要求如下申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)：2014年10月13日提交的美國申請(qǐng)62/063,090，在此通過引用將其結(jié)合于本文中。

在美國，要求如下申請(qǐng)的部分優(yōu)先權(quán)：共同未決的PCT申請(qǐng)WO2014/210072(指定美國)；和通過上述申請(qǐng)于2013年6月24日提交的美國臨時(shí)申請(qǐng)61/838,578，在此通過引用將其結(jié)合于本文中。

背景技術(shù)：

本申請(qǐng)涉及雙基極雙向雙極晶體管，更具體而言，涉及被稱為B-TRANs的通用型功率晶體管。

請(qǐng)注意，以下討論的要點(diǎn)可能反映了從所公開的發(fā)明獲得的事后認(rèn)識(shí)，但并非必然被承認(rèn)是現(xiàn)有技術(shù)。

已公布的美國申請(qǐng)US 2014-0375287公開了一種完全雙向雙極晶體管，其發(fā)射極/集電極區(qū)域位于半導(dǎo)體晶片的兩個(gè)面上，其基極接觸區(qū)域也位于兩個(gè)面上。在一組實(shí)施方式(參見該申請(qǐng)附圖13A以及[0083]段的描述)中，發(fā)射極/集電極區(qū)域與基極接觸區(qū)域通過填充有電介質(zhì)的溝槽橫向隔開。這樣減少了ON狀態(tài)下的同側(cè)載流子復(fù)合。

申請(qǐng)US 2014-0375287也描述了該器件在操作中某些令人驚奇的方面。尤其是：1)當(dāng)該器件接通時(shí)，優(yōu)選將其首先僅作為二級(jí)管操作，然后施加基極驅(qū)動(dòng)以減小接通狀態(tài)電壓降。2)不論哪個(gè)發(fā)射極/集電極區(qū)域被用作集電極(由在該器件端子處檢測(cè)到的外部電壓所確定)，基極驅(qū)動(dòng)優(yōu)選施加于最靠近該集電極的基極。3)優(yōu)選使用二階段斷開順序。4)在斷開狀態(tài)下，基極-發(fā)射極電壓(在每側(cè))被與基極-發(fā)射極結(jié)并聯(lián)的低電壓二級(jí)管限制。

Wood的申請(qǐng)WO2014/122472展示并描述了略微相似的結(jié)構(gòu)。然而，該申請(qǐng)主要面向不同的結(jié)構(gòu)。該Wood申請(qǐng)也沒有描述申請(qǐng)US 2014-0375287所述操作的方法。該Wood申請(qǐng)看起來也未描述在發(fā)射極/集電極區(qū)域和基極接觸區(qū)域之間的橫向溝槽隔離。

本申請(qǐng)?zhí)峁┝藢?duì)該類型結(jié)構(gòu)、操作該結(jié)構(gòu)的方法和包括該結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)的改進(jìn)。

除其他創(chuàng)新外，本申請(qǐng)教導(dǎo)了對(duì)稱雙向雙接觸基極雙極結(jié)型晶體管，其中出現(xiàn)在半導(dǎo)體晶片的兩個(gè)(相對(duì))表面上的兩個(gè)發(fā)射極/集電極區(qū)域均被溝槽中的場(chǎng)板環(huán)繞。該場(chǎng)板將發(fā)射極/集電極區(qū)域與鄰近的基極接觸區(qū)域隔開。由于基極接觸區(qū)域出現(xiàn)在該器件的兩個(gè)表面上，不論哪一個(gè)基極接觸區(qū)域在集電極側(cè)上，該結(jié)構(gòu)提高其擊穿電壓而不會(huì)降低另一側(cè)上的基極接觸區(qū)域的特性。該結(jié)構(gòu)在類似于US 2014-0375287中的器件的擊穿電壓方面提供了令人驚奇的改進(jìn)。

除其他創(chuàng)新外，本申請(qǐng)也教導(dǎo)了操作該類型結(jié)構(gòu)的方法，以及包括該類型結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)。

附圖說明

將參照附圖描述所公開的發(fā)明，這些附圖展示了重要的樣本實(shí)施方式并由此通過引用而結(jié)合于本說明書中，其中：

圖1示意地展示了具有溝槽式場(chǎng)板的示例性B-TRAN。

圖2展示了B-TRAN類型器件的優(yōu)選電路表征。

圖3示意地展示了具有填充有電介質(zhì)的溝槽的B-TRAN的一個(gè)樣本實(shí)施方式，已公布的申請(qǐng)US 2014-0375287描述了該實(shí)施方式，該申請(qǐng)?jiān)诖送ㄟ^引用結(jié)合于本文中。

圖4A展示了類似于圖1所示器件中的示例性摻雜分布。圖4B展示了擊穿時(shí)類似于圖1所示器件中的電勢(shì)分布。

圖5A展示了擊穿時(shí)類似于圖1所示器件中的電場(chǎng)。圖5B展示了擊穿時(shí)類似于圖1所示器件中的碰撞電離。

圖6展示了擊穿時(shí)類似于圖1所示器件中的電流密度大小分布。

圖7展示了擊穿時(shí)類似于圖1所示器件的上側(cè)的電流密度分布圖，其具有所示的電流矢量。

圖8展示了擊穿時(shí)類似于圖1所示器件的下側(cè)的電流密度分布圖，其具有與圖6類似的所示電流矢量。

圖9展示了類似于圖1所示器件一個(gè)表面的俯視圖，其中展示了發(fā)射極/集電極區(qū)域如何被垂直場(chǎng)板橫向地環(huán)繞。

圖10為類似于圖1所示器件邊緣的部分橫截面，其總體地展示了摻雜分布。

具體實(shí)施方式

將具體參照當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施方式(以示例方式而非限制方式)描述本申請(qǐng)的眾多創(chuàng)新教導(dǎo)。本申請(qǐng)描述了若干發(fā)明，以下任何陳述都不應(yīng)被當(dāng)作在總體上限制權(quán)利要求。

已公布的美國申請(qǐng)US 2014-0375287中描述的這類完全雙向雙極雙基極晶體管現(xiàn)在通常被稱為B-TRAN。在本申請(qǐng)的某些實(shí)施方式中，發(fā)射極/集電極區(qū)域與基極接觸區(qū)域通過填充有電介質(zhì)的溝槽隔開。如圖1的樣本實(shí)施方式所示，B-TRAN是一種三層四端子雙向雙極晶體管。它是一種對(duì)稱器件，意味著兩個(gè)“端接”端子102和104上的電壓的極性確定了這兩個(gè)端子中的哪一個(gè)起到發(fā)射極的作用(例如，具有正偏結(jié))，以及哪一個(gè)端子起到集電極的作用(例如，具有反偏結(jié))。其典型地具有范圍為5-20的增益，并且當(dāng)偏置為“斷開”時(shí)能夠承受任一方向上的高電壓。此外，作為雙極晶體管，其具有低至0.2伏特的最小導(dǎo)通電壓(VCE-SAT)，這顯著低于結(jié)型二極管的電壓降(在硅中是0.6伏特)。由于B-TRAN是對(duì)稱的，其可以用于任何需要雙向開關(guān)的電路。圖2展示了一種器件表征，其展示B-TRAN的對(duì)稱性。

當(dāng)e基極(發(fā)射極一側(cè)的基極)短路至發(fā)射極時(shí)，B-TRAN處于“主動(dòng)斷開狀態(tài)”，此時(shí)c基極(集電極一側(cè)的基極)斷路。在該狀態(tài)下，對(duì)于NPN型B-TRAN，集電極為陽極(高電壓側(cè))，發(fā)射極為陰極(低電壓側(cè))。

當(dāng)兩個(gè)基極均斷路時(shí)B-TRAN也斷開，但由于該狀態(tài)下B-TRAN的相對(duì)高增益，擊穿電壓較低。別處已有公開，在每個(gè)基極和與其對(duì)應(yīng)的發(fā)射極/集電極之間附加的常開型開關(guān)與二極管的串聯(lián)組合，在該“被動(dòng)斷開狀態(tài)”下將會(huì)顯著地提高阻斷電壓。在常規(guī)操作中這些開關(guān)會(huì)被關(guān)斷。

圖3展示了完全對(duì)稱雙向雙極晶體管，其中發(fā)射極/集電極區(qū)域與基極接觸區(qū)域通過填充有電介質(zhì)的溝槽隔開。已公布的申請(qǐng)US 2014-0375287描述了該結(jié)構(gòu)。所示的示例為npn器件，其中n型發(fā)射極/集電極區(qū)域出現(xiàn)在p型半導(dǎo)體晶片的前后兩面上。此外，單獨(dú)的p型基極接觸區(qū)域被設(shè)置在前后兩個(gè)表面上，用于提供對(duì)p型半導(dǎo)體材料塊的連接。該結(jié)構(gòu)中，半導(dǎo)體晶片的整個(gè)厚度可被視為基極，但是兩個(gè)基極接觸區(qū)域在電性上是不同的，并且被單獨(dú)地操作。

隨著B-TRAN器件的精制和改進(jìn)，本發(fā)明人已經(jīng)意識(shí)到雙基極雙向雙極晶體管面臨若干獨(dú)特的挑戰(zhàn)。發(fā)射極與基極分離為其中之一。在標(biāo)準(zhǔn)的雙極結(jié)型晶體管中，發(fā)射極與基極之間的電壓差從來不會(huì)太大；然而，在完全雙向雙極晶體管中，具有兩個(gè)發(fā)射極/集電極端子，而非不同的發(fā)射極和集電極。無論哪一側(cè)起到集電極的作用(取決于外部施加電壓的極性)，均將會(huì)在該側(cè)靠近發(fā)射極/集電極擴(kuò)散區(qū)的底部發(fā)現(xiàn)強(qiáng)電場(chǎng)。

相同的物理結(jié)構(gòu)能夠起到或者發(fā)射極或者集電極作用的要求在不同時(shí)間對(duì)于相同的結(jié)具有顯著不同的要求。例如，當(dāng)圖3中的集電極/發(fā)射極端子102起到集電極的作用時(shí)，在器件頂部的反偏P-N結(jié)必須承受橫跨器件的全部電壓。令人驚奇的是，仿真顯示，圖3的結(jié)構(gòu)——其使用填充有絕緣體的溝槽106以將n型區(qū)域與p型區(qū)域隔開——會(huì)導(dǎo)致填充有絕緣體的溝槽底部下方的電場(chǎng)強(qiáng)度增強(qiáng)，這樣降低了器件的耐受電壓或擊穿電壓。

如圖1所示，通過鄰近溝槽106的側(cè)壁和底部地設(shè)置電介質(zhì)層108并使在溝槽中央的場(chǎng)板110與n型結(jié)連接，這樣可以減少或消除上述器件性能的降低。

需要選擇電介質(zhì)108的厚度，以使得溝槽106底部下方的電場(chǎng)強(qiáng)度減小到所制造器件可接受的水平。然而仿真已顯示，對(duì)二氧化硅層來說，0.2微米范圍的厚度足以使得器件具備1200伏特?fù)舸╇妷骸?/p>

圖4A的樣本實(shí)施方式展示了類似于圖1所示器件具有5微米深溝槽的摻雜分布。該樣本實(shí)施方式具有1223伏的擊穿電壓，和1195.23伏的斷路c基極電壓。圖4B展示了類似于圖4A的仿真器件在擊穿時(shí)的示例性電勢(shì)圖。

圖5A的樣本實(shí)施方式，其仿真了類似于圖1所示器件擊穿時(shí)的電場(chǎng)。類似的，圖5B仿真了類似于圖4A的示例性仿真器件在擊穿時(shí)的碰撞電離。

圖6的樣本實(shí)施方式，繪制了在類似于圖1所示器件擊穿時(shí)，在起到集電極作用的發(fā)射極/集電極區(qū)域附近的電流密度分布。在發(fā)射極附近的電流密度近似于IE＝100A/cm2?；鶚O-集電極電壓為VBC＝0.7V，而集電極-發(fā)射極電壓為VCE＝0.184V。在圖7的樣本實(shí)施方式中，在該電流密度分布上補(bǔ)充了表示在類似于圖1所示器件的集電極附近的電流方向的矢量。類似的，圖8的樣本實(shí)施方式展示了在類似于圖1所示器件的發(fā)射極附近的電流密度分布和電流方向。

圖9展示了類似于圖1所示器件一個(gè)表面的俯視圖，其中展示了發(fā)射極/集電極區(qū)域如何被垂直場(chǎng)板橫向地環(huán)繞。

圖10為類似于圖1所示器件邊緣的部分橫截面，其總體地展示了摻雜分布。請(qǐng)注意，該示例中只展示了兩個(gè)場(chǎng)限環(huán)，但在實(shí)際應(yīng)用中場(chǎng)限環(huán)的數(shù)量可以多很多，比如10個(gè)。

有源區(qū)域包括發(fā)射極區(qū)域，每一發(fā)射極區(qū)域均被垂直場(chǎng)板環(huán)繞。基極接觸區(qū)域與每一個(gè)發(fā)射極區(qū)域的長邊緣相鄰。

從有源區(qū)域邊緣到晶片邊緣，這些區(qū)域分布如下：

–繞整個(gè)有源區(qū)域的場(chǎng)板環(huán)。其在有源區(qū)域邊緣向外延伸越過P-區(qū)域，并進(jìn)入具有厚場(chǎng)氧化物區(qū)的區(qū)域。

–由擴(kuò)散進(jìn)入輕度摻雜p型襯底的輕度摻雜n型區(qū)域組成的一系列大約10個(gè)場(chǎng)限環(huán)(FLR)。場(chǎng)限環(huán)具有場(chǎng)板以擴(kuò)展耗盡區(qū)域。

–由鋁環(huán)組成的、在端子外周上的等電位環(huán)，其接觸被形成在晶片邊緣的P+區(qū)域。

該示例中，被圖示為n-的摻雜(在邊緣)優(yōu)選是與發(fā)射極/集電極區(qū)域中使用的相同的磷摻雜。發(fā)射極/集電極區(qū)域本身也具有較淺的n+接觸摻雜，其并未出現(xiàn)在n-邊緣區(qū)域內(nèi)。這優(yōu)選是AS(砷)。

類似的，該示例中，被圖示為p-的摻雜(在邊緣)優(yōu)選是與發(fā)射極/集電極區(qū)域中使用的相同的硼摻雜。該區(qū)域本身也具有較淺的p+接觸摻雜，其并未出現(xiàn)在n-邊緣區(qū)域內(nèi)。

p-摻雜為半導(dǎo)體晶片的大塊摻雜。例如，這可以是對(duì)應(yīng)1200伏部分的180-250ohm-cm，對(duì)應(yīng)600伏部分的80-120ohm-cm，以及對(duì)應(yīng)更高的額定電壓的更高電阻率。

優(yōu)點(diǎn)

在各種實(shí)施方式中所公開的創(chuàng)新提供了至少以下優(yōu)點(diǎn)中的一個(gè)或多個(gè)。然而，并非所公開的每一個(gè)創(chuàng)新都能產(chǎn)生全部這些優(yōu)點(diǎn)，并且該優(yōu)點(diǎn)列表并不限制所要求保護(hù)的各種發(fā)明。

●增加的擊穿電壓

●增加的耐久性

●關(guān)斷期間更好的性能，以及

●改進(jìn)的器件性能

根據(jù)某些但不一定全部的實(shí)施方式，提供了雙基極雙邊雙極功率晶體管，該晶體管使用絕緣場(chǎng)板將發(fā)射極/集電極擴(kuò)散物與最接近的基極接觸擴(kuò)散物隔開。這提供了在關(guān)斷性能和擊穿電壓方面令人驚奇的改進(jìn)。

根據(jù)某些但不一定全部的實(shí)施方式，提供了一種功率半導(dǎo)體器件，包括：第一和第二第一導(dǎo)電型發(fā)射極/集電極區(qū)域，分別位于具有第一和第二表面的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體晶片的第一和第二表面；第一和第二第二導(dǎo)電型基極接觸區(qū)域，分別位于半導(dǎo)體晶片的第一和第二表面；第一和第二絕緣場(chǎng)板結(jié)構(gòu)，分別位于半導(dǎo)體晶片的第一和第二表面；其中，半導(dǎo)體場(chǎng)板結(jié)構(gòu)是導(dǎo)電的，并垂直延伸，并與發(fā)射極/集電極區(qū)域橫向鄰接；其中，第一發(fā)射極/集電極區(qū)域通常形成為具有側(cè)邊和端部的帶狀物，并在兩側(cè)邊及兩端部處被第一絕緣場(chǎng)板結(jié)構(gòu)橫向環(huán)繞，并與第一絕緣場(chǎng)板結(jié)構(gòu)電連接；其中，第二發(fā)射極/集電極區(qū)域大體形成為具有側(cè)邊和端部的帶狀物，并在兩側(cè)邊及兩端部處被第二絕緣場(chǎng)板結(jié)構(gòu)橫向環(huán)繞，并與第二絕緣場(chǎng)板結(jié)構(gòu)電連接；由此不論施加何種極性的電壓，均可提高擊穿電壓。

根據(jù)某些但并不一定全部的實(shí)施方式，提供了一種功率半導(dǎo)體器件，包括：具有第一和第二表面的p型半導(dǎo)體晶片；第一和第二n型發(fā)射極/集電極區(qū)域，分別位于半導(dǎo)體晶片的第一和第二表面；第一和第二p型基極接觸區(qū)域，分別位于半導(dǎo)體晶片的第一和第二表面；第一和第二溝槽式場(chǎng)板結(jié)構(gòu)，分別位于半導(dǎo)體晶片的第一和第二表面；其中，第一發(fā)射極/集電極區(qū)域與第一溝槽式場(chǎng)板結(jié)構(gòu)電連接，并被該場(chǎng)板結(jié)構(gòu)完全環(huán)繞；其中，第二發(fā)射極/集電極區(qū)域與第二溝槽式場(chǎng)板結(jié)構(gòu)電連接，并被該場(chǎng)板結(jié)構(gòu)完全環(huán)繞；由此不論施加何種極性的電壓，均可提高擊穿電壓。

根據(jù)某些但不一定全部的實(shí)施方式，提供了一種功率半導(dǎo)體器件，包括：具有第一和第二表面的n型半導(dǎo)體晶片；第一和第二p型發(fā)射極/集電極區(qū)域，分別位于半導(dǎo)體晶片的第一和第二表面；第一和第二n型基極接觸區(qū)域，分別位于半導(dǎo)體晶片的第一和第二表面；第一和第二溝槽式場(chǎng)板結(jié)構(gòu)，分別位于半導(dǎo)體晶片的第一和第二表面；其中，第一發(fā)射極/集電極區(qū)域與第一溝槽式場(chǎng)板結(jié)構(gòu)電連接，并被該場(chǎng)板結(jié)構(gòu)完全環(huán)繞；其中，第二發(fā)射極/集電極區(qū)域與第二溝槽式場(chǎng)板結(jié)構(gòu)電連接，并被該場(chǎng)板結(jié)構(gòu)完全環(huán)繞；由此不論施加何種極性的電壓，均可提高擊穿電壓。

根據(jù)某些但不一定全部的實(shí)施方式，提供了一種切換方法，包括：在ON狀態(tài)下，驅(qū)動(dòng)基極電流通過位于p型襯底相對(duì)兩個(gè)面上的第一和第二p型基極接觸區(qū)域其中之一而非流過第一和第二p型基極接觸區(qū)域兩者，以允許電流在同樣位于p型襯底相對(duì)兩個(gè)面上的第一和第二n型發(fā)射極/集電極區(qū)域之間通過；其中基極接觸區(qū)域和發(fā)射極/集電極區(qū)域在襯底的兩個(gè)面上被垂直延伸的導(dǎo)電場(chǎng)板橫向隔開，所述導(dǎo)電場(chǎng)板由電介質(zhì)材料橫向環(huán)繞；在OFF狀態(tài)下，通過與絕緣場(chǎng)板的電容耦合減小發(fā)射極-基極結(jié)附近的峰值電場(chǎng)。

根據(jù)某些但不一定全部的實(shí)施方式，提供了一種切換方法，包括：在ON狀態(tài)下，驅(qū)動(dòng)基極電流通過位于n型襯底相對(duì)兩個(gè)面上的第一和第二n型基極接觸區(qū)域其中之一而非流過第一和第二n型基極接觸區(qū)域兩者，以允許電流在同樣位于n型襯底相對(duì)兩個(gè)面上的第一和第二p型發(fā)射極/集電極區(qū)域之間通過；其中，基極接觸區(qū)域和發(fā)射極/集電極區(qū)域在襯底的兩個(gè)面上被垂直延伸的導(dǎo)電場(chǎng)板橫向隔開，所述導(dǎo)電場(chǎng)板由電介質(zhì)材料橫向環(huán)繞；在OFF狀態(tài)下，通過與絕緣場(chǎng)板的電容耦合減小發(fā)射極-基極結(jié)附近的峰值電場(chǎng)。

根據(jù)某些但不一定全部的實(shí)施方式，提供了一種切換功率雙極半導(dǎo)體器件的方法，該器件在p型半導(dǎo)體晶片的第一和第二表面上均包括n型發(fā)射極/集電極區(qū)域和p型基極接觸區(qū)域兩者，所述方法包括：在ON狀態(tài)下，驅(qū)動(dòng)基極電流進(jìn)入其中一個(gè)基極接觸區(qū)域；在轉(zhuǎn)變?yōu)镺FF狀態(tài)期間，臨時(shí)性地將第一表面上的基極接觸區(qū)域短路到第一表面上的發(fā)射極/集電極區(qū)域，同時(shí)也將第二表面上的基極接觸區(qū)域短路到第二表面上的發(fā)射極/集電極區(qū)域，然后使得至少第一表面上的基極接觸區(qū)域浮空；其中，第一表面上的基極接觸區(qū)域與第二表面上的基極接觸區(qū)域不連接；其中，溝槽式場(chǎng)板將每個(gè)發(fā)射極/集電極區(qū)域與各自對(duì)應(yīng)的基極接觸區(qū)域隔開；由此可以在相對(duì)表面的發(fā)射極/集電極區(qū)域之間可控地切換兩種極性的電流。

根據(jù)某些但不一定全部的實(shí)施方式，提供了一種切換電路，包括：雙基極雙向npn半導(dǎo)體器件，其在p型單片式半導(dǎo)體晶片的兩個(gè)相對(duì)表面上均包括n型發(fā)射極/集電極區(qū)域和p型基極接觸區(qū)域兩者，；控制電路，分別與位于相對(duì)表面上的第一和第二基極接觸區(qū)域相連接；第一和第二獨(dú)立箝位電路，每個(gè)箝位電路都包括低電壓二極管和常開開關(guān)的串聯(lián)組合，其以如下方式被連接：當(dāng)常開開關(guān)接通時(shí)，低電壓二極管的陽極與p型基極接觸區(qū)域連接，低電壓二極管的陰極與n型發(fā)射極/集電極區(qū)域連接；以及溝槽中的絕緣場(chǎng)板結(jié)構(gòu)，其將每個(gè)發(fā)射極/集電極區(qū)域與鄰近的基極接觸區(qū)域隔開；其中，在施加一正向電壓時(shí)低電壓二極管接通，該正向電壓小于發(fā)射極/集電極區(qū)域與半導(dǎo)體晶片之間的p-n結(jié)的二極管壓降；由此，當(dāng)常開開關(guān)為ON時(shí)，發(fā)射極/集電極區(qū)域與半導(dǎo)體晶片之間的p-n結(jié)不能正偏。

根據(jù)某些但不一定全部的實(shí)施方式，提供了一種切換功率半導(dǎo)體器件的方法，該器件在p型半導(dǎo)體晶片的第一和第二表面上均包括n型發(fā)射極/集電極區(qū)域和p型基極接觸區(qū)域兩者，所述方法包括：在ON狀態(tài)下，使基極電流流過與更具正性的一個(gè)發(fā)射極/集電極區(qū)域更靠近的基極接觸區(qū)域，而非通過另一個(gè)基極接觸區(qū)域；其中，第一表面上的基極接觸區(qū)域與第二表面上的基極接觸區(qū)域沒有電連接，除非通過半導(dǎo)體晶片本身；其中，第一表面上的發(fā)射極/集電極區(qū)域與第二表面上的發(fā)射極/集電極區(qū)域沒有電連接；其中，溝槽式場(chǎng)板將每個(gè)發(fā)射極/集電極區(qū)域與相應(yīng)的基極接觸區(qū)域隔開；由此實(shí)現(xiàn)具有低通態(tài)電壓降與可靠關(guān)斷的雙向切換。

根據(jù)某些但不一定全部的實(shí)施方式，提供了一種切換功率半導(dǎo)體器件的方法，該器件在p型半導(dǎo)體晶片的第一和第二表面上均包括n型發(fā)射極/集電極區(qū)域和p型基極接觸區(qū)域兩者，所述方法包括：接通時(shí)，將更具正性的一個(gè)發(fā)射極/集電極區(qū)域和與其位于同一表面上的基極接觸區(qū)域一同短路，以由此以二級(jí)管電壓降傳導(dǎo)電流；并隨后使基極電流流過至少一個(gè)基極接觸區(qū)域，從而如雙極晶體管那樣以低于二極管電壓降而開始導(dǎo)電；其中，第一表面上的基極接觸區(qū)域與第二表面上的基極接觸區(qū)域沒有電連接，除非通過半導(dǎo)體晶片本身；其中，溝槽式場(chǎng)板將每個(gè)發(fā)射極/集電極區(qū)域與相應(yīng)的基極接觸區(qū)域隔開；由此實(shí)現(xiàn)具有低通態(tài)電壓降與可靠關(guān)斷的雙向切換。

修改與變化

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到，可在極大范圍的應(yīng)用內(nèi)對(duì)本申請(qǐng)所描述的創(chuàng)新構(gòu)思進(jìn)行修改與變化，因而授予專利的主題內(nèi)容的范圍并不受到這里給出的任何具體示例性教導(dǎo)的限制。旨在包含落入所附權(quán)利要求的精神和寬廣范圍內(nèi)的所有這些替換、修改和變化。

以上示例中的半導(dǎo)體晶片為硅，但可替代使用其他半導(dǎo)體材料。

優(yōu)選使用摻雜多晶硅制造場(chǎng)板，但也可使用其他導(dǎo)電材料，如鋁或鎢。

優(yōu)選地，場(chǎng)板周圍的絕緣層足夠厚，以承受在斷開狀態(tài)在下集電極側(cè)看到的大電壓降。此外，若需要，場(chǎng)板周圍的絕緣層可以更強(qiáng)韌。

優(yōu)選地，場(chǎng)板周圍的絕緣層是通過在蝕刻入(硅)晶片的溝槽的側(cè)壁上生長的二氧化硅薄層來提供的。然而，該絕緣層替代地包括多種不同材料。

在以下公開文獻(xiàn)中，可以發(fā)現(xiàn)有助于展示變化和實(shí)現(xiàn)方式的附加的一般背景技術(shù)：US 9,029,909,US 9,035,350,US 9,054,706,US 9,054,707,US 9,059,710，所有這些公開文獻(xiàn)均通過引用結(jié)合于本文之中。

在如下美國專利申請(qǐng)中，可以發(fā)現(xiàn)有助于展示變化和實(shí)現(xiàn)方式的附加的一般背景技術(shù)，以及可與以下所要求保護(hù)的發(fā)明共同實(shí)現(xiàn)的某些特征。所有這些申請(qǐng)與本申請(qǐng)具有至少某些共同的享有人、未決性或發(fā)明人，所有這些申請(qǐng)以及直接或間接地結(jié)合于這些申請(qǐng)內(nèi)的任何素材，均通過引用而結(jié)合于本文之中：US 2015-0214055 Al,US 2015-0214299 Al,US 2015-0270771 Al,US 2015-0270837 Al,US 2015-0280613 Al；PCT/US 14/43962,PCT/US 14/69611,PCT/US15/11827；14/755,065,14/791,977,14/792,262；以及上述申請(qǐng)的所有優(yōu)先權(quán)申請(qǐng)，通過引用將上述每一個(gè)申請(qǐng)結(jié)合于本文之中。

本申請(qǐng)中的任何描述都不應(yīng)被解讀為暗示任何具體元件、步驟或功能是在權(quán)利要求范圍內(nèi)必須包括的不可或缺的要素：授予專利的主題內(nèi)容的范圍僅由授權(quán)的權(quán)利要求界定。此外，沒有任何一個(gè)權(quán)利要求旨在援引35USC第112節(jié)的第六段，除非確切措辭“用于……的裝置”之后跟隨分詞。

所提交的權(quán)利要求旨在盡可能地全面，沒有任何主題內(nèi)容是有意地被撤回、捐獻(xiàn)或放棄。