[发明专利]具有降低的操作电压的NPNP分层MOS栅控沟槽装置

权利要求书

1.一种分层、栅极控制半导体装置，其包括：

第一金属电极；

第一导电性类型的第一层，其与所述第一金属电极电接触；

第二导电性类型的第二层，其邻接所述第一层；

绝缘栅极，其经配置用于当所述栅极用电压加偏压时反转所述第二导电性类型的所述第二层的一部分；

所述第一导电性类型的第三层，其邻接所述第二层；

所述第二导电性类型的第四层，其邻接所述第三层以形成npnp或pnpn的分层结构，使得当以高于第一阈值的操作电压接通所述装置时双极晶体管作用产生第一电流路径，

其中所述第二导电性类型的所述第四层经分段以形成含有所述第一导电性类型的半导体材料的间隙；及

第二金属电极，其与所述间隙中的所述第一导电性类型的所述半导体材料进行电接触，因此当所述栅极用所述电压加偏压时，在所述第二金属电极、所述间隙中的所述第一导电性类型的所述半导体材料、所述第一导电性类型的所述第三层、所述第一导电性类型的所述第一层与所述第一金属电极之间产生多数载流子第二电流路径，

其中当所述操作电压低于所述第一阈值时所述第二电流路径传导电流，且当所述操作电压高于所述第一阈值时与所述第一电流路径并联的所述第二电流路径传导电流。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述第二金属电极通过与所述第一导电性类型的所述半导体材料直接接触而与所述间隙中的所述第一导电性类型的所述半导体材料进行电接触。

3.根据权利要求1所述的装置，其进一步包括所述第一导电性类型的所述半导体材料与所述第二金属电极之间的第一电介质材料，其中所述第二金属电极上的电压反转所述第二导电性类型的所述第四层的邻接所述第一电介质材料的一部分以在所述第一导电性类型的所述半导体材料与所述第一导电性类型的所述第三层之间形成导电沟道。

4.根据权利要求1所述的装置，其进一步包括所述第二金属电极与所述第二导电性类型的所述第四层之间的第一金属层，所述第一金属层被分段且包含电介质部分，其中所述第一金属层在所述第二金属电极与所述第一导电性类型的所述半导体材料之间提供电流路径。

5.根据权利要求1所述的装置，其进一步包括从所述第二金属电极延伸、直接接触所述第一导电性类型的所述半导体材料的第一金属层。

6.根据权利要求1所述的装置，其中所述第四层中的所述间隙充当JFET以控制穿过所述第二电流路径的所述电流。

7.根据权利要求1所述的装置，其进一步包括含有所述栅极的单元，其中所述单元并联连接。

8.根据权利要求7所述的装置，其进一步包括至少在所述第二导电性类型的所述第二层中的沟槽，所述沟槽含有导体以形成所述绝缘栅极。

9.根据权利要求8所述的装置，其中所述沟槽终止于所述第二导电性类型的所述第二层中。

10.根据权利要求1所述的装置，其中所述绝缘栅极在反转所述第二导电性类型的所述第二层的所述部分时，增加纵向双极晶体管的增益值以引起上第一金属电极与下第二金属电极之间的双极晶体管传导。

11.根据权利要求1所述的装置，其中所述绝缘栅极在反转所述第二导电性类型的所述第二层的所述部分时，增加纵向双极晶体管的增益值以引起所述上第一金属电极与所述下第二金属电极之间的再生双极晶体管传导。

12.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一导电性类型是n型且所述第二导电性类型是p型。