包括超結(jié)晶體管的裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 各種示例實(shí)施例涉及包括晶體管的電路及其實(shí)現(xiàn)。
【背景技術(shù)】
[0002]超結(jié)晶體管同時(shí)提供高擊穿電壓和低導(dǎo)通電阻。然而，超結(jié)晶體管的不對(duì)稱性會(huì)對(duì)高電壓控制的阻斷以及高阻斷電壓和低導(dǎo)通電阻方面產(chǎn)生不利地影響。針對(duì)各種應(yīng)用，這些問(wèn)題和其他問(wèn)題已經(jīng)給晶體管器件帶來(lái)了挑戰(zhàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]根據(jù)示例實(shí)施例，一種裝置，包括:襯底，具有第一端部和第二端部，第一端部與第二端部橫向分離。此外，所述裝置包括第一半導(dǎo)體材料的至少兩個(gè)區(qū)域和第二半導(dǎo)體材料的至少兩個(gè)區(qū)域。第一半導(dǎo)體材料的區(qū)域和第二半導(dǎo)體材料的區(qū)域在襯底上交替交錯(cuò)。第一半導(dǎo)體材料具有第一摻雜類型，并且第二半導(dǎo)體材料具有與第一摻雜類型不同的第二摻雜類型。此外，第一半導(dǎo)體材料的區(qū)域和第二半導(dǎo)體材料的區(qū)域在第一端部和第二端部之間橫向延伸。所述裝置還包括第一電極和第二電極，所述第一電極位于襯底上的第一端部處，所述第二電極位于襯底上的第二端部處。第一電極和第二電極中的每一個(gè)作為源極和漏極進(jìn)行操作。所述裝置還包括第一柵極和第二柵極，所述第一柵極在第一半導(dǎo)體材料和第二半導(dǎo)體材料中的每一個(gè)上具有多個(gè)部分，所述第二柵極在第一半導(dǎo)體材料和第二半導(dǎo)體材料中的每一個(gè)上具有多個(gè)部分。第一柵極和第二柵極被配置為通過(guò)向第一柵極和第二柵極施加電壓來(lái)雙向地控制在第一半導(dǎo)體材料和第二半導(dǎo)體材料中在第一電極和第二電極之間的電流。
[0004]本公開(kāi)的多個(gè)方面還涉及一種方法，包括:提供具有第一端部和第二端部的襯底。第一端部與第二端部橫向分離。附加地，所述方法包括提供第一半導(dǎo)體材料的至少兩個(gè)區(qū)域和第二半導(dǎo)體材料的至少兩個(gè)區(qū)域，所述第一半導(dǎo)體材料的至少兩個(gè)區(qū)域和所述第二半導(dǎo)體材料的至少兩個(gè)區(qū)域在襯底上交替交錯(cuò)。半導(dǎo)體材料的區(qū)域還在第一端部和第二端部之間橫向延伸，以及第一半導(dǎo)體材料具有第一摻雜類型，并且第二半導(dǎo)體材料具有與第一摻雜類型不同的第二摻雜類型。此外，所述方法包括提供第一電極和第二電極，所述第一電極位于襯底上的第一端部處，所述第二電極位于襯底上的第二端部處(第一電極和第二電極可以作為源極和漏極進(jìn)行操作)。所述方法還包括向第一柵極和第二柵極施加電壓，以雙向地控制第一半導(dǎo)體材料和第二半導(dǎo)體材料中在第一電極和第二電極之間的電流，所述第一柵極在第一半導(dǎo)體材料和第二半導(dǎo)體材料中的每一個(gè)上具有多個(gè)部分，所述第二柵極在第一半導(dǎo)體材料和第二半導(dǎo)體材料中的每一個(gè)上具有多個(gè)部分。
[0005]上述論述不旨在描述本公開(kāi)的每個(gè)實(shí)施例或每個(gè)實(shí)施方式。以下附圖和詳細(xì)描述還例示多個(gè)實(shí)施例。
【附圖說(shuō)明】
[0006]可以結(jié)合附圖，參照以下詳細(xì)描述更全面理解多個(gè)示例實(shí)施例，其中:
[0007]圖1示出了示例超結(jié)裝置，與本公開(kāi)的多個(gè)方面一致；
[0008]圖2示出了另一個(gè)示例超結(jié)裝置，與本公開(kāi)的多個(gè)方面一致；
[0009]圖3示出了處于操作模式的示例超結(jié)裝置，與本公開(kāi)的多個(gè)方面一致；
[0010]圖4示出了處于操作模式中的多個(gè)示例超結(jié)裝置，與本公開(kāi)的多個(gè)方面一致；
[0011]圖5示出了處于另一操作模式中的另一個(gè)示例超結(jié)裝置，與本公開(kāi)的多個(gè)方面一致；以及
[0012]圖6示出了示例超結(jié)裝置的截面，與本公開(kāi)的多個(gè)方面一致。
[0013]雖然這里討論的各種實(shí)施例適合修改和替代形式，但是已經(jīng)在附圖中通過(guò)示例的方式示出了并且將在以下詳細(xì)描述其多個(gè)方面。然而，應(yīng)該理解的是，其并不意在將本發(fā)明限制為所描述的特定實(shí)施例。相反，本發(fā)明覆蓋落入包括在權(quán)利要求中定義的方面的公開(kāi)范圍內(nèi)的所有修改、等同和備選。此外，貫穿該申請(qǐng)僅通過(guò)說(shuō)明的方式，而不是限制的方式來(lái)使用術(shù)語(yǔ)“示例”。
【具體實(shí)施方式】
[0014]本公開(kāi)的方面被認(rèn)為適用于各種不同類型的裝置、系統(tǒng)和方法，涉及針對(duì)例如對(duì)稱超結(jié)晶體管的晶體管的裝置。這種超結(jié)晶體管可以在各種/不同的實(shí)例中使用，例如浪涌保護(hù)電路、DC-AC功率轉(zhuǎn)換器、AC-AC功率轉(zhuǎn)換器、電容性DC-DC轉(zhuǎn)換器、多級(jí)音頻放大器和燈調(diào)光器。雖然不必要這樣限制，但使用該上下文通過(guò)示例的討論可以理解多個(gè)方面。
[0015]各種示例實(shí)施例涉及裝置、系統(tǒng)和方法，其包括:具有第一端部和第二端部的襯底。第一端部與第二端部橫向分離。裝置、系統(tǒng)和方法還包括:在襯底上交替交錯(cuò)的第一半導(dǎo)體材料的至少兩個(gè)區(qū)域和第二半導(dǎo)體材料的至少兩個(gè)區(qū)域。半導(dǎo)體材料的區(qū)域還在第一端部和第二端部之間橫向延伸。此外，第一半導(dǎo)體材料具有第一摻雜類型(且第二半導(dǎo)體材料具有與第一摻雜類型不同的第二摻雜類型)。裝置、系統(tǒng)和方法還包括:在襯底上的第一端部處的第一電極和在襯底上的第二端部處的第二電極。第一電極和第二電極的每一個(gè)既作為源極又作為漏極操作。此外，裝置、系統(tǒng)和方法還包括:第一柵極，其在第一半導(dǎo)體材料和第二半導(dǎo)體材料的每個(gè)上具有多個(gè)部分，以及第二柵極，其在第一半導(dǎo)體材料和第二半導(dǎo)體材料的每一個(gè)上具有多個(gè)部分。第一柵極和第二柵極被配置為:通過(guò)向第一柵極和第二柵極施加電壓來(lái)在第一半導(dǎo)體材料和第二半導(dǎo)體材料中在第一電極和第二電極之間雙向地控制電流。可以同時(shí)在第一柵極上施加多個(gè)不同的電壓。在特定實(shí)施例中，在第一柵極上施加多個(gè)電壓，使得在第一半導(dǎo)體材料的每個(gè)部分生成大致等量的反型層，其中可以通過(guò)第一柵極在第一半導(dǎo)體材料中生成反型層。類似地，也可以同時(shí)在第二柵極上施加多個(gè)不同的電壓。
[0016]在特定實(shí)施例中，第一柵極和第二柵極被配置為:響應(yīng)于向第一柵極和第二柵極施加不同的電壓來(lái)雙向地控制電流。施加不同的電壓在第一半導(dǎo)體材料和第二半導(dǎo)體材料中創(chuàng)建反型層，第一半導(dǎo)體材料和第二半導(dǎo)體材料提供通過(guò)反型層的電流。
[0017]本發(fā)明的其他實(shí)施例包括:向第一柵極施加第一電壓，并且向第二柵極施加第二電壓。在這些實(shí)施例中，第一柵極和第二柵極被配置為:當(dāng)柵極的所述部分具有等于第一和第二電極中的最近電極的電壓時(shí)，阻斷在第一半導(dǎo)體材料和第二半導(dǎo)體材料中在第一電極和第二電極之間在兩個(gè)方向都流動(dòng)的電壓，由此防止反型層形成并防止第一半導(dǎo)體材料和第二半導(dǎo)體材料中的電流。在這些實(shí)施例中，通過(guò)配置柵極電壓阻斷電流，以便移除反型層?？赏ㄟ^(guò)從交錯(cuò)的半導(dǎo)體區(qū)域移除源極-漏極電壓感應(yīng)的電荷載流子來(lái)阻斷高電壓，這在第一和第二電極之間創(chuàng)建耗盡半導(dǎo)體材料的較大的區(qū)域。
[0018]本公開(kāi)的特定實(shí)施例包括:向第一柵極施加第一電壓，且向第二柵極施加第二電壓。在這些實(shí)施例中，第一柵極和第二柵極在第一和第二半導(dǎo)體材料中在第一電極和第二電極之間的反型層中，在第一電極附近在第一半導(dǎo)體材料中以及在第二電極附近在第二半導(dǎo)體材料中創(chuàng)建反型層。此外，第一柵極還被配置為:在從第二電極到第一電極的第一方向上完全地或部分地阻斷電流。在第一電壓大于第二電壓時(shí)，在第一半導(dǎo)體材料和第二半導(dǎo)體材料中在第一電極和第二電極之間的反型層中允許從第一電極到第二電極的第二方向中的電流。
[0019]本公開(kāi)的特定實(shí)施例包括:第三電壓被施加于第一柵極，且第四電壓被施加于第二柵極。在這些實(shí)施例中，第一柵極還被配置為:在第一電極附近在第一半導(dǎo)體材料中以及在第二電極附近在第二半導(dǎo)體材料中創(chuàng)建反型層，并且第二柵極被配置為完全地或部分地阻斷從第一電極到第二電極的第二方向中的電流以及允許從第二電極到第一電極的第一方向中的電流。
[0020]本公開(kāi)的特定實(shí)施例附加地包括:多個(gè)橫向的電介質(zhì)層。每個(gè)橫向電介質(zhì)層與第一半導(dǎo)體材料和第二半導(dǎo)體材料的相鄰區(qū)域平行，并布置在第一半導(dǎo)體材料和第二半導(dǎo)體材料的相鄰區(qū)域的邊界處。在某些更多特定實(shí)施例中，這些電介質(zhì)層分離在第一柵極和第二柵極之下的第一半導(dǎo)體材料和第二半導(dǎo)體材料的區(qū)域。在又一更特定的實(shí)施例中，