER DIODE WITH FIELD PLATE”的第13/300028号申请；以及，

·2011年11月17日提交的题为“METHOD AND SYSTEM FOR FABRICATING FLOATING GUARD RINGS IN GAN MATERIALS”的第13/299254号申请。

背景技术

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以改变电能的形式例如，从交流到直流，从一个电压电平到另一电压电平或者以一些其他方式。这样的器件可以在宽范围的功率电平内操作，从移动设备中的几毫瓦到高压输电系统中的几百兆瓦。尽管在功率电子器件方面取得了进展，但是在本领域中还对改进的电子系统和操作该改进的电子系统的方法存在需求。

发明内容

本发明一般性涉及电子器件。更具体地，本发明涉及一种用于使用第III族氮化物半导体材料提供具有用于提供边缘终端的注入区的P-i-N二极管的技术。仅通过示例的方式，本发明已应用于用于制造用于高压GaN基器件的P-i-N二极管的方法和系统。该方法和技术可以应用于各种化合物半导体系统，例如，垂直结型场效应晶体管(JFET)、晶闸管、肖特基势垒二极管、PN二极管、双极晶体管和其他器件。

根据一个实施方案，提供了一种用于制造第III族氮化物半导体器件的方法。该方法包括：提供第一导电类型的并且特征在于第一掺杂剂浓度的第III族氮化物衬底，以及形成耦接到第III族氮化物衬底的第一导电类型的第一第III族氮化物外延层。第一第III族氮化物外延层的特征在于比第一掺杂剂浓度小的第二掺杂剂浓度。该方法还包括：形成耦接到第一第III族氮化物外延层的第二导电类型的第二第III族氮化物外延层；去除第二第III族氮化物外延层的一部分以露出第一第III族氮化物外延层的一部分；以及向第一第III族氮化物外延层的露出部分的注入区中注入离子。第一第III族氮化物外延层的露出部分相邻于第二第III族氮化物外延层的剩余部分。该方法还包括形成耦接到第二第III族氮化物外延层的剩余部分的第一金属结构，以及形成耦接到第III族氮化物衬底的第二金属结构。注入区中的电荷密度显著低于第一第III族氮化物外延层中的电荷密度。

根据另一实施方案，提供了一种用于制造第III族氮化物半导体器件的方法。该方法包括提供第一导电类型的并且特征在于第一掺杂剂浓度的第III族氮化物衬底，以及形成耦接到第III族氮化物衬底的第一导电类型的第一第III族氮化物外延层。第一第III族氮化物外延层的特征在于比第一掺杂剂浓度小的第二掺杂剂浓度。该方法还包括形成耦接到第一第III族氮化物外延层的第二导电类型的第二第III族氮化物外延层，以及向包括第一第III族氮化物外延层的第一部分和第二第III族氮化物外延层的第一部分的注入区中注入离子。该方法还包括形成耦接到第二第III族氮化物外延层的第二部分的第一金属结构，以及形成耦接到第III族氮化物衬底的第二金属结构。

根据又一实施方案，提供了一种第III族氮化物半导体器件。该第III族氮化物半导体器件包括用于支持在第III族氮化物半导体器件的正向偏置操作期间的电流流动的有源区。该有源区包括具有第一导电类型的第一第III族氮化物外延材料和具有第二导电类型的第二第III族氮化物外延材料。第III族氮化物半导体器件还包括物理上相邻于有源区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区的边缘终端区。第一第III族氮化物外延材料的注入区相对于第一第III族氮化物外延材料的相邻于注入区的部分具有降低的电导率。