JP2014524665A - 高電圧固体変換器ならびに関連システムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図2B
Description
Claims (27)
- 固体変換器(SST)装置であって、
キャリア基板と、
第一の端子と、
第二の端子と、
前記第一の端子と前記第二の端子との間に直列に電気的に接続された複数のSSTダイと
を備えており、
前記第一の端子および前記第二の端子が、出力電圧を有する電源に結合するように配置され、個々のSSTダイが前記出力電圧未満の順方向接合電圧を有し、前記個々のSSTダイが、
pn接合を有しており、前記キャリア基板が位置する第一の領域と第二の領域との間に境界を形成する変換器構造と、
前記第一の領域に位置し、前記pn接合に電気的に接続された第一のコンタクトと、
前記pn接合に電気的に接続された第二のコンタクトと
を備える、固体変換器(SST)装置。 - 前記キャリア基板が全体として非伝導性材料を備えており、
前記変換器構造が、前記第一の領域に向かい合うP型の窒化ガリウム(P型のGaN)、前記第二の領域に向かい合うN型の窒化ガリウム(N型のGaN)、および前記P型のGaNと前記N型のGaNとの間に位置する窒化インジウムガリウム(InGaN)を備えており、
前記第一のコンタクトが前記P型のGaNに電気的に結合されており、
前記第二のコンタクトが前記N型のGaNに電気的に結合されており、前記第二のコンタクトが、前記第一のコンタクトを含む平面を通り抜けて前記N型のGaNまで延長する埋込コンタクトであり、
前記第一の端子および前記第二の端子が前記第一の領域から電気的にアクセスできる、請求項1記載のSST装置。 - 前記キャリア基板が伝導性材料を備えており、
前記変換器構造が、前記第一の領域に向かい合うP型のGaN、前記第二の領域に向かい合うN型のGaN、および前記P型のGaNと前記N型のGaNとの間に位置するInGaNを含み、
前記第一のコンタクトが前記P型のGaNに電気的に結合されており、
前記第二のコンタクトが前記N型のGaNに電気的に結合されており、前記キャリア基板から電気的に絶縁され、かつ前記第一のコンタクトを含む平面を通り抜けて延長する埋込コンタクトであり、
前記第一の端子が前記第一の領域から電気的にアクセスでき、
前記第二の端子が前記キャリア基板に電気的に結合される、請求項1記載のSST装置。 - 前記変換器構造が、前記第一の領域に向かい合うP型のGaN、前記第二の領域に向かい合うN型のGaN、および前記P型のGaNと前記N型のGaNとの間に位置するInGaNを含み、
前記第一のコンタクトが前記P型のGaNに電気的に結合されており、
前記第二のコンタクトが前記N型のGaNに電気的に結合されており、前記複数のSSTダイのうちの第一のSSTダイの前記第二のコンタクトが、前記複数のSSTダイのうちの隣接する第二のSSTダイの前記第一のコンタクトから、前記第一のSSTダイの前記変換器構造の第二の面まで延長し、
前記第一の端子が前記SSTダイのうちの一つのSSTダイの前記第一の領域に位置し、
前記第二の端子が前記SSTダイのうちの一つのSSTダイの前記第二の領域に位置する、請求項1記載のSST装置。 - 前記キャリア基板が全体として非伝導性材料を備えており、
前記第一の端子および前記第二の端子が、前記キャリア基板から離れる方を向く表面から電気的にアクセスできる、請求項1記載のSST装置。 - 前記キャリア基板が伝導性材料を備えており、
前記第一の端子が前記キャリア基板から離れる方を向く表面から電気的にアクセスでき、
前記第二の端子が前記キャリア基板に電気的に結合される、
請求項1記載のSST装置。 - 前記第二のコンタクトが前記pn接合を越えて前記変換器構造内に延長する埋込コンタクトである、請求項1記載のSST装置。
- 前記第二のコンタクトが前記第一のコンタクトから垂直に間隙を介して位置する、請求項1記載のSST装置。
- 前記SST装置が、紫外スペクトル、可視スペクトルおよび赤外スペクトルの少なくとも一つにおける電磁放射を放射するように構成される、請求項1記載のSST装置。
- 固体変換器(SST)システムであって、
個々のSSTダイが、pn接合を有する変換器構造と、第一のコンタクトと、第二のコンタクトとを含み、前記変換器構造が第一の領域と第二の領域との間に境界を形成し、前記第一のコンタクトが前記第一の領域における前記変換器構造の背面に位置する、複数のSSTダイと、
2個の隣接するSSTダイの間の前記第一の領域に位置し、前記隣接するSSTダイの少なくとも一つの前記第一のコンタクトを露出する少なくとも一つの相互接続領域であって、前記SSTダイが前記相互接続領域において共に直列に電気的に結合される、少なくとも一つの相互接続領域と
を備える、固体変換器(SST)システム。 - 前記個々のSSTダイの前記変換器構造が、前記第一の領域に向かい合うP型の窒化ガリウム(P型のGaN)、前記第二の領域に向かい合うN型の窒化ガリウム(N型のGaN)、および前記P型のGaNと前記N型のGaNとの間に位置する窒化インジウムガリウム(InGaN)を備えており、
前記第一のコンタクトが前記P型のGaNに電気的に結合されており、
前記第二のコンタクトが前記N型のGaNに電気的に結合される、
請求項10記載のSSTシステム。 - 前記個々のSSTダイの前記第二のコンタクトが、
前記第一の領域から前記pn接合を越えて延長する側壁を有するビアホールと、
前記ビアホールの前記側壁に沿って位置し、前記pn接合を越えて前記変換器構造の一部分をカバーしない絶縁材料と、
前記絶縁材料における前記ビアホール内に延長し、前記絶縁材料によってカバーされない前記変換器構造の前記一部分に位置する伝導性材料と
を備える、請求項10記載のSSTシステム。 - 前記複数のSSTダイが第一のSSTダイおよび前記第一のSSTダイに隣接する第二のSSTダイを含み、
前記第一のSSTダイおよび前記第二のSSTダイの前記変換器構造が、個々に、前記第一の領域に向かい合う第一の半導体材料、前記第二の領域に向かい合う第二の半導体材料、および前記第一の半導体材料と前記第二の半導体材料との間に位置する活性領域を備えており、
前記第一のSSTダイの前記第一のコンタクトが、前記第一のSSTダイの前記変換器構造と前記第二のSSTダイの前記変換器構造との間の前記相互接続領域内に延長し、
前記第二のSSTダイの前記第二のコンタクトが、前記第二の領域から前記相互接続領域内に延長し、前記第二のSSTの前記第二のコンタクトが、前記相互接続領域において前記第一のSSTダイの前記第一のコンタクトに接続し、前記第二のSSTダイの前記第二のコンタクトが、下地の絶縁材料によって前記第二のSSTダイの前記第一の半導体材料および前記活性領域から電気的に絶縁する、
請求項10記載のSSTシステム。 - 前記第一のコンタクトが反射性材料を備える、請求項10記載のSSTシステム。
- 前記第一の領域における全体として非伝導性のキャリア基板と、
前記複数のSSTダイのうちの第一のSSTダイの前記第一のコンタクトに電気的に結合された第一の端子と、
前記複数のSSTダイのうちの第二のSSTダイの前記第二のコンタクトに電気的に結合された第二の端子と
をさらに備えており、
前記第一のSSTダイが直列に結合された最初の前記SSTであり、前記第二のSSTダイが直列に結合された最後の前記SSTであり、前記第一の端子および前記第二の端子が前記第一の領域から電気的にアクセスできる、
請求項10記載のSSTシステム。 - 前記第一の領域における伝導性キャリア基板と、
前記複数のSSTダイのうちの第一のSSTダイの前記第一のコンタクトに電気的に結合された第一の端子と、
前記複数のSSTダイのうちの第二のSSTダイの前記第二のコンタクトに電気的に結合された第二の端子と
をさらに備えており、
前記第一のSSTダイが直列に結合された最初の前記SSTであり、前記第二のSSTダイが直列に結合された最後の前記SSTであり、前記第二の端子が前記キャリア基板の一部分に電気的に結合される、
請求項10記載のSSTシステム。 - 前記第一のコンタクトの一つによって少なくともある程度画定された第一の端子と、
前記第二のコンタクトの一つによって少なくともある程度画定された第二の端子と、
前記第一の端子および前記第二の端子に電気的に結合された電源と
をさらに備えており、
前記電源が出力電圧を有し、前記複数のSSTダイが前記出力電圧とほぼ同じ組み合わせの順方向接合電圧を有する、
請求項10記載のSSTシステム。 - 前記変換器構造が、紫外スペクトル、可視スペクトルおよび赤外スペクトルの少なくとも一つにおける電磁放射を放射するように構成される、請求項10記載のSSTシステム。
- SST装置を形成する方法であって、
複数のSSTダイを形成することであって、個々のSSTダイが、pn接合を有する変換器構造と、第一のコンタクトと、第二のコンタクトとを含み、前記変換器構造が第一の領域と第二の領域との間に境界を形成し、前記第一のコンタクトが前記第一の領域に位置することと、
前記第一の領域にキャリア基板を配置することと、
電源から出力電圧を受け取るように構成された第一の端子と第二の端子との間に共に直列に前記複数のSSTダイを電気的に結合することと
を含む、方法。 - 前記複数のSSTダイを形成することが、
第一の半導体材料、第二の半導体材料および前記第一の半導体材料と前記第二の半導体材料との間に位置する活性領域を含むように前記変換器構造を形成することと、
前記第一のコンタクトと前記第一の半導体材料とを電気的に結合することと、
前記第一のコンタクトを含む平面を通り抜けて前記第二の半導体材料まで、前記第二のコンタクトを特徴づける埋込コンタクトを形成することと、
前記変換器構造の一部分を互いから電気的に絶縁して前記個々のSSTダイを定めることと
を含み、
前記複数のSSTダイを直列に電気的に結合することが、前記複数のSSTダイの一つのSSTダイの前記第一のコンタクトと、前記複数のSSTダイにおける隣接するSSTダイの前記第二のコンタクトとを電気的に結合することを含む、
請求項19記載の方法。 - 前記複数のSSTダイを形成することが、
第一の半導体材料、第二の半導体材料および前記第一の半導体材料と前記第二の半導体材料との間に位置する活性領域を含むように前記変換器構造を形成することと、
前記第一の半導体材料に前記第一のコンタクトを形成することと、
前記変換器構造の一部分を互いから電気的に絶縁して前記個々のSSTダイを定めることと、
前記複数のSSTダイのうちの第一のSSTダイの前記第一のコンタクトから、別の隣接するSSTダイの前記第二の半導体材料まで延長する第二のコンタクトを形成することと、を含む、請求項19記載の方法。 - 前記第一の領域に向かい合うP型の窒化ガリウム(P型のGaN)、前記第二の領域に向かい合うN型の窒化ガリウム(N型のGaN)、および前記P型のGaNと前記N型のGaNとの間に位置する窒化インジウムガリウム(InGaN)を含むように、前記複数のSSTダイの前記変換器構造を形成することをさらに含む、請求項19記載の方法。
- 前記第一の領域に前記キャリア基板を配置することが、伝導性キャリアを前記SSTダイに付着させることを含み、
前記第一のコンタクトおよび前記第二のコンタクトを前記伝導性キャリア基板から電気的に絶縁することと、
前記第二の端子と前記伝導性キャリア基板とを電気的に結合することと
をさらに含む、請求項19記載の方法。 - 前記第一の領域に前記キャリア基板を配置することが、全体として非伝導性のキャリア基板を前記SSTダイに付着させることを含み、
前記第一の領域における前記第一の端子および前記第二の端子の少なくとも一つを形成することをさらに含む、請求項19記載の方法。 - 前記複数のSSTダイを形成することが、紫外スペクトル、可視スペクトルおよび赤外スペクトルの少なくとも一つにおける電磁放射を放射するように構成されるSSTダイを形成することを含む、請求項19記載の方法。
- 前記第一の領域に前記個々のSSTダイの前記第一のコンタクトを形成することと、前記第二の領域に前記個々のSSTダイの前記第二のコンタクトを形成することとをさらに含む、請求項19記載の方法。
- 前記pn接合を通り抜けるように前記第一のコンタクトを通り抜けて、前記第二のコンタクトを特徴づける埋込コンタクトを形成することをさらに含む、請求項19記載の方法。
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