TWI478357B - 半導體異質結構二極體以及包含其之組件 - Google Patents

半導體異質結構二極體以及包含其之組件 Download PDF

Info

Publication number
TWI478357B
TWI478357B TW098141930A TW98141930A TWI478357B TW I478357 B TWI478357 B TW I478357B TW 098141930 A TW098141930 A TW 098141930A TW 98141930 A TW98141930 A TW 98141930A TW I478357 B TWI478357 B TW I478357B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
group iii
iii nitride
nitride material
material layer
diode
Prior art date
Application number
TW098141930A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201027759A (en
Inventor
Yifeng Wu
Umesh Mishra
Primit Parikh
Rongming Chu
Ilan Ben-Yaacov
Likun Shen
Original Assignee
Transphorm Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Transphorm Inc filed Critical Transphorm Inc
Publication of TW201027759A publication Critical patent/TW201027759A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI478357B publication Critical patent/TWI478357B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/0603—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions
    • H01L29/0607—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration
    • H01L29/0611—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices
    • H01L29/0615—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices by the doping profile or the shape or the arrangement of the PN junction, or with supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/04—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/06—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration
    • H01L27/0611—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region
    • H01L27/0617—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region comprising components of the field-effect type
    • H01L27/0629—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region comprising components of the field-effect type in combination with diodes, or resistors, or capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/20—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only AIIIBV compounds
    • H01L29/2003—Nitride compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/20—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only AIIIBV compounds
    • H01L29/201—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only AIIIBV compounds including two or more compounds, e.g. alloys
    • H01L29/205—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only AIIIBV compounds including two or more compounds, e.g. alloys in different semiconductor regions, e.g. heterojunctions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/86—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched
    • H01L29/861—Diodes
    • H01L29/872—Schottky diodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/423—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions not carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/42312—Gate electrodes for field effect devices
    • H01L29/42316—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors
    • H01L29/4232—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate
    • H01L29/42356—Disposition, e.g. buried gate electrode
    • H01L29/4236—Disposition, e.g. buried gate electrode within a trench, e.g. trench gate electrode, groove gate electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/778—Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/778—Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface
    • H01L29/7786—Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface with direct single heterostructure, i.e. with wide bandgap layer formed on top of active layer, e.g. direct single heterostructure MIS-like HEMT
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/778—Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface
    • H01L29/7786—Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface with direct single heterostructure, i.e. with wide bandgap layer formed on top of active layer, e.g. direct single heterostructure MIS-like HEMT
    • H01L29/7787—Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface with direct single heterostructure, i.e. with wide bandgap layer formed on top of active layer, e.g. direct single heterostructure MIS-like HEMT with wide bandgap charge-carrier supplying layer, e.g. direct single heterostructure MODFET

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)

Description

半導體異質結構二極體以及包含其之組件
本發明相關於半導體電子裝置，特別是基於半導體異質結構的蕭特基二極體。
二極體廣泛用於電子線路。在電路中用於高壓開關應用的理想二極體需要以下幾個特點。當以相反方向偏壓(即，陰極電壓較陽極高)，二極體應能支持大電壓，同時允許以盡可能小的電流通過。必需支援的電壓量取決於所應用之處，例如，許多高功率轉換應用所需的二極體要能支援至少600V或至少1200伏特反向偏壓而不通過大量電流。當電流正向(從陽極陰極)流動穿過二極體，二極體Von 的正向壓降應盡可能小，以盡量減少傳導損失，或者換句話說，二極體導通電阻Ron應盡可能小越好。最後，當反向偏壓時，儲存在二極體的電荷量應盡可能小，以在二極體上的電壓變化時，減少電路中的瞬時電流，從而減少了轉換損耗。
在二極體中，通常需權衡上述的特點。例如，矽蕭特基二極體通常表現出優良的轉換速度和啟用狀態的表現，但會有大量的反向漏電流，使它們不適用於高電壓應用。相反，高壓矽PIN二極體可以低洩漏支援大反向偏壓電壓，但通常具有較高的導電和轉換損耗。此外，在PIN二極體中的反向恢復電流增加了電路中電晶體損失。
如圖1和圖2所示，係典型的蕭特基二極體。圖1顯示一垂直二極體結構。層2和層4包含相同導電類型的半導體材料，其中層2是重摻質，而層4是輕摻質。金屬層7形成與層4接觸的一蕭特基陽極接觸，且金屬層8形成與層2接觸的一歐姆陰極接觸。增加主動裝置區域和/或降低半導體層4的厚度，可減少正向工作電壓Von ，但增加反向偏壓洩漏。
圖2a和2b顯示一橫向二極體結構，其中圖2a是一截面圖，而圖2b是二極體結構的一平面圖(俯視圖)。層12和層14包含相同導電類型(即，皆為n型或p型)的半導體材料，其中層12是重摻質，而層14是輕摻質。金屬層17形成與層14接觸的一蕭特基接觸，而金屬層18形成與層2接觸的一歐姆接觸。當需要包裝陽極和陰極的一平面結構，或當半導體材料在絕緣基板上磊晶生長，幾何上最好是一垂直者。正向電流必須通過區域19，由於增加的區域19之橫向阻力，導通電阻Ron的橫向幾何通常大於垂直幾何。此外，因為以非零薄片電阻橫向向外流過一層12的正向電流，通過層14的電流傾向於湧向平台邊緣，從而增加了導通電阻。
在標準的蕭特基二極體中，當二極體被反向偏壓時，蕭特基能障降低的情形發生，導致反向電流增加。在圖1中的二極體的蕭特基能障降低的情形係繪示於圖3a和3b。圖3a和3b係延著圖1中虛線117的帶寬圖，其中圖3a對應於零偏壓，即陽極接觸7和陰極接觸8有相同電壓，及圖3b是一反向偏壓VR ，即，陽極接觸7位在一較陰極接觸8來得低的電壓。在結構中電場正比於圖3a和3b中導帶Ec的斜率。圖3b中蕭特基能障高度(　B )R 小於圖3a者(　B )0 達一量　B ，其中當VR增加，造成金屬半導體接合附近的最大電場增加，則　B 增加。較低的蕭特基能障導致當裝置的反向電壓增加時，反向偏壓電流增加。
可達成對高阻斷電壓二極體的需要，同時保持較低的導通電阻。二極體的結構可以很容易地與其他電路元件整合，例如，電晶體，這有利於流程整合和降低成本。此外，需要減少蕭特基二極體能障的降低，因為可達成較低的反向漏電流。
本發明提供具有低導通電阻、高崩潰電壓、和低反向漏電流的的半導體蕭特基二極體。此處所述的裝置包括一二維電子氣體(2DEG)，以減少電阻和傳導損失，且可包含一或多以下特徵。一種二極體可以包括一或多場板，以提高崩潰電壓。一種二極體可以包括一蕭特基能障，其在反向偏壓運作下不會降低。一種二極體可與一半導體電晶體整合在同一基板。
在一態樣中，描述一二極體。該二極體包括一第一三族氮化物材料層、一第二三族氮化物材料層和二端點。該第二三族氮化物材料層，其位於該第一三族氮化物材料層上，其中因為介於該第一三族氮化物材料層和該第二三族氮化物材料層間的一成分差異，一二維電子氣體通道位在該第一三族氮化物材料層。一第一端點是一陽極，其包含以該第二三族氮化物材料層形成的一蕭特基接觸；及一第二端點，其係與該二維電子氣體通道歐姆接觸之一單一陰極。
在另一態樣中，描述一二極體。該二極體包括一第一三族氮化物材料層、一第二三族氮化物材料層、一第三三族氮化物材料層、一第四三族氮化物材料層、和二端點。第二三族氮化物材料層位於該第一三族氮化物材料層。第二三族氮化物材料層的成分不同於該第一三族氮化物材料層。該第三三族氮化物材料層位於該第二三族氮化物材料層上，且其組成不同於該第二三族氮化物材料層。第四三族氮化物材料層位於該第三三族氮化物材料層。因為介於該第三三族氮化物材料層和該第四三族氮化物材料層間的一成分差異，一種二維電子氣體通道被包含在該第三三族氮化物材料層，其毗鄰該第四三族氮化物材料層。一第一端點是一陽極，其包含以該第四三族氮化物材料層形成的一蕭特基接觸；及一第二端點，其係與該二維電子氣體通道歐姆接觸之一單一陰極。
在另一態樣，一種二極體包括一第一三族氮化物材料層、一第二三族氮化物材料層、一陽極和一個陰極。該第二三族氮化物材料層係依據組成進行分層，並有一通道，其包含一極化引致的電荷分佈。該陽極包含具有該第二三族氮化物材料層的一蕭特基接觸。該陰極與該通道歐姆接觸。
在另一態樣中，一種二極體包括：一基板；一第一三族氮化物材料層，其位在該基板上；一第二三族氮化物材料層，其位在該第一三族氮化物材料層上，其中該第二三族氮化物材料層的構成不同於該第一三族氮化物材料層；一第三三族氮化物材料層，其位在該第二三族氮化物材料層；及二端點。因為介於該第一三族氮化物材料層和該第二三族氮化物材料層間的一成分差異，以及該第三三族氮化物材料層係氮極性或氮端點半極性材料，一種二維電子氣體通道位在該第二三族氮化物材料層，其毗鄰該第一三族氮化物材料層。一第一端點是一陽極，其包含與該第三三族氮化物材料層的一N面相接觸的一蕭特基接觸；及一第二端點，其係與該二維電子氣體通道歐姆接觸之一單一陰極。
在又一態樣中，一種二極體包括：一第一三族氮化物材料層；一第二三族氮化物材料層，其位在該第一三族氮化物材料層上；一第一絕緣層，其位在該第一三族氮化物材料層上，使得該第二三族氮化物材料層介於該第一絕緣層和該第一三族氮化物材料層；及二端點。因為介於該第一三族氮化物材料層和該第二三族氮化物材料層間的一成分差異，該第二三族氮化物材料層具有一厚度，且一種二維電子氣體通道位在該第一三族氮化物材料層上。該絕緣層小於7nm厚。該第一端點是一陽極，其延伸通過該第二三族氮化物材料層之一整個厚度，以接觸該第一三族氮化物材料層並形成與該第一三族氮化物材料層接觸之一蕭特基接觸，及具有在該第一絕緣層上延伸的延伸部分；及一第二端點是一單一陰極，其與該第一二維電子氣體通道歐姆接觸。
在另一態樣中，一二極體包括：一第一三族氮化物材料層；一第二三族氮化物材料層，其位在該第一三族氮化物材料層上；一第三三族氮化物材料層；一第四三族氮化物材料層；和二端點。因為介於該第一三族氮化物材料層和該第二三族氮化物材料層間的一成分差異，該第二三族氮化物材料層具有一厚度，且一種二維電子氣體通道位在該第一三族氮化物材料層上。該第二三族氮化物材料層介於該第一三族氮化物材料層上和該第三三族氮化物材料層之間。因為在該第三三族氮化物材料層和該第四三族氮化物材料層之間的成分差異，該第三三族氮化物材料層介於該第四三族氮化物材料層和該第二三族氮化物材料層之間，及一第二二維電子氣體通道位在該第三三族氮化物材料層。一第一端點是一陽極，其延伸通過該第二三族氮化物材料層之一整個厚度，以接觸該第一三族氮化物材料層並形成與該第一三族氮化物材料層接觸之一蕭特基接觸，及具有在該第一絕緣層上延伸的延伸部分；及一第二端點是一單一陰極，其與該第一二維電子氣體通道歐姆接觸。
在另一態樣中，一種二極體包括：一第一三族氮化物材料層；一第二三族氮化物材料層，其中該第二三族氮化物材料層具有一厚度且係依據組成進行分層，並有一通道，其包含一極化引致的電荷分佈；一陽極，其形成與該第二三族氮化物材料層接觸之一蕭特基接觸，其中該陽極延長通過該第二三族氮化物材料層之整個厚度，並有延伸超過該第二三族氮化物材料層之延伸部分；和一單一陰極，其與該通道歐姆接觸。
在另一態樣中，一種二極體包括：一三族氮化物半導體材料、一陽極蕭特基接觸、及一陰極接觸，其中當該二極體反向偏壓時，與當該陽極和陰極接觸是在相同電壓時相比，該陽極接觸的一蕭特基能障高度並沒有大幅減少。
實施例可包括下列一或多特徵。當該二極體正向偏壓時，電流主要通過一蕭特基能障和該二維電子氣體通道，從陽極流至陰極。該第一三族氮化物材料層可以包括氮化鎵。該第二三族氮化物材料層可位在相對於陽極之位置的凹處。一場板可電性連接該陽極。一絕緣層可圍繞該陽極，並介於該場板和該第二三族氮化物材料層之間。該第二三族氮化物材料層可包括一凹槽，其中一背側導電層電性接觸該陰極。該第二三族氮化物材料層的一區域係n型，該區域接觸該陰極和該導電層。一第三三族氮化物材料層可位於該第二三族氮化物材料層相對於該第一三族氮化物材料層的一側；和一絕緣層可位於相對於該第二三族氮化物材料層之該第三三族氮化物材料層，其中該第三三族氮化物材料層至少比該第二三族氮化物材料層厚5倍且經摻雜，及該陽極位在該第三三族氮化物材料層和該絕緣層之一凹槽。該第一三族氮化物材料層包含一第二二維氣體電子通道，其中該第一三族氮化物材料層鄰近該第二三族氮化物材料層。在一材料層中分層可導致n型導電性。一整個第二三族氮化物材料層可被分層。該第一三族氮化物材料層和該第二三族氮化物化物材料層能夠朝向一極性方向。這些層可以朝向一[0 0 0 1]極性方向。該第一三族氮化物材料層和該第二三族氮化物化物材料層能夠朝向一半極性方向。該半極性方向可以是一鎵端點半極性方向。該第二三族氮化物材料層可以是Alx Ga1-x N，其中x的變化是從大約0到不到0.3，從鄰近該第一三族氮化物材料層之層的一部分至鄰近該第三三族氮化物材料層之一路分，以及該第三三族氮化物材料層可以是氮化鎵或Alz Ga1-z N。z可以大於x的最大值，而二維電子氣體通道可以位在第二三族氮化物材料層。z可以小於x的最大值。該第一三族氮化物材料層可被摻質。對於某些二極體，當二極體反向偏壓時，蕭特基能障高度不大幅減少。一場板可延伸自該陽極的該延伸部分，和該第二絕緣層係介於該場板和該第一絕緣層之間。側壁絕緣材料可圍繞該陽極的一橫向側壁，其中該陽極接觸的一水平部分接觸該第一三族氮化物材料層。該三族氮化物材料層之一者可以是氮化鋁。一絕緣體可介於該延長部分和該第四三族氮化物材料層之間，及一側壁絕緣體可介於該陽極的一橫向側和該第二三族氮化物材料層之間，其中該陽極的一底側與該第一三族氮化物材料層進行蕭特基接觸。一絕緣層可位在該第二三族氮化物材料層上，其中該絕緣層介於該第二三族氮化物材料層和該陽極的該延伸部分。
一組件可由本文所述之任何二極體形成。一組件亦可包含一三族氮化物電晶體，其中該二極體之該二端點之一端點係電氣連接到一三族氮化物電晶體之一端點。該二極體的該陽極電氣連接到該三族氮化物電晶體的一汲極。該二極體和該三族氮化物電晶體可以在一共同的基板。一組件可包含一增強型三族氮化物電晶體，其中該二極體之一端點係電氣連接到該三族氮化物電晶體之一端點。
本文以附圖和實施方式描述本發明之一或更多實施例的細節。藉由實施方式、圖式、和從申請專利範圍，將可明白本發明的其他特徵、目標和優點。
基於半導體異質結構的二極體可支援高反向偏壓電壓，同時有低導通電阻Ron 以及低轉換損耗。圖4a和4b繪示本發明之一實施例，其中圖4a是一個截面圖，而圖4b是一個平面圖(俯視圖)。簡單來說，本實施例之半導體裝置包括一基板20、在該基板上的一第一半導體層22、及位在該第一半導體層上的一第二半導體層24。半導體層22和24具有彼此不同的成分，並因為成分的選擇，使得第一半導體層22在鄰近第一和第二半導體層22和24之間界面處產生一二維電子氣體(2DEG)26。一陽極接觸27或複數接觸形成於表面25和半導體層24的頂部，以及形成一單一陰極接觸28以接觸二維電子氣體26，並鄰近至少部分陽極接觸27。本文中所使用的術語“單一陰極接觸”是指可作為陰極的一單一金屬接觸，或可作為陰極的複數接觸，它們可被電氣連接以使每一接觸之電動勢相同。如本文所述，如果連接它們的材料能夠充分導電以保證每一接觸或其他項目之電動勢總是相等，則二或多接觸或其他項目可稱為是“電氣連接”。雖然可最佳化形狀，以盡量減少給定的正向電流所需的裝置面積，陽極和陰極接觸27和28可以是任意形狀的。陽極接觸27是一蕭特基接觸，而單一陰極接觸28是一歐姆接觸。
如前所述，半導體層22和24具有彼此不同的成分。選擇成分，使得第二半導體層24有比第一半導體比層22大的帶隙，這有助於形成二維電子氣體26。在半導體層22和24中包括自發極化和壓電極化的極化場域可以彼此相異，有利於引致二維電子氣體26。如果半導體層22和24包含非極性半導體材料，則還需要以n型雜質摻質全部或部分第二半導體層24，以產生二維電子氣體。如果半導體層22和24之至少一者包含一極性半導體材料，且在該些層的至少一者的極化場域具有方向與表面25正交的一元件，則可藉由極化場域引致2DEG 26，而無需實質上摻質任何半導體層，雖然2DEG片電荷濃度可藉由以n型雜質摻質第二半導體層24來提高。
III-V族半導體材料可用於層22和24，其中III-V族層的成分可選擇為，滿足層22和24的需求。高電子遷移率電晶體(HEMT裝置)裝置可使用一組類似的半導體材料，以在裝置中產生一二維電子氣體通道。作為一個例子，半導體層22可以是GaN，而層24可以是AlGaN，其中層24可以是一n摻質或可以包含沒有大濃度摻質的雜質。當層24未摻質，在層22與24間的極化場域的差異引致二維電子氣體。由於本文所述的二極體之半導體材料配置可以相同於可用於同一電路之HEMT裝置，二極體和HEMT裝置可整合到一單一晶片，如圖5a和5b所示，從而簡化製造流程，降低成本。
基板20可以是可在其上形成半導體層22和24層之任何合適的基板。在一些實施例中，在基板20和半導體層22之間包含一緩衝層，以盡量減少在層22和24中發生材料缺陷。形成在層24的表面25上的陽極接觸27形成與層24接觸的一蕭特基接觸。陰極接觸28在歐姆區域29接觸2DEG，形成一實質上歐姆接觸的接觸。陰極接觸28可以許多方式接觸2DEG。例如，一金屬或金屬的組合可以沉積在層24表面25上的歐姆區域29，之後由熱退火以下方的半導體材料使沉積金屬形成一金屬合金。其他方法，其中可接觸2DEG的其他方法包括但不限於離子植入n型摻質到歐姆區域29，而後在本區域上進行金屬沉積，或蝕刻移除歐姆區域29的材料，和重新生長n型材料，而後在本區域之上進行金屬沉積。
圖4a的二極體運作如下。當陽極接觸27的電壓小於在陰極接觸28的電壓，使得在陽極接觸27和III-V層24間的蕭特基接合反向偏壓時，則二極體處於關閉狀態，而在陽極和陰極間沒有實質的電流。當陽極接觸27的電壓大於陰極接觸28的電壓，如圖4c所示，則在陽極接觸27和III-V層24間的蕭特基接合是正向偏壓，而二極體是在開啟狀態。電子5從陰極接觸28主要通過2DEG 26，然後通過正向偏壓的蕭特基接合到陽極接觸27。也就是說，至少99%的全部正向偏壓電流從陽極通過蕭特基能障並通過2DEG通道到陰極。少量的洩漏電流可以通過其他途徑，例如，沿裝置的表面。
圖5a和5b繪示與整合在相同晶片之一HEMT 61裝置串連之圖4a的實施例之二極體60之的截面圖和平面圖。HEMT 60包括源極和汲極歐姆接觸34和35和閘接觸36。HEMT可選擇性地包括閘絕緣體、閘凹槽、場板、鈍化層、和其他習知的特徵。二極體藉由一互連裝置37連接到一HEMT，藉由在半導體界面和該互連裝置間包括一絕緣體39，可使該互連裝置37與該半導體隔絕。一般來說，互連裝置連接這兩個二極體端點之任一個至這三個HEMT端點的任一個。圖5c繪示圖5a和5b之電路佈局。
在本文中，術語“三族氮化物材料”或“三族材料”是指根據化合物半導體材料的化學計量公式Alx Iny Gaz N，其中x十y+z是約1之複合半導體材料。對於高壓轉換應用，三族氮化物(III-N)半導體材料適用於蕭特基二極體，因為它們的寬帶隙，使得形成的裝置具有較大的崩潰電壓，以及因為其高遷移率，造成較低的導通電阻。此外，利用三族氮化物異質結構(即，結構包含具有不同族之三族成分的至少二種三族氮化物材料)，以形成一2DEG以設計蕭特基二極體，這是有利的，因為2DEG具有比區塊三族氮化物材料來得高的電子遷移率，從而在半導體層22中使導電路徑具有比由區塊三族氮化物材料所獲得者來得低的薄片電阻，其中區塊三族氮化物材料使二極體具有較低的導通電阻。
在圖4a的裝置中，當三族氮化物材料被用於半導體層22和24，基板20可以是：氮化鎵、氮化鋁、碳化矽、藍寶石、矽、或任何其他適合在上面形成三族氮化物裝置的基板。三族氮化物層22和24的方向性是[0 0 0 1](C平面)的方向，但也可以是半極性方向，和端點為三族元素。或者，層22和24可以是非極性方向，例如，m-平面方向，這種情況下，部分或全部層24可以一n型雜質摻質，以引致2DEG。三族氮化物層22和24的組成群組係選自包含：鎵、銦、鋁、及其組合的氮化物。然而，在層22和24的鎵、銦、鋁的相對數量是不同的，且其選擇是為了使層24的帶隙大於層22的帶隙。在這兩層的極化場域作用，在層22造成2DEG 26。與氮化鎵相比，Ala Ga1-a N有較大的帶隙，而Inb Ga1-b N有較小的帶隙。一般來說，在三族氮化物材料提高鋁成份會造成較大的帶隙，而增加銦成份會造成較小的帶隙。舉一示例，三族氮化物層22和24可以分別是GaN和Ala Ga1-a N，其中'a'是介於1和一大於零的有限值，例如，介於0至0.3之間，例如，介於約0.15和0.2。或者，再比如，三族氮化物層22和24可以分別是Inb Ga1-b N和GaN，其中“b”是介於1和大於零的一有限值，例如，介於約0和0.2之間。
在陽極接觸27使用不同功能的金屬允許調整蕭特基能障高度。可使用的金屬例子包括但不限於鈦、鉻、鎳鉻、鎳、鍺、鉑和銅。此外，調整上方半導體層24的組成不僅改變半導體帶隙，而且也改變這層的功能，從而達成調整蕭特基能障高度的第二方法。增加上方半導體層24的帶隙也趨向於增加2DEG的電子濃度，這會降低二極體的導通電阻，但也減少了反向偏壓崩潰電壓。因此，導通電阻的最佳值可以通過將層24的帶隙調整至導致最小崩潰電壓且在二極體所使用的特定應用中可接受的一值。此外，全部或部分半導體層22可被摻質n型。摻質也降低了裝置的導通電阻，又一次潛在的消耗減少了反向偏壓崩潰電壓，但蕭特基能障高度不受影響。
本發明之更多的實施例圖示於圖6-15，包括許多特徵，例如，場板、背面陰極接觸、在陽極蕭特基接觸底下的凹槽材料、額外的半導體層、組成上分層的半導體層、N極或氮端半極性三族氮化物半導體層、和整合半導體裝置，如在在同一個晶片上的電晶體。這些特徵可以單獨或結合使用。此外，被選擇性包括在圖4a所示裝置之這些特點，例如，一或多半導體層的N-型摻質、半導體緩衝層的使用、及藉由變化陽極金屬接觸的陽極金屬或半導體材料的組成所獲得之經調整的蕭特基能障高度，也可包括在這些實施例中。
圖6的裝置類似於圖4a之裝置，但在這裡，二極體還包括具有陽極接觸的一場板21。在圖4a和圖6之相同數字對應於相同層。圖6的層23是一絕緣體，例如，SiN。在這個二極體的場板21降低陽極邊緣的峰值電場，從而增加了反向偏壓崩潰電壓，同時對導通電阻或其它導通狀態特徵不會造成重大影響。特別是，斜板場板，例如2007年8月20申請之美國專利申請號第11/841,476號中所描述者，特別適用於在這種應用。此外，可以使用多重場板結構。
圖7a的裝置類似於圖6者，除了在這裝置中，金屬陰極接觸28是連接到通過孔33延伸到裝置背面之金屬層38。在圖6和7a中同樣的數子對應於相同層。在這裝置中，在沉積半導體層23之前沉積陰極接觸28，而包括層22和24之部分的區域32呈現n型或導電性，例如，藉由對裝置進行離子植入、擴散、或磊晶再生、或退火，使陰極接觸28在區域32形成具有半導體材料的一合金。在一些實施例中，一n型摻質劑(例如，矽)被植入區域32，而在沉積陰極接觸28之後，樣品被退火，以使陰極接觸28在區域32形成具有半導體材料之合金，在陰極接觸28和區域32的材料間造成低電阻歐姆接觸
陰極接觸28也可作為孔33的蝕刻停止點，且可包括任何金屬或金屬結合，其能對區域32的層24產生一歐姆接觸，也可以作為孔33的一蝕刻停止點。然後穿過n型區域32至陰極接觸28，而穿過晶圓背面蝕刻出孔33。或者，當樣品被退火，使得陰極接觸28在區域32上形成具有半導體材料的合金，孔33可延伸到區域32，但不是全通至介於區域32和陰極接觸28的界面。而後將金屬層38以保角形式沉積在晶圓背面，以使它接觸陰極接觸28或n型區域32之一或二者，所形成裝置係繪示於圖7a。在陰極使用一背部金屬可以簡化裝置的封裝。
圖7b的裝置與圖7a者相同，除了在沉積金屬層38之前移除基板20。雖然這種結構可能會圖7a的裝置來得脆弱，它的優點在於導通狀態電流可順勢橫向流過2DEG和縱向通過層22，從而減少裝置導通電阻。此外，圖7b的裝置可能出現較好的散熱性能，因為基板20通常是由導熱性差的材料構成。
圖8的裝置類似於圖4a的裝置，但這裡二極體的層24還包括在層24的一凹槽31，其位於陽極接觸27的一部分之下。圖4a和圖8中，同樣的數字對應於同樣的項目。陽極凹槽可以有作為場板的同樣的效果，可降低陽極邊緣的峰值電場，並增加反向偏壓崩潰電壓。此外，當裝置處於ON狀態時，凹槽通常會減少從陽極到陰極的串聯電阻，從而降低導通電阻。
圖9a的裝置類似於圖8的裝置，但在這裡，凹槽31一路延伸穿過層24，並通過層22的一部分。在這個裝置，陽極接觸27直接接觸層22，與該層形成一蕭特基接觸。該裝置還包括層24上的絕緣層120，以及形成在絕緣層120上的陽極接觸的部分41。絕緣層120可以保護半導體層24的表面，防止在裝置製造時受到損壞。當這裝置被反向偏壓時，介於陽極接觸27和層22之間的反向偏壓蕭特基接合可防止流經裝置的電流。此外，在反向偏壓操作時，在陽極接觸部分41正下方的2DEG 26的部分用盡電子，從而減少裝置中的反向漏電流。為了使陽極接觸部分41正下方的2DEG 26的部分能在反向偏壓操作過程中用盡電子，絕緣層120不能太厚。在一些實施例中，絕緣層120小於約7nm、小於約5nm、或小於約3nm。在一些實施例中，絕緣層120是SiN，並是由金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)沉積而成。在一些實施例中，絕緣層120也可以作為一表面鈍化層。如圖9b所示，該裝置還可以包括一第二絕緣層121，其位於絕緣層120的一部分上。在圖9b所示之實施例中，陽極接觸27延伸跨過第二絕緣層121，從而形成了一場板。在某些實施例中，第二絕緣層121是SiN。在其他實施例中，該裝置還包括一側壁絕緣體122，其介於陽極接觸27和2DEG 26之間，如圖9c所示。側壁絕緣體122可以減少反向漏電流。在一些實施例中包含一側壁絕緣體122，當施加一正向偏壓，電流通過陽極接觸27和半導體層22之間的界面，從陽極流至半導體層22，而後通過半導體層22上的區域130，再通過2DEG到陰極接觸28。如圖9d所示，在一些實施例中，在層22與層24之間包含一額外的III-V族半導體層123(例如，氮化鋁)。這層可以增加2DEG 26中的載體遷移率，這減少裝置的正向偏壓電阻。
圖10a繪示一個二極體，其類似於圖4a所示者，但還包括在陽極接觸底上的一深凹槽。在本文中，名詞“深凹槽”指的是深度超過第二三族氮化物層44的厚度之一凹槽，例如，至少5倍厚，或者至少10倍厚。該裝置包括一基板20、一第一三族氮化物層42、一第二三族氮化物層44、及還包括一第三三族氮化物層45和一絕緣體49。在層42與層44之間的界面附近，第一三族氮化物層42包含一2DEG 26。三族氮化物層45實質上比層44厚，例如，至少5倍厚，或者至少10倍厚。三族氮化物層45的部分或全部可以進行n型摻質，以增加2DEG 26的導電性。絕緣體49可作為一表面鈍化層，也可以防止陽極接觸27直接接觸三族氮化物層45。
在裝置的一些實施例中，第一三族氮化物層42是氮化鎵，第二三族氮化物層44是Alx Ga1-x N，其中x是約0.27，而第三三族氮化物層45是GaN和以矽進行的delta摻質。第二三族氮化物層44約為30nm厚，而第三三族氮化物層45約為250nm厚。在這種結構中，最上面的半導體表面可以相較於圖4-8所示之結構實質上遠離2DEG，以抑制表面有關的副作用，例如擴散。此外，這裝置可以很容易地整合在一三族氮化物HEMT(其中三族氮化物層結構類似於這裝置)。圖10b及10c之截面圖和平面圖分別繪示本實施例之二極體54，其串連整合在同一晶片上的三族氮化物HEMT裝置55。HEMT 55包括源極和汲極歐姆接觸34和35和閘極接觸36，並可以選擇性地包括習知的技術，例如，柵絕緣體53。該二極體藉由一互連裝置37連接到一HEMT，藉由在半導體界面和該互連裝置間包括一絕緣體39，可使該互連裝置37與該半導體層隔絕。一般來說，互連裝置連接這兩個二極體端點之任一個至這三個HEMT端點的任一個。圖10d繪示這種電路佈局。
圖11a和12a繪示之二極體易於整合三族氮化物增強型HEMT裝置，如2008年4月23申請的美國專利申請案第12/108,449號所示，在此納入以供參考。尤其是，最好能夠整合具有增強型裝置的二極體，因為增強型裝置和二極體通常在電力轉換電路應用中一起使用。
圖11a的裝置包括：一基板20；基板20上的一第一三族氮化物層42；一第二三族氮化物層44，其位於第一三族氮化物層之上；一第三三族氮化物層63，其位於該第二三族氮化物層之上；和一第四三族氮化物層64，其位於該第三三族氮化物層之上。層42、44、63和64的具體要求分別與層94、98、95和100的要求一樣，如美國專利申請案第12/108,449號的圖13A所示。第一三族氮化物層42的材料係選自包含下列的群組：鎵、銦、鋁、及其組合的氮化物。第二三族氮化物層44是AlXN，其中X是選自包括下列的群組：鎵、銦或者其組合。一三族氮化物層63鄰近該AlXN層，其包括二通道進入區域。這個三族氮化物層可以是氮化鎵、氮化銦、或兩者之組合，最好是氮化鎵。在該裝置的一實施例中，層64是Alm Ga1-m N，和用於使2DEG在通道進入區域中充電。層42、44、63和64的正確組成之選擇，應該要使一2DEG 26被包含在三族氮化物層63接近介於層63和64的界面處，如美國專利申請案第12/108,449所述。該裝置還包括一陽極蕭特基接觸27或在層64之上的複數接觸，以及陰極接觸28或者接觸2DEG 26之複數接觸。在該裝置的一實施中，層42是氮化鎵，層44是Alx Ga1-x N，其中x的範圍是大約0.05到0.25，以及層44是約5-10nm厚，層63是GaN且約5-30nm厚，層64是Alm Ga1-m N，其中m的範圍為0.1至0.3，而層64之厚度的範圍大約10-50nm，選擇組成和厚度範圍，以在2DEG區域中達成在700歐姆/平方米之下的一等效片阻力。圖11b及11c分別繪示圖11a的二極體69之截面圖和平面圖，其整合一增強型HEMT裝置88，而圖11d繪示這種配置的電路圖。在圖11b及11c中，層39和86是絕緣體，例如，SiN。
圖12a的裝置包括：一基板20；基板20上的一第一三族氮化物層42；一第二三族氮化物層72，其位於第一三族氮化物層之上；一第三三族氮化物層73，其位於該第二三族氮化物層之上；和一第四三族氮化物層74，其位於該第三三族氮化物層之上。層42、72、73和74的具體要求分別與層94、98、95和100的要求一樣，如美國專利申請案第12/108,449號的圖14A所示。層42、72、73和74的正確組成之選擇，應該要使一2DEG 26被包含在三族氮化物層73接近介於層73和74的界面處，和一2DEG 26被包含在接近介於層42和72的界面之三族氮化物層42，如美國專利申請案第12/108,449所述。該裝置還包括一陽極蕭特基接觸27或在層74之上的複數接觸，以及一陰極接觸28或者在層73接觸2DEG 73之複數接觸。陰極接觸28也可以選擇性地接觸層42的2DEG 26，如圖所示。為了在層42產生一2DEG 26，三族氮化物層72的鋁組成和/或厚度大於圖11a中的層44，如果層42、73、74和圖12A具有與在圖11a中層42、63和64相同的厚度和組成。圖12b及12c分別繪示圖12a的二極體79之截面圖和平面圖，其整合一增強型HEMT裝置98，而圖12d繪示這種配置的電路圖。
圖13所示之裝置類似於如圖12a所示者，但在這裡，位在陽極接觸27正下方的半導體材料的一部分凹陷，使得凹槽結束在三族氮化物層42之內。在這裝置中，陽極接觸27直接接觸層42、72、73和74，與層42和73形成蕭特基接觸。在一些實施例中，該裝置還包括位在層74之上的絕緣層124，其具有形成在絕緣層124之上的陽極接觸。在一些實施例中，絕緣層124是SiN。在一些實施例中，該裝置還包括一側壁絕緣體，其位在陽極凹槽(未繪示)，且相似於圖9c所繪示的層122。在其他實施例中，該裝置包括位於層73和層74(未繪示)之間的一額外的三族氮化物層(例如，氮化鋁)。
圖14a-14b繪示本發明的實施例，其中包括組成上分層的三族氮化物層。對於極座標[0 0 0 1]方向或半極性鎵端點方向之一Alx Ga1-x N層，如果x並非全層為常數，而是從底層(正極性面)至層(鎵極面)的最上方單調增加，則該層的極化場導致它被n型摻質。這被稱為極化摻質，所產生的摻質分佈是一三維分佈，有時被稱為一三維電子氣體，或3DEG。層之正確的摻質分佈是由x的分層分佈所決定的。例如，X的一線性分層導致大約持續摻質整層。其他分層分佈，例如，指數或拋物線分層會導致不同的摻質分佈。可藉由分層Iny Ga1-y N達成類似的效果。在這種情況下，如果y從氮極性面至鎵極性面單調下降，在該層的極化場導致它被n型摻質。
在圖14a的該二極體包括一基板20，其上形成有一三族氮化物層42，又其上形成有一組成上分層的三族氮化物層104，該三族氮化物層104包括具有一極化引致的電荷分佈之通道。三族氮化物層104被分層以在層內產生n型導電性，如上文所述。在某些情況下，三族氮化物材料的方向性為極性[0 0 0 1]方向或半極性鎵端點方向。根據在三族氮化物層104中不同的分層分佈，通道被分佈在層104的整層上，或者是只分佈在層104的一部分。一陽極蕭特基接觸27或複數接觸形成在層104之上，並形成一陰極接觸28或複數接觸，以在層104產生與極化引致通道間之一大歐姆接觸。在一些實施例中，三族氮化物層42是氮化鎵，而半絕緣或n摻質之一者和三族氮化物層104是Alx Ga1-x N，其中在層102和104的界面之x約為零，並單調增加至層104的上表面。在一些實施例中，在層104的上表面，x是介於約0.1和0.3之間。這種結構的一個優點是，上方三族氮化物層104之上方表面的組成可以更容易地調整，以獲得不同的蕭特基能障高度，同時還在層104造成一高傳導通道。
圖14b的二極體相似於圖14a，但還包括一額外的三族氮化物層106，其位在層104之上，但低於陽極接觸27。當層104是Alx Ga1-x N，並如上所述般分層，三族氮化物層106是氮化鎵或Alz Ga1-z N。在某些應用中，z大於x的最大值，從而在層104造成一額外的二維電荷分佈(2DEG)，它提高該層的導電性，從而可以降低二極體的導通電阻。在其他的應用中，z小於x的最大值，甚至可能為零，從而減少了二極體蕭特基能障高度。圖14A及14B之裝置可被修改為包括一背側陰極接觸，例如，如圖7A及7B所示之裝置。
圖14C之二極體相似於圖14a者，但在這裡，位在陽極接觸27正下方的半導體材料的一部分凹陷，使得凹槽結束在三族氮化物層42之內。在一些實施例中，該裝置還包括位在層104之上的絕緣層124，其具有形成在絕緣層124之上的陽極接觸。在一些實施例中，絕緣層124是SiN。
圖15a繪示二極體的一截面圖，該二極體在三族氮化物半導體材料上製造，該三族氮化物半導體材料若非方向性為氮極性[0 0 0 1bar]方向，就是氮端點的半極性材料。該裝置的平面圖係繪示於圖15B。該裝置包括一基板110，其適於氮極性或半極性三族氮化物材料之成長。層112是一緩衝層(例如，氮化鎵)，其降低覆蓋材料的缺陷密度。在某些情況下，可以省略層112，並直接將層113成長在基板。層113、114和115的成分的選擇，是要在層114接近介於層113和114層之間的界面處產生一2DEG 26。在一些實施例中，可藉由選擇層113和115之三族氮化物材料層為具有比層114大的帶隙，以產生2DEG 26。在一些實施例中，層113是Alm Ga1-m N，其中，'m'介於0.25至0.35左右，層114是氮化鎵，和層115是Alr Ga1-r N，其中'r'介於0.25至0.35左右。該裝置還可被設計為具有一背側陰極接觸，類似於圖7A及7B所示之結構。二極體也可以與其他裝置整合，例如，三族氮化物HEMT。如圖15A所示之結構相對於其他蕭特基二極體具有優點，因為反向偏壓能障降低，從而減少裝置之反向漏電流。
在圖15A的裝置上，圖16a繪示了當陽極接觸27和陰極接觸28具有如圖16A所示之相同電壓，延著線118之帶寬圖；及圖16b繪示當二極體是反向偏壓時(即陽極接觸27正處在一較陰極接觸28低的電壓時)，延著這條線之帶寬圖。對於這些帶寬圖，Alm Ga1-m N層113是30nm厚，其具有鋁成分m=0.3；GaN層114是30nm厚；及Alr Ga1-r N層115是5nm厚，其具有鋁成分r=0.3。在這種結構中，層115的電場相反於電子反向漏電流。當施加反向偏壓(圖16b)，層115的電場降低，所以蕭特基能障高度　B ，相較於陽極接觸27和陰極接觸28處於相同電壓時仍大致相同或未大幅減少(圖16a)。例如，當該裝置是反向偏壓而在該裝置的最高電場Emax 大於約(0.5)*Ebr (其中Ebr 是材料的崩潰電場)時，蕭特基能障高度　B 可能減少不到當它沒被偏壓時的15%、不到10%、不到5%、或不到1%。因此，相較於圖1的結構，可以抑制降低這種結構的能障，及因此可降低反向漏電流。
此外，層113可被摻質以進一步在層113和114之間的界面引致電荷。在層113的摻質可以用來使層112和113的價帶遠離費米能階，以防止擴散。除了摻質，層113的鋁組成也可被分層，以使層112和113的價帶遠離費米能階。此外，層113的摻質分佈可以設計成，只有層113的底部摻質，而層113鄰近層114的部分不摻質，以防止雜質在層113和114間的界面散射。對這些層進行摻質和分層設計的更多細節可參考在2006年9月18日申請之美國專利申請案第11/523,286。
2．．．層
4．．．層
7．．．層
8．．．層
14．．．層
17．．．層
18．．．層
19．．．層
20．．．基板
21．．．場板
22．．．層
23．．．層
24．．．層
25．．．表面
26．．．2DEG
27．．．陽極接觸
28．．．陰極接觸
29．．．歐姆區域
31．．．凹槽
32．．．區域
33．．．孔
34．．．歐姆接觸
35．．．歐姆接觸
36．．．閘接觸
37．．．互連裝置
38．．．金屬層
39．．．絕緣體
42．．．三族氮化物層
44．．．三族氮化物層
45．．．三族氮化物層
49．．．絕緣體
53．．．柵絕緣體
54．．．二極體
55．．．HEMT
60．．．二極體
61．．．HEMT
63．．．三族氮化物層
64．．．三族氮化物層
69．．．二極體
72．．．三族氮化物層
73．．．三族氮化物層
74．．．三族氮化物層
79．．．二極體
86．．．層
88．．．HEMT
98．．．HEMT
104．．．三族氮化物層
106．．．三族氮化物層
110．．．基板
112．．．層
113．．．層
114．．．層
115．．．層
117．．．虛線
118．．．線
120．．．絕緣層
121．．．絕緣層
122．．．絕緣體
123．．．半導體層
124．．．絕緣層
130．．．區域
圖1是一習知二極體裝置的截面圖。
圖2a和2b分別是習知二極體裝置的截面圖和平面圖。
圖3a和3b是在各種操作條件下圖1裝置之帶寬圖。
圖4a和4b分別是一半導體二極體實施例的截面圖和平面圖。
圖4c繪示在一操作模式下，流過圖4a裝置之電流路徑。
圖5a和5b分別是與一HEMT裝置整合之圖4裝置的截面圖和平面圖。
圖5c是圖5a和5b之電路佈局。
圖6是一半導體裝置實施例的截面圖。
圖7A及7B是半導體二極體之其他實施例的截面圖。
圖8是一半導體裝置實施例的截面圖。
圖9a、9b、9c和9d是半導體二極體之其他實施例的截面圖。
圖10a是一半導體二極體實施例的截面圖。
圖10b和10c分別是與一HEMT裝置整合之圖10a裝置的截面圖和平面圖。
圖10d是圖10b和10c之電路佈局。
圖11a是一半導體二極體實施例的截面圖。
圖11b和11c分別是與一HEMT裝置整合之圖11a裝置的截面圖和平面圖。
圖11d是圖11b和11c之電路佈局。
圖12a是一半導體二極體實施例的截面圖。
圖12b和12c分別是與一HEMT裝置整合之圖12a裝置的截面圖和平面圖。
圖12d是圖12b和12c之電路佈局。
圖13是一半導體裝置實施例的截面圖。
圖14a、14b及14c是半導體二極體之實施例的截面圖。
圖15a和15b分別是一半導體二極體實施例的截面圖和平面圖。
圖16a和16b是在各種操作條件下圖15a裝置之帶寬圖。
在各附圖中，相同的元件參考符號表示相同的元件。
20．．．基板
22．．．層
24．．．層
25．．．表面
26．．．2DEG
27．．．陽極接觸
28．．．陰極接觸
29．．．歐姆區域

Claims (59)

  1. 一種二極體，包括：一第一三族氮化物材料層；一第二三族氮化物材料層，其位於該第一三族氮化物材料層上，其中因為介於該第一三族氮化物材料層和該第二三族氮化物材料層間的一成分差異，一二維電子氣體通道位在該第一三族氮化物材料層；及二端點，其中：一第一端點是一陽極，其包含以該第二三族氮化物材料層形成的一蕭特基接觸；及一第二端點，其係與該二維電子氣體通道歐姆接觸之一單一陰極。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之二極體，其中當該二極體正向偏壓時，電流主要通過一蕭特基能障和該二維電子氣體通道，從該陽極流至該陰極。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之二極體，其中該第一三族氮化物材料層包括氮化鎵。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之二極體，其中該第二三族氮化物材料層在與該陽極對應的一位置凹陷。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之二極體，更包括一場板，其與該陽極電氣連接。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之二極體，更包括一 絕緣層，其圍繞該陽極，並介於該場板和該第二三族氮化物材料層之間。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之二極體，更包括一背側導電層，其中：該第二三族氮化物材料層包括一凹槽，其中該背側導電層電性接觸該陰極。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之二極體，其中該第二三族氮化物材料層的一區域係n型，該區域接觸該陰極和該導電層。
  9. 如申請專利範圍第1至8項之任何一項所述之二極體，更包括：一第三三族氮化物材料層，其位於該第二三族氮化物材料層相對於該第一三族氮化物材料層的一側；和一絕緣層，其位於相對於該第二三族氮化物材料層之該第三三族氮化物材料層，其中該第三三族氮化物材料層至少比該第二三族氮化物材料層厚5倍且經摻雜，及該陽極位在該第三三族氮化物材料層和該絕緣層之一凹槽。
  10. 一種組件，包括：如申請專利範圍第9項所述之二極體；和 一三族氮化物電晶體，其中該二極體之該二端點之一端點係電氣連接到一三族氮化物電晶體之一端點。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之組件，其中該二極體的該陽極電氣連接到該三族氮化物電晶體的一汲極。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之組件，其中該二極體和該三族氮化物電晶體位在一共同基板。
  13. 一種組件，包括：如申請專利範圍第1項所述之二極體；和一三族氮化物電晶體，其中該二極體之該二端點之一端點係電氣連接到該三族氮化物電晶體之一端點。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之組件，其中該二極體的該陽極電氣連接到該三族氮化物電晶體的一汲極。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之組件，其中該二極體和該三族氮化物電晶體位在一共同基板。
  16. 一種二極體，包括：一第一三族氮化物材料層；一第二三族氮化物材料層，其位在該第一三族氮化物材料層上，其中該第二三族氮化物材料層的組成不同 於該第一三族氮化物層；一第三三族氮化物材料層，其位於該第二三族氮化物材料層上，且其組成不同於該第二三族氮化物材料層；一第四三族氮化物材料層，其位於該第三三族氮化物材料層上，其中因為在該第三三族氮化物材料層和該第四三族氮化物材料層之間的成分差異，鄰近該第四三族氮化物材料層之該第三三族氮化物材料層包含一第一二維電子氣體通道；及二端點，其中：一第一端點是一陽極，其包含與該第四三族氮化物材料層接觸的一蕭特基接觸；及一第二端點，其係與該二維電子氣體通道歐姆接觸之一單一陰極。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之二極體，其中該第一三族氮化物材料層包含一第二二維氣體電子通道，其中該第一三族氮化物材料層鄰近該第二三族氮化物材料層。
  18. 一種組件，包括：如申請專利範圍第16或17項所述之二極體；和一增強型三族氮化物電晶體，其中該二極體之一端點係電氣連接到該三族氮化物電晶體之一端點。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之組件，其中該二極體的一陽極電氣連接到該電晶體的一汲極。
  20. 如申請專利範圍第18項所述之組件，其中該二極體和該三族氮化物電晶體位在一共同基板。
  21. 一種二極體，包括：一第一三族氮化物材料層；一第二三族氮化物材料層，其中該第二三族氮化物材料層係依據組成進行分層，並有一通道，其包含一極化引致的電荷分佈；一陽極，其包含具有該第二三族氮化物材料層的一蕭特基接觸；和一單一陰極，其與該通道歐姆接觸。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之二極體，其中該分層包括n型導電性。
  23. 如申請專利範圍第21項所述之二極體，其中該第二三族氮化物材料層的整體係經分層。
  24. 如申請專利範圍第21至23項之任一項所述之二極體，其中該第一三族氮化物材料層和第二三族氮化物化物材料層之方向性為極座標[0 0 0 1]，或在一鎵端點的半極性方向。
  25. 如申請專利範圍第21項所述之二極體，更包括一第三三族氮化物材料層，其介於該第二三族氮化物材料層 和該陽極之間。
  26. 如申請專利範圍第25項所述之二極體，其中：該第二三族氮化物材料層是AlxGa1-x N，其中從鄰近該第一三族氮化物材料層之層的一部分至鄰近該第三三族氮化物材料層之一部分，x的變化從約0到少於0.3；和該第三三族氮化物材料層若非氮化鎵即為Alz Ga1-z N。
  27. 如申請專利範圍第26項所述之二極體，其中z大於x的最大值，和一二維電子氣體通道是位在該第二三族氮化物材料層。
  28. 如申請專利範圍第26項所述之二極體，其中z小於x的最大值。
  29. 一種二極體，包括：一第一三族氮化物材料層；一第二三族氮化物材料層，其位在該第一三族氮化物材料層上，其中該第二三族氮化物材料層的組成不同於該第一三族氮化物材料層；一第三三族氮化物材料層，其位於該第二三族氮化物材料層上，其中因為在該第一三族氮化物材料層和該第二三族氮化物材料層之間的成分差異，一二維電子氣體 通道位在鄰近該第一三族氮化物材料層之該第二三族氮化物材料層，及該第一、第二和第三三族氮化物材料層係氮極性或氮端點的半極性材料；及二端點，其中：一第一端點是一陽極，其包含與該第三三族氮化物材料層的一N面相接觸的一蕭特基接觸；及一第二端點，其係與該二維電子氣體通道歐姆接觸之一單一陰極。
  30. 一種組件，包括：如申請專利範圍第29項所述之二極體；和一高電子遷移率電晶體，其中該電晶體的一端點電氣連接該二極體的一端點。
  31. 如申請專利範圍第30項所述之組件，其中該電晶體的該汲極電氣連接到該二極體的該陽極。
  32. 如申請專利範圍第29項所述之二極體，其中該第一三族氮化物材料層係經摻質。
  33. 如申請專利範圍第29或32項所述之二極體，其中當該二極體反向偏壓，一蕭特基能障高度不會大幅減少。
  34. 如申請專利範圍第29項所述之二極體，其中該第三三族氮化物材料層具有一第一厚度和該第二三族氮化物材料層具有一第二厚度；及該陽極延伸通過該第三三族氮 化物材料層的整個該第一厚度且通過該第二三族氮化物材料層的整個該第二厚度。
  35. 一種二極體，包括：一三族氮化物半導體材料、一陽極蕭特基接觸、及一陰極接觸，其中當該二極體反向偏壓時，與當該陽極和陰極接觸是在相同電壓時相比，該陽極接觸的一蕭特基能障高度並沒有大幅減少。
  36. 如申請專利範圍第30或31項所述之二極體，其中當該二極體反向偏壓時，一蕭特基能障高度不會大幅減少。
  37. 一種裝置二極體，包括：一第一三族氮化物材料層；一第二三族氮化物材料層，其位於該第一三族氮化物材料層上，其中因為在該第一三族氮化物材料層和該第二三族氮化物材料層之間的成分差異，該第二三族氮化物材料層具有一厚度，及一第一二維電子氣體通道係位於該第一三族氮化物材料層；一第一絕緣層，其位於該第二三族氮化物材料層，使該第二三族氮化物材料層介於該第一絕緣層和該第一三族氮化物材料層之間；及二端點，其中：一第一端點是一陽極，其延伸通過該第二三族氮化物材料層之一整個厚度，以接觸該第一 三族氮化物材料層並形成與該第一三族氮化物材料層接觸之一蕭特基接觸，及具有在該第一絕緣層上延伸的延伸部分；及一第二端點是一單一陰極，其與該第一二維電子氣體通道歐姆接觸。
  38. 如申請專利範圍第37項所述之裝置二極體，更包括：一第二絕緣層，其位於該第一絕緣層上；及一場板，其中該場板延伸自該陽極的該延伸部分，和該第二絕緣層係介於該場板和該第一絕緣層之間。
  39. 如申請專利範圍第37項所述之裝置二極體，更包括側壁絕緣材料，其圍繞該陽極的一橫向側壁，其中該陽極接觸的一水平部分接觸該第一三族氮化物材料層。
  40. 如申請專利範圍第37項所述之裝置二極體，更包括一第三三族氮化物材料層，其介於該第一三族氮化物材料層和該第二三族氮化物材料層之間。
  41. 如申請專利範圍第40項所述之裝置二極體，其中該第三三族氮化物材料層係氮化鋁。
  42. 如申請專利範圍第37至41項之任一項所述之裝置二極體，更包括一第三三族氮化物材料層，其接觸位在相對於該第二三族氮化物材料層之一相對側的該第一三族 氮化物材料層，其中該第一、第二、第三三族氮化物物質層為氮極性材料或氮端點半極性材料，及該第一絕緣體位於該第二三族氮化物材料層之一氮極性面或氮端點半極性面。
  43. 如申請專利範圍第42項所述之裝置二極體，其中該第一三族氮化物材料層具有一第一厚度，該第二三族氮化物材料層的厚度是一第二厚度，及該陽極更延伸通過該第一三族氮化物材料層的整個該第一厚度，以接觸該第三三族氮化物材料層。
  44. 如申請專利範圍第37或38項所述之裝置二極體，其中該絕緣層厚度小於7nm。
  45. 如申請專利範圍第38項所述之裝置二極體，其中該第二絕緣層包含SiN。
  46. 如申請專利範圍第37或38項所述之裝置二極體，其中該第一絕緣層包含SiN。
  47. 如申請專利範圍第37或38項所述之裝置二極體，其中該第一絕緣層包括具有至少兩個側壁的一第一孔徑，以及該二極體更包含一第二絕緣層，該第二絕緣層包括具有至少兩個側壁的一第二孔徑，該第二絕緣層配置於該第一絕緣層上以至於該第一絕緣層介於該第二絕緣層和 該第二三族氮化物材料層之間，其中該陽極至少有一部分介於該第一孔徑的至少兩個側壁之間，及該陽極的延伸部分更延伸通過該第二絕緣層。
  48. 如申請專利範圍第47項所述之裝置二極體，其中該第一孔徑具有一第一寬度及該第二孔徑具有一第二寬度，該第二寬度係大於該第一寬度。
  49. 如申請專利範圍第47項所述之裝置二極體，其中該陽極的延伸部分係作為一場板。
  50. 如申請專利範圍第47項所述之裝置二極體，其中該陽極的延伸部分接觸該第二絕緣層的至少兩個側壁中的至少一個。
  51. 一種二極體，包括：一第一三族氮化物材料層；一第二三族氮化物材料層，其位於該第一三族氮化物材料層上，其中因為在該第一三族氮化物材料層和該第二三族氮化物材料層之間的成分差異，該第二三族氮化物材料層具有一厚度，及一第一二維電子氣體通道係位於該第一三族氮化物材料層；一第三三族氮化物材料層，其中該第二三族氮化物材料層係介於該第一三族氮化物材料層和該第三三族氮 化物材料層之間；一第四三族氮化物材料層，其中該第三三族氮化物材料層係介於該第四三族氮化物材料層和該第二三族氮化物材料層之間，及因為在該第三三族氮化物材料層和該第四第三族氮化物材料層之間的成分差異，一第二二維電子氣體通道係位在該第三三族氮化物材料層；及二端點，其中：一第一端點是一陽極，其延伸通過該第二三族氮化物材料層之一整個厚度，以接觸該第一三族氮化物材料層並形成與該第一三族氮化物材料層接觸之一蕭特基接觸，及具有在該第四三族氮化物層上延伸的延伸部分；及一第二端點是一單一陰極，其與該第一二維電子氣體通道歐姆接觸。
  52. 如申請專利範圍第51項所述之二極體，更包括：一絕緣體，其介於該延伸部分和該第四三族氮化物材料層之間；及一側壁絕緣體，其介於該陽極之一側壁和該第二三族氮化物材料層之間，其中該陽極的一底側與該第一三族氮化物材料層形成該蕭特基接觸。
  53. 如申請專利範圍第51項所述之二極體，更包括一第五三族氮化物材料層，其介於該第三三族氮化物材料層和該第四三族氮化物材料層之間。
  54. 如申請專利範圍第53項所述之二極體，其中該第五三族氮化物材料層係氮化鋁。
  55. 一種二極體，包括：一第一三族氮化物材料層；一第二三族氮化物材料層，其中該第二三族氮化物材料層具有一厚度且係依據組成進行分層，並有一通道，其包含一極化引致的電荷分佈；一陽極，其形成與該第二三族氮化物材料層接觸之一蕭特基接觸，其中該陽極延長通過該第二三族氮化物材料層之整個厚度，並有延伸超過該第二三族氮化物材料層之延伸部分；和一單一陰極，其與該通道歐姆接觸。
  56. 如申請專利範圍第55項所述之二極體，更包括在該第二三族氮化物材料層上的一絕緣層，其中該絕緣層介於該第二三族氮化物材料層和該陽極的該延伸部分。
  57. 一種二極體，包括：一第一三族氮化物材料層；一第二三族氮化物材料層，其位在該第一三族氮化物材料層上，該第二三族氮化物材料層具有一第一厚度，其中該第二三族氮化物材料層的組成不同於該第一三族氮化物材料層； 一第三三族氮化物材料層，其位於該第二三族氮化物材料層上，該三族氮化物材料層具有一第二厚度，其中因為在該第一三族氮化物材料層和該第二三族氮化物材料層之間的成分差異，一二維電子氣體通道位在鄰近該第一三族氮化物材料層之該第二三族氮化物材料層，及該第一、第二和第三三族氮化物材料層係氮極性或氮端點的半極性材料；及二端點，其中：一端點是一陽極，其延伸通過該第三三族氮化物材料層之整個該第二厚度，並通過該第二三族氮化物材料層之整個該第一厚度，以接觸該第一三族氮化物材料層，並具有在該第三三族氮化物材料層之一N面或氮端點半極性面上的延伸部分；及一端點是一單一陰極，其與該二維電子氣體通道歐姆接觸。
  58. 如申請專利範圍第57項所述之二極體，更包括一絕緣層，其介於該陽極的該延伸部分和該第三三族氮化物材料層之間。
  59. 如申請專利範圍第58項所述之二極體，其中該絕緣層小於約7nm厚。
TW098141930A 2008-12-10 2009-12-08 半導體異質結構二極體以及包含其之組件 TWI478357B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/332,284 US7898004B2 (en) 2008-12-10 2008-12-10 Semiconductor heterostructure diodes

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201027759A TW201027759A (en) 2010-07-16
TWI478357B true TWI478357B (zh) 2015-03-21

Family

ID=42230089

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW098141930A TWI478357B (zh) 2008-12-10 2009-12-08 半導體異質結構二極體以及包含其之組件

Country Status (4)

Country Link
US (4) US7898004B2 (zh)
CN (2) CN104201210B (zh)
TW (1) TWI478357B (zh)
WO (1) WO2010068554A2 (zh)

Families Citing this family (186)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7915643B2 (en) 2007-09-17 2011-03-29 Transphorm Inc. Enhancement mode gallium nitride power devices
US20090072269A1 (en) * 2007-09-17 2009-03-19 Chang Soo Suh Gallium nitride diodes and integrated components
US7965126B2 (en) 2008-02-12 2011-06-21 Transphorm Inc. Bridge circuits and their components
US8497527B2 (en) * 2008-03-12 2013-07-30 Sensor Electronic Technology, Inc. Device having active region with lower electron concentration
US8519438B2 (en) 2008-04-23 2013-08-27 Transphorm Inc. Enhancement mode III-N HEMTs
US8289065B2 (en) 2008-09-23 2012-10-16 Transphorm Inc. Inductive load power switching circuits
JP2010118556A (ja) * 2008-11-13 2010-05-27 Furukawa Electric Co Ltd:The 半導体装置および半導体装置の製造方法
US7898004B2 (en) * 2008-12-10 2011-03-01 Transphorm Inc. Semiconductor heterostructure diodes
JP5564791B2 (ja) * 2008-12-26 2014-08-06 富士通株式会社 化合物半導体装置及びその製造方法
US8742459B2 (en) * 2009-05-14 2014-06-03 Transphorm Inc. High voltage III-nitride semiconductor devices
US8319309B2 (en) 2009-08-28 2012-11-27 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Semiconductor device and method for manufacturing of the same
US8390000B2 (en) 2009-08-28 2013-03-05 Transphorm Inc. Semiconductor devices with field plates
US20110049569A1 (en) * 2009-09-02 2011-03-03 International Rectifier Corporation Semiconductor structure including a field modulation body and method for fabricating same
KR101067114B1 (ko) 2009-09-08 2011-09-22 삼성전기주식회사 반도체 소자 및 그 제조 방법
KR101051578B1 (ko) * 2009-09-08 2011-07-22 삼성전기주식회사 반도체 소자 및 그 제조 방법
US8138529B2 (en) 2009-11-02 2012-03-20 Transphorm Inc. Package configurations for low EMI circuits
US8269259B2 (en) * 2009-12-07 2012-09-18 International Rectifier Corporation Gated AlGaN/GaN heterojunction Schottky device
JP5037594B2 (ja) * 2009-12-08 2012-09-26 シャープ株式会社 電界効果トランジスタ
JP2011124385A (ja) * 2009-12-10 2011-06-23 Sanken Electric Co Ltd 化合物半導体装置及びその製造方法
US8389977B2 (en) * 2009-12-10 2013-03-05 Transphorm Inc. Reverse side engineered III-nitride devices
US8835998B2 (en) * 2009-12-14 2014-09-16 University Of Notre Dame Du Lac Compositionally graded heterojunction semiconductor device and method of making same
US8816497B2 (en) 2010-01-08 2014-08-26 Transphorm Inc. Electronic devices and components for high efficiency power circuits
DE102010002204A1 (de) * 2010-02-22 2011-08-25 OSRAM Opto Semiconductors GmbH, 93055 Halbleiterdiode und Verfahren zum Herstellen einer Halbleiterdiode
KR101051561B1 (ko) * 2010-04-14 2011-07-22 삼성전기주식회사 질화물계 반도체 소자 및 그 제조 방법
US8946724B1 (en) 2010-06-02 2015-02-03 Hrl Laboratories, Llc Monolithically integrated self-aligned GaN-HEMTs and Schottky diodes and method of fabricating the same
US9449833B1 (en) 2010-06-02 2016-09-20 Hrl Laboratories, Llc Methods of fabricating self-aligned FETS using multiple sidewall spacers
US8686473B1 (en) * 2010-06-02 2014-04-01 Hrl Laboratories, Llc Apparatus and method for reducing the interface resistance in GaN heterojunction FETs
KR20120027988A (ko) 2010-09-14 2012-03-22 삼성엘이디 주식회사 질화갈륨계 반도체소자 및 그 제조방법
JP5209018B2 (ja) * 2010-09-30 2013-06-12 株式会社東芝 窒化物半導体装置
KR102065115B1 (ko) * 2010-11-05 2020-01-13 삼성전자주식회사 Ｅ-모드를 갖는 고 전자 이동도 트랜지스터 및 그 제조방법
US8723185B2 (en) * 2010-11-30 2014-05-13 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Reducing wafer distortion through a high CTE layer
KR101193357B1 (ko) * 2010-12-09 2012-10-19 삼성전기주식회사 질화물계 반도체 소자 및 그 제조 방법
KR101204580B1 (ko) * 2010-12-09 2012-11-26 삼성전기주식회사 질화물계 반도체 소자
KR101204609B1 (ko) * 2010-12-09 2012-11-23 삼성전기주식회사 질화물계 반도체 소자
KR101204622B1 (ko) * 2010-12-09 2012-11-23 삼성전기주식회사 질화물계 반도체 소자 및 그 제조 방법
KR101148694B1 (ko) * 2010-12-09 2012-05-25 삼성전기주식회사 질화물계 반도체 소자 및 그 제조 방법
US8742460B2 (en) 2010-12-15 2014-06-03 Transphorm Inc. Transistors with isolation regions
US8643062B2 (en) 2011-02-02 2014-02-04 Transphorm Inc. III-N device structures and methods
US8786327B2 (en) 2011-02-28 2014-07-22 Transphorm Inc. Electronic components with reactive filters
US8716141B2 (en) * 2011-03-04 2014-05-06 Transphorm Inc. Electrode configurations for semiconductor devices
US8772842B2 (en) 2011-03-04 2014-07-08 Transphorm, Inc. Semiconductor diodes with low reverse bias currents
JP5694020B2 (ja) 2011-03-18 2015-04-01 トランスフォーム・ジャパン株式会社 トランジスタ回路
US9024357B2 (en) * 2011-04-15 2015-05-05 Stmicroelectronics S.R.L. Method for manufacturing a HEMT transistor and corresponding HEMT transistor
KR20120124101A (ko) * 2011-05-03 2012-11-13 삼성전자주식회사 고효율 질화계 이종접합 전계효과 트랜지스터
JP5804802B2 (ja) * 2011-06-30 2015-11-04 トランスフォーム・ジャパン株式会社 半導体装置及びその製造方法
US8901604B2 (en) 2011-09-06 2014-12-02 Transphorm Inc. Semiconductor devices with guard rings
US9257547B2 (en) 2011-09-13 2016-02-09 Transphorm Inc. III-N device structures having a non-insulating substrate
US8598937B2 (en) 2011-10-07 2013-12-03 Transphorm Inc. High power semiconductor electronic components with increased reliability
CN103930997B (zh) * 2011-10-11 2018-10-02 麻省理工学院 具有凹陷电极结构的半导体器件
US20130105817A1 (en) * 2011-10-26 2013-05-02 Triquint Semiconductor, Inc. High electron mobility transistor structure and method
JP5841417B2 (ja) * 2011-11-30 2016-01-13 株式会社日立製作所 窒化物半導体ダイオード
US8530978B1 (en) * 2011-12-06 2013-09-10 Hrl Laboratories, Llc High current high voltage GaN field effect transistors and method of fabricating same
US9165766B2 (en) 2012-02-03 2015-10-20 Transphorm Inc. Buffer layer structures suited for III-nitride devices with foreign substrates
US8872235B2 (en) * 2012-02-23 2014-10-28 Infineon Technologies Austria Ag Integrated Schottky diode for HEMTs
US8648643B2 (en) 2012-02-24 2014-02-11 Transphorm Inc. Semiconductor power modules and devices
US8941148B2 (en) * 2012-03-06 2015-01-27 Infineon Technologies Austria Ag Semiconductor device and method
TWI452676B (zh) * 2012-03-16 2014-09-11 Univ Nat Central A semiconductor element with a high breakdown voltage
CN103325845A (zh) * 2012-03-22 2013-09-25 立锜科技股份有限公司 肖特基位障二极管及其制造方法
WO2013155108A1 (en) * 2012-04-09 2013-10-17 Transphorm Inc. N-polar iii-nitride transistors
US9136341B2 (en) 2012-04-18 2015-09-15 Rf Micro Devices, Inc. High voltage field effect transistor finger terminations
US9000484B2 (en) 2012-05-23 2015-04-07 Hrl Laboratories, Llc Non-uniform lateral profile of two-dimensional electron gas charge density in type III nitride HEMT devices using ion implantation through gray scale mask
US8680536B2 (en) 2012-05-23 2014-03-25 Hrl Laboratories, Llc Non-uniform two dimensional electron gas profile in III-Nitride HEMT devices
US9379195B2 (en) 2012-05-23 2016-06-28 Hrl Laboratories, Llc HEMT GaN device with a non-uniform lateral two dimensional electron gas profile and method of manufacturing the same
US10700201B2 (en) 2012-05-23 2020-06-30 Hrl Laboratories, Llc HEMT GaN device with a non-uniform lateral two dimensional electron gas profile and method of manufacturing the same
EP2852980B1 (en) * 2012-05-23 2021-04-07 HRL Laboratories, LLC Hemt device and method of manufacturing the same
JP6008593B2 (ja) * 2012-06-06 2016-10-19 三菱鉛筆株式会社 塗布具
US9117935B2 (en) * 2012-06-22 2015-08-25 Hrl Laboratories, Llc Current aperture diode and method of fabricating same
US9184275B2 (en) 2012-06-27 2015-11-10 Transphorm Inc. Semiconductor devices with integrated hole collectors
WO2014009863A1 (en) * 2012-07-09 2014-01-16 Visic Technologies Ltd. Planar semiconductor heterojunction diode
US8803246B2 (en) 2012-07-16 2014-08-12 Transphorm Inc. Semiconductor electronic components with integrated current limiters
US9917080B2 (en) * 2012-08-24 2018-03-13 Qorvo US. Inc. Semiconductor device with electrical overstress (EOS) protection
US9147632B2 (en) 2012-08-24 2015-09-29 Rf Micro Devices, Inc. Semiconductor device having improved heat dissipation
US9064709B2 (en) * 2012-09-28 2015-06-23 Intel Corporation High breakdown voltage III-N depletion mode MOS capacitors
US10134727B2 (en) 2012-09-28 2018-11-20 Intel Corporation High breakdown voltage III-N depletion mode MOS capacitors
JP6085442B2 (ja) 2012-09-28 2017-02-22 トランスフォーム・ジャパン株式会社 化合物半導体装置及びその製造方法
JP2014078565A (ja) * 2012-10-09 2014-05-01 Advanced Power Device Research Association 半導体装置
KR101331650B1 (ko) * 2012-10-29 2013-11-20 삼성전기주식회사 반도체 소자
CN103824845B (zh) 2012-11-19 2017-08-29 台达电子工业股份有限公司 半导体装置
US8896101B2 (en) 2012-12-21 2014-11-25 Intel Corporation Nonplanar III-N transistors with compositionally graded semiconductor channels
EP2946406B1 (en) * 2013-01-15 2020-01-08 Visic Technologies Ltd. Multichannel transistor
CN105164811B (zh) 2013-02-15 2018-08-31 创世舫电子有限公司 半导体器件的电极及其形成方法
US10068834B2 (en) * 2013-03-04 2018-09-04 Cree, Inc. Floating bond pad for power semiconductor devices
US9087718B2 (en) 2013-03-13 2015-07-21 Transphorm Inc. Enhancement-mode III-nitride devices
US9245993B2 (en) 2013-03-15 2016-01-26 Transphorm Inc. Carbon doping semiconductor devices
US9059076B2 (en) 2013-04-01 2015-06-16 Transphorm Inc. Gate drivers for circuits based on semiconductor devices
JP6351718B2 (ja) * 2013-07-08 2018-07-04 エフィシエント パワー コンヴァーション コーポレーション 窒化ガリウムデバイス及び集積回路において自己整合分離を製作する方法
US9368584B2 (en) 2013-07-09 2016-06-14 Vishay General Semiconductor Llc Gallium nitride power semiconductor device having a vertical structure
US9537425B2 (en) 2013-07-09 2017-01-03 Transphorm Inc. Multilevel inverters and their components
WO2015009514A1 (en) 2013-07-19 2015-01-22 Transphorm Inc. Iii-nitride transistor including a p-type depleting layer
CN103400865B (zh) * 2013-07-31 2016-07-13 中国电子科技集团公司第十三研究所 基于极化掺杂的GaN肖特基二极管
CN103400864B (zh) * 2013-07-31 2016-12-28 中国电子科技集团公司第十三研究所 基于极化掺杂的GaN横向肖特基二极管
CN103400866B (zh) * 2013-07-31 2016-12-28 中国电子科技集团公司第十三研究所 基于调制掺杂的GaN肖特基二极管
JP2015056556A (ja) 2013-09-12 2015-03-23 株式会社東芝 半導体装置
KR102100928B1 (ko) * 2013-10-17 2020-05-15 삼성전자주식회사 고전자 이동도 트랜지스터
CN103646968B (zh) * 2013-11-27 2017-01-11 西安电子科技大学 一种基于电容结构的hemt栅泄漏电流分离结构与方法
KR102127441B1 (ko) * 2013-12-02 2020-06-26 엘지이노텍 주식회사 반도체 소자 및 이를 포함하는 반도체 회로
KR102182016B1 (ko) 2013-12-02 2020-11-23 엘지이노텍 주식회사 반도체 소자 및 이를 포함하는 반도체 회로
US9166006B1 (en) * 2013-12-08 2015-10-20 Iman Rezanezhad Gatabi Methods to improve the performance of compound semiconductor devices and field effect transistors
TWI602308B (zh) * 2013-12-17 2017-10-11 國立清華大學 蕭特基二極體元件
WO2015163908A1 (en) * 2014-04-25 2015-10-29 The Texas State University-San Marcos Material selective regrowth structure and method
US9893174B2 (en) 2014-05-21 2018-02-13 Arizona Board Of Regents On Behalf Of Arizona State University III-nitride based N polar vertical tunnel transistor
US10276712B2 (en) 2014-05-29 2019-04-30 Hrl Laboratories, Llc III-nitride field-effect transistor with dual gates
US9455327B2 (en) 2014-06-06 2016-09-27 Qorvo Us, Inc. Schottky gated transistor with interfacial layer
US9543940B2 (en) 2014-07-03 2017-01-10 Transphorm Inc. Switching circuits having ferrite beads
CN104332504A (zh) * 2014-07-08 2015-02-04 中山大学 一种GaN基异质结肖特基二极管器件及其制作方法
JP2016018939A (ja) * 2014-07-10 2016-02-01 株式会社豊田中央研究所 窒化物半導体基板に形成したショットキーバリアダイオード
US9590494B1 (en) 2014-07-17 2017-03-07 Transphorm Inc. Bridgeless power factor correction circuits
US9318593B2 (en) 2014-07-21 2016-04-19 Transphorm Inc. Forming enhancement mode III-nitride devices
CN104134704A (zh) * 2014-08-12 2014-11-05 苏州捷芯威半导体有限公司 一种肖特基二极管及其制造方法
CN104241400B (zh) * 2014-09-05 2017-03-08 苏州捷芯威半导体有限公司 场效应二极管及其制备方法
US9536803B2 (en) 2014-09-05 2017-01-03 Qorvo Us, Inc. Integrated power module with improved isolation and thermal conductivity
US9537338B2 (en) 2014-09-16 2017-01-03 Navitas Semiconductor Inc. Level shift and inverter circuits for GaN devices
US9571093B2 (en) 2014-09-16 2017-02-14 Navitas Semiconductor, Inc. Half bridge driver circuits
US9960154B2 (en) * 2014-09-19 2018-05-01 Navitas Semiconductor, Inc. GaN structures
CN104465795B (zh) * 2014-11-19 2017-11-03 苏州捷芯威半导体有限公司 一种肖特基二极管及其制作方法
US9536966B2 (en) 2014-12-16 2017-01-03 Transphorm Inc. Gate structures for III-N devices
US9536967B2 (en) 2014-12-16 2017-01-03 Transphorm Inc. Recessed ohmic contacts in a III-N device
US10153276B2 (en) * 2014-12-17 2018-12-11 Infineon Technologies Austria Ag Group III heterojunction semiconductor device having silicon carbide-containing lateral diode
US10062684B2 (en) 2015-02-04 2018-08-28 Qorvo Us, Inc. Transition frequency multiplier semiconductor device
US10615158B2 (en) 2015-02-04 2020-04-07 Qorvo Us, Inc. Transition frequency multiplier semiconductor device
US10200030B2 (en) 2015-03-13 2019-02-05 Transphorm Inc. Paralleling of switching devices for high power circuits
US10756084B2 (en) * 2015-03-26 2020-08-25 Wen-Jang Jiang Group-III nitride semiconductor device and method for fabricating the same
CN106158984B (zh) * 2015-04-24 2019-04-12 中央大学 二极管元件及其制造方法
CN106328719A (zh) * 2015-06-15 2017-01-11 北京大学 肖特基二极管的加工方法和肖特基二极管
US9419125B1 (en) * 2015-06-16 2016-08-16 Raytheon Company Doped barrier layers in epitaxial group III nitrides
KR101878931B1 (ko) * 2015-06-23 2018-07-17 한국전자통신연구원 반도체 소자 및 그 제조 방법
CN105140278A (zh) * 2015-07-30 2015-12-09 电子科技大学 一种具有栅控结构的GaN异质结功率二极管
US9543402B1 (en) * 2015-08-04 2017-01-10 Power Integrations, Inc. Integrated high performance lateral schottky diode
US9812532B1 (en) 2015-08-28 2017-11-07 Hrl Laboratories, Llc III-nitride P-channel transistor
ITUB20155536A1 (it) 2015-11-12 2017-05-12 St Microelectronics Srl Transistore hemt di tipo normalmente spento includente una trincea contenente una regione di gate e formante almeno un gradino, e relativo procedimento di fabbricazione
US9800181B2 (en) 2015-11-13 2017-10-24 Electronics And Telecommunications Research Institute Hybrid diode device
EP3378097A4 (en) 2015-11-19 2019-09-11 HRL Laboratories, LLC NITRIDE-III FIELD EFFECT TRANSISTOR WITH DOUBLE TRIGGER
JP6888013B2 (ja) 2016-01-15 2021-06-16 トランスフォーム テクノロジー，インコーポレーテッド ＡＬ（１−ｘ）Ｓｉ（ｘ）Ｏゲート絶縁体を有するエンハンスメントモードＩＩＩ族窒化物デバイス
US9831867B1 (en) 2016-02-22 2017-11-28 Navitas Semiconductor, Inc. Half bridge driver circuits
CN107104045A (zh) * 2016-02-23 2017-08-29 北京大学 耐压氮化镓肖特基二极管的制作方法
CN107104047A (zh) * 2016-02-23 2017-08-29 北京大学 氮化镓肖特基二极管的制造方法
US10541323B2 (en) 2016-04-15 2020-01-21 Macom Technology Solutions Holdings, Inc. High-voltage GaN high electron mobility transistors
US10985284B2 (en) 2016-04-15 2021-04-20 Macom Technology Solutions Holdings, Inc. High-voltage lateral GaN-on-silicon schottky diode with reduced junction leakage current
TWI813243B (zh) 2016-05-31 2023-08-21 美商創世舫科技有限公司 包含漸變空乏層的三族氮化物裝置
US10170611B1 (en) * 2016-06-24 2019-01-01 Hrl Laboratories, Llc T-gate field effect transistor with non-linear channel layer and/or gate foot face
CN106024914A (zh) * 2016-06-30 2016-10-12 广东省半导体产业技术研究院 混合阳极电极结构的GaN基肖特基二极管及其制备方法
TWI706566B (zh) * 2016-08-01 2020-10-01 晶元光電股份有限公司 一種高功率半導體元件
US10224426B2 (en) 2016-12-02 2019-03-05 Vishay-Siliconix High-electron-mobility transistor devices
US10381473B2 (en) 2016-12-02 2019-08-13 Vishay-Siliconix High-electron-mobility transistor with buried interconnect
US10319648B2 (en) 2017-04-17 2019-06-11 Transphorm Inc. Conditions for burn-in of high power semiconductors
WO2018236406A1 (en) * 2017-06-24 2018-12-27 Intel Corporation GROUP III NITRIDE HETEROGRAPHY DIODES
TWI695418B (zh) * 2017-09-22 2020-06-01 新唐科技股份有限公司 半導體元件及其製造方法
WO2019066974A1 (en) * 2017-09-29 2019-04-04 Intel Corporation GROUP III NITRIDE ANTENNA DIODES
EP3688818A4 (en) * 2017-09-29 2021-07-28 Intel Corporation GROUP III NITRIDE SCHOTTKY DIODES
DE112017007894T5 (de) 2017-09-29 2020-05-14 Intel Corporation Gruppe-iii-nitrid-siliziumgesteuerter gleichrichter
US10734537B2 (en) * 2017-11-08 2020-08-04 Wisconsin Alumni Research Foundation High performance, high electron mobility transistors with graphene hole extraction contacts
US10630285B1 (en) 2017-11-21 2020-04-21 Transphorm Technology, Inc. Switching circuits having drain connected ferrite beads
CN108010959A (zh) * 2017-12-06 2018-05-08 中国科学院半导体研究所 一种凹槽阳极肖特基二极管及其制备方法
GB2569196B (en) 2017-12-11 2022-04-20 Pragmatic Printing Ltd Schottky diode
WO2019139601A1 (en) * 2018-01-12 2019-07-18 Intel IP Corporation Iii-n diodes with buried polarization layers underneath anodes
US11233047B2 (en) 2018-01-19 2022-01-25 Macom Technology Solutions Holdings, Inc. Heterolithic microwave integrated circuits including gallium-nitride devices on highly doped regions of intrinsic silicon
US11056483B2 (en) 2018-01-19 2021-07-06 Macom Technology Solutions Holdings, Inc. Heterolithic microwave integrated circuits including gallium-nitride devices on intrinsic semiconductor
US10950598B2 (en) 2018-01-19 2021-03-16 Macom Technology Solutions Holdings, Inc. Heterolithic microwave integrated circuits including gallium-nitride devices formed on highly doped semiconductor
CN108365018B (zh) * 2018-02-07 2022-10-25 中国科学院微电子研究所 一种横向氮化镓功率整流器件及其制作方法
CN108519174B (zh) * 2018-03-27 2020-09-08 中国电子科技集团公司第十三研究所 GaN电桥式绝压压力传感器及制作方法
US10693288B2 (en) 2018-06-26 2020-06-23 Vishay SIliconix, LLC Protection circuits with negative gate swing capability
US10833063B2 (en) 2018-07-25 2020-11-10 Vishay SIliconix, LLC High electron mobility transistor ESD protection structures
US10868162B1 (en) 2018-08-31 2020-12-15 Hrl Laboratories, Llc Self-aligned gallium nitride FinFET and method of fabricating the same
CN109541319B (zh) * 2018-10-10 2023-09-01 金华职业技术学院 一种液体介电常数测量方法
CN109374982B (zh) * 2018-10-10 2023-08-01 金华职业技术学院 一种液体介电常数测量装置
US10756207B2 (en) 2018-10-12 2020-08-25 Transphorm Technology, Inc. Lateral III-nitride devices including a vertical gate module
US11024626B2 (en) * 2018-10-31 2021-06-01 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Apparatus and circuits including transistors with different threshold voltages and methods of fabricating the same
WO2020191357A1 (en) 2019-03-21 2020-09-24 Transphorm Technology, Inc. Integrated design for iii-nitride devices
WO2020252623A1 (zh) * 2019-06-17 2020-12-24 苏州晶湛半导体有限公司 一种半导体结构及其制造方法
FR3097682B1 (fr) * 2019-06-19 2023-01-13 St Microelectronics Gmbh Composant monolithique comportant un transistor de puissance au nitrure de gallium
CN110491932B (zh) * 2019-07-23 2021-04-27 西安电子科技大学 氮化镓肖特基二极管及其制作方法
CN110534431A (zh) * 2019-08-20 2019-12-03 西安电子科技大学 基于再生长和离子注入的GaN凹槽阳极肖特基二极管制备方法
CN113130666A (zh) * 2020-01-10 2021-07-16 苏州晶湛半导体有限公司 肖特基二极管及其制造方法
WO2021195506A1 (en) 2020-03-26 2021-09-30 Macom Technology Solutions Holdings, Inc. Microwave integrated circuits including gallium-nitride devices on silicon
US11158759B1 (en) * 2020-04-16 2021-10-26 International Business Machines Corporation Chip carrier integrating power harvesting and regulation diodes and fabrication thereof
CN111524972B (zh) * 2020-04-29 2021-05-25 重庆大学 晶体管及其制备方法
US11749656B2 (en) 2020-06-16 2023-09-05 Transphorm Technology, Inc. Module configurations for integrated III-Nitride devices
CN116325158A (zh) 2020-08-05 2023-06-23 创世舫科技有限公司 包含耗尽层的iii族氮化物器件
CN112768512A (zh) * 2021-01-13 2021-05-07 西安电子科技大学 基于凹槽阳极结构的AlGaN基双沟道肖特基二极管及制备方法
US11923463B2 (en) 2021-04-29 2024-03-05 Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. Power Schottky barrier diodes with high breakdown voltage and low leakage current
CN115332332A (zh) * 2021-05-11 2022-11-11 联华电子股份有限公司 具有较低接触电阻的半导体晶体管结构及其制作方法
TWI823775B (zh) * 2021-09-13 2023-11-21 華特 吳 場效電晶體
US20230078017A1 (en) * 2021-09-16 2023-03-16 Wolfspeed, Inc. Semiconductor device incorporating a substrate recess
US11916119B2 (en) * 2021-11-03 2024-02-27 Globalfoundries U.S. Inc. Transistor with self-aligned gate and self-aligned source/drain terminal(s) and methods
US20240063300A1 (en) * 2022-08-18 2024-02-22 Wolfspeed, Inc. High electron mobility transistors having reduced drain current drift and methods of fabricating such devices
CN115274865B (zh) * 2022-09-26 2023-03-28 晶通半导体(深圳)有限公司 肖特基二极管

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5646069A (en) * 1995-06-07 1997-07-08 Hughes Aircraft Company Fabrication process for Alx In1-x As/Gay In1-y As power HFET ohmic contacts
US20070132037A1 (en) * 2005-12-12 2007-06-14 Oki Electric Industry Co., Ltd. Semiconductor device having ohmic recessed electrode
US20070194354A1 (en) * 2006-02-23 2007-08-23 Cree, Inc. Nitride based transistors for millimeter wave operation
WO2008120094A2 (en) * 2007-03-30 2008-10-09 Picogiga International Electronic device with improved ohmic contact

Family Cites Families (144)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US132037A (en) * 1872-10-08 Improvement in churns
US194354A (en) * 1877-08-21 Improvement in milk-strainers
US4645562A (en) * 1985-04-29 1987-02-24 Hughes Aircraft Company Double layer photoresist technique for side-wall profile control in plasma etching processes
US4728826A (en) * 1986-03-19 1988-03-01 Siemens Aktiengesellschaft MOSFET switch with inductive load
US4821093A (en) * 1986-08-18 1989-04-11 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Dual channel high electron mobility field effect transistor
JPH07120807B2 (ja) * 1986-12-20 1995-12-20 富士通株式会社 定電流半導体装置
US5329147A (en) * 1993-01-04 1994-07-12 Xerox Corporation High voltage integrated flyback circuit in 2 μm CMOS
US6097046A (en) 1993-04-30 2000-08-01 Texas Instruments Incorporated Vertical field effect transistor and diode
US5740192A (en) 1994-12-19 1998-04-14 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor laser
JP3677350B2 (ja) * 1996-06-10 2005-07-27 三菱電機株式会社 半導体装置、及び半導体装置の製造方法
US6008684A (en) 1996-10-23 1999-12-28 Industrial Technology Research Institute CMOS output buffer with CMOS-controlled lateral SCR devices
US5714393A (en) * 1996-12-09 1998-02-03 Motorola, Inc. Diode-connected semiconductor device and method of manufacture
US6316793B1 (en) 1998-06-12 2001-11-13 Cree, Inc. Nitride based transistors on semi-insulating silicon carbide substrates
JP3180776B2 (ja) * 1998-09-22 2001-06-25 日本電気株式会社 電界効果型トランジスタ
JP2000058871A (ja) 1999-07-02 2000-02-25 Citizen Watch Co Ltd 電子機器の集積回路
US6586781B2 (en) * 2000-02-04 2003-07-01 Cree Lighting Company Group III nitride based FETs and HEMTs with reduced trapping and method for producing the same
JP3751791B2 (ja) 2000-03-28 2006-03-01 日本電気株式会社 ヘテロ接合電界効果トランジスタ
JP5130641B2 (ja) 2006-03-31 2013-01-30 サンケン電気株式会社 複合半導体装置
US7125786B2 (en) 2000-04-11 2006-10-24 Cree, Inc. Method of forming vias in silicon carbide and resulting devices and circuits
US7892974B2 (en) * 2000-04-11 2011-02-22 Cree, Inc. Method of forming vias in silicon carbide and resulting devices and circuits
US6475889B1 (en) 2000-04-11 2002-11-05 Cree, Inc. Method of forming vias in silicon carbide and resulting devices and circuits
US6580101B2 (en) 2000-04-25 2003-06-17 The Furukawa Electric Co., Ltd. GaN-based compound semiconductor device
US6624452B2 (en) * 2000-07-28 2003-09-23 The Regents Of The University Of California Gallium nitride-based HFET and a method for fabricating a gallium nitride-based HFET
US6727531B1 (en) * 2000-08-07 2004-04-27 Advanced Technology Materials, Inc. Indium gallium nitride channel high electron mobility transistors, and method of making the same
US6548333B2 (en) * 2000-12-01 2003-04-15 Cree, Inc. Aluminum gallium nitride/gallium nitride high electron mobility transistors having a gate contact on a gallium nitride based cap segment
TW466768B (en) 2000-12-30 2001-12-01 Nat Science Council An In0.34Al0.66As0.85Sb0.15/InP HFET utilizing InP channels
US6830976B2 (en) 2001-03-02 2004-12-14 Amberwave Systems Corproation Relaxed silicon germanium platform for high speed CMOS electronics and high speed analog circuits
US6849882B2 (en) * 2001-05-11 2005-02-01 Cree Inc. Group-III nitride based high electron mobility transistor (HEMT) with barrier/spacer layer
CN1557024B (zh) 2001-07-24 2010-04-07 美商克立股份有限公司 绝缘栅铝镓氮化物/氮化钾高电子迁移率晶体管(hemt)
JP4177048B2 (ja) 2001-11-27 2008-11-05 古河電気工業株式会社 電力変換装置及びそれに用いるＧａＮ系半導体装置
US7030428B2 (en) * 2001-12-03 2006-04-18 Cree, Inc. Strain balanced nitride heterojunction transistors
JP2003244943A (ja) 2002-02-13 2003-08-29 Honda Motor Co Ltd 電源装置の昇圧装置
US7919791B2 (en) * 2002-03-25 2011-04-05 Cree, Inc. Doped group III-V nitride materials, and microelectronic devices and device precursor structures comprising same
US6982204B2 (en) * 2002-07-16 2006-01-03 Cree, Inc. Nitride-based transistors and methods of fabrication thereof using non-etched contact recesses
US6914273B2 (en) * 2002-08-26 2005-07-05 University Of Florida Research Foundation, Inc. GaN-type enhancement MOSFET using hetero structure
WO2004040761A1 (en) * 2002-10-29 2004-05-13 Koninklijke Philips Electronics N.V. Bi-directional double nmos switch
JP4385205B2 (ja) 2002-12-16 2009-12-16 日本電気株式会社 電界効果トランジスタ
US7169634B2 (en) 2003-01-15 2007-01-30 Advanced Power Technology, Inc. Design and fabrication of rugged FRED
JP2004260114A (ja) 2003-02-27 2004-09-16 Shin Etsu Handotai Co Ltd 化合物半導体素子
US7112860B2 (en) 2003-03-03 2006-09-26 Cree, Inc. Integrated nitride-based acoustic wave devices and methods of fabricating integrated nitride-based acoustic wave devices
US6979863B2 (en) 2003-04-24 2005-12-27 Cree, Inc. Silicon carbide MOSFETs with integrated antiparallel junction barrier Schottky free wheeling diodes and methods of fabricating the same
TWI560783B (en) 2003-09-09 2016-12-01 Univ California Fabrication of single or multiple gate field plates
US7501669B2 (en) * 2003-09-09 2009-03-10 Cree, Inc. Wide bandgap transistor devices with field plates
US7700973B2 (en) * 2003-10-10 2010-04-20 The Regents Of The University Of California GaN/AlGaN/GaN dispersion-free high electron mobility transistors
US7268375B2 (en) 2003-10-27 2007-09-11 Sensor Electronic Technology, Inc. Inverted nitride-based semiconductor structure
US6867078B1 (en) * 2003-11-19 2005-03-15 Freescale Semiconductor, Inc. Method for forming a microwave field effect transistor with high operating voltage
US7071498B2 (en) * 2003-12-17 2006-07-04 Nitronex Corporation Gallium nitride material devices including an electrode-defining layer and methods of forming the same
US20050133816A1 (en) * 2003-12-19 2005-06-23 Zhaoyang Fan III-nitride quantum-well field effect transistors
US7045404B2 (en) * 2004-01-16 2006-05-16 Cree, Inc. Nitride-based transistors with a protective layer and a low-damage recess and methods of fabrication thereof
US7901994B2 (en) * 2004-01-16 2011-03-08 Cree, Inc. Methods of manufacturing group III nitride semiconductor devices with silicon nitride layers
US8174048B2 (en) 2004-01-23 2012-05-08 International Rectifier Corporation III-nitride current control device and method of manufacture
US7382001B2 (en) * 2004-01-23 2008-06-03 International Rectifier Corporation Enhancement mode III-nitride FET
US7612390B2 (en) 2004-02-05 2009-11-03 Cree, Inc. Heterojunction transistors including energy barriers
US7170111B2 (en) * 2004-02-05 2007-01-30 Cree, Inc. Nitride heterojunction transistors having charge-transfer induced energy barriers and methods of fabricating the same
US7465997B2 (en) 2004-02-12 2008-12-16 International Rectifier Corporation III-nitride bidirectional switch
US7550781B2 (en) 2004-02-12 2009-06-23 International Rectifier Corporation Integrated III-nitride power devices
US7084475B2 (en) 2004-02-17 2006-08-01 Velox Semiconductor Corporation Lateral conduction Schottky diode with plural mesas
US7550783B2 (en) * 2004-05-11 2009-06-23 Cree, Inc. Wide bandgap HEMTs with source connected field plates
US7573078B2 (en) 2004-05-11 2009-08-11 Cree, Inc. Wide bandgap transistors with multiple field plates
US7432142B2 (en) 2004-05-20 2008-10-07 Cree, Inc. Methods of fabricating nitride-based transistors having regrown ohmic contact regions
US7332795B2 (en) * 2004-05-22 2008-02-19 Cree, Inc. Dielectric passivation for semiconductor devices
US7859014B2 (en) * 2004-06-24 2010-12-28 Nec Corporation Semiconductor device
JP2006032552A (ja) * 2004-07-14 2006-02-02 Toshiba Corp 窒化物含有半導体装置
JP4744109B2 (ja) 2004-07-20 2011-08-10 トヨタ自動車株式会社 半導体装置とその製造方法
JP2006033723A (ja) 2004-07-21 2006-02-02 Sharp Corp 電力制御用光結合素子およびこの電力制御用光結合素子を用いた電子機器
US7238560B2 (en) * 2004-07-23 2007-07-03 Cree, Inc. Methods of fabricating nitride-based transistors with a cap layer and a recessed gate
US7265399B2 (en) 2004-10-29 2007-09-04 Cree, Inc. Asymetric layout structures for transistors and methods of fabricating the same
JP4650224B2 (ja) * 2004-11-19 2011-03-16 日亜化学工業株式会社 電界効果トランジスタ
JP4637553B2 (ja) * 2004-11-22 2011-02-23 パナソニック株式会社 ショットキーバリアダイオード及びそれを用いた集積回路
US7456443B2 (en) 2004-11-23 2008-11-25 Cree, Inc. Transistors having buried n-type and p-type regions beneath the source region
US7709859B2 (en) * 2004-11-23 2010-05-04 Cree, Inc. Cap layers including aluminum nitride for nitride-based transistors
US7161194B2 (en) * 2004-12-06 2007-01-09 Cree, Inc. High power density and/or linearity transistors
US7834380B2 (en) * 2004-12-09 2010-11-16 Panasonic Corporation Field effect transistor and method for fabricating the same
US7217960B2 (en) * 2005-01-14 2007-05-15 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor device
US7429534B2 (en) 2005-02-22 2008-09-30 Sensor Electronic Technology, Inc. Etching a nitride-based heterostructure
US7253454B2 (en) 2005-03-03 2007-08-07 Cree, Inc. High electron mobility transistor
US11791385B2 (en) 2005-03-11 2023-10-17 Wolfspeed, Inc. Wide bandgap transistors with gate-source field plates
US7465967B2 (en) 2005-03-15 2008-12-16 Cree, Inc. Group III nitride field effect transistors (FETS) capable of withstanding high temperature reverse bias test conditions
US7321132B2 (en) * 2005-03-15 2008-01-22 Lockheed Martin Corporation Multi-layer structure for use in the fabrication of integrated circuit devices and methods for fabrication of same
JP4912604B2 (ja) 2005-03-30 2012-04-11 住友電工デバイス・イノベーション株式会社 窒化物半導体ｈｅｍｔおよびその製造方法。
US7544963B2 (en) * 2005-04-29 2009-06-09 Cree, Inc. Binary group III-nitride based high electron mobility transistors
US7615774B2 (en) 2005-04-29 2009-11-10 Cree.Inc. Aluminum free group III-nitride based high electron mobility transistors
US7326971B2 (en) * 2005-06-08 2008-02-05 Cree, Inc. Gallium nitride based high-electron mobility devices
US7364988B2 (en) * 2005-06-08 2008-04-29 Cree, Inc. Method of manufacturing gallium nitride based high-electron mobility devices
US7408399B2 (en) 2005-06-27 2008-08-05 International Rectifier Corporation Active driving of normally on, normally off cascoded configuration devices through asymmetrical CMOS
US7855401B2 (en) * 2005-06-29 2010-12-21 Cree, Inc. Passivation of wide band-gap based semiconductor devices with hydrogen-free sputtered nitrides
KR101045573B1 (ko) * 2005-07-06 2011-07-01 인터내쇼널 렉티파이어 코포레이션 Ⅲ족 질화물 인헨스먼트 모드 소자
JP4730529B2 (ja) * 2005-07-13 2011-07-20 サンケン電気株式会社 電界効果トランジスタ
US20070018199A1 (en) * 2005-07-20 2007-01-25 Cree, Inc. Nitride-based transistors and fabrication methods with an etch stop layer
US7548112B2 (en) * 2005-07-21 2009-06-16 Cree, Inc. Switch mode power amplifier using MIS-HEMT with field plate extension
KR100610639B1 (ko) * 2005-07-22 2006-08-09 삼성전기주식회사 수직 구조 질화갈륨계 발광다이오드 소자 및 그 제조방법
JP4751150B2 (ja) * 2005-08-31 2011-08-17 株式会社東芝 窒化物系半導体装置
EP2312635B1 (en) * 2005-09-07 2020-04-01 Cree, Inc. Transistors with fluorine treatment
CA2622750C (en) 2005-09-16 2015-11-03 The Regents Of The University Of California N-polar aluminum gallium nitride/gallium nitride enhancement-mode field effect transistor
US7482788B2 (en) * 2005-10-12 2009-01-27 System General Corp. Buck converter for both full load and light load operations
WO2007059220A2 (en) 2005-11-15 2007-05-24 The Regents Of The University Of California Methods to shape the electric field in electron devices, passivate dislocations and point defects, and enhance the luminescence efficiency of optical devices
US7932539B2 (en) 2005-11-29 2011-04-26 The Hong Kong University Of Science And Technology Enhancement-mode III-N devices, circuits, and methods
TW200723624A (en) * 2005-12-05 2007-06-16 Univ Nat Chiao Tung Process of producing group III nitride based reflectors
KR100661602B1 (ko) * 2005-12-09 2006-12-26 삼성전기주식회사 수직 구조 질화갈륨계 ｌｅｄ 소자의 제조방법
US7419892B2 (en) 2005-12-13 2008-09-02 Cree, Inc. Semiconductor devices including implanted regions and protective layers and methods of forming the same
EP1978550A4 (en) 2005-12-28 2009-07-22 Nec Corp FIELD EFFECT TRANSISTOR AND MULTILAYER EPITAXIAL FILM FOR USE IN THE MANUFACTURE OF A FIELD EFFECT TRANSISTOR
JP5065595B2 (ja) * 2005-12-28 2012-11-07 株式会社東芝 窒化物系半導体装置
US7592211B2 (en) 2006-01-17 2009-09-22 Cree, Inc. Methods of fabricating transistors including supported gate electrodes
US7709269B2 (en) * 2006-01-17 2010-05-04 Cree, Inc. Methods of fabricating transistors including dielectrically-supported gate electrodes
JP2007215331A (ja) 2006-02-10 2007-08-23 Hitachi Ltd 昇圧回路
JP2007242853A (ja) * 2006-03-08 2007-09-20 Sanken Electric Co Ltd 半導体基体及びこれを使用した半導体装置
WO2007108055A1 (ja) 2006-03-16 2007-09-27 Fujitsu Limited 化合物半導体装置及びその製造方法
TW200742076A (en) 2006-03-17 2007-11-01 Sumitomo Chemical Co Semiconductor field effect transistor and method of manufacturing the same
US7388236B2 (en) * 2006-03-29 2008-06-17 Cree, Inc. High efficiency and/or high power density wide bandgap transistors
US7745851B2 (en) * 2006-04-13 2010-06-29 Cree, Inc. Polytype hetero-interface high electron mobility device and method of making
TW200830550A (en) 2006-08-18 2008-07-16 Univ California High breakdown enhancement mode gallium nitride based high electron mobility transistors with integrated slant field plate
KR100782430B1 (ko) * 2006-09-22 2007-12-05 한국과학기술원 고전력을 위한 내부전계전극을 갖는 갈륨나이트라이드기반의 고전자 이동도 트랜지스터 구조
JP4282708B2 (ja) * 2006-10-20 2009-06-24 株式会社東芝 窒化物系半導体装置
US7692263B2 (en) * 2006-11-21 2010-04-06 Cree, Inc. High voltage GaN transistors
JP5114947B2 (ja) 2006-12-28 2013-01-09 富士通株式会社 窒化物半導体装置とその製造方法
JP2008199771A (ja) 2007-02-13 2008-08-28 Fujitsu Ten Ltd 昇圧回路制御装置、及び昇圧回路
US7655962B2 (en) 2007-02-23 2010-02-02 Sensor Electronic Technology, Inc. Enhancement mode insulated gate heterostructure field-effect transistor with electrically isolated RF-enhanced source contact
US8110425B2 (en) 2007-03-20 2012-02-07 Luminus Devices, Inc. Laser liftoff structure and related methods
US7501670B2 (en) 2007-03-20 2009-03-10 Velox Semiconductor Corporation Cascode circuit employing a depletion-mode, GaN-based FET
WO2008121980A1 (en) 2007-03-29 2008-10-09 The Regents Of The University Of California N-face high electron mobility transistors with low buffer leakage and low parasitic resistance
US20090085065A1 (en) * 2007-03-29 2009-04-02 The Regents Of The University Of California Method to fabricate iii-n semiconductor devices on the n-face of layers which are grown in the iii-face direction using wafer bonding and substrate removal
JP5292716B2 (ja) 2007-03-30 2013-09-18 富士通株式会社 化合物半導体装置
JP2008288289A (ja) 2007-05-16 2008-11-27 Oki Electric Ind Co Ltd 電界効果トランジスタとその製造方法
JP4478175B2 (ja) * 2007-06-26 2010-06-09 株式会社東芝 半導体装置
US8502323B2 (en) * 2007-08-03 2013-08-06 The Hong Kong University Of Science And Technology Reliable normally-off III-nitride active device structures, and related methods and systems
JP4775859B2 (ja) * 2007-08-24 2011-09-21 シャープ株式会社 窒化物半導体装置とそれを含む電力変換装置
US7875537B2 (en) * 2007-08-29 2011-01-25 Cree, Inc. High temperature ion implantation of nitride based HEMTs
US7875907B2 (en) * 2007-09-12 2011-01-25 Transphorm Inc. III-nitride bidirectional switches
US7795642B2 (en) * 2007-09-14 2010-09-14 Transphorm, Inc. III-nitride devices with recessed gates
US20090075455A1 (en) * 2007-09-14 2009-03-19 Umesh Mishra Growing N-polar III-nitride Structures
US20090072269A1 (en) 2007-09-17 2009-03-19 Chang Soo Suh Gallium nitride diodes and integrated components
US7915643B2 (en) 2007-09-17 2011-03-29 Transphorm Inc. Enhancement mode gallium nitride power devices
US7851825B2 (en) * 2007-12-10 2010-12-14 Transphorm Inc. Insulated gate e-mode transistors
US7965126B2 (en) 2008-02-12 2011-06-21 Transphorm Inc. Bridge circuits and their components
US8674407B2 (en) * 2008-03-12 2014-03-18 Renesas Electronics Corporation Semiconductor device using a group III nitride-based semiconductor
US8519438B2 (en) 2008-04-23 2013-08-27 Transphorm Inc. Enhancement mode III-N HEMTs
US7985986B2 (en) 2008-07-31 2011-07-26 Cree, Inc. Normally-off semiconductor devices
TWI371163B (en) * 2008-09-12 2012-08-21 Glacialtech Inc Unidirectional mosfet and applications thereof
US8289065B2 (en) 2008-09-23 2012-10-16 Transphorm Inc. Inductive load power switching circuits
US7898004B2 (en) 2008-12-10 2011-03-01 Transphorm Inc. Semiconductor heterostructure diodes
US7884394B2 (en) 2009-02-09 2011-02-08 Transphorm Inc. III-nitride devices and circuits
US8742459B2 (en) 2009-05-14 2014-06-03 Transphorm Inc. High voltage III-nitride semiconductor devices
US8390000B2 (en) 2009-08-28 2013-03-05 Transphorm Inc. Semiconductor devices with field plates
US8389977B2 (en) 2009-12-10 2013-03-05 Transphorm Inc. Reverse side engineered III-nitride devices

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5646069A (en) * 1995-06-07 1997-07-08 Hughes Aircraft Company Fabrication process for Alx In1-x As/Gay In1-y As power HFET ohmic contacts
US20070132037A1 (en) * 2005-12-12 2007-06-14 Oki Electric Industry Co., Ltd. Semiconductor device having ohmic recessed electrode
US20070194354A1 (en) * 2006-02-23 2007-08-23 Cree, Inc. Nitride based transistors for millimeter wave operation
WO2008120094A2 (en) * 2007-03-30 2008-10-09 Picogiga International Electronic device with improved ohmic contact

Also Published As

Publication number Publication date
CN104201210A (zh) 2014-12-10
CN104201210B (zh) 2017-08-22
US9041065B2 (en) 2015-05-26
TW201027759A (en) 2010-07-16
US8237198B2 (en) 2012-08-07
WO2010068554A2 (en) 2010-06-17
US20140054603A1 (en) 2014-02-27
CN102308390A (zh) 2012-01-04
WO2010068554A3 (en) 2010-08-26
US7898004B2 (en) 2011-03-01
CN102308390B (zh) 2014-08-13
US20120267640A1 (en) 2012-10-25
US8541818B2 (en) 2013-09-24
US20100140660A1 (en) 2010-06-10
US20110127541A1 (en) 2011-06-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI478357B (zh) 半導體異質結構二極體以及包含其之組件
US11121216B2 (en) III-nitride devices including a graded depleting layer
US8519439B2 (en) Nitride semiconductor element with N-face semiconductor crystal layer
US8426895B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method of the same
US9799726B1 (en) Vertical super junction III/nitride HEMT with vertically formed two dimensional electron gas
CN108461591B (zh) 氮化物半导体外延叠层结构及其功率元件
US20230207636A1 (en) High Voltage Blocking III-V Semiconductor Device
WO2015200885A9 (en) Structures for nitride vertical transistors
CN114402442A (zh) 氮化物基半导体装置及其制造方法
US11881478B2 (en) High electron mobility transistor device and method for manufacturing the same
CN114175273B (zh) 半导体器件和其制造方法
US20230066042A1 (en) Semiconductor structure and high electron mobility transistor
US20160013327A1 (en) Nitride semiconductor diode
CN118302866A (zh) 半导体器件及其制造方法
CN117897818A (zh) 半导体器件及其制造方法
CN116325173A (zh) 基于氮化物的半导体器件和其制造方法