>[0023] 另外，實(shí)施方案可以使用具有相反導(dǎo)電類型的材料以提供具有不同功能性的器 件。例如，本文中提供的實(shí)施方案關(guān)注于具有η型漏極和溝道區(qū)的橫向JFET的形成。然而， 可以以本領(lǐng)域技術(shù)人員所明了的類似方式通過(guò)使用具有相反導(dǎo)電性的材料（例如，用P型 材料代替η型材料，以及用η型材料代替ρ型材料）來(lái)形成ρ型橫向JFET。
[0024] 耦接到漏極區(qū)10的是η型GaN材料的漂移區(qū)20。漂移區(qū)20提供了電流能夠穿 過(guò)該漂移區(qū)20沿垂直方向在漏極區(qū)10與耦接到漂移區(qū)20的溝道區(qū)30之間流動(dòng)（在橫向 JFET的導(dǎo)通狀態(tài)下）的介質(zhì)。在斷開狀態(tài)下，漂移區(qū)20提供了用于支持由源極或柵極與 漏極之間的電壓梯度所產(chǎn)生的電場(chǎng)的介質(zhì)。溝道區(qū)30也可以包括η型GaN材料，其可以足 夠厚以在橫向JFET 100接通時(shí)最小化附加電阻，但也可以足夠薄以在橫向JFET100斷開時(shí) 提供適當(dāng)?shù)碾娏鲓A斷。溝道區(qū)30耦接到包括重?fù)诫s的η型GaN材料的源極區(qū)40和包括ρ 型GaN材料的柵極區(qū)50。源極區(qū)40和柵極區(qū)50兩者可以具有可以分別被施加電壓VjP Vti的金屬接觸部。漏極區(qū)10也可以具有可以被施加漏極電壓V d的金屬接觸部（未示出）。
[0025] 橫向JFET 100可以包括阻擋層60,阻擋層60包括可以阻擋η型GaN材料的溝道 區(qū)30中的電場(chǎng)和電流的ρ型GaN材料和/或絕緣材料。從而，阻擋層60連同柵極區(qū)50 - 起可以引導(dǎo)電流穿過(guò)溝道區(qū)30的橫向傳導(dǎo)區(qū)35。p型GaN材料的柵極區(qū)50和阻擋層60 在與η型材料的溝道區(qū)30和漂移區(qū)20耦接時(shí)形成具有相應(yīng)耗盡區(qū)37的p-n結(jié)。或者，p 型GaN材料的柵極區(qū)50也可以與阻擋層60電連接以形成埋置的p型柵極。
[0026] 下面描述橫向JFET 100的操作。圖IA示出了可以為操作默認(rèn)模式（例如，Vs= 0V)的斷開的橫向JFET。如圖IA所示，耗盡區(qū)37在溝道中的位置39處交疊，以防止電流 從漏極區(qū)10穿過(guò)溝道區(qū)流動(dòng)到源極區(qū)40。
[0027] 圖IB示出了接通的橫向JFET，意味著耗盡區(qū)37分離，以使得當(dāng)漏極區(qū)10和源極 區(qū)40分別被施加電壓V d和V 5時(shí)，電流能夠在橫向傳導(dǎo)區(qū)35中大體沿著橫向維度61并且 在溝道區(qū)30和/或漂移區(qū)20的另一部分中大體沿著垂直維度62流動(dòng)。在該實(shí)施方案中， 施加到柵極區(qū)50的電壓V ti的施加通過(guò)減小柵極的耗盡區(qū)37的大小而接通橫向JFET 100 并從而提供穿過(guò)溝道區(qū)30的電流路徑。
[0028] 橫向JFET 100是常通還是常斷可以取決于橫向JFET 100的不同特征，例如溝道 區(qū)30的厚度、溝道區(qū)30和柵極區(qū)50中的摻雜劑濃度等。例如，如果溝道區(qū)足夠?qū)捄?或 摻雜劑濃度足夠高則可以形成常通的橫向JFET，在這種情況下，當(dāng)施加到柵極區(qū)50的電壓 Vti為OV時(shí)耗盡區(qū)37可能無(wú)法夾斷電流。常通橫向JFET 100在V 達(dá)到負(fù)的閾值電壓時(shí)可 能斷開。或者，對(duì)于常斷橫向JFET，當(dāng)Vti為OV時(shí)溝道被夾斷，并且常斷橫向JFET 100在 Vti達(dá)到正的閾值電壓時(shí)可能接通。
[0029] 圖2至圖11是示出了用于制造根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的橫向JFET的工藝的簡(jiǎn)化橫截 面圖。
[0030] 參照?qǐng)D2,在GaN襯底210上形成第一 GaN外延層220。GaN襯底210可以為在其 上生長(zhǎng)第一 GaN外延層220的偽塊體（pseudo-bulk) GaN材料。GaN襯底210的摻雜劑濃 度（例如，摻雜密度）可以變化。例如，GaN襯底210可以具有η+導(dǎo)電類型，摻雜劑濃度為 從I X IO17cm3至I X 10 19Cm 3。雖然GaN襯底210示出為包括單材料組分，但是可以設(shè)置多 個(gè)層作為襯底的一部分。此外，在外延生長(zhǎng)過(guò)程期間可以使用粘合層、緩沖層和其他層（未 示出）。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到許多變化方案、修改方案和替代方案。
[0031] 第一 GaN外延層220的性質(zhì)也可以根據(jù)期望的功能性而變化。第一 GaN外延層 220可以用作橫向JFET 100的漂移區(qū)，并且因此可以為相對(duì)低摻雜的材料。例如，第一 GaN 外延層220可以具有η-導(dǎo)電類型，摻雜劑濃度在IX IO14Cm 3至IX 10 lscm 3之間。此外，摻 雜劑濃度可以是均勻的，或者可以例如作為漂移區(qū)的厚度的函數(shù)而變化。
[0032] 第一 GaN外延層220的厚度也可以根據(jù)期望的功能性而顯著變化。如上所述，同 質(zhì)外延生長(zhǎng)可以使第一 GaN外延層220生長(zhǎng)為遠(yuǎn)厚于使用常規(guī)方法形成的層。通常，在一 些實(shí)施方案中，厚度可以在〇. 5 μπι和100 μπι之間變化，例如厚度大于5 μπι。所得到的橫 向JFET 100的擊穿電壓可以根據(jù)本實(shí)施方案而變化。一些實(shí)施方案提供了至少100V、至少 300V、至少600V、至少I. 2kV、至少I. 7kV、至少3. 3kV、至少5. 5kV、至少13kV或至少20kV的 擊穿電壓。
[0033] 可以使用不同的摻雜劑來(lái)制造本文中公開的η型和p型GaN外延層和結(jié)構(gòu)。例如， η型摻雜劑可以包括硅、氧、鍺等。ρ型摻雜劑可以包括鎂、鈹、鋅、碳等。
[0034] 可以在第一 GaN外延層220上形成阻擋層230。阻擋層230可以是包括可以用于 阻擋電場(chǎng)和/或電流流動(dòng)通過(guò)后續(xù)形成的溝道區(qū)的各種材料中的任意材料的電阻性半導(dǎo) 體層。例如，阻擋層230可以包括GaN、AlGaN、InGaN和/或其他高帶隙材料。另外或替選 地，阻擋層230可以包括絕緣材料例如A1N。對(duì)于其中第一 GaN外延層220具有η型導(dǎo)電 性的實(shí)施方案，阻擋層230可以具有ρ型導(dǎo)電性。在一些實(shí)施方案中，阻擋層230的摻雜 劑濃度可以在5 X IO16Cm 3至1X10 2°cm 3之間，并且阻擋層230的厚度235可以在IOOnm和 1000 nm之間。在其他實(shí)施方案中，摻雜劑濃度和/或厚度可以更高或更低。
[0035] 圖3示出了可以如何移除阻擋層230的一個(gè)或更多個(gè)部分以形成阻擋層230中的 一個(gè)或更多個(gè)開口 310?？梢允褂酶煞ㄎg刻步驟和/或濕法蝕刻步驟來(lái)形成開口 310,干法 蝕刻和/或濕法蝕刻可以利用光刻方法和/或蝕刻掩模的用法。
[0036] 可以根據(jù)期望的功能性來(lái)改變開口 310的寬度320。寬度320限定了從第一 GaN 外延層220 (漂移區(qū)）到后續(xù)形成的溝道區(qū)的電流路徑，并且可以在橫向JFET的設(shè)計(jì)中表 現(xiàn)出折衷。如果寬度320相對(duì)大，則能夠有助于確保對(duì)于電流的相對(duì)低電阻的路徑，但是可 能更加難以?shī)A斷并且使晶體管面積聚集密度減小。相反，如果寬度320相對(duì)小，則電阻率會(huì) 較高，但是電流會(huì)更容易夾斷。在一些實(shí)施方案中，寬度320可以為200nm到4微米的任意 值。其他實(shí)施方案可以包括該范圍之外的寬度。另外或替選地，實(shí)施方案可以包括對(duì)于不 同開口 310的不同寬度320。
[0037] 圖4示出了耦接到阻擋層230的第二GaN外延層410的形成。最終包括橫向JFET 100的溝道的第二GaN外延層410也通過(guò)開口 310耦接到第一 GaN外延層220,從而建立了 其中電流可以行進(jìn)穿過(guò)橫向JFET的路徑。另外，第二GaN外延層410可以具有與第一 GaN 外延層220相同的導(dǎo)電類型。在一些實(shí)施方案中，第二GaN外延層410可以具有比第一 GaN 外延層220更高的摻雜劑濃度。
[0038] 可以使用外延再生長(zhǎng)方法形成第二GaN外延層410。與其他技術(shù)相比，這可以使得 能夠高水平地控制橫向JFET的溝道的橫向傳導(dǎo)區(qū)的摻雜和厚度415。在一些實(shí)施方案中， 第二GaN外延層410的摻雜劑濃度可以在I X 1016cm 3至I X 10 lscm 3之間，并且橫向傳導(dǎo)區(qū) (即，第二GaN外延層410在阻擋層230上方的區(qū)域）的厚度415可以在25nm和1微米之 間。在其他實(shí)施方案中，橫向傳導(dǎo)區(qū)的厚度415在IOOnm和500nm之間。在另一些實(shí)施方 案中，摻雜劑濃度和/或厚度可以更高或更低。此外，如關(guān)于第一 GaN外延層220 (并且同 樣可適用于后續(xù)層）所討論的，可以視所制造的具體器件結(jié)構(gòu)的情況在外延生長(zhǎng)期間使用 粘合層、緩沖層等。
[0039] 圖5示出了耦接到第二GaN外延層410的第三GaN外延層510的形成。第三GaN 外延層510具有與第二GaN外延