开关电路的制作方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]迄今为止，在功率电子应用中使用的晶体管通常已经用硅(Si)半导体材料来制造。用于功率应用的公共晶体管器件包括Si CMOS (CoolMOS)、Si功率MOSFET和Si绝缘栅双极晶体管(IGBT)。例如II1-V化合物半导体(诸如GaAs)的化合物半导体在一些应用中也是有用的。最近，碳化硅(SiC)功率器件已经被考虑。诸如氮化镓(GaN)器件的II1-N族半导体器件现在作为有吸引力的候选物出现以携带大电流，支持高电压并提供非常低的接通电阻和快开关时间。
【发明内容】
[0002]在实施例中，开关电路包括输入漏极、源极和栅极节点、包括与低电压增强模式晶体管的电流路径串联耦合的电流路径的高电压耗尽模式晶体管、以及用于感测流经电流感测路径的电流的电流感测电路。
【附图说明】
[0003]附图的元件不一定相对于彼此成比例。相同的参考数字表示对应的相同部分。各种所示实施例的特征可组合，除非它们排斥彼此。实施例在附图中被描绘并在接下来的描述中被详述。
[0004]图1图示根据实施例的开关电路。
[0005]图2图示包括栅地阴地放大器布置的开关电路的示意图。
[0006]图3图示开关电路的示意图。
[0007]图4图示根据实施例的包括两个封装的开关电路。
[0008]图5图示根据实施例的包括单个复合封装的开关电路。
[0009]图6图示根据实施例的单片集成开关电路。
[0010]图7图示根据实施例的单片集成开关电路。
[0011]图8图示包括电流感测电路的低电压增强模式晶体管。
[0012]图9图示包括电流感测电路的高电压耗尽模式晶体管。
【具体实施方式】
[0013]在下面的详细描述中，参考形成其一部分的附图，且其中通过例证示出其中本公开可被实践的特定实施例。在这个方面中，参考正被描述的一个或多个图的方位来使用方向术语，诸如“顶部”、“底部”、“前面”、“后面”、“最前部”、“尾部”等。因为实施例的部件可被定位于多个不同的方位中，所以方向术语用于说明的目的且决不是限制性的。将理解，其它实施例可被利用，且结构或逻辑改变可被做出而不脱离本发明的范围。其下面的详细描述不应在限制的意义上被理解，且本发明的范围由所附权利要求限定。
[0014]如在这个说明书中采用的，术语“耦合的”和/或“电耦合的”并不打算意指元件必须直接耦合在一起，插入元件可被提供在“耦合的”或“电耦合的”元件之间。
[0015]诸如高电压耗尽模式晶体管的耗尽模式器件具有负阈值电压，这意味着它可在零栅极电压下传导电流。这些器件在正常情况下是接通的。而诸如低电压增强模式晶体管的增强模式器件具有正阈值电压，这意味着它在零栅极电压下不能传导电流且在正常情况下是断开的。
[0016]如在本文使用的，诸如高电压耗尽模式晶体管的“高电压器件”是为高电压开关应用优化的电子器件。也就是说，当晶体管断开时，它能够闭塞高电压，诸如大约300 V或更高、大约600 V或更高或者大约1200 V或更高，且当晶体管接通时，它对于其中它被使用的应用具有足够低的接通电阻(RON)，S卩，它在相当大的电流穿过器件时经历足够低的传导损耗。高电压器件可至少能够闭塞等于高电压供电的电压或在它所用于的开关电路中的最大电压。高电压器件可能能够闭塞300 V、600 V、1200 V或应用所需的其它合适的闭塞电压。
[0017]如在本文使用的，诸如低电压增强模式晶体管的“低电压器件”是能够闭塞诸如在O V和V1ot之间的低电压但不能够闭塞高于V1ot的电压的电子器件，V1ot可以是大约10 V、大约20 V、大约30 V、大约40 V或在大约5 V和50 V之间，诸如在大约10 V和30 V之间。
[0018]如在本文使用的，例如，化合物半导体器件可包括形成诸如绝缘栅FET (IGFETMA场效应晶体管(FET)或高电子迁移率晶体管(HEMT)的任何合适的半导体材料。合适的半导体材料包括诸如SiGe、SiC和II1-V族材料的化合物半导体材料，所述II1-V族材料包括III族砷化物、III族磷化物、III族氮化物或任何其合金。因此，短语“II1-V族”指的是包括V族元素和至少一种III族元素的化合物半导体。而且，例如，短语“III族氮化物”指的是包括氮(N)和至少一种III族元素(所述III族元素包括铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)和硼(B)且包括但不限于任何其合金)的化合物半导体，诸如，氮化铝镓(AlxGa(1_x)N)、氮化铟镓(InyGa(1_y)N)、氮化铝铟镓(AlxInyGa(1_x_y)N)、氮化镓砷磷(GaAsaPbN(1_a_b))和氮化铝铟镓砷磷(AlxInyGa(1_x_y)AsaPbN(1_a_b) )。III族氮化物也一般指的是任何极性，其包括但不限于Ga极性、N极性、半极性或非极性晶体取向。
[0019]氮化铝镓指的是由化学式AlxGa(1_x)N描述的合金，其中X > I。
[0020]这些半导体材料是具有相对宽的直接带隙并具有高临界击穿场、高饱和漂移速度和良导热性的半导体化合物。作为结果，诸如GaN的III氮化物材料在很多微电子应用中被使用，在所述微电子应用中要求高功率密度和高效率开关。
[0021]图1图示根据实施例的开关电路10。开关电路10包括输入漏极节点11、输入源极节点12、输入栅极节点13、包括与低电压增强模式晶体管17的电流路径16串联耦合的电流路径15的高电压耗尽模式晶体管14。开关电路还包括用于感测流经电流感测路径19的电流的电流感测电路18。
[0022]电流感测电流18可用于感测流经电流感测路径19的电流。流经开关电路10的电流路径的电流可从流经电流感测路径19的电流推断出。电流感测路径19可与开关电路10的电流路径并联地布置。
[0023]电流感测电路18和/或电流感测路径19可至少部分地集成在高电压耗尽模式晶体管14中或在低电压增强模式晶体管17中，因为高电压耗尽模式晶体管14的电流路径15与低电压增强模式晶体管17的电流路径串联耦合。
[0024]包括电流感测路径19的电流感测电路18可包括与低电压增强模式晶体管17并联耦合的晶体管。低电压增强模式晶体管17可包括彼此并联连接并集成在半导体衬底中的多个晶体管单元。电流感测电路18可包括电流感测元件，其包括这些晶体管单元之一或并联耦合的预先确定的数量的这些晶体管单元。晶体管单元可具有源极电极。
[0025]电流感测电路18还可包括在半导体衬底上的第一电流感测焊盘，其耦合到构成电流感测元件的晶体管单元的源极电极。电流感测电路18还可包括在半导体衬底上的第二电流感测焊盘，其耦合到低电压增强模式晶体管的源极电极。第二电流感测焊盘可与第一电流感测焊盘分离。电流感测电路18还可包括耦合在第一电流感测焊盘和第二电流感测焊盘之间的电阻元件。
[0026]除了输入漏极节点、输入源极节点和输入栅极节点以外，开关电路10可包括至少一个电流感测节点，且在一个实施例中可包括第一电流感测节点和第二电流感测节点。开关电路10还可包括第二栅极节点。
[0027]高电压模式耗尽晶体管14可在栅地阴地放大器