TW202201884A - 用於整合的iii型氮化物裝置的模組配置 - Google Patents

用於整合的iii型氮化物裝置的模組配置 Download PDF

Info

Publication number
TW202201884A
TW202201884A TW110121699A TW110121699A TW202201884A TW 202201884 A TW202201884 A TW 202201884A TW 110121699 A TW110121699 A TW 110121699A TW 110121699 A TW110121699 A TW 110121699A TW 202201884 A TW202201884 A TW 202201884A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
transistor
side switch
iii
depletion
low
Prior art date
Application number
TW110121699A
Other languages
English (en)
Inventor
大衛麥可 羅狄絲
吳毅鋒
成海 芮
波利米特 帕立克
Original Assignee
美商創世舫科技有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 美商創世舫科技有限公司 filed Critical 美商創世舫科技有限公司
Publication of TW202201884A publication Critical patent/TW202201884A/zh

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/12—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates
    • H01L23/14—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates characterised by the material or its electrical properties
    • H01L23/142—Metallic substrates having insulating layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/31—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
    • H01L23/3107—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • H01L23/3735—Laminates or multilayers, e.g. direct bond copper ceramic substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/495—Lead-frames or other flat leads
    • H01L23/49517—Additional leads
    • H01L23/49531—Additional leads the additional leads being a wiring board
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/50—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor for integrated circuit devices, e.g. power bus, number of leads
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/538—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames the interconnection structure between a plurality of semiconductor chips being formed on, or in, insulating substrates
    • H01L23/5386—Geometry or layout of the interconnection structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/07—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00
    • H01L25/072—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00 the devices being arranged next to each other
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/16—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different main groups of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. forming hybrid circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/18—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different subgroups of the same main group of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/04—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/08—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind
    • H01L27/085—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only
    • H01L27/088—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only the components being field-effect transistors with insulated gate
    • H01L27/0883—Combination of depletion and enhancement field effect transistors
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
    • H03K17/687—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors
    • H03K17/6871—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors the output circuit comprising more than one controlled field-effect transistor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/06—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of a plurality of bonding areas
    • H01L2224/0601—Structure
    • H01L2224/0603—Bonding areas having different sizes, e.g. different heights or widths
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H01L2224/491—Disposition
    • H01L2224/4911—Disposition the connectors being bonded to at least one common bonding area, e.g. daisy chain
    • H01L2224/49111—Disposition the connectors being bonded to at least one common bonding area, e.g. daisy chain the connectors connecting two common bonding areas, e.g. Litz or braid wires
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/31—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
    • H01L23/3157—Partial encapsulation or coating
    • H01L23/3171—Partial encapsulation or coating the coating being directly applied to the semiconductor body, e.g. passivation layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/498—Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers
    • H01L23/49811—Additional leads joined to the metallisation on the insulating substrate, e.g. pins, bumps, wires, flat leads
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/19—Details of hybrid assemblies other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/191—Disposition
    • H01L2924/19101—Disposition of discrete passive components
    • H01L2924/19105—Disposition of discrete passive components in a side-by-side arrangement on a common die mounting substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/19—Details of hybrid assemblies other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/191—Disposition
    • H01L2924/19101—Disposition of discrete passive components
    • H01L2924/19107—Disposition of discrete passive components off-chip wires
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K2217/00—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
    • H03K2217/0063—High side switches, i.e. the higher potential [DC] or life wire [AC] being directly connected to the switch and not via the load
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K2217/00—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
    • H03K2217/0072—Low side switches, i.e. the lower potential [DC] or neutral wire [AC] being directly connected to the switch and not via the load

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

一種用於半橋電路的電子模塊，包括基底基板，在第一金屬層和第二金屬層之間具有絕緣層。穿過第一金屬層形成的溝槽將第一金屬層的第一、第二和第三部分彼此電隔離。高側切換器包括增強型電晶體和空乏型電晶體。空乏型電晶體包括在導電基板上的III-N材料結構。空乏型電晶體的汲極電極電性連接第一部分，增強型電晶體的源極電極電性連接第二部分，增強型電晶體的汲極電極電性連接空乏型電晶體的源極電極，空乏型電晶體的閘極電極連接至導電基板，且導電基板連接至第二部分。

Description

用於整合的III型氮化物裝置的模組配置
所揭露的技術涉及被設計為實現提高的效能和可靠性的半導體電子模組。
目前，典型的功率半導體裝置，包括電晶體、二極體、功率 MOSFET 和絕緣閘雙極電晶體（IGBT）等裝置，都是用矽（Si）半導體材料製造的。最近，寬帶隙材料（SiC、III-N、III-O、金剛石）因其優異的性質而被考慮用於功率裝置。III型氮化物（或稱 III-N）半導體裝置，例如氮化鎵（GaN）裝置，現在正在成為承載大電流、支持高電壓並提供極低導通電阻和快速切換時間的有吸引力的候選裝置。
圖1A示出了包括高側切換電晶體102和低側切換電晶體103的半橋電路示意圖100。半橋電路具有高壓節點111和低壓或接地節點113。在高側電晶體102的源極和低側電晶體103的汲極之間的半橋的輸出節點112連接到負載馬達（電感器部件104）。為了確保圖1A中電路的正確操作，DC高壓節點111必須保持為AC接地。即，藉由將電容器 106 的一個端連接到高壓節點 111 並將電容器的另一端連接到地 113，節點 111 可以電容耦合到 DC 地 113。因此，當電晶體102或103中的任一個導通或關斷時，電容器106可根據需要充電或放電，以提供在電路的高電壓側和低電壓側維持實質恆定電壓所需的電流。
圖1B中示出了被配置為驅動三相馬達的三相全橋電路120的電路示意圖。電路120中的三個半橋122、124和126中的每一個包括兩個電晶體（141-146），例如圖1A的半橋。三個半橋中的每一個半橋都有一個輸出節點137、138或139。此該電路中的每個電晶體都能夠在第一方向上阻斷電壓，並且能夠在第一方向上或可選地在兩個方向上傳導電流。
在圖 1A 和 1B 的電路中使用時顯示出有前景的好處的一種電晶體是III-N高電子遷移率電晶體（HEMT），它可以用作圖1A半橋中的電晶體102和/或電晶體103，或作為圖1B 橋電路中的任何電晶體。大多數習知的III-N HEMT和相關電晶體裝置通常處於開啟狀態（即，具有負閾值電壓），這意味著它們在零閘極電壓下傳導電流。這些具有負閾值電壓的裝置稱為空乏型（D-mode）裝置。在電力電子裝置中，最好有常閉裝置（normally off devices，即具有正閾值電壓的裝置），當相對於源極施加零伏到閘極時，這些裝置處於關斷狀態，以防止意外開啟裝置而可能會導致裝置或其他電路部件損壞。常閉裝置通常稱為增強型（E-mode）裝置。
迄今為止，已證明高壓 III-N增強型電晶體的可靠製造和操作非常困難。對於單個高壓增強型電晶體的一種替代方案，是在共源共閘（cascode）配置中將高壓空乏型 III-N 電晶體與低壓矽增強型 FET 相結合。如圖2中所見，共源共閘配置200包括包裝在封裝205中的高壓空乏型電晶體223和低壓增強型電晶體222。電晶體223的源極234連接到電晶體222的汲極213。電晶體223的閘極電極235和電晶體222的源極電極211相互連接並連接到封裝205的源極引線207。電晶體222的閘極電極212連接到封裝205的閘極引線208。電晶體223的汲極電極236連接到封裝205的汲極引線209。增強型FET電晶體222包括在源極211和汲極213之間形成的本徵體二極體237。在圖2的共源共閘配置 200 中配置的裝置可以以與單個高壓增強型電晶體相同的方式操作，其中引線 207、208 和 209 分別用作裝置的源極、閘極和汲極，並且在許多情況下實現與單個高壓增強型電晶體相同或相似的輸出特性。
圖1A和1B的電路的常見操作方法涉及切換器（即電晶體或共源共閘切換器）的硬切換。在硬切換電路配置中，切換器一接通就具有高電流（例如，大於10A）通過它們，並且一斷開就在它們兩端具有高電壓。在這些條件下切換的切換器被稱為「硬切換」。替代電路配置使用額外的被動和/或主動部件，或者信號定時技術，以允許切換器被「軟切換」。在軟切換電路配置中，切換器在零電流（或接近零電流）條件下接通，而在零電壓（或接近零電壓）條件下斷開。已經開發出軟切換方法和配置來解決在硬切換電路中觀察到的高位準電磁干擾（EMI）和相關的振鈴效應（ringing），尤其是在高電流和/或高電壓應用中。雖然軟切換在許多情況下可以緩解這些問題，但軟切換所需的電路通常包括許多附加部件，從而導致總體成本和複雜性增加。軟切換通常還要求將電路配置為僅在滿足零電流或零電壓條件的特定時間進行切換，因此限制了可以應用的控制信號，並且在許多情況下會降低電路效能。因此，硬切換電源切換電路需要替代配置和方法，以保持足夠低的 EMI 位準以及降低電路電感並提高切換速度穩定性。
本文描述的是整合III-N裝置的模組配置，其中低壓增強型裝置和高壓空乏型III-N裝置整合到單個電子元件模組中以形成半橋和全橋功率切換電路。當不需要區分它們時，術語「裝置」通常用於任何電晶體或切換器或二極體。
在第一態樣中，描述了一種電子模組。電子模組包括基底基板，基底基板包括在第一金屬層和第二金屬層之間的絕緣層，第一金屬層包括第一部分、第二部分和第三部分，並且形成穿過第一金屬層的溝槽，溝槽將第一金屬層的第一、第二和第三部分彼此電性隔離。電子模組還包括高側切換器，高側切換器包括增強型電晶體和空乏型電晶體，其中空乏型電晶體包括在導電基板上的III-N材料結構。電子模組還包括低側切換器。空乏型電晶體的汲極電極電性連接第一金屬層的第一部分，增強型電晶體的源極電極電性連接第一金屬層的第二部分，增強型電晶體的汲極電極電性連接空乏型電晶體的源極電極，空乏型電晶體的閘極電極電性連接至導電基板，且導電基板電性連接至第一金屬層的第二部分。
在第二態樣中，描述了一種半橋電路。半橋電路包括分別封裝在單個電子封裝中的高側切換器和低側切換器，其中封裝包括高壓端、輸出端和接地端。高側切換器包括以共源共閘配置佈置的第一增強型電晶體和第一空乏型電晶體。低側切換器包括以共源共閘配置佈置的第二增強型電晶體和第二空乏型電晶體。第一III-N電晶體的汲極電極電性連接高壓端，第一空乏型III-N電晶體的導電基板電性連接輸出端，第二III-N電晶體的汲極電極電性連接輸出端，第二空乏型III-N電晶體的導電基板電性連接接地端。
在第三態樣中，描述了一種半橋電路。半橋電路包括一個高側切換器和一個低側切換器，每個切換器分別封裝在單個電子封裝中。高側切換器連接到高壓節點，低側切換器連接到地節點，電感器連接到封裝的輸出端，輸出端配置為在高側切換器和低側切換器之間。低側切換器包括以共源共閘配置排列的低壓增強型電晶體和高壓III-N空乏型電晶體。半橋電路被配置為使得在第一操作模式中，電流沿第一方向流過高側切換器並流過電感器，同時高側切換器被偏壓為導通並且低側切換器被偏壓為關斷。在第二操作模式中，電流沿第二方向流過低側切換器並流過電感器，同時高側切換器被偏壓為關斷，而低側切換器被偏壓為關斷。在第三操作模式下，電流沿第二方向流過低側切換器並流過電感器，同時高側切換器被偏壓為關斷且低側切換器被偏壓為導通，其中在第二操作模式期間，低側切換器被配置為傳導大於50A的反向直流電流，並且在第三操作模式期間，III-N空乏型電晶體相對於第一模式的導通電阻增加小於5%。
在此描述的電子模組和/或電晶體中的每一個可以包括以下特徵中的一個或多個。高側切換器和低側切換器可以組成一個半橋電路。空乏型電晶體可配置為在高側切換器偏壓關閉時阻斷至少 600V，並在高側切換器偏壓打開時傳導大於 30A 的電流。電子模組可包括電容器，其中電容器的第一端電性連接第一金屬層的第一部分，並且電容器的第二端電性連接第一金屬層的第三部分。電容器可以垂直形成在溝槽上方。電容器可以是包括串聯的電阻和電容部件的混合電容器。電阻部件可以大於0.1ohm，電容部件可以大於0.1nF。閘極電極、源極電極和汲極電極可以位於形成導電基板的III-N材料結構的相對側上。III-N材料結構可以包括穿過基板形成的通孔，並且空乏型電晶體的閘極電極透過通孔電性連接到基板。電子模組可以包括封裝，其中基板、高側切換器和低側切換器被包裝在封裝內。電子模組可以包括包裝在封裝內的閘極驅動器，其中閘極驅動器的第一端連接到高側切換器的閘極電極，且閘極驅動器的第二端連接到低側切換器的閘極電極。閘極驅動器可以與高側和低側切換器的增強型電晶體整合。第二高側切換器可以與高側切換器並聯，第二低側切換器可以與低側切換器並聯。第一金屬層的第二部分連接至電子模組的輸出節點。模組被配置為使得在操作期間，第一金屬層的第一部分連接到直流電壓源並且第一金屬層的第三部分連接到直流地。鐵氧體磁珠具有第一端與第二端，鐵氧體磁珠的第一端連接第一金屬層的第二部分，第二端連接輸出端。第一和/或第二空乏型III-N電晶體的基板是具有大於1x1019 電洞/cm3 的電洞濃度的矽摻雜p型基板。在第二操作模式期間，反向直流電流流過增強型電晶體的寄生體二極體和III-N空乏型電晶體的裝置通道。在第三操作模式期間，反向直流電流流過增強型電晶體的通道和III-N空乏型電晶體的裝置通道。
本文所述「混合增強型電子裝置或部件」，或簡稱為「混合型裝置或部件」，是由空乏型電晶體和增強型電晶體形成的電子裝置或部件，其中空乏型電晶體與增強型電晶體相比能夠承受更高的操作和/或擊穿電壓，並且混合裝置或部件被配置成操作為類似於單個增強型電晶體，而其擊穿和/或操作電壓大約為與空乏型電晶體一樣高。也就是說，混合增強型裝置或部件包括至少 3 個具有以下特性的節點。當第一節點（源極節點）和第二節點（閘極節點）保持在相同電壓時，混合增強型裝置或部件可以阻擋相對於源極節點施加到第三節點（汲極節點）的正高電壓（即大於增強型電晶體能夠阻擋的最大電壓）。當閘極節點保持在相對於源極節點足夠正的電壓（即大於增強型電晶體的閾值電壓）時，電流從源極節點流向汲極節點，或當相對於源極節點向汲極節點施加足夠正的電壓時電流從汲極節點流向源極節點。當增強型電晶體是低壓裝置而空乏型電晶體是高壓裝置時，混合部件可以與單個高壓增強型電晶體類似地工作。空乏型電晶體的擊穿電壓和/或最大工作電壓可以是增強型電晶體的擊穿電壓和/或最大工作電壓的至少兩倍、至少三倍、至少五倍、至少十倍或至少二十倍。
如本文所用，用詞三族氮化物（或III-N）材料、層、裝置等，是指由根據化學計量式Bw Alx Iny Gaz N的化合物半導體材料構成的材料或裝置，其中w+x+y+z是大約 1，其中 0 ≤ w ≤ 1、0 ≤ x ≤ 1、0 ≤ y ≤ 1 和 0 ≤ z ≤ 1。III-N材料、層或裝置可以藉由在合適的基板上直接生長（例如藉由金屬有機化學氣相沉積），或在合適的基板上生長、從原始基板分離再結合到其他基板。
如本文所用，如果兩個或多個觸點或其他物件（如導電通道或部件）藉由足夠導電的材料連接以確保每個觸點或其他物件的電位旨在在任何偏壓條件下始終相同（例如大致相同），則兩個或多個觸點或其他物件被稱為「電性連接」。
本文所述「阻斷電壓」是指當跨電晶體、裝置或部件施加電壓時，電晶體、裝置或部件防止大量電流（例如大於正常導通狀態期間平均工作電流的 0.001 倍的電流）流過電晶體、裝置或部件的能力。換句話說，當電晶體、裝置或部件阻止施加在其兩端的電壓時，通過電晶體、裝置或部件的總電流不會大於正常導通狀態期間工作電流的 0.001 倍。斷態電流大於此值的裝置表現出高損耗和低效率，通常不適用於許多應用，尤其是電源切換應用。
本文所述「高壓裝置」，例如高壓切換電晶體、HEMT、雙向切換器或四象限切換器（FQS），是針對高壓應用優化的電子裝置。換言之，當裝置關斷時，它能夠阻擋高電壓，例如大約300V或更高、大約600V或更高、或大約1200V或更高，而當裝置開啟時，用於使用它的應用而言它具有足夠低的導通電阻（RON ），例如當大量電流通過裝置時它會經歷足夠低的傳導損耗。高壓裝置至少能夠阻斷等於高壓電源的電壓或使用它的電路中的最大電壓。高壓裝置可能能夠阻斷 300V、600V、1200V、1700V、2500V 或應用所需的其他合適的阻斷電壓。換句話說，高壓裝置可以阻斷0V和至少Vmax 之間的所有電壓，其中Vmax 是電路或電源可以提供的最大電壓，Vmax 可以是例如300V、600V、1200V、1700V 、2500V 或應用所需的其他合適的阻斷電壓。對於雙向或四象限切換器，當切換器斷開時阻斷電壓可以是小於某個最大值的任何極性（±Vmax 如 ±300V 或 ±600V、±1200V 等），當切換器導通時電流可以在任一方向開啟。
本文所述「III-N裝置」是具有在III-N材料中形成的導電通道的裝置。III-N 裝置可以設計為電晶體或切換器，其中裝置的狀態由閘極端控制，或者作為雙端裝置，在沒有閘極端的情況下阻止一個方向的電流流動並在另一個方向傳導。III-N裝置可以是適用於高壓應用的高壓裝置。在這樣的高壓裝置中，當裝置被偏壓關斷時（例如，閘極上相對於源極的電壓小於裝置閾值電壓），它至少能夠支撐所有小於或等於等於使用此裝置的應用中的高電壓，例如可以是 100V、300V、600V、1200V、1700V、2500V 或更高。當高壓裝置偏壓導通時（例如，閘極上相對於源極或相關電源端的電壓大於裝置閾值電壓），它能夠以低導通電壓（即源極和汲極端之間或相對的電源端之間的低電壓）傳導大量電流。最大允許導通電壓是在使用此裝置的應用中可以承受的最大導通電壓。
如本文所用，用詞「上方」、「下方」、「之間」和「上」是指一層相對於其他層的相對位置。因此，例如，設置在另一層之上或之下的一層可以與另一層直接接觸或者可以具有一個或多個中間層。再者，設置在兩個層之間的一個層，可與這兩個層直接接觸，或可具有一或更多個中介層。相對的，在第二層「上」的第一層，係與此第二層接觸。此外，假設相對於基板執行操作而不考慮基板的絕對取向，則提供一層相對於其他層的相對位置。
在使用高壓切換電晶體的典型電源切換應用中，電晶體在大部分時間處於兩種狀態之一。在第一狀態下（通常稱為「導通(ON)狀態」），閘極相對於源極的電壓高於電晶體閾值電壓，大量電流流過電晶體。在這種狀態下，源極與汲極之間的電壓差通常很低，通常不超過幾伏，例如大約0.1-5伏。在第二狀態下（通常稱為「關斷(OFF)狀態」），閘極電極相對於源極電極的電壓低於電晶體閾值電壓，除了關態漏電流外沒有大量電流流過通過電晶體。在第二狀態下，源極和汲極之間的電壓範圍可以從大約 0V 到電路高壓電源的值，在某些情況下可以高達 100V、300V、600V、1200V、1700V 或更高，但可以低於電晶體的擊穿電壓。在某些應用中，電路中的電感器元件導致源漏之間的電壓甚至高於電路高壓電源。此外，在閘極剛接通或關斷之後，電晶體會在很短的時間內處於上述兩種狀態之間的轉變模式。當電晶體處於關斷狀態時，它被稱為「阻斷源極和汲極之間的電壓」。本文所述「阻斷電壓」是指當跨電晶體、裝置或部件施加電壓時，電晶體、裝置或部件防止大量電流（例如大於正常導通狀態期間平均工作電流的 0.001 倍的電流）流過電路的能力。換句話說，當電晶體、裝置或部件阻止施加在其兩端的電壓時，通過電晶體、裝置或部件的總電流不會大於正常導通狀態期間平均工作電流的 0.001 倍。
在附加圖式與下面的說明中揭示本說明書所說明的技術主題的一或更多個實施例的細節。附加特徵和變體也可以包括在實施方式中。根據說明書、圖式以及申請專利範圍，將可顯然理解其他態樣、特徵與優點。
本文描述的是適合於維持低EMI位準的電子模組及其操作方法，從而允許更高的電路穩定性和改進的效能。模組的設計與模組中使用的切換器的設計相結合，可以導致電感器和其他寄生效應的降低，從而導致上述效能改進。電子模組還可以具有減小的尺寸並且可以比習知模組更容易組裝，從而允許更低的生產成本。
圖3A和3B分別示出了電子模組300的平面圖和截面圖。模組300包括以圖1A所示的半橋配置連接的共源共閘切換器382和383。可用於切換器382和383中的每一個的共源共閘切換器400的平面圖和截面圖，分別在圖4A和4B中示出（其他共源共閘配置可替代地用於代替共源共閘切換器400）。
參考圖4A和4B，共源共閘切換器400包括直接安裝在高壓空乏型電晶體423的源極焊盤434上的低壓增強型電晶體422，增強型電晶體422的汲極焊盤453直接接合到空乏型電晶體423的源極電極434。增強型電晶體422可以例如是矽FET，並且空乏型電晶體可以例如是III-N HEMT。共源共閘切換器400可以以與單個高壓增強型III-N電晶體相同的方式操作，並且在許多情況下實現與單個高壓增強型III-N電晶體相同或相似的輸出特性。空乏型電晶體423具有比增強型電晶體422更大的擊穿電壓（例如，至少大三倍）。共源共閘切換器400在偏壓在關斷狀態時可阻斷的最大電壓至少與空乏型電晶體423的最大阻斷電壓或擊穿電壓一樣大。
增強型電晶體422包括半導體本體層455。電晶體422還包括在半導體本體層455的第一側上的FET源極電極451和FET閘極電極452，以及在與FET源極電極451相對的半導體本體層455的第二側上的FET汲極電極453。
空乏型電晶體423包括III-N材料結構418，例如GaN和AlGaN的組合，生長在合適的基板411上，基板411可以是諸如矽的導電半導體（例如，p型或n型矽）、GaN（例如，p型或n型GaN），或任何其他足夠導電的基板，或絕緣（例如藍寶石）基板，或半絕緣（例如半絕緣碳化矽）基板。
III-N材料結構418可以包括在基板411上方生長的III-N緩衝層412，例如GaN或AlGaN。緩衝層412可以是絕緣的，或實質上沒有無意的n型載流子。緩衝層412可以具有實質上均勻的成分，或者成分可以變化。可以針對高壓應用最佳化緩衝層412的厚度和成分。即，緩衝層能夠阻擋等於高壓電源的電壓或使用它的電路中的最大電壓。例如，緩衝層412能夠阻擋大於600V或大於900V的電壓。緩衝層412的厚度可以大於2μm。例如，III-N緩衝層可以具有5μm和10μm之間的厚度。
III-N材料結構還可以包括在III-N緩衝層412上方的III-N通道層413（例如GaN），以及在III-N通道層413上方的III-N阻障層414（例如AlGaN、AlInN或AlGaInN）。III-N阻障層414的帶隙大於III-N通道層413的帶隙。III-N通道層413具有與III-N阻障層414不同的成分，並且選擇III-N阻障層414的厚度和成分使得在 III-N 通道層 413 中與層 414 和 413 之間的界面相鄰的二維電子氣（2DEG）通道419（由圖4B中的虛線表示）。
通常，III-N 高電子遷移率電晶體（HEMT）由藉由分子束外延（MBE）或金屬有機化學氣相沉積（MOCVD）在反應器中生長的外延（即epi）III-N 材料結構形成。III-N材料結構可以在III族極性（例如Ga極性）取向上生長，例如[0 0 0 1]（C面）取向，如圖4B所示的裝置。或者，III-N HEMT可以形成在以N極性（即N面）取向（例如[0 0 0 -1]取向，未示出）生長的III-N材料結構上。在N極性裝置中，III-N阻障層可以在III-N緩衝層之上，並且III-N通道層可以在III-N阻障層之上。N 極性 III-N 材料具有與 III 族極性 III-N 材料相反方向的極化場，因此能夠實現使用 III 族極性結構無法形成的 III-N 裝置結構。
絕緣體層415（例如介電層）生長或沉積在III-N材料結構418的頂面上方。絕緣體層415可以例如由氧化鋁（Al2 O3 ）、二氧化矽（SiO2 ）、Six Ny 、Al1-x Six N、Al1-x Six O、Al1-x Six ON或任何其他寬帶隙絕緣體形成，或包括以上之一或多者。儘管絕緣體層115被示為單層，但它也可以由多個層和/或在不同處理步驟期間沉積的材料形成以形成單個組合絕緣體層。
源極電極434和汲極電極436形成在空乏型電晶體423的與基板相對的一側，使得裝置423被表徵為橫向III-N裝置（即源極和汲極在裝置同一側，且電流在源極 434 和汲極 436 之間橫向流過裝置）。源極電極434和汲極電極436歐姆接觸並電性連接到形成在層413中的裝置2DEG通道419。源極電極和汲極電極434和436可以各自由多個金屬層的堆疊形成。例如，每個金屬疊層可以是Ti/Al/Ni/Au、Ti/Al或其他合適的金屬層疊層。
空乏型電晶體423進一步包括閘極電極435。閘極電極435可以形成為使得絕緣體層415在閘極電極435之間延伸並且將閘極電極435與III-N材料結構418分開，如圖4B所示。或者，閘極電極435可以形成為使其與III-N材料結構418（未示出）接觸。閘極電極435可由合適的導電材料形成，例如金屬疊層，例如鈦/鋁（Ti/Al）或鎳/金（Ni/Au）。閘極電極435可以替代地是另一種導電材料或材料堆疊，包括一種或多種具有大功函數的材料，例如具有大功函數的半導體材料（例如p型多晶矽、氧化銦錫、氮化鎢、氮化銦或氮化鈦）。
低壓增強型裝置422電性連接到高壓空乏型III-N裝置423以形成共源共閘切換器400，共源共閘切換器400可以是混合III-N裝置。在此，增強型電晶體422的汲極電極453直接接觸（例如安裝在）III-N電晶體423的源極電極434，並電性連接到III-N電晶體423的源極電極434。增強型電晶體422的汲極電極453可以連接到空乏型電晶體423的源極電極434，例如使用焊料、焊膏、導電環氧樹脂、導電膠帶或其他合適的附接方法，其允許FET 汲極電極 453 和 空乏型電晶體的源極電極434 之間的高品質機械、熱和電性連接。增強型電晶體422可以安裝在2DEG通道419上方，如圖4B所示，或者裝置422可以部分或完全安裝在裝置主動區之外的區域中，使得FET 422不在2DEG通道層上方。共源共閘切換器400的閘極節點可以連接到增強型裝置422的閘極電極452。傳統共源共閘切換器的空乏型和增強型電晶體通常並排封裝在陶瓷絕緣基板（例如 AlN 墊片）上，並且需要外部導線連接器以將 FET 汲極連接到 HEMT源極，如共源共閘配置中所需要。然而，如圖4A和4B所示，將增強型裝置422直接安裝在空乏型裝置423上可以消除對外部導線連接器和陶瓷基板的需要。這可以顯著降低電路的寄生電感器，從而實現更高的額定電流和更快的切換速度。
儘管圖4A或4B中未示出空乏型電晶體423的閘極電極435連接到增強型電晶體422的源極電極451（如共源共閘切換器正常操作所需），但共源共閘切換器400一旦被安裝到圖3A和3B的模組300上，則這兩個電極實際上被電性連接，因為兩個電極被引線接合到共同金屬層。這可以在圖3A和3B中看到，並且在下面更詳細地描述。
現在返回參考圖3A和3B，模組300包括直接接合銅（DBC）基板310（在圖3B中最佳可見），基板310可以是模組的基礎基板。DBC 基板是藉由將純銅在高溫熔化和擴散過程中直接接合到陶瓷絕緣體（例如 AlN 或 Al2 O3 ）上而形成的。DBC基板310包括絕緣（例如陶瓷或AlN）基板315，在絕緣基板315上，頂部金屬層（例如銅或鎳）至少被圖案化成用作高壓板的第一部分311、用作輸出板的第二部分312和用作接地板的第三部分313。部分311、312和313各自藉由穿過頂部金屬層形成的溝槽314彼此電隔離。如圖3B中所見，DBC基板可包括在絕緣基板315的與頂部金屬層（311/312/313）相對的一側上的背金屬層316（例如，銅或鎳）。接地板313可以可選地藉由形成穿過絕緣基板315的金屬通孔317而電性連接到背金屬層316。如圖4A和4B所示，高側切換器382和低側切換器383每個都是共源共閘切換器。高側切換器382直接安裝在輸出板312上，低側切換器383直接安裝在接地板313上。
對於高側切換器382，空乏型電晶體的汲極電極436經由連接器341電性連接到高壓板311，且空乏型電晶體的閘極電極435和增強型電晶體的源極電極451分別藉由導線連接器340和342電性連接到輸出板312。對於低側切換器383，空乏型電晶體的汲極436’經由連接器343電性連接到輸出板312，空乏型電晶體的閘極435’和增強型電晶體的源極451’分別經由導線連接器346和348電性連接到接地板313。
電子模組300可以可選地包括包裝電子元件的封裝，封裝包括第一輸入引線372、第二輸入引線373、高壓引線391、接地引線393和輸出引線392。第一輸入引線372連接到高側切換器382的增強型電晶體的閘極電極452，第二輸入引線373連接到低側切換器383的增強型電晶體的閘極電極452’，高壓引線391連接到高壓板311，接地引線393連接到接地板313，輸出引線392連接到輸出板312。
為了確保由圖3A和3B的電子模組300形成的半橋電路的正確操作，高壓節點391應保持為交流接地。換言之，節點391可以藉由將電容器375的第一端連接到高壓板311並將電容器375的第二端連接到接地板393而電容耦合到DC接地節點393。如圖3A所示，電容器375可以直接位於通孔 314 的一部分之上。當切換器382或383打開或關閉時，電容器375可以根據需要充電或放電以提供在電路的高壓側和低壓側保持實質恆定電壓所需的電流。此外，電容器375還可以是包括電容和電阻部件的混合電容器。例如，電容器375可以構造為串聯的電容器和電阻器。由於在高電流操作下需要大 di/dt，在高側切換器或低側切換器關閉期間可能會出現振鈴效應和電壓突波。通常，可以在 100mHz 範圍內觀察到振鈴頻率。與僅使用去耦電容器相反，串聯電阻器和電容器可以有效抑制這種振鈴效應。在30A左右的工作電流下，電容值可以在0.01nF到100nF的範圍內，電阻值可以在0.1ohm到100ohm的範圍內。設計人員還可以選擇更高的電阻器和電容器值以偏壓朝向欠阻尼（under-damped）條件。
圖5A和5B分別示出了與模組300相比可以提供改進的效能和可靠性以及降低的複雜性的另一個電子模組500的平面圖和截面圖。模組500分別利用圖6所示的共源共閘切換器600作為其高側和/或低側切換器582和583。如下文更詳細描述的，用於切換器582和583的共源共閘切換器600的設計允許在模組500中消除某些外部連接器，這導致模組500的複雜性降低以及效能和可靠性的提高。
如圖6所示，模組500中使用的共源共閘切換器600與模組300中使用的共源共閘切換器400相似，但增加了一些特徵。首先，上面形成III-N材料結構618的基板611為導電基板（例如由p型矽、n型矽、p型GaN、n型GaN或n型SiC形成），使得基板電性連接（即，短路）到安裝有基板的模組500的頂部金屬層。
此外，高壓空乏型電晶體623的閘極電極635經由通孔638（例如貫穿外延通孔或TEV）電性連接到導電基板611，通孔638穿過III-N材料結構618的一部分形成。通孔638可以形成為穿過III-N材料結構618的整個厚度並且一直延伸到基板611，如圖6中的虛線區域638所示。閘極635的金屬至少部分形成於通孔638中並與導電基板611歐姆接觸，使得III-N電晶體623的閘極電極635電性連接至導電基板611。儘管圖6中的虛線區域示出了穿過2DEG通道619的通孔638，但是以使得2DEG通道619在空乏型裝置的源極電極634和汲極電極636之間為連續的方式形成通孔638（例如，通孔可以形成在III-N電晶體的主動區之外的III-N材料的一部分中）。
最後，可以在與 III-N 材料結構 618 相對的導電基板 611 的背面上可選地形成背面金屬層 617（例如，Ti/Ni/Ag）。背面金屬層617可用作接合層，以允許透過焊料、焊膏、導電環氧樹脂、導電膠帶或其他允許將裝置基板611以高品質的機械、熱和電連結連接到金屬層的合適附接方法，將基板611附接到模組500中的下覆金屬平面。
返回參考圖5A和5B，為了形成半橋模組500，將第一共源共閘切換器（例如切換器600）直接安裝在輸出板512上以形成高側切換器582，以及將第二共源共閘切換器（例如切換器600）直接安裝在接地板513上以形成低側切換器583。對於高側切換器582，由於空乏型電晶體的閘極電極635藉由通孔638與導電基板611電性連接，且導電基板直接安裝在輸出板512上，閘極電極635電性連接到輸出板512而不需要外部連接器（例如圖3A和3B中的連接器340）。類似的，對於低側切換器583，由於空乏型電晶體的閘極電極635’藉由通孔與導電基板電性連接，且導電基板直接安裝在接地板513上，閘極電極635’電性連接到輸出板513而不需要外部連接器（例如圖3A和3B中的連接器346）。因此，簡化了模組500的組裝，並降低了電路電感器，從而降低了切換雜訊和EMI。
為了完整性，模組500和模組500中使用的共源共閘切換器600的其他態樣和特徵如下。參考圖6，共源共閘切換器600包括直接安裝在高壓空乏型電晶體623的源極焊盤634上的低壓增強型電晶體622，增強型電晶體622的汲極焊盤653直接接合到空乏型電晶體623的源極電極634。增強型電晶體622可以例如是矽FET，並且空乏型電晶體可以例如是III-N HEMT。共源共閘切換器600可以以與單個高壓增強型III-N電晶體相同的方式操作，並且在許多情況下實現與單個高壓增強型III-N電晶體相同或相似的輸出特性。空乏型電晶體623具有比增強型電晶體622更大的擊穿電壓（例如，至少大三倍）。共源共閘切換器600在偏壓在關斷狀態時可阻斷的最大電壓至少與空乏型電晶體623的最大阻斷電壓或擊穿電壓一樣大。
增強型電晶體622包括半導體本體層655。電晶體622還包括在半導體本體層655的第一側上的FET源極電極651和FET閘極電極652，以及在與FET源極電極651相對的半導體本體層655的第二側上的FET汲極電極653。
空乏型電晶體623包括III-N材料結構618，例如GaN和AlGaN的組合，生長在導電基板611上，導電基板611例如可以是矽（例如p型矽或n型矽）、GaN（例如p型GaN或n型GaN）、n型SiC或任何其他足夠導電的基板。
III-N材料結構618可以包括在基板611上方生長的III-N緩衝層612，例如GaN或AlGaN。緩衝層612可以是絕緣的，或實質上沒有無意的n型載流子。緩衝層612可以具有實質上均勻的成分，或者成分可以變化。可以針對高壓應用最佳化緩衝層612的厚度和成分。即，緩衝層能夠阻擋等於高壓電源的電壓或使用它的電路中的最大電壓。例如，緩衝層612能夠阻擋大於600V或大於900V的電壓。緩衝層612的厚度可以大於2μm。例如，III-N緩衝層可以具有5μm和10μm之間的厚度。
III-N材料結構還可以包括在III-N緩衝層612上方的III-N通道層613（例如GaN），以及在III-N通道層613上方的III-N阻障層614（例如AlGaN、AlInN或AlGaInN）。III-N阻障層614的帶隙大於III-N通道層613的帶隙。III-N通道層613具有與III-N阻障層614不同的成分，並且選擇III-N阻障層614的厚度和成分使得在 III-N 通道層 613 中與層 614 和 613 之間的界面相鄰的二維電子氣（2DEG）通道619（由圖6中的虛線表示）。
通常，III-N 高電子遷移率電晶體（HEMT）由藉由分子束外延（MBE）或金屬有機化學氣相沉積（MOCVD）在反應器中生長的外延（即epi）III-N 材料結構形成。III-N材料結構可以在III族極性（例如Ga極性）取向上生長，例如[0 0 0 1]（C面）取向，如圖6所示的裝置。或者，III-N HEMT可以形成在以N極性（即N面）取向（例如[0 0 0 -1]取向，未示出）生長的III-N材料結構上。在N極性裝置中，III-N阻障層可以在III-N緩衝層之上，並且III-N通道層可以在III-N阻障層之上。N 極性 III-N 材料具有與 III 族極性 III-N 材料相反方向的極化場，因此能夠實現使用 III 族極性結構無法形成的 III-N 裝置結構。
絕緣體層615（例如介電層）生長或沉積在III-N材料結構618的頂面上方。絕緣體層615可以例如由氧化鋁（Al2 O3 ）、二氧化矽（SiO2 ）、Six Ny 、Al1-x Six N、Al1-x Six O、Al1-x Six ON或任何其他寬帶隙絕緣體形成，或包括以上之一或多者。儘管絕緣體層115被示為單層，但它也可以由多個層和/或在不同處理步驟期間沉積的材料形成以形成單個組合絕緣體層。
源極電極634和汲極電極636形成在空乏型電晶體623的與基板相對的一側，使得裝置623被表徵為橫向III-N裝置（即源極和汲極在裝置同一側，且電流在源極 634 和汲極 636 之間橫向流過裝置）。源極電極和汲極電極634和636可以各自由多個金屬層的堆疊形成。例如，每個金屬疊層可以是Ti/Al/Ni/Au、Ti/Al或其他合適的金屬層疊層。
空乏型電晶體623進一步包括閘極電極635。閘極電極635可以形成為使得絕緣體層615至少部分地位於閘極電極和III-N材料結構618之間，如圖6所示。閘極電極435可由合適的導電材料形成，例如金屬疊層，例如鈦/鋁（Ti/Al）或鎳/金（Ni/Au）。
低壓增強型裝置622電性連接到高壓空乏型III-N裝置623以形成共源共閘切換器600。在此，增強型電晶體622的汲極電極653直接接觸III-N電晶體623的源極電極634（例如安裝在其上），並電性連接到III-N電晶體623的源極電極634。增強型電晶體622的汲極電極653可以連接到空乏型電晶體623的源極電極634，例如使用焊料、焊膏、導電環氧樹脂、導電膠帶或其他合適的附接方法，其允許FET 汲極電極 653 和 空乏型電晶體的源極電極 634 之間的高品質機械、熱和電性連接。增強型電晶體622可以安裝在2DEG通道619上方，如圖6所示，或者裝置622可以部分或完全安裝在裝置主動區之外的區域中，使得FET 622不在2DEG通道層上方。
現在返回參考圖5A和5B，模組500包括直接接合銅（DBC）基板510（在圖5B中最佳可見），基板510可以是模組的基礎基板。DBC基板510包括絕緣（例如陶瓷）基板515，在絕緣基板515上，頂部金屬層（例如銅）至少被圖案化成用作高壓板的第一部分511、用作輸出板的第二部分512和用作接地板的第三部分513。部分511、512和513各自藉由穿過頂部金屬層形成的溝槽514彼此電隔離。DBC基板510可選地包括在絕緣基板515的與頂部金屬層（511/512/513）相對的一側上的背金屬層516。接地板513可以可選地藉由形成穿過絕緣基板515的金屬通孔517而電性連接到背金屬層516。如圖6所示，高側切換器582和低側切換器583每個都是共源共閘切換器。高側切換器582直接安裝在輸出板512上，低側切換器583直接安裝在接地板513上。
對於高側切換器582，空乏型電晶體的汲極電極636經由連接器541電性連接到高壓板511，增強型電晶體的源極電極651經由導線連接器542電性連接到輸出板512。對於低側切換器583，空乏型電晶體的汲極電極636’經由連接器543電性連接到輸出板512，並且增強型電晶體的源極電極651’經由導線連接器544電性連接到接地板513。連接器541-544可以包括單個接合引線（如圖所示）或多個平行接合引線、帶、導電金屬夾、或包括導電材料（如鋁（Al）、金（Au）、銅（Cu）或其他合適材料）的其他連接器。
電子模組500可以可選地包括包裝電子部件的封裝，封裝包括第一輸入引線572、第二輸入引線573、高壓引線591、接地引線593和輸出引線592。第一輸入引線572連接到高側切換器582的增強型電晶體的閘極電極652，第二輸入引線573連接到低側切換器583的增強型電晶體的閘極電極652’，高壓引線591連接到高壓板511，接地引線593連接到接地板513，輸出引線592連接到輸出板512。
為了確保由圖5A和5B的電子模組500形成的半橋電路的正確操作，高壓節點591應保持為交流接地。換言之，節點591可以藉由將電容器575的第一端連接到高壓板511並將電容器575的第二端連接到接地板593而電容耦合到DC接地節點593。如圖5A所示，電容器575可以直接位於通孔514的一部分之上。當切換器582或583打開或關閉時，電容器575可以根據需要充電或放電以提供在電路的高壓側和低壓側保持實質恆定電壓所需的電流。此外，電容器575還可以是包括電容和電阻部件的混合電容器。例如，電容器575可以構造為串聯的電容器和電阻器。由於在高電流操作下需要大 di/dt，在高側切換器或低側切換器關閉期間可能會出現振鈴效應和電壓突波。通常，可以在 100mHz 範圍內觀察到振鈴頻率。與僅使用去耦電容器相反，串聯電阻器和電容器可以有效抑制這種振鈴效應。在30A左右的工作電流下，電容值可大於0.1nF（例如在0.1nF到100nF的範圍內），電阻值可大於0.1ohm（例如在0.1ohm到100ohm的範圍內）。設計人員還可以選擇更高的電阻器和電容器值以偏壓朝向欠阻尼（under-damped）條件。
圖 7A、7B 和 7C 顯示了操作半橋降壓轉換器電路（類似於圖 1A 的半橋）的三種不同模式。半橋電路包括連接到高壓節點111的高側切換器102和連接到接地節點113的低側切換器103。電感器104連接在節點112（節點112在低側切換器103和高側切換器102之間）和電路的輸出節點VOUT 之間。第一電容器106連接在高壓節點111和DC地113之間。第二電容器107連接在電路的輸出節點VOUT 和DC地113之間。低側切換器103和高側切換器102被選擇為具有提高降壓轉換器電路的效率的特性。特定而言，切換器102和103應該具有低導通電阻（RDS （ ON ） ）和低切換損耗。切換器102和/或103可以例如與圖2的共源共閘切換器200一起形成。或者，切換器102和/或切換器103可以被實現為組裝在圖5A的半橋模組500中的圖6的共源共閘切換器600。
圖7A-7C的降壓轉換器半橋可以如下操作：參考圖7A，在第一操作模式中，高側切換器102的閘極被偏壓為導通（即VGS102 ＞VTH ）並且低側切換器 103 被偏壓關斷（即 VGS103 ＜VTH ）。電流97從高壓節點 111 正向流過高側切換器 102 到節點 112。電流被低側切換器 103 阻擋並流經電感器 104，如電流路徑97所示。當裝置在第一操作模式下操作時，如果高側切換器 102 的閘極對源極電壓切換到低或關閉（即切換成VGS102 ＜VTH ），使得兩個切換器102與103的閘極被偏壓為關閉，則半橋切換至圖7B所示的第二操作模式。電流繼續流過電感器104。
圖7D和7E示出了共源共閘切換器（例如圖2的共源共閘切換器200）的電路示意圖，並且還示出了共源共閘配置中固有存在的各種寄生電感器和電容。空乏型 III-N 電晶體 223 的寄生閘極對汲極電容（CGD ）表示為電容器 57。增強型FET 222的本徵體二極體由二極體237表示。增強型FET 222的源極連結的寄生電感器表示為電感器54，而空乏型III-N電晶體223的閘極連結的寄生電感器表示為電感器53。當圖7D和7E的電路被實現為半橋模組中的低側切換器383時，類似於圖3A的模組300，電感器54代表將增強型電晶體的源極451’連接到接地板313的導線（例如圖3A中的導線348）的電感值。為了將切換器383的空乏型電晶體的閘極電極435’連接到切換器383的增強型電晶體的源極電極451’，使用外部閘極導線連接器346將空乏型電晶體的閘極電極435’連接到接地板313。此閘極導線連接器346在空乏型電晶體的閘極電極435和接地板313之間產生顯著的電感器（由圖7D中的電感器53表示）。寄生電感器53和54會減慢模組的導通和關斷時間，增加切換損耗，從而降低電路的效能。
圖7D圖示了在圖7A和7B所示的第一操作模式和第二操作模式之間的轉變時間T1 期間藉由低側切換器103的共源共閘配置的詳細電流路徑。在轉變時間T1 期間，節點 112（圖 7A-7B 中所示）處的電壓被拉低直到它變為負，並且位移電流流經 空乏型 III-N 電晶體 223 的寄生閘極對汲極電容器57，如圖 7D 中的電流路徑 IAC 所示。當節點 112 處的電壓變得足夠負時，儘管低側切換器 103 的閘極被偏壓為關斷（即 VGS ＜ VTH ），但增強型FET電晶體222的本徵體二極體237被切換導通，且切換器103變成反向傳導。這被稱為反向傳導模式（即續流二極體模式）。在轉變時間T1 結束時，切換器103從關斷轉變到反向傳導，並且電流從藉由空乏型電晶體223（圖7D所示）的閘極對汲極電容器57的位移電流突然轉變到反向直流電流，反向直流電流流經增強型電晶體222的本徵體二極體237和空乏型電晶體223的通道，如圖7E中的電流路徑IDC 所示。
當藉由電感器 104 的工作電流高時，電流路徑轉變會導致電壓尖峰和空乏型電晶體 223 的閘極上的振鈴效應。此電壓突波將把電荷注入空乏型電晶體的閘極介電質（例如，絕緣體層 415 或 615）並導致空乏型電晶體的通道導通電阻（RON ）增加，從而增加共源共閘切換器383 的導通電阻。即使由於電感器104中的電流必須是連續的，切換器103的閘極被偏壓為關斷，但切換器103的反向傳導也發生在圖7B的電路中。
回到圖7C，在關閉高側102的閘極之後，如圖7B中，低側切換器103被切換導通（即切換為VGS ＞VTH ），導致降壓轉換器工作在第三操作模式，其中電流98繼續以與第二模式相同的方向（反向方向）流經低側切換器103但低側切換器103偏壓為導通。與第二操作模式相比，在第三操作模式期間將低側切換器偏壓為導通，降低了增強型電晶體222兩端在反向方向上的電壓降，並且與第二操作模式相比允許更高的效率。在關閉高側切換器 102 和打開低側切換器 103 之間具有足夠的死區時間（dead time），用於防止將高壓節點 11l 意外地短路接到接地節點 113。
共源共閘切換器和相關模組的設計可以是在反向傳導模式期間決定低側切換器103的效能的關鍵因素。藉由將裝置 600 實施到半橋模組 500 中作為低側裝置 103，從而消除對切換器583 的 空乏型電晶體和模組500中接地板513之間的外部閘極導線連結（例如圖 3A 的導線 346）的需要，（因為空乏型電晶體閘極透過通孔638連接到接地板513），半橋模組中的寄生電感器（由圖7D中的電感器53示出）減小。這相應減少了在第一操作模式和第二操作模式之間的電流路徑轉換期間在切換器583的空乏型電晶體的閘極處經歷的電壓突波和振鈴效應。令人驚訝的是，與具有外部閘極導線的傳統模組相比，當在非常高的反向直流電流下工作時，這顯示出顯著降低了切換器的通道導通電阻的退化（即增加）。這個結果出乎意料。發明人認為空乏型電晶體的閘極導線電感器對模組切換效能的貢獻可以忽略不計，因為在此路徑中沒有直流電流流動，並且低側切換器的空乏型電晶體的閘極電壓通常被接地。這種導通電阻的退化常被稱為電流崩潰（current-collapse）或分散（dispersion），這是在半橋電路中實施 III-N 裝置的主要問題。當共源共閘切換器600在半橋模組500中實現為低側切換器583時，切換器583能夠在第二和第三操作模式期間以大於50A或甚至大於70A的反向DC電流操作，而導通電阻幾乎沒有增加。例如，相對於第一操作模式，導通電阻的增加可以小於5%。即使在 30A 或更低的反向直流電流下運行時，具有外部閘極導線連結的習知模組通常也會表現出大於 30% 或更多的導通電阻增加。低側切換器583能夠在第一操作模式期間阻斷大於600V的電壓。
此外，高側切換器582可以在某些切換序列期間以反向傳導模式操作。在此，共源共閘切換器582的空乏型III-N電晶體與輸出板512之間的閘極連結透過通孔638連接，進一步降低了電子模組中的寄生電感器。這進一步減少了當切換到反向傳導模式時在電流路徑轉變期間共源共閘切換器582經歷的電壓突波和振鈴效應。
圖8是整合電子模組800的俯視圖，整合電子模組800形成類似於圖5A的整合電子半橋模組500的半橋電路，具有替代的DBC 810佈局，其與圖5A的模組500相比能夠實現高壓板811、輸出板812和接地板813的更緊湊定向。這可以減少電子模組的尺寸和佔用空間，並降低成本。模組800還包括高側源極感測節點896和低側源極感測節點897。儘管未在圖 5A 中示出，模組 500 還可以包括感測節點 896 和 897。高側源極偵測節點896連接到輸出板812，低側源極偵測節點897連接到接地板813。第一輸入引線872、高側源極感測節點896、第二輸入引線873和低側源極感測節點897（統稱為閘極節點）從模組800的第一側延伸，使得所有閘極節點從模組的同一側延伸，並被配置為連接到外部閘極驅動器。在某些情況下，高側閘極節點可以連接到高側閘極驅動器，而低側閘極節點可以連接到低側閘極驅動器。高壓節點891、接地節點893和輸出節點892從模組800的與第一側相對的第二側延伸，其中高壓節點891被配置為連接到電路高壓電源，接地節點893被配置為連接到電路地，並且輸出節點892被配置為連接到電感器部件或電路負載。與模組 800 中的低側切換器 883 相比，高側切換器 882 以 90°旋轉定向，以允許更緊湊的模組部件佈置並允許到 DBC 810 的接合引線連結更短。具體地，在高側切換器882中，源極電極634和汲極電極634沿第一軸佈置，而在低側切換器883中，源極電極634’和汲極電極634’沿第二軸佈置，第二軸垂直於第一軸。
圖9是整合電子模組900的頂視圖，整合電子模組900形成整合到表面安裝功率裝置（即SMPD）型封裝中的半橋電路。電子模組600中配置的半橋電路類似於圖5A的模組500，但在DBC 910和連接器引線上包括額外的金屬佈線層，以容納源極感測引腳和連接閘極的鐵氧體磁珠。電子模組900包括高側切換器582和低側切換器583，其可以與圖5A的模組500相同。模組900包括DBC 910，DBC 910包括高壓板911、輸出板912和接地板913，其中每個板被形成在DBC 910的頂部金屬層中的溝槽914隔開。DBC 910可以與圖5A和圖5B的DBC 510類似的方式構造，但是與溝槽914的分離圖案導致交替的頂部金屬層配置。電子模組900進一步包括連接到高壓板911的高壓引線991、連接到輸出板912的輸出引線992和連接到接地板913的接地引線993。電子模組900進一步包括第一輸入引線961（可以是多根引線）、高側源極感測引線962、第二輸入引線963（可以是多根引線）和低側源極感測引線964。模組900包括連接在高壓板911和接地板913之間的混合電容器575，類似於圖5A的模組500。
圖9進一步包括一個可選的高側鐵氧體磁珠68和一個可選的低側鐵氧體磁珠69。高側鐵氧體磁珠68包括電耦合到第一輸入引線961的第一端和電耦合到高側閘極連接器65的第一側的第二端。高側閘極連接器65包括連接到共源共閘切換器582的增強型電晶體的閘極電極的第二側。低側鐵氧體磁珠69包括電耦合到第二輸入引線963的第一端和電耦合到低側閘極連接器67的第一側的第二端。低側閘極連接器67包括連接到共源共閘切換器583的增強型電晶體的閘極電極的第二側。電子模組900進一步包括源極偵測連接器66，源極偵測連接器66具有電性連接到高側源極偵測節點962的第一側和電性連接到輸出板912的第二側。連接器66用於橋接接地板913並允許高側源極感測節點962處於與高側切換器582的源極相同的電位。連接器65、66、67可以包括單個接合引線（如圖所示）或多個平行接合引線、帶、導電金屬夾、或包括導電材料（如鋁（Al）、金（Au）、銅（Cu）或其他合適材料）的其他連接器。
如圖9中所見，高側切換器582直接安裝到輸出板912，這導致共源共閘切換器582的空乏型III-N電晶體的閘極透過共源共閘切換器582的基板直接電性連接到輸出板912，而無需使用外部導線連接器。此外，低側切換器583直接安裝到接地板913，這導致共源共閘切換器583的空乏型III-N電晶體的閘極透過切換器583的基板電性連接到接地板912，而無需使用外部導線連接器。混合電容器 575 連接在模組 900 的輸入側的第一輸入引線 931 和高側切換器 582 之間。將共源共閘切換器582和583整合到SMPD型封裝中，允許將半橋電路簡化且有效地整合到工業標準功率裝置封裝中。
圖10是類似於圖9的電子模組900的整合電子模組1000的俯視圖，但是模組1000在模組1000的輸出側連接高壓板1011和接地板1013之間的混合電容器1075，相較於圖9所示是在模組的輸入側連接。模組1000包括DBC 1010，DBC 1010包括高壓板1011、輸出板1012和接地板1013，其中每個板被形成在DBC 1010的頂部金屬層中的溝槽1014隔開。DBC 1010可以與圖5A和圖5B的DBC 510類似的方式構造，但是與溝槽1014的分離圖案導致交替的頂部金屬層配置。在此，高側切換器582和源極感測引線962兩者都直接連接到第一輸出板1012，並且圖6的連接器66被去除。模組1000的連接器66’具有連接到輸出板1012的第一側和連接到第二輸出板1012’的第二側。輸出節點992直接接觸第二輸出板1012’，使得輸出節點992和共源共閘切換器582的源極處於相同的電位。
圖11是類似於圖10的電子模組1000的整合電子模組1100的俯視圖，然而，模組1100包括電容器1174和電阻器1175作為串聯連接的兩個單獨的分立元件（與使用單個混合部件1075的模組1000相反）將高壓板1111連接到接地板1113，以便將高壓板1111保持到DBC 1110上的AC接地。使用兩個獨立的分立元件允許電路設計者使用額外的部件選擇來修改封裝效能。此外，串聯電路中電容器1174和電阻器1175的相對順序可以互換。
圖12是類似於圖10的電子模組1000的整合電子模組1200的俯視圖，但是模組1200是使用源極鐵氧體磁珠1266實現的，源極鐵氧體磁珠1266具有電耦合到高側切換器582的源極電壓的第一端和電耦合到輸出引線992的第二端。源極鐵氧體磁珠1266可以被實現為使得鐵氧體磁珠橋接高壓板1011，類似於圖10中的連接器66’。使用源極鐵氧體磁珠1266而不是使用連接器66’來實現模組1200，可以用於降低輸出節點處的電壓振鈴和其他切換雜訊，這可以進一步改善半橋模組的操作。
圖13A和圖13B分別示出了可用於模組900-1200的完全包裝的SMPD型封裝的外部示意圖的側視圖和俯視圖。完全包裝的封裝包括模塑膠1311，模塑膠1311可以是塑膠、環氧樹脂、金屬或其他合適的材料以氣密密封和電性包裝整合電子模組的部件。
整合電子模組 900、1000、1100 和 1200 顯示了表面貼裝功率裝置（SMPD）封裝類型，但是可以使用替代模組封裝，例如四方扁平無引線（QFN）或無損封裝（LFPAK）或其他類型的適當模組封裝，其可以充分容納高側切換器582和低側切換器583以形成半橋電路。此外，模組900-1200的部件可以以最適合設計者和封裝類型的需要的方式定向或佈置。
圖14是類似於圖5A的電子模組500的整合電子模組1400的俯視圖，但是模組1400使用並聯連接的兩個高側切換器（582和582a）和兩個低側切換器（583和 583a）並聯。連接器41a將高壓板11連接到高側切換器582a的空乏型電晶體的汲極電極36a。連接器42a將高側切換器582a的增強型電晶體的源極電極51a連接到輸出板12。連接器43a將輸出板12連接到低側切換器583a的空乏型電晶體的汲極電極36a’，並且連接器44a將低側切換器583a的增強型電晶體的源極電極51a’連接到接地板13。第一輸入引線572連接到每個高側切換器582和82a的增強型電晶體的閘極電極，第二輸入引線573連接到每個低側切換器583和583a的增強型電晶體的閘極電極。在此，第一高側切換器582的基板和第二高側切換器582a的基板都接觸並電性連接到形成輸出板12的DBC 1410的頂部金屬層的相同部分。而且，第一低側切換器583的基板和第二低側切換器583a的基板都接觸並電性連接到形成接地板13的DBC 1410的頂部金屬層的同一部分。藉由將切換器安裝到頂部金屬層的相同部分來配置具有多個並聯切換器的模組1400，可以提高模組的操作效能並實現更高的總額定功率。
在模組1400的操作期間，當第一輸入引線572接通或斷開時，切換器582和582a兩者同時接通或斷開。類似地，當第二輸入引線573接通或斷開時，切換器583和583a兩者同時接通或斷開。通常，當半橋電路使用多個分立元件並聯時，會使用外部佈線，這會在高速切換時產生電路匹配問題。將切換電晶體整合到同一電子模組中可以減少切換失配問題並提高整體電路效能。儘管圖14中顯示了兩個高側和兩個低側切換器，但可以有例如 3 或 4 個並聯連接的高側和低側切換器。理論上，可以以這種方式並聯的切換器數量沒有限制。
返回參考圖1B，示出了三相全橋電路120的電路示意圖。電路120中的三個半橋122、124和126中的每一個都可以用整合電子模組來實現，例如本說明書中描述的電子模組300、1400。
圖15是電子模組1500的頂視圖，電子模組1500在單個封裝中包括整合的三相全橋電路，例如圖1B的電路120。第一相半橋電路包括高側切換器82和低側切換器83。第二相半橋電路包括高側切換器82’和低側切換器83’。第三相半橋電路包括高側切換器82”和低側切換器83”。所有高側和低側切換器都可以用圖 6 的共源共閘切換器 600 來實現。模組1500包括DBC層1510，其中DBC 1510的頂部金屬層被圖案化為由穿過DBC 1510的頂部金屬層形成的溝槽1514分隔的至少五個部分。第一部分用作高壓板14，高壓板14被配置為透過高壓引線91連接到DC高壓輸入。第二部分用作連接到第一相92的輸出節點的輸出板15。第三部分用作連接到第二相92’的輸出節點的輸出板16。第四部分用作連接到第三相92”的輸出節點的輸出板17。第五部分用作接地板18，接地板18被配置為透過接地引線93連接到直流接地。
高側切換器82、82’和82”的基板分別接觸並電性連接到輸出板15、16和17。低側切換器83、83’和83”的基板接觸並電性連接到接地板18，使得所有低側切換器接觸並電性連接到DBC 1510的相同金屬部分。高側切換器82、82’和82”的基板均彼此電隔離。高側切換器82的空乏型電晶體節點的汲極電極36藉由連接器41連接到高壓板14，高側切換器82’的空乏型電晶體的汲極電極36’連接到具有連接器41’的高壓板14，以及高側切換器82”的空乏型電晶體的汲極電極36”藉由連接器41”連接到高壓板14。高側切換器82的增強型電晶體節點的源極電極34藉由連接器42連接到輸出板15，高側切換器82’的增強型電晶體的源極電極34’連接到輸出具有連接器42’的板16，並且高側切換器82”的增強型電晶體的源極電極34”藉由連接器42”連接到輸出板17。低側切換器83的空乏型電晶體的汲極電極56藉由連接器43連接到第一相輸出板15，低側切換器83’的空乏型電晶體的汲極電極56’藉由連接器43’連接到第二相輸出板16，以及低側切換器83”的空乏型電晶體的汲極電極56”藉由連接器43”連接到第三相輸出板17。低側切換器83的增強型電晶體節點的源極54藉由連接器44連接到接地板18，低側切換器83’的增強型電晶體的源極54’藉由連接器44’連接到接地板18，並且低側切換器83”的增強型電晶體的源極電極54”藉由連接器44”連接到接地板18。
閘極驅動器使用三個獨立的閘極信號來操作高側切換器和使用三個獨立的閘極信號來操作低側切換器來操作模組1500。來自閘極驅動器的每個獨立高側閘極信號可以連接到閘極輸入節點94、94’和94”，而來自閘極驅動器的每個獨立低側閘極信號可以連接到閘極輸入節點95、95’和95”。將圖1B的三相全橋電路120整合到單個整合電子裝置模組1500中可以大大提高切換效率，同時降低電路複雜度。儘管為簡單起見未示出，但模組1500可以包括整合在與模組1500的部件相同的封裝中的閘極驅動器。閘極驅動器可以按照下面針對圖16所述的類似方式進行配置。
圖16是形成類似於圖5A的整合電子半橋模組500的半橋電路的整合電子模組1600的俯視圖。然而，模組1600還包括整合在與高側切換器582和低側切換器583相同的模組封裝內的閘極驅動器1620。相同編號的部件包括與模組500中的部件相同或相似的特徵。模組1600包括 DBC 1610。DBC 1610 包括高壓板 511、輸出板 512 和接地板 513，以及可選的驅動器板 515，全部由溝槽 516 隔開。閘極驅動器1620可以安裝到驅動器板515，或者閘極驅動器1620可以直接安裝到模組的結構性封裝基座，例如銅或鎳引線框架（未示出）。驅動器板515可以被配置成多個部分以容納和附接從閘極驅動器1620延伸或連接到閘極驅動器1620的多個引線。閘極驅動器1620至少包括連接到高側切換器582的增強型電晶體的閘極電極652的第一端1622（VIN 582）。閘極驅動器1620包括第二端1623，其為高側源極電流感測節點，並連接至輸出板512，或可選地直接連接至高側切換器582（未示出）的增強型電晶體的源極電極651。閘極驅動器1620包括連接到低側切換器583的增強型電晶體的閘極電極652’的第三端1624（VIN 583）。閘極驅動器1620包括作為低側源極電流感測節點的第四端1626，並且連接到接地板513，或者可選地直接連接到高側切換器583（未示出）的增強型電晶體的源極電極651’。儘管與模組500相比，將閘極驅動器1620整合到模組1600中增加了成本和複雜性，但是模組1600的整體效能可以優於使用外部閘極驅動器操作的模組500的整體效能。此外，可以減小可為其併入模組1600的電子電路部件的整體尺寸，從而導致成本節約和其他優點。儘管未示出，但閘極驅動器1620可以替代地是兩個分立的閘極驅動器，使得第一閘極驅動器連接到高側切換器並且第二閘極驅動器連接到低側切換器。
圖17是形成類似於圖16的整合電子半橋模組1600的半橋電路的整合電子模組1700的俯視圖。然而，模組1700包括閘極驅動器1720，其中高側切換器582的增強型電晶體和低側切換器583的增強型電晶體整合在閘極驅動器1720內。高側空乏型III-N電晶體1782安裝到輸出板512，低側空乏型III-N電晶體1783安裝到接地板513。閘極驅動器1720至少包括第一端1721，其將高側切換器的整合增強型電晶體的源極連接到輸出板512。此連結將增強型電晶體的源極耦合到輸出端 592 以及高側空乏型 III-N 電晶體 1782 的導電基板。閘極驅動器1722包括第二端1722，第二端1722將高側切換器的整合增強型電晶體的汲極連接到高側空乏型III-N電晶體1782的源極電極634。閘極驅動器1720包括第三端1724，第三端1724連接到低側切換器的整合增強型電晶體的源極和接地板513。此連結將增強型電晶體的源極耦合到接地端593以及低側空乏型III-N電晶體1783的導電基板。閘極驅動器1722包括第四端1725，第四端1725將低側切換器的整合增強型電晶體的汲極連接到低側空乏型III-N電晶體1783的源極電極634’。與模組1600相比，將高側和低側切換器的增強型電晶體整合到閘極驅動器1720中可以降低模組1700的複雜性並降低總組裝成本。儘管未示出，但閘極驅動器1720可以替代地是兩個分立的閘極驅動器，使得第一閘極驅動器連接到高側切換器並且第二閘極驅動器連接到低側切換器。
已說明了數種具體實施例。然而，應當理解，在不脫離本文描述的技術和裝置的精神和範圍的情況下，可以進行各種修改。因此，存在位於下列申請專利範圍的範圍內的其他實施方式。
14:高壓板 15:輸出板 16:輸出板 17:輸出板 18:接地板 34:源極電極 36:汲極電極 41:連接器 42:連接器 44:連接器 53:電感器 54:寄生電感器 56:汲極電極 57:閘極對汲極電容器 82:高側切換器 83:低側切換器 91:高壓引線 92:第一相 93:接地引線 94:閘極輸入節點 95:閘極輸入節點 97:電流 98:電流 100:半橋電路 102:高側電晶體 103:低側電晶體 104:電感器部件 106:電容器 107:第一第二電容器 111:高壓節點 112:輸出節點 113:低壓或接地節點 120:三相全橋電路 122:半橋電路 124:半橋電路 126:半橋電路 137:輸出節點 138:輸出節點 139:輸出節點 141:電晶體 142:電晶體 143:電晶體 144:電晶體 145:電晶體 146:電晶體 200:共源共閘配置 205:封裝 207:源極引線 208:閘極引線 209:汲極引線 211:源極 212:閘極電極 213:汲極 222:電晶體 223:電晶體 234:源極 235:閘極電極 236:汲極電極 237:本徵體二極體 300:電子模組 310:銅（DBC）基板 311:頂部金屬層 312:頂部金屬層 313:頂部金屬層 314:溝槽 315:絕緣基板 316:背金屬層 317:金屬通孔 340:導線連接器 341:連接器 342:導線連接器 343:連接器 346:導線連接器 348:導線連接器 372:第一輸入引線 373:第二輸入引線 375:電容器 382:高側切換器 383:低側切換器 391:高壓引線 392:輸出引線 393:接地引線 400:共源共閘切換器 411:基板 412:III-N緩衝層 413:III-N通道層 414:III-N阻障層 415:絕緣體層 418:III-N材料結構 419:裝置2DEG通道 422:低壓增強型裝置 423:高壓空乏型III-N裝置 434:源極電極 435:閘極電極 436:汲極電極 451:源極電極 452:閘極電極 453:汲極電極 455:半導體本體層 500:電子模組 510:直接接合銅（DBC）基板 511:頂部金屬層第一部分 512:頂部金屬層第二部分 513:頂部金屬層第三部分 514:溝槽 515:絕緣基板 516:背金屬層 517:金屬通孔 541:連接器 542:連接器 543:連接器 544:連接器 572:第一輸入引線 573:第二輸入引線 575:電容器 582:切換器 583:切換器 591:高壓引線 592:輸出引線 593:接地引線 600:共源共閘切換器 611:基板 612:III-N緩衝層 613:III-N通道層 614:III-N阻障層 615:絕緣體層 617:背面金屬層 618:III-N材料結構 619:二維電子氣（2DEG）通道 622:低壓增強型裝置 623:空乏型電晶體 634:源極電極 635:閘極電極 636:汲極電極 638:通孔 651:FET源極電極 652:FET閘極電極 653:FET汲極電極 655:半導體本體層 800:整合電子模組 810:DBC 811:高壓板 812:輸出板 813:接地板 872:第一輸入引線 873:第二輸入引線 882:高側切換器 883:低側切換器 891:高壓節點 892:輸出節點 893:接地節點 896:高側源極感測節點 897:低側源極感測節點 900:整合電子模組 910:DBC 911:高壓板 912:輸出板 913:接地板 914:溝槽 961:第一輸入引線 962:高側源極感測引線 963:第二輸入引線 964:低側源極感測引線 991:高壓引線 992:輸出引線 993:接地引線 1000:整合電子模組 1010:DBC 1011:高壓板 1012:輸出板 1013:接地板 1014:溝槽 1075:混合部件 1100:整合電子模組 1110:DBC 1111:高壓板 1113:接地板 1174:電容器 1175:電阻器 1200:整合電子模組 1266:鐵氧體磁珠 1311:模塑膠 1400:整合電子模組 1410:DBC 1500:電子模組 1510:DBC 1514:溝槽 1600:整合電子模組 1610:DBC 1620:閘極驅動器 1622:第一端 1623:第二端 1624:第三端 1626:第四端 1700:整合電子模組 1720:閘極驅動器 1721:第一端 1722:閘極驅動器 1724:第三端 1725:第四端 1782:高側空乏型III-N電晶體 1783:低側空乏型III-N電晶體 1012’:第二輸出板 34’:源極電極 34”:源極電極 36’:汲極電極 36a:汲極電極 36a’:汲極電極 41’:連接器 41”:連接器 41a:連接器 42’:連接器 42”:連接器 42a:連接器 43”:連接器 435’:閘極 436’:汲極 43a:連接器 44’:連接器 44”:連接器 44a:連接器 451’:源極 452’:閘極電極 51a:源極電極 51a’:源極電極 54’:源極 54”:源極電極 56’:汲極電極 56”:汲極電極 582a:高側切換器 583a:低側切換器 634’:源極電極 636’:汲極電極 651’:源極電極 652’:閘極電極 82’:高側切換器 82”:高側切換器 83’:低側切換器 83”:低側切換器 92’:第二相 92”:第三相 94’:閘極輸入節點 94”:閘極輸入節點 95’:閘極輸入節點 95”:閘極輸入節點
圖1A是半橋電路的電路圖。
圖1B是三相橋式電路的電路圖。
圖2是以共源共閘配置排列的混合常閉裝置的示意圖。
圖3A是具有半橋的電子模組的平面圖。
圖3B是沿圖3A的電子模組的一部分的截面圖。
圖4A是耦合到高壓空乏型III-N電晶體以形成共源共閘切換器的低壓增強型電晶體的平面圖。
圖4B是沿圖4A的共源共閘切換器的一部分的截面圖。
圖5A是以半橋為特徵的電子模組的平面圖。
圖5B是沿圖5A的電子模組的一部分的截面圖。
圖6是耦合到高壓空乏型III-N電晶體以形成共源共閘切換器的低壓增強型電晶體的平面圖。
圖7A至7E是操作半橋的不同模式的電路圖。
圖8是具有半橋的電子模組的平面圖。
圖9至12是電子模組的平面圖，每個模組都具有 SMPD型封裝中的半橋。
圖13A和圖13B分別顯示了封裝的SMPD型封裝的側視圖和頂視圖。
圖14是具有兩個並聯配置的半橋的電子模組的平面圖。
圖15是具有三相橋式電路的電子模組的平面圖。
圖16是具有整合閘極驅動器的半橋的電子模組的平面圖。
圖17是具有整合閘極驅動器的半橋的電子模組的平面圖。
在各種圖式中，類似的元件符號指示類似的元件。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
500:電子模組
510:直接接合銅(DBC)基板
511:頂部金屬層第一部分
512:頂部金屬層第二部分
513:頂部金屬層第三部分
514:溝槽
541:連接器
542:連接器
543:連接器
544:連接器
572:第一輸入引線
573:第二輸入引線
575:電容器
582:切換器
583:切換器
591:高壓引線
592:輸出引線
593:接地引線
634:源極電極
635:閘極電極
636:汲極電極
651:FET源極電極
652:FET閘極電極
634’:源極電極
636’:汲極電極
651’:源極電極
652’:閘極電極

Claims (27)

  1. 一種電子模組，包括： 一基底基板，該基底基板包括在一第一金屬層和一第二金屬層之間的一絕緣層，該第一金屬層包括一第一部分、一第二部分和一第三部分，其中形成穿過該第一金屬層的一溝槽將該第一金屬層的該第一部分、該第二部分和該第三部分彼此電性隔離； 一高側切換器，該高側切換器包括一增強型電晶體和一空乏型電晶體，其中該空乏型電晶體包括在一導電基板上的一III-N材料結構；以及 一低側切換器；其中 該空乏型電晶體的一汲極電極電性連接至該第一金屬層的該第一部分； 該增強型電晶體的一源極電極電性連接至該第一金屬層的該第二部分； 該增強型電晶體的一汲極電極電性連接至該空乏型電晶體的一源極電極； 該空乏型電晶體的一閘極電極電性連接至該導電基板；以及 該導電基板電性連接至該第一金屬層的該第二部分。
  2. 如請求項1所述之電子模組，其中該低側切換器包含一第二增強型電晶體與一第二空乏型電晶體，該第二空乏型電晶體包含在一第二導電基板上的一第二III-N材料結構；其中 該第二空乏型電晶體的一汲極電極電性連接至該第一金屬層的該第二部分； 該第二增強型電晶體的一源極電極連接至該第一金屬層的該第三部分； 該第二增強型電晶體的一汲極電極電性連接至該第二空乏型電晶體的一源極電極； 該第二空乏型電晶體的一閘極電極電性連接至該第二導電基板；以及 該第二導電基板電性連接至該第一金屬層的該第三部分。
  3. 如請求項2所述之電子模組，其中該高側切換器與該低側切換器形成一半橋電路。
  4. 如請求項2所述之電子模組，其中該空乏型電晶體配置為在該高側切換器偏壓關閉時阻斷至少 600V，並在該高側切換器偏壓打開時傳導大於 30A 的電流。
  5. 如請求項2所述之電子模組，該電子模組進一步包括一電容器，其中該電容器的一第一端電性連接該第一金屬層的該第一部分，並且該電容器的一第二端電性連接該第一金屬層的該第三部分。
  6. 如請求項5所述之電子模組，其中該電容器在該溝槽上方正交地延伸。
  7. 如請求項5所述之電子模組，其中該電容器是包括串聯的一電阻部件和一電容部件的一混合電容器。
  8. 如請求項7所述之電子模組，其中該電阻部件大於0.1ohm，且該電容部件大於0.1nF。
  9. 如請求項1所述之電子模組，其中： 該閘極電極、該源極電極和該汲極電極位於形成該導電基板的該III-N材料結構的一相對側上； 該III-N材料結構包括形成於其中的一通孔，以及 該閘極電極透過該通孔與該導電基板電性連接。
  10. 如請求項1所述之電子模組，該電子模組進一步包括一封裝，其中該基底基板、該高側切換器和該低側切換器被包裝在該封裝內。
  11. 如請求項10所述之電子模組，該電子模組進一步包括包裝在該封裝內的一閘極驅動器，其中該閘極驅動器的一第一端連接到該第一增強型電晶體的一閘極電極，且該閘極驅動器的一第二端連接到該第二增強型電晶體的一閘極電極。
  12. 如請求項1所述之電子模組，其中進一步包含一第二高側切換器與一第二低側切換器，該第二高側切換器與該高側切換器並聯，該第二低側切換器與該低側切換器並聯。
  13. 如請求項1所述之電子模組，其中該第一金屬層的該第二部分連接至該電子模組的一輸出節點。
  14. 如請求項13所述之電子模組，其中該模組被配置為使得在操作期間，該第一金屬層的該第一部分連接到一直流電壓源並且該第一金屬層的該第三部分連接到一直流地。
  15. 一種半橋電路，包括； 一高側切換器和一低側切換器，分別封裝在一單個電子封裝中，其中該封裝包括一高壓端、一輸出端和一接地端；以及 該高側切換器包括以一共源共閘配置佈置的一第一增強型電晶體和一第一空乏型III-N電晶體；以及 該低側切換器包括以一共源共閘配置佈置的一第二增強型電晶體和一第二空乏型III-N電晶體；其中 該第一III-N電晶體的一汲極電極電性連接該高壓端，該第一空乏型III-N電晶體的一導電基板電性連接該輸出端，該第二III-N電晶體的一汲極電極電性連接該輸出端，該第二空乏型III-N電晶體的一導電基板電性連接該接地端。
  16. 如請求項15所述之電路，其中該第一空乏型III-N電晶體的一閘極電極電性連接該第一空乏型III-N電晶體的該基板，且該第一增強型電晶體的一源極電極電性連接該輸出端。
  17. 如請求項16所述之電路，其中該第二空乏型III-N電晶體的一閘極電極電性連接該第二空乏型III-N電晶體的該基板，且該第二增強型電晶體的一源極電極電性連接該接地端。
  18. 如請求項17所述之電路，其中該封裝進一步包含一DBC基板，該DBC基板包含一第一金屬層，該第一金屬層包括一第一部分、一第二部分和一第三部分，其中形成穿過該第一金屬層的一溝槽將該第一金屬層的該第一部分、該第二部分和該第三部分彼此電性隔離；以及 該第一空乏型III-N裝置的該基板直接接觸該第一金屬層的該第二部分； 該第二空乏型III-N裝置的該基板直接接觸該第一金屬層的該第二部分；以及該第二部分連接至該輸出端且該第三部分連接至該接地端。
  19. 如請求項18所述之電路，該電路進一步包含一鐵氧體磁珠，該鐵氧體磁珠具有一第一端與一第二端，其中該鐵氧體磁珠的該第一端連接該第一金屬層的該第二部分，且該第二端連接該輸出端。
  20. 如請求項15所述之III-電路，其中該第一空乏型III-N電晶體和該第二空乏型III-N電晶體的基板是具有大於1x1019 電洞/cm3 的電洞濃度的矽摻雜p型基板。
  21. 如請求項15所述之電路，該電路進一步包括包裝在該封裝內的一閘極驅動器，其中該閘極驅動器的一第一端連接到該第一增強型電晶體的一閘極電極，且該閘極驅動器的一第二端連接到該第二增強型電晶體的一閘極電極。
  22. 一種半橋電路，包括； 一高側切換器和一低側切換器，分別封裝在一單個電子封裝中，該高側切換器連接到一高壓節點，該低側切換器連接到一地節點，且一電感器連接到該封裝的一輸出端，該輸出端經配置為在該高側切換器和該低側切換器之間，該低側切換器包含以一共源共閘配置排列的一低壓增強型電晶體和一高壓III-N空乏型電晶體；其中 該半橋電路被配置為使得在一第一操作模式中，電流沿一第一方向流過該高側切換器並流過該電感器，同時該高側切換器被偏壓為導通並且該低側切換器被偏壓為關斷； 在一第二操作模式中，電流沿一第二方向流過該低側切換器並流過該電感器，同時該高側切換器被偏壓為關斷，而該低側切換器被偏壓為關斷；以及 在一第三操作模式中，電流沿該第二方向流過該低側切換器並流過該電感器，同時該高側切換器被偏壓為關斷，而該低側切換器被偏壓為導通；其中 在該第二操作模式期間，該低側切換器被配置為傳導大於50A的一反向直流電流，並且其中在該第三操作模式期間，該III-N空乏型電晶體相對於該第一模式的導通電阻的一增加小於5%。
  23. 如請求項22所述之半橋電路，其中該III-N空乏型晶體管的一閘極電極與一導電基板連接，且該導電基板與該封裝的該接地端電連接。
  24. 如請求項23所述之半橋電路，其中在該第一操作模式期間，該低側切換器阻擋大於600V的一電壓。
  25. 如請求項24所述之半橋電路，其中該高側切換器包括以一共源共閘配置排列的一低壓增強型電晶體和一高壓III-N空乏型電晶體。
  26. 如請求項25所述之半橋電路，其中在該第二操作模式期間，該反向直流電流流過該增強型電晶體的一寄生體二極體和該III-N空乏型電晶體的一裝置通道。
  27. 如請求項26所述之半橋電路，其中在該第三操作模式期間，該反向直流電流流過該增強型電晶體的一通道和該III-N空乏型電晶體的一裝置通道。
TW110121699A 2020-06-16 2021-06-15 用於整合的iii型氮化物裝置的模組配置 TW202201884A (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US202063039853P 2020-06-16 2020-06-16
US63/039,853 2020-06-16
US17/308,366 2021-05-05
US17/308,366 US11749656B2 (en) 2020-06-16 2021-05-05 Module configurations for integrated III-Nitride devices

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW202201884A true TW202201884A (zh) 2022-01-01

Family

ID=78825993

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW110121699A TW202201884A (zh) 2020-06-16 2021-06-15 用於整合的iii型氮化物裝置的模組配置

Country Status (5)

Country Link
US (2) US11749656B2 (zh)
JP (1) JP2023530300A (zh)
CN (1) CN115868026A (zh)
TW (1) TW202201884A (zh)
WO (1) WO2021257222A1 (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11522536B2 (en) * 2021-01-08 2022-12-06 Richtek Technology Corporation Switch capable of decreasing parasitic inductance
EP4335025A1 (en) * 2021-05-04 2024-03-13 Enphase Energy, Inc. Gallium nitride bi-directional high electron mobility transistor in switched-mode neutral forming device applications
WO2023122694A2 (en) * 2021-12-22 2023-06-29 Transphorm Technology, Inc. Module assembly of multiple semiconductor devices with insulating substrates
TW202341409A (zh) * 2022-03-31 2023-10-16 日商新電元工業股份有限公司 電子模組
WO2023215657A1 (en) * 2022-05-03 2023-11-09 Transphorm Technology, Inc. Cascode normally off switch with driver and self bias
CN114744988A (zh) * 2022-06-10 2022-07-12 深圳市芯茂微电子有限公司 一种mos管工作电路及电子设备
CN116544228A (zh) * 2023-07-06 2023-08-04 广东致能科技有限公司 晶圆级共源共栅器件、芯片及其制备方法

Family Cites Families (82)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7972915B2 (en) * 2005-11-29 2011-07-05 The Hong Kong University Of Science And Technology Monolithic integration of enhancement- and depletion-mode AlGaN/GaN HFETs
EP2887402B1 (en) 2007-09-12 2019-06-12 Transphorm Inc. III-nitride bidirectional switches
US7795642B2 (en) 2007-09-14 2010-09-14 Transphorm, Inc. III-nitride devices with recessed gates
US7915643B2 (en) 2007-09-17 2011-03-29 Transphorm Inc. Enhancement mode gallium nitride power devices
CN101897029B (zh) 2007-12-10 2015-08-12 特兰斯夫公司 绝缘栅e模式晶体管
US7965126B2 (en) 2008-02-12 2011-06-21 Transphorm Inc. Bridge circuits and their components
US8519438B2 (en) 2008-04-23 2013-08-27 Transphorm Inc. Enhancement mode III-N HEMTs
US8289065B2 (en) 2008-09-23 2012-10-16 Transphorm Inc. Inductive load power switching circuits
US7898004B2 (en) 2008-12-10 2011-03-01 Transphorm Inc. Semiconductor heterostructure diodes
US7884394B2 (en) 2009-02-09 2011-02-08 Transphorm Inc. III-nitride devices and circuits
US8742459B2 (en) 2009-05-14 2014-06-03 Transphorm Inc. High voltage III-nitride semiconductor devices
US8390000B2 (en) 2009-08-28 2013-03-05 Transphorm Inc. Semiconductor devices with field plates
US8138529B2 (en) 2009-11-02 2012-03-20 Transphorm Inc. Package configurations for low EMI circuits
US8389977B2 (en) 2009-12-10 2013-03-05 Transphorm Inc. Reverse side engineered III-nitride devices
US8816497B2 (en) 2010-01-08 2014-08-26 Transphorm Inc. Electronic devices and components for high efficiency power circuits
US8624662B2 (en) 2010-02-05 2014-01-07 Transphorm Inc. Semiconductor electronic components and circuits
JP5635803B2 (ja) 2010-05-07 2014-12-03 トランスフォーム・ジャパン株式会社 化合物半導体装置の製造方法及び化合物半導体装置
JP2012084743A (ja) 2010-10-13 2012-04-26 Fujitsu Semiconductor Ltd 半導体装置及び電源装置
JP5584090B2 (ja) 2010-10-22 2014-09-03 トランスフォーム・ジャパン株式会社 Ｄｃ−ｄｃコンバータ
JP5552691B2 (ja) 2010-10-28 2014-07-16 トランスフォーム・ジャパン株式会社 レギュレータ回路
US8742460B2 (en) 2010-12-15 2014-06-03 Transphorm Inc. Transistors with isolation regions
US8643062B2 (en) 2011-02-02 2014-02-04 Transphorm Inc. III-N device structures and methods
JP5775321B2 (ja) 2011-02-17 2015-09-09 トランスフォーム・ジャパン株式会社 半導体装置及びその製造方法、電源装置
JP5606960B2 (ja) 2011-02-25 2014-10-15 トランスフォーム・ジャパン株式会社 トランジスタの制御回路、トランジスタの制御システム、およびトランジスタの制御方法
US8786327B2 (en) 2011-02-28 2014-07-22 Transphorm Inc. Electronic components with reactive filters
US8716141B2 (en) 2011-03-04 2014-05-06 Transphorm Inc. Electrode configurations for semiconductor devices
US8772842B2 (en) 2011-03-04 2014-07-08 Transphorm, Inc. Semiconductor diodes with low reverse bias currents
JP5694020B2 (ja) 2011-03-18 2015-04-01 トランスフォーム・ジャパン株式会社 トランジスタ回路
JP5766992B2 (ja) 2011-03-24 2015-08-19 トランスフォーム・ジャパン株式会社 スイッチング回路装置
JP5711040B2 (ja) 2011-04-28 2015-04-30 トランスフォーム・ジャパン株式会社 双方向スイッチおよびそれを利用した充放電保護装置
JP5727300B2 (ja) 2011-05-31 2015-06-03 トランスフォーム・ジャパン株式会社 電圧レギュレータ
JP5967871B2 (ja) 2011-06-27 2016-08-10 トランスフォーム・ジャパン株式会社 電源装置
US8901604B2 (en) 2011-09-06 2014-12-02 Transphorm Inc. Semiconductor devices with guard rings
US9257547B2 (en) 2011-09-13 2016-02-09 Transphorm Inc. III-N device structures having a non-insulating substrate
JP5896667B2 (ja) 2011-09-26 2016-03-30 トランスフォーム・ジャパン株式会社 化合物半導体装置及びその製造方法
JP5784440B2 (ja) 2011-09-28 2015-09-24 トランスフォーム・ジャパン株式会社 半導体装置の製造方法及び半導体装置
JP5784441B2 (ja) 2011-09-28 2015-09-24 トランスフォーム・ジャパン株式会社 半導体装置及び半導体装置の製造方法
JP5890991B2 (ja) 2011-09-28 2016-03-22 トランスフォーム・ジャパン株式会社 化合物半導体装置及びその製造方法
US8598937B2 (en) 2011-10-07 2013-12-03 Transphorm Inc. High power semiconductor electronic components with increased reliability
US9244848B2 (en) 2011-10-10 2016-01-26 Intel Corporation Host controlled hybrid storage device
US9209176B2 (en) 2011-12-07 2015-12-08 Transphorm Inc. Semiconductor modules and methods of forming the same
JP5791193B2 (ja) 2012-01-31 2015-10-07 トランスフォーム・ジャパン株式会社 ショットキー型トランジスタの駆動方法及び駆動回路
US9165766B2 (en) 2012-02-03 2015-10-20 Transphorm Inc. Buffer layer structures suited for III-nitride devices with foreign substrates
US8648643B2 (en) 2012-02-24 2014-02-11 Transphorm Inc. Semiconductor power modules and devices
JP5950643B2 (ja) 2012-03-19 2016-07-13 トランスフォーム・ジャパン株式会社 化合物半導体装置及びその製造方法
JP2013198125A (ja) 2012-03-22 2013-09-30 Fujitsu Semiconductor Ltd 半導体装置
JP6054620B2 (ja) 2012-03-29 2016-12-27 トランスフォーム・ジャパン株式会社 化合物半導体装置及びその製造方法
JP6054621B2 (ja) 2012-03-30 2016-12-27 トランスフォーム・ジャパン株式会社 化合物半導体装置及びその製造方法
WO2013155108A1 (en) 2012-04-09 2013-10-17 Transphorm Inc. N-polar iii-nitride transistors
US9184275B2 (en) 2012-06-27 2015-11-10 Transphorm Inc. Semiconductor devices with integrated hole collectors
US8803246B2 (en) 2012-07-16 2014-08-12 Transphorm Inc. Semiconductor electronic components with integrated current limiters
US20140070627A1 (en) * 2012-09-07 2014-03-13 International Rectifier Corporation Integrated Group III-V Power Stage
JP6087552B2 (ja) 2012-09-21 2017-03-01 トランスフォーム・ジャパン株式会社 化合物半導体装置及びその製造方法
JP5939947B2 (ja) 2012-09-27 2016-06-22 トランスフォーム・ジャパン株式会社 ショットキー型トランジスタの駆動回路
JP6085442B2 (ja) 2012-09-28 2017-02-22 トランスフォーム・ジャパン株式会社 化合物半導体装置及びその製造方法
JP2014072377A (ja) 2012-09-28 2014-04-21 Fujitsu Ltd 化合物半導体装置及びその製造方法
JP6161887B2 (ja) 2012-09-28 2017-07-12 トランスフォーム・ジャパン株式会社 化合物半導体装置及びその製造方法
JP6161246B2 (ja) 2012-09-28 2017-07-12 トランスフォーム・ジャパン株式会社 半導体装置及び半導体装置の製造方法
JP6017248B2 (ja) 2012-09-28 2016-10-26 トランスフォーム・ジャパン株式会社 半導体装置の製造方法及び半導体装置
JP2014072426A (ja) 2012-09-28 2014-04-21 Fujitsu Ltd 半導体装置及び半導体装置の製造方法
TWI567930B (zh) * 2012-11-19 2017-01-21 台達電子工業股份有限公司 半導體裝置
JP6253886B2 (ja) 2013-01-09 2017-12-27 トランスフォーム・ジャパン株式会社 半導体装置及び半導体装置の製造方法
US9041067B2 (en) * 2013-02-11 2015-05-26 International Rectifier Corporation Integrated half-bridge circuit with low side and high side composite switches
US9171730B2 (en) 2013-02-15 2015-10-27 Transphorm Inc. Electrodes for semiconductor devices and methods of forming the same
US9087718B2 (en) 2013-03-13 2015-07-21 Transphorm Inc. Enhancement-mode III-nitride devices
US9245992B2 (en) 2013-03-15 2016-01-26 Transphorm Inc. Carbon doping semiconductor devices
US9059076B2 (en) 2013-04-01 2015-06-16 Transphorm Inc. Gate drivers for circuits based on semiconductor devices
JP6211804B2 (ja) 2013-05-30 2017-10-11 トランスフォーム・ジャパン株式会社 半導体装置
US9349715B2 (en) * 2013-06-21 2016-05-24 Infineon Technologies Americas Corp. Depletion mode group III-V transistor with high voltage group IV enable switch
WO2015006111A1 (en) 2013-07-09 2015-01-15 Transphorm Inc. Multilevel inverters and their components
US9406674B2 (en) 2013-07-12 2016-08-02 Infineon Technologies Americas Corp. Integrated III-nitride D-mode HFET with cascoded pair half bridge
WO2015009514A1 (en) 2013-07-19 2015-01-22 Transphorm Inc. Iii-nitride transistor including a p-type depleting layer
EP2838194B1 (en) 2013-08-14 2017-10-04 Ampleon Netherlands B.V. Amplifier circuits
US9461034B2 (en) 2014-06-23 2016-10-04 Infineon Technologies Americas Corp. Composite group III-V and group IV transistor having a switched substrate
US9543940B2 (en) 2014-07-03 2017-01-10 Transphorm Inc. Switching circuits having ferrite beads
US9590494B1 (en) 2014-07-17 2017-03-07 Transphorm Inc. Bridgeless power factor correction circuits
US9318593B2 (en) 2014-07-21 2016-04-19 Transphorm Inc. Forming enhancement mode III-nitride devices
US9537338B2 (en) 2014-09-16 2017-01-03 Navitas Semiconductor Inc. Level shift and inverter circuits for GaN devices
US9536966B2 (en) 2014-12-16 2017-01-03 Transphorm Inc. Gate structures for III-N devices
US9536967B2 (en) 2014-12-16 2017-01-03 Transphorm Inc. Recessed ohmic contacts in a III-N device
US9640471B2 (en) 2015-02-24 2017-05-02 Navitas Semiconductor Inc. Leadless electronic packages for GaN devices
TWI762486B (zh) * 2016-05-31 2022-05-01 美商創世舫科技有限公司 包含漸變空乏層的三族氮化物裝置

Also Published As

Publication number Publication date
US20210391311A1 (en) 2021-12-16
WO2021257222A1 (en) 2021-12-23
US11749656B2 (en) 2023-09-05
US20230307429A1 (en) 2023-09-28
JP2023530300A (ja) 2023-07-14
CN115868026A (zh) 2023-03-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11749656B2 (en) Module configurations for integrated III-Nitride devices
US9818686B2 (en) Semiconductor modules and methods of forming the same
US9741702B2 (en) Semiconductor power modules and devices
JP5883799B2 (ja) 高効率電源回路のための電子デバイスおよび部品
US20170085258A1 (en) Switching circuits having ferrite beads
JP6012671B2 (ja) 高電圧ｉｖ族イナーブルスイッチを備えるモノリシック複合ｉｉｉ族窒化物トランジスタ
JP2006351691A (ja) 半導体装置
US10897249B1 (en) Switching circuits having drain connected ferrite beads
US20240014312A1 (en) Integrated design for iii-nitride devices
US20230031562A1 (en) Semiconductor device
US20230335464A1 (en) Iii-nitride devices with through-via structures
TWI844645B (zh) 用於三族氮化物元件的整合設計
WO2023122694A2 (en) Module assembly of multiple semiconductor devices with insulating substrates