半導體異質結構二極體的製作方法

2023-05-26 03:41:41

專利名稱：半導體異質結構二極體的製作方法
技術領域：
本發明涉及半導體電子器件，具體地涉及基於半導體異質結的肖特基二極體。
背景技術：
二極體被用於廣泛的電子電路中。在高壓開關應用的電路中使用的二極體理論上要求下面的特性。當反向偏置時(即，陰極處於比陽極更高的電壓)，二極體應該能夠耐受大電壓，而同時允許儘可能少的電流通過。必須耐受的電壓量取決於應用；例如，許多高功率開關應用要求二極體能夠耐受至少600V或至少1200V的反向偏壓，而沒有大量電流通過。當電流正向流過二極體時(從陽極到陰極)，二極體兩端的正向電壓降V。n應該儘可能小，以最小化傳導損耗，或者換句話說二極體導通電阻1 應該儘可能小。最後，當二極體被反向偏置時在二極體中存儲的電荷量應該儘可能小，以減少二極體兩端的電壓改變時電路中的瞬時電流，由此減小了開關損耗。在二極體中，一般在上述各種特性之間存在平衡。例如，矽肖特基二極體一般可以顯示出優良的開關速度和導通態性能，但是要遭受大反向漏電流，使其不適合高壓應用。相反，高壓Si PIN二極體可以耐受大反向偏置電壓，具有低漏電流，但是一般顯示出高導電和開關損耗。此外，PIN 二極體中的反向恢復電流增加了電晶體在電路中損耗。在圖1和2中示出了典型的肖特基二極體的視圖。圖1示出了垂直二極體結構。 層2和4由相同導電類型的半導體材料構成，其中層2是重摻雜的，而層4是輕摻雜的。金屬層7與層4形成肖特基陽極接觸，並且金屬層8與層2形成歐姆陰極接觸。增加有源器件面積和/或降低半導體層4的厚度，可減小正向操作電壓V。n，但是會增加反向偏置洩漏。圖加和2b示出了橫向二極體結構，其中圖加是二極體結構的截面圖，而圖2b是二極體結構的平面圖(頂視圖)。層12和14由相同導電類型的半導體材料構成(S卩，它們都是η型或都是ρ型)，其中層12是重摻雜的，而層14是輕摻雜的。金屬層17與層14形成肖特基接觸，而金屬層18與層2形成歐姆接觸。當陽極和陰極的平面結構需要封裝時， 或當在絕緣襯底上外延生長半導體材料時，幾何形狀優選為垂直的。由於正向電流必須通過的區域19的附加橫向電阻，橫向幾何形狀的導通電阻R。n—般比垂直幾何形狀的導通電阻1^大。另外，作為正向電流橫向向外流過非零表面電阻的層12的結果，流過14的電流易於向臺面的邊緣聚集，由此進一步增加了導通電阻。在標準的肖特基二極體中，當二極體被反向偏置時會產生肖特基勢壘下降，導致增加的反向偏置電流。在圖3a和北的圖中示意性示出了圖1中二極體的肖特基勢壘下降。 圖3a和北是沿著圖1中的虛線117的能帶圖，其中圖3a對應於施加零偏置，S卩，陽極接觸 7和陰極接觸8處於相同的電壓，而圖: 對應於反向偏置\，即陽極接觸7處於比陰極接觸8低的電壓。結構中的電場與圖3a和北中的導通帶&的斜率成正比。圖北中的肖特基勢壘高度，(ΦΒ)Κ，比圖3a中的勢壘高度，(ΦΒ)。，低ΔΦΒ，其中Δ ΦΒ隨著在Vk增加時出現的金屬-半導體結附近的最大電場的增加而增加。當該器件兩端的反向電壓增加時，肖特基勢壘的這種下降會導致增加的反向偏置電流。
希望提供在保持低的導通電阻的同時可以實現高阻擋電壓的二極體。對於工藝集成和降低成本，希望可以容易與其它電路部件如電晶體集成的二極體結構。另外，由於可以潛在地實現低的反向漏電流，所以希望肖特基勢壘下降減緩的肖特基二極體。

發明內容
描述了具有低導通電阻、高擊穿電壓和低反向漏電流的半導體肖特基二極體。這裡描述的器件能夠二維電子氣ODEG)，以減小導通電阻和導電損耗，並且可以包括一個或多個下面的特徵。二極體可以包括一個場極板或多個場極板，以增加擊穿電壓。二極體可以包括肖特基勢壘，其在反向偏置操作期間不下降。二極體可以與半導體電晶體集成在同一襯底上。在一方面，描述了一種二極體。該二極體包括第一III -N材料層、第二III -N材料層和兩個端子。第二III -N材料層位於第一III -N材料層上，其中由於第一III -N材料層和第二III -N材料層之間的成分差異，2DEG溝道位於第一III -N材料層中。第一端子是由與第二 III -N材料層形成的肖特基接觸構成的陽極，並且第二端子是與2DEG溝道歐姆接觸的單一陰極。在另一方面，描述了一種二極體。該二極體包括第一III-N材料層、第二III-N材料層、第三III -N材料層、第四III -N材料層和兩個端子。第二III -N材料層位於第一III -N材料層上。第二III-N材料層與第一III-N材料層成分不同。第三III-N材料層位於第二III-N 材料層上，並且與第二III -N材料層成分不同。第四III -N材料層位於第三III -N材料層上。 由於第三III -N材料層和第四III -N材料層之間的成分差異，在第三III -N材料層中鄰近第四 III -N材料層處產生2DEG溝道。第一端子是由與第四III -N材料層的肖特基接觸構成的陽極，第二端子是與2DEG溝道歐姆接觸的單一陰極。在另一方面，描述了一種二極體，其包括第一 III-N材料層、第二 III-N材料層、陽極和單一陰極。第二III-N材料層是成分分級的，並且具有由極化感應電荷分布構成的溝道。 陽極由與第二III -N材料層的肖特基接觸構成。陰極與溝道歐姆接觸。在另一方面，描述了一種二極體，其包括襯底；襯底上的第一III-N材料層；第一 III -N材料層上的第二III -N材料層，其中第二III -N材料層與第一III -N材料層成分不同；第二III-N材料層上的第三III-N材料層；和兩個端子。由於第一III-N材料層和第二III-N材料層之間的成分差異，2DEG溝道位於第二III -N材料層中鄰近第一III -N材料層處，並且第一、 第二和第三III -N材料層是N-極性的或氮終止的半極性材料。一個端子是由與第三III -N 材料層的N面的肖特基接觸構成的陽極，另一端子是與2DEG溝道歐姆接觸的單一陰極。在另一方面，描述一種二極體，其包括第一III-N材料層；第一III-N材料層上的第二III -N材料層；第一III -N材料層上的第一絕緣體層，其使得第二III -N材料層位於第一絕緣體層和第一III-N材料層之間；和兩個端子。第二III-N材料層具有厚度，並且由於第一 III -N材料層和第二III "N材料層之間的成分差異，第一 2DEG溝道位於第一III -N材料層中。 絕緣體層小於7nm厚。第一端子是陽極，其延遲穿過第二III-N材料層的整個厚度，以接觸第一 III-N材料層，並與第一 III-N材料層形成肖特基接觸，並且具有在第一絕緣體層上方延伸的延伸部分，且第二端子是與第一 2DEG溝道歐姆接觸的單一陰極。在另一方面，描述了一種二極體，其包括第一III-N材料層、第一III-N材料層上的第二III -N材料層、第三III -N材料層、第四III -N材料層和兩個端子。第二III -N材料層具有厚度，並且由於第一III -N材料層和第二III -N材料層之間的成分差異，第一 2DEG溝道位於第一III-N材料層中。第二III-N材料層位於第一III-N材料層和第三III-N材料層之間。第三III -N材料層位於第四III -N材料層和第二III -N材料層之間，並且由於第三III -N材料層和第四III -N材料層之間的成分差異，第二 2DEG溝道位於第三III -N材料層中。第一端子是陽極，其延遲穿過第二III -N材料層的整個厚度，以接觸第一III -N材料層，並與第一III -N材料層形成肖特基接觸，並且具有在第一絕緣體層上方延伸的延伸部分，且第二端子是與第一 2DEG溝道歐姆接觸的單一陰極。在另一方面，描述了一種二極體，其包括第一III-N材料層；第二III-N材料層，其中第二III -N材料層具有厚度並且是成分分級的，且具有由極化感應電荷分布構成的溝道； 陽極，與第二 III-N材料層形成肖特基接觸，其中陽極延遲穿過第二 III-N材料層的整個厚度並且具有在第二III -N材料層上方延伸的延伸部分；和與溝道歐姆接觸的單一陰極。在另一方面，描述一種二極體，其包括III-N半導體材料、陽極肖特基接觸和陰極接觸，其中與陽極和陰極處於相同電壓時相比，陽極接觸的肖特基勢壘高度在二極體反向偏置時基本不減小。實施例可以包括一個或多個下面的特徵。當二極體正向偏置時，電流可以主要通過肖特基勢壘和2DEG溝道從陽極流向陰極。第一III-N材料層可以包含GaN。第二III-N材料層可以在對應於陽極的位置處凹進。場極板可以電連接到陽極。絕緣層可以圍繞陽極並且位於場極板和第二III-N材料層之間。第二III-N材料層可以包括凹進，在其中背面導電層與陰極電接觸。第二III-N材料層的區域可以是η型的，該區域接觸陰極和導電層。第三 III -N材料層可以位於第二 III -N材料層的與第一 III -N材料層相反的一側上，並且絕緣體層可以位於第三III -N材料層與第二 III -N材料層相反處上，其中第三III -N材料層至少是第二 III -N材料層的五倍厚並且是摻雜的，並且陽極位於第三III -N材料層和絕緣體層中的凹進中。第二 2DEG溝道可以在第一III-N材料層中鄰近第二III-N材料層處產生。層中的分級會產生η型導電性。整個第二III-N材料層可以是分級的。第一III-N材料層和第二III-氮材料層可以定向在極化方向上。該層可以定向在W 0 0 1]極化方向上。第一III-N材料層和第二III-N材料層可以定向在半極化方向上。半極化方向可以是鎵終止的半極化方向。第二III -N材料層可以是Alx(iai_xN，其中從層與第一III -N材料層鄰近的部分到層與第三III -N材料層的鄰近部分，χ從大約0變化到小於0. 3，並且第三III -N材料層可以是GaN 或AlzGai_zN。ζ可以大於χ的最大值，並且2DEG位於第二 III-N材料層中。ζ可以小於χ的最大值。第一III-N材料層可以是摻雜的。對於一些二極體，當二極體反向偏置時，肖特基勢壘高度基本不減小。場極板可以從陽極的延伸部分延伸，並且第二絕緣體層位於場極板和第一絕緣體層之間。側壁絕緣材料可以圍繞陽極的橫向側壁，其中陽極的水平部分接觸第一III-N材料層。III-N材料層之一可以是Α1Ν。絕緣體可以位於延伸部分和第四III-N材料層之間，並且側壁絕緣體可以位於陽極的橫向側和第二III -N材料層之間，其中陽極的底側形成與第一III-N材料層的肖特基接觸。絕緣體層可以位於第二III-N材料層上，其中絕緣體層位於第二III -N材料層和陽極的延伸部分之間。一種組件可以由這裡描述的任意一種二極體形成。組件還可以包括III-N電晶體， 其中二極體的兩個端子中的一個端子電連接III-N電晶體的端子。二極體的陽極可以電連接到III-N電晶體的漏極。二極體和III-N電晶體可以位於公用襯底上。組件可以包括增強型III -N電晶體，其中二極體的端子電連接到III -N電晶體的端子。在附圖和下面的描述中列出了本發明的一個或多個實施例的細節。通過描述和附圖以及通過權利要求，本發明的其它特徵、目的和優點將更明顯。


圖1是現有技術的二極體器件的截面圖。圖加和2b分別是現有技術的二極體器件的截面圖和平面圖。圖3a和北是不同操作條件期間圖1中的器件的能帶圖。圖如和4b分別是半導體二極體的一個實施例的截面圖和平面圖。圖如示出了在一種模式的操作期間電子流過圖如的器件的路徑。圖fe和恥分別是與HEMT器件串聯集成的圖4中的器件的截面圖和平面圖。圖5c是圖如和恥中的布局的電路示意圖。圖6是半導體二極體的實施例的截面圖。圖7a和7b是半導體二極體的其它實施例的截面圖。圖8是半導體二極體的實施例的截面圖。圖9a、9b、9c和9d是半導體二極體的其它實施例的截面圖。圖IOa是半導體二極體的實施例的截面圖。圖IOb和IOc分別是與HEMT器件串聯集成的圖IOa中的器件的截面圖和平面圖。圖IOd是圖IOb和IOc中的布局的電路示意圖。圖Ila是半導體二極體的實施例的截面圖。圖lib和Ilc分別是與HEMT器件串聯集成的圖Ila中的器件的截面圖和平面圖。圖Ild是圖lib和Ilc中的布局的電路示意圖。圖12a是半導體二極體的實施例的截面圖。圖12b和12c分別是與HEMT器件串聯集成的圖12a中的器件的截面圖和平面圖。圖12d是圖12b和12c中的布局的電路示意圖。圖13是半導體二極體的實施例的截面圖。圖Ha、14b和14c是半導體二極體的實施例的截面圖。圖15a和15b分別是半導體二極體的實施例的截面圖和平面圖。圖16a和16b是在各個工作條件期間圖15a中的器件的能帶圖。各圖中相同的附圖標記表示相同的元件。
具體實施例方式描述了可以耐受高反向電壓同時顯示出低導通電阻R。n以及低開關損耗的基於半導體異質結構的二極體。圖如和仙中示出了本發明的實施例，其中圖如是本實施例的截面圖，圖4b是本實施例的平面圖(頂視圖)。簡言之，本實施例的半導體器件包括襯底20、 在襯底的頂部上的第一半導體層22和在第一半導體層的頂部上的第二半導體層M。半導體層22和M具有彼此不同的成分，選擇該成分使得在第一半導體層22中、第一和第二半導體層22和M之間的界面附近的產生二維電子氣QDEG06。陽極接觸27或多個接觸形成在第二半導體層M的表面25的頂部上，並且形成單一陰極接觸觀，其接觸2DEG 26並完全靠近至少一部分陽極接觸27。如這裡使用的，術語「單一陰極接觸」指的是用作陰極的單一金屬接觸，或者用作陰極的多個接觸，它們被電連接使得每個接觸上的電位大約相同。 如這裡使用的，如果兩個或多個接觸或其它零件通過充分導電的材料連接，以確保每個接觸或其它零件上的電位總是大約相同，就稱這兩個或多個接觸或其它零件「電連接」。儘管理論上優化該形狀以最小化用於給定正向電流所需要的器件面積，但是陽極和陰極接觸27 和觀可以是任意形狀。陽極接觸27是肖特基接觸，並且單一陰極接觸觀是歐姆接觸。如前面所述的，半導體層22和M具有彼此不同的成分。選擇該成分使得第二半導體層M具有比第一半導體層22更大的帶隙，這幫助使得能夠形成2DEG 26。半導體層22 和M中的極化場，其包括自發極化和壓電極化，可以彼此不同，並且可以有助於產生2DEG 26。如果半導體層22和M由非極性半導體材料製成，那麼用η型雜質全部或部分摻雜的第二半導體層M對產生2DEG也是必需的。雖然通過用η型雜質全部或部分注入第二半導體層對，可以增加2DEG表面電荷濃度，但是如果半導體層22和M中至少一個由極性半導體材料構成，並且這些層中至少一個中的極化場具有垂直於表面25的分量，那麼可以通過極化場產生2DEG 26，而不需要對任一半導體層進行任何實質注入。III - V半導體材料可以用於層22和對，其中選擇III - V層的成分使得滿足層22 和M的要求。高電子遷移率電晶體(HEMT)器件可以利用類似組的半導體材料，以在所述器件中產生2DEG溝道。作為例子，半導體層22可以是GaN，而層M可以是AlGaN，其中層 M可以是η摻雜的或者可以不包含顯著濃度的摻雜雜質。在層M未摻雜的情況下，產生的2DEG緣自層22和M之間的極化場的不同。由於這裡描述的二極體的半導體材料的構造可以與能夠在同一電路中使用的HEMT器件相同，所以二極體和HEMT器件可以集成在單一晶片上，例如如圖fe和恥中所示，由此簡化了製備工藝和減少成本。襯底20可以是任意適合的襯底，只要其上可以形成半導體層22和M。在一些實施例中，緩衝層被包括在襯底20和半導體層22之間，以最小化層22和M中的材料缺陷。 形成在層M的表面25上的陽極接觸27，形成與層M的肖特基接觸。陰極接觸觀在歐姆區域19中接觸2DEG，形成作為基本歐姆接觸的接觸。陰極接觸觀可以製作成以多種方式接觸2DEG。例如，可以在層M的表面25上的歐姆區域四中沉積金屬或金屬的組合，之後進行熱退火，其會使沉積的金屬與底層的半導體材料形成金屬合金。可以接觸2DEG的其他方法包括但不限於η型摻雜劑離子注入到歐姆區域四中，之後在該區域上面進行金屬沉積，或者是蝕刻掉歐姆區域四中的材料並且再生長η型材料，之後在該區域上面進行金屬沉積。圖如中的二極體工作如下。當陽極接觸27上的電壓小於陰極接觸觀上的電壓時，使得陽極接觸27和III-V層M之間的肖特基結反向偏置，二極體處於截止狀態，在陽極和陰極之間基本沒有電流流動。當陽極接觸27上的電壓大於陰極接觸觀上的電壓時， 如圖如所示，陽極接觸27和III-V層M之間的肖特基結正向偏置，且二極體處於導通狀態。電子5從陰極接觸觀主要通過2DEG^5以及然後通過正向偏置的肖特基結流到陽極接觸27中。也就是說，至少99%的總正向偏置電流從陽極通過肖特基勢壘並通過2DEG溝道流到陰極。少量的漏電流可以通過其它通路、例如沿著器件的表面流動。圖fe和恥分別示出了與集成在同一晶片上的HEMT 61串聯連接的圖如的實施例的二極體60的截面圖和平面圖。HEMT 60分別包括源極和漏極歐姆接觸34和35，以及柵極接觸36。HEMT任選地可以包括柵極絕緣體、柵極凹進、場極板、鈍化層以及本領域公知的其它特徵。二極體通過互連37連接到HEMT，該互連可以通過在半導體表面和互連之間包括絕緣體39與半導體隔離。通常，互連連接兩個二極體端中的任意一個至三個HEMT端的任一個。圖5c中示出了圖如和恥的布局的電路示意圖。如這裡使用的，術語「III-氮化物」或「III-N材料」指的是根據化學計量的分子式AlxInxGazN的化合物半導體材料，其中x+y+z大約為1。對於高壓開關應用，對於肖特基二極體，希望是III-氮化物(III-N)半導體材料，由於它們的寬帶隙，使得能夠形成具有大擊穿電壓的器件，以及由於它們的高遷移率，會導致低的導通電阻。另外，使用形成2DEG的 III-N異質結構(S卩，包含具有不同的III族成分的至少兩種III-N材料的結構)來設計肖特基二極體是有利的，因為2DEG具有比體III-N材料的電子遷移率高得多的電子遷移率， 由此導致半導體層22中的導電路徑中的比可以用體III-N材料獲得的更低表面電阻，這導致了二極體的較低導通電阻。在圖如的器件中，當半導體層22和M使用III-N材料時，襯底20可以是GaN、 AlN、SiC、藍寶石、Si或上面可以形成III-N器件的任何其他合適的襯底。III-N層22和M 為W 0 0 1] (C面)方向定向，但也可以以半極性方向定向且由III族元素終止。或者，層 22和M可以以非極性方向定向，如m面方向，在這種情況下部分或全部的層M被以η型雜質摻雜以產生2DEG。III-N層22和M的成分選自由鎵、銦和鋁的氮化物及其組合構成的組。然而，層22和M中的鎵、銦和鋁的相對量不同且被選擇使得層M的帶隙比層22的帶隙大。兩層中的極化場作用以在層22中產生2DEG 26。相比GaN，AlaGai_aN具有更大的帶隙，而Inb^VbN具有更小的帶隙。通常對於III-N材料，增加Al成分會導致更大的帶隙，增加h成分會導致更小的帶隙。作為實例，III-N層22和M可以分別是GaN和AlaGai_aN，其中『a』在1和大於零的有限數值之間，如在大約0和0. 3之間，例如在約0. 15和0. 2之間。 或者，作為其他實例，III-N層22和M可以分別是InbGai_bN和GaN，其中『b』在1和大於零的有限數值之間，如在大約0和0. 2之間。對於陽極接觸27，利用具有不同功函數的金屬能調節肖特基勢壘高度。可以使用的金屬的實例包括但不限於Ti、Cr、NiCr、Ni、Ge、Pt和Cu。另外，調節上半導體層M的成分不僅會改變帶隙而且會改變該層的半導體功函數，由此得到調節肖特基勢壘高度的第二種方法。增加上半導體層M的帶隙還趨向於增加2DEG中的電子濃度，其趨向於減小二極體導通電阻而且還可以降低反向偏置擊穿電壓。由此，可以通過將層M的帶隙調節到導致在使用二極體的特定應用中能耐受的最小擊穿電壓的值，來實現導通電阻的最佳值。另外， 全部或部分的半導體層22可以被摻雜η型。以可能減小反向偏置擊穿電壓為代價，摻雜將會降低器件導通電阻，但不會影響肖特基勢壘高度。圖6-15中所示的本發明的另一實施例包括特徵，諸如場極板、背側陰極接觸、陽極肖特基接觸下面的凹進材料、另外的半導體層、成分分級的半導體層、N極或氮終止的半極性III-N半導體層、以及在同一晶片上的集成半導體器件(諸如電晶體)。這些特徵可以單獨或彼此結合使用。另外，任選地包括在圖如所示的器件中的特徵，如一個或多個半導體層的η型摻雜、半導體緩衝層的使用、以及通過改變陽極金屬或陽極金屬接觸的半導體材料的成分所獲得的調節的肖特基勢壘高度，也可以包括在這些實施例中。
圖6中的器件與圖如中的器件類似，但這裡二極體還包括具有陽極接觸的場極板 21。圖如和6中的相同的數字對應相同的層。圖6中的層23是絕緣體，如SiN。該二極體中的場極板21減小了陽極邊緣處的峰值電場，由此增加了反向偏置擊穿電壓，同時對導通電阻或其它導通狀態特性基本沒有影響。具體地，在該申請中尤其希望是傾斜場極板，如 2007年8月申請的美國專利申請號11/841，476中描述的傾斜場極板。另外，可以使用多個場極板結構。圖7a中的器件與圖6中的器件類似，除在該器件中金屬性陰極接觸觀連接到通過通孔33延伸至器件背側的金屬層38之外。圖6和7a中相同的數字對應相同的層。在該器件中，在沉積層23之前，沉積陰極接觸觀，並且例如通過諸如離子注入、擴散或外延再生長的方法，或通過對器件退火使得陰極接觸觀與區域32中的金屬材料形成合金，來使包括層22和M的部分的區域32變成η型或導電性。在一些實施例中，將諸如Si的η型摻雜劑注入到區域32中，並且在沉積陰極接觸觀之後，對該樣品退火使得陰極接觸觀與區域 32中的半導體材料形成合金，在陰極接觸觀和區域32中的材料之間產生低阻歐姆接觸。陰極接觸觀還用作通孔33的蝕刻停止層，且可以由導致在區域32中與層M歐姆接觸並且還可以用作蝕刻通孔33的蝕刻停止層的任意金屬或金屬的組合構成。然後通孔33被蝕刻穿過晶片的背面一直穿過η型區域32至陰極接觸觀。可選地，在對樣品退火使得陰極接觸觀與區域32中的半導體材料形成合金的情況下，通孔33可延伸到區域32 中但並沒有一直到區域32和陰極接觸觀之間的界面。然後在晶片的背側上方共形地沉積金屬層38使得其接觸陰極接觸觀或η型區域32或二者，產生圖7a中所示的器件。對於陰極具有背金屬可以簡化用於器件的封裝。除在沉積金屬層38之前去除襯底20外，圖7b中的器件與圖7a中的器件相同。儘管該結構可能比圖7a中的結構更脆，但優點在於導通態電流可能可以橫向流過2DEG和垂直流過層22，由此減小了器件導通電阻。另外，由於襯底20 —般由顯示出不良熱導電性的材料構成，所以圖7b中的器件會顯示出較好的熱性能。圖8中的器件與圖如中的器件類似，但這裡二極體的層M還在陽極接觸27的一部分下面的層M中包括凹進31。圖如和8中的相同數字對應相同部件。陽極凹進可以具有與場極板一樣的效果，減小陽極邊緣處的峰值電場並且增加反向偏置擊穿電壓。另外，該凹進可能減小了當器件處於導通狀態時從陽極到陰極的串聯電阻，由此減小了導通電阻。圖9a中的器件與圖8中的器件類似，但這裡凹進31 —直延伸穿過層M並且穿過層22的一部分。在該器件中，陽極接觸27直接接觸層22，與所述層形成肖特基接觸。該器件還包括位於層M的頂部上的絕緣體層120，陽極接觸的部分41形成在絕緣體層120的頂部上。絕緣體層120可以保護半導體層M的表面在器件製備期間不受到損傷。當該器件反向偏置時，陽極接觸27和層22之間的反向偏置肖特基結防止電流流過該器件。另外，在反向偏置操作期間，在陽極接觸的部分41正下方的2DEG 26的這部分耗盡了電子，由此減小了器件中的反向洩露電流。為了使在陽極接觸的部分41正下方的2DEG沈的這部分成為在反向偏置操作期間的耗盡電子，絕緣體層120不能太厚。在一些實施例中，絕緣體層120 小於約7nm，小於約5nm，或小於約3nm。在一些實施例中，絕緣體層120為SiN且通過金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)沉積。在一些實施例中，絕緣體層120還用作表面鈍化層。該器件還可以在絕緣體層120的一部分的頂部上包括第二絕緣體層121，如圖9b所示。在圖9b所示的實施例中，陽極接觸27在第二絕緣體層121的部分上方延伸，由此形成場極板。 在一些實施例中，第二絕緣體層121為SiN。在其它實施例中，該器件進一步包括位於陽極接觸27和2DEG 26之間的側壁絕緣體122，如圖9c所示。側壁絕緣體122可以減小反向漏電流。在包括側壁絕緣體122的實施例中，當施加正向偏置時，電流通過陽極接觸27和半導體層22之間的界面從陽極流入半導體層22中，然後通過半導體層22中的區域130，以及然後通過2DEG流到陰極接觸觀。如圖9d所示，在一些實施例中，另外的III-V半導體層 123，如A1N，被包括在層22和M之間。該層可以增加2DEG沈中的載流子遷移率，這會導致器件的正向偏置電阻減小。圖IOa示出了與圖如中所示的二極體類似的二極體，但進一步在陽極接觸下面包括深凹進。如這裡使用的，術語「深凹進」指的是比第二 III-N層44的厚度深得多的凹進， 諸如至少5倍厚或至少10倍厚。該器件包括襯底20、第一 III-N層42、第二 III-N層44， 此外還包括第三III-N層45和絕緣體49。2DEG沈被包括在第一 III-N層42中層42和 44之間的界面附近處。III-N層45充分地比層44厚，如至少厚5倍或至少厚10倍。部分或全部的III-N層45可以摻雜η型以增加2DEG沈的導電性。絕緣體49用作表面鈍化層， 且還防止陽極接觸27直接接觸III-N層45。在該器件的一些實施例中，第一 III-N層42是GaN，第二 III_N層44是AlxGai_xN， 其中X大約為0.27，第三III-N層45為GaN且為用Si來δ (delta)摻雜。第二 III-N層 44大約為30nm厚，且第三III-N層45大約為250nm厚。在該結構中，最上半導體表面可以比圖4-8中所示的結構中充分地更遠離2DEG，這可以抑制表面相關效應，諸如分散。另外， 該器件容易與III-N HEMT集成，用於III-N HEMT的III-N層結構與該器件的類似。圖IOb 和IOc分別示出了與集成在同一晶片上的III-N HEMT 55串聯的該實施例的二極體M的截面圖和平面圖。HEMT 55分別包括源極和漏極歐姆接觸34和35，以及柵極接觸36，且可以任選地包括本領域公知的特徵，諸如柵極絕緣體53。二極體通過互連37電連接至HEMT， 該互連可以通過在半導體表面和互連之間包括絕緣體39而與半導體層隔離。通常，互連可以將兩個二極體端中的任一個連接至三個HEMT端中的任一個。圖IOd中示出了該布局的電路示意圖。圖Ila和12a示出了可以容易與2008年4月23日申請的、美國專利申請號 12/108，449中公開的III-N增強型HEMT器件集成的二極體，上述申請通過引用全部結合在這裡。尤其希望能夠使二極體與增強型器件集成，因為在功率開關電路應用中增強型器件和二極體一起共同使用。圖Ila的器件包括襯底20、位於襯底20上的第一 III-N層42、位於第一 III-N層頂部上的第二 III-N層44、位於第二 III-N層頂部上的第三III-N層63和位於第三III-N 層頂部上的第四III-N層64。對於層42、44、63和64的具體要求分別與美國專利申請號 12/108,449的圖13a中的層94、98、95和100中的要求相同。第一 III-N層42的材料選自由鎵、銦和鋁的氮化物及其組合構成的組。第二 III-N層44是A1XN，其中X選自由鎵、銦或它們的組合構成的組。III-N層63與包括兩個溝道通路區域的AlXN層鄰近。該III-N層可以是GaN、InN或二者的組合，優選為GaN。在該器件的一個實施例中，層64是AlmGi^mN 並且用於在溝道通路區域中實現2DEG電荷。層42、44、63和64的確切成分被選擇使得在 III-N層63中層63和64之間的界面附近處產生2DEG 26，如美國專利申請號12/108,449中所描述的。該器件還在層64頂部上包括陽極肖特基接觸27或多個接觸，以及接觸2DEG 26的陰極接觸28或多個接觸。在該器件的一個實施例中，層42是GaN，層44是AlxGai_xN， 其中χ在大約0. 05至0. 25的範圍內並且層44為大約5-lOnm厚，層63為GaN並且為大約 5-30nm厚，以及層64為AlmGai_mN，其中m在大約0. 1至0. 3的範圍內並且層64的厚度在大約10-50nm的範圍內，成分和厚度範圍被選擇以在2DEG區域中獲得在700歐姆/方塊以下的等效表面電阻。圖lib和Ilc分別示出了與增強型HEMT 88集成的圖Ila的二極體69 的截面圖和平面圖，圖Ild示出了該結構的電路示意圖。在圖lib和Ilc中，層39和86是絕緣體，諸如SiN。圖12a的器件包括襯底20、位於襯底上的第一 III-N層42、位於第一 III-N層頂部上的第二 III-N層72、位於第二 III-N層頂部上的第三III-N層73和位於第三III-N 層頂部上的第四III-N層74。對於層42、72、73和74的具體要求分別與美國專利申請號 12/108，449的圖14a中的層94、98、95和100中的要求相同。層42、72、73和74的確切成分被選擇使得在III-N層73中層73和74之間的界面附近處產生2DEG 26，以及在III-N 層42中層42和72之間的界面附近處產生2DEG 26，如美國專利申請號12/108，449中所描述的。該器件還包括層74頂部上的陽極肖特基接觸27或多個接觸，以及接觸在層73中的 2DEG 26的陰極接觸28或多個接觸。陰極接觸28還可以可選地接觸層42中的2DEG 26， 如所示的。為了使得在層42中產生2DEG 26，如果圖12a中的層42、73和74具有分別與圖 Ila中的層42、63和64相同的厚度和成分，則III-N層72的Al成分和/或厚度比圖Ila 中的層44的大。圖12b和12c分別示出了與增強型HEMT 98集成的圖12a的二極體79的截面圖和平面圖，圖12d示出該結構的電路示意圖。圖13中所示的器件與圖12a中所示的器件類似，但這裡在陽極接觸27下面的半導體材料的部分是凹進的，使得凹進終止在III-N層42內部。在該器件中，陽極接觸27直接接觸層42、72、73和74，形成與層42和73的肖特基接觸。在一些實施例中，該器件還包括層74頂部上的絕緣體層124，陽極接觸的部分形成在絕緣體層124的頂部上。在一些實施例中，絕緣體層124為SiN。在一些實施例中，該器件還在陽極凹進中包括側壁絕緣體(未示出)，與圖9c中的層122類似。在其它實施例中，該器件在層73和74之間包括另外的 III-N層，如A1N(未示出)。圖Ha-14b示出了包括成分分級的III_N層的本發明的實施例。對於在極性W 0 0 1]方向或在半極性( 終止取向上定向的Alx^vxN層，如果χ在整個層上不是恆定的而是從層(N-極性面)的底部到層(Ga-極性面)的頂部單調遞增，則該層中的極化場會使它 η型摻雜。這稱為極性摻雜，且得到的摻雜分布是3維分布，有時稱為3維電子氣，或3DEG。 該層中的確切的摻雜分布是由χ的分級分布確定的。例如，χ的直線分級會導致貫穿該層的大致恆定的摻雜。其它的分級分布，如指數分級或拋物線分級，會導致不同的摻雜分布。 類似的效果可以通過分級InyGi^yN實現。在這種情況下，如果從N-極性面到Ga-極性面y 單調遞減，則該層中的極化場會使它成為η型摻雜。圖14a中的二極體包括襯底20，在襯底的頂部上形成了III-N層42，在III-N層42 上形成了成分分級的III-N層104，III-N層104包含由極化感應電荷分布構成的溝道。III-N 層104被分級以在該層內產生η型導電性，如上所述。在一些情況下，III-N材料定向在極性W 0 0 1]方向或在半極性( 終止方向上。根據III-N層104中的分級分布，溝道分布在整個層104上方，或者僅分布在層104的部分的上方。陽極肖特基接觸27或多個接觸形成在層104的頂部上，並且形成陰極接觸觀或多個接觸使得與層104中的極化感應溝道的顯著的歐姆接觸。在本實施例的一些實施例中，III -N層42是GaN，半絕緣的或n_摻雜或η 摻雜，並且III -N層104是AlxGiVxN,其中在層102和層104的界面上χ大約為零，並且χ單調遞增直到層104的上表面。在一些實施例中，在層104的上表面上，χ在大約0. 1和0. 3 之間。對於這種結構的一個優點是上III-N層104的上表面的成分可以更容易調節，以獲得不同的肖特基勢壘高度，同時仍能在層104中產生高導電性的溝道。圖14b中的二極體與圖14a的類似，但進一步在層104的頂部上且在陽極接觸27 下面包括另外的III-N層106。當如上所述層104是AlxGahN且是分級的時，III-N層106是 GaN或AlzGai_zN。在一些應用中，ζ大於χ的最大值，由此在層104中產生另外的2維電荷分布(2DEG)，其增加了該層的導電性，並且由此可以減少二極體導通電阻。在其它應用中， ζ小於χ的最大值，甚至可能為零，由此減小了二極體肖特基勢壘高度。圖Ha和14b中的器件可以都改良成包括背面陰極接觸，如圖7a和7b中的器件所示。圖Hc中的二極體和圖Ha中的類似，但這裡在陽極接觸27下面的半導體材料的部分是凹進的，使得凹進終止在III-N層42內部。在一些實施例中，該器件還在層104頂部上包括絕緣體層124，陽極接觸的部分形成在絕緣體層124的頂部上。在一些實施例中，絕緣體層124是SiN0圖15a示出了在III -N半導體材料上製備的二極體的截面圖，其中III -N半導體材料定向在N-極性W 0 0 Ibar]方向上或者是氮終止的半極性材料。圖15b中示出了這種器件的平面圖。該器件包括襯底110，其適合於生長N-極性的或半極性的III-N材料。層 112為緩衝層，如GaN，其減小了上覆材料中的缺陷密度。在一些情況下，能夠省略層112並且在襯底上直接生長層113。層113、114和115的成分被選擇使得在層114中層113和114 之間的界面附近處產生2DEG 26。在一些實施例中，可以通過為層113和115選擇具有比層 114的帶隙大的帶隙的III-N材料來產生2DEG 26。在一些實施例中，層113為AlmGa1^mN, 其中『m，在大約0. 25和0. 35之間，層114為GaN,以及層115為Α1々ε^Ν，其中『r，在大約 0. 25和0. 35之間。該器件還可以設計為背面陰極接觸，與圖7a和7b中所示的結構類似。 該二極體還可以與其他器件如III-N HEMT集成。圖15a中所示的結構相比其他肖特基二極體是有利的，因為減小了反向偏置勢壘的下降，由此減小了器件中的反向漏電流。對於圖15a中的器件，在圖16a中示出了當陽極接觸27和陰極接觸觀處於同一電壓時沿著線118的能帶圖，以及圖16b示出了當二極體被反向偏置，即陽極接觸27處於比陰極接觸觀低的電壓時沿著這條線的能帶圖。對於這些能帶圖，AlmGai_mN層113為30nm 厚，Al 成分 m = 0. 3, GaN 層 114 為 30nm 厚，以及 AlrGivrN 115 為 5nm 厚，Al 成分 r = 0. 3。 在該結構中，層115中的電場與電子反向洩漏流向相反。當施加反向偏置時(圖16b)，層 115中的電場降低，因此相比陽極接觸27和陰極接觸觀處於同一電壓時的情況(圖16a)， 肖特基勢壘高度①「呆持大約相同，或者基本上不減小。例如，當該器件被反向偏置使得該器件中的最大電場Emax大於約(0. 5) *Eto時，其中Eto為該材料的擊穿電場，該肖特基勢壘高度ΦΒ可以比施加零偏置時的值減小小於15%，小於10<%，小於5%，或小於1%。因此，相比圖1中的結構，可以抑制該結構中的勢壘下降，因此可以減小反向漏電流。此外，可以對層113進行摻雜以在層113和114之間的界面產生另外的電荷。層113中的摻雜可以被用於保持層112和113的價帶遠離費米能級以防止分散。除了摻雜外， 還可以使層113的鋁成分分級以保持層112和113的價帶遠離費米能級。另外，為了防止雜質在層113和114之間的界面擴散，層113中的摻雜分布可以被設計使得僅摻雜層113 的底部，而不摻雜層113的鄰近層114的部分。可以在2006年9月18日申請的、美國申請號11/523，286中找到對於這些層的摻雜和分級設計的更多細節。
權利要求
1.一種二極體，包括第一III -N材料層；第二III -N材料層，位於所述第一III -N材料層上，其中由於所述第一III -N材料層和所述第二III -N材料層之間的成分差異，2DEG溝道位於所述第一III -N材料層中；和兩個端子，其中第一端子是由與所述第二III -N材料層形成的肖特基接觸構成的陽極， 並且第二端子是與所述2DEG溝道歐姆接觸的單一陰極。
2.如權利要求1的二極體，其中當所述二極體正向偏置時，電流主要通過肖特基勢壘和2DEG溝道從所述陽極流向所述陰極。
3.如前述權利要求中任一項的二極體，其中所述第一III-N材料層包含GaN。
4.如前述權利要求中任一項的二極體，其中所述第二III-N材料層在對應於所述陽極的位置處是凹進的。
5.如前述權利要求中任一項的二極體，進一步包括電連接到所述陽極的場極板。
6.如權利要求5的二極體，進一步包括圍繞所述陽極且位於所述場極板和所述第二 III -N材料層之間的絕緣層。
7.如前述權利要求中任一項的二極體，進一步包括背面導電層，其中所述第二III -N材料層包括凹進，在所述凹進中所述背面導電層與所述陰極電接觸。
8.如權利要求7的二極體，其中所述第二III-N材料層的區域是η型的，所述區域接觸所述陰極和所述導電層。
9.如前述權利要求中任一項的二極體，進一步包括第三III -N材料層，位於所述第二III -N材料層的與所述第一III -N材料層相反的一側上；和絕緣體層，位於所述第三III -N材料層的與所述第二 III -N材料層相反的一側上，其中所述第三III -N材料層至少是所述第二III -N材料層的五倍厚並且是摻雜的，並且所述陽極位於所述第二III -N材料層和所述絕緣體層中的凹進中。
10.一種組件，包括權利要求9的二極體；和III -N電晶體，其中所述二極體的兩個端子中的一個端子電連接到所述III -N電晶體的端子。
11.如權利要求10的組件，其中所述二極體的所述陽極電連接到所述III -N電晶體的漏極。
12.如權利要求10或11的組件，其中所述二極體和所述III-N電晶體位於公用襯底上。
13.一種組件，包括權利要求1-8中任一項的二極體；和III -N電晶體，其中所述二極體的兩個端子中的一個端子電連接到所述III -N電晶體的端子。
14.如權利要求13的組件，其中所述二極體的陽極電連接到所述III-N電晶體的漏極。
15.如權利要求13或權利要求14的組件，其中所述二極體和所述III-N電晶體位於公用襯底上。
16.一種二極體，包括第一III -N材料層；第二III -N材料層，位於所述第一III -N材料層上，其中所述第二III -N材料層與所述第一III -N層成分不同；第三III -N材料層，位於所述第二III -N材料層上，並且所述第三III -N材料層與所述第二III -N材料層成分不同；第四III -N材料層，位於所述第三III -N材料層上，其中由於所述第三III -N材料層和所述第四III -N材料層之間的成分差異，在所述第三III -N材料層中鄰近所述第四III -N材料層處產生2DEG溝道；兩個端子，其中第一端子是由與所述第四III -N材料層的肖特基接觸構成的陽極，並且第二端子是與所述2DEG溝道歐姆接觸的單一陰極。
17.如權利要求16的二極體，其中在第一III-N材料層中鄰近第二III-N材料層處產生了第二 2DEG溝道。
18.一種組件，包括權利要求16或權利要求17的二極體；和增強型III -N電晶體，其中所述二極體的端子電連接到所述III -N電晶體的端子。
19.如權利要求18的組件，其中所述二極體的陽極電連接到所述電晶體的漏極。
20.如權利要求18或權利要求19的組件，其中所述二極體和所述III-N電晶體位於公用襯底上。
21.一種二極體，包括第一III -N材料層；第二III -N材料層，其中所述第二III -N材料層是成分分級的，並且具有由極化感應電荷分布構成的溝道；陽極，由與所述第二III -N材料層的肖特基接觸構成，和單一陰極，與所述溝道歐姆接觸。
22.如權利要求21的二極體，其中所述分級產生η型導電性。
23.如權利要求21或權利要求22的二極體，其中整個所述第二III-N材料層是分級的。
24.如權利要求21-23任一項的二極體，其中所述第一III-N材料層和所述第二III -氮材料層定向在W 0 0 1]極性方向上或在鎵終止的半極性方向上。
25.如權利要求21-Μ任一項的二極體，進一步包括位於所述第二III-N材料層和所述陽極之間的第三III -N材料層。
26.如權利要求25的二極體，其中所述第二III -N材料層是AlxGai_xN，其中從所述層與所述第一III -N材料層鄰近的部分到所述層與所述第三III -N材料層鄰近的部分，χ從大約0變化到小於0. 3，並且所述第三III -N材料層是GaN或者A1ZG&1_ZN。
27.如權利要求沈的二極體，其中ζ大於χ的最大值，並且2DEG位於所述第二III-N材料層中。
28.如權利要求沈的二極體，其中ζ小於χ的最大值。
29.—種二極體，包括第一III -N材料層；第二III -N材料層，位於所述第一III -N材料層上，其中所述第二III -N材料層與所述第一III -N材料層成分不同；第三III -N材料層，位於所述第二III -N材料層上，其中由於所述第一III -N材料層和所述第二III -N材料層之間的成分差異2DEG位於所述第二III -N材料層中鄰近所述第一III -N 材料層處並且所述第一、第二和第三III -N材料層是N-極性的或氮終止的半極性材料；和兩個端子，其中一個端子是由與所述第三III -N材料層的N面的肖特基接觸構成的陽極，並且一個端子是與所述2DEG溝道歐姆接觸的單一陰極。
30.一種組件，包括權利要求四的二極體；和高電子遷移率電晶體，其中所述電晶體的端子電連接到所述二極體的端子。
31.如權利要求30的組件，其中所述電晶體的漏極電連接到所述二極體的陽極。
32.如權利要求四-31中任一項的二極體，其中所述第一III-N材料層是摻雜的。
33.如權利要求四-32中任一項的二極體，其中當所述二極體反向偏置時，肖特基勢壘高度基本不減小。
34.如權利要求四-33中任一項的二極體，其中所述第三III-N材料層具有第一厚度，並且所述第二III -N材料層具有第二厚度，並且所述陽極延遲穿過所述第三III -N材料層的整個第一厚度並且通過所述第二III -N材料層的整個第二厚度。
35.一種二極體，包括III-N半導體材料、陽極肖特基接觸、和陰極接觸，其中與所述陽極和陰極接觸都處於相同電壓時相比，在所述二極體反向偏置時所述陽極接觸的肖特基勢壘高度基本不減小。
36.一種二極體，包括第一III -N材料層；第二 III -N材料層，位於所述第一 III -N材料層上，其中所述第二 III -N材料層具有厚度， 並且由於所述第一III -N材料層和所述第二III -N材料層之間的成分差異，第一 2DEG溝道位於所述第一III -N材料層中；第一絕緣體層，位於所述第二 III -N材料層上，使得所述第二 III -N材料層位於所述第一絕緣體層和所述第一III -N材料層之間，其中所述絕緣體層小於7nm厚；和兩個端子，其中第一端子是陽極，其延伸穿過所述第二III -N材料的整個厚度以接觸所述第一III -N材料層，並且與所述第一III -N材料層形成肖特基接觸，並且具有在所述第一絕緣體層上方延伸的延伸部分，第二端子是與所述第一 2DEG溝道歐姆接觸的單一陰極。
37.如權利要求36的器件，進一步包括第二絕緣體層，位於所述第一絕緣體層上；和場極板，其中所述場極板從所述陽極的延伸部分延伸並且所述第二絕緣體層位於所述場極板和所述第一絕緣體層之間。
38.如權利要求36或權利要求37的器件，進一步包括側壁絕緣材料，圍繞所述陽極的橫向側壁，其中所述陽極的水平部分接觸所述第一III -N材料層。
39.如權利要求36-38中任一項的器件，進一步包括位於所述第一III-N材料層和所述第二III -N材料層之間的所述第三III -N材料層。
40.如權利要求39的器件，其中所述第三III-N材料層是A1N。
41.如權利要求36-40任一項的二極體，進一步包括在與所述第二III-N材料層相反的一側上接觸所述第一III -N材料層的第三III -N材料層，其中所述第一、第二和第三III -N材料層是N-極性的或氮終止的半極性材料，並且所述第一絕緣體位於所述第二III -N材料層的N-極性或氮終止的半極性面上。
42.如權利要求41的二極體，其中所述第一III-N材料層具有第一厚度，所述第二III-N 材料層為第二厚度，並且所述陽極進一步延遲穿過所述第一III -N材料層的整個第一厚度， 以接觸所述第三III -N材料層。
43.一種二極體，包括 第一III -N材料層；第二 III -N材料層，位於所述第一 III -N材料層上，其中所述第二 III -N材料層具有厚度， 並且由於所述第一III-N材料層和所述第二III-N材料層之間的成分差異，第一 2DEG溝道位於所述第一III -N材料層中；第三III -N材料層，其中所述第二III -N材料層位於所述第一III -N材料層和所述第三 III -N材料層之間；和第四III -N材料層，其中所述第三III -N材料層位於所述第四III -N材料層和所述第二 III -N材料層之間，並且由於所述第三III -N材料層和所述第四III -N材料層之間的成分差異，第二 2DEG位於所述第三III -N材料層中；和兩個端子，其中第一端子是陽極，其延伸過所述第二III -N材料層的整個厚度以接觸所述第一III -N材料層，並與所述第一III -N材料層形成肖特基接觸，且具有在所述第四III -N 層上方延伸的延伸部分，第二端子是與所述第一 2DEG溝道歐姆接觸的單一陰極。
44.如權利要求43的器件，進一步包括位於所述延伸部分和所述第四III -N材料層之間的絕緣體；和位於所述陽極的側面和所述第二III -N材料層之間的側壁絕緣體，其中所述陽極的底側形成與所述第一III -N材料層的肖特基接觸。
45.如權利要求43或權利要求44的器件，進一步包括位於所述第三III-N材料層和所述第四III -N材料層之間的第五III -N材料層。
46.如權利要求45的器件，其中所述第五III-N材料層是A1N。
47.一種二極體，包括 第一III -N材料層；第二 III-N材料層，其中所述第二 III-N材料層具有厚度並且是成分分級的，並且具有由極化感應電荷分布構成的溝道；陽極，與所述第二III -N材料層形成肖特基接觸，其中所述陽極延遲穿過所述第二III -N 材料層的整個厚度，並且具有在所述第二III -N材料層上方延伸的延伸部分；和與所述溝道歐姆接觸的單一陰極。
48.如權利要求47的二極體，進一步包括位於所述第二III-N材料層上的絕緣體層，其中所述絕緣體層位於所述第二III -N材料層和所述陽極的延伸部分之間。
49.一種二極體，包括 第一III -N材料層；第二 III -N材料層，位於所述第一 III -N材料層上，所述第二 III -N材料層具有第一厚度，其中所述第二III -N材料層與所述第一III -N材料層成分不同；第三III -N材料層，位於所述第二 III -N材料層上，所述第三III -N材料層具有第二厚度， 其中由於所述第一III -N材料層和所述第二III -N材料層之間的成分差異，2DEG溝道位於所述第二III -N材料層中鄰近所述第一III -N材料層處，並且所述第一、第二和第三III -N材料層是N-極性的或者氮終止的半極性材料；和兩個端子，其中一個端子是陽極，其延遲穿過所述第三III -N材料層的整個第二厚度並且通過所述第二III -N材料層的整個第一厚度以接觸所述第一III -N材料層，並且具有位於所述第三III -N材料層的N-面或氮終止的半極性面上的延伸部分，並且一個端子是與所述 2DEG溝道歐姆接觸的單一陰極。
50.如權利要求49的二極體，進一步包括位於所述陽極的延伸部分和所述第三III-N材料層之間的絕緣體層。
51.如權利要求50的二極體，其中所述絕緣體層小於大約7nm厚。
全文摘要
平面肖特基二極體，其半導體材料包括異質結構，其至少在一個半導體層中產生2DEG。金屬陽極接觸位於上半導體層的頂部上，並且與該半導體層形成肖特基接觸。金屬陰極接觸連接到2DEG，與包含2DEG的層形成歐姆接觸。
文檔編號H01L29/868GK102308390SQ200980156127
公開日2012年1月4日 申請日期2009年12月3日 優先權日2008年12月10日
發明者烏梅什·米什拉, 伊蘭·本-雅各布, 儲榮明, 吳毅鋒, 普裡米特·帕裡克, 申立坤 申請人:特蘭斯夫公司