[发明专利]用于使用工程化衬底的氮化镓电子器件的方法和系统

说明书

本发明提供一种用于使用工程化衬底的氮化镓电子器件的方法和系统，所述方法包括提供包括第III族氮化物籽层的工程化衬底，形成耦接至所述第III族氮化物籽层的GaN基功能层，形成电耦接至所述GaN基功能层的至少一部分的第一电极结构。该方法还包括在所述GaN基功能层的与工程化衬底相反一侧结合载体衬底，以及移除所述工程化衬底结构的至少一部分。该方法进一步包括形成电耦接至所述GaN基功能层的至少另一部分的第二电极结构以及移除所述载体衬底。

本申请是名为“用于使用工程化衬底的氮化镓电子器件的方法和系统”、申请号为201380042559.4的中国专利申请的分案申请，专利申请201380042559.4是根据专利合作条约于2013年8月6日提交的国际申请(PCT/US2013/053702)进入中国国家阶段的国家申请。

技术领域

本发明涉及用于使用工程化衬底的氮化镓电子器件的方法和系统。

背景技术

功率电子产品广泛地应用于各种应用中。功率电子器件常用于电路中以改变电能的形式，例如，从交流到直流，从一个电压水平至另一电压水平，或以其他的方式。这样的器件可在宽范围的功率水平内运行，从移动设备中的毫瓦级至高压电力传输系统中的数百兆瓦。尽管功率电子产品取得了进步，但本领域仍对改进的电子系统和其运行方法存在需求。

发明内容

本发明主要涉及电子器件。更具体地，本发明涉及使用工程化衬底(engineeredsubstrate)制造器件以提供器件性能参数的改善。该方法和技术可应用于各种化合物半导体系统中，包括垂直结型场效应晶体管(JFET)、电接触结构、二极管结构等。

根据本发明的实施方案，提供一种制造电子器件的方法。该方法包括提供包括第III族氮化物籽层的工程化衬底结构，形成耦接至第III族氮化物籽层的GaN基功能层，以及形成电耦接至GaN基功能层的至少一部分的第一电极结构。该方法还包括在该GaN基功能层的与工程化衬底结构相反一侧结合载体衬底，以及移除该工程化衬底结构的至少一部分。该方法进一步包括形成电耦接至GaN基功能层的至少另一部分的第二电极结构以及移除该载体衬底。

根据本发明另一实施方案，提供垂直第III族氮化物电子器件。该器件包括第一电接触结构，和耦接至第一电接触结构的第一导电类型的第III族氮化物外延层。该器件还包括耦接至第III族氮化物外延层的第III族氮化物外延结构和耦接至一层或更多层的第III族氮化物外延结构的第二电接触结构。

根据本发明的替代方案，提供垂直第III族氮化物JFET。该垂直第III族氮化物JFET包括器件衬底，耦接至器件衬底的界面层，耦接至界面层的第一电极结构。垂直第III族氮化物JFET还包括连接至第一电极结构的第III族氮化物外延层，外延耦接至第III族氮化物外延层的第III族氮化物漂移层，外延耦接至第III族氮化物漂移层的第III族氮化物沟道区。垂直第III族氮化物JFET进一步包括外延耦接至第III族氮化物沟道区的第III族氮化物源极区；以及相邻第III族氮化物沟道区设置的一个或更多个栅极区。

相比传统技术，通过本发明的方法实现很多益处。例如，本发明实施方案在制造高功率垂直GaN基器件(例如垂直EFTs)时采用工程化衬底。工程化衬底的使用导致在一些实施方案中成本降低。此外，一些实施方案的特征在于减少的衬底减薄和/或移除步骤。对于一些垂直器件，特别是高性能GaN基器件，衬底电阻是可观的并且会影响器件性能。为了降低与衬底相关的电阻，在初步加工后，可以减薄/移除衬底的部分或全部。本发明的实施方案采用具有预定的GaN基外延层的工程化衬底，所述GaN基外延层在移除处理衬底和接合层之后提供期望的器件特性。结合下文和附图更加具体地描述本发明的这些和其他实施方案，及其许多优势和特征。

附图说明

图1是示出根据本发明实施方案的工程化衬底的简化截面图；

图2是示出在根据本发明实施方案的工程化衬底上的外延生长的简化截面图；