[发明专利]常关半导体开关和常关JFET

说明书

技术领域

本发明一般涉及常关半导体开关，尤其涉及宽带隙场效应半导体开关，且更具体而言涉及常关JFET（结型场效应晶体管）。

背景技术

诸如计算机技术、移动通信技术、转换电学能量和驱动电马达或电机器之类的汽车、消费和工业应用中的现代器件的很多功能依赖于场效应半导体器件。

例如功率变换器和马达驱动器的能量效率取决于典型使用的功率半导体器件的性能，尤其是导通电阻（Ron）。再者，由于安全原因，常关操作的半导体器件通常是希望的。因为不需要静态驱动功率，常关操作还可以减小半导体器件的整体功耗。

对于具有高于约200V的操作电压的硅DMOS（双扩散金属氧化物半导体）晶体管，导通电阻主要由漂移区域的电阻决定。然而这些晶体管的漂移区域的掺杂浓度受限以确保足够高的阻断能力。

诸如SiC的宽带隙半导体材料具有比低带隙半导体材料高的击穿场。因此，宽带隙半导体器件的漂移区域的电阻可以减小。然而，由于靠近SiC和广泛使用的栅极氧化物SiO₂（二氧化硅）之间的界面的低电荷载流子迁移率，迄今为止实现的SiC（碳化硅）常关操作功率MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）典型地具有相对高的导通电阻。再者，当用作SiC上的栅极氧化物时，SiO₂的长期稳定性和缺陷密度通常是不令人满意的。

发明内容

根据一个实施例，提供一种常关JFET。常关JFET包括第一导电类型的沟道区域、邻接沟道区域的第二导电类型的浮置半导体区域以及邻接浮置半导体区域的第一导电类型的接触区域。浮置半导体区域布置在接触区域和沟道区域之间。

根据一个实施例，提供一种具有半导体本体的常关半导体开关。半导体本体包括第一导电类型的沟道区域、与沟道区域形成第一pn结的第二导电类型的浮置半导体区域以及与浮置半导体区域形成第二pn结的第一导电类型的接触区域。浮置半导体区域布置在接触区域和沟道区域之间。常关半导体开关还包括与接触区域欧姆接触的栅极金属化。

根据一个实施例，提供一种常关JFET。常关JFET包括第一导电类型的沟道区域和邻接沟道区域的第二导电类型的栅极区域。常关JFET还包括栅极金属化以及在栅极金属化和栅极区域之间形成的电容器。栅极区域能够是浮置栅极区域。

根据一个实施例，提供一种具有半导体本体的常关半导体开关。半导体本体包括第一导电类型的沟道区域以及能够是浮置栅极区域的第二导电类型的栅极区域。栅极区域与沟道区域形成第一pn结。第一pn结具有第一耗尽电容。常关半导体开关还包括栅极金属化以及在栅极金属化和栅极区域之间形成的电容器。电容器具有高于第一耗尽电容的电容。

根据一个实施例，提供一种常关JFET。常关JFET包括第一导电类型的沟道区域以及与沟道区域形成第一pn结的第二导电类型的栅极区域。栅极区域能够是浮置栅极区域。第一pn结具有第一耗尽电容。常关JFET还包括与沟道区域欧姆接触的源电极、与沟道区域欧姆接触的漏电极、栅极金属化以及电容元件。电容元件连接栅极金属化和栅极区域且具有比第一耗尽电容大的电容。

根据一个实施例，提供一种常关宽带隙JFET。常关宽带隙JFET包括第一导电类型的沟道区域以及与沟道区域形成第一pn结的第二导电类型的电荷存储栅极区域。常关JFET配置为在栅极区域中存储栅极区域的过剩少数载流子，使得在常关JFET的截止状态中，沟道区域耗尽。

当阅读下面的详细描述且当查看附图时，本领域技术人员将意识到附加特征和优点。

附图说明

附图的元件没有必要彼此成比例。相似的参考标号指示相应的类似部件。除非彼此排斥，各种所述实施例的特征能够组合。在下面的附图中示意且在下面的说明中详细描述实施例。

图1示意性说明根据一个或更多实施例的常关JFET。

图2示意性说明根据一个或更多实施例的图1的常关JFET的操作模式。

图3示意性说明根据一个或更多实施例的常关半导体开关。

图4示意性说明根据一个或更多实施例的常关半导体开关。

图5示意性说明根据一个或更多实施例的常关半导体开关。

图6示意性说明根据一个或更多实施例的常关半导体开关。

图7示意性说明根据一个或更多实施例的常关半导体开关。

具体实施方式