JP6057976B2 - モノリシック集積ハイサイドブロックおよび電圧変換器 - Google Patents
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Description
本願において用いられる表現「III−V族半導体」とは、少なくとも1つのIII族元素と少なくとも1つのV族元素とを含む化合物半導体のことである。一例としてIII−V族半導体を、III族窒化物半導体として形成することができる。「III族窒化物」または「III−N」とは、窒素と少なくとも1つのIII族元素たとえばアルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)、インジウム(In)およびホウ素(B)などを含む化合物半導体のことであり、以下に挙げる合金のいずれかに限定されるものではないが、たとえば、窒化アルミニウムガリウム(AlxGa(1-x)N)、窒化インジウムガリウム(InyGa(1-y)N)、窒化アルミニウムインジウムガリウム(AlxInyGa(1-x-y)N)、砒化燐化窒化ガリウム(GaAsaPbN(1-a-b))、砒化燐化窒化アルミニウムインジウムガリウム(AlxInyGa(1-x-y)AsaPbN(1-a-b))などである。さらにIII−Nとは一般に、以下に限定されるものではないが、Ga極性、N極性、半極性、または無極性の結晶配向のいずれかを含む極性のことも指す。III−N材料には、ウルツ鉱、閃亜鉛鉱、または混合されたポリタイプも含めることができるし、さらに単一結晶、単結晶、多結晶または非晶質構造も含めることができる。また、本願において用いられる窒化ガリウムまたはGaNとは、III−N化合物半導体のことであり、この場合、1つまたは複数のIII族元素には、若干量または相当量のガリウムが含まれるが、ガリウムに加え他のIII族元素も含めることができる。
・アメリカ合衆国特許第7,863,877号、発明の名称:"Monolithically Integrated III-Nitride Power Converter"(モノリシック集積III族窒化物電力変換器)、出願日:2007年12月4日、発行日:2011年1月4日
・アメリカ合衆国特許第8,148,964号、発明の名称:"Monolithic III-Nitride Power Converter"(モノリシックIII族窒化物電力変換器)、出願日:2010年11月29日、発行日:2012年4月3日
・アメリカ合衆国特許第8,476,885号、発明の名称:"Monolithic Group III-V Power Converter"(モノリシックIII−V族電力変換器)、出願日:2012年3月27日、発行日:2013年7月2日
・アメリカ合衆国特許第8,063,616号、発明の名称:"Integrated III-Nitride Power Converter Circuit"(集積III族窒化物電力変換回路)、出願日:2008年1月11日、発行日:2011年3月22日
ここで上記特許を参照したことにより、それらの開示内容全体が本願にすべて組み込まれたものとする。
・アメリカ合衆国特許第7,821,034号、発明の名称:"Integrated III-Nitride Devices"(集積III族窒化物デバイス)、出願日:2007年1月8日、発行日:2010年10月26日
・アメリカ合衆国特許第6,611,002号、発明の名称:"Gallium Nitride Material Devices and Methods Including Backside Vias"(窒化ガリウム材料デバイスおよび背面ビアを含む方法)、出願日:2001年2月23日、発行日:2003年8月26日
・アメリカ合衆国特許第7,566,913号、発明の名称:"Gallium Nitride Material Devices Including Conductive Regions and Methods Associated with the Same"(導電領域を含む窒化ガリウム材料デバイスおよび該デバイスに関連する方法)、出願日:2006年12月4日、発行日:2009年7月28日
・アメリカ合衆国特許第7,999,288号、発明の名称:"High Voltage Durability III-Nitride Semiconductor Device"(耐高電圧III族窒化物半導体デバイス)、出願日:2009年12月14日、発行日:2011年8月16日
・アメリカ合衆国特許出願第14/140,222号、発明の名称:"Semiconductor Structure Including a Spatially Confined Dielectric Region"(空間的に制限された誘電領域を含む半導体構造)、出願日:2013年12月24日
ここで上記特許および特許出願を参照したことにより、それらの開示内容全体が本願にすべて組み込まれたものとする。
・アメリカ合衆国特許第8,264,003号、発明の名称:"Merged Cascode Transistor"(複合カスコードトランジスタ)、出願日:2007年3月20日、発行日:2012年9月11日
・アメリカ合衆国特許出願第14/539,885号、発明の名称:“Dual-Gated Group III-V Merged Transistor”(デュアルゲート型III−V族複合トランジスタ)、出願日:2014年11月12日
ここで上記特許および特許出願を参照したことにより、それらの開示内容全体が本願にすべて組み込まれたものとする。
・アメリカ合衆国特許第8,017,978号、発明の名称:"Hybrid Semiconductor Device"(ハイブリッド半導体デバイス)、出願日:2006年3月10日、発行日:2011年9月13日
・アメリカ合衆国特許第8,084,783号、発明の名称:"GaN-Based Device Cascoded with an Integrated FET/Schottky Diode Device"(集積FET/ショットキーダイオードデバイスとカスコード接続されたGaNベースのデバイス)、出願日:2009年11月9日、発行日:2011年12月27日
・アメリカ合衆国特許出願第13/433,864号、発明の名称:"Stacked Composite Device Including a Group III-V Transistor and a Group IV Lateral Transistor"(III−V族トランジスタおよびIV族ラテラルトランジスタを含む積層複合デバイス)、出願日:2012年3月29日、アメリカ合衆国特許出願公報第2012/0256188号として公開、公開日:2012年10月11日
・アメリカ合衆国特許出願第13/434,412号、発明の名称:"Stacked Composite Device Including a Group III-V Transistor and a Group IV Vertical Transistor"(III−V族トランジスタおよびIV族バーティカルトランジスタを含む積層複合デバイス)、出願日:2012年3月29日、アメリカ合衆国特許出願公報第2012/0256189号として公開、公開日:2012年10月11日
・アメリカ合衆国特許出願第13/780,436号、発明の名称:"Group III-V and Group IV Composite Switch"(III−V族とIV族の複合スイッチ)、出願日:2013年2月28日、アメリカ合衆国特許出願公報第2013/0240898号として公開、公開日:2013年9月19日
これらに加え、カスコード接続されたIII族窒化物およびシリコンベースのスイッチを集積する技術が、さらに以下の文献にも記載されている:
・アメリカ合衆国特許第7,915,645号、発明の名称:"Monolithic Vertically Integrated Composite Group III-V and Group IV Semiconductor Device and Method For Fabricating Same"(モノリシックバーティカル集積III−V族およびIV族複合半導体デバイスおよび該デバイスの製造方法)、出願日:2009年5月28日、発行日:2011年3月29日
ここで上記特許および特許出願を参照したことにより、それらの開示内容全体が本願にすべて組み込まれたものとする。
・アメリカ合衆国特許第8,847,408、発明の名称:"III-Nitride Transistor Stacked with FET in a Package"(FETとともに1つのパッケージ内に積層されたIII族窒化物トランジスタ)、出願日:2011年3月22日、発行日:2014年9月30日。
ここで上記特許を参照したことにより、それらの開示内容全体が本願にすべて組み込まれたものとする。
Claims (20)
- モノリシック集積ハイサイドブロックにおいて、
レベルシフタと、
該レベルシフタに接続されたハイサイドドライバと、
該ハイサイドドライバに接続されたハイサイドパワースイッチと
が設けられており、
前記ハイサイドパワースイッチは、前記ハイサイドドライバおよび前記レベルシフタとともにモノリシックに集積されており、
前記レベルシフタ、前記ハイサイドドライバ、および前記ハイサイドパワースイッチの各々は、少なくとも1つのIII−V族デバイスを含んでおり、
前記ハイサイドドライバの前記少なくとも1つのIII−V族デバイスは、前記レベルシフタまたは前記ハイサイドパワースイッチの前記少なくとも1つのIII−V族デバイスよりも低い電圧を定格とし、
前記レベルシフタの前記少なくとも1つのIII−V族デバイスは、IV族トランジスタとカスコード接続されたIII−V族高電子移動度トランジスタ(HEMT)を含む複合トランジスタを含む、
ことを特徴とする、
モノリシック集積ハイサイドブロック。 - 前記ハイサイドパワースイッチの前記少なくとも1つのIII−V族デバイスは、III−V族高電子移動度トランジスタ(HEMT)である、
請求項1に記載のモノリシック集積ハイサイドブロック。 - 前記ハイサイドパワースイッチの前記少なくとも1つのIII−V族デバイスは、III族窒化物HEMTである、
請求項1に記載のモノリシック集積ハイサイドブロック。 - 前記ハイサイドパワースイッチの前記少なくとも1つのIII−V族デバイスは、IV族トランジスタとカスコード接続されたIII−V族HEMTを含む複合トランジスタである、
請求項1に記載のモノリシック集積ハイサイドブロック。 - 前記ハイサイドパワースイッチの前記少なくとも1つのIII−V族デバイスは、シリコン電界効果トランジスタ(FET)とカスコード接続されたIII族窒化物HEMTを含む複合トランジスタである、
請求項1に記載のモノリシック集積ハイサイドブロック。 - 前記ハイサイドドライバの前記少なくとも1つのIII−V族デバイスは、III−V族HEMTを含む、
請求項1に記載のモノリシック集積ハイサイドブロック。 - 前記ハイサイドドライバの前記少なくとも1つのIII−V族デバイスは、IV族トランジスタとカスコード接続されたIII−V族HEMTを有する複合トランジスタを含む、
請求項1に記載のモノリシック集積ハイサイドブロック。 - 前記ハイサイドドライバの前記少なくとも1つのIII−V族デバイスと、前記レベルシフタの前記III−V族HEMTは、III族窒化物HEMTを含む、
請求項1に記載のモノリシック集積ハイサイドブロック。 - 前記ハイサイドドライバの前記少なくとも1つのIII−V族デバイスは、シリコンFETとカスコード接続されたIII族窒化物HEMTを有する複合トランジスタを含む、
請求項1に記載のモノリシック集積ハイサイドブロック。 - 前記レベルシフタの前記複合トランジスタは、シリコンFETとカスコード接続されたIII族窒化物HEMTを含む、
請求項1に記載のモノリシック集積ハイサイドブロック。 - 電圧変換器において、
レベルシフタとハイサイドドライバとハイサイドパワースイッチとを含む、モノリシック集積ハイサイドブロックと、
ローサイドパワースイッチに接続されたローサイドドライバと
が設けられており、
前記モノリシック集積ハイサイドブロックは、前記電圧変換器のスイッチノードにおいて、前記ローサイドパワースイッチに接続されており、
前記レベルシフタ、前記ハイサイドドライバ、および前記ハイサイドパワースイッチの各々は、少なくとも1つのIII−V族デバイスを含んでおり、
前記ハイサイドドライバの前記少なくとも1つのIII−V族デバイスは、前記レベルシフタまたは前記ハイサイドパワースイッチの前記少なくとも1つのIII−V族デバイスよりも低い電圧を定格とし、
前記レベルシフタの前記少なくとも1つのIII−V族デバイスは、IV族トランジスタとカスコード接続されたIII−V族高電子移動度トランジスタ(HEMT)を含む複合トランジスタを含む、
ことを特徴とする、
電圧変換器。 - 前記ローサイドドライバおよび前記ローサイドパワースイッチのうち少なくとも一方は、III−V族デバイスを含む、
請求項11に記載の電圧変換器。 - 前記ハイサイドパワースイッチの前記少なくとも1つのIII−V族デバイスは、III−V族高電子移動度トランジスタ(HEMT)である、
請求項11に記載の電圧変換器。 - 前記ハイサイドパワースイッチの前記少なくとも1つのIII−V族デバイスは、IV族トランジスタとカスコード接続されたIII−V族HEMTを含む複合トランジスタである、
請求項11に記載の電圧変換器。 - 前記ハイサイドパワースイッチの前記少なくとも1つのIII−V族デバイスは、III族窒化物HEMTである、
請求項11に記載の電圧変換器。 - 前記ハイサイドパワースイッチの前記少なくとも1つのIII−V族デバイスは、シリコン電界効果トランジスタ(FET)とカスコード接続されたIII族窒化物HEMTを含む複合トランジスタである、
請求項11に記載の電圧変換器。 - 前記ハイサイドドライバの前記少なくとも1つのIII−V族デバイスは、III−V族HEMTを含む、
請求項11に記載の電圧変換器。 - 前記ハイサイドドライバの前記少なくとも1つのIII−V族デバイスは、IV族トランジスタとカスコード接続されたIII−V族HEMTを有する複合トランジスタを含む、
請求項11に記載の電圧変換器。 - 前記ハイサイドドライバの前記少なくとも1つのIII−V族デバイスと、前記レベルシフタの前記III−V族HEMTは、III族窒化物HEMTを含む、
請求項11に記載の電圧変換器。 - 前記ローサイドパワースイッチと前記ローサイドドライバのうち少なくとも一方は、前記モノリシック集積ハイサイドブロックとともにモノリシックに集積されている、
請求項11に記載の電圧変換器。
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