DE102022115381A1 - Zweidimensionaleelektronengas-ladungsdichtesteuerung - Google Patents

Zweidimensionaleelektronengas-ladungsdichtesteuerung Download PDF

Info

Publication number
DE102022115381A1
DE102022115381A1 DE102022115381.9A DE102022115381A DE102022115381A1 DE 102022115381 A1 DE102022115381 A1 DE 102022115381A1 DE 102022115381 A DE102022115381 A DE 102022115381A DE 102022115381 A1 DE102022115381 A1 DE 102022115381A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
gan
charge control
control structures
structures
layer
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
DE102022115381.9A
Other languages
English (en)
Inventor
Pil Sung Park
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Navitas Semiconductor Ltd
Original Assignee
Navitas Semiconductor Ltd
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 Navitas Semiconductor Ltd filed Critical Navitas Semiconductor Ltd
Publication of DE102022115381A1 publication Critical patent/DE102022115381A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

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
    • 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
    • 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
    • H01L29/06—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]
    • H01L29/0619—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] with a supplementary region doped oppositely to or in rectifying contact with the semiconductor containing or contacting region, e.g. guard rings with PN or Schottky junction
    • 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]
    • H01L29/0619—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] with a supplementary region doped oppositely to or in rectifying contact with the semiconductor containing or contacting region, e.g. guard rings with PN or Schottky junction
    • H01L29/0623—Buried supplementary region, e.g. buried guard ring
    • 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
    • H01L29/0642—Isolation within the component, i.e. internal isolation
    • 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
    • H01L29/0684—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 the shape, relative sizes or dispositions of the semiconductor regions or junctions between the regions
    • 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
    • H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H01L29/66409—Unipolar field-effect transistors
    • H01L29/66446—Unipolar field-effect transistors with an active layer made of a group 13/15 material, e.g. group 13/15 velocity modulation transistor [VMT], group 13/15 negative resistance FET [NERFET]
    • H01L29/66462—Unipolar field-effect transistors with an active layer made of a group 13/15 material, e.g. group 13/15 velocity modulation transistor [VMT], group 13/15 negative resistance FET [NERFET] with a heterojunction interface channel or gate, e.g. HFET, HIGFET, SISFET, HJFET, 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
    • 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
    • H01L29/8605—Resistors with PN junctions
    • 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
    • H01L29/0684—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 the shape, relative sizes or dispositions of the semiconductor regions or junctions between the regions
    • H01L29/0692—Surface layout
    • 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

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)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

Strukturen und verwandte Techniken zur Steuerung der zweidimensionalen Elektronengas(2DEG)-Ladungsdichte in Galliumnitrid(GaN)-Vorrichtungen werden offenbart. In einem Aspekt enthält eine GaN-Vorrichtung ein Verbindungshalbleitersubstrat, einen in dem Verbindungshalbleitersubstrat ausgebildeten Sourcebereich, einen in dem Verbindungshalbleitersubstrat ausgebildeten und von dem Sourcebereich getrennten Drainbereich, eine in dem Verbindungshalbleitersubstrat ausgebildete und sich erstreckende 2DEG-Schicht zwischen dem Sourcebereich und dem Drainbereich, einen Gatebereich, der auf dem Verbindungshalbleitersubstrat ausgebildet und zwischen dem Sourcebereich und dem Drainbereich angeordnet ist, und mehreren isolierte Ladungssteuerungsstrukturen, die zwischen dem Gatebereich und dem Drainbereich angeordnet sind.

Description

  • QUERVERWEIS AUF DIE ZUGEHÖRIGE ANMELDUNG
  • Diese vorliegende Anmeldung beansprucht den Vorteil der am 22. Juni 2021 eingereichten vorläufigen US-Anmeldung Nr. 63/213,655 mit dem Titel „TWO-DIMENSIONAL ELECTRON GAS CHARGE DENSITY CONTROL“, deren gesamter Inhalt hierin für alle Zwecke durch Bezugnahme aufgenommen ist.
  • GEBIET
  • Die beschriebenen Ausführungsformen beziehen sich im Allgemeinen auf Verbindungshalbleitervorrichtungen, und insbesondere beziehen sich die vorliegenden Ausführungsformen auf eine zweidimensionale Elektronengas-Ladungsdichtesteuerung in Galliumnitrid(GaN)-Vorrichtungen.
  • STAND DER TECHNIK
  • In der Halbleitertechnologie ist Galliumnitrid (GaN) ein Verbindungshalbleitermaterial, das verwendet wird, um verschiedene Vorrichtungen auszubilden, wie z. B, Hochleistungs- und/oder Hochspannungstransistoren. Diese Vorrichtungen können durch Züchten epitaxialer Schichten auf Silizium, Siliziumcarbid, Saphir, Galliumnitrid oder anderen Substraten ausgebildet werden. Häufig werden diese Vorrichtungen unter Verwendung eines heteroepitaxialen Übergangs aus Aluminium-Gallium-Nitrid (AlGaN) und GaN ausgebildet. Es ist bekannt, dass diese Struktur ein zweidimensionales Elektronengas mit hoher Elektronenbeweglichkeit (2DEG) an der Grenzfläche der beiden Materialien ausbildet. Das Elektronengas kann im 2DEG eine Ladungsdichte aufweisen. Bei vielen Anwendungen kann es wünschenswert sein, die Ladungsdichte im 2DEG zu steuern.
  • KURZDARSTELLUNG
  • In manchen Ausführungsformen wird eine Galliumnitrid(GaN)-Vorrichtung offenbart. Die GaN-Vorrichtung enthält ein Verbindungshalbleitersubstrat, einen in dem Verbindungshalbleitersubstrat ausgebildete Sourcebereich, einen in dem Verbindungshalbleitersubstrat ausgebildeten und von dem Sourcebereich getrennten Drainbereich, eine in dem Verbindungshalbleitersubstrat ausgebildete und sich zwischen dem Sourcebereich und dem Drainbereich erstreckende zweidimensionale Elektronengas(2DEG)-Schicht, einen Gatebereich, der auf dem Verbindungshalbleitersubstrat ausgebildet und zwischen dem Sourcebereich und dem Drainbereich angeordnet ist, und mehrere isolierte Ladungssteuerungsstrukturen, die zwischen dem Gatebereich und dem Drainbereich angeordnet sind.
  • In manchen Ausführungsformen ist jede der mehreren isolierten Ladungssteuerungsstrukturen so angeordnet, dass sie eine Ladungsdichte in der 2DEG-Schicht unter jeder der mehreren isolierten Ladungssteuerungsstrukturen selektiv reduziert.
  • In manchen Ausführungsformen ist jede der mehreren isolierten Ladungssteuerungsstrukturen auf dem Verbindungshalbleitersubstrat angeordnet.
  • In manchen Ausführungsformen enthält jede der mehreren isolierten Ladungssteuerungsstrukturen eine GaN-Schicht.
  • In manchen Ausführungsformen enthält die GaN-Schicht eine GaN-Schicht vom P-Typ.
  • In manchen Ausführungsformen ist jede der mehreren isolierten Ladungssteuerungsstrukturen innerhalb des Verbindungshalbleitersubstrats angeordnet.
  • In manchen Ausführungsformen enthält jede der mehreren isolierten Ladungssteuerungsstrukturen einen isolationsimplantierten Bereich.
  • In manchen Ausführungsformen enthält jede der mehreren isolierten Ladungssteuerungsstrukturen einen isolationsimplantierten Bereich, der durch eine GaN-Schicht vom P-Typ ausgebildet ist.
  • In manchen Ausführungsformen ist jede der mehreren isolierten Ladungssteuerungsstrukturen in Form einer Insel ausgebildet.
  • In manchen Ausführungsformen sind die mehreren isolierten Ladungssteuerungsstrukturen in der Nähe des Gatebereichs angeordnet.
  • In manchen Ausführungsformen sind die mehreren isolierten Ladungssteuerungsstrukturen angeordnet, um ein elektrisches Feld in der Nähe des Gatebereichs zu reduzieren.
  • In manchen Ausführungsformen ist eine Musterdichte der mehreren isolierten Ladungssteuerungsstrukturen in Bereichen in der Nähe des Gatebereichs und in Bereichen in der Nähe des Drainbereichs konstant.
  • In manchen Ausführungsformen ist jede der mehreren isolierten Ladungssteuerungsstrukturen in Form eines Trapezes ausgebildet, das sich von dem Gatebereich zu dem Drainbereich erstreckt.
  • In manchen Ausführungsformen ist jede der mehreren isolierten Ladungssteuerungsstrukturen in Form einer Ellipse ausgebildet, die sich von dem Gatebereich zu dem Drainbereich erstreckt.
  • In manchen Ausführungsformen wird ein Verfahren zum Steuern einer Ladungsdichte in einer zweidimensionalen Elektronengas(2DEG)-Schicht in einer Galliumnitrid(GaN)-Vorrichtung offenbart. Das Verfahren enthält das Bereitstellen eines Verbindungshalbleitersubstrats, das eine erste Schicht und eine zweite Schicht umfasst und ferner eine 2DEG-Schicht umfasst, die zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht ausgebildet ist, das Ausbilden eines aktiven Bereichs, das Ausbilden eines Gatebereichs auf dem Verbindungshalbleitersubstrat und über dem aktiven Bereich, und das Ausbilden mehrerer isolierter Ladungssteuerungsstrukturen auf dem aktiven Bereich, wobei jede der mehreren isolierten Ladungssteuerungsstrukturen dazu angeordnet ist, eine Ladungsdichte in der 2DEG-Schicht unter jeder der mehreren isolierten Ladungssteuerungsstrukturen selektiv zu reduzieren.
  • In manchen Ausführungsformen im offenbarten Verfahren enthält jede der mehreren isolierten Ladungssteuerungsstrukturen eine GaN-Schicht vom P-Typ.
  • In manchen Ausführungsformen im offenbarten Verfahren enthält jede der mehreren isolierten Ladungssteuerungsstrukturen einen isolationsimplantierten Bereich.
  • In manchen Ausführungsformen wird eine Galliumnitrid(GaN)-Vorrichtung offenbart. Die GaN-Vorrichtung enthält ein Verbindungshalbleitersubstrat, eine zweidimensionale Elektronengas(2DEG)-Schicht, die in dem Verbindungshalbleitersubstrat ausgebildet ist, einen Widerstand, der in dem Verbindungshalbleitersubstrat ausgebildet ist, wobei der Widerstand einen aktiven Bereich und einen ersten und einen zweiten ohmschen Kontakt umfasst, und mehrere isolierte Ladungssteuerungsstrukturen, die auf mindestens einem Teil des aktiven Bereichs ausgebildet sind, wobei jede der mehreren isolierten Ladungssteuerungsstrukturen dazu angeordnet ist, eine Ladungsdichte in der 2DEG-Schicht unter jeder der mehreren isolierten Ladungssteuerungsstrukturen zu reduzieren und dadurch eine Erhöhung in einem Widerstandswert des Widerstands zu bewirken.
  • In manchen Ausführungsformen enthält jede der mehreren isolierten Ladungssteuerungsstrukturen des Widerstands eine GaN-Schicht vom P-Typ.
  • In manchen Ausführungsformen ist ein Abstand zwischen jeder benachbarten Ladungssteuerungsstruktur des Widerstands geringer als eine minimale Herstellungsbreite für den aktiven Bereich.
  • Figurenliste
    • 1A veranschaulicht eine 3D-Seitenansicht einer GaN-Vorrichtung, die GaN-Strukturen vom P-Typ verwendet, um die 2DEG-Ladungsdichte gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung zu steuern;
    • 1B zeigt eine Querschnittsansicht der GaN-Vorrichtung von 1A gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung;
    • 2A veranschaulicht eine 3D-Seitenansicht einer Ausführungsform einer GaN-Vorrichtung, die eine Isolationsimplantationsstrukturierung gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung verwendet;
    • 2B zeigt eine Querschnittsansicht der GaN-Vorrichtung von 2A gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung;
    • 3A veranschaulicht eine 3D-Seitenansicht einer Ausführungsform einer GaN-Vorrichtung, die Isolationsimplantation durch GaN-Strukturen vom P-Typ gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung verwendet;
    • 3B zeigt eine Querschnittsansicht der GaN-Vorrichtung von 3A gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung;
    • 4A veranschaulicht eine Draufsicht einer GaN-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung;
    • 4B zeigt die 2DEG-Ladungsdichte als Funktion der Position in der GaN-Vorrichtung von 4A;
    • 5A veranschaulicht eine Draufsicht einer GaN-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung;
    • 5B zeigt die 2DEG-Ladungsdichte als Funktion der Position in der GaN-Vorrichtung von 5A;
    • 6A veranschaulicht eine Draufsicht einer GaN-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung;
    • 6B zeigt die 2DEG-Ladungsdichte als Funktion der Position in der GaN-Vorrichtung von 6A;
    • 7A veranschaulicht eine Draufsicht einer GaN-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung;
    • 7B zeigt die 2DEG-Ladungsdichte als Funktion der Position in der GaN-Vorrichtung von 7A;
    • 8A veranschaulicht eine Draufsicht einer GaN-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung;
    • 8B zeigt die 2DEG-Ladungsdichte als Funktion der Position in der GaN-Vorrichtung von 8A;
    • 9A veranschaulicht eine Draufsicht einer GaN-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung;
    • 9B zeigt die 2DEG-Ladungsdichte als Funktion der Position in der GaN-Vorrichtung von 9A;
    • 10A veranschaulicht verschiedene experimentelle Teststrukturen, die eine Ladungssteuerungsstruktur ähnlich wie in 5A verwenden;
    • 10B zeigt C-V-Testergebnisse für die Teststrukturen von 10A;
    • 11A zeigt eine Querschnittsansicht und eine Draufsicht eines GaN-Transistors gemäß einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung;
    • 11B zeigt die 2DEG-Ladungsdichte und das elektrische Feld als Funktion des Ortes entlang des aktiven Bereichs für den GaN-Transistor von 11A;
    • 12A zeigt eine Querschnittsansicht und eine Draufsicht eines GaN-Transistors gemäß einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung;
    • 12B zeigt die 2DEG-Ladungsdichte und das elektrische Feld als Funktion der Position entlang des aktiven Bereichs für den GaN-Transistor von 12A;
    • 13A zeigt eine Querschnittsansicht und eine Draufsicht eines GaN-Transistors gemäß einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung;
    • 13B zeigt die 2DEG-Ladungsdichte und das elektrische Feld als Funktion der Position entlang des aktiven Bereichs für den GaN-Transistor von 13A;
    • 14 zeigt eine Draufsicht auf einen GaN-Widerstand gemäß einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung;
    • 15 zeigt eine Draufsicht auf einen GaN-Widerstand gemäß einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung; und
    • 16 zeigt eine Draufsicht auf einen GaN-Widerstand gemäß einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung;
    • 17 zeigt eine Querschnittsansicht einer GaN-Vorrichtung mit GaN-Inseln vom P-Typ und einer zusätzlichen AlGaN-Schicht gemäß einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung;
    • 18 zeigt eine Querschnittsansicht einer GaN-Vorrichtung mit strukturierter Isolationsimplantation und einer zusätzlichen AlGaN-Schicht gemäß einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung; und
    • 19 zeigt eine Querschnittsansicht einer GaN-Vorrichtung mit GaN-Inseln vom P-Typ und strukturierter Implantation und einer zusätzlichen AlGaN-Schicht gemäß einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Hierin offenbarte Strukturen und verwandte Techniken beziehen sich im Allgemeinen auf die Steuerung der zweidimensionalen Elektronengas(2DEG)-Ladungsdichte in Galliumnitrid(GaN)-Vorrichtungen. Genauer gesagt beziehen sich hierin offenbarte Vorrichtungen, Strukturen und verwandte Techniken auf GaN-Transistoren, bei denen GaN-Strukturen vom P-Typ, Isolationsimplantationsstrukturierung und Isolationsimplantation durch GaN-Strukturen vom P-Typ verwendet werden können, um die 2DEG-Ladungsdichte zu steuern. In verschiedenen Ausführungsformen kann die 2DEG-Ladungsdichtesteuerung eine Modifikation der Transistorschwellenspannung (Vth) und/oder eine Verringerung der Ausgangskapazität des Transistors ermöglichen, was eine relativ hohe Betriebsfrequenz ermöglicht. In manchen Ausführungsformen kann die Steuerung der 2DEG-Ladungsdichte eine Reduzierung der Größe des GaN-Transistors ermöglichen. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Steuerung der 2DEG-Ladungsdichte die Herstellung von relativ hochwertigen 2DEG-Widerständen auf der gleichen Fläche ermöglichen, wodurch eine Reduzierung der gesamten Chipfläche ermöglicht wird. Hierin werden verschiedene erfinderische Ausführungsformen beschrieben, einschließlich Verfahren, Prozesse, Systeme, Vorrichtungen und dergleichen.
  • Mehrere veranschaulichende Ausführungsformen werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, die einen Teil hiervon ausbilden. Die folgende Beschreibung stellt nur (eine) Ausführungsform(en) bereit und soll den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration der Offenbarung nicht einschränken. Vielmehr wird die folgende Beschreibung der Ausführungsform(en) Fachleuten eine befähigende Beschreibung zum Implementieren einer oder mehrerer Ausführungsformen bereitstellen. Es versteht sich, dass verschiedene Änderungen an der Funktion und Anordnung von Elementen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang dieser Offenbarung abzuweichen. In der folgenden Beschreibung werden zu Erläuterungszwecken spezifische Details dargelegt, um ein gründliches Verständnis bestimmter erfinderischer Ausführungsformen bereitzustellen. Es ist jedoch offensichtlich, dass verschiedene Ausführungsformen ohne diese spezifischen Details praktiziert werden können. Die Figuren und die Beschreibung sollen nicht einschränkend sein. Das Wort „Beispiel“ oder „exemplarisch“ wird hierin in der Bedeutung „als Beispiel, Instanz oder Veranschaulichung dienend“ verwendet. Jede hierin als „exemplarisch“ oder „Beispiel“ beschriebene Ausführungsform oder Gestaltung ist nicht notwendigerweise als bevorzugt oder vorteilhaft gegenüber anderen Ausführungsformen oder Gestaltungen aufzufassen.
  • 1A veranschaulicht eine isometrische Ansicht einer GaN-Vorrichtung 100A, die GaN-Strukturen vom P-Typ verwendet, um die 2DEG-Ladungsdichte gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung zu steuern. Wie in 1A gezeigt, kann die GaN-Vorrichtung 100A eine GaN-Schicht 104, eine AlGaN-Schicht 108 und eine 2DEG-Schicht 106, die zwischen der GaN-Schicht und der AlGaN-Schicht ausgebildet ist, enthalten. In manchen Ausführungsformen können GaN-Inseln vom P-Typ 102 zu der Vorrichtung 100A hinzugefügt werden, wo die GaN-Inseln vom P-Typ auf der AlGaN-Schicht 108 angeordnet sind. Die GaN-Inseln vom P-Typ 102 können Ladungsträger abreichern und die Ladungsdichte in der 2DEG-Schicht 106 reduzieren. Der Betrag der 2DEG-Ladungsdichtereduzierung kann von der Fläche 112 und dem Abstand 110 der GaN-Inseln vom P-Typ 102 abhängen (detaillierter in 1B erörtert). Das Strukturieren von GaN-Inseln vom P-Typ 102 kann eine 2DEG-Ladungsdichtesteuerung bereitstellen, ohne dass Herstellungsprozesse geändert werden müssen, was kostspielige und komplexe Änderungen des Herstellungsprozesses nach sich ziehen kann.
  • 1B veranschaulicht eine Querschnittsansicht 100B der in 1A gezeigten GaN-Vorrichtung 100A. Wie in 1B gezeigt, kann die Ladungsdichte in der 2DEG-Schicht 106 unter den GaN-Inseln vom P-Typ 102 (zum Beispiel Position 116) im Vergleich zu Bereichen, in denen keine GaN-Inseln vom P-Typ vorliegen (zum Beispiel Position 114) reduziert werden. Der Betrag der 2DEG-Ladungsdichtereduzierung kann von der Fläche 112 (siehe 1A) und dem Abstand 110 der GaN-Inseln vom P-Typ 102 abhängen. In manchen Ausführungsformen kann die Fläche 112 jeder Insel 102 beispielsweise 1,0 µm2 betragen, während der Abstand 110 zwischen jeder Insel 1,0 µm betragen kann. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Fläche 112 der Inseln 102 1,5 µm2 mit einem Abstand 110 von 1,5 µm betragen, während in anderen Ausführungsformen die Fläche zwischen 0,5 und 2,0 µm2 mit einem Abstand zwischen 0,5 und 2,0 µm betragen kann, und in noch anderen Ausführungsformen kann die Fläche kann zwischen 0,2 und 5,0 µm2 mit einem Abstand zwischen 0,2 bis 5,0 µm betragen. Wie Durchschnittsfachleute mit Kenntnis dieser Offenbarung erkennen, können die Fläche 112 und der Abstand 110 der Inseln 102 auf jeden geeigneten Wert eingestellt werden. Ferner kann die zuvor beschriebene 2DEG-Ladungsdichtetechnik, wie Durchschnittsfachleute erkennen, eine oder mehrere Inseln, unterschiedliche Größen und Formen für jede Insel, einen ungleichmäßigen Abstand zwischen jeder Insel und andere hierin beschriebene Eigenschaften, die unterschiedlich sein können, verwenden. Darüber hinaus kann die GaN-Schicht vom P-Typ, wie Durchschnittsfachleute erkennen werden, unterschiedliche Werte von Dotierungsdichten aufweisen.
  • Um die Merkmale und Aspekte von 2DEG-Ladungssteuerungsstrukturen und Techniken für GaN-Vorrichtungen gemäß der vorliegenden Offenbarung besser einschätzen zu können, wird im folgenden Abschnitt weiterer Kontext für die Offenbarung bereitgestellt, indem bestimmte Implementierungen von Ladungssteuerungsstrukturen für GaN-Vorrichtungen gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung erörtert werden. Diese Ausführungsformen sind nur Beispiele, und andere Ausführungsformen können in anderen Verbindungshalbleitervorrichtungen verwendet werden, wie z. B, Transistoren mit hoher Elektronenmobilität (HEMT), ohne darauf beschränkt zu sein.
  • 2A veranschaulicht eine isometrische Ansicht einer Ausführungsform einer GaN-Vorrichtung 200A unter Verwendung einer Isolationsimplantationsstrukturierung, um die 2DEG-Ladungsdichte gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung zu steuern. Wie in 2A gezeigt, kann die GaN-Vorrichtung 200A eine GaN-Schicht 204, eine AlGaN-Schicht 208 und eine 2DEG-Schicht 206, die zwischen der GaN-Schicht und der AlGaN-Schicht ausgebildet ist, enthalten. In manchen Ausführungsformen können Isolationsimplantationsbereiche 202 in der GaN-Vorrichtung 200A verwendet werden, wo eine Isolationsimplantation in die aktiven Bereiche der GaN-Vorrichtung platziert werden kann. Die Isolationsimplantationsbereiche 202 können eine beschädigte Gitterstruktur in der darunterliegenden AlGaN-Schicht 208 und der GaN-Schicht 204 erzeugen, wodurch Ladungsträger in der 2DEG-Schicht 206 eliminiert werden. Ferner können die beschädigten Gitterstrukturen piezoelektrische Effekte über die unmittelbar implantierten Bereiche hinaus reduzieren und können eine Reduzierung von Ladungsträgern in den angrenzenden 2DEG-Bereichen bewirken (weiter in 2B erörtert). In manchen Ausführungsformen kann der Betrag der 2DEG-Ladungsdichtereduzierung von der Fläche 212 und dem Abstand 210 der Isolationsimplantationsbereiche 202 abhängen (weiter in 2B erörtert).
  • 2B zeigt eine Querschnittsansicht 200B der in 2A gezeigten GaN-Vorrichtung 200A. In manchen Ausführungsformen können die 2DEG-Ladungsträger dort eliminiert werden, wo die Isolationsimplantationsbereiche 202 platziert sind, da die Isolationsimplantation durch die AlGaN-Schicht 208 und zumindest teilweise durch die GaN-Schicht 204 dringen und die Gitterstruktur beschädigen kann. Ferner können beschädigte Gitterstrukturen reduzierte piezoelektrische Effekte über die unmittelbar implantierten Bereiche hinaus verursachen und können eine Reduzierung von Ladungsträgern in angrenzenden Bereichen 220 bewirken. Der Betrag der 2DEG-Ladungsdichtereduzierung kann von der Fläche 212 und dem Abstand 210 der Implantationsbereiche 202 abhängen. Eine Fläche 212 des Implantationsbereichs 202 kann beispielsweise 1,0 µm2 betragen, während ein Abstand 210 zwischen Implantationsbereichen 1,0 µm betragen kann. In manchen Ausführungsformen kann eine Fläche 212 der Implantationsbereiche 202 1,5 µm2 mit einem Abstand 210 von 1,5 µm betragen, während in anderen Ausführungsformen die Fläche zwischen 0,5 und 2,0 µm2 mit einem Abstand zwischen 0,5 und 2,0 µm betragen kann und in verschiedenen Ausführungsformen kann die Fläche zwischen 0,2 und 5,0 µm2 mit einem Abstand zwischen 0,2 bis 5,0 µm betragen. Wie Durchschnittsfachleute mit Kenntnis dieser Offenbarung erkennen, können die Fläche und der Abstand der Implantationsbereiche 202 auf jeden geeigneten Wert eingestellt werden. Wie Durchschnittsfachleute erkennen, kann die offenbarte Technik zum Modifizieren der 2DEG-Ladungsdichte ferner einen oder mehrere Implantationsbereiche 202, unterschiedliche Größen und Formen von Implantationsbereichen und andere Eigenschaften enthalten, die sich von den hierin beschriebenen unterscheiden können. Darüber hinaus können, wie Durchschnittsfachleute erkennen werden, die Isolationsdosis und die Implantationsenergie beliebige geeignete Werte aufweisen.
  • 3A veranschaulicht eine isometrische Ansicht einer Ausführungsform einer GaN-Vorrichtung 300A, die isolationsimplantierte Bereiche durch GaN-Strukturen vom P-Typ gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung verwendet. In der veranschaulichten Ausführungsform können isolationsimplantierte Bereiche 302 bis hin zu GaN-Strukturen vom P-Typ 320 verwendet werden, um die Ladungsdichte in der 2DEG-Schicht 306 der GaN-Vorrichtung 300A zu steuern. Wie in 3A gezeigt, kann die GaN-Vorrichtung 300A eine GaN-Schicht 304, eine AlGaN-Schicht 308 und eine 2DEG-Schicht 306, die zwischen der GaN-Schicht und der AlGaN-Schicht ausgebildet ist, enthalten. In manchen Ausführungsformen können isolationsimplantierte Bereiche 302 durch Implantieren durch GaN-Strukturen vom P-Typ 320 ausgebildet werden. Die isolationsimplantierten Bereiche 302 können in aktiven Bereichen der GaN-Vorrichtung 300A verwendet werden, um die Ladungsdichte in der 2DEG-Schicht 306 zu reduzieren. In der veranschaulichten Ausführungsform können die isolationsimplantierten Bereiche 302 aufgrund des Vorhandenseins von GaN-Strukturen vom P-Typ 320 weniger in das Substrat eindringen, wodurch der erzeugte Gitterstrukturschaden die Ladungsträger in der 2DEG-Schicht 306 möglicherweise nicht vollständig eliminiert. Der Betrag der 2DEG-Ladungsdichtereduzierung kann von der Fläche 312 und dem Abstand 310 der isolationsimplantierten Bereiche 302 abhängen (weiter in 2B erörtert).
  • 3B zeigt eine Querschnittsansicht 300B der GaN-Vorrichtung 300A. In 3B sind die GaN-Schicht 304, die AlGaN-Schicht 308 und die 2DEG-Schicht 306 gezeigt. Bereiche mit reduzierter 2DEG-Ladungsdichte 324 in der 2DEG-Schicht 306 sind an isolationsimplantierten Bereichen 302 ausgerichtet, und Bereiche mit erhöhter Ladungsdichte 322 in der 2DEG-Schicht sind zwischen isolationsimplantierten Bereichen positioniert. Die Ladungsträger in der 2DEG-Schicht 306 können dort reduziert werden, wo die isolationsimplantierten Bereiche 302 platziert sind, da die Isolationsimplantation durch die GaN-Struktur vom P-Typ 320 durch die AlGaN-Schicht 308 dringen und die Gitterstruktur beschädigen kann, jedoch kann in dieser Ausführungsform die Isolationsimplantation in die GaN-Schicht eindringen, aber nicht so tief wie die direkte Implantation auf der AlGaN-Oberfläche. Eine geringere Durchdringung kann die implantationsbasierte Spannungsreduktion im Vergleich zur direkten Implantation auf der AlGaN-Oberfläche verringern. Auf diese Weise können die isolationsimplantierten Bereiche 302 eine Reduzierung von Ladungsträgern in der 2DEG-Schicht 306 in der Nähe der isolationsimplantierten Bereiche 302 bewirken, kann jedoch keine vollständige Eliminierung der Träger bewirken.
  • Der Betrag der 2DEG-Ladungsdichtereduzierung kann von der Fläche 312 (siehe 3A) und dem Abstand 310 der isolationsimplantierten Bereiche 302 abhängen. Eine Fläche 312 von isolationsimplantierten Bereichen 302 kann beispielsweise 1,0 µm2 groß sein, während ein Abstand 310 zwischen isolationsimplantierten Bereichen 1,0 µm betragen kann. In manchen Ausführungsformen kann eine Fläche 312 der isolationsimplantierten Bereiche 302 1,5 µm2 mit einem Abstand 310 von 1,5 µm betragen, während in anderen Ausführungsformen die Fläche zwischen 0,5 und 2,0 µm2 mit einem Abstand zwischen 0,5 und 2,0 µm betragen kann und in verschiedenen Ausführungsformen kann die Fläche zwischen 0,2 und 5,0 µm2 mit einem Abstand zwischen 0,2 bis 5,0 µm betragen. Wie Durchschnittsfachleute mit Kenntnis dieser Offenbarung erkennen, können die Fläche 312 und der Abstand 310 der isolationsimplantierten Bereiche 302 auf jeden geeigneten Wert eingestellt werden. Ferner kann, wie Durchschnittsfachleute erkennen werden, die zuvor offenbarte 2DEG-Ladungsdichtemodifikationstechnik, einen oder mehrere isolationsimplantierte Bereiche, unterschiedliche Größen und Formen für isolationsimplantierte Bereiche und andere Eigenschaften, die sich von den hierin beschriebenen unterscheiden können, enthalten. Darüber hinaus können, wie Durchschnittsfachleute erkennen werden, die Isolationsdosis und die Implantationsenergie beliebige geeignete Werte aufweisen.
  • 4A veranschaulicht eine Draufsicht einer GaN-Vorrichtung 400A gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung. Die GaN-Vorrichtung 400A kann einen Gatebereich 402 und einen aktiven Bereich 406 enthalten, wobei 2DEG-Ladungssteuerungsstrukturen 404 zu dem aktiven Bereich hinzugefügt wurden. Ladungssteuerungsstrukturen 404 können Flächen 408 und Abstände 410 aufweisen. Ladungssteuerungsstrukturen können in Form von Inseln ausgebildet sein. Der Wert der Flächen 408 und Abstände 410 kann variieren. In manchen Ausführungsformen können die Strukturen 404 GaN-Strukturen vom P-Typ ähnlich der Vorrichtung 100A sein, während sie in anderen Ausführungsformen Isolationsimplantationsbereiche ähnlich der Vorrichtung 200A sein können und in verschiedenen Ausführungsformen sie isolationsimplantierte Bereiche durch GaN-Strukturen vom P-Typ ähnlich der Vorrichtung 300A sein können. Die Fläche 408, der Abstand 410 und die Anzahl der Strukturen 404 können verwendet werden, um die 2DEG-Ladungsdichte zu steuern, wie in Fig. 400B gezeigt. In der veranschaulichten Ausführungsform kann eine Dichte der Inseln in Bereichen proximal und distal zum Gate 402 konstant sein.
  • Wie in 4B veranschaulicht, zeigt der Graph 400B einen ersten Plot 422 der 2DEG-Ladungsdichte als eine Funktion der Position in dem aktiven Bereich 406 mit Ladungssteuerungsstrukturen 404 zeigt, während der zweite Plot 420 die Ladungsdichte ohne Ladungssteuerungsstrukturen 404 (als Referenz) zeigt. Wie in Plot 422 zu sehen ist, ist die Ladungsdichte reduziert, wo Strukturen 404 vorliegen, und ist in Bereichen ohne Strukturen 404 erhöht. Fläche 408 von Strukturen 404 kann beispielsweise 1,0 µm2 betragen, während ein Abstand 410 zwischen Strukturen 404 1,0 µm betragen kann. In manchen Ausführungsformen kann die Fläche 408 1,5 µm2 mit einem Abstand 410 von 1,5 µm betragen, während in anderen Ausführungsformen die Fläche zwischen 0,5 und 2,0 µm2 mit einem Abstand zwischen 0,5 und 2,0 µm betragen kann und in verschiedenen Ausführungsformen kann die Fläche zwischen 0,2 und 5,0 µm2 mit einem Abstand zwischen 0,2 bis 5,0 µm betragen. Wie Durchschnittsfachleute mit Kenntnis dieser Offenbarung erkennen, können die Fläche 408 und der Abstand 410 der Strukturen 404 auf jeden geeigneten Wert eingestellt werden. Ferner können die Strukturen 404, wie Durchschnittsfachleute erkennen werden, unterschiedliche Größen und Formen aufweisen, beispielsweise, ohne darauf beschränkt zu sein, quadratisch, rechteckig, kreisförmig, dreieckig oder trapezförmig, und können andere Eigenschaften aufweisen, die sich von denen die hier beschriebenen unterscheiden können.
  • 5A veranschaulicht eine Draufsicht einer GaN-Vorrichtung 500A gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung. Die GaN-Vorrichtung 500A kann einen Gatebereich 502 und einen aktiven Bereich 506 enthalten, wobei 2DEG-Ladungssteuerungsstrukturen 504 zu dem aktiven Bereich hinzugefügt wurden. Die Strukturen 504 können Flächen 508 und Abstände 510 aufweisen, die variieren können. Die Strukturen 504 können GaN-Strukturen vom P-Typ ähnlich der Vorrichtung 100A, Isolationsimplantationsbereiche ähnlich der Vorrichtung 200A oder Isolationsimplantationsbereiche durch GaN-Strukturen vom P-Typ ähnlich der Vorrichtung 300A sein. Die Fläche 508, der Abstand 510 und die Anzahl der Strukturen 504 können verwendet werden, um die 2DEG-Ladungsdichte zu steuern, wie in 5B gezeigt. Wie in 5B veranschaulicht, zeigt der Graph 500B die 2DEG-Ladungsdichte als eine Funktion der Position in dem aktiven Bereich. Der erste Plot 522 zeigt eine 2DEG-Ladungsdichte mit Strukturen 504, während Plot 520 eine 2DEG-Ladungsdichte ohne Strukturen 504 zeigt. In der veranschaulichten Ausführungsform kann eine Dichte von Ladungssteuerungsstrukturen (Inseln) in Bereichen nahe dem Gate 502 abnehmen und in Bereichen distal zu dem Gate 502 zunehmen.
  • Wie in Graph 500B zu sehen ist, ist die Ladungsdichte reduziert, wo Strukturen 504 vorliegen, und ist in Bereichen ohne Strukturen 504 erhöht. In Bereichen in der Nähe des Gates 502 gibt es eine geringere Dichte von Strukturen 504, was zu einer höheren Ladungsdichte in diesen Bereichen führen kann. Fläche 508 von Strukturen 504 kann beispielsweise 1,0 µm2 betragen, während ein Abstand 510 zwischen Strukturen 504 1,0 µm betragen kann. In manchen Ausführungsformen kann die Fläche 508 1,5 µm2 mit einem Abstand 510 von 1,5 µm betragen, während in anderen Ausführungsformen die Fläche zwischen 0,5 und 2,0 µm2 mit einem Abstand zwischen 0,5 und 2,0 µm betragen kann und in verschiedenen Ausführungsformen kann die Fläche zwischen 0,2 und 5,0 µm2 mit einem Abstand zwischen 0,2 bis 5,0 µm betragen. Wie Durchschnittsfachleute mit Kenntnis dieser Offenbarung erkennen, können die Fläche 508 und der Abstand 510 der Strukturen 504 auf jeden geeigneten Wert eingestellt werden. Ferner können die Strukturen 504, wie Durchschnittsfachleute erkennen werden, unterschiedliche Größen und Formen aufweisen, beispielsweise, ohne darauf beschränkt zu sein, quadratisch, rechteckig, kreisförmig, dreieckig oder trapezförmig, und können andere Eigenschaften aufweisen, die sich von denen die hier beschriebenen unterscheiden können.
  • 6A veranschaulicht eine Draufsicht einer GaN-Vorrichtung 600A gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung. Die GaN-Vorrichtung 600A kann einen Gatebereich 602 und einen aktiven Bereich 606 enthalten, wobei 2DEG-Ladungssteuerungsstrukturen 604 zu dem aktiven Bereich hinzugefügt wurden. Die Strukturen 604 können Flächen 608 und Abstände 610 aufweisen, die variieren können. Die Strukturen 604 können GaN-Strukturen vom P-Typ ähnlich der Vorrichtung 100A, Isolationsimplantationsbereiche ähnlich der Vorrichtung 200A oder Isolationsimplantationsbereiche durch GaN-Strukturen vom P-Typ ähnlich der Vorrichtung 300A sein. Die Fläche 608, der Abstand 610 und die Anzahl der Strukturen 604 können verwendet werden, um die 2DEG-Ladungsdichte zu steuern, wie in 6B gezeigt. Wie in 6B veranschaulicht, zeigt der Graph 600B die 2DEG-Ladungsdichte als eine Funktion der Position in dem aktiven Bereich. Der erste Plot 622 zeigt eine 2DEG-Ladungsdichte mit Strukturen 604, während der zweite Plot 620 eine 2DEG-Ladungsdichte ohne Strukturen 604 zeigt. In der veranschaulichten Ausführungsform kann eine Dichte der Ladungssteuerungsstrukturen (Inseln) in Bereichen nahe dem Gate 602 konstant sein und in Bereichen abnehmen, die distal zu dem Gate 602 liegen.
  • Wie im ersten Plot 622 zu sehen ist, ist die 2DEG-Ladungsdichte reduziert, wo Strukturen 604 vorliegen, und ist in Bereichen ohne Strukturen 604 erhöht. In Bereichen des aktiven Bereichs 606, die von dem Gate 602 entfernt sind, gibt es eine geringere Dichte von Strukturen 604, was zu einer höheren Ladungsdichte in diesen Bereichen führen kann. Fläche 608 von Strukturen 604 kann beispielsweise 1,0 µm2 betragen, während ein Abstand 610 zwischen Strukturen 604 1,0 µm betragen kann. In manchen Ausführungsformen kann die Fläche 608 1,5 µm2 mit einem Abstand 610 von 1,5 µm betragen, während in anderen Ausführungsformen die Fläche zwischen 0,5 und 2,0 µm2 mit einem Abstand zwischen 0,5 und 2,0 µm betragen kann und in verschiedenen Ausführungsformen kann die Fläche zwischen 0,2 und 5,0 µm2 mit einem Abstand zwischen 0,2 bis 5,0 µm betragen. Wie Durchschnittsfachleute mit Kenntnis dieser Offenbarung erkennen, können die Fläche 608 und der Abstand 610 der Strukturen 604 auf jeden geeigneten Wert eingestellt werden. Ferner können die Strukturen 604, wie Durchschnittsfachleute erkennen werden, unterschiedliche Größen und Formen aufweisen, beispielsweise, ohne darauf beschränkt zu sein, quadratisch, rechteckig, kreisförmig, dreieckig oder trapezförmig, und können andere Eigenschaften aufweisen, die sich von denen die hier beschriebenen unterscheiden können.
  • 7A veranschaulicht eine Draufsicht einer GaN-Vorrichtung 700A gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung. Die GaN-Vorrichtung 700A kann einen Gatebereich 702 und einen aktiven Bereich 706 enthalten, wobei 2DEG-Ladungssteuerungsstrukturen 704 zu dem aktiven Bereich hinzugefügt wurden. Die Strukturen 704 können Flächen 708 und Abstände 710 aufweisen, die variieren können. Die Strukturen 704 können GaN-Strukturen vom P-Typ ähnlich der Vorrichtung 100A, Isolationsimplantationsbereiche ähnlich der Vorrichtung 200A oder Isolationsimplantationsbereiche durch GaN-Strukturen vom P-Typ ähnlich der Vorrichtung 300A sein. Die Fläche 708, der Abstand 710 und die Anzahl der Strukturen 704 können verwendet werden, um die 2DEG-Ladungsdichte zu steuern, wie in Fig. 700B gezeigt. Wie in 7B veranschaulicht, zeigt der Graph 700B die 2DEG-Ladungsdichte als eine Funktion der Position in dem aktiven Bereich 706. Der erste Plot 722 zeigt die 2DEG-Ladungsdichte mit Strukturen 704, während der zweite Plot 720 die 2DEG-Ladungsdichte ohne Strukturen 704 zeigt. In der veranschaulichten Ausführungsform kann eine Dichte der Ladungssteuerungsstrukturen (Inseln) in Bereichen nahe dem Gate 702 abnehmen und in Bereichen zunehmen, die distal zu dem Gate 702 liegen.
  • Wie in Graph 700B zu sehen ist, ist die Ladungsdichte reduziert, wo Strukturen 704 vorliegen, und ist in Bereichen ohne Strukturen 704 erhöht. In Bereichen in der Nähe und entfernt von dem Gate 702 gibt es eine geringere Dichte von 704, was zu einer höheren Ladungsdichte in diesen Bereichen führen kann. Fläche 708 von Strukturen 704 kann beispielsweise 1,0 µm2 betragen, während ein Abstand 710 zwischen Strukturen 704 1,0 µm betragen kann. In manchen Ausführungsformen kann die Fläche 708 1,5 µm2 mit einem Abstand 710 von 1,5 µm betragen, während in anderen Ausführungsformen die Fläche zwischen 0,5 und 2,0 µm2 mit einem Abstand zwischen 0,5 und 2,0 µm betragen kann und in verschiedenen Ausführungsformen kann die Fläche zwischen 0,2 und 5,0 µm2 mit einem Abstand zwischen 0,2 bis 5,0 µm betragen. Wie Durchschnittsfachleute mit Kenntnis dieser Offenbarung erkennen, können die Fläche 708 und der Abstand 710 der Strukturen 704 auf jeden geeigneten Wert eingestellt werden. Ferner können die Strukturen 704, wie Durchschnittsfachleute erkennen werden, unterschiedliche Größen und Formen aufweisen, beispielsweise, ohne darauf beschränkt zu sein, quadratisch, rechteckig, kreisförmig, dreieckig oder trapezförmig, und können andere Eigenschaften aufweisen, die sich von denen die hier beschriebenen unterscheiden können.
  • 8A veranschaulicht eine Draufsicht einer GaN-Vorrichtung 800A gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung. Die GaN-Vorrichtung 800A kann einen Gatebereich 802 und einen aktiven Bereich 806 enthalten, wobei 2DEG-Ladungssteuerungsstrukturen 804 zu dem aktiven Bereich hinzugefügt wurden. Die Strukturen 804 können Flächen 808 und Abstände 810 aufweisen, die variieren können. Die Strukturen 804 können GaN-Strukturen vom P-Typ ähnlich der Vorrichtung 100A, Isolationsimplantationsbereiche ähnlich der Vorrichtung 200A oder Isolationsimplantationsbereiche durch GaN-Strukturen vom P-Typ ähnlich der Vorrichtung 300A sein. Die Fläche 808, der Abstand 810 und die Anzahl der Strukturen 804 können verwendet werden, um die 2DEG-Ladungsdichte zu steuern, wie in 8B gezeigt. Wie in 8B veranschaulicht, zeigt der Graph 800B die 2DEG-Ladungsdichte als eine Funktion der Position in dem aktiven Bereich 806. Der erste Plot 822 zeigt die Ladungsdichte in dem 2DEG-Bereich mit Strukturen 804, während der zweite Plot 820 die Ladungsdichte ohne Strukturen 804 zeigt. In der veranschaulichten Ausführungsform kann eine Dichte der Ladungssteuerungsstrukturen (Inseln) in Bereichen nahe dem Gate 802 abnehmen und in Bereichen zunehmen, die distal zu dem Gate 802 liegen.
  • Wie im ersten Plot 822 zu sehen ist, ist die Ladungsdichte reduziert, wo Strukturen 804 vorliegen, und ist in Bereichen ohne Strukturen 804 erhöht. In Bereichen mit einer geringeren Dichte an Strukturen 804 kann die Ladungsdichte höher sein als in Bereichen mit einer höheren Dichte an Strukturen 804. Fläche 808 von Strukturen 804 kann beispielsweise 1,0 µm2 betragen, während ein Abstand 810 zwischen Strukturen 804 1,0 µm betragen kann. In manchen Ausführungsformen kann die Fläche 808 1,5 µm2 mit einem Abstand 810 von 1,5 µm betragen, während in anderen Ausführungsformen die Fläche zwischen 0,5 und 2,0 µm2 mit einem Abstand zwischen 0,5 und 2,0 µm betragen kann und in verschiedenen Ausführungsformen kann die Fläche zwischen 0,2 und 5,0 µm2 mit einem Abstand zwischen 0,2 bis 5,0 µm betragen. Wie Durchschnittsfachleute mit Kenntnis dieser Offenbarung erkennen, können die Fläche und der Abstand der Strukturen auf jeden geeigneten Wert eingestellt werden. Ferner können die Strukturen 804, wie Durchschnittsfachleute erkennen werden, unterschiedliche Größen und Formen aufweisen, beispielsweise, ohne darauf beschränkt zu sein, quadratisch, rechteckig, kreisförmig, dreieckig oder trapezförmig, und können andere Eigenschaften aufweisen, die sich von denen die hier beschriebenen unterscheiden können.
  • 9A veranschaulicht eine Draufsicht einer GaN-Vorrichtung 900A gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung. Die GaN-Vorrichtung 900A kann einen Gatebereich 902 und einen aktiven Bereich 906 enthalten, wobei 2DEG-Ladungssteuerungsstrukturen 904 zu dem aktiven Bereich hinzugefügt wurden. Die Strukturen 904 können Flächen 908 und Abstände 910 aufweisen, die variieren können. Die Strukturen 904 können GaN-Strukturen vom P-Typ ähnlich der Vorrichtung 100A, Isolationsimplantationsbereiche ähnlich der Vorrichtung 200A oder Isolationsimplantationsbereiche durch GaN-Strukturen vom P-Typ ähnlich der Vorrichtung 300A sein. Die Fläche 908, der Abstand 910 und die Anzahl der Strukturen 904 können verwendet werden, um die 2DEG-Ladungsdichte zu steuern, wie in Fig. 900B gezeigt. Wie in 9B veranschaulicht, zeigt der Graph 900B die 2DEG-Ladungsdichte als eine Funktion der Position in dem aktiven Bereich 906. Der erste Plot 922 zeigt die Ladungsdichte in der 2DEG-Schicht mit Strukturen 904, während der zweite Plot 920 die Ladungsdichte ohne Strukturen 904 zeigt.
  • Wie in 9A und 9B zu sehen ist, ist die Ladungsdichte reduziert, wo Strukturen 904 vorliegen, und ist in Bereichen ohne Strukturen 904 erhöht. In Bereichen mit einer geringeren Dichte an Strukturen 904 kann die Ladungsdichte höher sein, während die Ladungsdichte in Bereichen mit einer höheren Dichte an Strukturen relativ niedriger sein kann. Fläche 908 von Strukturen 904 kann beispielsweise 1,0 µm2 betragen, während ein Abstand 910 zwischen Strukturen 904 1,0 µm betragen kann. In manchen Ausführungsformen kann die Fläche 908 1,5 µm2 mit einem Abstand 910 von 1,5 µm betragen, während in anderen Ausführungsformen die Fläche zwischen 0,5 und 2,0 µm2 mit einem Abstand zwischen 0,5 und 2,0 µm betragen kann und in verschiedenen Ausführungsformen kann die Fläche zwischen 0,2 und 5,0 µm2 mit einem Abstand zwischen 0,2 bis 5,0 µm betragen. Wie Durchschnittsfachleute mit Kenntnis dieser Offenbarung erkennen, können die Fläche 908 und der Abstand 910 der Strukturen 904 auf jeden geeigneten Wert eingestellt werden. Ferner können die Strukturen 904, wie Durchschnittsfachleute erkennen werden, unterschiedliche Größen und Formen aufweisen, beispielsweise, ohne darauf beschränkt zu sein, quadratisch, rechteckig, kreisförmig, dreieckig oder trapezförmig, und können andere Eigenschaften aufweisen, die sich von denen die hier beschriebenen unterscheiden können.
  • 10A veranschaulicht eine Reihe von Ladungsdichte-Modifikationscoupons 1000A, die 2DEG-Ladungssteuerungsstrukturen verwenden, die den Ladungssteuerungsstrukturen von 5A ähnlich sind. Der Abschnitt 1002 ist ein Referenztransistor, während die Abschnitte 1004, 1006, 1008 und 1010 Transistoren mit unterschiedlichen Größen und Abständen für die Ladungssteuerungsstrukturen in ihrem aktiven Bereich sind. 10B zeigt C-V-Testergebnisse 1000B für die Coupons von 10A. In 10B ist die Kapazität als eine Funktion der Gate-zu-Source-Spannung (Vgs) für jeden der Coupons in 10A aufgetragen. Wie in den C-V-Plots von 10B gezeigt, kann die Anordnung der Ladungssteuerungsstrukturen verwendet werden, um die Ladungsdichte in den Coupons zu steuern, da sich die Schwellenspannung für jeden der Coupons 1004 bis 1010 im Vergleich zu der Schwellenspannung des Coupons 1002 verschiebt. Wenn die Größe der Ladungssteuerungsstrukturen zunimmt, wird ferner die Ladungsdichte reduziert. Wenn der Abstand zwischen den Ladungssteuerungsstrukturen reduziert wird, wird auf ähnliche Weise auch die Ladungsdichte reduziert. Diese Reduzierung der Ladungsdichte kann die Ausgangskapazität des Transistors reduzieren und kann eine erhöhte Schaltfrequenz des Transistors ermöglichen.
  • 11A zeigt eine Querschnittsansicht und eine Draufsicht eines GaN-Transistors 1100A gemäß einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung. In 11A wird eine Querschnittsansicht eines GaN-Transistors mit einem Sourcebereich 1104, einem Gatebereich 1102, einem Driftbereich 1106, einem Drainbereich 1108 und einer 2DEG-Schicht 1122 gezeigt. Eine Draufsicht auf einen herangezoomten Abschnitt 1120 wird ebenfalls gezeigt, wo das Gate 1110, der aktive Bereich 1112 und die ladungsgesteuerten Bereiche 1114 gezeigt werden. Die Ladungssteuerbereiche haben eine treppenförmige Trapezform. Die ladungsgesteuerten Bereiche 1114 können GaN-Bereiche vom P-Typ, Isolationsimplantationsbereiche und/oder eine Kombination aus GaN-Strukturen vom P-Typ und Isolationsimplantationsstrukturen sein. 11B zeigt die 2DEG-Ladungsdichte und das elektrische Feld als Funktion der Position entlang des aktiven Bereichs für den GaN-Transistor 1100A. Wie in 11B gezeigt, ist die 2DEG-Ladungsdichte 1127 in der Nähe des Gatebereichs 1102 aufgrund des Vorhandenseins der ladungsgesteuerten Bereiche 1114 reduziert. Als Ergebnis der reduzierten Ladungsdichte wird das elektrische Feld 1125 in dem Bereich nahe dem Gatebereich 1102 im Vergleich zu dem elektrischen Feld für einen Fall ohne Ladungssteuerungsstrukturen (1129) reduziert. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Reduzierung der 2DEG-Ladungsdichte in der Nähe des Gates des Transistors eine Reduzierung der Gatelänge ermöglichen und kann eine Reduzierung der Chipfläche ermöglichen. Wie Durchschnittsfachleute mit Kenntnis dieser Offenbarung erkennen, können Ladungssteuerungsstrukturen eine kontinuierliche Struktur sein und/oder können die Form von Inseln aufweisen. Ferner können, wie Durchschnittsfachleute erkennen werden, Ladungssteuerungsstrukturen unterschiedliche Größen und Abstände aufweisen.
  • 12A zeigt eine Querschnittsansicht und eine Draufsicht eines GaN-Transistors 1200A gemäß einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung. In 12A wird eine Querschnittsansicht eines GaN-Transistors 1200A mit einem Sourcebereich 1204, einem Gatebereich 1202, einem Driftbereich 1206, einem Drainbereich 1208 und einer 2DEG-Schicht 1222 gezeigt. Eine Draufsicht auf einen herangezoomten Abschnitt 1220 wird ebenfalls gezeigt, wo das Gate 1210, der aktive Bereich 1212 und die ladungsgesteuerten Bereiche 1214 gezeigt werden. In dieser Ausführungsform haben die ladungsgesteuerten Bereiche 1214 eine dreieckige oder trapezförmige Form. Die ladungsgesteuerten Bereiche 1214 können GaN-Strukturen vom P-Typ, Isolationsimplantationsstrukturen und/oder eine Kombination aus GaN-Strukturen vom P-Typ und Isolationsimplantationsstrukturen sein. 12B zeigt die 2DEG-Ladungsdichte und das elektrische Feld als Funktion der Position entlang des aktiven Bereichs. Wie in 12B gezeigt, ist die 2DEG-Ladungsdichte 1227 in der Nähe des Gatebereichs 1202 aufgrund des Vorhandenseins der ladungsgesteuerten Bereiche 1214 reduziert. Als Ergebnis der reduzierten Ladungsdichte wird das elektrische Feld 1225 in einem Bereich nahe dem Gatebereich 1202 im Vergleich zu dem elektrischen Feld für einen Fall ohne Ladungssteuerungsstrukturen (1229) reduziert. Wie Durchschnittsfachleute mit Kenntnis dieser Offenbarung erkennen, können Ladungssteuerungsstrukturen eine kontinuierliche Struktur sein und/oder können die Form von Inseln aufweisen. Ferner können, wie Durchschnittsfachleute erkennen werden, Ladungssteuerungsstrukturen unterschiedliche Größen und Abstände aufweisen.
  • 13A zeigt eine Querschnittsansicht und eine Draufsicht eines GaN-Transistors 1300A gemäß einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung. In 13A wird eine Querschnittsansicht eines GaN-Transistors mit einem Sourcebereich 1304, einem Gatebereich 1302, einem Driftbereich 1306, einem Drainbereich 1308 und einer 2DEG-Schicht 1322 gezeigt. Eine Draufsicht auf einen herangezoomten Abschnitt 1320 wird ebenfalls gezeigt, wo das Gate 1310, der aktive Bereich 1312 und die ladungsgesteuerten Bereiche 1314 gezeigt werden. Bei dieser Ausführungsform haben die Ladungssteuerbereiche eine Ellipsenform. Die Ladungssteuerbereiche können GaN-Strukturen vom P-Typ, Isolationsimplantationsstrukturen und/oder eine Kombination aus GaN-Strukturen vom P-Typ und Isolationsimplantationsstrukturen sein. 13B zeigt die 2DEG-Ladungsdichte und das elektrische Feld als Funktion der Position entlang des aktiven Bereichs. Wie in 13B dargestellt, ist die 2DEG-Ladungsdichte 1327 in der Nähe des Gatebereichs 1302 aufgrund des Vorhandenseins der ladungsgesteuerten Bereiche 1314 reduziert. Als Ergebnis der reduzierten Ladungsdichte wird das elektrische Feld 1325 in einem Bereich nahe dem Gatebereich 1302 im Vergleich zu dem elektrischen Feld für einen Fall ohne Ladungssteuerungsstrukturen (1329) reduziert. Wie Durchschnittsfachleute mit Kenntnis dieser Offenbarung erkennen, können Ladungssteuerungsstrukturen eine kontinuierliche Struktur sein und/oder können die Form von Inseln aufweisen. Ferner können, wie Durchschnittsfachleute erkennen werden, Ladungssteuerungsstrukturen unterschiedliche Größen und Abstände aufweisen.
  • 14 zeigt eine Draufsicht eines GaN-Widerstands 1400 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung. GaN-Widerstand 1400 kann ohmsche Kontaktbereiche 1402, aktive Bereiche 1408 und isolierte implantierte Bereiche 1404 enthalten. In manchen Ausführungsformen können die ohmschen Kontaktbereiche 1402 metallische Kontaktbereiche sein. Der aktive Bereich 1408, der in dieser Ausführungsform eine Hundeknochenform hat, kann die Ausbildung eines 2DEG im Substrat ermöglichen, wobei ein Widerstandswert des Widerstands durch eine minimale Herstellungsbreite 1412 des aktiven Bereichs eingestellt werden kann. Eine Breite der minimalen Herstellungsbreite 1412 des aktiven Bereichs kann durch einen minimalen Herstellungsabstand zwischen den implantierten Bereichen 1404 festgelegt werden. In der veranschaulichten Ausführungsform können GaN-Ladungssteuerungsstrukturen vom P-Typ 1406 zu dem Widerstand hinzugefügt werden, um einen relativ hochohmigen Widerstand auszubilden. Die Ladungssteuerungsstrukturen können einen minimalen Herstellungsabstand 1410 aufweisen. Ein Wert des Abstands 1410 kann niedriger als die Breite 1412 des aktiven Bereichs sein, wodurch die Ausbildung eines Widerstands mit relativ hohem Wert ermöglicht wird. Auf diese Weise können Herstellungsbeschränkungen hinsichtlich des Mindestabstands von implantierten Bereichen umgangen werden. Darüber hinaus kann diese Technik die Ausbildung von Widerständen mit relativ hohem Wert ermöglichen, ohne dass eine kostspielige und komplexe Änderung der Herstellungsausrüstung erforderlich ist. Darüber hinaus kann die Verwendung von GaN-Ladungssteuerungsstrukturen vom P-Typ eine verbesserte Herstellungskontrolle des Widerstandswerts im Vergleich zu einem ohne Ladungssteuerungsstrukturen ausgebildeten Widerstand ermöglichen. Wenn beispielsweise eine minimale Herstellungsgestaltungsregel auf 10 nm für eine aktive Breite festgelegt ist, kann diese Technik die Herstellung eines Widerstands mit einem Widerstandswert ermöglichen, der gleich einem Widerstandswert eines Widerstands mit einer aktiven Breite von 8 nm sein kann. Wie Durchschnittsfachleute mit Kenntnis dieser Offenbarung erkennen, kann die minimale Herstellungsgestaltungsregel für eine aktive Breite und einen aktiven Abstand für verschiedene Halbleiterherstellungsprozesse variieren.
  • 15 zeigt eine Draufsicht eines GaN-Widerstands 1500 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung. GaN-Widerstand 1500 kann ohmsche Kontaktbereiche 1502, aktive Bereiche 1508 und isolierte implantierte Bereiche 1504 enthalten. In manchen Ausführungsformen können die ohmschen Kontaktbereiche 1502 metallische Kontaktbereiche sein. In der veranschaulichten Ausführungsform kann der aktive Bereich 1508 mit einer Form eines Rechtecks eine nicht minimale Herstellungsbreite von 1512 haben. Wie Durchschnittsfachleute erkennen, ist eine nicht minimale Herstellungsmerkmalsgröße eine Merkmalsgröße, die keine minimale Merkmalsgröße des Herstellungsprozesses verwendet. GaN-Ladungssteuerungsstrukturen vom P-Typ 1506 können zu dem Widerstand hinzugefügt werden, um einen relativ hochohmigen Widerstand auszubilden. Die Ladungssteuerungsstrukturen können einen minimalen Herstellungsabstand 1510 aufweisen. Somit kann selbst bei einer nicht minimalen Breite des aktiven Bereichs ein relativ hochohmiger Widerstand ausgebildet werden. Darüber hinaus kann die Verwendung von GaN-Ladungssteuerungsstrukturen vom P-Typ eine verbesserte Herstellungskontrolle des Widerstandswerts im Vergleich zu einem ohne die Ladungssteuerungsstruktur ausgebildeten Widerstand ermöglichen.
  • 16 zeigt eine Draufsicht eines GaN-Widerstands 1600 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung. GaN-Widerstand 1600 kann ohmsche Kontaktbereiche 1602, aktive Bereiche 1608 und isolierte implantierte Bereiche 1604 enthalten. In manchen Ausführungsformen können die ohmschen Kontaktbereiche metallische Kontaktbereiche sein. Der aktive Bereich, der eine Hundeknochenform haben kann, kann die Ausbildung von 2DEG in dem Substrat ermöglichen, wobei ein Wert des Widerstands durch eine minimale Herstellungsbreite des aktiven Bereichs 1612 bestimmt werden kann. Eine Breite der minimalen Breite 1612 des aktiven Bereichs kann durch einen minimalen Herstellungsabstand zwischen den implantierten Bereichen 1604 festgelegt werden. In der veranschaulichten Ausführungsform können GaN-Ladungssteuerungsstrukturen vom P-Typ 1606 zu dem Widerstand hinzugefügt werden, um einen relativ hochohmigen Widerstand auszubilden. Die GaN-Struktur vom P-Typ kann in Form mehrerer Inseln vorliegen. Die Ladungssteuerungsstrukturen können einen minimalen Herstellungsabstand 1610 aufweisen. In manchen Ausführungsformen kann der Abstand 1610 geringer sein als die minimale Breite 1612 des aktiven Bereichs, wodurch die Ausbildung eines relativ hochohmigen Widerstands ermöglicht wird. Auf diese Weise können Herstellungsbeschränkungen hinsichtlich des Mindestabstands von implantierten Bereichen umgangen werden, und diese Technik kann die Ausbildung von Widerständen mit relativ hohem Wert ermöglichen, ohne dass kostspielige und komplexe Änderungen in der Herstellungsausrüstung erforderlich sind. Darüber hinaus kann die Verwendung von GaN-Ladungssteuerungsstrukturen vom P-Typ eine verbesserte Herstellungskontrolle des Widerstandswerts im Vergleich zu einem ohne Ladungssteuerungsstrukturen ausgebildeten Widerstand ermöglichen.
  • 17 veranschaulicht eine Querschnittsansicht der GaN-Vorrichtung 1700. Die GaN-Vorrichtung 1700 kann eine GaN-Schicht 1704, eine erste AlGaN-Schicht 1708 und eine 2DEG-Schicht 1706, die zwischen der GaN-Schicht 1704 und der ersten AlGaN-Schicht 1708 ausgebildet ist, enthalten. Die GaN-Vorrichtung 1700 kann auch Inseln 1702 enthalten. In manchen Ausführungsformen können die Inseln 1702 aus GaN-Material vom P-Typ ausgebildet werden. Die GaN-Vorrichtung 1700 kann ferner eine zweite AlGaN-Schicht 1705 enthalten, die auf der ersten AlGaN-Schicht 1708 ausgebildet ist. In der veranschaulichten Ausführungsform kann die zweite AlGaN-Schicht 1705 in einigen Bereichen entfernt werden, wie etwa im Bereich 1720. Wie zuvor erörtert, kann die 2DEG-Ladungsdichte unter den GaN-Inseln vom P-Typ 1702 (zum Beispiel Position 1716) im Vergleich zu Bereichen ohne GaN-Inseln vom P-Typ (zum Beispiel Position 1714) reduziert werden. Das Hinzufügen der zweiten AlGaN-Schicht 1705 auf der ersten AlGaN-Schicht 1708 im Bereich 1722 kann die Ladungsdichte in der 2DEG-Schicht 1706 unter der zweiten AlGaN-Schicht 1705 (zum Beispiel Position 1718) erhöhen. Wie zuvor kann das Vorhandensein von GaN-Inseln vom P-Typ im Bereich 1722 die 2DEG-Ladungsdichte unter den Inseln verringern, beispielsweise Position 1712, jedoch kann die 2DEG-Ladungsdichte an Position 1712 aufgrund des Vorhandenseins der zweiten AlGaN-Schicht 1705 über Position 1712 höher sein als die 2DEG-Ladungsdichte am Position 1716. Somit kann dieses Verfahren eine Steuerung der 2DEG-Ladungsdichte an verschiedenen Stellen in einem GaN-Substrat und/oder GaN-Wafer ermöglichen.
  • Ein Betrag einer 2DEG-Ladungsdichteerhöhung aufgrund des Vorhandenseins der zweiten AlGaN-Schicht 1705 kann von einer Dicke der zweiten AlGaN-Schicht 1705 abhängen. In manchen Ausführungsformen kann die Dicke der zweiten AlGaN-Schicht 1705 beispielsweise 50 nm betragen. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Dicke der zweiten AlGaN-Schicht 1705 beispielsweise 100 nm betragen, während in anderen Ausführungsformen die Dicke zwischen 5 und 10 nm liegen kann und in noch anderen Ausführungsformen die Dicke zwischen 150 und 250 nm liegen kann. Wie Durchschnittsfachleute mit Kenntnis dieser Offenbarung erkennen, kann die Dicke der zweiten AlGaN-Schicht 1705 auf jeden geeigneten Wert eingestellt werden. Ferner kann die zuvor beschriebene 2DEG-Ladungsdichtesteuerungstechnik, wie Durchschnittsfachleute erkennen, eine oder mehrere Inseln, unterschiedliche Größen und Formen für jede Insel, einen ungleichmäßigen Abstand zwischen jeder Insel und andere hierin beschriebene Eigenschaften, die unterschiedlich sein können, verwenden. Darüber hinaus kann die GaN-Schicht vom P-Typ, wie Durchschnittsfachleute erkennen werden, unterschiedliche Werte von Dotierungsdichten aufweisen. Außerdem kann die zweite AlGaN-Schicht 1705 unterschiedliche Konzentrationen von Al und GaN aufweisen. Darüber hinaus kann eine dritte AlGaN-Schicht zum Steuern der 2DEG-Ladungsdichte auf der zweiten AlGaN-Schicht 1705 ausgebildet werden. In manchen Ausführungsformen können mehrere AlGaN-Schichten zur Steuerung der 2DEG-Ladungsdichte verwendet werden.
  • 18 veranschaulicht eine Querschnittsansicht einer GaN-Vorrichtung 1800 gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung. Wie in 18 gezeigt, kann die GaN-Vorrichtung 1800 eine GaN-Schicht 1804, eine AlGaN-Schicht 1808 und eine 2DEG-Schicht 1806, die zwischen der GaN-Schicht 1804 und der AlGaN-Schicht 1808 ausgebildet ist, enthalten. Die GaN-Vorrichtung 1800 kann isolationsimplantierte Bereiche 1802 enthalten. Die GaN-Vorrichtung 1800 kann ferner eine zweite AlGaN-Schicht 1805 enthalten, die auf der ersten AlGaN-Schicht 1808 ausgebildet ist. In der veranschaulichten Ausführungsform kann die zweite AlGaN-Schicht 1805 in einigen Bereichen entfernt werden, wie etwa im Bereich 1820. Wie zuvor erörtert, können Isolationsimplantationsbereiche 1802 in der GaN-Vorrichtung 1800 verwendet werden, wo eine Isolationsimplantation in die aktiven Bereiche der GaN-Vorrichtung 1800 platziert werden kann. Die isolationsimplantierten Bereiche 1802 können eine beschädigte Gitterstruktur in der darunterliegenden ersten AlGaN-Schicht 1808 und der GaN-Schicht 1804 erzeugen, wodurch Ladungsträger in der 2DEG-Schicht 1806 eliminiert werden. Ferner können die beschädigten Gitterstrukturen piezoelektrische Effekte über die unmittelbar implantierten Bereiche hinaus reduzieren und können eine Reduzierung von Ladungsträgern in den angrenzenden 2DEG-Bereichen bewirken. Das Hinzufügen der zweiten AlGaN-Schicht 1805 auf der ersten AlGaN-Schicht 1808 im Bereich 1822 kann die Ladungsdichte in der 2DEG-Schicht 1806 unter den Bereichen, in denen die zweite AlGaN-Schicht 1805 vorliegt (zum Beispiel Position 1818) erhöhen. Wie zuvor kann das Vorhandensein von isolationsimplantierten Bereichen 1802 die 2DEG-Ladungsdichte in diesen Bereichen zum Beispiel an Position 1812, eliminieren.
  • Ähnlich wie bei der obigen Erörterung in 2A und 2B können die 2DEG-Ladungsträger dort eliminiert werden, wo die isolationsimplantierten Bereiche 1802 vorhanden sind, wo Isolationsimplantationen, die zum Ausbilden der isolationsimplantierten Bereiche 1802 verwendet werden, die zweite AlGaN-Schicht 1805 und die erste AlGaN-Schicht 1808 durchdringen können. In manchen Ausführungsformen kann das Isolationsimplantat in die GaN-Schicht 1804 eindringen. Das Hinzufügen der zweiten AlGaN-Schicht 1805 kann die 2DEG-Ladungsdichte unterhalb der Bereiche mit der zweiten AlGaN-Schicht 1805 erhöhen. Der Betrag der Erhöhung der 2DEG-Ladungsdichte kann von einer Dicke der zweiten AlGaN-Schicht 1805 abhängen. In manchen Ausführungsformen kann die Dicke der zweiten AlGaN-Schicht 1805 beispielsweise 50 nm betragen. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Dicke der zweiten AlGaN-Schicht 1805 beispielsweise 100 nm betragen, während in anderen Ausführungsformen die Dicke zwischen 5 und 10 nm liegen kann und in noch anderen Ausführungsformen die Dicke zwischen 150 und 250 nm liegen kann. Wie Durchschnittsfachleute mit Kenntnis dieser Offenbarung erkennen, kann die Dicke der zweiten AlGaN-Schicht 1805 auf jeden geeigneten Wert eingestellt werden.
  • Ferner kann die zuvor beschriebene 2DEG-Ladungsdichtesteuerungstechnik, wie Durchschnittsfachleute erkennen, einen oder mehrere isolationsimplantierte Bereiche, unterschiedliche Größen und Formen für jeden isolationsimplantierten Bereich, einen ungleichmäßigen Abstand zwischen jedem isolationsimplantierten Bereich und andere hierin beschriebene Eigenschaften, die unterschiedlich sein können, verwenden. Darüber hinaus können die isolationsimplantierten Bereiche, wie Durchschnittsfachleute erkennen werden, unterschiedliche Tiefenwerte aufweisen. Außerdem kann die zweite AlGaN-Schicht 1805 unterschiedliche Konzentrationen von Al und GaN aufweisen. Darüber hinaus kann eine dritte AlGaN-Schicht zum Steuern der 2DEG-Ladungsdichte auf der zweiten AlGaN-Schicht 1805 ausgebildet werden. In manchen Ausführungsformen können mehrere AlGaN-Schichten zur Steuerung der 2DEG-Ladungsdichte verwendet werden.
  • 19 veranschaulicht eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform einer GaN-Vorrichtung 1900, die isolationsimplantierte Bereiche durch GaN-Strukturen vom P-Typ mit einer zweiten AlGaN-Schicht gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung verwendet. Wie in 19 gezeigt, kann die GaN-Vorrichtung 1900 eine GaN-Schicht 1904, eine AlGaN-Schicht 1908 und eine 2DEG-Schicht 1906, die zwischen der GaN-Schicht 1904 und der AlGaN-Schicht 1908 ausgebildet ist, enthalten. Die GaN-Vorrichtung 1900 kann isolationsimplantierte Bereiche durch GaN-Strukturen vom P-Typ 1902 enthalten. Die GaN-Vorrichtung 1900 kann ferner eine zweite AlGaN-Schicht 1905 enthalten, die auf der ersten AlGaN-Schicht 1908 ausgebildet ist. In der veranschaulichten Ausführungsform kann die zweite AlGaN-Schicht 1905 in einigen Bereichen entfernt werden, wie etwa im Bereich 1920. Ähnlich der Beschreibung zuvor in 3A und 3B, können isolationsimplantierte Bereiche durch GaN-Strukturen vom P-Typ 1902 durch Implantieren durch die GaN-Strukturen vom P-Typ ausgebildet werden. Die isolationsimplantierten Bereiche durch die GaN-Strukturen vom P-Typ 1902 können in aktiven Bereichen der GaN-Vorrichtung 1900 verwendet werden, um die Ladungsdichte in der 2DEG-Schicht 1906 zu reduzieren. In der veranschaulichten Ausführungsform kann das Isolationsimplantat aufgrund des Vorhandenseins von GaN-Strukturen vom P-Typ weniger in das Substrat eindringen, wodurch der erzeugte Gitterstrukturschaden die Ladungsträger in der 2DEG-Schicht 1906 möglicherweise nicht vollständig eliminiert. Das Hinzufügen der zweiten AlGaN-Schicht 1905 auf der ersten AlGaN-Schicht 1908 im Bereich 1922 kann die Ladungsdichte in der 2DEG-Schicht 1906 unter den Bereichen, in denen die zweite AlGaN-Schicht 1905 vorliegt (zum Beispiel Position 1912) erhöhen.
  • Das Hinzufügen der zweiten AlGaN-Schicht 1905 auf der ersten AlGaN-Schicht 1908 kann die 2DEG-Ladungsdichte unterhalb der Bereiche mit der zweiten AlGaN-Schicht 1905 erhöhen. Der Betrag der Erhöhung der 2DEG-Ladungsdichte kann von einer Dicke der zweiten AlGaN-Schicht 1905 abhängen. In manchen Ausführungsformen kann die Dicke der zweiten AlGaN-Schicht 1905 beispielsweise 50 nm betragen. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Dicke der zweiten AlGaN-Schicht 1905 beispielsweise 100 nm betragen, während in anderen Ausführungsformen die Dicke zwischen 5 und 10 nm liegen kann und in noch anderen Ausführungsformen die Dicke zwischen 150 und 250 nm liegen kann. Wie Durchschnittsfachleute mit Kenntnis dieser Offenbarung erkennen, kann die Dicke der zweiten AlGaN-Schicht 1905 auf jeden geeigneten Wert eingestellt werden. Ferner kann die zuvor beschriebene 2DEG-Ladungsdichtesteuerungstechnik, wie Durchschnittsfachleute erkennen, einen oder mehrere isolationsimplantierte Bereiche durch GaN-Bereiche vom P-Typ, unterschiedliche Größen und Formen für jeden Bereich, einen ungleichmäßigen Abstand zwischen jedem Bereich und andere hierin beschriebene Eigenschaften, die unterschiedlich sein können, verwenden. Darüber hinaus können die isolationsimplantierten Bereiche durch GaN-Bereiche vom P-Typ, wie Durchschnittsfachleute erkennen werden, unterschiedliche Tiefenwerte aufweisen. Außerdem kann die zweite AlGaN-Schicht 1905 unterschiedliche Konzentrationen von Al und GaN aufweisen. Darüber hinaus kann eine dritte AlGaN-Schicht zum Steuern der 2DEG-Ladungsdichte auf der zweiten AlGaN-Schicht 1905 ausgebildet werden. In manchen Ausführungsformen können mehrere AlGaN-Schichten zur Steuerung der 2DEG-Ladungsdichte verwendet werden.
  • Obwohl 2DEG-Ladungssteuerungsstrukturen für GaN-Vorrichtungen hierin in Bezug auf eine bestimmte Konfiguration einer GaN-Vorrichtung beschrieben und veranschaulicht sind, sind Ausführungsformen der Offenbarung zur Verwendung mit anderen Konfigurationen von GaN-Vorrichtungen und Nicht-GaN-Vorrichtungen geeignet. Zum Beispiel kann jede Halbleitervorrichtung mit Ausführungsformen der Offenbarung verwendet werden. In einigen Fällen sind Ausführungsformen der Offenbarung besonders gut zur Verwendung mit Silizium- und anderen Verbindungshalbleitervorrichtungen geeignet.
  • Der Einfachheit halber sind verschiedene interne Komponenten, wie beispielsweise die Details des Substrats, verschiedene dielektrische und Metallschichten, Kontakte, andere Komponenten des GaN-Transistors 100 (siehe 1) in den Figuren nicht gezeigt.
  • In der vorstehenden Beschreibung wurden Ausführungsformen der Offenbarung unter Bezugnahme auf zahlreiche spezifische Details beschrieben, die von Implementierung zu Implementierung variieren können. Die Patentschrift und die Zeichnungen sind dementsprechend eher als veranschaulichend statt als einschränkend zu betrachten. Der einzige und ausschließliche Indikator für den Umfang der Offenbarung und was von den Anmeldern als Umfang der Offenbarung beabsichtigt wird, ist der wörtliche und äquivalente Umfang des Satzes von Ansprüchen, der sich aus dieser Anmeldung ergibt, in der spezifischen Form, in der sich diese Ansprüche ergeben, einschließlich einer späteren Korrektur. Die spezifischen Details bestimmter Ausführungsformen können auf jede geeignete Weise kombiniert werden, ohne vom Geist und Umfang der Ausführungsformen der Offenbarung abzuweichen.
  • Darüber hinaus können räumlich relative Begriffe wie „unten“ oder „oben“ und dergleichen verwendet werden, um die Beziehung eines Elements und/oder Merkmals zu (einem) anderen Element(en) und/oder Merkmal(en) zu beschreiben, das(die) in den Figuren veranschaulicht sind. Es versteht sich, dass die raumbezogenen Begriffe zusätzlich zu der in den Figuren dargestellten Ausrichtung verschiedene Ausrichtungen der Vorrichtung im Gebrauch und/oder Betrieb einschließen sollen. Wenn beispielsweise die Vorrichtung in den Figuren umgedreht wird, können Elemente, die als „Unter“-Seite beschrieben sind, dann „über“ anderen Elementen oder Merkmalen orientiert sein. Die Vorrichtung kann anderweitig orientiert (z. B. um 90 Grad oder in anderen Orientierungen gedreht) sein und die hierin verwendeten raumbezogenen Deskriptoren können entsprechend interpretiert werden.
  • Die Begriffe „und“, „oder“ und „und/oder“, wie sie hierin verwendet werden, können eine Vielzahl von Bedeutungen enthalten, von denen auch erwartet wird, dass sie zumindest teilweise von dem Kontext abhängen, in dem diese Begriffe verwendet werden. Typischerweise soll „oder“, wenn es verwendet wird, um eine Liste wie A, B oder C zu beschreiben, A, B und C bedeuten, hierin im inklusiven Sinne verwendet, sowie A, B oder C, hierin im exklusiven Sinne verwendet. Außerdem kann der Begriff „ein oder mehrere“, wie er hierin verwendet wird, verwendet werden, um ein beliebiges Merkmal, eine beliebige Struktur oder Eigenschaft im Singular zu beschreiben, oder kann verwendet werden, um eine Kombination von Merkmalen, Strukturen oder Eigenschaften zu beschreiben. Es sollte jedoch beachtet werden, dass dies lediglich ein veranschaulichendes Beispiel ist und der beanspruchte Gegenstand nicht auf dieses Beispiel beschränkt ist. Darüber hinaus kann der Begriff „mindestens eines von“, wenn er verwendet wird, um eine Liste wie A, B oder C zu beschreiben, so interpretiert werden, dass er eine beliebige Kombination von A, B und/oder C bedeutet, wie etwa A, B, C, AB, AC, BC, AA, AAB, ABC, AABBCCC usw.
  • Bezugnahmen in dieser gesamten Patentschrift auf „ein Beispiel“, „bestimmte Beispiele“ oder „beispielhafte Implementierung“ bedeuten, dass ein bestimmtes Merkmal, eine bestimmte Struktur oder Eigenschaft, die in Verbindung mit dem Merkmal und/oder Beispiel beschrieben wird, in mindestens einem Merkmal und/oder Beispiel eines beanspruchten Gegenstands enthalten sein kann. Daher beziehen sich die Ausdrücke „in einem Beispiel“, „ein Beispiel“, „in bestimmten Beispielen“, „in bestimmten Implementierungen“ oder andere ähnliche Ausdrücke an verschiedenen Stellen in dieser Beschreibung nicht notwendigerweise alle auf dasselbe Merkmal, Beispiel und/oder dieselbe Einschränkung. Darüber hinaus können die bestimmten Merkmale, Strukturen oder Eigenschaften in einem oder mehreren Beispielen und/oder Merkmalen kombiniert werden.
  • In der vorstehenden detaillierten Beschreibung wurden zahlreiche spezifische Details dargelegt, um ein gründliches Verständnis des beanspruchten Gegenstands bereitzustellen. Fachleute werden jedoch verstehen, dass der beanspruchte Gegenstand ohne diese spezifischen Details ausgeführt werden kann. In anderen Fällen wurden Verfahren und Vorrichtungen, die Durchschnittsfachleuten bekannt wären, nicht im Detail beschrieben, um den beanspruchten Gegenstand nicht zu verschleiern. Daher ist nicht vorgesehen, dass der beanspruchte Gegenstand auf die bestimmten offenbarten Beispiele beschränkt ist, vielmehr kann ein solcher beanspruchter Gegenstand auch alle Aspekte enthalten, die in den Umfang der beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente fallen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 63213655 [0001]

Claims (20)

  1. Galliumnitrid(GaN)-Vorrichtung, umfassend: ein Verbindungshalbleitersubstrat; einen Sourcebereich, der in dem Verbindungshalbleitersubstrat ausgebildet ist; einen Drainbereich, der in dem Verbindungshalbleitersubstrat ausgebildet und von dem Sourcebereich getrennt ist; eine zweidimensionale Elektronengas(2DEG)-Schicht, die in dem Verbindungshalbleitersubstrat ausgebildet ist und sich zwischen dem Sourcebereich und dem Drainbereich erstreckt; einen Gatebereich, der auf dem Verbindungshalbleitersubstrat ausgebildet und zwischen dem Sourcebereich und dem Drainbereich angeordnet ist; und mehrere isolierte Ladungssteuerungsstrukturen, die zwischen dem Gatebereich und dem Drainbereich angeordnet sind.
  2. GaN-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei jede der mehreren isolierten Ladungssteuerungsstrukturen so angeordnet ist, dass sie eine Ladungsdichte in der 2DEG-Schicht unter jeder der mehreren isolierten Ladungssteuerungsstrukturen selektiv reduziert.
  3. GaN-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei jede der mehreren isolierten Ladungssteuerungsstrukturen auf dem Verbindungshalbleitersubstrat angeordnet ist.
  4. GaN-Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei jede der mehreren isolierten Ladungssteuerungsstrukturen eine GaN-Schicht umfasst.
  5. GaN-Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die GaN-Schicht eine GaN-Schicht vom P-Typ umfasst.
  6. GaN-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei jede der mehreren isolierten Ladungssteuerungsstrukturen in dem Verbindungshalbleitersubstrat angeordnet ist.
  7. GaN-Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei jede der mehreren isolierten Ladungssteuerungsstrukturen einen isolationsimplantierten Bereich umfasst.
  8. GaN-Vorrichtung nach Anspruch 5,wobei jede der mehreren isolierten Ladungssteuerungsstrukturen einen isolationsimplantierten Bereich umfasst, der durch die GaN-Schicht vom P-Typ gebildet ist.
  9. GaN-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei jede der mehreren isolierten Ladungssteuerungsstrukturen in Form einer Insel ausgebildet ist.
  10. GaN-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die mehreren isolierten Ladungssteuerungsstrukturen in der Nähe des Gatebereichs angeordnet sind.
  11. GaN-Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die mehreren isolierten Ladungssteuerungsstrukturen dazu angeordnet sind, ein elektrisches Feld in der Nähe des Gatebereichs zu reduzieren.
  12. GaN-Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei eine Musterdichte der mehreren isolierten Ladungssteuerungsstrukturen in Bereichen in der Nähe des Gatebereichs und in Bereichen in der Nähe des Drainbereichs konstant ist.
  13. GaN-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei jede der mehreren isolierten Ladungssteuerungsstrukturen in Form eines Trapezes ausgebildet ist, das sich von dem Gatebereich zu dem Drainbereich erstreckt.
  14. GaN-Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei jede der mehreren isolierten Ladungssteuerungsstrukturen in Form einer Ellipse ausgebildet ist, die sich von dem Gatebereich zu dem Drainbereich erstreckt.
  15. Verfahren zum Steuern einer Ladungsdichte in einer zweidimensionalen Elektronengas(2DEG)-Schicht in einer Galliumnitrid(GaN)-Vorrichtung, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bereitstellen eines Verbindungshalbleitersubstrats, das eine erste Schicht und eine zweite Schicht umfasst und ferner eine 2DEG-Schicht umfasst, die zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht ausgebildet ist; Ausbilden eines aktiven Bereichs; Ausbilden eines Gatebereichs auf dem Verbindungshalbleitersubstrat und über dem aktiven Bereich; und Ausbilden mehrerer isolierter Ladungssteuerungsstrukturen auf dem aktiven Bereich, wobei jede der mehreren isolierten Ladungssteuerungsstrukturen so angeordnet ist, dass sie eine Ladungsdichte in der 2DEG-Schicht unter jeder der mehreren isolierten Ladungssteuerungsstrukturen selektiv reduziert.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei jede der mehreren isolierten Ladungssteuerungsstrukturen eine GaN-Schicht vom P-Typ umfasst.
  17. Verfahren nach Anspruch 15, wobei jede der mehreren isolierten Ladungssteuerungsstrukturen einen isolationsimplantierten Bereich umfasst.
  18. Galliumnitrid(GaN)-Vorrichtung, umfassend: ein Verbindungshalbleitersubstrat; eine zweidimensionale Elektronengas(2DEG)-Schicht, die in dem Verbindungshalbleitersubstrat ausgebildet ist; einen Widerstand, der in dem Verbindungshalbleitersubstrat ausgebildet ist, wobei der Widerstand einen aktiven Bereich und einen ersten und einen zweiten ohmschen Kontakt umfasst; und mehrere isolierte Ladungssteuerungsstrukturen, die auf mindestens einem Abschnitt des aktiven Bereichs ausgebildet sind, wobei jede der mehreren isolierten Ladungssteuerungsstrukturen so angeordnet ist, dass sie eine Ladungsdichte in der 2DEG-Schicht unter jeder der mehreren isolierten Ladungssteuerungsstrukturen reduziert, wodurch eine Erhöhung eines Widerstandswerts des Widerstands bewirkt wird.
  19. GaN-Vorrichtung nach Anspruch 18,wobei jede der mehreren isolierten Ladungssteuerungsstrukturen eine GaN-Schicht vom P-Typ umfasst.
  20. GaN-Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei ein Abstand zwischen jeder benachbarten Ladungssteuerungsstruktur geringer ist als eine minimale Herstellungsbreite für den aktiven Bereich.
DE102022115381.9A 2021-06-22 2022-06-21 Zweidimensionaleelektronengas-ladungsdichtesteuerung Pending DE102022115381A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US202163213655P 2021-06-22 2021-06-22
US63/213,655 2021-06-22

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102022115381A1 true DE102022115381A1 (de) 2022-12-22

Family

ID=84283706

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102022115381.9A Pending DE102022115381A1 (de) 2021-06-22 2022-06-21 Zweidimensionaleelektronengas-ladungsdichtesteuerung

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20220406927A1 (de)
CN (1) CN115513278A (de)
DE (1) DE102022115381A1 (de)
TW (1) TWI828201B (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20230065509A1 (en) * 2021-08-31 2023-03-02 Texas Instruments Incorporated Group iii-v ic with different sheet resistance 2-deg resistors

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11101378B2 (en) * 2019-04-09 2021-08-24 Raytheon Company Semiconductor structure having both enhancement mode group III-N high electron mobility transistors and depletion mode group III-N high electron mobility transistors
US11239802B2 (en) * 2019-10-02 2022-02-01 Wolfspeed, Inc. Radio frequency transistor amplifiers having engineered instrinsic capacitances for improved performance

Also Published As

Publication number Publication date
TWI828201B (zh) 2024-01-01
TW202315121A (zh) 2023-04-01
US20220406927A1 (en) 2022-12-22
CN115513278A (zh) 2022-12-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112016003510B4 (de) HALBLEITERVORRlCHTUNG UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINER HALBLEITERVORRICHTUNG
DE102008013755B4 (de) Gruppe-III-Nitrid-HEMT mit Deckschichten beinhaltend Aluminiumnitrid und Verfahren zu deren Herstellung
DE112010005626B4 (de) Halbleitervorrichtung
EP2465142B1 (de) Halbleiterstruktur
DE102013106152B4 (de) Drainerweiterte MOS-Vorrichtung für Bulk-FinFET-Technologie und Herstellungsverfahren
DE112008001039B4 (de) III-Nitrid-Halbleitervorrichtung mit reduziertem elektrischen Feld zwischen Gate und Drain
EP1155458B1 (de) Feldeffekt-transistoranordnung mit einer grabenförmigen gate-elektrode und einer zusätzlichen hochdotierten schicht im bodygebiet
DE102017216930B4 (de) Halbleitervorrichtung und Verfahren zur Fertigung dieser
DE102016114896B4 (de) Halbleiterstruktur, HEMT-Struktur und Verfahren zu deren Herstellung
DE112011103470T5 (de) Halbleiterbauelement und Verfahren zum Herstellen desselben
DE102005018319B4 (de) Nitridhalbleitervorrichtung und deren Herstellungsverfahren
DE112011103385T5 (de) Halbleitervorrichtung und Verfahren zur Herstellung derselben
DE102019008579A1 (de) ELEKTRONISCHE VORRICHTUNG EINSCHLIEßLICH EINES HEMT MIT EINEM VERGRABENEN BEREICH
DE102014223953A1 (de) FinFET Halbleitervorrichtungen, die vertiefte Source-Drain-Gebiete auf einer unteren Halbleiterschicht umfassen und Verfahren zur Herstellung dieser
DE102014118834A1 (de) Halbleiterbauelement und Verfahren
DE102006027841B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines III-Nitrid-Halbleiter-Bauteils
DE102018104102A1 (de) Verfahren zur Herrstellung einer Halbleitervorrichtung
DE102022115381A1 (de) Zweidimensionaleelektronengas-ladungsdichtesteuerung
DE112017007595B4 (de) Verfahren zur herstellung einer halbleitereinheit
DE112018007473T5 (de) Feldeffekttransistor
DE112008002818B9 (de) Elektronisches Bauelement mit einem gesteuerten elektrischen Feld und Verfahren
DE102020003722A1 (de) Hochspannungsdiode auf soi-substrat mit grabenmodifiziertem strompfad
DE102020201997A1 (de) Vertikaler fin-feldeffekttransistor, fin-feldeffekttransistor-anordnung und verfahren zum bilden eines vertikalen fin-feldeffekttransistors
DE102020202034A1 (de) Vertikaler Feldeffekttransistor, Verfahren zum Herstellen desselben und Bauelement aufweisend vertikale Feldeffekttransistoren
DE102019212641A1 (de) Vertikaler feldeffekttransistor und verfahren zum ausbilden desselben

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication