[發明專利]光調制的二極管和功率電路

有效

• 申請號: 201611128685.3
• 申請日: 2016-12-09
• 公開（公告）號: CN106711233B
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: 王敬;陳文捷;梁仁榮
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01L29/861
• 分類號: H01L29/861;H01L27/15
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張潤

本發明公開了一種光調制的二極管和功率電路，該光調制的二極管包括：第一半導體層，所述第一半導體層具有第一導電類型；形成在所述第一半導體之上的第一金屬層；形成在所述第一半導體層之上的發光結構，其中，所述發光結構用于產生用于激發所述第一半導體層中電子?空穴對的光線。本發明的光調整二極管和功率電路，將發光結構設置在第一半導體層之上，在不影響器件關態電流的前提下，利用光照極大地改善器件的導通壓降。

技術領域

本發明屬于半導體制造技術領域，具體涉及一種光調制的二極管和功率電路。

背景技術

功率二極管的結構簡單，在整流電路、逆變器等功率電路中有廣泛應用。為了提高功率二極管的反向耐壓特性，即提高其反向擊穿電壓，往往需要摻雜濃度較低的半導體層形成pn結或者肖特基結，這也造成其導通時的正向壓降大，即正向特性變差。

氮化鎵(GaN)寬禁帶直接帶隙材料具有高硬度、高熱導率、高電子遷移率、穩定的化學性質、較小的介電常數和耐高溫等優點，所以GaN在發光二極管、高頻、高溫、抗輻射、高壓等電力電子器件中有著廣泛的應用和巨大的前景。

迄今為止，基于GaN材料的異質結高電子遷移率晶體管(HEMT)已經有了廣泛的應用和研究，而基于GaN材料的功率二極管的應用還很少，其器件性能和結構還有值得進一步改善之處。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決上述技術問題之一或至少提供一種有用的商業選擇。為此，本發明的一個目的在于提出一種具有結構簡單、導通壓降小的光調制的二極管。

根據本發明實施例的光調制的二極管，包括：第一半導體層；形成在所述第一半導體層之上的第一金屬層；形成在所述第一半導體層之上的發光結構，其中，所述發光結構用于產生用于激發所述第一半導體層中電子-空穴對的光線。

在本發明的一個實施例中，進一步包括：形成在所述第一半導體層之下的第二半導體層，所述第一半導體層與所述第二半導體層具有相反的導電類型。

在本發明的一個實施例中，進一步包括：形成在所述第一半導體層與所述第二半導體層之間的第三半導體層，所述第三半導體層為本征半導體。

在本發明的一個實施例中，進一步包括：形成在所述第一半導體層之中且在所述發光結構之下的重摻雜區。

在本發明的一個實施例中，所述第一半導體層的上表面開有凹槽，所述發光結構形成在所述凹槽中，所述發光結構的側壁與所述凹槽之間設置有絕緣介質層。

在本發明的一個實施例中，所述第一半導體層包括具有直接帶隙結構的半導體材料。

在本發明的一個實施例中，所述半導體材料包括氮化物半導體材料、砷化物半導體材料、氧化物半導體材料或銻化物半導體材料。

在本發明的一個實施例中，所述發光結構為發光二極管結構。

在本發明的一個實施例中，所述發光二極管結構包括發光層，所述發光層為量子阱或多量子阱結構。

在本發明的一個實施例中，所述發光層材料與所述第一半導體層的材料屬于同一系列。

在本發明的一個實施例中，所述發光層的禁帶寬度不小于所述第一半導體層的禁帶寬度。

在本發明的一個實施例中，進一步包括：同步結構，用于控制所述光調制的二極管和所述發光結構同步開啟。

由上可知，根據本發明實施例的光調制的二極管至少具有如下優點：

相對于傳統的獨立二極管而言，本發明提出的光調制的二極管，將發光結構第一半導體層之上，在不影響器件關態電流的前提下，利用光照極大地降低器件的導通壓降，改善導通性能。

本發明的另一個目的在于提出一種功率電路。