[發明專利]具有分布式柵極的功率晶體管

有效

• 申請號: 201580053363.4
• 申請日: 2015-08-20
• 公開（公告）號: CN106796930B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: D·M·金澤
• 申請（專利權）人: 納維達斯半導體股份有限公司
• 主分類號: H01L23/482
• 分類號: H01L23/482;H01L27/06;H01L29/417;H01L29/778;H02M1/088;H02M1/096;H02M3/158;H03K17/687;H01L27/088;H01L29/20;H01L29/861
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 金曉

公開了一種電子電路。電子電路包括分布式功率開關。在一些實施例中，電子電路還包括分布式柵極驅動器、分布式柵極下拉裝置、分布式二極管以及低電阻柵極和/或源極連接結構中的一個或多個。還公開了包括該電路的電子組件以及制造該電路的方法。

相關申請的交叉引用

本申請要求于2014年8月20日提交的名稱為“POWER TRANSISTOR WITHDISTRIBUTED SCHOTTKY DIODE AND LOW Rg”的美國臨時專利申請序列No.62/039,742的權益，其全部內容通過引用并入本文。

技術領域

本發明一般涉及晶體管，且具體來說涉及在基于GaN的技術中形成的功率晶體管。

背景技術

諸如計算機、服務器和電視等電子裝置采用一個或多個電力轉換電路以將一種形式的電能轉換成另一種形式的電能。這種轉換的效率對于避免能量浪費和減少廢熱生成是至關重要的。需要高頻切換的電路拓撲的示例是半橋轉換器。轉換器電路需要具有更高速度和效率的新組件以滿足新電子裝置的需要。此外，需要能夠非常快速地切換的功率晶體管，以使頻率增加而不損失效率。高頻切換將減小電力電子系統的尺寸和成本。然而，常規裝置依賴于在芯片外部的驅動器，并且通常也依賴于容納功率晶體管的封裝。此外，芯片上互連的敷設是低效的，導致通常在1-10歐姆的范圍內的柵極電阻，這限制了切換速度和效率。GaN技術使得功率晶體管被設計成比常規硅裝置小得多，并且電容可以減少10-20倍。由此，GaN裝置切換非常快，這可能難以用常規柵極驅動電路來控制。重要的是使驅動器和功率晶體管之間的阻抗減小到盡可能低，以使得能夠良好控制切換操作。

發明內容

一個發明方面是一種電子電路。電子電路包括：包括GaN的襯底；以及形成在襯底上的分布式功率開關，其中分布式功率開關包括多個子晶體管，并且其中每個子晶體管包括柵極、源極和漏極。電子電路還包括形成在襯底上的分布式驅動電路，其中分布式驅動電路包括由多個子驅動器形成的分布式輸出級，其中每個子驅動器包括輸入和輸出，并且其中每個子驅動器的輸出連接到分布式功率開關的子晶體管的一個或多個對應的子晶體管的柵極。

另一個創造性方面是一種電子組件，其包括封裝基座，以及固定到封裝基座并包括電子電路的至少一個基于GaN的管芯。電子電路包括：包括GaN的襯底，以及形成在襯底上的分布式功率開關，其中分布式功率開關包括多個子晶體管，并且其中每個子晶體管包括柵極、源極和漏極。電子電路還包括形成在襯底上的分布式驅動電路，其中分布式驅動電路包括由多個子驅動器形成的分布式輸出級，其中每個子驅動器包括輸入和輸出，并且其中每個子驅動器的輸出連接到分布式功率開關的子晶體管的一個或多個對應的子晶體管的柵極。

另一個創造性方面是一種電子電路。電子電路包括：包括GaN的襯底，以及形成在襯底上的分布式功率開關，其中分布式功率開關包括多個功率子晶體管，并且其中每個功率子晶體管包括柵極、源極和漏極。電子電路還包括形成在襯底上的分布式下拉晶體管，其中分布式下拉晶體管包括多個下拉子晶體管，其中每個下拉子晶體管包括柵極、源極和漏極。下拉子晶體管的柵極電連接在一起，下拉子晶體管的源極均連接到一個或多個對應的功率子晶體管的源極，并且下拉子晶體管的漏極均連接到對應的功率子晶體管的柵極。

另一個創造性方面是一種電子組件，包括封裝基座，以及固定到封裝基座并包括電子電路的至少一個基于GaN的管芯。電子電路包括：包括GaN的襯底，以及形成在襯底上的分布式功率開關，其中分布式功率開關包括多個功率子晶體管，并且其中每個功率子晶體管包括柵極、源極和漏極。電子電路還包括形成在襯底上的分布式下拉晶體管，其中分布式下拉晶體管包括多個下拉子晶體管，其中每個下拉子晶體管包括柵極、源極和漏極。下拉子晶體管的柵極電連接在一起，下拉子晶體管的源極均連接到一個或多個對應的功率子晶體管的源極，并且下拉子晶體管的漏極均連接到對應的功率子晶體管的柵極。