[发明专利]具有多电极控制的高压器件

说明书

在所描述的示例中，高压晶体管(HVT)结构(140)使低压晶体管(LVT)(110)适于高压环境。HVT结构(140)包括漏极节点(152)、源极节点(154)、控制栅极(156)和场电极(162、164)。漏极节点(152)和源极节点(154)限定导电沟道(163、165)，其中通过控制栅极(156)调节迁移的电荷。当与控制栅极(156)隔离时，场电极(162、164)被配置为响应于场电压，传播迁移的电荷。场电极(162、164)被构造和布线以防止与漏极节点(152)、源极节点(154)或控制栅极(156)中的任一个共享电荷。有利地，所隔离的场电极(162、164)使控制栅极(156)与漏极节点和源极节点(152、154)的电容最小化，使得HVT(140)可在高压环境中以较小的功率损耗和更健壮的性能进行切换。

背景技术

硅基晶体管非常适合于低压应用。但是在高压应用(例如，大于100V的供给电压)中，硅基晶体管的击穿电压增加，从而引起硅基晶体管的沟道电阻不成比例地增加。作为结果，大的折衷存在于BV*Ron品质因数中。增加硅基晶体管的击穿电压还显著增加晶体管的器件电容，这通常减慢晶体管的切换效率。

为了解决这些问题，高压器件可用于具有硅基晶体管的级联配置中。高压器件可为高电子迁移率晶体管(HEMT)，诸如氮化镓(GaN)HEMT。通常，GaN HEMT包括二维电子气(2DEG)沟道，二维电子气(2DEG)沟道提供高击穿电压，并且实现具有低功率损耗的超高功率密度操作。然而，在切换操作期间，过度的振铃可发生在硅基晶体管和高压器件之间。为了抑制振铃现象，振铃抑制器可被放置在高压器件的控制栅极处。

振铃抑制器可抑制振铃现象，但是这将增加功率损耗，并且减少级联配置的切换效率。

发明内容

在所描述的示例中，高压晶体管(HVT)结构使低压晶体管(LVT)适于高压环境。HVT结构包括漏极节点、源极节点、控制栅极和场电极。漏极节点和源极节点限定导电沟道，其中通过控制栅极调节迁移的电荷。当与控制栅极隔离时，场电极被配置为响应于场电压，传播迁移的电荷。场电极被构造和布线以防止与漏极节点、源极节点或控制栅极中的任一个共享电荷。有利地，所隔离的场电极使控制栅极与漏极节点和源极节点的电容最小化，使得HVT可在高压环境中以较少的功率损耗和更健壮的性能进行切换。

附图说明

图1示出根据示例实施例的方面的形成在两个单独衬底上的示例高压器件的横截面视图。

图2示出根据示例实施例的方面的形成在单个衬底上的示例高压器件的横截面视图。

图3A示出根据示例实施例的方面的比较常规高压器件和所公开的高压器件之间的接通性能的时序图。

图3B示出根据示例实施例的方面的比较常规高压器件和所公开的高压器件之间的关断性能的时序图。

图4示出根据示例实施例的方面的比较常规高压器件和所公开的高压器件之间的切换功率损耗的时序图。

具体实施方式

图1示出根据示例实施例的方面的形成在两个单独衬底(例如，112和142)上的示例高压器件100的横截面视图。高压器件100可适于在高压环境中实行一个或多个切换(switching)功能。因此，高压器件100可被布线和配置为高压开关。例如，高压器件(HVD)100通常包括低压晶体管(LVT)110和高压晶体管(HVT)140。LVT 110和HVT 140可在级联配置中布线(如图1所示)，以将HVD 100变换成高压开关。