该复合型半导体装置在第1以及第2端子（T1，T2）之间串联连接常开型的第1场效应晶体管（1）和常闭型的第2场效应晶体管（2），将第1以及第2场效应晶体管（1，2）的栅极分别与第2以及第3端子（T2，T3）连接，在第2场效应晶体管（2）的漏极以及源极之间正向串联连接了N个二极管（3）。从而，能够将第2场效应晶体管（2）的漏极-源极间电压（Vds）抑制为第2场效应晶体管（2）的耐压以下的电压。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及复合型半导体装置，特别涉及具备串联连接的常开型场效应晶体管以及常闭型场效应晶体管的复合型半导体装置。
技术介绍
在当前的半导体装置中主要使用的Si (硅)系列的场效应晶体管是常闭型。常闭型场效应晶体管是在对其栅极-源极之间施加了正电压的情况下导通，在其栅极-源极之间没有被施加正电压的情况下成为非导通的晶体管。此外，为了具有高耐压、低损耗、高速开关(switching)、高温动作等特征而开展实用化的研究的GaN (氮化镓)系列的场效应晶体管是常开型。常开型场效应晶体管具有负的阈值电压，在其栅极-源极间电压低于阈值电压时成为非导通，在其栅极-源极间电压高于阈值电压时导通。若在半导体装置中使用这样的常开型的场效应晶体管，则会产生无法使用以往的栅极驱动电路等各种问题。因此，提出了将常开型的第I场效应晶体管和常闭型的第2场效应晶体管串联连接而构成常闭型的复合型半导体装置。此外，为了防止因常闭型的第2场效应晶体管的漏极-源极间电压增高而导致第2场效应晶体管被破坏的情况，还有如下方法，即在第2场效应晶体管的漏极-源极之间连接齐纳二极管，并将漏极-源极间电压限制为第2场效应晶体管的耐压以外的电压的方法(例如，参照特开2006-324839号公报(专利文献I))。现有技术文献专利文献专利文献I :特开2006-324839号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题但是，在以往的复合型半导体装置中，由于齐纳二极管的动作速度慢，因此担心第2场效应晶体管的漏极-源极间电压会高于耐压而导致第2场效应晶体管被破坏。因此，本专利技术的主要目的在于提供一种能够防止常闭型场效应晶体管被破坏的复合型半导体装置。用于解决课题的方案本专利技术的复合型半导体装置，包括第I端子，接受第I电压；第2端子，接受低于第I电压的第2电压；第3端子，被选择性地提供第3电压和高于该第3电压的第4电压中的一个电压；常开型的第I场效应晶体管，其漏极与第I端子连接，其栅极与第2端子连接；常闭型的第2场效应晶体管，其漏极与第I场效应晶体管的源极连接，其源极与第2端子连 接，其栅极与第3端子连接，在对第3端子提供了第3电压时成为非导通，在对第3端子提供了第4电压时导通；以及N个单极型整流元件，正向串联连接在第2场效应晶体管的漏极以及源极之间，当第2场效应晶体管的漏极以及源极之间的电压超过了第2场效应晶体管的耐压以下的预先设定的电压时导通，其中，N是自然数。优选的是，在第3端子的电压从第4电压变化为第3电压的情况下，从第2场效应晶体管的漏极以及源极之间的电压开始上升起直到N个单极型整流元件导通为止的时间被设定为，从第2场效应晶体管的漏极以及源极之间的电压开始上升起直到第2场效应晶体管成为非导通为止的时间的二分之一以下。此外优选的是，N个单极型整流元件分别是肖特基二极管。此外优选的是，N个单极型整流元件分别利用能带隙大于Si的材料而形成。此外优选的是，材料是AlxGahN(0彡x彡I)、SiC、金刚石、AlxGahAs(0彡x彡I)、InxGa1-JiP (0 ^ X ^ I )、或者 AlJnyGah—yN (0 ^ x ^ 1>0 ^ y ^ I、OS x+y Si)。 此外优选的是，包括第I半导体芯片，包含在第I半导体衬底上依次层叠的第I以及第2氮化物系列半导体层。N个肖特基二极管分别形成在第I半导体芯片的表面的N个区域中，在各个区域上，对应的肖特基二极管的阳极电极以及阴极电极相互分离设置。在各个区域上，形成了贯通第2氮化物系列半导体层而到达第I氮化物系列半导体层的凹槽部，阳极电极在凹槽部中形成，阴极电极在第2氮化物系列半导体层的表面上形成。此外优选的是，包括第2半导体芯片，包含在第2半导体衬底上依次层叠的第3以及第4氮化物系列半导体层。第I场效应晶体管在第2半导体芯片的表面上形成，第I场效应晶体管的栅极电极、源极电极以及漏极电极在第2氮化物系列半导体层的表面上形成，栅极电极被设置在源极电极以及漏极电极之间。此外优选的是，第3氮化物系列半导体层由GaN形成，第4氮化物系列半导体层由AlxGa1^N (0〈x 彡 I)形成。此外优选的是，包括半导体芯片，包含在半导体衬底上依次层叠的第I以及第2氮化物系列半导体层。N个肖特基二极管分别形成在半导体芯片的表面的N个第I区域中，第I场效应晶体管在半导体芯片的表面的第2区域上形成。在各个第I区域上，对应的肖特基二极管的阳极电极以及阴极电极相互分离设置，在各个第I区域上，形成了贯通第2氮化物系列半导体层而到达第I氮化物系列半导体层的凹槽部，阳极电极在凹槽部中形成，阴极电极在第2氮化物系列半导体层的表面上形成。在第2区域的第2氮化物系列半导体层的表面上形成第I场效应晶体管的栅极电极、源极电极以及漏极电极，栅极电极被设置在源极电极以及漏极电极之间。此外优选的是，第I氮化物系列半导体层由GaN形成，第2氮化物系列半导体层由AlxGa1^N (0〈x 彡 I)形成。此外优选的是，还包括第I电阻元件，在第I场效应晶体管的栅极和第2端子之间插入。此外优选的是，还包括第2电阻元件，在第I端子和第I场效应晶体管的漏极之间插入。专利技术效果在本专利技术的复合型半导体装置中，在常闭型的第2场效应晶体管的漏极以及源极之间正向串联连接N个二极管，将第2场效应晶体管的漏极以及源极之间的电压限制为第2场效应晶体管的耐压以下的电压。从而，由于二极管的动作速度比齐纳二极管的动作速度充分快，因此能够防止第2场效应晶体管被破坏。附图说明图I是表示本专利技术的实施方式I的复合型半导体装置的结构的电路图。图2是表示图I所示的常开型场效应晶体管的漏极-源极间电压的时序图。图3是表示实施方式I的比较例的电路图。图4是表示图3所示的常开型场效应晶体管的漏极-源极间电压的时序图。图5是表示实施方式I的变更例的时序图。图6是表示本专利技术的实施方式2的复合型半导体装置的结构的电路图。图7是表示搭载了图6所示的常开型场效应晶体管的半导体芯片的构造的截面图。·图8是用于说明本申请专利技术的效果的图。图9是表示搭载了图6所示的二极管13的半导体芯片的构造的截面图。图10是表示图9所示的阳极电极的制造方法的截面图。图11是表示搭载了图6所示的晶体管11以及二极管13的半导体芯片的构造的截面图。图12是表示搭载了图6所示的多个二极管13的半导体芯片的构造的截面图。图13是表示搭载了图6所示的多个二极管13的半导体芯片的另一构造的截面图。图14是表示搭载了图6所示的多个二极管13的半导体芯片的又一构造的截面图。图15是表示实施方式2的比较例的电路图。图16是比较本申请专利技术和比较例的动作的图。图17是比较本申请专利技术和比较例的动作的另一图。图18是比较本申请专利技术和比较例的动作的又一图。具体实施例方式[实施方式I]如图I所示，本申请的实施方式I的复合型半导体装置包括漏极端子Tl、源极端子T2、栅极端子T3、常开型场效应晶体管I、常闭型场效应晶体管2、以及N个(其中，N是自然数)二极管3。在漏极端子Tl上施加电源电压VI、在源极端子T2上施加低于电源电压Vl的电源电压V2 (例如接地电压)。在栅极端子T3上选择性地施加“L”电平的电压V3和“H”电平的电压V4 (>V3)的其中一个电压。常开型本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.01.25 JP 2010-013083;2010.08.17 JP 2010-182161.一种复合型半导体装置，包括 第I端子(Tl)，接受第I电压； 第2端子(T2)，接受低于所述第I电压的第2电压； 第3端子(T3)，被选择性地提供第3电压和高于该第3电压的第4电压中的一个电压； 常开型的第I场效应晶体管(1，11)，其漏极与所述第I端子(Tl)连接，其栅极与所述第2端子(T2)连接； 常闭型的第2场效应晶体管(2，12)，其漏极与所述第I场效应晶体管(1，11)的源极连接，其源极与所述第2端子(T2)连接，其栅极与所述第3端子(T3)连接，在对所述第3端子(T3)提供了所述第3电压时成为非导通，在对所述第3端子(T3)提供了所述第4电压时导通；以及 N个单极型整流元件(3，13)，正向串联连接在所述第2场效应晶体管(2，12)的漏极以及源极之间，当所述第2场效应晶体管(2，12)的漏极以及源极之间的电压超过了所述第2场效应晶体管(2，12)的耐压以下的预先设定的电压时导通，其中，N是自然数。2.如权利要求I所述的复合型半导体装置，其中， 在所述第3端子(T3)的电压从所述第4电压变化为所述第3电压的情况下，从所述第2场效应晶体管(2，12)的漏极以及源极之间的电压开始上升起直到所述N个单极型整流元件(3，13)导通为止的时间被设定为，从所述第2场效应晶体管(2，12)的漏极以及源极之间的电压开始上升起直到所述第2场效应晶体管(2，12)成为非导通为止的时间的二分之一以下。3.如权利要求I所述的复合型半导体装置，其中， 所述N个单极型整流元件(13)分别是肖特基二极管。4.如权利要求3所述的复合型半导体装置，其中， 所述N个单极型整流元件(13)分别利用能带隙大于Si的材料而形成。5.如权利要求4所述的复合型半导体装置，其中， 所述材料是 AlxGai_xN、SiC、金刚石、AlxGa1^xAs, InxGai_xP、或者 AlxInyGa1TyN,其中，O ≤ X ≤ 1>0 ≤ y≤ I、OS x+y ≤ I。6.如权利要求3所述的复合型半导体装置，包括 第I半导体芯片(40)，包含在第I半导体衬底(41)上依次层叠的第I以及第2氮化物系列半导体层(43，44)， 所述N个肖特基二极管(13)分别形成在所述第I半导体芯片(40)的表面的N个区域中， 在各个区域上，对应的肖特基二极管(13)的阳极电极(50)以及阴极电极(49)...
【专利技术属性】
技术研发人员：池谷直泰，野泽朋宏，野崎义明，约翰K特怀南，川村博史，作野圭一，
申请(专利权)人：夏普株式会社，
类型：发明
国别省市：
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。