[发明专利]具有修改的接近区域的III族氮化物二极管

说明书

本公开描述了用于修改III族氮化物半导体二极管的阳极电极和阴极电极之间的自由电子密度的结构和技术。电子密度降低区域(EDR区域)安置在二极管结构的阳极电极和阴极电极之间。在某些实施方案中，使用沟槽来产生EDR区域。在其它实施方案中，通过将减少沟道层中的自由电子的物质植入到区域来产生EDR区域。在另一实施方案中，通过在势垒层上形成盖层来产生EDR区域，其中盖层减少了盖层下方沟道中的自由电子。在另一实施方案中，可以在EDR区域中形成盖层，并且可以在EDR区域外产生掺杂区域，其中杂质充当电子供体。

相关申请的交叉参考

本申请要求于2020年6月19日提交的序列号为63/041,422的美国临时专利申请的优先权，其公开内容全部并入本文。

发明领域

本公开的实施方案涉及二极管结构以及用于形成这些二极管结构的方法。

发明背景

与由硅制成的常规电力装置相比，III族氮化物(III-N)半导体具有优异的电子特性，其使得能够制造用于各种应用的现代电力电子装置和结构。硅的有限临界电场和相对高的电阻使得目前可用的商用电力装置、电路和系统在工作频率方面受到限制。另一方面，更高的临界电场和更高的电子密度以及III-N材料的迁移率允许实现改进的功率二极管的高电流、高电压、高功率和/或高频性能。这些属性对于先进的运输系统、高效发电和转换系统以及能源输送网络来说是非常理想的。

常规的III族氮化物半导体二极管在阳极电极和阴极电极之间具有平面的肖特基接触(Schottky contact)和均匀的载流子密度。

如果有一种在阳极电极和阴极电极之间具有不均匀的电子密度的二极管结构，那么这将是有益的。进一步地，如果不均匀的电子密度分布可用于形成电场，那么这将是有利的。

发明内容

本公开描述了用于修改III族氮化物半导体二极管的阳极电极和阴极电极之间的自由电子密度的结构和技术。电子密度降低区域(EDR区域)安置在二极管结构的阳极电极和阴极电极之间。在某些实施方案中，使用沟槽来产生EDR区域。在其它实施方案中，通过将减少沟道层中自由电子的物质植入到区域来产生EDR区域。在另一实施方案中，通过在势垒层上形成盖层来产生EDR区域，其中盖层减少了盖层下面沟道中的自由电子。在另一实施方案中，可以在EDR区域中形成盖层，并且可以在EDR区域外产生掺杂区域，其中杂质充当电子供体。在一些实施方案中，场板可以安置在EDR区域上，并且可以与EDR区域连接或分离。