KR102593357B1 - 질화 갈륨 전력 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

질화 갈륨 전력 장치에 있어서, 질화 갈륨 기판(10); 음극(20); 상기 질화 갈륨 기판(10) 상, 음극(20) 사이에 구비되는 복수의 질화 갈륨 돌출 구조(12)에 있어서, 인접된 질화 갈륨 돌출 구조(12) 사이에 요홈을 형성하는 복수의 질화 갈륨 돌출 구조; 각 상기 질화 갈륨 돌출 구조(12)의 상부와 측면을 커버하는 전자 이동층; 상기 전자 이동층 상에 구비되며 또한 각 상기 요홈을 충진시키는 질화 갈륨층(14)에 있어서, 상기 전자 이동층은 구비된 위치에서 전도 채널 영역을 형성하기 위한 것이고, 상기 전도 채널 영역의 전자 이동도는 상기 질화 갈륨층(14)의 전자 이동도보다 높은 질화 갈륨층; 각각 상기 질화 갈륨층(14)의 상부로부터 아래로 상기 요홈에 삽입되는 복수의 제2 전도 유형 영역(15) 에 있어서, 각 상기 질화 갈륨 돌출 구조(12)의 상부가 모두 각 상기 전도 유형 영역(15)의 저부보다 높은 복수의 제2 전도 유형 영역; 상기 질화 갈륨층(14)과 각 상기 제2 전도 유형 영역(15) 상에 구비되는 양극(30)을 포함한다.

Description

질화 갈륨 전력 장치 및 그 제조 방법
본 발명은 반도체 제조 분야에 관한 것으로서, 특히 질화 갈륨 전력 장치에 관한 것이고, 또한 질화 갈륨 전력 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
전통적인 규소 공정은 점차적으로 물리적 극한에 도달하였다. 기판 리크 전류가 비교적 크기 때문에, 고전력과 고주파수 회로에서, 와이드 밴드 갭 반도체 재료가 전통적인 규소 공정으로 제조된 반도체보다 훨씬 우수하다. 질화 갈륨은 제3세대 반도체 재료로서, 밴드 갭 너비가 크고, 항복 전압이 높으며, 전자 포화 이동도가 높고, 유전 상수가 작으며, 방사선 저항 능력이 강하고 양호한 화학 안정성 등 특징을 갖고 있고, 광 디스플레이, 저장, 탐지 및 고온 고주파수 회로에서 널리 사용된다. 질화 갈륨 전력 장치는 비교적 낮은 게이트 전하를 제공할 수 있고, 스위칭 속도가 빠르며, 기생 파라미터가 작고, 전기 파라미터가 우수하여, 규소 전력 반도체 장치를 대체할 전망성이 있다.
JBS(Junction Barrier SBD, 접합 장벽 쇼트키 장벽 다이오드) 장치는 PiN 다이오드(P형과 N형 반도체 재료 간에 한 층의 저 도핑의 진성(Intrinsic) 반도체층을 삽입하여 구성한 P-I-N 구조의 다이오드가 바로 PIN 다이오드임)와 SBD(Schottky Barrier Diode, 쇼트키 장벽 다이오드) 장치의 우세를 결합시켰는 바, PiN의 높은 항복 전압, 낮은 리크 전류의 장점을 갖고 있을 뿐 아니라, 또한 SBD의 빠른 스위칭 속도를 갖는다. 질화 갈륨 재료 자체의 우세를 결합시켜, 1200V 내지 10kV 레벨 범위 전력 다이오드 장치를 구현할 전망성이 있고, 이로써 항공 우주, 스마트 전력망, 고속 철도 등 고전력 상황에 널리 적용할 수 있다.
도1은 예시적인 종방향 구조의 질화 갈륨 JBS 장치의 도면이고, 도2는 예시적인 횡방향 구조의 질화 갈륨 JBS 장치의 도면이다. 종방향 구조의 JBS는 일반적으로 더욱 강한 내압 능력을 갖고 있지만, 공정 원가가 비교적 크며; 횡방향 구조의 JBS는 내압 능력이 횡방향 크기의 제한을 받기 때문에, 더욱 큰 장치 면적을 가져야만 비로서 고내압 성능을 취득할 수 있다.
이를 기반으로, 신형 질화 갈륨 전력 장치 및 그 제조 방법을 제공할 필요성이 있다.
질화 갈륨 전력 장치에 있어서, 제1 전도 유형을 갖는 질화 갈륨 기판; 상기 질화 갈륨 기판 상에 구비되고, 제1 음극 및 상기 제1 음극과의 이격 구비되는 제2 음극을 포함하는 음극; 제1 전도 유형을 갖고, 상기 질화 갈륨 기판 상, 상기 제1 음극과 제2 음극 사이에 구비되는 복수의 질화 갈륨 돌출 구조에 있어서, 인접된 질화 갈륨 돌출 구조 사이에 요홈을 형성하는 복수의 질화 갈륨 돌출 구조; 각 상기 질화 갈륨 돌출 구조의 상부와 측면을 커버하는 전자 이동층; 제1 전도 유형을 갖고, 상기 전자 이동층 상에 구비되며 또한 각 상기 요홈을 충진시키는 질화 갈륨층에 있어서, 상기 전자 이동층은 구비된 위치에서 전도 채널 영역을 형성하기 위한 것이고, 상기 전도 채널 영역의 전자 이동도는 상기 질화 갈륨층의 전자 이동도보다 높은 질화 갈륨층; 각각 상기 질화 갈륨층의 상부로부터 아래로 상기 요홈에 삽입되는 복수의 제2 전도 유형 영역에 있어서, 각 상기 질화 갈륨 돌출 구조의 상부가 모두 각 상기 제2 전도 유형 영역의 저부보다 높으며; 상기 제1 전도 유형은 제2 전도 유형과 반대되는 전도 유형인 복수의 제2 전도 유형 영역; 및 상기 질화 갈륨층과 각 상기 제2 전도 유형 영역 상에 구비되는 양극을 포함한다.
질화 갈륨 전력 장치의 제조 방법에 있어서, 제1 전도 유형의 질화 갈륨 기판을 취득하며; 상기 질화 갈륨 기판의 표면에 복수의 요홈을 식각하고, 요홈 사이의 나머지 질화 갈륨 기판에는 질화 갈륨 돌출 구조를 형성하며; 상기 질화 갈륨 돌출 구조의 상부와 측면에 전자 이동층을 커버 형성하며; 상기 전자 이동층 상에 질화 갈륨층을 형성하고 또한 상기 질화 갈륨층이 각 상기 요홈을 충진하게 하며, 상기 질화 갈륨층은 제1 전도 유형을 가지며; 상기 전자 이동층은 구비된 위치에서 전도 채널 영역을 형성하기 위한 것이고, 상기 전도 채널 영역의 전자 이동도는 상기 질화 갈륨층의 전자 이동도보다 높으며; 상기 질화 갈륨층의 상부로부터 아래로 상기 요홈에 삽입되는 복수의 제2 전도 유형 영역을 형성하며; 양극과 음극을 형성하는 바, 상기 양극은 상기 질화 갈륨층과 상기 복수의 제2 전도 유형 영역 상에 형성되고, 상기 음극은 상기 질화 갈륨 기판 표면에 형성되며, 제1 음극과 제2 음극을 포함하고, 상기 질화 갈륨층과 각 상기 질화 갈륨 돌출 구조는 상기 제1 음극과 제2 음극 사이에 위치하는 것을 포함한다.
본 출원의 하나 또는 복수의 실시예를 하기 도면과 설명에서 제시된다. 본 출원의 기타 특징, 목적과 장점은 명세서, 도면 및 특허청구범위를 통하여 더욱 명료해질 것이다.
여기에 공개된 발명의 실시예 및/또는 예시를 더욱 기술하고 설명하기 위하여, 하나 또는 복수의 도면을 참조할 수 있다. 도면을 기술하는 부가적인 세부 사항 또는 예시는 공개하는 발명, 현재 기술하는 실시예 및/또는 예시 및 현재 이해하고 있는 발명의 최적의 모드 중의 어느 한 범위를 제한하는 것으로 이해해서는 아니된다.
도1은 예시적인 종방향 구조의 질화 갈륨 JBS 장치의 도면이다.
도2는 예시적인 횡방향 구조의 질화 갈륨 JBS 장치의 도면이다.
도3은 일 실시예의 질화 갈륨 전력 장치의 구조도이다.
도4는 다른 일 실시예의 질화 갈륨 전력 장치의 구조도이다.
도5는 또 다른 일 실시예의 질화 갈륨 전력 장치의 구조도이다.
도6은 일 실시예의 질화 갈륨 전력 장치의 제조 방법의 흐름도이다.
도7a ~ 도7d는 도6에 도시된 방법을 사용하여 질화 갈륨 전력 장치를 제조하는 각 단계의 장치의 중간 구조도이다.
도8은 또 다른 일 실시예의 질화 갈륨 전력 장치의 구조도이다.
본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여, 아래 관련 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 더욱 상세한 설명을 진행하도록 한다. 도면에서는 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 도시하고 있다. 하지만 본 발명은 여러 가지 다른 형식으로 구현될 수 있으며, 본 명세서에 기술된 실시예에 한하지 않는다. 이와 반대로, 이러한 실시예를 제공하는 목적은 본 발명의 공개 내용이 더욱 명확해지도록 하기 위한 것이다.
별도의 정의가 있지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술 및 과학 용어는 본 발명 당업계의 기술자들이 통상적으로 이해하고 있는 뜻과 같다. 본 명세서 중의 본 발명의 설명에 사용된 용어는 구체적인 실시예를 기술하기 위한 것이지 본 발명을 제한하는 것이 아니다. 본 명세서 사용된 “및/또는”에는 하나 또는 복수의 관련 나열된 항목의 임의의 및 모든 조합이 포함된다.
소자 또는 층이 기타 소자 또는 층에 “... 상에 위치”, “...와 인접”, “...에 연결” 또는 “...에 커플링”된다고 할 때, 이는 직접 기타 소자 또는 층 상에 있고, 이와 인접되며, 기타 소자 또는 층에 연결 또는 커플링되거나, 또는 중간의 소자 또는 층이 존재할 수도 있는 것을 이해할 것이다. 반대로, 소자가 “직접... 상에 위치”, “...와 직접 인접”, “직접... 에 연결” 또는 “직접... 에 커플링”된다고 할 때, 중간 소자 또는 층이 존재하지 않는다. 용어 제1, 제2, 제3 등을 사용하여 여러 가지 소자, 부품, 영역, 층 및/또는 부분을 기술할 수 있지만, 이러한 소자, 부품, 영역, 층 및/또는 부분은 이러한 용어의 제한을 받지 않는 것을 이해할 것이다. 이러한 용어는 단지 한 소자, 부품, 영역, 층 또는 부분과 다른 한 소자, 부품, 영역, 층 또는 부분을 구분하기 위한 것이다. 그러므로, 본 발명의 사상에 벗어나지 않는 전제 하에서, 아래 기재된 제1 소자, 부품, 영역, 층 또는 부품은 제2 소자, 부품, 영역, 층 또는 부분으로 표시될 수 있다.
공간 관계 용어 예를 들면 “... 아래에 위치”, “... 하방에 위치”, “아래의”, “...의 아래에 위치”, “...의 위에 위치”, “위의” 등은 설명의 편리를 위하여 사용되어 도면에 도시된 한 소자 또는 특징과 기타 소자 또는 특징의 관계를 기술한다. 도면에 도시된 방향 외, 공간 관계 용어는 또한 사용 및 조작하는 장치의 서로 다른 방향을 포함할 수 있다. 예를 들면, 도면 중의 장치가 뒤집힌 후 “기타 소자 아래에 위치” 또는 “그 아래” 또는 “그 하방”에 있다고 기술되는 소자 또는 특징의 방향은 기타 소자 또는 특징의 “위”에 있다. 그러므로, 예시적 용어 “... 하방에 위치”와 “... 아래에 위치”는 위와 아래 두 방향을 포함할 수 있다. 장치는 별도로 방향을 취할 수 있고(90도 회전 또는 기타 방향) 또한 여기에서 사용되는 공간 기술 용어도 상응하게 해석될 것이다.
여기에서 사용되는 용어의 목적은 단지 구체적인 실시예를 기술하기 위한 것이고 본 발명의 제한하는 것이 아니다. 여기에서 사용될 때, 문맥 상 명확하게 기타 방식을 명시한 것 외, 단수 형식의 “하나”, “한 개”와 “상기/해당”은 또한 복수 형식을 포함할 수 있다. 또한 “구성되다” 및/또는 “포함되다”가 해당 명세서에 사용될 때, 상기 특징, 정수, 단계, 조작, 소자 및/또는 부품의 존재를 결정하는 것이지만, 하나 또는 더욱 많은 기타 특징, 정수, 단계, 조작, 소자, 부품 및/또는 그룹의 존재와 추가를 배제하지 않는 것을 이해할 것이다. 여기에서 사용될 때, 용어 “및/또는”은 관련되어 나열된 항목의 임의의 및 모든 조합을 포함한다.
여기에서는 본 발명의 이상적인 실시예(와 중간 구조)의 도면의 횡단면도를 참조하여 발명의 실시예를 기술한다. 이로써 예를 들면 제조 기술 및/또는 오차로 초래되는 도시된 형상으로부터의 변화를 예상할 수 있다. 그러므로, 본 발명의 실시예는 여기에 도시된 영역의 특정 형상에 제한되지 않고, 예를 들면 제조로 인해 초래된 형상 편차를 포함하여야 한다. 예를 들면, 직사각형으로 표시된 주입 영역은 그 변두리에 통상적으로 둥글거나 만곡된 특징 및/또는 주입 농도 구배를 갖고 있고, 단지 주입 영역으로부터 비주입 영역으로의 2차원의 개변이 아니다. 마찬가지로, 주입을 통하여 형성된 매입 영역은 해당 매입 영역과 주입 진행 시 경과하는 표면 사이의 영역 중의 일부 주입을 초래한다. 그러므로, 도면에 도시된 영역은 실제상 예시적인 것이고, 이들의 형상은 장치의 영역의 실제 형상을 디스플레이하는 뜻이 아니고 또한 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니다.
본문에 사용되는 반도체 분야 용어는 당업계 기술자들의 경상적으로 사용하는 기술 용어로서, 예를 들면 P형과 N형 불순물에 대하여, 도핑 농도를 구분하기 위하여, 간략하게 P+형이 심한 도핑 농도의 P형을 대표하며, P형이 중간 도핑 농도의 P형을 대표하고, P-형이 경한 도핑 농도의 P형을 대표하며, N+형이 심한 도핑 농도의 N형을 대표하고, N형이 중간 도핑 농도의 N형을 대표하며, N-형이 경한 도핑 농도의 N형을 대표한다.
도3은 일 실시예의 질화 갈륨 전력 장치의 구조도로서, 질화 갈륨 전력 장치는 질화 갈륨 기판(10), 전자 이동층, 질화 갈륨 돌출 구조(12), 질화 갈륨층(14), 제2 전도 유형 영역(15), 양극(30) 및 음극(20)을 포함한다.
음극(20)은 제1 전도 유형의 질화 갈륨 기판(10) 상에 구비되고, 제1 음극 및 제1 음극과의 이격 구비되는 제2 음극을 포함한다. 도3 중 좌측의 음극(20)이 제1 음극이고, 우측의 음극(20)이 제2 음극이다. 본 실시예에서, 제1 전도형이 N형이고, 제2 전도 유형이 P형이며; 다른 일 실시예에서, 또한 제1 전도 유형이 P형이고, 제2 전도 유형이 N형일 수 있다.
질화 갈륨 돌출 구조(12)는 제1 전도 유형을 갖고 있고, 질화 갈륨 기판(10) 상, 제1 음극과 제2 음극 사이에 구비된다. 질화 갈륨 전력 장치는 복수의 질화 갈륨 돌출 구조(12)를 포함하고, 인접된 질화 갈륨 돌출 구조(12) 사이에는 요홈을 형성한다.
전자 이동층은 적합한 재료를 선택하는 것을 통하여, 구비된 위치(및 주변의 일정한 범위 내의 영역)에서 전도 채널 영역을 형성할 수 있고, 전도 채널 영역의 전자 이동도가 질화 갈륨층(14)의 전자 이동도보다 높으며; 일 실시예에서, 전도 채널 영역의 전자 이동도도 질화 갈륨 기판(10)과 질화 갈륨 돌출 구조(12)의 전자 이동도보다 높다. 도3에 도시된 실시예에서, 전자 이동층은 각 질화 갈륨 돌출 구조(12)의 상부와 측면을 커버하는 헤테로 접합 유도층(40)을 포함한다. 본 실시예에서, 헤테로 접합 유도층(40)은 요홈 저부를 커버하고, 질화 갈륨 기판(10)의 제1 음극과 제2 음극 사이에 위치하는 표면을 커버한다. 헤테로 접합 유도층(40)은 질화 갈륨과 헤테로 접합을 형성할 수 있는 재질을 선택 사용하는 것을 통하여, 하방의 질화 갈륨 재료와 접촉 계면에서 헤테로 접합을 형성하고, 나아가 질화 갈륨 재료의 접촉 계면과 근접한 표면 위치에서 2차원 전자 가스(2-DEG)층을 형성한다. 즉 헤테로 접합 유도층(40)과 질화 갈륨 돌출 구조(12)의 접촉 계면, 헤테로 접합 유도층(40)과 질화 갈륨 기판(10)의 접촉 계면에 헤테로 접합을 형성하여, 해당 접촉 계면의 질화 갈륨에 근접한 일측에 2차원 전자 가스층을 형성한다. 도3에서는 점선을 사용하여 2차원 전자 가스층의 위치를 표시하였다. 헤테로 접합 유도층(40)이 질화 갈륨 돌출 구조(12) 측벽에 위치하는 부분은 질화 갈륨 돌출 구조(12)에 대한 압전 분극 효과가 헤테로 접합 유도층(40)이 질화 갈륨 돌출 구조(12) 상부 및 요홈 저부에 위치하는 부분(수평 부분)의 질화 갈륨 돌출 구조(12)/질화 갈륨 기판(10)에 대한 압전 분극 효과보다 작기 때문에, 측벽 채널층 전자 농도가 질화 갈륨 돌출 구조(12) 상부와 저부의 채널 전자 농도보다 낮고, 장치는 역방향 내압의 상황 하에서 더욱 쉽게 전자의 완전 소진을 구현할 수 있고, 진일보로 장치의 내압 능력을 확보한다. 제1 전도 유형의 질화 갈륨층(14)은 전자 이동층 상에 구비되고, 또한 각 요홈을 충진시켜 질화 갈륨층(14)이 질화 갈륨 돌출 구조(12)의 상부보다 높게 한다(또한 요홈으로부터 일출되도록 한다). 각 제2 전도 유형 영역(15)은 질화 갈륨층(14)의 상부로부터 아래로 한 요홉으로 삽입되고, 각 질화 갈륨 돌출 구조(12)의 상부는 모두 각 제2 전도 유형 영역(15)의 저부보다 높아, 제2 전도 유형 영역(15)과 질화 갈륨 돌출 구조(12)가 교차하는 구조를 형성한다. 양극(30)은 질화 갈륨층(14)과 복수의 제2 전도 유형 영역(15) 상에 구비된다. 일 실시예에서, 양극(30)과 음극(20)은 전도 전극이고, 금속 등 구조를 선택 사용할 수 있다.
상기 질화 갈륨 전력 장치는 훌륭하게 종방향 구조와 횡방향 구조의 우세를 결합시켜, 고내압 능력을 갖고 있을 뿐 아니라, 또한 장치의 면적과 두께 사이에 균형을 찾아, 공정의 복잡성을 낮추고, 원가를 낮춘다. 전자 이동도가 질화 갈륨층(10)의 전자 이동도보다 높은 전자 이동층을 구성하는 것을 통하여, 장치가 순방향으로 도통될 때 전류 도통 경로 상의 전자 이동도가 향상되어, 도통 저항을 낮춘다. 또한 질화 갈륨 돌출 구조(12)의 상부가 제2 전도 유형 영역(15)의 저부보다 높고, 교차 구조를 형성하며, 장치 역방향 내압의 상황 하에서, 제2 전도 유형 영역(15)은 질화 갈륨 돌출 구조(12) 상부에 위치하는 전자 이동층의 채널 전자 및 질화 갈륨 돌출 구조(12) 측벽에 위치하는 일부 전자를 완전히 소진시켜, 누전 경로를 차단하고, 장치의 내압 능력을 확보한다.
도3에 도시된 실시예에서, 각 요홈은 대응되게 하나의 해당 요홈에 삽입되는 제2 전도 유형 영역(15)을 구비한다. 기타 실시예에서, 서로 다른 요홈에 삽입된 제2 전도 유형 영역(15)의 수량은 같을 수도 있고 다를 수도 있으며, 또한 각 요홈의 제2 전도 유형 영역(15) 수량은 하나 또는 두 개 이상일 수 있는 바, 도8에 도시된 바와 같다.
일 실시예에서, 헤테로 접합 유도층(40)은 질화 알루미늄 - 갈륨(AlGaN)층이다. 질화 알루미늄 - 갈륨은 질화 갈륨과 압전 분극과 자발 분극 작용을 통하여 헤테로 접합을 형성하고, 생성된 2차원 전자 가스는 높은 전자 농도, 높은 전자 이동도 및 높은 전자 포화 속도를 가지기 때문에, 장치의 도통 저항을 낮출 수 있다. 일 실시예에서, 전자 이동층은 섬꼴 구조이다.
일 실시예에서, 질화 갈륨 전력 장치는 접합 장벽 쇼트키 장벽 다이오드이다.
도4는 다른 일 실시예의 질화 갈륨 전력 장치의 구조도로서, 이것과 도3에 도시된 실시예의 주요한 차별점은 전자 이동층이 그래핀층(42)인 것이다. 그래핀은 단층 탄소 중합체로서, 이의 전도대와 가전자대가 디락 포인트에서 만나고, 제로 갭 반도체로 불린다. 신형 재료로서, 그래핀은 아주 높은 캐리어 이동도, 실온 하 서브 마이크론 치수의 탄도 전송 특성, 양자 홀 효과, 아주 우수한 역학 성능 및 전자 스핀 전달, 초전도성 등 특징을 갖고 있고, 이상적인 전극과 반도체 재료로 간주되고 있으며, 이는 나노 전자학과 스핀 전자학 장치 방면에서 아주 넓은 발전 전망을 갖고 있고, 아울러 질화 갈륨 공정에서 아주 훌륭한 호환성을 갖는다.
도5는 또 다른 일 실시예의 질화 갈륨 전력 장치의 구조도로서, 이것과 도3에 도시된 실시예의 주요한 차별점은 전자 이동층이 탄소 나노 튜브(44)인 것이다. 도5에서 탄소 나노 튜브층(44) 중의 각 점이 단일 탄소 나노 튜브를 표시한다. 탄소 나노 튜브는 양호한 전도 성능을 갖고 있고, 그 구조는 그래핀의 층상 구조와 같은 바, 양호한 전도 성능을 갖는 1차원 양자 도선이다. 탄소 나노 튜브는 질화 갈륨 상에서 측방향으로 성장하고, 질화 갈륨 중의 격자 결함을 낮출 수 있으며, 아울러 그 저항도가 N형 질화 갈륨 재료보다 낮아, 효과적으로 전류 확산 능력을 향상시키고, 도통 저항을 낮출 수 있다.
본 출원에서는 또한 질화 갈륨 전력 장치의 제조 방법을 제공하는 바, 상기 임의의 실시예의 질화 갈륨 전력 장치를 제조하기 위한 것이다. 도6은 일 실시예의 질화 갈륨 전력 장치의 제조 방법의 흐름도로서, 하기 단계를 포함한다.
S610: 제1 전도 유형의 질화 갈륨 기판을 취득한다.
본 실시예에서, 제1 전도형이 N형이고, 제2 전도 유형이 P형이며; 다른 일 실시예에서, 또한 제1 전도 유형이 P형이고, 제2 전도 유형이 N형일 수 있다.
S620: 질화 갈륨 기판의 표면에 복수의 요홈을 식각（etching）하고, 요홈 사이의 나머지 질화 갈륨 기판에는 질화 갈륨 돌출 구조를 형성한다.
질화 갈륨 기판(10) 정면에 깊이가 적합한 복수의 요홈을 식각하고, 요홈과 요홈 사이의 질화 갈륨 기판(10)이 식각되지 않아, 남겨져 질화 갈륨 돌출 구조(12)로 한다. 도7a는 S620 단계를 완성 후 장치의 구조도이다.
S630: 질화 갈륨 돌출 구조의 상부와 측면에 전자 이동층을 커버 형성한다.
도7b는 S630 단계를 완성 후 장치의 구조도이고, 본 실시예에서, 전자 이동층은 S620 단계에서 취득한 구조 표면에서 에피택셜 형성한 질화 갈륨층이고, 또한 헤테로 접합 유도층(40)으로서, 하방의 질화 갈륨 재료와 접촉 계면에서 헤테로 접합을 형성한다. 다른 일 실시예에서, 전자 이동층은 그래핀층이며; 일 실시예에서, 전자 이동층은 탄소 나노 튜브이다. 그래핀층/탄소 나노 튜브는 당업계의 공지의 방식으로 제작할 수 있다.
S640: 전자 이동층 상에 질화 갈륨층을 형성하고 또한 질화 갈륨층이 각 요홈을 충진하게 한다.
도7c는 S640 단계를 완성 후 장치의 구조도이고, 본 실시예에서, 질화 갈륨층(14)은 에피택셜 공정을 통하여 형성된다. 전자 이동층은 구비된 위치에서 전도 채널 영역을 형성하기 위한 것이고, 전도 채널 영역의 전자 이동도는 질화 갈륨층(14)의 전자 이동도보다 높다.
S650: 질화 갈륨층의 상부로부터 아래로 요홈에 삽입되는 복수의 제2 전도 유형 영역을 형성한다.
도7d는 S650 단계를 완성 후 장치의 구조도이고, 본 실시예에서, 제2 전도 유형 영역(15)은 에피택셜을 통하여 형성된 제2 전도 유형 질화 갈륨 영역이다.
S660: 양극과 음극을 형성한다.
S660 단계를 완성한 후 도3에 도시된 구조를 취득한다. 양극(30)은 질화 갈륨층(14)과 제2 전도 유형 영역(15) 상에 형성되며; 음극(20)은 질화 갈륨 기판(10) 표면에 형성되고, 도3 좌측의 제1 음극과 우측의 제2 음극을 포함하며, 질화 갈륨층(14)과 각 질화 갈륨 돌출 구조(12)는 제1 음극과 제2 음극 사이에 위치한다.
상기 실시예는 단지 본 발명의 몇 가지 실시방식만 개시하였고, 구체적으로 상세하게 설명하였지만 이를 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 이해해서는 안 된다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 얼마든지 다양하게 변경하여 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명의 보호 범위는 상기 청구항의 보호 범위를 기준으로 하여야 한다.

Claims (15)

  1. 질화 갈륨 전력 장치에 있어서,
    제1 전도 유형을 갖는 질화 갈륨 기판;
    상기 질화 갈륨 기판 상에 구비되고, 제1 음극 및 상기 제1 음극과 이격 구비되는 제2 음극을 포함하는 음극;
    제1 전도 유형을 갖고, 상기 질화 갈륨 기판 상, 상기 제1 음극과 제2 음극 사이에 구비되는 복수의 질화 갈륨 돌출 구조에 있어서, 인접된 질화 갈륨 돌출 구조 사이에 요홈을 형성하는 복수의 질화 갈륨 돌출 구조;
    각 상기 질화 갈륨 돌출 구조의 상부와 측면을 커버하는 전자 이동층;
    제1 전도 유형을 갖고, 상기 전자 이동층 상에 구비되며 또한 각 상기 요홈을 충진시키는 질화 갈륨층에 있어서, 상기 전자 이동층은 구비된 위치에서 전도 채널 영역을 형성하기 위한 것이고, 상기 전도 채널 영역의 전자 이동도는 상기 질화 갈륨층의 전자 이동도보다 높은 질화 갈륨층;
    각각 상기 질화 갈륨층의 상부로부터 아래로 상기 요홈에 삽입되는 복수의 제2 전도 유형 영역에 있어서, 각 상기 질화 갈륨 돌출 구조의 상부가 모두 각 상기 제2 전도 유형 영역의 저부보다 높으며, 상기 제1 전도 유형은 제2 전도 유형과 반대되는 전도 유형인 복수의 제2 전도 유형 영역; 및
    상기 질화 갈륨층과 각 상기 제2 전도 유형 영역 상에 구비되는 양극을 포함하는 것을 특징으로 하는 질화 갈륨 전력 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전자 이동층은 각 상기 질화 갈륨 돌출 구조의 상부와 측면을 커버하는 헤테로 접합 유도층을 포함하고, 상기 헤테로 접합 유도층과 하부의 질화 갈륨 재료의 접촉 계면에 헤테로 접합을 형성하여, 상기 접촉 계면의 질화 갈륨 재료에 근접한 일측에 2차원 전자 가스층을 형성하는 것을 특징으로 하는 질화 갈륨 전력 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 헤테로 접합 유도층은 질화 알루미늄 - 갈륨층을 포함하는 것을 특징으로 하는 질화 갈륨 전력 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전자 이동층은 탄소 나노 튜브층을 포함하는 것을 특징으로 하는 질화 갈륨 전력 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전자 이동층은 그래핀층을 포함하는 것을 특징으로 하는 질화 갈륨 전력 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 질화 갈륨 전력 장치는 접합 장벽 쇼트키 장벽 다이오드인 것을 특징으로 하는 질화 갈륨 전력 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전자 이동층은 상기 요홈 저부를 커버하고, 또한 상기 질화 갈륨 기판의 제1 음극과 제2 음극 사이에 위치하는 표면을 커버하는 것을 특징으로 하는 질화 갈륨 전력 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    각 상기 요홈에는 대응되게요홈에 삽입되는 하나 또는 둘 이상의상기 제2 전도 유형 영역을 구비하는 것을 특징으로 하는 질화 갈륨 전력 장치.
  9. 제1항 내지 제7항의 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 전도 유형은 N형이고, 상기 제2 전도 유형은 P형인 것을 특징으로 하는 질화 갈륨 전력 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 제2 전도 유형 영역은 복수의 P 도핑 질화 갈륨 영역인 것을 특징으로 하는 질화 갈륨 전력 장치.
  11. 질화 갈륨 전력 장치의 제조 방법에 있어서,
    제1 전도 유형의 질화 갈륨 기판을 취득하며;
    상기 질화 갈륨 기판의 표면에 복수의 요홈을 식각하고, 요홈 사이의 나머지 질화 갈륨 기판에는 질화 갈륨 돌출 구조를 형성하며;
    상기 질화 갈륨 돌출 구조의 상부와 측면에 전자 이동층을 커버 형성하며;
    상기 전자 이동층 상에 질화 갈륨층을 형성하고 또한 상기 질화 갈륨층이 각 상기 요홈을 충진하게 하며, 상기 질화 갈륨층은 제1 전도 유형을 가지며; 상기 전자 이동층은 구비된 위치에서 전도 채널 영역을 형성하기 위한 것이고, 상기 전도 채널 영역의 전자 이동도는 상기 질화 갈륨층의 전자 이동도보다 높으며;
    상기 질화 갈륨층의 상부로부터 아래로 상기 요홈에 삽입되는 복수의 제2 전도 유형 영역을 형성하며;
    양극과 음극을 형성하는 바, 상기 양극은 상기 질화 갈륨층과 상기 복수의 제2 전도 유형 영역 상에 형성되고, 상기 음극은 상기 질화 갈륨 기판 표면에 형성되며, 제1 음극과 제2 음극을 포함하고, 상기 질화 갈륨층과 각 상기 질화 갈륨 돌출 구조는 상기 제1 음극과 제2 음극 사이에 위치하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 질화 갈륨 전력 장치의 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 전자 이동층을 커버 형성하는 것은 질화 알루미늄 - 갈륨층을 에피택셜 형성하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 질화 갈륨 전력 장치의 제조 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 질화 갈륨층을 형성하는 것은 에피택셜을 통한 것이고, 상기 질화 갈륨층의 상부로부터 아래로 상기 요홈에 삽입되는 상기 복수의 제2 전도 유형 영역을 형성하는 것은 제2 전도 유형 질화 갈륨 영역을 에피택셜 형성하는 것인 것을 특징으로 하는 질화 갈륨 전력 장치의 제조 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 질화 갈륨 돌출 구조의 상부와 측면에 상기 전자 이동층을 커버 형성하는 것에서, 형성된 전자 이동층은 그래핀층인 것을 특징으로 하는 질화 갈륨 전력 장치의 제조 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 질화 갈륨 돌출 구조의 상부와 측면에 상기 전자 이동층을 커버 형성하는 것에서, 형성된 전자 이동층은 탄소 나노 튜브층인 것을 특징으로 하는 질화 갈륨 전력 장치의 제조 방법.
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