專(zhuān)利名稱(chēng)：在半絕緣Ⅲ族氮化物中用于費(fèi)米能級(jí)控制的共摻雜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體材料，更具體地，涉及半絕緣III族氮化物半導(dǎo)體層。
背景技術(shù)：
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)材料如硅(Si)和砷化鎵(GaAs)在低功率和(Si的情況下)低頻應(yīng)用的半導(dǎo)體器件中具有廣泛應(yīng)用。然而由于半導(dǎo)體材料相對(duì)小的帶隙(例如在室溫下Si為1.12eV，而GaAs為1.42)和/或相對(duì)小的擊穿電壓，這些更熟悉的半導(dǎo)體材料可能不適合于更高功率和/或高頻應(yīng)用。
鑒于Si和GaAs帶來(lái)的困難，對(duì)高功率、高溫和/或高頻應(yīng)用和器件的興趣轉(zhuǎn)向了寬帶隙半導(dǎo)體材料如碳化硅(在室溫下αSiC為2.996eV)和III族氮化物(如室溫下GaN為3.36eV)。與砷化鎵和硅相比這些材料典型地具有更高的電場(chǎng)擊穿強(qiáng)度和更高的電子飽和速率。
在由III族氮化物制造高功率和/或高頻器件中，在半絕緣III族氮化物層如半絕緣GaN和/或AlInGaN層上制造這些器件可能是有益的。通過(guò)認(rèn)真控制未摻雜的GaN的沉積條件，而制造絕緣GaN層。通過(guò)利用Fe或C摻雜GaN層，也已經(jīng)制造了絕緣GaN層。雖然這樣的技術(shù)能制造半絕緣III族氮化物層，但在生產(chǎn)過(guò)程之間的變化可導(dǎo)致所得層絕緣特性的差別。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供半絕緣III族氮化物半導(dǎo)體層和制造半絕緣III族氮化物層的方法。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，制造半絕緣III族氮化物層包括利用淺能級(jí)p型摻雜劑摻雜III族氮化物層和利用深能級(jí)摻雜劑摻雜III族氮化物層。深能級(jí)摻雜劑的濃度大于淺能級(jí)p型摻雜劑的濃度。在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，深能級(jí)摻雜劑是深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑。另外，淺能級(jí)摻雜劑的濃度可以是凈濃度(netconcentration)。
在本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例中，淺能級(jí)p型摻雜劑的濃度大于由在III族氮化物層中的缺陷和不希望的雜質(zhì)引起的背景濃度(background concentration)。淺能級(jí)p型摻雜劑的濃度可以小于約1×1017cm-3。淺能級(jí)p型摻雜劑可以是Mg和/或Zn和/或其它p型摻雜劑。深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑可以是Fe、Co、Mn、Cr、V和/或Ni和/或其它過(guò)渡金屬摻雜劑。在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑是Fe。
在本發(fā)明的另外的實(shí)施例中，淺能級(jí)p型摻雜劑的濃度足夠使深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑的類(lèi)施主能級(jí)成為深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑的主要能級(jí)(dominant energylevel)。
在本發(fā)明的又一些實(shí)施例中，深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑的濃度至少是淺能級(jí)p型摻雜劑濃度的大約三倍。在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑的濃度大于約2×1017cm-3。在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑的濃度可以是約2×1016cm-3。并且，利用淺能級(jí)p型摻雜劑的摻雜和利用深能級(jí)過(guò)渡金屬的摻雜可以基本上同時(shí)進(jìn)行。例如，可以利用化學(xué)氣相沉積生長(zhǎng)III族氮化物層，在化學(xué)氣相沉積期間可以進(jìn)行利用淺能級(jí)p型摻雜劑的摻雜和利用深能級(jí)過(guò)渡金屬的摻雜。
在本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例中，通過(guò)利用具有濃度小于約1×1017cm-3的淺能級(jí)摻雜劑摻雜III族氮化物層和利用深能級(jí)摻雜劑例如深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑摻雜III族氮化物層，而制造半絕緣III族氮化物層。深能級(jí)摻雜劑的濃度大于淺能級(jí)摻雜劑的濃度。在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑的濃度大于約2×1017cm-3。在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑的濃度為約2×1016cm-3。淺能級(jí)摻雜劑的濃度可大于由在III族氮化物層中的缺陷和不希望的雜質(zhì)引起的背景濃度。淺能級(jí)摻雜劑的濃度可以是凈濃度。
在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，淺能級(jí)摻雜劑是n型摻雜劑。深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑可以是Fe、Co、Mn、Cr、V和/或Ni和/或其它過(guò)渡金屬摻雜劑。并且，可以選擇p型摻雜劑和n型摻雜劑的其中一種作為淺能級(jí)摻雜劑，以分別使得深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑的類(lèi)施主能級(jí)成為深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑的主要能級(jí)，或使得深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑的類(lèi)受主能級(jí)成為深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑的主要能級(jí)。
在本發(fā)明的另一些實(shí)施例中，通過(guò)包含淺能級(jí)p型摻雜劑和深能級(jí)摻雜劑例如深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑的III族氮化物層而提供半絕緣半導(dǎo)體材料層。深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑的濃度大于淺能級(jí)p型摻雜劑的濃度。淺能級(jí)p型摻雜劑的濃度可以大于由在III族氮化物層中的缺陷和不希望的雜質(zhì)引起的背景濃度。淺能級(jí)p型摻雜劑的濃度可以小于約1×1017cm-3。淺能級(jí)p型摻雜劑可以是Mg和/或Zn和/或其它p型摻雜劑。深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑可以是Fe、Co、Mn、Cr、V和/或Ni和/或其它過(guò)渡金屬摻雜劑。并且，深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑的類(lèi)施主能級(jí)可以是深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑的主要能級(jí)。在本發(fā)明的另一些實(shí)施例中，深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑的濃度至少是淺能級(jí)p型摻雜劑濃度的大約三倍。在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑的濃度大于約2×1017cm-3。在本發(fā)明的又一些實(shí)施例中，深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑的濃度是約2×1016cm-3。
在本發(fā)明的再又一些實(shí)施例中，由包含具有濃度小于約1×1017cm-3的淺能級(jí)摻雜劑和深能級(jí)摻雜劑例如深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑的III族氮化物層，而提供半絕緣半導(dǎo)體材料層。深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑的濃度大于淺能級(jí)摻雜劑的濃度。淺能級(jí)摻雜劑的濃度可以大于由在III族氮化物層中的缺陷和不希望的雜質(zhì)導(dǎo)致的背景濃度。淺能級(jí)摻雜劑可以是n型摻雜劑。深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑可以是Fe、Co、Mn、Cr、V和/或Ni和/或其它過(guò)渡金屬摻雜劑。如果淺能級(jí)摻雜劑是n型摻雜劑，則深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑的類(lèi)受主能級(jí)可以是深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑的主要能級(jí)。深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑的濃度可至少是淺能級(jí)摻雜劑濃度的大約三倍。在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑的濃度大于約2×1017cm-3。在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑的濃度是大約2×1016cm-3。


圖1是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例制造半絕緣III族氮化物的操作的流程圖。
圖2是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例制造半絕緣III族氮化物層的操作的流程圖。
圖3是說(shuō)明與淺受主共摻雜以把費(fèi)米能級(jí)釘扎(pin)在過(guò)渡金屬摻雜劑的類(lèi)施主能級(jí)處的能帶圖。
圖4是說(shuō)明與淺施主共摻雜以把費(fèi)米能級(jí)釘扎在過(guò)渡金屬摻雜劑的類(lèi)受主能級(jí)處的能帶圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在在下文中將參考附圖更全面地描述本發(fā)明，附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施例。然而，本發(fā)明可以以許多不同的形式體現(xiàn)，并且不應(yīng)該被解釋為限于這里所述的實(shí)施例；而是，提供這些實(shí)施例以使得這個(gè)公開(kāi)內(nèi)容是全面和完整的，且將完全地把本發(fā)明的范圍傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員。在全文中相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件。如本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，這里指的在襯底或其它層“上”形成的層可以指直接在襯底或其它層上、或在襯底或其它層上形成的插入層上形成的層。這里使用的術(shù)語(yǔ)“和/或”包括相關(guān)列出項(xiàng)目的一個(gè)或多個(gè)的任意或所有組合。
本發(fā)明的實(shí)施例可以使用具有淺能級(jí)摻雜劑和深能級(jí)摻雜劑的III族氮化物層的共摻雜以提供半絕緣III族氮化物層的可預(yù)測(cè)特性。術(shù)語(yǔ)“半絕緣”是在相對(duì)意義上而不是在絕對(duì)意義上描述性地使用的。在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，半絕緣III族氮化物層在室溫下具有等于或高于約1×105Ω-cm的電阻率。
本發(fā)明的實(shí)施例可特別適合用在氮化物基器件如III族氮化物基器件中。如這里所用的那樣，術(shù)語(yǔ)“III族氮化物”是指在氮和通常為鋁(Al)、鎵(Ga)和/或銦(In)的周期表III族中元素之間形成的那些半導(dǎo)體化合物。該術(shù)語(yǔ)也指三元和四元化合物，如AlGaN和AlInGaN。本領(lǐng)域技術(shù)人員非常理解，III族元素可以與氮結(jié)合以形成二元(例如GaN)、三元(例如AlGaN、AlInN)和四元(例如AlInGaN)化合物。這些化合物都具有成分式，其中1摩爾的氮與總量為1摩爾的III族元素結(jié)合。因此，經(jīng)常用其中0≤x≤1的通式如AlxGa1-xN描述它們。
在圖1的流程圖中說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的材料的制造過(guò)程。如圖1中可以看出，利用淺能級(jí)摻雜劑以小于約1×1017cm-3的濃度摻雜III族氮化物層(塊100)。淺能級(jí)摻雜劑可以是n型摻雜劑或p型摻雜劑。例如，淺能級(jí)摻雜劑可以是Si、Ge、O、Mg或Zn和/或其它p型或n型摻雜劑。如這里所用的，淺能級(jí)摻雜劑是指具有受主/施主能級(jí)的摻雜劑，其中該能級(jí)距離III族氮化物層的導(dǎo)帶或價(jià)帶比特意引入的深能級(jí)摻雜劑的預(yù)定主要能級(jí)更近。在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，淺能級(jí)摻雜劑的受主/施主能級(jí)在III族氮化物層的導(dǎo)帶或價(jià)帶的約0.3eV以?xún)?nèi)。
III族氮化物層摻雜有深能級(jí)摻雜劑例如過(guò)渡金屬，以致使得III族氮化物層半絕緣(塊110)。深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑可以例如是Fe、Co、Mn、Cr、V和/或Ni和/或其它過(guò)渡金屬摻雜劑。也可以使用其它深能級(jí)摻雜劑，例如C或碳復(fù)合物。在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑是Fe。如這里所用，深能級(jí)摻雜劑是指具有距導(dǎo)帶或價(jià)帶的足夠大能量的摻雜劑，以使得在操作溫度下，非常少量的自由載流子會(huì)存在于導(dǎo)帶或價(jià)帶中。例如，具有從導(dǎo)帶大于約0.5eV的能級(jí)和貢獻(xiàn)遠(yuǎn)小于1014cm-3自由載流子的摻雜劑可以被認(rèn)為是深能級(jí)摻雜劑。
提供小于約1×1017cm-3的淺能級(jí)摻雜劑濃度可以允許產(chǎn)生一個(gè)半絕緣層，其具有的深能級(jí)摻雜劑濃度比具有大于約1×1017cm-3的淺能級(jí)摻雜劑濃度可能需要的深能級(jí)摻雜劑濃度要低。在某些環(huán)境下可能不需要更高濃度的深能級(jí)摻雜劑。例如，與低濃度的Fe相比高濃度的Fe可以增加俘獲。因此，這有利于提供具有更低濃度的Fe的半絕緣III族氮化物。
圖2說(shuō)明了本發(fā)明的另一些實(shí)施例。如圖2中所示，利用淺能級(jí)p型摻雜劑(塊200)摻雜III族氮化物層。例如，淺能級(jí)p型摻雜劑可以是Mg或Zn和/或其它p型摻雜劑。III族氮化物層也摻雜有深能級(jí)摻雜劑例如過(guò)渡金屬，以致使得III族氮化物層半絕緣(塊210)。深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑可以是例如Fe、Co、Mn、Cr、V和/或Ni。也可以使用其它深能級(jí)摻雜劑例如C或碳絡(luò)合物。在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑是Fe。
也可以提供圖1和2的組合，其中提供具有濃度小于約1×1017cm-3的淺能級(jí)p型摻雜劑。
在如圖1和2中所示的半絕緣III族氮化物的制造過(guò)程中，深能級(jí)摻雜劑的濃度大于淺能級(jí)摻雜劑的濃度。在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，深能級(jí)摻雜劑的濃度大于淺能級(jí)摻雜劑的凈濃度。如這里使用的，術(shù)語(yǔ)凈濃度是指淺能級(jí)摻雜劑的有效濃度。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑的濃度至少是淺能級(jí)摻雜劑濃度的大約三倍。深能級(jí)摻雜劑的具體濃度水平可取決于器件和/或利用半絕緣III族氮化物層制造的器件的使用。在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑可以具有大于約2×1017cm-3的濃度。在利用半絕緣層制造的功率器件中這樣的濃度可以例如提供更高的擊穿電壓。在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑可以具有約2×1016cm-3的濃度。在利用半絕緣層制造的功率器件中這樣的濃度可以例如提供更高的功率密度。
并且，淺能級(jí)摻雜劑的濃度應(yīng)該比由缺陷和不希望的雜質(zhì)引起的背景濃度更大。在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，淺能級(jí)摻雜劑的濃度足夠大以致于材料的費(fèi)米能級(jí)的位置在沒(méi)有深能級(jí)摻雜劑時(shí)被淺能級(jí)摻雜劑控制。然而，深能級(jí)摻雜劑濃度高于淺能級(jí)摻雜劑濃度，因此材料的費(fèi)米能級(jí)被釘扎在與深能級(jí)摻雜劑相關(guān)的能級(jí)。
根據(jù)淺能級(jí)摻雜劑是n型或p型，可以表示深能級(jí)摻雜劑的不同特性和能級(jí)。該層的電阻率和俘獲特性可以受淺能級(jí)摻雜劑是p型還是n型影響。例如，如果深能級(jí)摻雜劑具有兩個(gè)能級(jí)，其中一個(gè)能級(jí)是類(lèi)施主的，而另一個(gè)是類(lèi)受主的，則情況可能是這樣的。因此，例如，如果淺能級(jí)摻雜劑是p型，則深能級(jí)摻雜劑的主要能級(jí)可以是類(lèi)施主的。在圖3的能帶圖中說(shuō)明了這樣的情況。如果淺能級(jí)摻雜劑是n型，則深能級(jí)摻雜劑的主要能級(jí)可以是類(lèi)受主的。在圖4的能帶圖中說(shuō)明了這樣的情況。因此，通過(guò)淺能級(jí)摻雜劑的選擇，可以控制共摻雜層的能級(jí)的特性，以成為類(lèi)受主的或類(lèi)施主的。如這里所使用的，類(lèi)受主的是指在深能級(jí)受主能級(jí)處具有額外的電子，其中額外的電子在不共摻雜的情況下將不存在，而類(lèi)施主的是指在深能級(jí)施主能級(jí)處具有較少的電子，其中較少的電子在不共摻雜的情況下不存在。因此，通過(guò)在深能級(jí)摻雜劑和淺能級(jí)摻雜劑組合的基礎(chǔ)上建立層的費(fèi)米能級(jí)，得到的層的特性可以是更易于再生的，且在處理過(guò)程之間的變化會(huì)減小、最小化和/或減輕。
另外，例如，在通過(guò)例如化學(xué)氣相沉積形成III族氮化物層期間，可以利用淺和深能級(jí)摻雜劑基本上同時(shí)摻雜III族氮化物層。III族氮化物層的形成可以由MOCVD或本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其它技術(shù)提供，例如MBE、HVPE、溶液生長(zhǎng)和/或高壓生長(zhǎng)。III族氮化物層的摻雜可并入作為生長(zhǎng)工藝的一部分和/或可以例如在生長(zhǎng)后通過(guò)注入而提供為一個(gè)分離的工藝。例如，在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，在流動(dòng)Cp2Fe和Cp2Mg兩者(用于p型摻雜劑)或SiH4(用于n型摻雜劑)時(shí)，可以使用MOCVD制造半絕緣III族氮化物層?？蛇x擇地或附加地，DeZn、GeH4、Si2H6、H2O和/或O2也可以用作摻雜劑源。也可以使用其它源。
在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，在襯底上形成半絕緣III族氮化物層，在襯底上形成氮化物基半絕緣層，可以是碳化硅襯底和/或?qū)雍?或III族氮化物襯底和/或?qū)雍?或緩沖層。而且，半絕緣III族氮化物層可以被提供作為襯底。因此，術(shù)語(yǔ)層包括層和/或襯底。在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，其上形成有半絕緣III族氮化物層的襯底可以是半絕緣碳化硅(SiC)襯底，其可以是例如4H多型碳化硅。其它的碳化硅替代物多型包括3C、6H和15R多型。
碳化硅相對(duì)非常通用的用于III族氮化物器件的襯底材料藍(lán)寶石(Al2O3)具有更接近于III族氮化物的晶格匹配。更接近的晶格匹配可以得到比在藍(lán)寶石上通?？傻玫哪切┠べ|(zhì)量更高的III族氮化物膜。碳化硅也具有非常高的導(dǎo)熱性，使得在碳化硅上的III族氮化物器件的總輸出功率典型地不像在藍(lán)寶石上形成的相同器件的情況那樣受襯底散熱的限制。由例如本發(fā)明的受讓人Durham N.C.，Cree，Inc.制造適當(dāng)?shù)腟iC襯底，且例如在美國(guó)專(zhuān)利No.Re.34,861；4,946,547；5,200,022和6,218,680中描述了生產(chǎn)的方法，這里引入其全部?jī)?nèi)容作為參考。類(lèi)似地，在例如美國(guó)專(zhuān)利No.5,210,051；5,393,993；5,523,589；和5,292,501中描述了用于外延生長(zhǎng)III族氮化物的技術(shù)，這里也引入其全部?jī)?nèi)容作為參考。
雖然碳化硅和/或III族氮化物可以用作襯底材料，但本發(fā)明的實(shí)施例可以使用任何適當(dāng)?shù)囊r底，例如藍(lán)寶石、氮化鋁、硅、GaAs、LGO、ZnO、LAO、InP等。
在某些實(shí)施例中，也可以形成適當(dāng)?shù)木彌_層。
例如，III族氮化物層也可以被退火以除去本征缺陷和雜質(zhì)，例如氫，其可能由半絕緣III族氮化物層的共摻雜產(chǎn)生。例如，對(duì)III族氮化物層可以進(jìn)行后生長(zhǎng)氮退火。
在附圖和說(shuō)明書(shū)中，已經(jīng)公開(kāi)了本發(fā)明典型的實(shí)施例，雖然采用了具體的術(shù)語(yǔ)，但它們僅僅為一般性和描述性的，并不是用于限制的目的。
權(quán)利要求
1.一種制造半絕緣III族氮化物半導(dǎo)體層的方法，包括利用淺能級(jí)p型摻雜劑摻雜III族氮化物層；和利用深能級(jí)摻雜劑摻雜III族氮化物層，其中深能級(jí)摻雜劑的濃度大于淺能級(jí)p型摻雜劑的濃度。
2.如權(quán)利要求1的方法，其中深能級(jí)摻雜劑的濃度大于淺能級(jí)p型摻雜劑的凈濃度。
3.如權(quán)利要求1的方法，其中淺能級(jí)p型摻雜劑的濃度大于由在III族氮化物層中的缺陷和不希望的雜質(zhì)引起的背景濃度。
4.如權(quán)利要求1的方法，其中淺能級(jí)p型摻雜劑的濃度小于約1×1017cm-3。
5.如權(quán)利要求1的方法，其中淺能級(jí)p型摻雜劑包括Mg和/或Zn。
6.如權(quán)利要求1的方法，其中深能級(jí)摻雜劑包括過(guò)渡金屬深能級(jí)摻雜劑。
7.如權(quán)利要求6的方法，其中深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑包括Fe、Co、Mn、Cr、V和/或Ni。
8.如權(quán)利要求6的方法，其中深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑包括Fe。
9.如權(quán)利要求6的方法，其中淺能級(jí)p型摻雜劑的濃度足夠使深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑的類(lèi)施主能級(jí)成為深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑的主要能級(jí)。
10.如權(quán)利要求6的方法，其中深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑的濃度至少是淺能級(jí)p型摻雜劑濃度的大約三倍。
11.如權(quán)利要求6的方法，其中利用淺能級(jí)p型摻雜劑的摻雜和利用深能級(jí)過(guò)渡金屬的摻雜基本上同時(shí)進(jìn)行。
12.如權(quán)利要求6的方法，進(jìn)一步包括利用化學(xué)氣相沉積生長(zhǎng)III族氮化物層，其中在化學(xué)氣相沉積期間進(jìn)行利用淺能級(jí)p型摻雜劑的摻雜和利用深能級(jí)過(guò)渡金屬的摻雜。
13.如權(quán)利要求6的方法，其中深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑的濃度大于約2×1017cm-3。
14.如權(quán)利要求6的方法，其中深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑的濃度是約2×1016cm-3。
15.一種制造半絕緣III族氮化物半導(dǎo)體層的方法，包括利用具有濃度小于約1×1017cm-3的淺能級(jí)摻雜劑摻雜III族氮化物層；和利用深能級(jí)摻雜劑摻雜III族氮化物層，其中深能級(jí)摻雜劑的濃度大于淺能級(jí)摻雜劑的濃度。
16.如權(quán)利要求15的方法，其中淺能級(jí)摻雜劑的濃度是凈濃度。
17.如權(quán)利要求15的方法，其中淺能級(jí)摻雜劑的濃度大于由在III族氮化物層中的缺陷和不希望的雜質(zhì)引起的背景濃度。
18.如權(quán)利要求15的方法，其中淺能級(jí)摻雜劑包括n型摻雜劑。
19.如權(quán)利要求15的方法，其中深能級(jí)摻雜劑包括深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑。
20.如權(quán)利要求19的方法，其中深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑包括Fe、Co、Mn、Cr、V和/或Ni。
21.如權(quán)利要求19的方法，其中深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑包括Fe。
22.如權(quán)利要求19的方法，進(jìn)一步包括選擇p型摻雜劑和n型摻雜劑的其中一種作為淺能級(jí)摻雜劑，以分別使得深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑的類(lèi)施主能級(jí)成為深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑的主要能級(jí)，或使得深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑的類(lèi)受主能級(jí)成為深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑的主要能級(jí)。
23.如權(quán)利要求22的方法，其中深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑的濃度至少是淺能級(jí)摻雜劑濃度的大約三倍。
24.如權(quán)利要求19的方法，其中利用淺能級(jí)摻雜劑的摻雜和利用深能級(jí)過(guò)渡金屬的摻雜基本上同時(shí)進(jìn)行。
25.如權(quán)利要求19的方法，進(jìn)一步包括利用化學(xué)氣相沉積生長(zhǎng)III族氮化物層，其中在化學(xué)氣相沉積期間進(jìn)行利用淺能級(jí)摻雜劑的摻雜和利用深能級(jí)過(guò)渡金屬的摻雜。
26.如權(quán)利要求19的方法，其中深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑的濃度大于約2×1017cm-3。
27.如權(quán)利要求19的方法，其中深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑的濃度是約2×1016cm-3。
28.一種半絕緣半導(dǎo)體材料層，包括包含淺能級(jí)p型摻雜劑和深能級(jí)摻雜劑的III族氮化物層，其中深能級(jí)摻雜劑的濃度大于淺能級(jí)p型摻雜劑的濃度。
29.如權(quán)利要求28的半導(dǎo)體材料層，其中淺能級(jí)p型摻雜劑的濃度大于由在III族氮化物層中的缺陷和不希望的雜質(zhì)引起的背景濃度。
30.如權(quán)利要求28的半導(dǎo)體材料層，其中淺能級(jí)p型摻雜劑的濃度小于約1×1017cm-3。
31.如權(quán)利要求28的半導(dǎo)體材料層，其中淺能級(jí)p型摻雜劑包括Mg和/或Zn。
32.如權(quán)利要求28的半導(dǎo)體材料層，其中淺能級(jí)摻雜劑的濃度是凈濃度。
33.如權(quán)利要求28的半導(dǎo)體材料層，其中深能級(jí)摻雜劑包括深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑。
34.如權(quán)利要求33的半導(dǎo)體材料層，其中深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑包括Fe、Co、Mn、Cr、V和/或Ni。
35.如權(quán)利要求33的半導(dǎo)體材料層，其中深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑包括Fe。
36.如權(quán)利要求33的半導(dǎo)體材料層，其中深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑的類(lèi)施主能級(jí)是深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑的主要能級(jí)。
37.如權(quán)利要求33的半導(dǎo)體材料層，其中深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑的濃度至少是淺能級(jí)p型摻雜劑濃度的大約三倍。
38.如權(quán)利要求33的半導(dǎo)體材料層，其中深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑的濃度大于約2×1017cm-3。
39.如權(quán)利要求33的半導(dǎo)體材料層，其中深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑的濃度是約2×1016cm-3。
40.一種半絕緣半導(dǎo)體材料層，包括包含具有濃度小于約1×1017cm-3的淺能級(jí)摻雜劑和深能級(jí)摻雜劑的III族氮化物層，其中深能級(jí)摻雜劑的濃度大于淺能級(jí)摻雜劑的濃度。
41.如權(quán)利要求40的半導(dǎo)體材料層，其中淺能級(jí)摻雜劑的濃度大于由在III族氮化物層中的缺陷和不希望的雜質(zhì)引起的背景濃度。
42.如權(quán)利要求40的半導(dǎo)體材料層，其中淺能級(jí)摻雜劑包括n型摻雜劑。
43.如權(quán)利要求40的半導(dǎo)體材料層，其中淺能級(jí)摻雜劑的濃度是凈濃度。
44.如權(quán)利要求40的半導(dǎo)體材料層，其中深能級(jí)摻雜劑包括深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑。
45.如權(quán)利要求44的半導(dǎo)體材料層，其中深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑包括Fe、Co、Mn、Cr、V和/或Ni。
46.如權(quán)利要求44的半導(dǎo)體材料層，其中深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑包括Fe。
47.如權(quán)利要求44的半導(dǎo)體材料層，其中淺能級(jí)摻雜劑包括n型摻雜劑，深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑的類(lèi)受主能級(jí)是深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑的主要能級(jí)。
48.如權(quán)利要求44的半導(dǎo)體材料層，其中深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑的濃度至少是淺能級(jí)摻雜劑濃度的大約三倍。
49.如權(quán)利要求44的半導(dǎo)體材料層，其中深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑的濃度大于約2×1017cm-3。
50.如權(quán)利要求44的半導(dǎo)體材料層，其中深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑的濃度是約2×1016cm-3。
全文摘要
半絕緣III族氮化物層及制造半絕緣III族氮化物層的方法，包括利用淺能級(jí)p型摻雜劑摻雜III族氮化物層，和利用深能級(jí)摻雜劑如深能級(jí)過(guò)渡金屬摻雜劑摻雜III族氮化物層。這樣的層和/或方法也可以包括利用濃度小于約1×10
文檔編號(hào)H01L21/205GK1910736SQ200480039949
公開(kāi)日2007年2月7日 申請(qǐng)日期2004年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月7日
發(fā)明者A·W·薩克斯萊爾 申請(qǐng)人:克里公司