[发明专利]掩埋活化p-(Al,In)GaN层

说明书

用于制造包括活化p‑(Al,In)GaN层的半导体器件的方法包括：在不会使p‑(Al,In)GaN层钝化的条件下将p‑(Al,In)GaN层暴露于Hsubgt;2/subgt;和/或NHsubgt;3/subgt;的气态成分。所述方法不包括使p‑(Al,In)GaN层经历在低氢或无氢环境中的单独活化步骤。所述方法可用于制造掩埋活化n/p‑(Al,In)GaN隧道结，所述隧道结可以并入到电子器件中。

相关申请的交叉引用

本申请根据35 U.S.C§119(e)要求于2018年11月6日提交的第16/182,393号美国专利申请的权益，上述美国专利申请通过援引整体并入。

技术领域

本公开内容涉及生长包含活化p-(Al,In)GaN层的半导体器件的方法，其包括将p-(Al,In)GaN层暴露于如H₂和/或NH₃的气态成分，以提供具有活化p-(Al,In)GaN层的半导体结构，而无需在低氢或无氢环境中使用单独的活化步骤。该方法可用于制造掩埋活化n/p-(Al,In)GaN隧道结，该隧道结可以并入电子器件中。

背景技术

MOCVD生长的p-(Al,In)GaN形成Mg-H络合物，其减少可用于传导的自由空穴的数量，从而增加p-(Al,In)GaN层的电阻率。在MOCVD生长期间将氢引入p-(Al,In)GaN层是不可避免的，因为即使沉积载气不包括H₂，NH₃的离解也为Mg-H络合物的形成提供了足够的H₂。

在形成钝化p-(Al,In)GaN层之后，可以通过在无H₂环境中(例如在N₂和/或O₂环境中)对p-(Al,In)GaN层进行热退火来去除Mg-H络合物。退火破坏Mg-H键，从p-(Al,In)GaN层中除去H₂并导致电阻率降低。调节钝化p-(Al,In)GaN层以降低电阻率的工艺被称为使p-(Al,In)GaN层活化，并且所得的p-(Al,In)GaN层被称为活化p-(Al,In)GaN层。

将活化p-(Al,In)GaN层再暴露于H₂和NH₃环境可以使Mg-H络合物重新形成并因此使p-(Al,In)GaN层重新钝化。

通常，在钝化p-(Al,In)GaN层上沉积诸如n-(Al,In)GaN层的位于上面的半导体层之后，不可能使钝化p-(Al,In)GaN层活化。由于H₂不能竖直扩散通过位于上面的n-(Al,In)GaN层，所以当在无H₂环境中于高温下退火时，掩埋p-(Al,In)GaN层不能被热活化。

为了使掩埋钝化p-(Al,In)GaN层活化，可以将沟槽蚀刻到半导体结构中以暴露掩埋p-(Al,In)GaN层的边缘，从而增强H₂在退火步骤期间横向扩散并从沟槽的侧壁逸出的能力。

替代地，可以使用某些半导体生长方法(其中在生长过程中不存在H₂)直接生长活化p-(Al,In)GaN层。例如，其中H₂分压低的分子束外延(MBE)可用于生长高品质的活化p-(Al,In)GaN层。然而，当在高温下暴露于H₂时，例如当在较高生长压力下在活化p-(Al,In)GaN层上生长半导体层时，活化p-(Al,In)GaN层可以变钝化。例如，当活化p-(Al,In)GaN层是半导体器件的一部分并且堆积半导体层随后使用采用H₂和/或NH₃作为载气的MOCVD而生长时，上述情况可能发生。由于这些原因，不可能生长包含掩埋活化p-(Al,In)GaN层的半导体结构，其中使用金属有机化学气相沉积(MOCVD)生长紧邻p-(Al,In)GaN层上方的半导体层。