基于氮化鎵納米線的電子器件的制作方法
【專利摘要】使用基于GaN的納米線來(lái)生長(zhǎng)具有c平面頂面的高質(zhì)量的分立底座元件，以制作各種半導(dǎo)體器件，諸如用于功率電子器件的二極管和晶體管。
【專利說(shuō)明】基于氮化鎵納米線的電子器件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及基于氮化物半導(dǎo)體納米線的諸如功率和RF電子器件的半導(dǎo)體器件和生產(chǎn)該半導(dǎo)體器件的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]基于氮化鎵(GaN)的晶體管包括GaN/AlGaN HEMT (高電子遷移率晶體管)或HFET(異質(zhì)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管)結(jié)構(gòu)，其包括2DEG(二維電子氣)。理論上GaN材料提供優(yōu)越的性質(zhì)，其具有比Si和SiC兩者更好的電子遷移率(速度、效率)和更好的高電壓能力。GaN功率和RF技術(shù)包括AlGaN/GaN HEMT和肖特基二極管。然而，今天的GaN技術(shù)一般地在成本方面高于Si技術(shù)，并且一般地在材料質(zhì)量和高電壓可靠性方面劣于SiC技術(shù)。這是由于使用了異質(zhì)襯底，所述異質(zhì)襯底由不能在商業(yè)上可行的成本水平下制作足夠生產(chǎn)水平的GaN同質(zhì)襯底而成為必要。因此，GaN電子器件技術(shù)的主要限制歸結(jié)為材料晶體位錯(cuò)和晶片生產(chǎn)成本，其與源自于異質(zhì)襯底上的生長(zhǎng)的位錯(cuò)的最小化有關(guān)。
[0003]在由常規(guī)方法(異質(zhì)外延生長(zhǎng))產(chǎn)生的氮化物層中以車(chē)螺紋位錯(cuò)形式形成的晶格失配位錯(cuò)降低了功率電子器件的操作電壓能力且降低了器件的可靠性。襯底與氮化物(器件)層之間的緩沖層的添加減少了缺陷的數(shù)目。通常，這給出對(duì)于SiC上的GaN生長(zhǎng)而言10_8-10_9 cm—2、對(duì)于藍(lán)寶石襯底上的GaN生長(zhǎng)而言略高且對(duì)于Si上的GaN而言ΙΟ—ΜΟ,cm—2的缺陷密度。然而，緩沖層的沉積增加器件的成本。較厚緩沖層提供高于較薄緩沖層的器件質(zhì)量。這可以由較長(zhǎng)的生長(zhǎng)時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是較長(zhǎng)的生長(zhǎng)時(shí)間增加器件的成本。此外厚緩沖層的添加可由于襯底與緩沖層之間的晶格失配而引發(fā)晶片彎曲。
[0004]通常由工業(yè)規(guī)模MOCVD技術(shù)來(lái)生長(zhǎng)GaN膜。為了實(shí)現(xiàn)膜的可接受質(zhì)量，用諸如NH3和TMG (三甲基鎵)之類(lèi)的高前體流和因此的高分壓力來(lái)執(zhí)行生長(zhǎng)。一般使用的測(cè)量是所謂的“V/II1-比”，其與前體元素的摩爾流有關(guān)，例如NH3與TMG之間的摩爾比。用于GaN膜生長(zhǎng)的V/II1-比在1000-10000范圍內(nèi)。
[0005]今天的頂級(jí)標(biāo)準(zhǔn)GaN膜確實(shí)仍具有非常高的缺陷密度。在此類(lèi)背景下，作為基于氮化物的納米線的I維結(jié)構(gòu)已吸引了來(lái)自研究員的許多注意力。已經(jīng)報(bào)告了用于GaN納米線生長(zhǎng)的諸如VLS、模板約束生長(zhǎng)以及氧化物輔助生長(zhǎng)之類(lèi)的若干方法。
[0006]另外，可以使用絕緣/非絕緣緩沖層來(lái)防止各個(gè)納米器件與它們的鄰居短路。各個(gè)器件之間的短路排除了芯片上多器件電路。不導(dǎo)電或半絕緣襯底對(duì)于RF應(yīng)用而言是有利的。一般地增強(qiáng)GaN中的η型性質(zhì)的車(chē)螺紋位錯(cuò)限制了制造半絕緣緩沖器材料的可能性。
[0007]從20世紀(jì)90年代開(kāi)始已廣泛地研究GaN的選擇性區(qū)域生長(zhǎng)以降低GaN膜中的位錯(cuò)密度。根據(jù)點(diǎn)圖案化GaN開(kāi)口，Akasaka等人示出了具有5μπι的直徑的GaN柱生長(zhǎng)。最近，Hersee等人報(bào)告了使用選擇性區(qū)域生長(zhǎng)的GaN導(dǎo)線的陣列制作。描述的是，必須將脈沖生長(zhǎng)用于生長(zhǎng)GaN納米線以約束橫向生長(zhǎng)。脈沖生長(zhǎng)也稱為遷移增強(qiáng)生長(zhǎng)?？蓪⒃摲椒枋鰹閮刹椒椒?，其包括稱為選擇性生長(zhǎng)步驟的初始納米線生長(zhǎng)步驟，其中，提供兩個(gè)前體氣體。初始生長(zhǎng)步驟后面是脈沖生長(zhǎng)的次要步驟，其中，在此時(shí)提供前體氣體中的一個(gè)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]實(shí)施例涉及一種制造半導(dǎo)體器件的方法，其包括:在襯底上面形成多個(gè)半導(dǎo)體納米線，在每一個(gè)納米線上形成半導(dǎo)體體積元件，將每一個(gè)體積元件平面化以形成具有基本上平面的上表面的多個(gè)分立底座元件，且在所述多個(gè)底座元件中的每一個(gè)底座元件中形成器件。
[0009]另一實(shí)施例涉及一種半導(dǎo)體器件，其包括:位于襯底上面的絕緣生長(zhǎng)掩模、從生長(zhǎng)掩模中的開(kāi)口突出的多個(gè)II1-氮化物半導(dǎo)體納米線和多個(gè)分立II1-氮化物半導(dǎo)體臺(tái)面。所述多個(gè)臺(tái)面中的每一個(gè)臺(tái)面位于所述多個(gè)納米線中的每一個(gè)納米線周?chē)蜕厦?，并且每一個(gè)臺(tái)面具有基本上平面的C-平面上表面。該器件還包括位于每一個(gè)半導(dǎo)體臺(tái)面上面的至少一個(gè)電極。
[0010]在從屬權(quán)利要求中限定了本發(fā)明的實(shí)施例。當(dāng)結(jié)合附圖和權(quán)利要求考慮時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的以下詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它目的、優(yōu)點(diǎn)和新穎特征將變得顯而易見(jiàn)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]現(xiàn)在將參考附圖來(lái)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，在所述附圖中:
圖1示意性地圖示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的納米線。
[0012]圖2a示意性地圖示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的方法且圖2b是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的方法的流程圖。
[0013]圖3a_b是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的納米線結(jié)構(gòu)的SEM圖像。
[0014]圖4、12a_d和13a_d示意性地圖示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的制造器件的方法。
[0015]圖5a_b示意性地圖示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的納米結(jié)構(gòu)LED器件的實(shí)施例。
[0016]圖6示意性地圖示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的納米線生長(zhǎng)設(shè)備。
[0017]圖7a_b是圖示出未給出納米線的生長(zhǎng)狀況的結(jié)果的SEM-圖像。
[0018]圖8a_b是圖示出其中納米線開(kāi)始形成的生長(zhǎng)狀況的結(jié)果的SEM-圖像。
[0019]圖9a_b是圖示出給出納米線的生長(zhǎng)狀況的結(jié)果的SEM-圖像。
[0020]圖1Oa-C是圖示出給出納米線的生長(zhǎng)狀況的結(jié)果的SEM-圖像。
[0021]圖lla-c是圖示出源摻雜的效果的SEM-圖像。
[0022]圖12a_d是圖示出根據(jù)實(shí)施例的制造具有附加單晶半導(dǎo)體外延層的金字塔形體積元件的方法的示意圖。
[0023]圖13a_d是圖示出根據(jù)實(shí)施例的制造晶體管的方法的示意圖。
[0024]圖14a_c是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的能夠制造的a)肖特基二極管，b)p_n 二極管和c) MOSFET的示意圖。
[0025]圖14d_f是圖示出根據(jù)實(shí)施例的制造混合電路的方法的示意圖。
[0026]圖14g_i是圖示出根據(jù)替換實(shí)施例的制造混合電路的方法的示意圖。
[0027]圖15A-15E圖示出根據(jù)實(shí)施例的納米線使能功率晶片的實(shí)施例。
[0028]圖16A-16B圖示出現(xiàn)有技術(shù)平面高電子遷移率晶體管(HEMT)。
[0029]圖17A-17B圖示出根據(jù)實(shí)施例的HEMT。
[0030]圖18A-18F圖示出替換HEMT實(shí)施例。
[0031]圖19A-19B圖示出具有在柵地陰地放大器配置中的兩個(gè)HEMT的實(shí)施例。圖19C圖示出具有在并聯(lián)和級(jí)聯(lián)配置中的HEMT的實(shí)施例。
[0032]圖20A-20C圖示出其中多個(gè)HEMT與共柵極線相連接的替換實(shí)施例。
[0033]圖21A-21B圖示出其中用共柵極線、共源極線和共漏極線來(lái)配置多個(gè)HEMT的實(shí)施例。
[0034]圖22A-22H圖示出根據(jù)實(shí)施例的DC至AC功率逆變器210及其部件。

【具體實(shí)施方式】
[0035]半導(dǎo)體器件和用以生產(chǎn)此類(lèi)器件的方法包括至少一個(gè)氮化物半導(dǎo)體納米線，例如GaN納米線。
[0036]可以使用許多不同的方法來(lái)形成基于II1-氮化物半導(dǎo)體的二極管(例如肖特基二極管)和晶體管(例如M0SFET、HEMT或HEFT)，且其可具有許多不同的設(shè)計(jì)。使其它材料的尺寸、序列以及結(jié)合(摻雜原子、銦的量和結(jié)合等)變化。在電極之間施加諸如Al2O3和S12之類(lèi)的電介質(zhì)，并且該電介質(zhì)可在金屬氧化物半導(dǎo)體HEMT(M0SHEMT)的柵極電極下面形成。對(duì)于常閉器件而言，常常使柵極通過(guò)AlGaN而凹陷到GaN中，從而中斷AlGaN/GaN 2DEG。下面的器件描述并不意圖以任何方式是窮舉的，而是僅用作闡明示例?；诘锏碾娮悠骷芍饕獊?lái)自作為晶格失配位錯(cuò)的車(chē)螺紋位錯(cuò)的晶體缺陷限制，所述晶格失配位錯(cuò)來(lái)自失配襯底上的生長(zhǎng)。這真正與器件制作技術(shù)和設(shè)計(jì)無(wú)關(guān)。如下面將描述的，本發(fā)明的實(shí)施例提供了基于II1-氮化物(諸如基于GaN的器件層生長(zhǎng)模板或緩沖層)的改善的晶體質(zhì)量，并且已經(jīng)在晶片級(jí)的器件之間實(shí)現(xiàn)了絕緣，從而改善了基于氮化物的器件的功率和電壓容差、壽命和性能。
[0037]在圖1中示意性地圖示出的氮化物半導(dǎo)體納米線110在該上下文中被限定為具有小于I微米(諸如500nm)的直徑和達(dá)到幾個(gè)μ m的長(zhǎng)度的本質(zhì)上桿狀結(jié)構(gòu)。納米線110在其底座處被外延連接到襯底105，其可包括外延層，例如最接近于納米線110的GaN的層。納米線105突出通過(guò)在例如SiNx或另一絕緣層的生長(zhǎng)掩模111中的開(kāi)口。如圖1中所指示的，僅僅出于說(shuō)明性目的，襯底105的表面可展示出在圖中被放大的某些粗糙度112。在下文中，應(yīng)將術(shù)語(yǔ)納米線理解為指的是不受表面粗糙度限制的結(jié)構(gòu)，即納米線在襯底105上面的第一原子層中或者換言之在第一“自由”層中開(kāi)始。然而，納米線110的該第一層通常將在生長(zhǎng)掩模111的開(kāi)口內(nèi)。納米線的長(zhǎng)度被表不為L(zhǎng)。
[0038]用現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)的氮化物納米線通常包括大量的缺陷。上述脈沖選擇性生長(zhǎng)表示顯著的改善，但是該方法可產(chǎn)生接近于納米線的底座的堆疊層錯(cuò)。通常，用這種方法產(chǎn)生的納米線將具有接近于底座的從立方體至六角形晶體結(jié)構(gòu)的變化。包括多個(gè)這樣的納米線的半導(dǎo)體器件將具有展示出該類(lèi)型的缺陷的納米線的大體上的一部分或全部。堆疊層錯(cuò)關(guān)于光學(xué)和電氣性質(zhì)而對(duì)納米線的物理性質(zhì)具有影響。在例如LED應(yīng)用中，由接近于底座的堆疊層錯(cuò)引入的相對(duì)小的變形也可妨礙性能，因?yàn)槎询B層錯(cuò)增加電阻。由于面積是非常小的，所以增加的電阻可對(duì)LED的性能具有顯著影響。
[0039]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的氮化物半導(dǎo)體納米線縱貫其整個(gè)長(zhǎng)度具有相同的晶體結(jié)構(gòu)，即納米線并未展示出接近于底座的堆疊層錯(cuò)。優(yōu)選地，晶體結(jié)構(gòu)是六角形的?？梢杂孟率龇椒▉?lái)產(chǎn)生縱貫其長(zhǎng)度具有相同晶體結(jié)構(gòu)的納米線。
[0040]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的半導(dǎo)體器件從納米線105開(kāi)始，所述納米線105均縱貫納米線的整個(gè)長(zhǎng)度具有相同的晶體結(jié)構(gòu)。所述多個(gè)納米線中的大多數(shù)應(yīng)具有僅一個(gè)晶體結(jié)構(gòu)。甚至更優(yōu)選地，半導(dǎo)體器件的納米線的至少90%均具有相同的晶體結(jié)構(gòu)。甚至更優(yōu)選地，半導(dǎo)體器件的納米線的99%均具有相同的晶體結(jié)構(gòu)。
[0041]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)非限制性實(shí)施例的生長(zhǎng)氮化物半導(dǎo)體納米線的方法利用基于CVD的選擇性區(qū)域生長(zhǎng)技術(shù)。在納米線生長(zhǎng)步驟期間存在氮源和金屬-有機(jī)物源，并且至少氮源流速在納米線生長(zhǎng)步驟期間是連續(xù)的。在發(fā)明方法中利用的V/II1-比顯著低于一般地與基于氮化物的半導(dǎo)體的生長(zhǎng)相關(guān)聯(lián)的V/II1-比。
[0042]可以由金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積(MOCVD)工藝和其設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)該方法。還可以由其它CVD和氣相外延(VPE)來(lái)實(shí)現(xiàn)該方法，諸如具有對(duì)于技術(shù)人員而言應(yīng)顯而易見(jiàn)的修改的基于氫化物VPE或金屬有機(jī)物VPE (MOVPE)的工藝。該方法在圖2a中且由圖2b的流程圖示意性地圖示出，并且包括步驟:
a)在襯底105的主表面(例如，頂面)105A上提供生長(zhǎng)掩模111。該襯底可以是用于生長(zhǎng)II1-氮化物納米線的任何合適材料，例如GaN、硅、藍(lán)寶石或AlN晶片，其可選地可包含一個(gè)或多個(gè)緩沖層，諸如硅襯底上的GaN緩沖層。生長(zhǎng)掩模111優(yōu)選地是電介質(zhì)層，諸如SiNx或S1x。然而，可使用其它材料。
[0043]b)在生長(zhǎng)掩模中產(chǎn)生開(kāi)口 113。該開(kāi)口優(yōu)選地關(guān)于其直徑和其相對(duì)定位兩者被很好地控制?？梢詫⒃诒绢I(lǐng)域中已知的若干技術(shù)用于包括但不限于電子束光刻(EBL)、納米壓印光刻、光學(xué)光刻和反應(yīng)離子蝕刻(RIE)或濕法化學(xué)蝕刻方法的過(guò)程。優(yōu)選地，開(kāi)口在直徑方面為約10nm且分開(kāi)節(jié)距0.5-5 μ m。開(kāi)口限定待產(chǎn)生的納米線110的位置和直徑。
[0044]c)由基于CVD或MOVPE的工藝進(jìn)行納米線生長(zhǎng)。優(yōu)選地，形成多個(gè)II1-氮化物半導(dǎo)體納米線，其基本上垂直于襯底105的主表面105A延伸(即，精確地垂直于或在10度內(nèi)垂直于表面105A延伸)。優(yōu)選地，前體源流在納米線形成期間是連續(xù)的。調(diào)整前體源流速率以在生長(zhǎng)區(qū)中實(shí)現(xiàn)低度過(guò)飽和。V/II1-比應(yīng)在范圍1-100內(nèi)，優(yōu)選地在范圍1-50內(nèi)，并且甚至更優(yōu)選地在范圍5-50內(nèi)。應(yīng)注意的是此V/II1-比顯著地低于用于膜生長(zhǎng)的比。
[0045]在圖3a_b的SEM圖像中圖示出用上述方法制作的納米線。在起始襯底上，由PECVD來(lái)沉積SiNx層(在厚度方面為30nm)。在后續(xù)步驟中，由電子束光刻、EBL以及反應(yīng)離子蝕刻RIE來(lái)制造點(diǎn)圖案化GaN開(kāi)口(在直徑方面為約100 nm)的陣列。開(kāi)口之間的節(jié)距范圍為0.5-3.2μπι，從而給出限定納米線的直徑和位置兩者的生長(zhǎng)掩模。然后，將已處理樣品插入水平MOCVD室中以生長(zhǎng)GaN納米線。圖3a進(jìn)一步圖示出可以用具有金字塔形末端的納米線，其對(duì)于某些應(yīng)用而言是有利的。
[0046]該方法可包括用于增強(qiáng)生長(zhǎng)狀況的各種步驟，其被示為預(yù)處理步驟C，)，例如在納米線生長(zhǎng)步驟c)之前的退火。預(yù)處理步驟可包括多個(gè)子步驟。應(yīng)注意的是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的預(yù)處理步驟并未導(dǎo)致納米線生長(zhǎng)，雖然可以將前體中的一個(gè)或多個(gè)用于預(yù)處理，例如退火。還可以設(shè)想納米生長(zhǎng)步驟c)期間的V/II1-比的變化。然而，前體材料流在納米線生長(zhǎng)步驟期間不應(yīng)被中斷。
[0047]在許多不同應(yīng)用中可以使用納米線?？梢允褂迷摷{米線作為用來(lái)形成高質(zhì)量GaN的融合、分立島的結(jié)構(gòu)積木塊，其可以具有非常低的缺陷密度。由Samuelson等人在美國(guó)申請(qǐng)(序列號(hào)10/613071)中描述了如何由納米線形成連續(xù)融合層，其整體地通過(guò)引用并入本文中。
[0048]在圖4中示意性地圖示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的包括半導(dǎo)體納米線的工藝中器件。該器件包括襯底105，其中，已從襯底105外延地生長(zhǎng)納米線110。納米線110的一部分被可選殼114和體積元件115包圍。優(yōu)選地將體積元件115外延地連接到納米線110。納米線110通常具有大約50nm至500 nm的直徑且體積元件具有大約200-700 nm的寬度。體積元件115可具有不同于納米線的形狀。如圖4中所示，納米線110被形成體積元件115的金字塔形過(guò)生長(zhǎng)包圍。與上述類(lèi)似，金字塔形過(guò)生長(zhǎng)可包括多個(gè)層116、117、118，如果期望的話。
[0049]根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施例，包括在納米線上提供過(guò)生長(zhǎng)或體積元件的進(jìn)一步的生長(zhǎng)步驟。參考圖2b的流程圖所述的方法包括兩個(gè)階段?？梢砸暈榧{米線生長(zhǎng)階段的第一階段包括步驟a-c)，其中，提供納米線生長(zhǎng)狀況，即低V/II1-比。在第二階段中，在類(lèi)似于第一階段中的生長(zhǎng)工藝的基于CVD的工藝中且優(yōu)選地在相同生長(zhǎng)室中，但是用針對(duì)平面生長(zhǎng)進(jìn)行調(diào)整的生長(zhǎng)參數(shù)，即用比在納米線生長(zhǎng)中高的V/II1-比(通常大約1000)，由體積元件115對(duì)納米線進(jìn)行過(guò)生長(zhǎng)，其可包括多個(gè)不同的層?？蓪⒏鶕?jù)本實(shí)施例的方法視為納米線生長(zhǎng)階段，后面是平面生長(zhǎng)階段或橫向生長(zhǎng)階段。納米線生長(zhǎng)階段產(chǎn)生具有對(duì)于平面生長(zhǎng)而言接近理想的表面的納米線，因?yàn)榧{米線的側(cè)壁將是非平面的，所謂的m-平面{1- 100}。此類(lèi)表面極其硬而難以用常規(guī)方法來(lái)產(chǎn)生。在平面生長(zhǎng)階段或橫向生長(zhǎng)階段中，在納米線生長(zhǎng)階段之后，在步驟d)以及一個(gè)或多個(gè)可選步驟e)、f)等中將理想表面用于殼層的生長(zhǎng)，從而形成器件的部分。
[0050]在圖12a_d中圖示出制造器件的方法步驟。圖12a圖示出突出通過(guò)掩模111的GaN納米線110，類(lèi)似于圖2a中的步驟C)。納米線的連續(xù)選擇性生長(zhǎng)被預(yù)期為以兩個(gè)方式降低器件位錯(cuò)密度:首先通過(guò)減小的生長(zhǎng)面積，如在ELO (外延橫向過(guò)生長(zhǎng))中已知的，并且其次通過(guò)對(duì)來(lái)自納米線的位錯(cuò)的早期拒絕和排斥，其作為釋放車(chē)螺紋位錯(cuò)在納米線上引起的附加應(yīng)變能的手段。此類(lèi)弛豫在塊體層中是不可能的，因?yàn)檐?chē)螺紋位錯(cuò)需要表面或第二位錯(cuò)以溶解。作為納米線生長(zhǎng)狀況的副作用，納米線易于包括變化的雜質(zhì)量、空穴和替代缺陷，增加了 η摻雜但降低了電子遷移率。因此，在本發(fā)明的實(shí)施例中，并不為電學(xué)使用而依靠納米線芯(例如，不為并入器件的活性部分中而依靠該納米線芯)，也不為絕緣而依靠該納米線芯，而是該納米線芯用作用于一種缺陷的過(guò)濾器。
[0051]圖12b圖示出GaN金字塔形體積元件115的生長(zhǎng)(即，納米線過(guò)生長(zhǎng))，類(lèi)似于圖
4。此元件或?qū)邮窃陬?lèi)似于平面GaN的狀況下生長(zhǎng)的，通過(guò)減少雜質(zhì)、空穴和替代缺陷而與納米線芯相比大大地改善了晶體純度和化學(xué)計(jì)量。優(yōu)選地，由于下面闡明的原因，可將此體積元件或?qū)由L(zhǎng)為本征的、低摻雜(即在116 cm-3以下的摻雜劑含量)或者甚至補(bǔ)償摻雜的(SP，用Fe、C或η型和P型摻雜劑兩者來(lái)?yè)诫s以降低材料導(dǎo)電率)，以起半絕緣半導(dǎo)體材料作用。正常地，用于此類(lèi)使用的充分半絕緣GaN由于不能高效地補(bǔ)償源自高位錯(cuò)和缺陷密度的非故意η摻雜而在小尺寸上面是不可行的。然而，由于大多數(shù)的體積元件是無(wú)位錯(cuò)的，所以能夠?qū)崿F(xiàn)在15 ohm*cm (例如16至107ohm*cm)以上的高電阻率水平。如果能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)良的化學(xué)計(jì)量，貝1J可實(shí)現(xiàn)甚至更高的17 ohm*cm和諸如在19 ohm*cm以上的的更高的電阻率(例如17至112 ohm-cm，諸如19至111 )。
[0052]圖12c圖示出平面化，諸如金字塔形體積元件115和可選地納米線110的就地回蝕以形成底座元件115A，其帶有具有c-平面取向的平面上表面115C，“c-平面”表示{0001}平面。優(yōu)選地，在平面化步驟期間去除納米線的上部。然而，在替換實(shí)施例中，如果體積元件115在納米線110以上延伸至足夠的高度，平面化在納米線處或以上停止?？赏ㄟ^(guò)化學(xué)或溫度輔助各向異性蝕刻或化學(xué)機(jī)械拋光來(lái)執(zhí)行回蝕。底座元件115A形成具有平面上C-平面表面和延伸到掩模層111的傾斜側(cè)壁的臺(tái)面。對(duì)于具有除金字塔形之外的形狀的體積元件115而言，底座元件115A的側(cè)壁可以是筆直而不是傾斜的。由這種方法制作的底座元件可在從0.1 μ m至100 μ m的寬度范圍內(nèi)，優(yōu)選地從I μ m至50 μ m的寬度范圍內(nèi)。優(yōu)選地通過(guò)用于納米線110的掩模111中的開(kāi)口 113 (在圖2a中示出)的間距以及所述層的生長(zhǎng)參數(shù)和生長(zhǎng)時(shí)間來(lái)控制寬度的選擇。
[0053]圖12d圖示出C-平面表面上的附加單晶半導(dǎo)體外延層115B (在本文中稱為移位層)的沉積。優(yōu)選地，層115B的上表面還具有C-平面取向。從納米線芯110去除層115B的上表面或?qū)⑵湟莆灰员苊庥捎诒┞对谄矫婊w積元件的表面中的納米線芯110頂部而在表面中具有任何不均勻性。因此，有源器件表面從納米線芯電移位，因?yàn)榭梢砸耘c體積元件類(lèi)似的方式來(lái)生長(zhǎng)移位層115B，還利用無(wú)位錯(cuò)結(jié)晶度，能夠?qū)崿F(xiàn)16 ohm*cm或更高(例如16至17 ohm*cm)的高電阻率水平。如果能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)良的化學(xué)計(jì)量，則可實(shí)現(xiàn)甚至更高的17 ohm*cm和諸如在19 ohm*cm以上的更高的電阻率(例如17至112 ohm-cm,諸如19至1011)。
[0054]層115B可以是GaN層、三元或四元層(例如AlGaN)或此類(lèi)層的序列，其可以被外延地沉積在平面化GaN體積元件上以形成移位底座元件115A，其中，底座元件的上表面115C位于納米線110的上尖端上面。如果存在的話，層115B的頂面形成具有移位底座元件115A的C-平面取向的平面上表面115C。優(yōu)選地將層115B段生長(zhǎng)成展示出高的化學(xué)計(jì)量(基本上50原子百分?jǐn)?shù)氮和基本上50原子百分?jǐn)?shù)III族材料，具有0.5%或更小的偏差)。以這樣的方式，納米線段110濾出晶體位錯(cuò)，而移位層115B和平面化體積元件115增強(qiáng)晶體純度，導(dǎo)致沒(méi)有位錯(cuò)的高純度層。雖然未示出，但在生長(zhǎng)步驟期間被暴露的臺(tái)面115A的所有小面上生長(zhǎng)移位層115B。金字塔形小面趨向于比C-平面表面生長(zhǎng)緩慢，盡管導(dǎo)致相當(dāng)?shù)馗〉膶印?br> [0055]此外，重要的是注意到，通過(guò)這種方法，移位層115B和平面化體積元件115形成完全或半絕緣底座元件115A,使得包括底座元件的臺(tái)面的整個(gè)上表面從納米線芯110電移位。優(yōu)選地，在一個(gè)不中斷生長(zhǎng)運(yùn)行中執(zhí)行圖12a-12d中所示的步驟(例如，在不打破真空或卸載單室或多室半導(dǎo)體制造設(shè)備中的晶片的情況下)。
[0056]優(yōu)選地，底座元件臺(tái)面115A的基本上平面的C-平面上表面115C(S卩，移位層115B的上表面或平面化體積元件115的上表面，如果省略移位層115B的話)基本上沒(méi)有車(chē)螺紋位錯(cuò)。例如，底座元件臺(tái)面115A的基本上平面的C-平面上表面具有小于19的車(chē)螺紋位錯(cuò)，諸如小于108、小于107、小于106、小于105、例如在14與19之間的車(chē)螺紋位錯(cuò)和在其之間的所有子范圍。在另一示例中，底座元件臺(tái)面115A的至少90%、諸如90-99%在其基本上平面的C-平面上表面中具有車(chē)螺紋位錯(cuò)。
[0057]底座元件115A為后續(xù)器件層提供單數(shù)半絕緣模板，從而提供用來(lái)制作適合于在襯底105上生長(zhǎng)和制造預(yù)先分區(qū)器件的低缺陷、高純度、半絕緣臺(tái)面的可能性，無(wú)論襯底是導(dǎo)電、絕緣還是半導(dǎo)電的?？商鎿Q地，當(dāng)與半導(dǎo)體體積元件115和納米線110的器件層絕緣并不關(guān)鍵時(shí)，可省略移位層115B，并且有源器件的制作可直接地在圖12c中所示的底座元件115A的平面化體積元件115部分上繼續(xù)。
[0058]總而言之，納米線芯110充當(dāng)用于來(lái)自襯底或緩沖層(例如，襯底105上的層)的缺陷(諸如車(chē)螺紋位錯(cuò)和襯底NW界面缺陷)的過(guò)濾器。這種方法允許在適合于功率電子器件(例如，二極管、諸如MESFET和雙極晶體管的晶體管、整流器、晶閘管、HEMT等)的高導(dǎo)熱率、絕緣和半絕緣襯底105 (例如，碳膜、半絕緣硅、SOI (絕緣體上硅)、藍(lán)寶石等)上生長(zhǎng)納米線，所述功率電子器件利用C-平面的性質(zhì)并生成相當(dāng)大的熱量。可替換地，襯底105可以是導(dǎo)電襯底(例如金屬)或半導(dǎo)體襯底(例如娃、GaN等),而底座兀件115A包括適合于外延地生長(zhǎng)單晶或高質(zhì)量多晶II1-氮化物半導(dǎo)體有源器件層的電絕緣或半絕緣II1-氮化物半導(dǎo)體緩沖層(例如，GaN或AlGaN臺(tái)面)。
[0059]GaN中的理論電子遷移率是相當(dāng)高的，但是如本文中所述的高純度GaN器件的RF性質(zhì)由于缺少合宜的半絕緣襯底而仍是受限的。在半絕緣或絕緣襯底上生長(zhǎng)這些器件的能力使得能夠根據(jù)由GaN電子遷移率給定的電位改善高頻功能。使用C-平面(在平面技術(shù)中所使用的表面)的極性以便在GaN HETM技術(shù)中創(chuàng)建2DEG溝道。通過(guò)AlGaN和GaN之間的異質(zhì)結(jié)構(gòu)帶彎曲來(lái)形成HEMT中的2DEG。2DEG中的電子遷移率可容易地超過(guò)GaN的理論遷移率。
[0060]圖13a_d圖示出根據(jù)圖12a_d的方法的形成晶體管(例如MESFET或HEMT)的方法。圖13a和13b分別地對(duì)應(yīng)于圖12a和12d，圖13c示出了一個(gè)或多個(gè)有源器件層202，該有源器件層202可包括移位層115B或者可包括一個(gè)或多個(gè)附加單晶或高質(zhì)量多晶半導(dǎo)體層，其被外延地生長(zhǎng)在底座元件115A上(例如，在移位層115B上或者直接地在平面化體積兀件115上),在這種情況下,底座兀件包括用于一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體有源器件層202的外延生長(zhǎng)的緩沖結(jié)構(gòu)(例如，具有基本上平面的上表面的臺(tái)面)。注意的是，器件層202覆蓋在生長(zhǎng)步驟期間被暴露的臺(tái)面115A的所有小面。這對(duì)所有有源層202和移位層115B來(lái)說(shuō)是正確的，但不同的小面將導(dǎo)致不同的層厚度。通常，為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，在圖中未示出金字塔形(側(cè))小面，因?yàn)槠溱呄蛴诒菴-平面表面生長(zhǎng)緩慢，導(dǎo)致明顯更薄的層。
[0061]一個(gè)或多個(gè)高純度和高質(zhì)量有源器件層202優(yōu)選地具有小于5 X 116 cm_2的雜質(zhì)含量，其不包括預(yù)定P型或η型摻雜劑。換言之，如果層202被故意地?fù)诫s，則除故意添加的摻雜劑原子之外，層202具有小于5Χ 116 cm-2的非期望雜質(zhì)，諸如小于116 cm_2、小于115cnT2、小于114 cnT2、小于113 cnT2、小于112 cm_2,例如112 cnT2至116 cnT2非期望雜質(zhì)和在其之間的所有子范圍。一個(gè)或多個(gè)器件層202也基本上無(wú)車(chē)螺紋位錯(cuò)。例如，層202具有小于19的車(chē)螺紋位錯(cuò)，諸如小于I O8、小于107、小于106、小于105、例如在14與19之間的車(chē)螺紋位錯(cuò)和在其之間的所有子范圍。在另一示例中，臺(tái)面115A上的層202的至少90%、諸如90-99%不具有車(chē)螺紋位錯(cuò)。
[0062]圖13d圖示出AlGaN有源層202 (例如，包括晶體管的溝道區(qū)的至少一部分的層)上的源極204、柵極206和漏極208電極的形成。在HEMT結(jié)構(gòu)中，電極將與AlGaN/GaN 2DEG(二維電子氣)中的電子相結(jié)合或作用于該電子。MESFET可包括在半絕緣GaN或AlGaN層上面的AlGaN層或GaN層202，其可包括位于底座元件115A上面的移位層115B或附加層。因此，預(yù)期本發(fā)明的實(shí)施例將由于如包括在所述底座元件115A中的高質(zhì)量半絕緣層而改善氮化物MESFET性能。由于每一個(gè)底座元件115A與相鄰底座元件電隔離(借助于絕緣襯底105)和/或絕緣(借助于其是半絕緣或絕緣的，無(wú)論襯底105的導(dǎo)電性如何)，所以可在每一個(gè)底座元件115A中或上面形成單個(gè)器件(例如，二極管、晶體管等)。
[0063]圖14a_c圖示出能夠在底座元件115A上形成的其它器件(分別地，肖特基二極管、p-n 二極管和MOSFET)。為了形成圖14a中所示的肖特基二極管，如上文所討論地形成納米線籽晶110和底座元件115A，雖然體積元件115優(yōu)選地是摻雜半導(dǎo)體，諸如η摻雜半導(dǎo)體而不是絕緣或半絕緣II1-氮化物材料。這形成半導(dǎo)體底座元件115Α。接下來(lái),通過(guò)在底座元件115Α上沉積低摻雜II1-氮化物半導(dǎo)體材料而形成肖特基勢(shì)壘層214。然后在層214上形成第一電極210，并在底座元件115Α的表面上的層214中的選擇性形成的開(kāi)口中形成第二電極212?？商鎿Q地，該底座元件可以是半絕緣的，后面是半絕緣底座元件上的器件層202的生長(zhǎng)，與器件層202形成肖特基界面的材料的第一電極210的形成，以及形成到器件層202的歐姆接點(diǎn)的材料的第二電極212的形成。
[0064]為了形成圖14Β中所示的ρη 二極管，如上文所討論地形成納米線籽晶110和底座元件115Α。然后，對(duì)底座元件115Α的第一部分214進(jìn)行掩模，并且用在形成底座元件115Α時(shí)使用的相反導(dǎo)電性類(lèi)型的離子對(duì)底座元件115的未掩模的第二部分216進(jìn)行離子注入。例如，如果用η型材料來(lái)形成底座元件115Α，則可用受主離子對(duì)底座元件115Α的未掩模的第二部分216進(jìn)行離子注入直至其為P型為止。然后去除該掩模。然后可在底座元件115Α的第一部分214上形成第一電極210并在底座元件215Α的第二部分216上形成第二電極212。
[0065]為了形成圖14C中所示的M0SFET，如上文所討論地形成納米線籽晶110和底座元件115Α。然后在底座元件115Α的頂面上面形成柵極電介質(zhì)層218?？蛇x地，可通過(guò)底座元件115Α的頂部的離子注入和退火來(lái)形成溝道區(qū)202?？捎镁哂信c區(qū)115Α相同或不同的導(dǎo)電性類(lèi)型的離子來(lái)執(zhí)行離子注入。為了形成柵極電介質(zhì)層218，可對(duì)其中將形成源極和漏極接點(diǎn)的底座元件115Α的側(cè)面部分進(jìn)行掩模，并在底座元件115Α的未掩模頂部和側(cè)邊區(qū)上面沉積電介質(zhì)材料?？商鎿Q地，可用電介質(zhì)材料的層來(lái)覆蓋整個(gè)底座元件115Α，對(duì)頂部和側(cè)邊區(qū)進(jìn)行掩模，并從底座元件115Α的側(cè)面去除電介質(zhì)材料而形成柵極電介質(zhì)218和絕緣側(cè)壁層220Α和220Β。沉積導(dǎo)電材料層并圖案化以形成源極和漏極204、208接點(diǎn)。如果柵極電極206由與接點(diǎn)204、208不同的材料制成，則可同時(shí)地或在分開(kāi)的步驟中形成柵極電極206。如所示，本實(shí)施例的MOSFET是N-N-N“增強(qiáng)型’10SFET?？商鎿Q地，可通過(guò)將相反導(dǎo)電性類(lèi)型的底座元件115Α中的源極區(qū)和漏極區(qū)形成為溝道區(qū)202來(lái)制造“耗盡型”M0SFET。
[0066]通過(guò)均質(zhì)高純度半導(dǎo)體模板的高級(jí)處理來(lái)制作如肖特基二極管和MOSFET的許多電子器件。HEMT模板的不同之處在于其包括包含阻擋層(通常為AlGaN阻擋層)的外延層堆疊。AlGaN/GaN界面提供自然2DEG。通過(guò)將兩個(gè)模板組合在一個(gè)分區(qū)襯底上，能夠?qū)崿F(xiàn)具有二端子和基于HEMT的三端子器件系統(tǒng)兩者的IC平臺(tái)。如由HEMT器件和肖特基二極管器件形成而舉例說(shuō)明的，該方法包括以下步驟。
[0067]如圖14d中所示，在第一生長(zhǎng)步驟中，如前所述地形成底座元件115A。然后，在第二生長(zhǎng)步驟中，在底座元件115A上面形成包括阻擋層(通常為AlGaN阻擋層)的外延有源器件層堆疊402以形成HEMT的一部分。然后，在第三生長(zhǎng)步驟中，在所有底座元件115A上面的堆疊402上面形成意圖用于制造二極管的至少一個(gè)高純度氮化物半導(dǎo)體器件層404，如圖14e中所示。
[0068]然后，在二極管形成區(qū)域410A、410B中的器件層404上面(B卩，在區(qū)域410A、410B中的底座元件115A上面)形成蝕刻掩模，諸如光致抗蝕劑掩模406。通過(guò)蝕刻而去除未被位于HEMT形成區(qū)域412中的蝕刻掩模406覆蓋(即，在掩模中被暴露)的器件層404的部分(即，區(qū)域412中的底座元件115A)以使區(qū)域412中的堆疊402的上表面408暴露，如圖14f中所示。然后去除蝕刻掩模406且然后形成電極和接點(diǎn)以完成相同的襯底上面的各自區(qū)域410A、410B和412中的二極管和HEMT。
[0069]可替換地，可在不蝕刻用于制作二極管的高純度氮化物半導(dǎo)體器件層404的情況下選擇性地完成HEMT異質(zhì)結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)步驟。在這種方法中，如圖14g中所示，在底座元件115A上面形成包括阻擋層(通常為AlGaN阻擋層)的外延有源器件層堆疊402以形成HEMT的一部分(類(lèi)似于圖14d中所示的步驟)。
[0070]然后，形成覆蓋HEMT區(qū)域412中的底座元件115A的生長(zhǎng)掩模416，其意圖用于HEMT形成，但是使二極管區(qū)域410A、410B中的底座元件暴露，如圖14h中所示。生長(zhǎng)掩模416可以是硬掩模，諸如電介質(zhì)，例如硅氧化物或硅氮化物，其阻礙或防止其上表面上的選擇性II1-氮化物生長(zhǎng)?？商鎿Q地，掩模416可包括剝離掩模，諸如抗蝕劑剝離掩模。
[0071]在圖14i中所示的下一生長(zhǎng)步驟中，然后在二極管區(qū)域410A、410B中的底座元件115A上選擇性地形成用于制作二極管的高純度氮化物半導(dǎo)體器件層404。然后，不在生長(zhǎng)掩模416上表面上形成層404。可替換地,如果掩模416是剝離掩模,則在剝離掩模416的上表面上形成層404的一部分404A。
[0072]然后去除掩模416以使HEMT區(qū)域412中的堆疊402的上表面408暴露。如果掩模416是剝離掩模，則由剝離工藝來(lái)剝離并去除位于掩模上的任何器件層部分404A。然后形成電極和接點(diǎn)以在相同的襯底上面的各自區(qū)域410A、410B和412中完成二極管和HEMT。此替換方法提供在預(yù)先限定配置中具有HEMT和二極管模板(即各自區(qū)域412和410A/410B中的底座元件115A)的預(yù)先制作襯底的優(yōu)點(diǎn)。
[0073]在兩個(gè)替換方法中，可能有利的是在包括建立2DEG的異質(zhì)結(jié)構(gòu)的器件層之后的生長(zhǎng)步驟中包括半絕緣層，以便使肖特基二極管與在下面的2DEG絕緣。
[0074]圖15A-15E圖示出納米線使能的功率晶片的實(shí)施例。圖15C是納米線功率晶片的平面圖。如圖15C中所示，可使用整個(gè)硅襯底晶片105來(lái)制作納米線功率晶片。圖1?是圖15C的特寫(xiě)且圖15E是圖15D的特寫(xiě)。圖1?和15E圖示出其中在襯底105上的陣列中制作各個(gè)納米線功率器件的實(shí)施例。也就是說(shuō)，各個(gè)納米線功率器件位于平行行和列中。圖15A是單個(gè)納米線功率器件的側(cè)視截面圖，而圖15B是圖15A的納米線功率器件的頂視圖。
[0075]如上文所討論的，本發(fā)明的實(shí)施例的一個(gè)方面導(dǎo)致較少的緩沖層相關(guān)缺陷通過(guò)納米線的過(guò)濾效應(yīng)而擴(kuò)展至器件層中。因此，可消除緩沖層的添加，或者在硅襯底的情況下，相對(duì)于常規(guī)塊體氮化物層生長(zhǎng)方法所要求的緩沖層，可減小緩沖層(例如，AlGaN/GaN、GaN/AlN或A1N、緩沖層112)的厚度?？商鎿Q地，可用諸如礬土、金剛石或石墨烯之類(lèi)的硬絕緣材料來(lái)取代常規(guī)外延緩沖層以改善器件絕緣。以這種方式，相對(duì)于常規(guī)方法而言可降低成本。此外，可實(shí)現(xiàn)改善的器件集成。
[0076]另外，在具有緩沖層的實(shí)施例中，納米線籽晶110限制晶體位錯(cuò)從納米線中的納米線/緩沖界面的突出和創(chuàng)建。結(jié)果是無(wú)位錯(cuò)納米線。然而，諸如在美國(guó)專利(N0.7，829，443)中講授的納米線生長(zhǎng)狀況可導(dǎo)致具有點(diǎn)缺陷的納米線，諸如雜質(zhì)、空穴以及化學(xué)計(jì)量不規(guī)則性。
[0077]因此，如上文所討論的，可使用突出納米線110作為用于形成高質(zhì)量底座元件115A的籽晶，諸如圖15A-15E中所示的氮化物半導(dǎo)體島或臺(tái)面115A。可在生長(zhǎng)狀況下生長(zhǎng)氮化物半導(dǎo)體島或臺(tái)面115A，諸如被用于生長(zhǎng)本文中所討論的高純度GaN材料的那些。此夕卜，由納米線110的長(zhǎng)度來(lái)控制氮化物半導(dǎo)體島115A的同質(zhì)性。用本實(shí)施例，可在硅襯底105上制作高純度、低缺陷(或低位錯(cuò)密度)GaN島或臺(tái)面。
[0078]由于本實(shí)施例從納米線/緩沖界面提供了低車(chē)螺紋位錯(cuò)密度傳遞，所以能夠以較高的操作電壓和較高的可靠性來(lái)制作納米線電子器件。并且，借助于車(chē)螺紋位錯(cuò)的低密度，可以在納米線上生長(zhǎng)優(yōu)良的半絕緣層且其充當(dāng)用于電子器件的封閉模板。這還通過(guò)器件上的僅頂部接點(diǎn)的非常規(guī)使用來(lái)使能，如例如圖13和14中所示，使得在器件(諸如電子電路)的有源部分中不包括納米線110和/或底座元件115A。因此，優(yōu)選地，每一個(gè)底座元件臺(tái)面115A包括絕緣或半絕緣臺(tái)面，其中，臺(tái)面和納米線110并不是器件的有源器件區(qū)的一部分，每一個(gè)臺(tái)面和納米線未被電連接到外部電路，并且每一個(gè)臺(tái)面并未被電連接到其它臺(tái)面。
[0079]此外，該方法允許使用此薄AIN、Al2O3、石墨烯或金剛石膜緩沖層112而不是常規(guī)厚外延層。另外，薄AlN或金剛石膜緩沖層的使用提供改善的器件間絕緣以及減少或沒(méi)有晶片彎曲。如上文和下文所討論的所有實(shí)施例一樣，本實(shí)施例具有以無(wú)缺陷模板生長(zhǎng)和來(lái)自徑向生長(zhǎng)的低背景雜質(zhì)水平為標(biāo)志的改善的材料質(zhì)量。此外，本文中公開(kāi)的實(shí)施例并不要求導(dǎo)電緩沖層，使得緩沖層生長(zhǎng)步驟是可選的。本文中公開(kāi)的器件相對(duì)于常規(guī)器件而言具有改善的RF性質(zhì)。另外，用本文中公開(kāi)的方法，可以使用GaN的C-平面來(lái)制作高遷移率晶體管。
[0080]器件層的增強(qiáng)材料質(zhì)量對(duì)器件擊穿電壓和減小的底座元件115A大小具有直接牽連。這又導(dǎo)致器件的改善的器件密度和設(shè)計(jì)靈活性。由于增加的擊穿電壓和減小的缺陷密度，還可減小器件上的電極間距。例如，在功率HEMT和HFET中，10-50 μ m的電極間距是常見(jiàn)的。用來(lái)改善擊穿電壓和器件寬度最小化的附加方式是形成具有傾斜側(cè)壁的底座元件115A，如圖12-15中所示，其中，電極至少部分地被定位于傾斜小面上，彼此背對(duì)，如圖13d和14a-14c中所示，并且因此減小電極之間的電場(chǎng)和用于通過(guò)高壓下的放電的擊穿的風(fēng)險(xiǎn)。
[0081]另外，器件層的增強(qiáng)材料質(zhì)量對(duì)器件的器件電子遷移率和因此的器件的導(dǎo)電率、電流容量、開(kāi)關(guān)速度和功率效率具有直接牽連。這對(duì)于HEMT而言尤其重要，其中，由量子限制效應(yīng)和摻雜原子的缺乏來(lái)改善用于2DEG中的電子遷移率的狀況。盡管如此，歸因于標(biāo)準(zhǔn)GaN的高缺陷密度，室溫遷移率保持在2000 cm2 V—1.s—1以下。較高電流容量主要轉(zhuǎn)換成較低柵極寬度以及對(duì)用于大功率器件的較低數(shù)目的并聯(lián)模板的需要。
[0082]圖16A (頂視示意圖)和16B (側(cè)視截面示意圖)圖示出常規(guī)平面高電子遷移率晶體管200(HEMT)。HEMT 200包括源極S、漏極D和柵極G電極。優(yōu)選地，如果將在芯片上電路中使用HEMT，則應(yīng)當(dāng)用淺溝槽隔離(STI)來(lái)將HEMT器件200電隔離。在STI工藝中，在晶體管制作之前蝕刻淺溝槽的圖案。然后用電介質(zhì)材料來(lái)填充溝槽，從而將在溝槽的任一側(cè)的區(qū)域電隔離。然后可在溝槽之間的區(qū)域中制作電隔離器件。在硅CMOS制作中廣泛地使用STI工藝。然而，STI工藝不適合于基于GaN的器件，因?yàn)樵摴に囑呄蛴谑瞧茐男郧野嘿F的。用于GaN的化學(xué)蝕刻劑并不是高效的，并且難以實(shí)現(xiàn)具有足夠低的導(dǎo)電率的充分可靠地半絕緣的平面GaN，從而意味著需要深溝槽。
[0083]相反地如上所述，可以用本文中所述的實(shí)施例方法來(lái)產(chǎn)生分區(qū)晶片或支撐體，提供充當(dāng)用于電子器件的模板的個(gè)別的分離的臺(tái)面115A之間的絕緣。此分區(qū)功率晶片在沒(méi)有用于功率電子應(yīng)用和一般地用于電子器件的STI的情況下提供用于芯片上小系統(tǒng)和電路的可能性。
[0084]圖17A (頂視示意圖)和17B (側(cè)視截面示意圖)圖示出根據(jù)實(shí)施例的HEMT 200A。HEMT 200A溝道在從上面看時(shí)具有島115A的一般地六角形形狀。通過(guò)使用薄AlN或金剛石膜緩沖層112和由例如AI203、S12, Si3N4或另一絕緣層制成的電介質(zhì)生長(zhǎng)掩模111來(lái)提供隔離。在實(shí)施例中，每個(gè)島115提供一個(gè)HEMT。在替換實(shí)施例中，HEMT 200A包括硅襯底和GaN納米線。
[0085]圖18A-18F圖示出替換HEMT實(shí)施例的頂視示意圖(18A、18C、18E)和各自側(cè)視截面示意圖(18B、18D、18F)。圖18C和18D中所示的實(shí)施例包括大場(chǎng)板201，其覆蓋源極和柵極電極S、G且可增加HEMT的效率。場(chǎng)板201被電連接到源極電極S，但通過(guò)絕緣層301與柵極電極G絕緣。圖18E和18F中所示的實(shí)施例包括覆蓋柵極電極G而不是源極電極S的較小場(chǎng)板201。場(chǎng)板201被電連接到柵極電極G但通過(guò)絕緣層301與源極電極S絕緣。圖18A和18B中所示的實(shí)施例不包括場(chǎng)板201。
[0086]圖19A是具有在柵地陰地放大器配置302中的兩個(gè)晶體管200A和200B的實(shí)施例的頂視示意圖。這可以是兩個(gè)HEMT或者在常閉M0SFET、MESFET或JFET 200B上面的HEMT200A。后一種配置使得能夠?qū)崿F(xiàn)常閉電路，這在僅用常開(kāi)的HEMT的情況下是困難的。圖19B圖示出圖19A中所示的柵地陰地放大器的晶體管的等效電路(第一源極電極SI被連接到第二柵極電極G2且第一漏極Dl被連接到第二源極SI)?？商鎿Q地，可以將多個(gè)HEMT并聯(lián)地連接。此外，多個(gè)HEMT可以按相同的器件以并聯(lián)和柵地陰地放大器耦合來(lái)連接，如圖19C中所示。
[0087]圖20A-20C圖示出其中多個(gè)HEMT 200A與共柵極線GL相連接的替換實(shí)施例。也就是說(shuō)，HEMT的柵極電極G被電連接。如所示，圖20A的實(shí)施例包括圖18A和18B中所示的實(shí)施例的四個(gè)HEMT 200A。然而，可連接較少或更大數(shù)目的HEMT。圖20B中所示的實(shí)施例包括圖18C和18D中所示的實(shí)施例的HEMT，而圖20C中所示的實(shí)施例包括圖18E和18F中所示的實(shí)施例的HEMT。
[0088]圖2IA圖示出另一實(shí)施例。在該實(shí)施例中，HEMT被配置成使得柵極電極G與共柵極線GL相連接，漏極電極D與共漏極線DL相連接且源極電極S與共源極線SL相連接。圖21B圖示出用于圖21A中所示的器件的等效電路。各個(gè)HEMT 200A可包括或可不包括場(chǎng)板201。也就是說(shuō)，HEMT可包括大場(chǎng)板201、小場(chǎng)板201或沒(méi)有場(chǎng)板，如圖18A-18G中所示。
[0089]圖22H圖示出根據(jù)實(shí)施例的DC至AC功率逆變器210且圖22A-22G圖示出部件。圖22H中所示的器件是包括三個(gè)單相逆變器電路Ph1、Ph2、Ph3的三相逆變器。功率逆變器210包括柵地陰地放大器和并聯(lián)耦合。功率逆變器210的單相逆變器電路Phl、Ph2、Ph3包括如圖22A和22B中所示的納米線二極管306和如圖22E和22F中所示的納米線HEMT200A。在替換實(shí)施例中，功率逆變器210可包括如圖22C和22D中所示的具有較大場(chǎng)板201的納米線HEMT 200A。圖22G圖示出串聯(lián)連接的多個(gè)二極管306 (B卩，“源極”S至“漏極"D)。
[0090]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的方法還可適用于包括多于兩個(gè)周期表元素的結(jié)構(gòu)，例如諸如InGaN之類(lèi)的三元合成物。應(yīng)變是用于制造如圖5a中所示的高In含量的InGaN/GaN芯殼結(jié)構(gòu)的嚴(yán)重問(wèn)題，其中，GaN納米線510被殼InGaN層515包圍。在納米線511中還使用InGaN將減小殼InGaN層中的應(yīng)變，如圖5B中所示。然而，InGaN是熱不穩(wěn)定材料，并且需要NH3流以防止In-N鍵的解離。因此，利用斷裂NH3流的現(xiàn)有技術(shù)方法可能并不適合于產(chǎn)生InGaN納米線。在InGaN生長(zhǎng)溫度下的NH3中斷步驟中，其意味著In-N鍵解離且In能夠從晶體解吸。采用如由本發(fā)明給予的連續(xù)納米線生長(zhǎng)支持較高In含量InGaN納米線的生長(zhǎng)。
[0091]常規(guī)MOCVD或MOVPE設(shè)備對(duì)于執(zhí)行根據(jù)實(shí)施例的包括納米線生長(zhǎng)階段和立即后續(xù)平面生長(zhǎng)階段的方法而言可能并不是最佳的。由于供氣系統(tǒng)中的技術(shù)限制，相同的供氣系統(tǒng)可能不能以所要求的準(zhǔn)確度來(lái)提供分別地與納米線生長(zhǎng)階段和平面生長(zhǎng)階段相關(guān)聯(lián)的低V/II1-比和高V/II1-比兩者。圖6中示意性地圖示出的根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的生長(zhǎng)設(shè)備包括生長(zhǎng)室610，樣品615被放置在其中。II1-供應(yīng)系統(tǒng)622包括II1-源620和質(zhì)量流量控制器(MFC)。V-供應(yīng)系統(tǒng)包括被連接到包括低流速M(fèi)FC 633的低源流速V-供應(yīng)線634和包括高流速M(fèi)FC 631的分開(kāi)的高源流速V供應(yīng)線632的V源630。低流速M(fèi)FC633適于處理與納米線生長(zhǎng)階段相關(guān)聯(lián)的例如NH3的低流速，并且高流速M(fèi)FC 631適于處理與平面生長(zhǎng)階段相關(guān)聯(lián)的高流速。通過(guò)在兩個(gè)分開(kāi)的V供應(yīng)線之間切換，然后從納米線生長(zhǎng)階段轉(zhuǎn)到平面生長(zhǎng)階段，可在兩個(gè)不同階段中以流速的所要求的準(zhǔn)確度實(shí)現(xiàn)快速的改變。該設(shè)備當(dāng)然可被提供有更多的分開(kāi)的供應(yīng)線，如果用兩個(gè)MFC不可能獲得所要求的流速的話。
[0092]由以下示例來(lái)舉例說(shuō)明本發(fā)明的方法的適用性，其應(yīng)被視為非限制性示例。
[0093]圖2a_2c可圖示出由選擇性區(qū)域生長(zhǎng)進(jìn)行的GaN納米線的制作序列。使用藍(lán)寶石、SiC或Si和甚至自支持GaN上的GaN外延膜作為起始襯底，由PECVD在其上沉積SiNx層(厚度為30 nm)(a)。在此之后，由EBL和RIE來(lái)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)圖案化GaN開(kāi)口(直徑大約100 nm)的陣列(b)。開(kāi)口之間的節(jié)距范圍為0.5-3.2。然后，將已處理樣品插入自制的水平MOCVD室中以生長(zhǎng)GaN納米線(C)。該生長(zhǎng)工藝包括初始階段，其中以75 sccm的高NH3流速在5分鐘內(nèi)使溫度斜坡向上至900-1200°C的生長(zhǎng)區(qū)。在生長(zhǎng)溫度下對(duì)襯底進(jìn)行退火達(dá)I分鐘。在后續(xù)納米線生長(zhǎng)階段中，將NH3流速減小至3.0-0.2 sccm以在向室中引入TMG (三甲基鎵)的情況下開(kāi)始生長(zhǎng)。使用低TMG流速通過(guò)此工作，在0.12和1.2 μ mol/min之間。
[0094]根據(jù)在實(shí)驗(yàn)中得到驗(yàn)證的本發(fā)明的實(shí)施例，NH3流速是控制自開(kāi)口的生長(zhǎng)形式的關(guān)鍵因素。圖7a-7b示出了在3.0 sccm的NH3流速的情況下生長(zhǎng)的樣品的SEM圖像。從圖7a的頂視圖像可以看到自開(kāi)口的選擇性生長(zhǎng)，其與所報(bào)告的相同。在這里需要指定的點(diǎn)是生長(zhǎng)之后的橫向大小大于1.0 μ m，其比約100 nm的開(kāi)口大小大得多。因此,在GaN已從開(kāi)口生長(zhǎng)出來(lái)之后的橫向生長(zhǎng)是相當(dāng)大的。圖7b示出通過(guò)使樣品傾斜35°拍攝的SEM圖像，其清楚地呈現(xiàn)出所獲得的東西是金字塔而不是導(dǎo)線。金字塔由六個(gè)等效(1101)平面界定。(1101)平面的懸空鍵密度是16.0/nm2，其高于(1100)平面(12.Ι/nm2)和(0001)平面(11.4/nm2) [3]。根據(jù)此觀點(diǎn)，可預(yù)期(1100)和(0001)的平面在GaN從開(kāi)口生長(zhǎng)出來(lái)之后出現(xiàn)。但是，圖2示出了相反情況。因此，可能的解釋是(1101)平面具有N極化，這在NH3流速高時(shí)使得其是穩(wěn)定的。基于此，用于NH3的3 sccm的流速對(duì)于生長(zhǎng)以(1100)平面為小面的GaN導(dǎo)線而言實(shí)際上仍是高的。圖8a-8b示出了在1.0 sccm的NH3流速下生長(zhǎng)的樣品的SEM表征。圖8a的頂視圖像與圖7a類(lèi)似。但是，35°傾斜圖像，圖8b是不同的，亦即(1100)平面的垂直小面開(kāi)始在金字塔帽下面出現(xiàn)。
[0095]這是有希望的且指示N極化(1101)平面開(kāi)始不能界定金字塔的生長(zhǎng)形式。盡管如此，橫向尺寸仍比開(kāi)口中的一個(gè)開(kāi)口大得多，其與圖7中所示的相同。
[0096]圖9a_9b示出了將NH3流速進(jìn)一步減小至0.5 sccm的情況下的生長(zhǎng)結(jié)果。頂視圖(a )和35°傾斜(b)圖像指示橫向方向上的大小收縮，雖然其仍大于約100 nm的開(kāi)口大小。傾斜圖像圖％還示出了垂直小面。隨著NH3流速下降至0.2 sccm,開(kāi)始將真實(shí)GaN納米線合成，如圖1Oa-1Oc中所示，其中，(a)是頂視圖；(b)和(C)是傾斜45°的。雖然存在大于100 nm的某些晶體,但大部分開(kāi)口演進(jìn)成具有100 nm的直徑的導(dǎo)線,所述直徑與開(kāi)口大小相同。因此，當(dāng)NH3流速為0.2 sccm時(shí),橫向生長(zhǎng)也在良好的控制中。關(guān)于氣相生長(zhǎng)，過(guò)飽和的程度確定盛行的生長(zhǎng)形態(tài)，亦即，對(duì)于納米線生長(zhǎng)而言要求低過(guò)飽和，而中間過(guò)飽和支持大塊晶體生長(zhǎng)。在高過(guò)飽和下，通過(guò)氣相中的成核來(lái)形成粉末。據(jù)此，說(shuō)將MV流速減小至0.2 sccm有效地降低過(guò)飽和是合理的，其限制橫向生長(zhǎng)且使得生長(zhǎng)僅在軸向方向上發(fā)生。在這里，用在整個(gè)生長(zhǎng)工藝期間同時(shí)地且連續(xù)地保持TMG和MV流入室中來(lái)引導(dǎo)所有生長(zhǎng)。然而，在現(xiàn)有技術(shù)中報(bào)告的工作看起來(lái)指示必須有脈沖生長(zhǎng)模式以獲得納米線生長(zhǎng)?；谶@里呈現(xiàn)的結(jié)果，很明顯能夠用連續(xù)源流速來(lái)實(shí)現(xiàn)納米線生長(zhǎng)。為了制作GaN納米線，應(yīng)調(diào)整NH3流速，使得實(shí)現(xiàn)低過(guò)飽和，或者換言之；以實(shí)現(xiàn)遷移增強(qiáng)生長(zhǎng)。
[0097]已示出了 Cp2Mg以增強(qiáng)垂直側(cè)壁小面形成。在圖lla-c中，關(guān)于表1，圖示的是如Cp2Mg的摻雜源潛在地能夠用此效果來(lái)使納米線生長(zhǎng)狀況穩(wěn)定。并且，還示出的是，通過(guò)增加過(guò)飽和/NH3流速，能夠重建金字塔形生長(zhǎng)。這能夠用來(lái)在橫向生長(zhǎng)階段中提供納米線的橫向生長(zhǎng)。
[0098]表I


NHs 流 CpaMg-流生長(zhǎng) ir [sccm][sccm]備注
a I未摻雜
b I70完美導(dǎo)線
c 1070增加ΝΗ3.?Ι以重

建金字娜生長(zhǎng)
能夠在寬范圍的器件中利用由本發(fā)明的方法制造的納米線，例如二極管、晶體管及其它功率電子器件?；诘锏碾娮悠骷诟邏汉透邷貞?yīng)用中特別令人感興趣。
[0099]最后，通過(guò)減小NH3流速，能夠通過(guò)控制過(guò)飽和使用自GaN開(kāi)口的選擇性區(qū)域生長(zhǎng)而由MOCVD來(lái)制作GaN納米線。在呈現(xiàn)的結(jié)果中表明脈沖生長(zhǎng)并不是必需的方法，而是充分地減小NH3流速也能夠產(chǎn)生納米線。
[0100]已經(jīng)以GaN、NH3和TMG作為非限制性示例描述了本發(fā)明的方法。技術(shù)人員認(rèn)識(shí)到該方法的原理可應(yīng)用于其它基于半導(dǎo)體氮化物的納米線的生長(zhǎng)，例如包括銦或鋁，諸如AlInGaN、II1-NAs以及II1-NP。NH3是常規(guī)且良好建立的氮源，但是已知有其它源且可以利用，例如叔-丁胺 N (C4H9) H2,1, 1- 二甲基肼(CH3) 2NNH2 以及叔-丁基肼(CH3) 3CNHNH2。根據(jù)II1-V半導(dǎo)體的選擇，不同的源是可用的。不同的源將導(dǎo)致流速的不同適當(dāng)值，以便實(shí)現(xiàn)低過(guò)飽和，并且因此將需要相應(yīng)地調(diào)整V/II1-比。在給出以上教導(dǎo)的情況下，可以由技術(shù)人員實(shí)現(xiàn)此類(lèi)調(diào)整。
[0101]已在器件的生長(zhǎng)襯底105保持在最終器件中的情況下描述了所述方法和器件。技術(shù)人員認(rèn)識(shí)到可去除或由另一材料(例如，被附著在臺(tái)面115A上面或下面的搬運(yùn)襯底)來(lái)取代生長(zhǎng)襯底105的全部或一部分。搬運(yùn)襯底材料包括導(dǎo)熱材料襯底，例如石墨烯或諸如Cu或Al的金屬，只要保持電絕緣即可。
[0102]2008年12月11日提交、現(xiàn)在為美國(guó)專利(N0.7，829，443)的美國(guó)專利申請(qǐng)(序列號(hào)12/308，249)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用并入本文中。
【權(quán)利要求】
1.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括: 在襯底上面形成多個(gè)半導(dǎo)體納米線； 在每一個(gè)納米線上形成半導(dǎo)體體積元件； 使每一個(gè)體積元件平面化以形成具有基本上平面的上表面的多個(gè)分立底座元件；以及 在所述多個(gè)底座元件中的每一個(gè)底座元件之中或之上形成器件。
2.權(quán)利要求1所述的方法，其中: 形成多個(gè)半導(dǎo)體納米線包括在納米線生長(zhǎng)步驟中通過(guò)CVD或VPE來(lái)生長(zhǎng)包括II1-氮化物納米線的所述納米線，其中，存在氮源流和金屬-有機(jī)物源流；以及 形成半導(dǎo)體體積元件包括在體積元件生長(zhǎng)步驟中通過(guò)CVD或VPE來(lái)在所述納米線上形成至少一個(gè)II1-氮化物體積元件，其中，存在所述氮源流和所述金屬-有機(jī)物源流，其中:V/II1-比包括氮源流速和金屬-有機(jī)物源流速的比；以及 所述體積元件生長(zhǎng)步驟期間的摩爾V/II1-比高于所述納米線生長(zhǎng)步驟期間的摩爾VII1-比；以及 其中，所述體積元件生長(zhǎng)步驟包括平面生長(zhǎng)步驟且所述摩爾V/II1-比包括所述氮源流速和所述金屬-有機(jī)物源流速的摩爾比。
3.權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述氮源流和所述金屬-有機(jī)物源流在所述納米線生長(zhǎng)步驟期間是連續(xù)的。
4.權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述體積元件生長(zhǎng)步驟的摩爾V/II1-比是所述納米線生長(zhǎng)步驟的摩爾V/II1-比的至少10倍。
5.權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述摩爾V/II1-比在所述納米線生長(zhǎng)步驟期間在1-100范圍內(nèi)。
6.權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述摩爾V/II1-比在所述納米線生長(zhǎng)步驟期間在1-50范圍內(nèi)。
7.權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述摩爾V/II1-比在所述納米線生長(zhǎng)步驟期間在5-50范圍內(nèi)。
8.權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述摩爾V/II1-比在所述納米線生長(zhǎng)步驟期間是恒定的。
9.權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述納米線是氮化鎵納米線，所述氮源是氨且所述金屬_有機(jī)物源是二甲基嫁。
10.權(quán)利要求1所述的方法，其中，形成所述多個(gè)半導(dǎo)體納米線且形成所述器件包括利用基于CVD或VPE的選擇性生長(zhǎng)區(qū)域技術(shù)。
11.權(quán)利要求10所述的方法，其中: 形成所述多個(gè)半導(dǎo)體納米線包括: 提供包含生長(zhǎng)掩模的襯底； 在所述生長(zhǎng)掩模中形成開(kāi)口 ；以及 利用基于所述CVD或VPE的選擇性生長(zhǎng)區(qū)域技術(shù)在所述生長(zhǎng)掩模的開(kāi)口中選擇性地生長(zhǎng)所述半導(dǎo)體納米線； 形成所述半導(dǎo)體體積元件包括利用基于CVD或VPE的選擇性生長(zhǎng)區(qū)域技術(shù)而在所述納米線上選擇性地生長(zhǎng)所述體積元件；以及 形成所述器件包括在平面化的步驟之后在所述體積元件上選擇性地生長(zhǎng)至少一個(gè)高純度半導(dǎo)體器件層。
12.權(quán)利要求11所述的方法，其中，在至少一個(gè)高純度層器件層處進(jìn)行摻雜。
13.權(quán)利要求1所述的方法，其中，平面化的步驟包括對(duì)所述體積元件進(jìn)行回蝕。
14.權(quán)利要求13所述的方法，還包括在所述平面化體積元件上外延地生長(zhǎng)半導(dǎo)體移位層，使得該移位層的上表面位于所述納米線的上尖端上面，且所述移位層的上表面形成所述底座元件中的每一個(gè)底座元件的上表面。
15.權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述回蝕步驟去除所述半導(dǎo)體納米線的上部。
16.權(quán)利要求1或13所述的方法，其中，形成所述多個(gè)半導(dǎo)體納米線、形成半導(dǎo)體體積、將所述器件平面化并形成所述器件的步驟是在一個(gè)不中斷生長(zhǎng)運(yùn)行中執(zhí)行的。
17.權(quán)利要求1所述的方法，其中: 半導(dǎo)體納米線包括GaN納米線； 所述半導(dǎo)體體積元件包括在每一個(gè)GaN納米線周?chē)纬傻姆至⒔^緣或半絕緣GaN金字塔； 將每一個(gè)體積元件平面化包括對(duì)每一個(gè)體積元件進(jìn)行各向異性蝕刻以形成多個(gè)分立GaN底座兀件,其包括具有基本上平面的C-平面上表面和傾斜側(cè)壁的臺(tái)面；以及所述器件包括二極管或晶體管。
18.一種半導(dǎo)體器件，包括: 襯底； 多個(gè)II1-氮化物半導(dǎo)體納米線,其基本上垂直于所述襯底的主表面延伸； 多個(gè)分立II1-氮化物半導(dǎo)體臺(tái)面，其中，所述多個(gè)臺(tái)面中的每一個(gè)臺(tái)面位于所述多個(gè)納米線中的每一個(gè)納米線周?chē)蜕厦妫灰约爸辽僖粋€(gè)電極，位于每一個(gè)半導(dǎo)體臺(tái)面上面。
19.權(quán)利要求18的器件，其中: 絕緣生長(zhǎng)掩模位于襯底上面； 所述多個(gè)II1-氮化物半導(dǎo)體納米線從所述生長(zhǎng)掩模中的開(kāi)口突出；以及 每一個(gè)臺(tái)面具有基本上平面的C-平面上表面。
20.權(quán)利要求19所述的器件，其中，每一個(gè)臺(tái)面具有在15ohm* cm以上的電阻率。
21.權(quán)利要求19所述的器件，其中，所述基本上平面的C-平面上表面基本上沒(méi)有車(chē)螺紋位錯(cuò)。
22.權(quán)利要求21所述的器件，其中，所述基本上平面的C-平面上表面具有小于19的車(chē)螺紋位錯(cuò)。
23.權(quán)利要求21所述的器件，其中，所述多個(gè)分立II1-氮化物半導(dǎo)體臺(tái)面的至少90%在所述基本上平面的C-平面上表面中不具有車(chē)螺紋位錯(cuò)。
24.權(quán)利要求19所述的器件，其中，每一個(gè)臺(tái)面包含II1-氮化物移位層，其上表面形成所述基本上平面的C-平面上表面。
25.權(quán)利要求24所述的器件，其中，所述移位層包括GaN層，并且其中，所述基本上平面的C-平面上表面偏離位于所述臺(tái)面中的所述納米線的上尖端。
26.權(quán)利要求25所述的器件，其中，所述納米線不是所述器件的有源器件區(qū)的一部分，并且所述納米線未被電連接到外部電路。
27.權(quán)利要求26所述的器件，其中，所述移位層是低摻雜半導(dǎo)體或半絕緣層，其不是所述器件的有源器件區(qū)的一部分。
28.權(quán)利要求26所述的器件，其中，所述移位層是半導(dǎo)體層，其是所述器件的有源器件區(qū)的一部分。
29.權(quán)利要求28所述的器件，其中，所述移位層包含所述器件的2DEG。
30.權(quán)利要求19所述的器件，其中:每一個(gè)臺(tái)面包括絕緣或半絕緣臺(tái)面，其不是所述器件的有源器件區(qū)的一部分，每一個(gè)臺(tái)面未被電連接到外部電路，并且每一個(gè)臺(tái)面未被電連接到其它臺(tái)面。
31.權(quán)利要求19所述的器件，還包括位于所述基本上平面的C-平面上表面上面的至少一個(gè)半導(dǎo)體有源器件層。
32.權(quán)利要求31所述的器件，其中，所述至少一個(gè)半導(dǎo)體有源器件層具有小于5X 116cm-2的雜質(zhì)含量且基本上無(wú)車(chē)螺紋位錯(cuò)。
33.權(quán)利要求18-32所述的器件，其中: 所述半導(dǎo)體納米線包括GaN納米線； 所述襯底包括絕緣或半絕緣襯底； 所述半導(dǎo)體臺(tái)面包括具有傾斜側(cè)壁的分立GaN臺(tái)面；以及 所述器件包括二極管或晶體管。
34.權(quán)利要求33所述的器件，其中，所述器件是二極管，并且兩個(gè)電極位于每一個(gè)臺(tái)面上面。
35.權(quán)利要求33所述的器件，其中，所述器件是晶體管，并且三個(gè)電極位于每一個(gè)臺(tái)面上面。
36.權(quán)利要求33所述的器件，還包括至少部分地位于所述臺(tái)面的傾斜側(cè)壁上面的至少一個(gè)電極。
37.權(quán)利要求33所述的器件，還包括至少部分地位于所述臺(tái)面的不同傾斜側(cè)壁上面的兩個(gè)電極。
38.權(quán)利要求33-37所述的器件，其中，所述襯底包括A1N、金剛石、石墨烯或礬土。
39.權(quán)利要求18-38所述的器件，其中，所述臺(tái)面在平行于所述襯底的平面中具有六角形橫截面。
40.權(quán)利要求18-39所述的器件，其中，所述器件包括具有連接到共柵極線的柵極的多個(gè)晶體管。
41.權(quán)利要求40所述的器件，其中，所述多個(gè)晶體管具有連接到共源極線的源極和連接到共漏極線的漏極。
42.權(quán)利要求18-41所述的器件，其中，所述器件包括DC至AC功率逆變器，其包括串聯(lián)或并聯(lián)地電連接的多個(gè)晶體管和二極管。
43.權(quán)利要求40-42所述的器件，還包括覆蓋所述晶體管的柵極電極或者所述柵極電極和源極電極的場(chǎng)板。
44.權(quán)利要求18-43所述的器件，其中，所述器件包括在柵地陰地放大器配置中的兩個(gè)或更多晶體管和/或二極管。
45.權(quán)利要求18-43所述的器件，其中，所述器件包括混合器件，其包括在所述襯底上面的所述多個(gè)臺(tái)面中的至少一個(gè)臺(tái)面中的HEMT和所述多個(gè)臺(tái)面中的至少一個(gè)其它臺(tái)面中的二極管。
46.權(quán)利要求18-45所述的器件，其中，所述襯底包括納米線生長(zhǎng)襯底或附著搬運(yùn)襯
。
【文檔編號(hào)】C30B29/40GK104205294SQ201380019885
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2013年2月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月14日
【發(fā)明者】J.奧爾松, M.比約克 申請(qǐng)人:昆南諾股份有限公司