整流器组件块具有四个电极：源极、漏极、栅极和探测极。主电流在源极和漏电极之间流动。栅电压控制ＭＯＳ栅极下的窄沟道的导电性，并且能够在截止和导通状态之间切换ＲＢＢ。成对地使用ＲＢＢ，将其构造为三端子的半电桥整流器，其显示出比理想二极管更好的性能，类似于同步整流器，但不需要控制电路。Ｎ型和Ｐ型对可以被构造为全电桥整流器。可能有其他组合来产生各种装置。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总地涉及半导体整流器，且更具体地涉及用于改进二极管电桥的性能的 回授式自动控制结构及用于这种结构的方法。
技术介绍
全电桥或半电桥的二极管电桥是非常常见的电路元件，用以执行对振荡输出信 号的整流。半电桥由两个二极管构成，并具有三个外部电极。它们通常在开关模式电源 电路中用于输出整流，诸如正激、推挽、半电桥和全电桥拓扑结构。对于信号的一种极 性，电流流过一个二极管(处于导通状态)，且不流过另一个二极管(处于截止状态)。 对于相反的极性，二极管切换它们的状态导通的二极管变为截止状态，截止的二极管 变为导通状态。这种两个二极管之间的电流切换导致整流。在信号整流期间的能量损耗由各个二极管的性能所决定。对于实际二极管的实 现方式，其受理想二极管的公式所限制IF/IR<exp (qVF/kT)其中，If是正向电流，Vf是正向偏压，Ir是漏电流，以及室温T下kT/q = 0.0259V。因此，某些整流比要求正向电压降大于一些限定值Vf > 0.02591n (1+IF/IR)例如，对于导电电流为IOA漏电流为10μ A的二极管，则正向电压降大于 0.358。一些二极管接近于该理论限定值，因此给通过常规技术来进行改进的空间非常 小。一旦电子器件在较低电压下运行，则该理论限定值将导致二极管效率非常低。例 如，如果电源采用3.3V，则在半电桥上的损耗将是大约0.358/3.3 = 11%。对现代开关 模式电源来说，这种在整流上的高能量损耗是不可接受的。为了克服整流器电桥在低压应用中的高损耗，采用同步整流。一种方法是采用 MOSFET来执行二极管的整流功能。然而，同步整流的电路的实现方式非常复杂。需要 控制器来提供栅电压并将MOSFET从导通变到截止状态。需要传感器告知控制器所施加 的电压的信号已经变化。这种附加的信号处理降低了由同步整流器构成的半电桥的运行 速度。因此，人们需要复杂得多的且昂贵的电路替代两个二极管。所以，长期以来都存在对一种桥式整流器的需要，该桥式整流器能够在低压下 高效工作，而无需复杂电路，且没有常规同步整流器的频率范围限制。
技术实现思路
提出一种回授式组件块(RBB)作为新的半导体器件，具体地，其被成对用于形 成高效的二极管半电桥，该二极管半电桥能够在低压下运行而没有不可接受的损耗。每 一 RBB具有4个电极源极、漏极、栅极和探测极。在一实施例中，在每一 RBB的源 极和漏极之间的电流可以由栅极电压所控制。第一 RBB的探测电极为第二 RBB的栅电极 提供回授信号。来自探测电极的该信号可以被用于在导通和截止状态之间开关邻近的半 导体器件，该邻近的半导体器件形成一对中的第二器件。因此，根据本专利技术用一对RBB 构成的半电桥仅仅具有三个外部接点。由两个RBB制成的具有共阳极或共阴极的半电桥 实施例显示出比理想二极管性能更好的性能，类似于同步整流器。由于半电桥仅仅有三 个接点，避免了常规同步整流器控制信号的复杂性。附图说明 图1示出了示意性的4-端子回授式组件块(RBB)的结构。源极和漏极之间的 电流由栅电极所控制。探测电极可以被用作附加电流控制或作为回授信号的源；图2示出了将两个图1所示的RBB组合形成的回授式半电桥。每一 RBB的探 测电极被连接到另一RBB栅电极用于在导通和截止状态之间自动切换。在一实施例中， 两个n型(ρ型)RBB将构成共阳极(共阴极)的回授式半电桥。图3示意了组合成二极管全电桥的共阳极和共阴极半电桥，电流用箭头指示。图4图示出正向电压降随所施加电流的变化图。与20 μ A漏电流的理想二极管 (蓝)相比，共阳极(红)和共阴极(绿)半电桥具有更小的电压降。图5示出了根据本专利技术的回授式半电桥的示意性I-V曲线。负电阻区对应于栅 电压超过阈电压时从截止到导通状态的自动切换。图6示出回授式半电桥倍流整流设计。图7示出根据本专利技术一方面构造的倍流器的电流(绿)和电压(红)波形。正 向恢复发生在3μ S处，反向恢复在4μ S处。中间的正向电压降为0.05V。图8示出根据本专利技术的回授式半电桥的反向恢复。第一负峰对应于RBB从导通 到截止状态的转换。第二负峰对应于第一 RBB上的电压足够大以致能够将其导通时邻近 的RBB从截止到导通状态的转换。图9示出根据本专利技术的方法的实施例的在利用栅极掩模垂直刻蚀穿过绝缘氧化 物、多晶栅极和栅极氧化物(可以留下一些栅极氧化物以降低沟道效应)后的半导体结 构。已经完成对源极和探测电极的接点As注入。图10示出在将探测极掩模放置在栅极掩模上以覆盖探测极接点开口并且已经完 成P阱硼注入后的半导体结构。图11示意了在完成光阻剂的各向同性灰化后以为下一步骤提供自对准掩模的半 导体。图12示意了在完成沟道硼注入后的结果，其应该均勻地影响器件的阈电压。图13示意了去除两层掩模后的结构。图14示意了已沉积绝缘氧化物并将绝缘掩模放置于顶部时的结构。图15示出执行垂直的氧化物刻蚀后的结构。图16示意了在放置探测极掩模以覆盖探测极接点并且刻蚀出沟槽以提供到P阱 的接点后的结构。图17示意了去除光阻剂后的结构以及结构准备进行多层金属化。图18示意性示出由两个η型(ρ型)MOSFET构成的具有共阳极(阴极)的回授 式半电桥，被构造为具有施加到栅极的漏电压。该构造在工作期间提供导通和截止状态 之间的自动切换。图19示意性示出采用一个RBB和一个MOSFET形成的回授式半电桥。 具体实施例方式本专利技术包括可以被认作为回授式组件块(RBB)的新器件，及其制造方法。在一 实施例中，该器件尤其适合于构成诸如半电桥和全电桥整流器等器件。尽管本领域普通 技术人员可以 立刻认识到本专利技术可以用于产生多种半导体器件，然而出于清晰的目的， 本专利技术将以桥式整流器作为器件以及制造方法在说明书中进行描述。首先参考图1和图2，示出了总体用100标明的RBB结构的物理结构(图1)和 其成对地被构造为半电桥整流器(图2)的示意图。如图1所示，RBB 100具有4个电 极源极105、漏极110、栅极115和探测极120。主电流在源和漏电极之间流动。栅 电压控制MOS栅极115下的窄沟道125的导电性，并且能够在截止和导通状态之间切 换RBB。在阈电压下发生从导通到截止的转换，该阈电压可以通过调节栅极下的掺杂 分布来调节，或通过改变栅极氧化物127的厚度来调节。至少在一些实施例中，探测电 极120的主要目的是提取回授信号，其可以用作另一个半导体器件(例如另一个RBB或 MOSFET)的栅极控制信号。当RBB 100处于导通状态时，源极105和漏极110之间的电压降很小，在120处 引起小的探测信号。处于截止状态时，耗尽层边界随着施加在源极和漏极之间的电压而 变化。对于小的施加电压，耗尽层边界130位于探测极120和源极105之间，并且对于 小的施加电压，一般终止在栅极下方。在此状态下，从实际意义上可以将该探测极认为 是基本上短接于漏极，探测极电压随着漏电压变化。然而，对于大的施加电压，耗尽层 边界135延伸超出探测电极，探测极电压几乎为常数，并且几乎不依赖于漏电压。这可 以吸引人们想到将探测极电压作为能够向其他器件指示RBB 100处于导通或截止状态下 的回授信号。至少可以通过修改探测极接点120的外本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种可用作半电桥的半导体器件，包括： 第一漏极接点，可操作地耦合到第一栅极区、第一源极区和第一探测极区， 第二漏极接点，可操作地耦合到第二栅极区、第二源极区和第二探测极区， 第一源极接点， 所述第一探测极区连接到所述第二栅极区，所述第一栅极区连接到所述第二探测极区， 所述第一源极区连接到所述第二源极区，并连接到所述第一源极接点。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：A安库迪诺伍，V诺杜伍，
申请(专利权)人：意法半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。