TW202312433A - 氮化物基半導體雙向切換器件和其製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供了一種具有基板電位管理能力的氮化物基的雙向開關器件。此器件具有控制節點、第一電力/負載節點、第二電力/負載節點和主基板，並且包括：氮化物基雙側電晶體和配置用於管理主基板的電位的基板電位管理電路。通過實施基板電位管理電路，無論雙向開關器件在哪個方向上操作，基板電位都可以穩定到雙側電晶體的第一源極/漏極和第二源極/漏極的電位中較低的一個。因此，雙側電晶體可以在穩定的基板電位下工作，以便在兩個方向上傳導電流。

Description

氮化物基半導體雙向切換器件和其製造方法
本發明總體來說涉及氮化物基半導體雙向切換器件。更具體來說，本發明涉及具有基板電位管理能力的氮化物基半導體雙向切換器件。
由於低功率損耗和快速切換轉變，GaN基器件已廣泛用於高頻電能轉換系統。與矽金屬氧化物半導體場效應電晶體（MOSFET）相比，GaN高電子遷移率電晶體（HEMT）在高功率和高頻應用中具有好得多的品質因數和更具前景的性能。
通過恰當的閘極結構設計，GaN HEMT器件可配置為等效於在相反方向上串聯耦合的兩個電晶體，使得其可用於雙側電晶體Qm。與需要兩個Si基電晶體的常規矽基配置相比，GaN基雙側電晶體Qm可具有更簡單的驅動電路系統、更低的功耗和更緊湊的大小。
如果GaN HEMT器件的基板是浮動的，那麼基板將在器件的切換過程期間累積電荷，這將影響器件的切換性能且使器件的長期可靠性劣化。在單向GaN HEMT器件中，為了避免基板浮動對器件的性能和可靠性的影響，通常需要將器件的基板和源極保持在相同電位。在雙向GaN HEMT器件中，由於器件的源極和漏極根據電路的工作狀態切換，因此不可能將基板與源極或漏極端子直接電連接。因此，對於雙向GaN HEMT器件，有必要根據器件的工作狀態獨立地控制基板電位，使得器件的基板電位始終維持在器件的最低電位。在低側應用中，雙向器件的最低電位為系統接地，且雙向GaN HEMT器件的基板電位可直接接地。然而，在高側應用中，雙向器件應用的最低電位可能不是系統接地，因此雙向GaN HEMT器件的基板電位應獨立地控制為處於器件的最低電位
根據本公開的一個方面，提供一種具有基板電位管理能力的氮化物基雙向切換器件。所述器件具有控制節點、第一電力/負載節點、第二電力/負載節點和主基板，且包括：氮化物基雙側電晶體；和基板電位管理電路，其配置成用於管理主基板的電位。
雙向切換器件可在第一操作模式（其中第一電力/負載節點在高於施加到第二電力/負載節點的電壓的電壓下偏置）下在第一方向上操作；且在第二操作模式（其中第一電力/負載節點在低於施加到第二電力/負載節點的電壓的電壓下偏置）下在第二方向上操作。
通過實施基板電位管理電路，基板電位V sub在第一和第二操作模式兩者下基本上等於第一和第二電力/負載節點的電位中的較低一個。因此，主基板的電位可穩定到雙側電晶體的第一源極/漏極和第二源極/漏極的電位中的較低一個，而不管雙向切換器件在哪個方向上操作。因此，雙側電晶體可在兩個方向上以穩定基板電位操作以用於傳導電流。
貫穿圖式和具體實施方式使用共用參考標號來指示相同或類似元件。根據結合附圖作出的以下詳細描述將容易理解本公開的實施例。
相對於某一元件或元件群組或元件或元件群組的某一平面而指定空間描述，例如“上方”、“下方”、“向上”、“左”、“右”、“向下”、“頂部”、“底部”、“豎直”、“水準”、“側”、“較高”、“較低”、“上部”、“之上”、“之下”等等，以用於定向如相關聯圖中所示的一個或多個元件。應理解，本文中所使用的空間描述僅出於圖示的目的，且本文中所描述的結構的實際實施方案可以任何定向或方式在空間上佈置，前提為本公開的實施例的優點不因這種佈置而有偏差。
另外，應注意，在實際器件中，歸因於器件製造條件，描繪為近似矩形的各種結構的實際形狀可能是曲形、具有圓形邊緣、具有稍微不均勻的厚度等。使用直線和直角只是為了方便展示層和特徵。
在以下描述中，半導體器件/裸片/封裝、其製造方法和其類似物闡述為優選實例。所屬領域的技術人員將顯而易見，可在不脫離本公開的範圍和精神的情況下作出修改，包含添加和/或替代。可省略特定細節以免使本公開模糊不清；然而，編寫本公開是為了使所屬領域的技術人員能夠在不進行不當實驗的情況下實踐本文中的教示。
圖1為根據本發明的一些實施例的具有基板電位管理能力的雙向切換器件1的電路框圖。
如圖1中所示，雙向切換器件1具有控制節點CTRL、第一電力/負載節點P/L1、第二電力/負載節點P/L2、參考節點REF和主基板。
雙向切換器件1包括：氮化物基雙側電晶體Q m；和基板電位管理電路，其配置成用於管理雙向切換器件1的主基板的電位。
雙側電晶體Q m可具有電連接到控制節點的主閘極端子G m、電連接到第一電力/負載節點的第一源極/漏極端子S/D1、電連接到第二電力/負載節點的第二源極/漏極端子S/D2，和電連接到主基板的主基板端子SUB。
第一源極/漏極端子S/D1和第二源極/漏極端子S/D2可取決於在其間流動的電流的方向而充當源極或漏極。舉例來說，當電流從S/D1流動到S/D2時，端子S/D1充當源極，而端子S/D2充當雙側電晶體Q m的漏極。另一方面，當電流從S/D2流動到S/D1時，端子S/D1充當漏極，而S/D2充當雙側電晶體Q m的源極。
雙向切換器件可在第一操作模式（其中第一電力/負載節點在高於施加到第二電力/負載節點的電壓的電壓下偏置）下在第一方向上操作，從而在雙側電晶體Q m切換到ON時產生在從第一源極/漏極端子到第二源極/漏極端子的方向上流動的電流。舉例來說，在高側應用中，雙向切換器件的第一電力/負載節點可連接到電力供應器，且所提到的第二電力/負載可連接到負載。
替代地，雙向切換器件可在第二操作模式（其中第二電力/負載節點在高於施加到第一電力/負載節點的電壓的電壓下偏置）下在第二方向上操作，從而在雙側電晶體Q m切換到ON時產生在從第二源極/漏極端子到第一源極/漏極端子的方向上流動的電流。舉例來說，在高側應用中，雙向切換器件的第一電力/負載節點可連接到負載，且所提到的第二電力/負載可連接到電力供應器。
基板電位管理電路可包括第一電位穩定元件F1，所述第一電位穩定元件F1具有電連接到控制節點的控制端子、電連接到第一電力/負載節點的第一傳導端子、電連接到主基板的第二傳導端子和電連接到主基板的基板端子。
基板電位管理電路可進一步包括第二電位穩定元件F2，所述第二電位穩定元件F2具有電連接到控制節點的控制端子、電連接到第二電力/負載節點的第一傳導端子、電連接到主基板的第二傳導端子和電連接到主基板的基板端子。
主基板可通過參考節點電連接到第三電位穩定元件F3。
當將高電平電壓施加到控制節點時，第一電位穩定元件F1可具有低於第三電位穩定元件F3的第三電阻的第一電阻，且第二電位穩定元件F2可具有低於第三電阻的第二電阻，使得主基板的電位基本上等於第一和第二電力/負載節點的電位中的較低一個。
當將低電平電壓施加到控制節點時，第一電阻可高於第三電阻，且第二電阻可高於第三電阻，使得主基板的電位基本上等於接地電位。
圖2描繪基於圖1的電路框圖的根據一些實施例的雙向切換器件11的電路圖。參考圖2。第一電位穩定元件F1可包括第一基板耦合電晶體Q1，所述第一基板耦合電晶體Q1具有電連接到控制節點的第一閘極端子G1、電連接到第一電力/負載節點的第一漏極端子D1和電連接到主基板的第一源極端子S1。
第二電位穩定元件F2可包括第二基板耦合電晶體Q2，所述第二基板耦合電晶體Q2具有電連接到控制節點的第二閘極端子G2、電連接到第二源極/漏極端子S/D2的第二漏極端子D2和電連接到主基板的第二源極端子S2。
第一基板耦合電晶體Q1和第二基板耦合電晶體Q2可由各種類型的電晶體構造，包含但不限於GaN HEMT、Si MOSFET、絕緣閘雙極電晶體（IGBT）、結閘場效應電晶體（JFET）和靜態感應電晶體（SIT）。
第三電位穩定元件F3可為電阻器R1，所述電阻器R1具有通過參考節點連接到主基板的第一端子，和連接到接地的第二端子。
電阻器R1可選擇以具有比第一基板耦合電晶體的導通電阻和第二基板耦合電晶體的導通電阻高得多的電阻值。
電阻器R1可選擇以具有比第一基板耦合電晶體的截止電阻和第二基板耦合電晶體的截止電阻低得多的電阻值。
舉例來說，電阻器R1可選擇以具有在大約0.1 Ω到大約1GΩ範圍內的電阻值。
圖3A和圖3B描繪在第一操作模式（其中第一電力/負載節點在高於施加到第二電力/負載節點的電壓V L的電壓V H下偏置）下的圖2中的雙向切換器件11的操作機構。
參考圖3A。當將高電平電壓V ON施加到控制節點以使得雙側電晶體Q m、第一基板耦合電晶體Q1和第二基板耦合電晶體Q2具有分別等於或高於其閾值電壓的其閘極-源極電壓時，雙側電晶體Q m、第一基板耦合電晶體Q1和第二基板耦合電晶體Q2導通，基板的電位V sub通過下式給出：V sub=V L+V m,on*R s2,on/(R s2,on+R s1,on)，其中R s1,on為第一基板耦合電晶體Q1的導通電阻，R s2,on為第二基板耦合電晶體Q2的導通電阻，且V m,on為雙側電晶體Q m在其導通時的漏極-源極電壓。由於V m,on極小且導通電阻R s1,on和R s2,on比電阻R大得多，所以基板的電位V sub基本上等於V L+V m,on。
參考圖3B。當將低電平電壓施加到控制節點以使得雙側電晶體Q m、第一基板耦合電晶體Q1和第二基板耦合電晶體Q2具有分別低於其閾值電壓的其閘極-源極電壓時，雙側電晶體Q m、第一基板耦合電晶體Q1和第二基板耦合電晶體Q2截止。基板的電位V sub接著通過下式給出：V sub=V m,off*R/(R s1,off+R)，其中R為電阻器R1的電阻，R s1,off為第一基板耦合電晶體Q1的截止電阻，且V m,off為雙側電晶體Q m在其截止時的漏極-源極電壓。由於第一基板耦合電晶體Q1的截止電阻R s1,off比電阻R大得多，所以基板的電位V sub基本上等於0V，也就是接地電位。
圖3C和圖3D描繪在第二操作模式（其中第二電力/負載節點在高於施加到第一電力/負載節點的電壓V L的電壓V H下偏置）下的圖2中的雙向切換器件11的操作機構。
參考圖3C。當將高電平電壓V ON施加到控制節點以使得雙側電晶體Q m、第一基板耦合電晶體Q1和第二基板耦合電晶體Q2具有分別等於或高於其閾值電壓的其閘極-源極電壓時，雙側電晶體Q m、第一基板耦合電晶體Q1和第二基板耦合電晶體Q2導通，基板的電位V sub通過下式給出：V sub=V L+V m,on*R s1,on/(R s1,on+R s2,on)。由於V m,on極小且導通電阻R s1,on和R s2,on比電阻R大得多，所以基板的電位V sub基本上等於V L+V m,on。
參考圖3D。當將低電平電壓施加到控制節點以使得雙側電晶體Q m、第一基板耦合電晶體Q1和第二基板耦合電晶體Q2具有分別低於其閾值電壓的其閘極-源極電壓時，雙側電晶體Q m、第一基板耦合電晶體Q1和第二基板耦合電晶體Q2截止。基板的電位V sub接著通過下式給出：V sub=V m,off*R/(R s2,off+R)，其中R s2,off為第二基板耦合電晶體Q2的截止電阻。由於第二基板耦合電晶體Q2的截止電阻R s2,off比電阻R大得多，所以基板的電位V sub基本上等於0V，也就是接地電位。
氮化物基雙側電晶體Qm可與第一電位穩定元件F1、第二電位穩定元件F2和第三電位穩定元件F3集成以形成積體電路（IC）晶片。因此，圖2的雙向切換器件11可通過將氮化物基雙側電晶體Q m、第一基板耦合電晶體Q1和第二基板耦合電晶體Q2集成在IC晶片中而形成。
圖4和5A至5D顯示基於圖2的電路圖的雙向切換器件11的結構。圖4為展示可構成雙向切換器件11中的電晶體的部分的一些元件當中的關係的雙向切換器件11的部分佈局。圖5A至5D為分別沿圖4中的線A-A'、B-B'、C-C'和D-D'截取的橫截面視圖。如下提供雙向切換器件11的更多結構細節。
參考圖4和5A至5D，雙向切換器件11可包含基板102、第一氮化物基半導體層104、第二氮化物基半導體層106、閘極結構110、S/D電極116、第一鈍化層124、第二鈍化層126、第三鈍化層128、一個或多個第一導電通孔132、一個或多個第二導電通孔136、一個或多個第一導電跡線142、一個或多個第二導電跡線146、保護層154和一個或多個鎵穿孔（TGV）162和導電墊170。
基板102可為半導體基板。基板102的示範性材料可包含例如但不限於Si、SiGe、SiC、砷化鎵、p摻雜的Si、n摻雜的Si、藍寶石、絕緣體上半導體（例如絕緣體上矽（SOI））或其它合適的半導體材料。在一些實施例中，基板102可包含例如但不限於III族元素、IV族元素、V族元素或其組合（例如，III-V化合物）。在其它實施例中，基板102可包含例如但不限於一個或多個其它特徵，例如摻雜區、埋層、外延（epi）層，或其組合。
氮化物基半導體層104安置在基板102之上。氮化物基半導體層104的示範性材料可包含例如但不限於氮化物或III-V族化合物，例如GaN、AlN、InN、In xAl yGa (1-x-y)N（其中x+y≤1）、Al yGa (1-y)N（其中y≤1）。氮化物基半導體層104的示範性結構可包含例如但不限於多層結構、超晶格結構和組成梯度結構。
氮化物基半導體層106安置在氮化物基半導體層104上。氮化物基半導體層106的示範性材料可包含例如但不限於氮化物或III-V族化合物，例如GaN、AlN、InN、In xAl yGa (1-x-y)N（其中x+y≤1）、Al yGa (1-y)N（其中y≤1）。
選擇氮化物基半導體層104和106的示範性材料以使得氮化物基半導體層106具有大於氮化物基半導體層104的帶隙的帶隙（即，禁帶寬度），這使得其電子親和力彼此不同且在其間形成異質結。舉例來說，當氮化物基半導體層104為帶隙大約為3.4 eV的未摻雜GaN層時，氮化物基半導體層106可選擇為帶隙大約為4.0 eV的AlGaN層。因此，氮化物基半導體層104和106可分別充當溝道層和勢壘層。在溝道層與勢壘層之間的接合介面處產生三角阱電位，使得電子在三角阱電位中累積，由此產生鄰近於異質結的二維電子氣體（2DEG）區。因此，雙向切換器件可用於包含一個或多個GaN基高電子遷移率電晶體（HEMT）。
在一些實施例中，雙向切換器件11可進一步包含緩衝層、成核層或其組合（未顯示）。緩衝層可安置在基板102與氮化物基半導體層104之間。緩衝層可配置成減少基板102與氮化物基半導體層104之間的晶格和熱失配，由此固化歸因於失配/差異的缺陷。緩衝層可包含III-V族化合物。III-V化合物可包含例如但不限於鋁、鎵、銦、氮或其組合。因此，緩衝層的示範性材料可進一步包含例如但不限於GaN、AlN、AlGaN、InAlGaN或其組合。
成核層可形成於基板102與緩衝層之間。成核層可配置成提供過渡以適應基板102與緩衝層的III-氮化物層之間的失配/差異。成核層的示範性材料可包含例如但不限於AlN或其合金中的任一種。
閘極結構110安置在第二氮化物基半導體層上/之上/上方。閘極結構110中的每一個可包含任選的閘極半導體層112和閘極金屬層114。閘極半導體層112和閘極金屬層114堆疊在氮化物基半導體層106上。閘極半導體層112在氮化物基半導體層106與閘極金屬層114之間。閘極半導體層112和閘極金屬層144可形成肖特基勢壘（Schottky barrier）。在一些實施例中，雙向切換器件11可進一步包含p型摻雜的III-V化合物半導體層112與閘極金屬層114之間的任選的電介質層（未顯示）。
氮化物基雙側電晶體Q m、第一基板耦合電晶體Q1和第二基板耦合電晶體Q2可為增強型器件，所述增強型器件在其閘電極114在大約零偏置下時處於常關狀態。具體來說，閘極半導體層112可為p型摻雜III-V化合物半導體層。p型摻雜III-V化合物半導體層112可與氮化物基半導體層106產生至少一個p-n結以耗盡2DEG區，使得對應於對應閘極結構110下方的位置的2DEG區的至少一個區域具有與2DEG區的其餘部分不同的特性（例如，不同電子濃度）且因此受阻擋。歸因於這種機構，雙向切換器件11具有常關特性。換句話說，當無電壓施加到閘電極114或施加到閘電極114的電壓小於閾值電壓（即，在閘極結構110下方形成反型層所需的最小電壓）時，閘極結構110下方的2DEG區的區域保持受阻擋，且因此無電流從其穿過。此外，通過提供p型摻雜III-V化合物半導體層112，閘極洩漏電流減小，且實現斷開狀態期間閾值電壓的增大。
在一些實施例中，p型摻雜III-V化合物半導體層112可省略，使得雙向切換器件11為耗盡型器件，這意味著電晶體在零閘極-源極電壓下處于常開狀態。
p型摻雜III-V化合物半導體層112的示範性材料可包含例如但不限於p摻雜III-V族氮化物半導體材料，例如p型GaN、p型AlGaN、p型InN、p型AlInN、p型InGaN、p型AlInGaN或其組合。在一些實施例中，通過使用例如Be、Mg、Zn、Cd和Mg的p型雜質來實現p摻雜材料。
在一些實施例中，氮化物基半導體層104包含未摻雜GaN且氮化物基半導體層106包含AlGaN，且p型摻雜III-V化合物半導體層112為p型GaN層，所述p型GaN層可使底層能帶結構向上彎曲且耗盡2DEG區的對應區域，從而將雙向切換器件11置於斷開狀態條件中。
在一些實施例中，閘電極114可包含金屬或金屬化合物。閘電極114可形成為單個層，或具有相同或不同組成的多個層。金屬或金屬化合物的示範性材料可包含例如但不限於W、Au、Pd、Ti、Ta、Co、Ni、Pt、Mo、TiN、TaN、Si、其金屬合金或化合物或其它金屬化合物。在一些實施例中，閘電極114的示範性材料可包含例如但不限於氮化物、氧化物、矽化物、摻雜半導體或其組合。
在一些實施例中，任選的電介質層可由單個層或更多層的電介質材料形成。示範性電介質材料可包含例如但不限於一個或多個氧化物層、SiO x層、SiN x層、高k電介質材料（例如，HfO 2、Al 2O 3、TiO 2、HfZrO、Ta 2O 3、HfSiO 4、ZrO 2、ZrSiO 2等）或其組合。
S/D電極116安置在氮化物基半導體層106上。“S/D”電極意味著S/D電極116中的每一個可取決於器件設計而充當源電極或漏電極。S/D電極116可位於對應閘極結構110的兩個相對側處，但可使用其它配置，尤其當在器件中採用多個源電極、漏電極或閘電極時。閘極結構110中的每一個可佈置成使得閘極結構110中的每一個位於S/D電極116中的至少兩個之間。閘極結構110和S/D電極116可共同充當具有2DEG區的至少一個氮化物基/GaN基HEMT。
在示範性圖示中，鄰近S/D電極116關於其間的閘極結構110對稱。在一些實施例中，鄰近S/D電極116可任選地關於其間的閘極結構110不對稱。也就是說，S/D電極116中的一個可比S/D電極116中的另一個更接近閘極結構110。
在一些實施例中，S/D電極116可包含例如但不限於金屬、合金、摻雜半導體材料（例如摻雜結晶矽）、例如矽化物和氮化物的化合物、其它導體材料或其組合。S/D電極116的示範性材料可包含例如但不限於Ti、AlSi、TiN或其組合。S/D電極116可為單個層，或具有相同或不同組成的多個層。在一些實施例中，S/D電極116可與氮化物基半導體層106形成歐姆接觸。歐姆接觸可通過將Ti、Al或其它合適的材料應用於S/D電極116來實現。在一些實施例中，S/D電極116中的每一個由至少一個保形層和導電填充物形成。保形層可包覆導電填充物。保形層的示範性材料例如但不限於Ti、Ta、TiN、Al、Au、AlSi、Ni、Pt或其組合。導電填充物的示範性材料可包含例如但不限於AlSi、AlCu或其組合。
鈍化層124安置在氮化物基半導體層106之上。鈍化層124可出於保護目的或為增強器件的電學性質（例如，通過提供不同層/元件之間/當中的電隔離效應）而形成。鈍化層124覆蓋氮化物基半導體層106的頂部表面。鈍化層124可覆蓋閘極結構110。鈍化層124可至少覆蓋閘極結構110的相對的兩個側壁。S/D電極116可穿透/穿過鈍化層124以接觸氮化物基半導體層106。鈍化層124的示範性材料可包含例如但不限於SiN x、SiO x、Si 3N 4、SiON、SiC、SiBN、SiCBN、氧化物、氮化物、聚(2-乙基-2-惡唑啉)（PEOX）或其組合。在一些實施例中，鈍化層124可為多層結構，例如Al 2O 3/SiN、Al 2O 3/SiO 2、AlN/SiN、AlN/SiO 2或其組合的複合電介質層。
鈍化層126安置在鈍化層124和S/D電極116上方。鈍化層126覆蓋鈍化層124和S/D電極116。鈍化層126可充當平坦化層，所述平坦化層具有用以支撐其它層/元件的水準頂部表面。鈍化層126的示範性材料可包含例如但不限於SiN x、SiO x、Si 3N 4、SiON、SiC、SiBN、SiCBN、氧化物、PEOX或其組合。在一些實施例中，鈍化層126為多層結構，例如Al 2O 3/SiN、Al 2O 3/SiO 2、AlN/SiN、AlN/SiO 2或其組合的複合電介質層。
導電通孔132安置在鈍化層126和鈍化層124內。導電通孔132穿透鈍化層126和鈍化層124。導電通孔132縱向延伸以分別與閘極結構110和S/D電極116電耦合。導電通孔132的上表面不受鈍化層126覆蓋。導電通孔132的示範性材料可包含例如但不限於導電材料，例如金屬或合金。
導電跡線142安置在鈍化層126和導電通孔132上。導電跡線142與導電通孔132接觸。導電跡線142可通過使安置在鈍化層126和導電通孔132上的導電層圖案化而形成。導電跡線142的示範性材料可包含例如但不限於導電材料。導電跡線142可包含具有Ag、Al、Cu、Mo、Ni、其合金、其氧化物、其氮化物或其組合的單個膜或多層膜。
鈍化層128安置在鈍化層126和導電跡線142上方。鈍化層128覆蓋鈍化層126和導電跡線142。鈍化層128可充當平坦化層，所述平坦化層具有用以支撐其它層/元件的水準頂部表面。鈍化層128的示範性材料可包含例如但不限於SiN x、SiO x、Si 3N 4、SiON、SiC、SiBN、SiCBN、氧化物、PEOX或其組合。在一些實施例中，鈍化層128為多層結構，例如Al 2O 3/SiN、Al 2O 3/SiO 2、AlN/SiN、AlN/SiO 2或其組合的複合電介質層。
導電通孔136安置在鈍化層128內。導電通孔136穿透鈍化層128。導電通孔136縱向延伸以與導電跡線142電耦合。導電通孔136的上表面不受鈍化層136覆蓋。導電通孔136的示範性材料可包含例如但不限於導電材料，例如金屬或合金。
導電跡線146安置在鈍化層128和導電通孔136上。導電跡線146與導電通孔136接觸。導電跡線146可通過使安置在鈍化層128和導電通孔136上的導電層圖案化而形成。導電層146的示範性材料可包含例如但不限於導電材料。導電層146可包含具有Ag、Al、Cu、Mo、Ni、其合金、其氧化物、其氮化物或其組合的單個膜或多層膜。
TGV 162形成為從第二導電層146縱向延伸且穿透到基板102中。TGV 162的上表面不受第三鈍化層128覆蓋。在一些實施例中，TGV 162可形成為從第一導電層142縱向延伸且穿透到基板102中。TGV 162的上表面不受第二鈍化層126覆蓋。TGV 162的示範性材料可包含例如但不限於導電材料，例如金屬或合金。
保護層154安置在鈍化層128和導電層146上方。保護層154覆蓋鈍化層128和導電層146。保護層154可防止導電層146氧化。導電層146的一些部分可通過保護層154中的開口暴露以形成導電墊170，所述導電墊170配置成電連接到外部元件（例如，外部電路）。
導電墊170可包含：控制墊CTRL，其配置成充當控制節點；第一電力/負載墊P/L1，其配置成充當第一電力/負載節點；第二電力/負載墊P/L2，其配置成充當第二電力/負載節點；和參考墊REF，其配置成充當參考節點。
導電跡線142或146、導電通孔132或136和TGV 162可配置成電連接不同層/元件以形成氮化物基雙側電晶體Q m、第一基板耦合電晶體Q1和第二基板耦合電晶體Q2。
參考圖5A。S/D電極116可包含至少一個第一S/D電極116a，所述第一S/D電極116a電連接到第一電力/負載墊且配置成充當氮化物基雙側電晶體Q m的第一源極/漏極端子和第一基板耦合電晶體Q1的漏極端子。
第一S/D電極116a可通過至少一個導電通孔132、至少一個導電跡線142、至少一個導電通孔136和至少一個導電跡線146連接到第一電力/負載墊。
在這一示範性結構中，相同S/D電極由氮化物基雙側電晶體Qm和第一基板耦合電晶體Q1共用，使得晶片大小可最小化。在一些實施例中，不同S/D電極可用於充當氮化物基雙側電晶體Q m的第一源極/漏極端子和第一基板耦合電晶體Q1的漏極端子。
參考圖5B。閘極結構110可包含至少一個第一閘極結構110a，所述第一閘極結構110a電連接到控制墊且配置成充當氮化物基雙側電晶體Q m的主閘極端子。第一閘極結構110a可通過至少一個導電通孔132、至少一個導電跡線142、至少一個導電通孔136和至少一個導電跡線146連接到控制墊。
閘極結構110可進一步包含至少一個第二閘極結構110b，所述第二閘極結構110b電連接到控制墊且配置成充當第一基板耦合電晶體Q1的閘極端子。第二閘極結構110b可通過至少一個導電通孔132、至少一個導電跡線142、至少一個導電通孔136和至少一個導電跡線146連接到控制墊。
閘極結構110可進一步包含至少一個第三閘極結構110c，所述第三閘極結構110c電連接到控制墊且配置成充當第二基板耦合電晶體Q2的閘極端子。第三閘極結構110c可通過至少一個導電通孔132、至少一個導電跡線142、至少一個導電通孔136和至少一個導電跡線146連接到控制墊。
參考圖5C。S/D電極116可包含至少一個第二S/D電極116b，所述第二S/D電極116b電連接到第二電力/負載墊且配置成充當氮化物基雙側電晶體Q m的第二源極/漏極端子和第二基板耦合電晶體Q2的漏極端子。第二S/D電極116b可通過至少一個導電通孔132、至少一個導電跡線142、至少一個導電通孔136和至少一個導電跡線146連接到第二電力/負載墊。
在這一示範性結構中，相同S/D電極由氮化物基雙側電晶體Qm和第二基板耦合電晶體Q2共用，使得晶片大小可最小化。在一些實施例中，不同S/D電極可用於充當氮化物基雙側電晶體Q m的第二源極/漏極端子和第二基板耦合電晶體Q2的漏極端子。
參考圖5D。S/D電極116可包含至少一個第三S/D電極116c，所述第三S/D電極116c電連接到基板102和參考墊且配置成充當第一基板耦合電晶體Q1的源極端子。第三S/D電極116c可通過至少一個導電通孔132、至少一個導電跡線142、至少一個導電通孔136、至少一個導電跡線146和至少一個TGV 162電連接到基板。第三S/D電極116c可進一步通過至少一個導電通孔132、至少一個導電跡線142、至少一個導電通孔136和至少一個導電跡線146電連接到參考墊。
參考圖5D。S/D電極116可包含至少一個第四S/D電極116d，所述第四S/D電極116d電連接到基板和參考墊且配置成充當第二基板耦合電晶體Q2的源極端子。第四S/D電極116d可通過至少一個導電通孔132、至少一個導電跡線142、至少一個導電通孔136、至少一個導電跡線146和至少一個TGV 162電連接到基板。第四S/D電極116d可進一步通過至少一個導電通孔132、至少一個導電跡線142、至少一個導電通孔136、至少一個導電跡線146電連接到參考墊。
優選地，第二S/D電極116b鄰近於第一S/D電極116a，且第一閘極結構110a在第一S/D電極116a與第二S/D電極116b之間。
優選地，第三S/D電極116c鄰近於第一S/D電極116a；且第二閘極結構110b在第一S/D電極116a與第三S/D電極116c之間。
優選地，第四S/D電極116d鄰近於第二S/D電極116b；且第三閘極結構110c在第二S/D電極116b與第四S/D電極116d之間。
在圖6A至6K中展示且在下文描述用於製造雙向切換器件11的方法的不同階段。在下文中，沉積技術可包含例如但不限於原子層沉積（ALD）、物理氣相沉積（PVD）、化學氣相沉積（CVD）、金屬有機CVD（MOCVD）、等離子體增強型CVD（PECVD）、低壓CVD（LPCVD）、等離子體輔助氣相沉積、外延生長或其它合適的工藝。用於形成充當平坦化層的鈍化層的工藝通常包含化學機械拋光（CMP）工藝。用於形成導電通孔的工藝通常包含在鈍化層中形成通孔且用導電材料填充通孔。用於形成導電跡線的工藝通常包含光刻、曝光和顯影、蝕刻、其它合適的工藝或其組合。
參考圖6A，設置基板102。氮化物基半導體層104和106可通過使用上述沉積技術依序形成於基板102之上。鄰近於第一氮化物基半導體層104與第二氮化物基半導體層106之間的異質結介面形成2DEG區。
參考圖6B，可通過使用上述沉積技術依序在氮化物基半導體層106上方形成毯覆式p型摻雜III-V化合物半導體層111和毯覆式閘電極層113。
參考圖6C，使毯覆式p型摻雜III-V化合物半導體層111和毯覆式閘電極層113圖案化以在氮化物基半導體層106之上形成多個閘極結構110。閘極結構110中的每一個包含p型摻雜III-V化合物半導體層112和閘極金屬層114。鈍化層124可接著通過使用上述沉積技術形成為覆蓋閘極結構110。
參考圖6D，通過去除鈍化層124的一些部分而形成一些S/D區160。氮化物基半導體層106的至少一個部分從S/D區160暴露。毯覆式導電層115形成為覆蓋氮化物基半導體層106和鈍化層124且填充S/D區160，由此與氮化物基半導體層106接觸。
參考圖6E，通過使毯覆式導電層115圖案化而形成S/D電極116。去除毯覆式導電層115的一些部分，且保留S/D區160內的毯覆式導電層115的其餘部分以充當S/D電極116。鈍化層126可接著通過使用上述沉積技術形成於鈍化層124上以覆蓋S/D電極116。
參考圖6F，導電通孔132形成為穿透鈍化層126和124。通過使用上述沉積技術將毯覆式導電層141沉積在鈍化層126上。
參考圖6G，使毯覆式導電層141圖案化以形成導電跡線142，所述導電跡線142在鈍化層126之上且與導電通孔132電耦合。鈍化層128可接著通過使用上述沉積技術形成於鈍化層126上以覆蓋導電跡線142。
參考圖6H，導電通孔136形成於鈍化層128中。通過使用上述沉積技術將毯覆式導電層145沉積在鈍化層128上。
參考圖6I，多個TGV 162也可形成為從鈍化層128延伸且在沉積毯覆式導電層145之前穿透到基板中。
參考圖6J，使毯覆式導電層145圖案化以形成導電跡線146，所述導電跡線146在鈍化層128之上且與導電通孔136電耦合。保護層154可接著通過使用上述沉積技術形成於鈍化層128上以覆蓋導電跡線146。
參考圖6K。保護層154可接著圖案化以形成一個或多個開口以暴露一個或多個導電墊170。
返回參考圖4，導電墊170可包括控制墊CTRL、第一電力/負載墊P/L1、第二電力/負載墊P/L2和參考墊REF。
返回參考圖5A至5D，氮化物基雙側電晶體Q m可通過以下操作構造：將至少一個第一S/D電極電連接到第一電力/負載墊以形成氮化物基雙側電晶體Q m的第一S/D端子；將至少一個第二S/D電極電連接到第二電力/負載墊以形成氮化物基雙側電晶體Q m的第二S/D端子；和將至少一個第一閘極結構電連接到控制墊以形成氮化物基雙側電晶體Q m的主閘極端子。
第一基板耦合電晶體Q1可通過以下操作構造：使用第一S/D電極作為第一基板耦合電晶體Q1的漏極端子；將至少一個第三S/D電極電連接到基板以形成第一基板耦合電晶體Q1的源極端子；和將至少一個第二閘極結構電連接到控制墊以形成第一基板耦合電晶體Q1的閘極端子。
第二基板耦合電晶體Q2可通過以下操作構造：使用第二S/D電極作為第二基板耦合電晶體Q2的漏極端子；將至少一個第四S/D電極電連接到基板以形成第二基板耦合電晶體Q2的源極端子；和將至少一個第三閘極結構電連接到控制墊以形成第二基板耦合電晶體Q2的閘極端子。
圖7為根據本發明的一些實施例的具有基板電位管理能力的雙向切換器件2的電路框圖。雙向切換器件2類似於雙向切換器件1。出於簡潔性，圖1和圖7中的相同元件給出相同參考標號和符號，且將不進一步詳細描述。
如圖7中所示，圖7的雙向切換器件2不同於圖1的雙向切換器件1，因為所述雙向切換器件2的基板電位管理電路進一步包括第三電位穩定元件F3，所述第三電位穩定元件F3具有連接到主基板的第一傳導端子和連接到參考節點的第二傳導端子。
當將高電平電壓施加到控制節點時，第一電位穩定元件F1可具有低於第三電位穩定元件F3的第三電阻的第一電阻，且第二電位穩定元件F2可具有低於第三電阻的第二電阻，使得主基板的電位基本上等於第一和第二電力/負載節點的電位中的較低一個。
當將低電平電壓施加到控制節點時，第一電阻可高於第三電阻，且第二電阻可高於第三電阻，使得主基板的電位基本上等於接地電位。
圖8為基於圖7的電路框圖的根據一些實施例的雙向切換器件21的電路圖。雙向切換器件21類似於圖2的雙向切換器件11。出於簡潔性，圖2和圖8中的相同元件給出相同參考標號和符號，且將不進一步詳細描述。
如圖8中所示。圖8的雙向切換器件21不同於圖2的雙向切換器件11，因為所述雙向切換器件21的第三電位穩定元件F3可為電阻器R1，所述電阻器R1具有連接到主基板的第一端子和通過參考節點連接到接地的第二端子。
雙向切換器件21的操作機構與雙向切換器件11的操作機構相同，因此可參考圖3A至3D。出於簡潔性和簡單性，將不進一步詳細描述雙向切換器件21的操作機構。
氮化物基雙側電晶體Qm可與第一電位穩定元件F1、第二電位穩定元件F2和第三電位穩定元件F3集成以形成積體電路（IC）晶片。因此，圖8的雙向切換器件21可通過在IC晶片中集成氮化物基雙側電晶體Q m、第一基板耦合電晶體Q1、第二基板耦合電晶體Q2和電阻器R1來形成。
圖9和圖10A至10B顯示基於圖8的電路圖的根據實施例的雙向切換器件21a的結構。圖9為展示可構成雙向切換器件21a中的電晶體的部分和電阻器的一些元件當中的關係的雙向切換器件21a的部分佈局。沿圖9中的線A-A'、B-B'、C-C'截取的橫截面視圖與沿圖4中的線A-A'、B-B'和C-C'截取的橫截面視圖相同，因此可參考圖5A至5C。沿圖9中的線D-D'和E-E'截取的橫截面視圖分別在圖10A和10B中顯示。出於簡潔性，圖4、5A至5D和圖9、10A至10B中的相同結構元件給出相同參考標號和符號，且將不進一步詳細描述。
參考圖9和圖10A至10B。雙向切換器件21a類似於雙向切換器件11，不同之處在於雙向切換器件21a進一步包括電阻性元件180a。電阻性元件180a包括：第一端181a，其電連接到基板102以充當電阻器R1的第一端子；和第二端182a，其電連接到參考墊以充當電阻器R1的第二端子。
電阻性元件180a可安置在鄰近於第一氮化物基半導體層104與第二氮化物基半導體層106之間的異質結介面的2DEG區的同一層處。第一端181a可通過至少一個歐姆接觸件116e、至少一個第一導電通孔132、至少一個第一導電跡線142、至少一個第二導電通孔136、至少一個第二導電跡線146和至少一個TGV 162電耦合到基板102。第二端182a可通過至少一個歐姆接觸件116e、至少一個第一導電通孔132、至少一個第一導電跡線142、至少一個第二導電通孔136和至少一個第二導電跡線146電連接到參考墊。
雙向切換器件21a的製造方法可包含在圖6A至6K中所顯示的階段，不同之處在於在圖6A和圖6B中所顯示的階段之間，鄰近於第一氮化物基半導體層104與第二氮化物基半導體層106之間的異質結介面的2DEG區通過離子注入圖案化以形成電阻性元件180a。
圖11和圖12A至12B顯示基於圖8的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件21b的結構。圖11為展示可構成雙向切換器件21b中的電晶體的部分和電阻器的一些元件當中的關係的雙向切換器件21b的部分佈局。沿圖11中的線A-A'、B-B'、C-C'截取的橫截面視圖與沿圖4中的線A-A'、B-B'和C-C'截取的橫截面視圖相同，因此可參考圖5A至5C。沿圖11中的線D-D'和E-E'截取的橫截面視圖分別在圖12A和12B中顯示。出於簡潔性，圖4、5A至5D和圖11、12A至12B中的相同結構元件給出相同參考標號和符號，且將不進一步詳細描述。
參考圖11和圖12A至12B。雙向切換器件21b類似於雙向切換器件11，不同之處在於雙向切換器件21b進一步包括電阻性元件180b。電阻性元件包括：第一端181b，其電連接到基板102以充當電阻器R1的第一端子；和第二端182b，其電連接到參考墊以充當電阻器R1的第二端子。
電阻性元件180b可安置在第二氮化物基半導體層106上且由與閘極結構110相同的材料製成。第一端181b可通過至少一個第一導電通孔132、至少一個第一導電跡線142、至少一個第二導電通孔136、至少一個第二導電跡線146和至少一個TGV 162電耦合到基板102。第二端182b可通過至少一個第一導電通孔132、至少一個第一導電跡線142、至少一個第二導電通孔136和至少一個第二導電跡線146電連接到參考墊。
雙向切換器件21b的製造方法可包含在圖6A至6K中所顯示的階段，不同之處在於在圖6C中所顯示的階段處，毯覆式半導體層111和毯覆式閘電極層113圖案化以同時形成閘極結構110和電阻性元件180b。
圖13和圖14A至14B顯示基於圖8的電路圖的根據實施例的雙向切換器件21c的結構。圖13為展示可構成雙向切換器件21c中的電晶體的部分和電阻器的一些元件當中的關係的雙向切換器件21c的部分佈局。沿圖13中的線A-A'、B-B'、C-C'截取的橫截面視圖與沿圖4中的線A-A'、B-B'和C-C'截取的橫截面視圖相同，因此可參考圖5A至5C。沿圖13中的線D-D'和E-E'截取的橫截面視圖分別在圖14A和14B中顯示。出於簡潔性，圖4、5A至5D和圖13、14A至14B中的相同結構元件給出相同參考標號和符號，且將不進一步詳細描述。
參考圖13和圖14A至14B。雙向切換器件21c類似於雙向切換器件11，不同之處在於雙向切換器件21c進一步包括電阻性元件180c。電阻性元件包括：第一端181c，其電連接到基板102以充當電阻器R1的第一端子；和第二端182c，其電連接到參考墊以充當電阻器R1的第二端子。
電阻性元件180c可安置在第一鈍化層124上且由與S/D電極116相同的材料製成。第一端181c可通過至少一個第一導電通孔132、至少一個第一導電跡線142、至少一個第二導電通孔136、至少一個第二導電跡線146和至少一個TGV 162電耦合到基板102。第二端182c可通過至少一個第一導電通孔132、至少一個第一導電跡線142、至少一個第二導電通孔136和至少一個第二導電跡線146電連接到參考墊。
雙向切換器件21c的製造方法可包含在圖6A至6K中所顯示的階段，不同之處在於在圖6E中所顯示的階段處，毯覆式導電層115圖案化以同時形成S/D電極116和電阻性元件180c。
圖15和圖16A至16B顯示基於圖8的電路圖的根據實施例的雙向切換器件21d的結構。圖15為展示可構成雙向切換器件21d中的電晶體的部分和電阻器的一些元件當中的關係的雙向切換器件21d的部分佈局。沿圖15中的線A-A'、B-B'、C-C'截取的橫截面視圖與沿圖4中的線A-A'、B-B'和C-C'截取的橫截面視圖相同，因此可參考圖5A至5C。沿圖15中的線D-D'和E-E'截取的橫截面視圖分別在圖16A和16B中顯示。出於簡潔性，圖4、5A至5D和圖15、16A至16B中的相同結構元件給出相同參考標號和符號，且將不進一步詳細描述。
參考圖15和圖16A至16B。雙向切換器件21d類似於雙向切換器件11，不同之處在於雙向切換器件21d進一步包括電阻性元件180d。電阻性元件包括：第一端181d，其電連接到基板102以充當電阻器R1的第一端子；和第二端182d，其電連接到參考墊以充當電阻器R1的第二端子。
電阻性元件180d可安置在鈍化層126內。鈍化層126拆分成電阻性元件180d下方的下層126a和電阻性元件180d上方的上層126b。換句話說，電阻性元件180d包夾在第一層126a與下層126a和上層126b之間。第一端181d可通過至少一個第三導電通孔134、至少一個第一導電跡線142、至少一個第二導電通孔136、至少一個第二導電跡線146和至少一個TGV 162電耦合到基板102。第二端182e可通過至少一個第三導電通孔134、至少一個第一導電跡線142、至少一個第二導電通孔136和至少一個第二導電跡線146電連接到參考墊。
雙向切換器件21d的製造方法可包含在圖6A至6K中所顯示的階段，不同之處在於下部鈍化層126a沉積在鈍化層124上；毯覆式金屬/金屬化合物層143沉積在鈍化層126a上且圖案化以形成電阻性元件180d；上部鈍化層126b沉積在下部鈍化層126a之上以覆蓋電阻性元件180d；一個或多個第三導電通孔134形成於上部鈍化層126b中以電耦合電阻性元件180d。
圖17和圖18A至18B顯示基於圖8的電路圖的根據實施例的雙向切換器件21e的結構。圖17為展示可構成雙向切換器件21e中的電晶體的部分和電阻器的一些元件當中的關係的雙向切換器件21e的部分佈局。沿圖17中的線A-A'、B-B'、C-C'截取的橫截面視圖與沿圖4中的線A-A'、B-B'和C-C'截取的橫截面視圖相同，因此可參考圖5A至5C。沿圖17中的線D-D'和E-E'截取的橫截面視圖分別在圖18A和18B中顯示。出於簡潔性，圖4、5A至5D和圖17、18A至18B中的相同結構元件給出相同參考標號和符號，且將不進一步詳細描述。
參考圖17和圖18A至18B。雙向切換器件21e類似於雙向切換器件11，不同之處在於雙向切換器件21e進一步包括電阻性元件180e。電阻性元件包括：第一端181e，其電連接到基板102以充當電阻器R1的第一端子；和第二端182e，其電連接到參考墊以充當電阻器R1的第二端子。
電阻性元件180e可安置在第二鈍化層126上且由與導電跡線142相同的材料製成。第一端181e可通過至少一個第二導電通孔136、至少一個第二導電跡線146和至少一個TGV 162電耦合到基板102。第二端182e可通過至少一個第二導電通孔136和至少一個第二導電跡線146電連接到參考墊。
雙向切換器件21e的製造方法可包含在圖6A至6K中所顯示的階段，不同之處在於在圖6G中所顯示的階段處，毯覆式導電層141圖案化以同時形成導電跡線142和電阻性元件180e。
圖19和圖20A至20B顯示基於圖8的電路圖的根據實施例的雙向切換器件21f的結構。圖19為展示可構成雙向切換器件21f中的電晶體的部分和電阻器的一些元件當中的關係的雙向切換器件21f的部分佈局。沿圖19中的線A-A'、B-B'、C-C'截取的橫截面視圖與沿圖4中的線A-A'、B-B'和C-C'截取的橫截面視圖相同，因此可參考圖5A至5C。沿圖19中的線D-D'和E-E'截取的橫截面視圖分別在圖20A和20B中顯示。出於簡潔性，圖4、5A至5D和圖19、20A至20B中的相同結構元件給出相同參考標號和符號，且將不進一步詳細描述。
參考圖19和圖20A至20B。雙向切換器件21f類似於雙向切換器件11，不同之處在於雙向切換器件21f進一步包括電阻性元件180f。電阻性元件包括：第一端181f，其電連接到基板102以充當電阻器R1的第一端子；和第二端182f，其電連接到參考墊以充當電阻器R1的第二端子。
電阻性元件180f可安置在第三鈍化層128上且由與導電跡線146相同的材料製成。第一端181f可通過至少一個TGV 162電耦合到基板102。第二端182f可電連接到參考墊。
雙向切換器件21f的製造方法可包含在圖6A至6K中所顯示的階段，不同之處在於在圖6J中所顯示的階段處，毯覆式導電層145圖案化以同時形成導電跡線146和電阻性元件180f。
圖21為根據本發明的一些實施例的具有基板電位管理能力的雙向切換器件3的電路框圖。雙向切換器件3類似於雙向切換器件1。出於簡潔性，圖1和圖21中的相同元件給出相同參考標號和符號，且將不進一步詳細描述。
如圖21中所示，雙向切換器件3具有控制節點CTRL、第一電力/負載節點P/L1、第二電力/負載節點P/L2、參考節點REF和主基板。
雙向切換器件3包括：氮化物基雙側電晶體Q m；和基板電位管理電路，其配置成用於管理雙向切換器件3的主基板的電位。
雙側電晶體Q m可具有電連接到控制節點的主閘極端子G m、電連接到第一電力/負載節點的第一源極/漏極端子S/D1、電連接到第二電力/負載節點的第二源極/漏極端子S/D2，和電連接到主基板的主基板端子SUB。
基板電位管理電路可包括第一電位穩定元件F1，所述第一電位穩定元件F1具有電連接到控制節點的控制端子、電連接到第一電力/負載節點的第一傳導端子、電連接到主基板的第二傳導端子和電連接到主基板的基板端子。
主基板可通過參考節點電連接到第二電位穩定元件F2。
當將高電平電壓施加到控制節點時，第一電位穩定元件F1可具有低於第二電位穩定元件F2的第二電阻的第一電阻，使得主基板的電位基本上等於第一和第二電力/負載節點的電位中的較低一個。
當將低電平電壓施加到控制節點時，第一電阻可高於第二電阻，使得主基板的電位基本上等於接地電位。
圖22描繪基於圖21的電路框圖的根據一些實施例的雙向切換器件31的電路圖。參考圖22。第一電位穩定元件F1可包括第一基板耦合電晶體Q1，所述第一基板耦合電晶體Q1具有電連接到控制節點的第一閘極端子G1、電連接到第一電力/負載節點的第一漏極端子D1和電連接到主基板的第一源極端子S1。
第一基板耦合電晶體Q1可由各種類型的電晶體構造，包含但不限於GaN HEMT、Si MOSFET、絕緣閘雙極電晶體（IGBT）、結閘場效應電晶體（JFET）和靜態感應電晶體（SIT）。
第二電位穩定元件F2可為電阻器R1，所述電阻器R1具有通過參考節點連接到主基板的第一端子，和連接到接地的第二端子。
電阻器R1可選擇以具有比第一基板耦合電晶體的導通電阻高得多的電阻值。
電阻器R1可選擇以具有比第一基板耦合電晶體的截止電阻低得多的電阻值。
舉例來說，電阻器R1可選擇以具有在大約0.1 Ω到大約1GΩ範圍內的電阻值。
圖23A和圖23B描繪在第一操作模式（其中第一電力/負載節點在高於施加到第二電力/負載節點的電壓V L的電壓V H下偏置）下的圖22中的雙向切換器件31的操作機構。
參考圖23A。當將高電平電壓VON施加到控制節點以使得雙側電晶體Q m和第一基板耦合電晶體Q1導通時，基板的電位V sub通過下式給出：V sub= (V L+ V m,on)*R/(R s1,on+R)，其中R為電阻器R1的電阻，R s1,on為第一基板耦合電晶體Q1的導通電阻，且V m,on為雙側電晶體Q m在其導通時的漏極-源極電壓。由於R比R s1,on大得多，所以基板的電位V sub基本上等於VL + V m,on。
參考圖23B。當將低電平電壓V OFF施加到控制節點以使得雙側電晶體Q m和第一基板耦合電晶體Q1截止時，基板的電位V sub通過下式給出：V sub= (V L+ V m,off)*R/(R s1,off+R)，其中R s1,off為第一基板耦合電晶體Q1的截止電阻，V m,off為雙側電晶體Q m在其截止時的漏極-源極電壓。由於R s1,off比R大得多，所以那麼基板的電位V sub基本上等於0v，也就是接地電位。
圖23C和圖23D描繪在第二操作模式（其中第二電力/負載節點在高於施加到第一電力/負載節點的電壓V L的電壓V H下偏置）下的圖22中的雙向切換器件31的操作機構。
參考圖23C。當將高電平電壓V ON施加到控制節點以使得雙側電晶體Q m和第一基板耦合電晶體Q1導通時，基板的電位V sub通過下式給出：V sub=V L*R/(R s1,on+R)。由於R比R s1,on大得多，所以基板的電位V sub基本上等於施加到第二電力/負載節點的電壓V L。
參考圖23D。當將低電平電壓V OFF施加到控制節點以使得雙側電晶體Q m和第一基板耦合電晶體Q1截止時，基板的電位V sub通過下式給出：V sub=V L*R/(R s1,off+R)。由於R s1,off比R大得多，所以那麼基板的電位V sub基本上等於0v，也就是接地電位。
氮化物基雙側電晶體Q m可與第一電位穩定元件F1和第二電位穩定元件F2集成以形成積體電路（IC）晶片。因此，圖22的雙向切換器件31可通過將氮化物基雙側電晶體Q m和第一基板耦合電晶體Q1集成在IC晶片中而形成。
圖24和25A至25D顯示基於圖2的電路圖的雙向切換器件31的結構。圖24為展示可構成雙向切換器件31中的電晶體的部分的一些元件當中的關係的雙向切換器件31的部分佈局。圖25A至25D為分別沿圖24中的線A-A'、B-B'、C-C'和D-D'截取的橫截面視圖。雙向切換器件31具有類似於雙向切換器件11的層狀結構。出於簡潔性，圖4、5A至5D和圖24、25A至25B中的相同結構元件給出相同參考標號和符號，且將不進一步詳細描述。
參考圖24和25A至25D，雙向切換器件31可包含基板102、第一氮化物基半導體層104、第二氮化物基半導體層106、閘極結構110、S/D電極116、第一鈍化層124、鈍化層126、第三鈍化層128、一個或多個第一導電通孔132、一個或多個第二導電通孔136、一個或多個第一導電跡線142、一個或多個第二導電跡線146、保護層154和一個或多個鎵穿孔（TGV）162。
氮化物基半導體層104安置在基板102之上。氮化物基半導體層106安置在氮化物基半導體層104上。
閘極結構110安置在第二氮化物基半導體層上/之上/上方。閘極結構110中的每一個可包含任選的閘極半導體層112和閘極金屬層114。閘極半導體層112和閘極金屬層114堆疊在氮化物基半導體層106上。閘極半導體層112在氮化物基半導體層106與閘極金屬層114之間。
氮化物基雙側電晶體Q m和第一基板耦合電晶體Q1可為增強型器件，所述增強型器件在其閘電極114在大約零偏置下時處於常關狀態。
S/D電極116安置在氮化物基半導體層106上。S/D電極116可位於對應閘極結構110的兩個相對側處，但可使用其它配置，尤其當在器件中採用多個源電極、漏電極或閘電極時。閘極結構110中的每一個可佈置成使得閘極結構110中的每一個位於S/D電極116中的至少兩個之間。閘極結構110和S/D電極116可共同充當具有2DEG區的至少一個氮化物基/GaN基HEMT。在一些實施例中，S/D電極116可與氮化物基半導體層106形成歐姆接觸。
鈍化層124安置在氮化物基半導體層106之上。鈍化層124覆蓋氮化物基半導體層106的頂部表面。鈍化層124可覆蓋閘極結構110。鈍化層124可至少覆蓋閘極結構110的相對的兩個側壁。S/D電極116可穿透/穿過鈍化層124以接觸氮化物基半導體層106。
鈍化層126安置在鈍化層124和S/D電極116上方。鈍化層126覆蓋鈍化層124和S/D電極116。
導電通孔132安置在鈍化層126和鈍化層124內。導電通孔132穿透鈍化層126和鈍化層124。導電通孔132縱向延伸以分別與閘極結構110和S/D電極116電耦合。導電通孔132的上表面不受鈍化層126覆蓋。
導電跡線142安置在鈍化層126和導電通孔132上。導電跡線142與導電通孔132接觸。導電跡線142可通過使安置在鈍化層126和導電通孔132上的導電層圖案化而形成。
鈍化層128安置在鈍化層126和導電跡線142上方。鈍化層128覆蓋鈍化層126和導電跡線142。鈍化層128可充當平坦化層，所述平坦化層具有用以支撐其它層/元件的水準頂部表面。
導電通孔136安置在鈍化層128內。導電通孔136穿透鈍化層128。導電通孔136縱向延伸以與導電跡線142電耦合。導電通孔136的上表面不受鈍化層136覆蓋。
導電跡線146安置在鈍化層128和導電通孔136上。導電跡線146與導電通孔136接觸。導電跡線146可通過使安置在鈍化層128和導電通孔136上的導電層圖案化而形成。
TGV 162形成為從第二導電層146縱向延伸且穿透到基板102中。TGV 162的上表面不受第三鈍化層128覆蓋。在一些實施例中，TGV 162可形成為從第一導電層142縱向延伸且穿透到基板102中。TGV 162的上表面不受第二鈍化層126覆蓋。
保護層154安置在鈍化層128和導電層146上方。保護層154覆蓋鈍化層128和導電層146。保護層154可防止導電層146氧化。導電層146的一些部分可通過保護層154中的開口暴露以形成導電墊170，所述導電墊170配置成電連接到外部元件（例如，外部電路）。
導電墊170可包含：控制墊CTRL，其配置成充當控制節點；第一電力/負載墊P/L1，其配置成充當第一電力/負載節點；第二電力/負載墊P/L2，其配置成充當第二電力/負載節點；和參考墊REF，其配置成充當參考節點。
導電跡線142或146、導電通孔132或136和TGV 162可配置成電連接不同層/元件以形成氮化物基雙側電晶體Q m和第一基板耦合電晶體Q1。
參考圖25A。S/D電極116可包含至少一個第一S/D電極116a，所述第一S/D電極116a電連接到第一電力/負載墊且配置成充當氮化物基雙側電晶體Q m的第一源極/漏極端子和第一基板耦合電晶體Q1的漏極端子。
第一S/D電極116a可通過至少一個導電通孔132、至少一個導電跡線142、至少一個導電通孔136和至少一個導電跡線146連接到第一電力/負載墊。
在這一示範性結構中，相同S/D電極由氮化物基雙側電晶體Q m和第一基板耦合電晶體Q1共用，使得晶片大小可最小化。在一些實施例中，不同S/D電極可用於充當氮化物基雙側電晶體Q m的第一源極/漏極端子和第一基板耦合電晶體Q1的漏極端子。
參考圖25B。閘極結構110可包含至少一個第一閘極結構110a，所述第一閘極結構110a電連接到控制墊且配置成充當氮化物基雙側電晶體Q m的主閘極端子。第一閘極結構110a可通過至少一個導電通孔132、至少一個導電跡線142、至少一個導電通孔136和至少一個導電跡線146連接到控制墊。
閘極結構110可進一步包含至少一個第二閘極結構110b，所述第二閘極結構110b電連接到控制墊且配置成充當第一基板耦合電晶體Q1的閘極端子。第二閘極結構110b可通過至少一個導電通孔132、至少一個導電跡線142、至少一個導電通孔136和至少一個導電跡線146連接到控制墊。
參考圖25C。S/D電極116可包含至少一個第二S/D電極116b，所述第二S/D電極116b電連接到第二電力/負載墊且配置成充當氮化物基雙側電晶體Q m的第二源極/漏極端子。第二S/D電極116b可通過至少一個導電通孔132、至少一個導電跡線142、至少一個導電通孔136和至少一個導電跡線146連接到第二電力/負載墊。
參考圖25D。S/D電極116可包含至少一個第三S/D電極116c，所述第三S/D電極116c電連接到基板102和參考墊且配置成充當第一基板耦合電晶體Q1的源極端子。第三S/D電極116c可通過至少一個導電通孔132、至少一個導電跡線142、至少一個導電通孔136、至少一個導電跡線146和至少一個TGV 162電連接到基板。第三S/D電極116c可進一步通過至少一個導電通孔132、至少一個導電跡線142、至少一個導電通孔136和至少一個導電跡線146電連接到參考墊。
優選地，第二S/D電極116b鄰近於第一S/D電極116a，且第一閘極結構110a在第一S/D電極116a與第二S/D電極116b之間。
優選地，第三S/D電極116c鄰近於第一S/D電極116a；且第二閘極結構110b在第一S/D電極116a與第三S/D電極116c之間。
雙向切換器件31的製造方法類似於雙向切換器件11的製造方法，因此可包含在圖6A至6K中所顯示的階段。
返回參考圖25A至25D，氮化物基雙側電晶體Q m可通過以下操作構造：將至少一個第一S/D電極電連接到第一電力/負載墊以形成氮化物基雙側電晶體Q m的第一S/D端子；將至少一個第二S/D電極電連接到第二電力/負載墊以形成氮化物基雙側電晶體Q m的第二S/D端子；和將至少一個第一閘極結構電連接到控制墊以形成氮化物基雙側電晶體Q m的主閘極端子。
第一基板耦合電晶體Q1可通過以下操作構造：使用第一S/D電極作為第一基板耦合電晶體Q1的漏極端子；將至少一個第三S/D電極電連接到基板以形成第一基板耦合電晶體Q1的源極端子；和將至少一個第二閘極結構電連接到控制墊以形成第一基板耦合電晶體Q1的閘極端子。
圖26為根據本發明的一些實施例的具有基板電位管理能力的雙向切換器件4的電路框圖。雙向切換器件4類似於雙向切換器件3。出於簡潔性，圖21和圖26中的相同元件給出相同參考標號和符號，且將不進一步詳細描述。
如圖26中所示，圖26的雙向切換器件4不同於圖21的雙向切換器件3，因為所述雙向切換器件4的基板電位管理電路進一步包括第二電位穩定元件F2，所述第二電位穩定元件F2具有連接到主基板的第一傳導端子和連接到參考節點的第二傳導端子。
當將高電平電壓施加到控制節點時，第一電位穩定元件F1可具有低於第二電位穩定元件F2的第二電阻的第一電阻，使得主基板的電位基本上等於第一和第二電力/負載節點的電位中的較低一個。
當將低電平電壓施加到控制節點時，第一電阻可高於第二電阻，使得主基板的電位基本上等於接地電位。
圖27為基於圖26的電路框圖的根據一些實施例的雙向切換器件41的電路圖。雙向切換器件41類似於圖22的雙向切換器件31。出於簡潔性，圖22和圖27中的相同元件給出相同參考標號和符號，且將不進一步詳細描述。
如圖27中所示。圖27的雙向切換器件41不同於圖22的雙向切換器件31，因為所述雙向切換器件41的第三電位穩定元件F3可為電阻器R1，所述電阻器R1具有連接到主基板的第一端子和通過參考節點連接到接地的第二端子。
雙向切換器件41的操作機構與雙向切換器件31的操作機構相同，因此可參考圖23A至23D。出於簡潔性和簡單性，將不進一步詳細描述雙向切換器件41的操作機構。
氮化物基雙側電晶體Q m可與第一電位穩定元件F1和第二電位穩定元件F2集成以形成積體電路（IC）晶片。因此，圖27的雙向切換器件41可通過將氮化物基雙側電晶體Q m和第一基板耦合電晶體Q1和電阻器R1集成在IC晶片中而形成。
圖28和圖29A至29B顯示基於圖27的電路圖的根據實施例的雙向切換器件41a的結構。圖28為展示可構成雙向切換器件41a中的電晶體的部分和電阻器的一些元件當中的關係的雙向切換器件41a的部分佈局。沿圖28中的線A-A'、B-B'、C-C'截取的橫截面視圖與沿圖24中的線A-A'、B-B'和C-C'截取的橫截面視圖相同，因此可參考圖25A至25C。沿圖28中的線D-D'和E-E'截取的橫截面視圖分別在圖29A和29B中顯示。出於簡潔性，圖24、25A至25D和圖28、29A至29B中的相同結構元件給出相同參考標號和符號，且將不進一步詳細描述。
參考圖28和圖29A至29B。雙向切換器件41a類似於雙向切換器件31，不同之處在於雙向切換器件41a進一步包括電阻性元件180a。電阻性元件180a包括：第一端181a，其電連接到基板102以充當電阻器R1的第一端子；和第二端182a，其電連接到參考墊以充當電阻器R1的第二端子。
電阻性元件180a可安置在鄰近於第一氮化物基半導體層104與第二氮化物基半導體層106之間的異質結介面的2DEG區的同一層處。第一端181a可通過至少一個歐姆接觸件116e、至少一個第一導電通孔132、至少一個第一導電跡線142、至少一個第二導電通孔136、至少一個第二導電跡線146和至少一個TGV 162電耦合到基板102。第二端182a可通過至少一個歐姆接觸件116e、至少一個第一導電通孔132、至少一個第一導電跡線142、至少一個第二導電通孔136和至少一個第二導電跡線146電連接到參考墊。
雙向切換器件41a的製造方法可包含在圖6A至6K中所顯示的階段，不同之處在於在圖6A和圖6B中所顯示的階段之間，鄰近於第一氮化物基半導體層104與第二氮化物基半導體層106之間的異質結介面的2DEG區通過離子注入圖案化以形成電阻性元件180a。
圖30和圖31A至31B顯示基於圖27的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件41b的結構。圖30為展示可構成雙向切換器件41b中的電晶體的部分和電阻器的一些元件當中的關係的雙向切換器件41b的部分佈局。沿圖30中的線A-A'、B-B'、C-C'截取的橫截面視圖與沿圖24中的線A-A'、B-B'和C-C'截取的橫截面視圖相同，因此可參考圖25A至25C。沿圖30中的線D-D'和E-E'截取的橫截面視圖分別在圖31A和31B中顯示。出於簡潔性，圖24、25A至25D和圖30、31A至31B中的相同結構元件給出相同參考標號和符號，且將不進一步詳細描述。
參考圖30和圖31A至31B。雙向切換器件41b類似於雙向切換器件31，不同之處在於雙向切換器件41b進一步包括電阻性元件180b。電阻性元件包括：第一端181b，其電連接到基板102以充當電阻器R1的第一端子；和第二端182b，其電連接到參考墊以充當電阻器R1的第二端子。
電阻性元件180b可安置在第二氮化物基半導體層106上且由與閘極結構310相同的材料製成。第一端181b可通過至少一個第一導電通孔132、至少一個第一導電跡線142、至少一個第二導電通孔136、至少一個第二導電跡線146和至少一個TGV 162電耦合到基板102。第二端182b可通過至少一個第一導電通孔132、至少一個第一導電跡線142、至少一個第二導電通孔136和至少一個第二導電跡線146電連接到參考墊。
雙向切換器件41b的製造方法可包含在圖6A至6K中所顯示的階段，不同之處在於在圖6C中所顯示的階段處，毯覆式半導體層111和毯覆式閘電極層113圖案化以同時形成閘極結構310和電阻性元件180b。
圖32和圖33A至33B顯示基於圖27的電路圖的根據實施例的雙向切換器件41c的結構。圖32為展示可構成雙向切換器件41c中的電晶體的部分和電阻器的一些元件當中的關係的雙向切換器件41c的部分佈局。沿圖32中的線A-A'、B-B'、C-C'截取的橫截面視圖與沿圖24中的線A-A'、B-B'和C-C'截取的橫截面視圖相同，因此可參考圖25A至25C。沿圖32中的線D-D'和E-E'截取的橫截面視圖分別在圖33A和33B中顯示。出於簡潔性，圖24、25A至25D和圖32、33A至33B中的相同結構元件給出相同參考標號和符號，且將不進一步詳細描述。
參考圖32和圖33A至33B。雙向切換器件41c類似於雙向切換器件31，不同之處在於雙向切換器件41c進一步包括電阻性元件180c。電阻性元件包括：第一端181c，其電連接到基板102以充當電阻器R1的第一端子；和第二端182c，其電連接到參考墊以充當電阻器R1的第二端子。
電阻性元件180c可安置在第一鈍化層124上且由與S/D電極116相同的材料製成。第一端181c可通過至少一個第一導電通孔132、至少一個第一導電跡線142、至少一個第二導電通孔136、至少一個第二導電跡線146和至少一個TGV 162電耦合到基板102。第二端182c可通過至少一個第一導電通孔132、至少一個第一導電跡線142、至少一個第二導電通孔136和至少一個第二導電跡線146電連接到參考墊。
雙向切換器件41c的製造方法可包含在圖6A至6K中所顯示的階段，不同之處在於在圖6E中所顯示的階段處，毯覆式導電層115圖案化以同時形成S/D電極116和電阻性元件180c。
圖34和圖35A至35B顯示基於圖27的電路圖的根據實施例的雙向切換器件41d的結構。圖34為展示可構成雙向切換器件41d中的電晶體的部分和電阻器的一些元件當中的關係的雙向切換器件41d的部分佈局。沿圖34中的線A-A'、B-B'、C-C'截取的橫截面視圖與沿圖24中的線A-A'、B-B'和C-C'截取的橫截面視圖相同，因此可參考圖25A至25C。沿圖34中的線D-D'和E-E'截取的橫截面視圖分別在圖35A和35B中顯示。出於簡潔性，圖24、25A至25D和圖34、35A至35B中的相同結構元件給出相同參考標號和符號，且將不進一步詳細描述。
參考圖34和圖35A至35B。雙向切換器件41d類似於雙向切換器件31，不同之處在於雙向切換器件41d進一步包括電阻性元件180d。電阻性元件包括：第一端181d，其電連接到基板102以充當電阻器R1的第一端子；和第二端182d，其電連接到參考墊以充當電阻器R1的第二端子。
電阻性元件180d可安置在鈍化層126內。鈍化層126拆分成電阻性元件180d下方的下層126a和電阻性元件180d上方的上層126b。換句話說，電阻性元件180d包夾在第一層126a與下層126a和上層126b之間。第一端181d可通過至少一個第三導電通孔134、至少一個第一導電跡線142、至少一個第二導電通孔136、至少一個第二導電跡線146和至少一個TGV 162電耦合到基板102。第二端182e可通過至少一個第三導電通孔134、至少一個第一導電跡線142、至少一個第二導電通孔136和至少一個第二導電跡線146電連接到參考墊。
雙向切換器件41d的製造方法可包含在圖6A至6K中所顯示的階段，不同之處在於鈍化層126a沉積在鈍化層124上；毯覆式金屬/金屬化合物層143沉積在鈍化層126a上且圖案化以形成電阻性元件180d；鈍化層126b沉積在鈍化層126a之上以覆蓋電阻性元件180d；一個或多個第三導電通孔134形成於鈍化層126b中以電耦合電阻性元件180d。
圖36和圖37A至37B顯示基於圖27的電路圖的根據實施例的雙向切換器件41e的結構。圖36為展示可構成雙向切換器件41e中的電晶體的部分和電阻器的一些元件當中的關係的雙向切換器件41e的部分佈局。沿圖36中的線A-A'、B-B'、C-C'截取的橫截面視圖與沿圖24中的線A-A'、B-B'和C-C'截取的橫截面視圖相同，因此可參考圖25A至25C。沿圖36中的線D-D'和E-E'截取的橫截面視圖分別在圖37A和37B中顯示。出於簡潔性，圖24、25A至25D和圖36、37A至37B中的相同結構元件給出相同參考標號和符號，且將不進一步詳細描述。
參考圖36和圖37A至37B。雙向切換器件41e類似於雙向切換器件31，不同之處在於雙向切換器件41e進一步包括電阻性元件180e。電阻性元件包括：第一端181e，其電連接到基板102以充當電阻器R1的第一端子；和第二端182e，其電連接到參考墊以充當電阻器R1的第二端子。
電阻性元件180e可安置在第二鈍化層126上且由與導電跡線142相同的材料製成。第一端181e可通過至少一個第二導電通孔136、至少一個第二導電跡線146和至少一個TGV 162電耦合到基板102。第二端182e可通過至少一個第二導電通孔136和至少一個第二導電跡線146電連接到參考墊。
雙向切換器件41e的製造方法可包含在圖6A至6K中所顯示的階段，不同之處在於在圖6G中所顯示的階段處，毯覆式導電層141圖案化以同時形成導電跡線142和電阻性元件180e。
圖38和圖39A至39B顯示基於圖27的電路圖的根據實施例的雙向切換器件41f的結構。圖38為展示可構成雙向切換器件41f中的電晶體的部分和電阻器的一些元件當中的關係的雙向切換器件41f的部分佈局。沿圖38中的線A-A'、B-B'、C-C'截取的橫截面視圖與沿圖24中的線A-A'、B-B'和C-C'截取的橫截面視圖相同，因此可參考圖25A至25C。沿圖38中的線D-D'和E-E'截取的橫截面視圖分別在圖39A和39B中顯示。出於簡潔性，圖24、25A至25D和圖38、39A至39B中的相同結構元件給出相同參考標號和符號，且將不進一步詳細描述。
參考圖38和圖39A至39B。雙向切換器件41f類似於雙向切換器件31，不同之處在於雙向切換器件41f進一步包括電阻性元件180f。電阻性元件包括：第一端181f，其電連接到基板102以充當電阻器R1的第一端子；和第二端182f，其電連接到參考墊以充當電阻器R1的第二端子。
電阻性元件180f可安置在第三鈍化層128上且由與導電跡線146相同的材料製成。第一端181f可通過至少一個TGV 162電耦合到基板102。第二端182f可電連接到參考墊。
雙向切換器件41f的製造方法可包含在圖6A至6K中所顯示的階段，不同之處在於在圖6J中所顯示的階段處，毯覆式導電層145圖案化以同時形成導電跡線146和電阻性元件180f。
圖40為根據本發明的一些實施例的具有基板電位管理能力的雙向切換器件5的電路框圖。
如圖40中所示，雙向切換器件5具有控制節點CTRL、第一電力/負載節點P/L1和第二電力/負載節點P/L2，和主基板。
雙向切換器件5可在第一操作模式（其中第一電力/負載節點在高於施加到第二電力/負載節點的電壓V L的電壓V H下偏置）下操作，且可在第二操作模式（其中第二電力/負載節點在高於施加到第一電力/負載節點的電壓V L的電壓V H下偏置）下操作。
雙向切換器件5可包括：氮化物基雙側電晶體Q m；和基板電位管理電路，其配置成用於管理雙向切換器件5的主基板的電位。
雙側電晶體Q m可具有電連接到控制節點的主閘極端子G m、電連接到第一電力/負載節點的第一源極/漏極端子S/D1、電連接到第二電力/負載節點的第二源極/漏極端子S/D2，和電連接到主基板的主基板端子SUB。
基板電位管理電路可包括第一電位穩定元件F1，所述第一電位穩定元件F1具有電連接到控制節點的控制端子、電連接到第一電力/負載節點的第一傳導端子、電連接到主基板的第二傳導端子和電連接到主基板的基板端子。
基板電位管理電路可進一步包括第二電位穩定元件F2，所述第二電位穩定元件F2具有電連接到控制節點的控制端子、電連接到第二電力/負載節點的第一傳導端子、電連接到主基板的第二傳導端子和電連接到主基板的基板端子。
基板電位管理電路可進一步包括第三電位穩定元件F3，所述第三電位穩定元件F3具有連接到主基板的第一傳導端子和連接到控制節點的第二傳導端子。
當將高電平電壓施加到控制節點時，第一電位穩定元件F1可具有低於第三電位穩定元件F3的第三電阻的第一電阻，且第二電位穩定元件F2可具有低於第三電阻的第二電阻，使得主基板的電位基本上等於第一和第二電力/負載節點的電位中的較低一個。
當將低電平電壓施加到控制節點時，第一電阻可高於第三電阻，且第二電阻可高於第三電阻，使得主基板的電位基本上等於低電平電壓。
圖41描繪基於圖40的電路框圖的根據一些實施例的雙向切換器件51的電路圖。
參考圖41。第一電位穩定元件F1可包括第一基板耦合電晶體Q1，所述第一基板耦合電晶體Q1具有電連接到控制節點的第一閘極端子G1、電連接到第一電力/負載節點的第一漏極端子D1和電連接到主基板的第一源極端子S1。
第二電位穩定元件F2可包括第二基板耦合電晶體Q2，所述第二基板耦合電晶體Q2具有電連接到控制節點的第二閘極端子G2、電連接到第二電力/負載節點的第二漏極端子D2和電連接到主基板的第二源極端子S2。
第一基板耦合電晶體Q1和第二基板耦合電晶體Q2可由各種類型的電晶體構造，包含但不限於GaN HEMT、Si MOSFET、絕緣閘雙極電晶體（IGBT）、結閘場效應電晶體（JFET）和靜態感應電晶體（SIT）。
第三電位穩定元件F3可為非整流元件，例如電阻器R1，其具有連接到主基板的第一端子和連接到控制節點的第二端子。
圖42A和42B描繪在第一操作模式（其中第一電力/負載節點在高於施加到第二電力/負載節點的電壓V L的電壓V H下偏置）下的雙向切換器件51的操作機構。
參考圖42A。當將高電平電壓V ON施加到控制節點以使得雙側電晶體Q m、第一基板耦合電晶體Q1和第二基板耦合電晶體Q2導通時，電流從控制節點到第二電力/負載節點流過電阻器R1，基板的電位V sub接著通過下式給出：V sub=V L+ (V ON-V L)* R s2,on/(R s2,on+R)，其中R為電阻器R1的電阻，R s2,on為Q2的導通電阻。由於V m,on極小且R s2,on比R小得多，所以基板的電位V sub基本上等於施加到第二電力/負載節點的電壓V L。
參考圖42B。當將低電平電壓V OFF施加到控制節點以使得雙側電晶體Q m、第一基板耦合電晶體Q1和第二基板耦合電晶體Q2截止時，電流從第一電力/負載節點到控制節點流過電阻器R1，基板的電位V sub通過下式給出：V sub=V OFF+(V H-V OFF)*R/(R+R s1,off)，其中R s1,off為第一基板耦合電晶體Q1的截止電阻。由於R s1,off比R大得多，所以基板的電位V sub基本上等於施加到控制節點的低電平電壓V OFF。
圖42C和42D描繪在第二操作模式（其中第二電力/負載節點在高於施加到第一電力/負載節點的電壓V L的電壓V H下偏置）下的雙向切換器件51的操作機構。
參考圖42C。當將高電平電壓V ON施加到控制節點以使得雙側電晶體Q m、第一基板耦合電晶體Q1和第二基板耦合電晶體Q2導通時，電流從控制節點到第一電力/負載節點流過電阻器R1，基板的電位V sub接著通過下式給出：V sub=V L+(V ON-V L)*R s1,on/(R s1,on+R)，其中R s1,on為Q1的導通電阻。由於V m,on極小且R s1,on比R小得多，所以基板的電位V sub基本上等於施加到第二電力/負載節點的電壓VL。
參考圖42D。當將低電平電壓V OFF施加到控制節點以使得雙側電晶體Q m、第一基板耦合電晶體Q1和第二基板耦合電晶體Q2截止時，電流從第二電力/負載節點到控制節點流過電阻器R1，基板的電位V sub通過下式給出：V sub=V OFF+(V H-V OFF)*R/(R+R s2,off)，其中R s2,off為第二基板耦合電晶體Q2的截止電阻。由於R s2,off比R大得多，所以基板的電位V sub基本上等於施加到控制節點的低電平電壓V OFF。
圖41A的雙向切換器件51可通過將氮化物基雙側電晶體Q m、第一基板耦合電晶體Q1、第二基板耦合電晶體Q2和電阻器R1集成在IC晶片中而形成。
圖43和44A至44E顯示基於圖41A的電路圖的雙向切換器件51a的結構。圖43為展示可構成雙向切換器件51a中的電晶體的部分和電阻器的一些元件當中的關係的雙向切換器件51a的部分佈局。圖44A至44E為分別沿圖43中的線A-A'、B-B'、C-C'、D-D'和E-E'截取的橫截面視圖。雙向切換器件51a具有類似於雙向切換器件21a的層狀結構的層狀結構。出於簡潔性，相同元件給出相同參考標號和符號，且將不進一步詳細描述。
參考圖43和44A至44E，雙向切換器件51a可包含基板102、第一氮化物基半導體層104、第二氮化物基半導體層106、閘極結構110、S/D電極116、第一鈍化層124、鈍化層126、第三鈍化層128、一個或多個第一導電通孔132、一個或多個第二導電通孔136、一個或多個第一導電跡線142、一個或多個第二導電跡線146、保護層154、一個或多個鎵穿孔（TGV）162和一個或多個導電墊170，所述導電墊170配置成電連接到外部元件（例如，外部電路）。
導電跡線142或146、導電通孔132或136和TGV 162可配置成電連接不同層/元件以形成氮化物基雙側電晶體Q m、第一基板耦合電晶體Q1、第二基板耦合電晶體Q2和電阻器R1。
導電墊170可包含：控制墊CTRL，其配置成充當控制節點；第一電力/負載墊P/L1，其配置成充當第一電力/負載節點；和第二電力/負載墊P/L2，其配置成充當第二電力/負載節點。
參考圖44A。S/D電極116可包含至少一個第一S/D電極116a，所述第一S/D電極116a電連接到第一電力/負載墊且配置成充當氮化物基雙側電晶體Q m的第一源極/漏極端子和第一基板耦合電晶體Q1的漏極端子。第一S/D電極116a可通過至少一個導電通孔132、至少一個導電跡線142、至少一個導電通孔136和至少一個導電跡線146連接到第一電力/負載墊。
在這一示範性結構中，相同S/D電極由氮化物基雙側電晶體Qm和第一基板耦合電晶體Q1共用，使得晶片大小可最小化。在一些實施例中，不同S/D電極可用於充當氮化物基雙側電晶體Q m的第一源極/漏極端子和第一基板耦合電晶體Q1的漏極端子。
參考圖44B。S/D電極116可包含至少一個第二S/D電極116b，所述第二S/D電極116b電連接到第二電力/負載墊且配置成充當氮化物基雙側電晶體Q m的第二源極/漏極端子和第二基板耦合電晶體Q2的漏極端子。第二S/D電極116b可通過至少一個導電通孔132、至少一個導電跡線142、至少一個導電通孔136和至少一個導電跡線146連接到第二電力/負載墊。
在這一示範性結構中，相同S/D電極由氮化物基雙側電晶體Q m和第二基板耦合電晶體Q2共用，使得晶片大小可最小化。在一些實施例中，不同S/D電極可用於充當氮化物基雙側電晶體Q m的第二源極/漏極端子和第二基板耦合電晶體Q2的漏極端子。
參考圖44C。閘極結構110可包含至少一個第一閘極結構110a，所述第一閘極結構110a電連接到控制墊且配置成充當氮化物基雙側電晶體Q m的主閘極端子。第一閘極結構110a可通過至少一個導電通孔132、至少一個導電跡線142、至少一個導電通孔136和至少一個導電跡線146連接到控制墊。
閘極結構110可進一步包含至少一個第二閘極結構110b，所述第二閘極結構110b電連接到控制墊且配置成充當第一基板耦合電晶體Q1的閘極端子。第二閘極結構110b可通過至少一個導電通孔132、至少一個導電跡線142、至少一個導電通孔136和至少一個導電跡線146連接到控制墊。
閘極結構110可進一步包含至少一個第三閘極結構110c，所述第三閘極結構110c電連接到控制墊且配置成充當第二基板耦合電晶體Q2的閘極端子。第三閘極結構110c可通過至少一個導電通孔132、至少一個導電跡線142、至少一個導電通孔136和至少一個導電跡線146連接到控制墊。
參考圖44D。S/D電極116可包含至少一個第三S/D電極116c，所述第三S/D電極116c電連接到基板102且配置成充當第一基板耦合電晶體Q1的源極端子。第三S/D電極116c可通過至少一個導電通孔132、至少一個導電跡線142、至少一個導電通孔136、至少一個導電跡線146和至少一個TGV 162電連接到基板。
S/D電極116可進一步包含至少一個第四S/D電極116d，所述第四S/D電極116d電連接到基板且配置成充當第二基板耦合電晶體Q2的源極端子。第四S/D電極116d可通過至少一個導電通孔132、至少一個導電跡線142、至少一個導電通孔136、至少一個導電跡線146和至少一個TGV 162電連接到基板。
優選地，第二S/D電極116b鄰近於第一S/D電極116a，且第一閘極結構110a在第一S/D電極116a與第二S/D電極116b之間。
優選地，第三S/D電極116c鄰近於第一S/D電極116a，且第二閘極結構110b在第一S/D電極116a與第三S/D電極116c之間。
優選地，第四S/D電極116d鄰近於第二S/D電極116b，且第三閘極結構110c在第四S/D電極116d與第二S/D電極116b之間。參考圖43和圖44E。雙向切換器件51a可進一步包括電阻性元件180a。電阻性元件180a包括：第一端181a，其電連接到基板102以充當電阻器R1的第一端子；和第二端182a，其電連接到控制墊以充當電阻器R1的第二端子。
電阻性元件180a可安置在鄰近於第一氮化物基半導體層104與第二氮化物基半導體層106之間的異質結介面的2DEG區的同一層處。第一端181a可通過至少一個歐姆接觸件116e、至少一個第一導電通孔132、至少一個第一導電跡線142、至少一個導電通孔136、至少一個導電跡線146和至少一個TGV 162電耦合到基板102。第二端182a可通過至少一個歐姆接觸件116e、至少一個第一導電通孔132、至少一個第一導電跡線142、至少一個第二導電通孔136和至少一個第二導電跡線146電連接到控制墊。
雙向切換器件51a的製造方法類似於雙向切換器件21a的製造方法，因此可包含在圖6A至6K中所顯示的階段，不同之處在於在圖6A和圖6B中所顯示的階段之間，鄰近於第一氮化物基半導體層104與第二氮化物基半導體層106之間的異質結介面的2DEG區通過離子注入圖案化以形成電阻性元件180a。
圖45和圖46顯示基於圖41A的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件51b的結構。圖45為展示可構成雙向切換器件51b中的電晶體的部分和電阻器的一些元件當中的關係的雙向切換器件51b的部分佈局。沿圖45中的線A-A'、B-B'、C-C'和D-D'截取的橫截面視圖與沿圖43中的線A-A'、B-B'和C-C'和D-D'截取的橫截面視圖相同，因此可參考圖44A至44D。沿圖45中的線E-E'截取的橫截面視圖在圖46中顯示。出於簡潔性，圖43、44A至44E和圖45、46中的相同結構元件給出相同參考標號和符號，且將不進一步詳細描述。
參考圖45和圖46。雙向切換器件51b包括電阻性元件180b。電阻性元件180b包括：第一端181b，其電連接到基板102以充當電阻器R1的第一端子；和第二端182b，其電連接到控制墊以充當電阻器R1的第二端子。
雙向切換器件51b類似於雙向切換器件51a，不同之處在於電阻性元件180b安置在第二氮化物基半導體層106上且由與閘極結構110相同的材料製成。第一端181b可通過至少一個第一導電通孔132、至少一個第一導電跡線142、至少一個導電通孔136、至少一個導電跡線146和至少一個TGV 162電耦合到基板102。第二端182b可通過至少一個第一導電通孔132、至少一個第一導電跡線142、至少一個第二導電通孔136和至少一個第二導電跡線146電連接到控制墊。
雙向切換器件51b的製造方法類似於雙向切換器件21b的製造方法，因此可包含在圖6A至6K中所顯示的階段，不同之處在於在圖6C中所顯示的階段處，毯覆式半導體層111和毯覆式閘電極層113圖案化以同時形成閘極結構110和電阻性元件180b。
圖47和圖48顯示基於圖41A的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件51c的結構。圖47為展示可構成雙向切換器件51c中的電晶體的部分和電阻器的一些元件當中的關係的雙向切換器件51c的部分佈局。沿圖47中的線A-A'、B-B'、C-C'和D-D'截取的橫截面視圖與沿圖43中的線A-A'、B-B'和C-C'和D-D'截取的橫截面視圖相同，因此可參考圖44A至44D。沿圖47中的線E-E'截取的橫截面視圖在圖48中顯示。出於簡潔性，圖43、44A至44E和圖47、48中的相同結構元件給出相同參考標號和符號，且將不進一步詳細描述。
參考圖47和圖48。雙向切換器件51c包括電阻性元件180c。電阻性元件180c包括：第一端181c，其電連接到基板102以充當電阻器R1的第一端子；和第二端182c，其電連接到控制墊以充當電阻器R1的第二端子。
雙向切換器件51c類似於雙向切換器件51a，不同之處在於電阻性元件180c可安置在第一鈍化層124上且由與S/D電極116相同的材料製成。第一端181c可通過至少一個第一導電通孔132、至少一個第一導電跡線142、至少一個導電通孔136、至少一個導電跡線146和至少一個TGV 162電耦合到基板102。第二端182c可通過至少一個第一導電通孔132、至少一個第一導電跡線142、至少一個第二導電通孔136和至少一個第二導電跡線146電連接到控制墊。
雙向切換器件51c的製造方法類似於雙向切換器件21c的製造方法，因此可包含在圖6A至6K中所顯示的階段，不同之處在於在圖6E中所顯示的階段處，毯覆式導電層115圖案化以同時形成S/D電極116和電阻性元件180c。
圖49和圖50顯示基於圖41A的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件51d的結構。圖49為展示可構成雙向切換器件51d中的電晶體的部分和電阻器的一些元件當中的關係的雙向切換器件51d的部分佈局。沿圖49中的線A-A'、B-B'、C-C'和D-D'截取的橫截面視圖與沿圖43中的線A-A'、B-B'和C-C'和D-D'截取的橫截面視圖相同，因此可參考圖44A至44D。沿圖49中的線E-E'截取的橫截面視圖在圖50中顯示。出於簡潔性，圖43、44A至44E和圖49、50中的相同結構元件給出相同參考標號和符號，且將不進一步詳細描述。
參考圖49和圖50。雙向切換器件51d包括電阻性元件180d。電阻性元件180d包括：第一端181d，其電連接到基板102以充當電阻器R1的第一端子；和第二端182d，其電連接到控制墊以充當電阻器R1的第二端子。
雙向切換器件51d類似於雙向切換器件51a，不同之處在於電阻性元件180d安置在鈍化層126內。鈍化層126拆分成電阻性元件180d下方的下層126a和電阻性元件180d上方的上層126b。換句話說，電阻性元件180d包夾在第一層126a與下層126a和上層126b之間。第一端181d可通過至少一個第三導電通孔134、至少一個第一導電跡線142、至少一個導電通孔136、至少一個導電跡線146和至少一個TGV 162電耦合到基板102。第二端182e可通過至少一個第三導電通孔134、至少一個第一導電跡線142、至少一個第二導電通孔136和至少一個第二導電跡線146電連接到控制墊。
雙向切換器件51d的製造方法類似於雙向切換器件21d的製造方法，因此可包含在圖6A至6K中所顯示的階段，不同之處在於下部鈍化層126a沉積在鈍化層124上；毯覆式金屬/金屬化合物層143沉積在鈍化層126a上且圖案化以形成電阻性元件180d；上部鈍化層126b沉積在下部鈍化層126a之上以覆蓋電阻性元件180d；一個或多個第三導電通孔134形成於上部鈍化層126b中以電耦合電阻性元件180d。
圖51和圖52顯示基於圖41A的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件51e的結構。圖51為展示可構成雙向切換器件51e中的電晶體的部分和電阻器的一些元件當中的關係的雙向切換器件51e的部分佈局。沿圖51中的線A-A'、B-B'、C-C'和D-D'截取的橫截面視圖與沿圖43中的線A-A'、B-B'和C-C'和D-D'截取的橫截面視圖相同，因此可參考圖43A至43D。沿圖51中的線E-E'截取的橫截面視圖在圖52中顯示。出於簡潔性，圖43、43A至43E和圖51、52中的相同結構元件給出相同參考標號和符號，且將不進一步詳細描述。
參考圖51和圖52。雙向切換器件51e包括電阻性元件180e。電阻性元件180e包括：第一端181e，其電連接到基板102以充當電阻器R1的第一端子；和第二端182e，其電連接到控制墊以充當電阻器R1的第二端子。
雙向切換器件51e類似於雙向切換器件51a，不同之處在於電阻性元件180e安置在第二鈍化層126上且由與導電跡線142相同的材料製成。第一端181e可通過至少一個第二導電通孔136、至少一個第二導電跡線146和至少一個TGV 162電耦合到基板102。第二端182e可通過至少一個第二導電通孔136和至少一個第二導電跡線146電連接到控制墊。
雙向切換器件51e的製造方法類似於雙向切換器件21e的製造方法，因此可包含在圖6A至6K中所顯示的階段，不同之處在於在圖6G中所顯示的階段處，毯覆式導電層141圖案化以同時形成導電跡線142和電阻性元件180e。
圖53和圖54顯示基於圖41A的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件51f的結構。圖53為展示可構成雙向切換器件51f中的電晶體的部分和電阻器的一些元件當中的關係的雙向切換器件51f的部分佈局。沿圖53中的線A-A'、B-B'、C-C'和D-D'截取的橫截面視圖與沿圖43中的線A-A'、B-B'和C-C'和D-D'截取的橫截面視圖相同，因此可參考圖44A至44D。沿圖53中的線E-E'截取的橫截面視圖在圖54中顯示。出於簡潔性，圖43、44A至44E和圖53、54中的相同結構元件給出相同參考標號和符號，且將不進一步詳細描述。
參考圖53和圖54。雙向切換器件51f包括電阻性元件180e。電阻性元件180e包括：第一端181e，其電連接到基板102以充當電阻器R1的第一端子；和第二端182e，其電連接到控制墊以充當電阻器R1的第二端子。
雙向切換器件51f類似於雙向切換器件51a，不同之處在於電阻性元件180f可安置在第三鈍化層128上且由與導電跡線146相同的材料製成。第一端181f可通過至少一個TGV 162電耦合到基板102。第二端182f可電連接到控制墊。
雙向切換器件51f的製造方法類似於雙向切換器件21f的製造方法，因此可包含在圖6A至6K中所顯示的階段，不同之處在於在圖6J中所顯示的階段處，毯覆式導電層145圖案化以同時形成導電跡線146和電阻性元件180f。
圖55A描繪基於圖40的電路框圖的根據一些實施例的雙向切換器件52的電路圖。
參考圖55A。第一電位穩定元件F1可包括第一基板耦合電晶體Q1，所述第一基板耦合電晶體Q1具有電連接到控制節點的第一閘極端子G1、電連接到第一電力/負載節點的第一漏極端子D1和電連接到主基板的第一源極端子S1。
第二電位穩定元件F2可包括第二基板耦合電晶體Q2，所述第二基板耦合電晶體Q2具有電連接到控制節點的第二閘極端子G2、電連接到第二電力/負載節點的第二漏極端子D2和電連接到主基板的第二源極端子S2。
第一基板耦合電晶體Q1和第二基板耦合電晶體Q2可由各種類型的電晶體構造，包含但不限於GaN HEMT、Si MOSFET、絕緣閘雙極電晶體（IGBT）、結閘場效應電晶體（JFET）和靜態感應電晶體（SIT）。
第三電位穩定元件F3可為整流元件，例如二極體D1，其具有連接到主基板的正極端子和連接到控制節點的負極端子。
參考圖55B。二極體D1可由整流電晶體Q3替換以形成雙向切換器件53。整流電晶體Q3可具有均連接到主基板的閘極端子G3和源極端子S3和連接到控制節點的漏極端子D3。
圖56A至56B描繪在第一操作模式（其中第一電力/負載節點在高於施加到第二電力/負載節點的電壓V L的電壓V H下偏置）下的雙向切換器件52的操作機構。
參考圖56A。當將高電平電壓V ON施加到控制節點以使得雙側電晶體Q m、第一基板耦合電晶體Q1和第二基板耦合電晶體Q2導通時，二極體D1在電流從控制節點到第二電力/負載節點流過二極體D1時反向偏置，基板的電位V sub接著通過下式給出：V sub=V L+ (V ON-V L)* R s2,on/(R s2,on+R RV)，其中R RV為二極體D1的反向電阻，且R s2,on為Q2的導通電阻。由於R s2,on比R RV小得多，所以基板的電位V sub基本上等於施加到第二電力/負載節點的電壓V L。
參考圖56B。當將低電平電壓V OFF施加到控制節點以使得雙側電晶體Q m、第一基板耦合電晶體Q1和第二基板耦合電晶體Q2截止時，二極體D1在電流從第一電力/負載節點到控制節點流過二極體D1時正向偏置，基板的電位V sub通過下式給出：V sub=V OFF+(V H- V OFF)* R FW/(R FW+R s1,off)，其中R s1,off為第一基板耦合電晶體Q1的截止電阻。由於R s1,off比R FW大得多，所以基板的電位V sub基本上等於施加到控制節點的低電平電壓V OFF。
圖56C和56D描繪在第二操作模式（其中第二電力/負載節點在高於施加到第一電力/負載節點的電壓V L的電壓V H下偏置）下的雙向切換器件52的操作機構。
參考圖56C。當將高電平電壓V ON施加到控制節點以使得雙側電晶體Q m、第一基板耦合電晶體Q1和第二基板耦合電晶體Q2導通時，二極體D1在電流從控制節點到第一電力/負載節點流過二極體D1時反向偏置，基板的電位V sub接著通過下式給出：V sub=V L+(V ON-V L)* R s1,on/(R s1,on+R RV)，其中R s1,on為Q1的導通電阻。由於R s1,on比R RV小得多，所以基板的電位V sub基本上等於施加到第一電力/負載節點的電壓V L。
參考圖56D。當將低電平電壓V OFF施加到控制節點以使得雙側電晶體Qm、第一基板耦合電晶體Q1和第二基板耦合電晶體Q2截止時，二極體D1在電流從第二電力/負載節點到控制節點流過二極體D1時正向偏置，基板的電位V sub通過下式給出：V sub=V OFF+(V H- V OFF)*R FW/(R FW+R s2,off)，其中R s2,off為第二基板耦合電晶體Q2的截止電阻。由於R s2,off比R FW大得多，所以基板的電位V sub基本上等於施加到控制節點的低電平電壓V OFF。
雙向切換器件52/53可通過將氮化物基雙側電晶體Q m、第一基板耦合電晶體Q1、第二基板耦合電晶體Q2和二極體D1/整流電晶體Q3集成在IC晶片中而形成。
圖57和58A至58D顯示雙向切換器件52/53的結構。圖57為展示可構成雙向切換器件52/53中的電晶體的部分的一些元件當中的關係的雙向切換器件52/53的部分佈局。圖58A至58D為分別沿圖57中的線A-A'、B-B'、C-C'和D-D'截取的橫截面視圖。出於簡潔性，相同結構元件給出相同參考標號和符號，且將不進一步詳細描述。
參考圖57和58A至58D、雙向切換器件52/53可包含基板102、第一氮化物基半導體層104、第二氮化物基半導體層106、閘極結構110、S/D電極116、第一鈍化層124、鈍化層126、第三鈍化層128、一個或多個第一導電通孔132、一個或多個第二導電通孔136、一個或多個第一導電跡線142、一個或多個第二導電跡線146、保護層154和一個或多個鎵穿孔（TGV）162和導電墊170。
導電墊170可包含：控制墊CTRL，其配置成充當控制節點；第一電力/負載墊P/L1，其配置成充當第一電力/負載節點；和第二電力/負載墊P/L2，其配置成充當第二電力/負載節點。
導電跡線142或146、導電通孔132或136和TGV 162可配置成電連接不同層/元件以形成氮化物基雙側電晶體Q m、第一基板耦合電晶體Q1、第二基板耦合電晶體Q2和二極體D1/整流電晶體Q3。
參考圖58A。S/D電極116可包含至少一個第一S/D電極116a，所述第一S/D電極116a電連接到第一電力/負載墊且配置成充當氮化物基雙側電晶體Q m的第一源極/漏極端子和第一基板耦合電晶體Q1的漏極端子。第一S/D電極116a可通過至少一個導電通孔132、至少一個導電跡線142、至少一個導電通孔136和至少一個導電跡線146連接到第一電力/負載墊。
在這一示範性結構中，相同S/D電極由氮化物基雙側電晶體Q m和第一基板耦合電晶體Q1共用，使得晶片大小可最小化。在一些實施例中，不同S/D電極可用於充當氮化物基雙側電晶體Q m的第一源極/漏極端子和第一基板耦合電晶體Q1的漏極端子。
參考圖58B。S/D電極116可包含至少一個第二S/D電極116b，所述第二S/D電極116b電連接到第二電力/負載墊且配置成充當氮化物基雙側電晶體Q m的第二源極/漏極端子和第二基板耦合電晶體Q2的漏極端子。第二S/D電極116b可通過至少一個導電通孔132、至少一個導電跡線142、至少一個導電通孔136和至少一個導電跡線146連接到第二電力/負載墊。
在這一示範性結構中，相同S/D電極由氮化物基雙側電晶體Q m和第二基板耦合電晶體Q2共用，使得晶片大小可最小化。在一些實施例中，不同S/D電極可用於充當氮化物基雙側電晶體Q m的第二源極/漏極端子和第二基板耦合電晶體Q2的漏極端子。
參考圖58C。閘極結構110可包含至少一個第一閘極結構110a，所述第一閘極結構110a電連接到控制墊且配置成充當氮化物基雙側電晶體Q m的主閘極端子。第一閘極結構110a可通過至少一個導電通孔132、至少一個導電跡線142、至少一個導電通孔136和至少一個導電跡線146連接到控制墊。
閘極結構110可進一步包含至少一個第二閘極結構110b，所述第二閘極結構110b電連接到控制墊且配置成充當第一基板耦合電晶體Q1的閘極端子。第二閘極結構110b可通過至少一個導電通孔132、至少一個導電跡線142、至少一個導電通孔136和至少一個導電跡線146連接到控制墊。
閘極結構110可進一步包含至少一個第三閘極結構110c，所述第三閘極結構110c電連接到控制墊且配置成充當第二基板耦合電晶體Q2的閘極端子。第三閘極結構110c可通過至少一個導電通孔132、至少一個導電跡線142、至少一個導電通孔136和至少一個導電跡線146連接到控制墊。
S/D電極116可包含至少一個第五S/D電極116e，所述第五S/D電極116e電連接到控制墊且配置成充當整流電晶體Q3的漏極端子（或二極體D1的負極端子）。第五S/D電極116e可通過至少一個導電通孔132、至少一個導電跡線142、至少一個導電通孔136和至少一個導電跡線146連接到控制墊。
參考圖58D。S/D電極116可包含至少一個第三S/D電極116c，所述第三S/D電極116c電連接到基板102且配置成充當第一基板耦合電晶體Q1的源極端子和整流電晶體Q3的源極端子。第三S/D電極116c可通過至少一個導電通孔132、至少一個導電跡線142、至少一個導電通孔136、至少一個導電跡線146和至少一個TGV 162電連接到基板。
S/D電極116可包含至少一個第四S/D電極116d，所述第四S/D電極116d電連接到基板且配置成充當第二基板耦合電晶體Q2的源極端子。第四S/D電極116d可通過至少一個導電通孔132、至少一個導電跡線142、至少一個導電通孔136、至少一個導電跡線146和至少一個TGV 162電連接到基板。
閘極結構110可進一步包含至少一個第四閘極結構110d，所述第四閘極結構110d電連接到基板且配置成充當整流電晶體Q3的閘極端子。第四閘極結構110d可通過至少一個導電通孔132、至少一個導電跡線142、至少一個導電跡線146和至少一個TGV 162連接到基板。
換句話說，第三S/D電極116c和第四閘極結構110d可電短路以形成二極體D1的正極端子。
優選地，第二S/D電極116b鄰近於第一S/D電極116a，且第一閘極結構110a在第一S/D電極116a與第二S/D電極116b之間。
優選地，第三閘極結構110c鄰近於第一S/D電極116a，且第二閘極結構110b在第一S/D電極116a與第三閘極結構110c之間。
第四閘極結構110d鄰近於第二S/D電極116b，且第三閘極結構110c在第四閘極結構110d與第二S/D電極116b之間。
第三S/D電極116c鄰近於第五S/D電極116e，且第四閘極結構110d在第五S/D電極116e與第三S/D電極116c之間。
在一些實施例中，整流電晶體Q3可由兩組閘極結構和S/D電極構造。舉例來說，圖59為具有整流電晶體Q3的雙向切換器件52a/53a的部分佈局，所述整流電晶體Q3由兩組閘極結構和S/D電極構造，每一組閘極結構和S/D電極分別鄰近於第一基板耦合電晶體Q1和第二基板耦合電晶體Q2定位。
雙向切換器件52/53的製造方法類似於雙向切換器件11的製造方法，因此可包含在圖6A至6K中所顯示的階段。
圖60為根據本發明的一些實施例的具有基板電位管理能力的雙向切換器件6的電路框圖。
如圖60中所示，雙向切換器件6具有控制節點CTRL、第一電力/負載節點P/L1和第二電力/負載節點P/L2和主基板。
雙向切換器件6包括：氮化物基雙側電晶體Q m；和基板電位管理電路，其配置成用於管理雙向切換器件6的主基板的電位。
雙側電晶體Q m可具有電連接到控制節點的主閘極端子G m、電連接到第一電力/負載節點的第一源極/漏極端子S/D1、電連接到第二電力/負載節點的第二源極/漏極端子S/D2，和電連接到主基板的主基板端子SUB。
基板電位管理電路可包括第一電位穩定元件F1，所述第一電位穩定元件F1具有電連接到控制節點的控制端子、電連接到第一電力/負載節點的第一傳導端子、電連接到主基板的第二傳導端子和電連接到主基板的基板端子。
基板電位管理電路可進一步包括第二電位穩定元件F2，所述第二電位穩定元件F2具有連接到主基板的第一傳導端子和連接到控制節點的第二傳導端子。
當將高電平電壓施加到控制節點時，第一電位穩定元件F1可具有低於第二電位穩定元件F2的第二電阻的第一電阻，使得主基板的電位基本上等於第一和第二電力/負載節點的電位中的較低一個。
當將低電平電壓施加到控制節點時，第一電阻可高於第二電阻，使得主基板的電位基本上等於低電平電壓。
圖61描繪基於圖50的電路框圖的根據一些實施例的雙向切換器件61的電路圖。
參考圖61。第一電位穩定元件F1可包括第一基板耦合電晶體Q1，所述第一基板耦合電晶體Q1具有電連接到控制節點的第一閘極端子G1、電連接到第一電力/負載節點的第一漏極端子D1和電連接到主基板的第一源極端子S1。
第一基板耦合電晶體Q1可由各種類型的電晶體構造，包含但不限於GaN HEMT、Si MOSFET、絕緣閘雙極電晶體（IGBT）、結閘場效應電晶體（JFET）和靜態感應電晶體（SIT）。
第二電位穩定元件F2可為非整流元件，例如電阻器R1，其具有連接到主基板的第一端子和連接到控制節點的第二端子。
圖62A和62B描繪在第一操作模式（其中第一電力/負載節點在高於施加到第二電力/負載節點的電壓V L的電壓V H下偏置）下的雙向切換器件61的操作機構。
參考圖62A。當將高電平電壓V ON施加到控制節點以使得雙側電晶體Q m和第一基板耦合電晶體Q1導通時，電流從控制節點到第二電力/負載節點流過電阻器R1，基板的電位V sub接著通過下式給出：V sub=V L+V m,on+(V ON-V L-V m,on)*R s1,on/(R s1,on+R)，其中R為電阻器R1的電阻，R s1,on為第一基板耦合電晶體Q1的導通電阻，V m,on為雙側電晶體Q m在其導通時的漏極-源極電壓。由於R s1,on比R小得多且V m,on極小，所以V sub基本上等於施加到第二電力/負載節點的電壓V L。
參考圖62B。當將低電平電壓V OFF施加到控制節點以使得雙側電晶體Q m和第一基板耦合電晶體Q1截止時，電流從第一電力/負載節點到控制節點流過電阻器R1，基板的電位V sub通過下式給出：V sub=V OFF+(V H- V OFF)*R/(R+R s1,off)，其中R s1,off為第一基板耦合電晶體Q1的截止電阻。由於R s1,off比R大得多，所以基板的電位V sub基本上等於施加到控制節點的低電平電壓V OFF。
圖62C和62D描繪在第二操作模式（其中第二電力/負載節點在高於施加到第一電力/負載節點的電壓V L的電壓V H下偏置）下的雙向切換器件61的操作機構。
參考圖62C。當將高電平電壓V ON施加到控制節點以使得雙側電晶體Q m和第一基板耦合電晶體Q1導通時，電流從控制節點到第一電力/負載節點流過電阻器R1，基板的電位V sub通過下式給出：V sub=V L+(V ON-V L)*R s1,on/(R s1,on/+R)。由於R s1,on/比R小得多，所以基板的電位V sub基本上等於施加到第一電力/負載節點的電壓V L。
參考圖62D。當將低電平電壓V OFF施加到控制節點以使得雙側電晶體Q m和第一基板耦合電晶體Q1截止時，電流從第二電力/負載節點到控制節點流過電阻器R1，基板的電位V sub通過下式給出：V sub=V OFF+(V H-V m,off-V OFF)*R/(R s1,off+R)，其中V m,off為雙側電晶體Qm在其截止時的漏極-源極電壓。由於R s1,of比R大得多，所以基板的電位V sub基本上等於施加到控制節點的低電平電壓V OFF。
圖61的雙向切換器件61可通過將氮化物基雙側電晶體Q m、第一基板耦合電晶體Q1和電阻器R1集成在IC晶片中而形成。
圖63和64A至64E顯示基於圖61的電路圖的雙向切換器件61a的結構。圖63為展示可構成雙向切換器件61a中的電晶體的部分和電阻器的一些元件當中的關係的雙向切換器件61a的部分佈局。圖64A至64E為分別沿圖63中的線A-A'、B-B'、C-C'、D-D'和E-E'截取的橫截面視圖。雙向切換器件61a具有類似於雙向切換器件21a的層狀結構的層狀結構。出於簡潔性，相同元件給出相同參考標號和符號，且將不進一步詳細描述。
參考圖63和64A至64E，雙向切換器件61a可包含基板102、第一氮化物基半導體層104、第二氮化物基半導體層106、閘極結構110、S/D電極116、第一鈍化層124、鈍化層126、第三鈍化層128、一個或多個第一導電通孔132、一個或多個第二導電通孔136、一個或多個第一導電跡線142、一個或多個第二導電跡線146、保護層154、一個或多個鎵穿孔（TGV）162和一個或多個導電墊170，所述導電墊170配置成電連接到外部元件（例如，外部電路）。
導電跡線142或146、導電通孔132或136和TGV 162可配置成電連接不同層/元件以形成氮化物基雙側電晶體Q m、第一基板耦合電晶體Q1和電阻器R1。
導電墊170可包含：控制墊CTRL，其配置成充當控制節點；第一電力/負載墊P/L1，其配置成充當第一電力/負載節點；和第二電力/負載墊P/L2，其配置成充當第二電力/負載節點。
參考圖64A。S/D電極116可包含至少一個第一S/D電極116a，所述第一S/D電極116a電連接到第一電力/負載墊且配置成充當氮化物基雙側電晶體Q m的第一源極/漏極端子和第一基板耦合電晶體Q1的漏極端子。第一S/D電極116a可通過至少一個導電通孔132、至少一個導電跡線142、至少一個導電通孔136和至少一個導電跡線146連接到第一電力/負載墊。
參考圖64B。S/D電極116可包含至少一個第二S/D電極116b，所述第二S/D電極116b電連接到第二電力/負載墊且配置成充當氮化物基雙側電晶體Q m的第二源極/漏極端子。第二S/D電極116b可通過至少一個導電通孔132、至少一個導電跡線142、至少一個導電通孔136和至少一個導電跡線146連接到第二電力/負載墊。
參考圖64C。閘極結構110可包含至少一個第一閘極結構110a，所述第一閘極結構110a電連接到控制墊且配置成充當氮化物基雙側電晶體Q m的主閘極端子。第一閘極結構110a可通過至少一個導電通孔132、至少一個導電跡線142、至少一個導電通孔136和至少一個導電跡線146連接到控制墊。
閘極結構110可進一步包含至少一個第二閘極結構110b，所述第二閘極結構110b電連接到控制墊且配置成充當第一基板耦合電晶體Q1的閘極端子。第二閘極結構110b可通過至少一個導電通孔132、至少一個導電跡線142、至少一個導電通孔136和至少一個導電跡線146連接到控制墊。
參考圖64D。S/D電極116可包含至少一個第三S/D電極116c，所述第三S/D電極116c電連接到基板102且配置成充當第一基板耦合電晶體Q1的源極端子。第三S/D電極116c可通過至少一個導電通孔132、至少一個導電跡線142、至少一個導電通孔136、至少一個導電跡線146和至少一個TGV 162電連接到基板。
優選地，第二S/D電極116b鄰近於第一S/D電極116a，且第一閘極結構110a在第一S/D電極116a與第二S/D電極116b之間。
優選地，第三S/D電極116c鄰近於第一S/D電極116a，且第二閘極結構110b在第一S/D電極116a與第三S/D電極116c之間。
參考圖63和圖64E。雙向切換器件61a可進一步包括電阻性元件180a。電阻性元件180a包括：第一端181a，其電連接到基板102以充當電阻器R1的第一端子；和第二端182a，其電連接到控制墊以充當電阻器R1的第二端子。
電阻性元件180a可安置在鄰近於第一氮化物基半導體層104與第二氮化物基半導體層106之間的異質結介面的2DEG區的同一層處。第一端181a可通過至少一個歐姆接觸件116e、至少一個第一導電通孔132、至少一個第一導電跡線142、至少一個導電通孔136、至少一個導電跡線146和至少一個TGV 162電耦合到基板102。第二端182a可通過至少一個歐姆接觸件116e、至少一個第一導電通孔132、至少一個第一導電跡線142、至少一個第二導電通孔136和至少一個第二導電跡線146電連接到控制墊。
雙向切換器件61a的製造方法類似於雙向切換器件21a的製造方法，因此可包含在圖6A至6K中所顯示的階段，不同之處在於在圖6A和圖6B中所顯示的階段之間，鄰近於第一氮化物基半導體層104與第二氮化物基半導體層106之間的異質結介面的2DEG區通過離子注入圖案化以形成電阻性元件180a。
圖65和圖66顯示基於圖61的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件61b的結構。圖65為展示可構成雙向切換器件61b中的電晶體的部分和電阻器的一些元件當中的關係的雙向切換器件61b的部分佈局。沿圖65中的線A-A'、B-B'、C-C'和D-D'截取的橫截面視圖與沿圖63中的線A-A'、B-B'和C-C'和D-D'截取的橫截面視圖相同，因此可參考圖64A至64D。沿圖65中的線E-E'截取的橫截面視圖在圖66中顯示。出於簡潔性，圖63、64A至64E和圖65、66中的相同結構元件給出相同參考標號和符號，且將不進一步詳細描述。
參考圖65和圖66。雙向切換器件61b包括電阻性元件180b。電阻性元件180b包括：第一端181b，其電連接到基板102以充當電阻器R1的第一端子；和第二端182b，其電連接到控制墊以充當電阻器R1的第二端子。
雙向切換器件61b類似於雙向切換器件61a，不同之處在於電阻性元件180b安置在第二氮化物基半導體層106上且由與閘極結構110相同的材料製成。第一端181b可通過至少一個第一導電通孔132、至少一個第一導電跡線142、至少一個導電通孔136、至少一個導電跡線146和至少一個TGV 161電耦合到基板102。第二端182b可通過至少一個第一導電通孔132、至少一個第一導電跡線142、至少一個第二導電通孔136和至少一個第二導電跡線146電連接到控制墊。
雙向切換器件61b的製造方法類似於雙向切換器件21b的製造方法，因此可包含在圖6A至6K中所顯示的階段，不同之處在於在圖6C中所顯示的階段處，毯覆式半導體層111和毯覆式閘電極層113圖案化以同時形成閘極結構110和電阻性元件180b。
圖67和圖68顯示基於圖61的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件61b的結構。圖67為展示可構成雙向切換器件61b中的電晶體的部分和電阻器的一些元件當中的關係的雙向切換器件61b的部分佈局。沿圖67中的線A-A'、B-B'、C-C'和D-D'截取的橫截面視圖與沿圖63中的線A-A'、B-B'和C-C'和D-D'截取的橫截面視圖相同，因此可參考圖64A至64D。沿圖67中的線E-E'截取的橫截面視圖在圖68中顯示。出於簡潔性，圖63、64A至64E和圖67、68中的相同結構元件給出相同參考標號和符號，且將不進一步詳細描述。
參考圖67和圖68。雙向切換器件61c包括電阻性元件180c。電阻性元件180c包括：第一端181c，其電連接到基板102以充當電阻器R1的第一端子；和第二端182c，其電連接到控制墊以充當電阻器R1的第二端子。
雙向切換器件61c類似於雙向切換器件61a，不同之處在於電阻性元件180c可安置在第一鈍化層124上且由與S/D電極116相同的材料製成。第一端181c可通過至少一個第一導電通孔132、至少一個第一導電跡線142、至少一個導電通孔136、至少一個導電跡線146和至少一個TGV 162電耦合到基板102。第二端182c可通過至少一個第一導電通孔132、至少一個第一導電跡線142、至少一個第二導電通孔136和至少一個第二導電跡線146電連接到控制墊。
雙向切換器件61c的製造方法類似於雙向切換器件21c的製造方法，因此可包含在圖6A至6K中所顯示的階段，不同之處在於在圖6E中所顯示的階段處，毯覆式導電層115圖案化以同時形成S/D電極116和電阻性元件180c。
圖69和圖70顯示基於圖61的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件61b的結構。圖69為展示可構成雙向切換器件61b中的電晶體的部分和電阻器的一些元件當中的關係的雙向切換器件61b的部分佈局。沿圖69中的線A-A'、B-B'、C-C'和D-D'截取的橫截面視圖與沿圖63中的線A-A'、B-B'和C-C'和D-D'截取的橫截面視圖相同，因此可參考圖64A至64D。沿圖69中的線E-E'截取的橫截面視圖在圖70中顯示。出於簡潔性，圖63、64A至64E和圖69、70中的相同結構元件給出相同參考標號和符號，且將不進一步詳細描述。
參考圖69和圖70。雙向切換器件61d包括電阻性元件180d。電阻性元件180d包括：第一端181d，其電連接到基板102以充當電阻器R1的第一端子；和第二端182d，其電連接到控制墊以充當電阻器R1的第二端子。
雙向切換器件61d類似於雙向切換器件61a，不同之處在於電阻性元件180d安置在鈍化層126內。鈍化層126拆分成電阻性元件180d下方的下層126a和電阻性元件180d上方的上層126b。換句話說，電阻性元件180d包夾在第一層126a與下層126a和上層126b之間。第一端181d可通過至少一個第三導電通孔134、至少一個第一導電跡線142、至少一個導電通孔136、至少一個導電跡線146和至少一個TGV 162電耦合到基板102。第二端182e可通過至少一個第三導電通孔134、至少一個第一導電跡線142、至少一個第二導電通孔136和至少一個第二導電跡線146電連接到控制墊。
雙向切換器件61d的製造方法類似於雙向切換器件21d的製造方法，因此可包含在圖6A至6K中所顯示的階段，不同之處在於下部鈍化層126a沉積在鈍化層124上；毯覆式金屬/金屬化合物層143沉積在鈍化層126a上且圖案化以形成電阻性元件180d；上部鈍化層126b沉積在下部鈍化層126a之上以覆蓋電阻性元件180d；一個或多個第三導電通孔134形成於上部鈍化層126b中以電耦合電阻性元件180d。
圖71和圖72顯示基於圖61的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件61b的結構。圖71為展示可構成雙向切換器件61b中的電晶體的部分和電阻器的一些元件當中的關係的雙向切換器件61b的部分佈局。沿圖71中的線A-A'、B-B'、C-C'和D-D'截取的橫截面視圖與沿圖63中的線A-A'、B-B'和C-C'和D-D'截取的橫截面視圖相同，因此可參考圖64A至64D。沿圖71中的線E-E'截取的橫截面視圖在圖72中顯示。出於簡潔性，圖63、64A至64E和圖71、72中的相同結構元件給出相同參考標號和符號，且將不進一步詳細描述。
參考圖71和圖72。雙向切換器件61e包括電阻性元件180e。電阻性元件180e包括：第一端181e，其電連接到基板102以充當電阻器R1的第一端子；和第二端182e，其電連接到控制墊以充當電阻器R1的第二端子。
雙向切換器件61e類似於雙向切換器件61a，不同之處在於電阻性元件180e安置在第二鈍化層126上且由與導電跡線142相同的材料製成。第一端181e可通過至少一個第二導電通孔136、至少一個第二導電跡線146和至少一個TGV 162電耦合到基板102。第二端182e可通過至少一個第二導電通孔136和至少一個第二導電跡線146電連接到控制墊。
雙向切換器件61e的製造方法類似於雙向切換器件21e的製造方法，因此可包含在圖6A至6K中所顯示的階段，不同之處在於在圖6G中所顯示的階段處，毯覆式導電層141圖案化以同時形成導電跡線142和電阻性元件180e。
圖73和圖74顯示基於圖61的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件61b的結構。圖73為展示可構成雙向切換器件61b中的電晶體的部分和電阻器的一些元件當中的關係的雙向切換器件61b的部分佈局。沿圖73中的線A-A'、B-B'、C-C'和D-D'截取的橫截面視圖與沿圖63中的線A-A'、B-B'和C-C'和D-D'截取的橫截面視圖相同，因此可參考圖64A至64D。沿圖73中的線E-E'截取的橫截面視圖在圖74中顯示。出於簡潔性，圖63、64A至64E和圖73、74中的相同結構元件給出相同參考標號和符號，且將不進一步詳細描述。
參考圖73和圖74。雙向切換器件61f包括電阻性元件180e。電阻性元件180e包括：第一端181e，其電連接到基板102以充當電阻器R1的第一端子；和第二端182e，其電連接到控制墊以充當電阻器R1的第二端子。
雙向切換器件61f類似於雙向切換器件61a，不同之處在於電阻性元件180f可安置在第三鈍化層128上且由與導電跡線146相同的材料製成。第一端181f可通過至少一個TGV 162電耦合到基板102。第二端182f可電連接到控制墊。
雙向切換器件61f的製造方法類似於雙向切換器件21f的製造方法，因此可包含在圖6A至6K中所顯示的階段，不同之處在於在圖6J中所顯示的階段處，毯覆式導電層145圖案化以同時形成導電跡線146和電阻性元件180f。
圖75A描繪基於圖75的電路框圖的根據一些實施例的雙向切換器件62的電路圖。
參考圖75A。第一電位穩定元件F1可包括第一基板耦合電晶體Q1，所述第一基板耦合電晶體Q1具有電連接到控制節點的第一閘極端子G1、電連接到第一電力/負載節點的第一漏極端子D1和電連接到主基板的第一源極端子S1。
第一基板耦合電晶體Q1可由各種類型的電晶體構造，包含但不限於GaN HEMT、Si MOSFET、絕緣閘雙極電晶體（IGBT）、結閘場效應電晶體（JFET）和靜態感應電晶體（SIT）。
第二電位穩定元件F2可為整流元件，例如二極體D1，其具有連接到主基板的正極端子和連接到控制節點的負極端子。
參考圖75B。二極體D1可由整流電晶體Q3替換以形成雙向切換器件63。整流電晶體Q3可具有均連接到主基板的閘極端子G3和源極端子S3和連接到控制節點的漏極端子D3。
圖76A和76B描繪在第一操作模式（其中第一電力/負載節點在高於施加到第二電力/負載節點的電壓V L的電壓V H下偏置）下的雙向切換器件62的操作機構。
參考圖76A。當將高電平電壓V ON施加到控制節點以使得雙側電晶體Q m和第一基板耦合電晶體Q1導通時，二極體D1在電流從控制節點到第二電力/負載節點流過二極體D1時反向偏置，基板的電位V sub接著通過下式給出：V sub=V L+V m,on+(V ON-V L-V m,on)*R s1,on/(R s1,on+ R RV)，其中R RV為二極體D1的反向電阻，R s1,on為第一基板耦合電晶體Q1的導通電阻，且V m,on為雙側電晶體Q m在其導通時的漏極-源極電壓。由於V m,on極小且R RV比R s1,on大得多，所以基板的電位V sub基本上等於施加到第二電力/負載節點的電壓V L。
參考圖76B。當將低電平電壓V OFF施加到控制節點以使得雙側電晶體Q m和第一基板耦合電晶體Q1截止時，二極體D1在電流從第一電力/負載節點到控制節點流過二極體D1時正向偏置，基板的電位V sub接著通過下式給出：Vsub =V OFF+(VH - V OFF)*R FW/(R FW+R s1,off)，其中R FW為二極體D1的正向電阻。由於R FW比R s1,off小得多，所以基板的電位V sub基本上等於施加到控制節點的低電平電壓V OFF。
圖76C和76D描繪在第二操作模式（其中第二電力/負載節點在高於施加到第一電力/負載節點的電壓V L的電壓V H下偏置）下的雙向切換器件62的操作機構。
參考圖76C。當將高電平電壓V ON施加到控制節點以使得雙側電晶體Qm和第一基板耦合電晶體Q1導通時，二極體D1在電流從控制節點到第一電力/負載節點流過二極體D1時正向偏置，基板的電位Vsub接著通過下式給出：V sub=V L+(V ON- V L)*R s1,on/(R s1,on+RRV)。由於R s1,on比R RV小得多，所以基板的電位V sub基本上等於施加到第一電力/負載節點的電壓V L。
參考圖76D。當將低電平電壓V OFF施加到控制節點以使得雙側電晶體Qm和第一基板耦合電晶體Q1截止時，二極體D1在電流從第二電力/負載節點到控制節點流過二極體D1時反向偏置，基板的電位V sub通過下式給出：V sub=V OFF+(VH-V m,off-V OFF)* R FW/(R s1,off+ R FW)，其中V m,off為雙側電晶體Q m在其截止時的漏極-源極電壓。由於R s1,off比RFW大得多，所以基板的電位V sub基本上等於施加到控制節點的低電平電壓V OFF。
圖77和78A至78D顯示基於圖75A/75B的電路圖的雙向切換器件62/63的結構。圖77為展示可構成雙向切換器件62/63中的電晶體的部分的一些元件當中的關係的雙向切換器件62/63的部分佈局。圖78A至78D為分別沿圖77中的線A-A'、B-B'、C-C'和D-D'截取的橫截面視圖。出於簡潔性，相同結構元件給出相同參考標號和符號，且將不進一步詳細描述。
參考圖77和78A至78D，雙向切換器件62/63可包含基板102、第一氮化物基半導體層104、第二氮化物基半導體層106、閘極結構110、S/D電極116、第一鈍化層124、鈍化層126、第三鈍化層128、一個或多個第一導電通孔132、一個或多個第二導電通孔136、一個或多個第一導電跡線142、一個或多個第二導電跡線146、保護層171和一個或多個鎵穿孔（TGV）162和導電墊170。
導電墊170可包含：控制墊CTRL，其配置成充當控制節點；第一電力/負載墊P/L1，其配置成充當第一電力/負載節點；和第二電力/負載墊P/L2，其配置成充當第二電力/負載節點。
導電跡線142或146、導電通孔132或136和TGV 162可配置成電連接不同層/元件以形成氮化物基雙側電晶體Q m、第一基板耦合電晶體Q1和二極體D1/整流電晶體Q3。
參考圖78A。S/D電極116可包含至少一個第一S/D電極116a，所述第一S/D電極116a電連接到第一電力/負載墊且配置成充當氮化物基雙側電晶體Q m的第一源極/漏極端子和第一基板耦合電晶體Q1的漏極端子。第一S/D電極116a可通過至少一個導電通孔132、至少一個導電跡線142、至少一個導電通孔136和至少一個導電跡線146連接到第一電力/負載墊。
在這一示範性結構中，相同S/D電極由氮化物基雙側電晶體Q m和第一基板耦合電晶體Q1共用，使得晶片大小可最小化。在一些實施例中，不同S/D電極可用於充當氮化物基雙側電晶體Q m的第一源極/漏極端子和第一基板耦合電晶體Q1的漏極端子。
參考圖78B。S/D電極116可包含至少一個第二S/D電極116b，所述第二S/D電極116b電連接到第二電力/負載墊且配置成充當氮化物基雙側電晶體Q m的第二源極/漏極端子。第二S/D電極116b可通過至少一個導電通孔132、至少一個導電跡線142、至少一個導電通孔136和至少一個導電跡線146連接到第二電力/負載墊。
參考圖78C。閘極結構110可包含至少一個第一閘極結構110a，所述第一閘極結構110a電連接到控制墊且配置成充當氮化物基雙側電晶體Q m的主閘極端子。第一閘極結構110a可通過至少一個導電通孔132、至少一個導電跡線142、至少一個導電通孔136和至少一個導電跡線146連接到控制墊。
閘極結構110可進一步包含至少一個第二閘極結構110b，所述第二閘極結構110b電連接到控制墊且配置成充當第一基板耦合電晶體Q1的閘極端子。第二閘極結構110b可通過至少一個導電通孔132、至少一個導電跡線142、至少一個導電通孔136和至少一個導電跡線146連接到控制墊。
S/D電極116可進一步包含至少一個第四S/D電極116d，所述第四S/D電極116d電連接到控制墊且配置成充當整流電晶體Q3的漏極端子（或二極體D1的負極端子）。第三S/D電極116c可通過至少一個導電通孔132、至少一個導電跡線142、至少一個導電通孔136和至少一個導電跡線146連接到控制墊。
參考圖78D。S/D電極116可包含至少一個第三S/D電極116c，所述第三S/D電極116c電連接到基板102且配置成充當第一基板耦合電晶體Q1的源極端子和整流電晶體Q3的源極端子。第三S/D電極116c可通過至少一個導電通孔132、至少一個導電跡線142、至少一個導電通孔136、至少一個導電跡線146和至少一個TGV 162電連接到基板。
閘極結構110可進一步包含至少一個第三閘極結構110c，所述第三閘極結構110c電連接到基板且配置成充當整流電晶體Q3的閘極端子。第三閘極結構110c可通過至少一個導電通孔132、至少一個導電跡線142、至少一個導電跡線146和至少一個TGV 162連接到基板。
換句話說，第三S/D電極116c和第三閘極結構110c可電短路以形成二極體D1的正極端子。
優選地，第二S/D電極116b鄰近於第一S/D電極116a，且第一閘極結構110a在第一S/D電極116a與第二S/D電極116b之間。
優選地，第三S/D電極116c鄰近於第一S/D電極116a，且第二閘極結構110b在第一S/D電極116a與第三S/D電極116c之間。
優選地，第三S/D電極116c鄰近於第四S/D電極116d，且第三閘極結構110c在第四S/D電極116d與第三S/D電極116c之間。
雙向切換器件62/63的製造方法類似於雙向切換器件11的製造方法，因此可包含在圖6A至6K中所顯示的階段。
圖79為根據本發明的一些實施例的具有基板電位管理能力的雙向切換器件7的電路框圖。
如圖79中所示，雙向切換器件7具有控制節點CTRL、第一電力/負載節點P/L1和第二電力/負載節點P/L2和主基板。
雙向切換器件7可包括：氮化物基雙側電晶體Q m；和基板電位管理電路，其配置成用於管理雙向切換器件7的主基板的電位。
雙側電晶體Q m可具有電連接到控制節點的主閘極端子G m、電連接到第一電力/負載節點的第一源極/漏極端子S/D1、電連接到第二電力/負載節點的第二源極/漏極端子S/D2，和電連接到主基板的主基板端子SUB。
基板電位管理電路可包括第一電位穩定元件F1，所述第一電位穩定元件F1具有電連接到第一電力/負載節點的第一傳導端子和電連接到主基板的第二傳導端子。
基板電位管理電路可進一步包括第二電位穩定元件F2，所述第二電位穩定元件F2具有電連接到第二電力/負載節點的第一傳導端子和電連接到主基板的第二傳導端子。
基板電位管理電路可進一步包括第三電位穩定元件F3，所述第三電位穩定元件F3具有連接到主基板的第一傳導端子和連接到控制節點的第二傳導端子。
當將高電平電壓施加到控制節點時，第一電位穩定元件F1可具有低於第三電位穩定元件F3的第三電阻的第一電阻，且第二電位穩定元件F2可具有低於第三電阻的第二電阻，使得主基板的電位基本上等於第一和第二電力/負載節點的電位中的較低一個。
當將低電平電壓施加到控制節點時，第一電阻可高於第三電阻，且第二電阻可高於第三電阻，使得主基板的電位基本上等於低電平電壓。
圖80A描繪基於圖79的電路框圖的根據一些實施例的雙向切換器件71的電路圖。
參考圖80A。第一電位穩定元件F1可包括第一二極體D1，所述第一二極體D1具有電連接到第一電力/負載節點的負極端子和電連接到主基板的正極端子。
第二電位穩定元件F2可包括第二二極體D2，所述第二二極體D2具有電連接到第二電力/負載節點的負極端子和電連接到主基板的正極端子。
參考圖80B。二極體D1可由整流電晶體Q3替換，且二極體D2可由整流電晶體Q4替換以形成雙向切換器件72。整流電晶體Q3可具有均連接到主基板的閘極端子G3和源極端子S3和連接到控制節點的漏極端子D3。整流電晶體Q4可具有均連接到主基板的閘極端子G4和源極端子S4和連接到控制節點的漏極端子D4。
電晶體Q3和Q4可由各種類型的電晶體構造，包含但不限於GaN HEMT、Si MOSFET、絕緣閘雙極電晶體（IGBT）、結閘場效應電晶體（JFET）和靜態感應電晶體（SIT）。
參考圖80A和80B。第三電位穩定元件F3可為非整流元件，例如電阻器R1，其具有連接到主基板的第一端子和連接到控制節點的第二端子。
圖81A和81B描繪在第一操作模式（其中第一電力/負載節點在高於施加到第二電力/負載節點的電壓V L的電壓V H下偏置）下的雙向切換器件71的操作機構。
參考圖81A。當將高電平電壓V ON施加到控制節點以使得雙側電晶體Q m導通時，電流從控制節點到第二電力/負載節點流過電阻器R1、二極體D1和二極體D2，基板的電位V sub接著通過下式給出：V sub=V L+(V ON-V L)* R FW2/(R FW2+R)，其中R為電阻器R1的電阻，且R FW2為二極體D2的正向電阻。由於R FW2比R小得多，所以基板的電位V sub基本上等於施加到第二電力/負載節點的電壓V L。
參考圖81B。當將低電平電壓V OFF施加到控制節點以使得雙側電晶體Q m截止時，電流從第一電力/負載節點到控制節點流過二極體D1和電阻器R1，基板的電位V sub通過下式給出：V sub=V OFF+(V H- V OFF)*R/(R+ R RV1)，其中R RV1為二極體D1的反向電阻。由於R RV1比R大得多，所以基板的電位V sub基本上等於施加到控制節點的低電平電壓V OFF。
圖81C和81D描繪在第二操作模式（其中第二電力/負載節點在高於施加到第一電力/負載節點的電壓V L的電壓V H下偏置）下的雙向切換器件71的操作機構。
參考圖81C。當將高電平電壓V ON施加到控制節點以使得雙側電晶體Q m導通時，電流從控制節點到第一電力/負載節點流過電阻器R1、二極體D1和二極體D2，基板的電位V sub接著通過下式給出：V sub=V L+(V ON-V L)* R FW1/(R FW1+R)，其中R FW1為二極體D1的正向電阻。由於R FW1比R小得多，所以基板的電位V sub基本上等於施加到第二電力/負載節點的電壓V L。
參考圖81D。當將低電平電壓V OFF施加到控制節點以使得雙側電晶體Q m截止時，電流從第二電力/負載節點到控制節點流過二極體D2和電阻器R1，基板的電位V sub通過下式給出：V sub=V OFF+(V H-V OFF)*R/(R+R RV2)，其中R RV2為二極體D2的反向電阻。由於R RV2比R大得多，所以基板的電位V sub基本上等於施加到控制節點的低電平電壓V OFF。
雙向切換器件72的操作機構類似於雙向切換器件71的操作機構，且因此出於簡潔性將不進一步詳細論述。
圖80A/80B的雙向切換器件71/72可通過將氮化物基雙側電晶體Q m、二極體D1/整流電晶體Q3、二極體D2/整流電晶體Q4和電阻器R1集成在IC晶片中而形成。
圖82和83A至83E顯示基於圖80A/80B的電路圖的雙向切換器件71a/72a的結構。圖82為展示可構成雙向切換器件71a/72a中的電晶體的部分和電阻器的一些元件當中的關係的雙向切換器件71a/72a的部分佈局。圖83A至83E為分別沿圖82中的線A-A'、B-B'、C-C'、D-D'和E-E'截取的橫截面視圖。雙向切換器件71a/72a具有類似於雙向切換器件21a的層狀結構的層狀結構。出於簡潔性，相同元件給出相同參考標號和符號，且將不進一步詳細描述。
參考圖82和83A至83E，雙向切換器件71a/72a可包含基板102、第一氮化物基半導體層104、第二氮化物基半導體層106、閘極結構110、S/D電極116、第一鈍化層124、鈍化層126、第三鈍化層128、一個或多個第一導電通孔132、一個或多個第二導電通孔136、一個或多個第一導電跡線142、一個或多個第二導電跡線146、保護層154、一個或多個鎵穿孔（TGV）162和一個或多個導電墊170，所述導電墊170配置成電連接到外部元件（例如，外部電路）。
導電跡線142或146、導電通孔132或136和TGV 162可配置成電連接不同層/元件以形成氮化物基雙側電晶體Q m、二極體D1/整流電晶體Q3、二極體D2/整流電晶體Q4和電阻器R1。
導電墊170可包含：控制墊CTRL，其配置成充當控制節點；第一電力/負載墊P/L1，其配置成充當第一電力/負載節點；和第二電力/負載墊P/L2，其配置成充當第二電力/負載節點。
參考圖83A。S/D電極116可包含至少一個第一S/D電極116a，所述第一S/D電極116a電連接到第一電力/負載墊且配置成充當氮化物基雙側電晶體Q m的第一源極/漏極端子和整流電晶體Q3的漏極端子（或二極體D1的負極端子）。第一S/D電極116a可通過至少一個導電通孔132、至少一個導電跡線142、至少一個導電通孔136和至少一個導電跡線146連接到第一電力/負載墊。
在這一示範性結構中，相同S/D電極由氮化物基雙側電晶體Q m和整流電晶體Q3共用，使得晶片大小可最小化。在一些實施例中，不同S/D電極可用於充當氮化物基雙側電晶體Q m的第一源極/漏極端子和整流電晶體Q3的漏極端子。
參考圖83B。S/D電極116可包含至少一個第二S/D電極116b，所述第二S/D電極116b電連接到第二電力/負載墊且配置成充當氮化物基雙側電晶體Q m的第二源極/漏極端子和整流電晶體Q4的漏極端子（或二極體D2的負極端子）。第二S/D電極116b可通過至少一個導電通孔132、至少一個導電跡線142、至少一個導電通孔136和至少一個導電跡線146連接到第二電力/負載墊。
在這一示範性結構中，相同S/D電極由氮化物基雙側電晶體Q m和整流電晶體Q4共用，使得晶片大小可最小化。在一些實施例中，不同S/D電極可用於充當氮化物基雙側電晶體Q m的第二源極/漏極端子和整流電晶體Q4的漏極端子。
參考圖83C。閘極結構110可包含至少一個第一閘極結構110a，所述第一閘極結構110a電連接到控制墊且配置成充當氮化物基雙側電晶體Q m的主閘極端子。第一閘極結構110a可通過至少一個導電通孔132、至少一個導電跡線142、至少一個導電通孔136和至少一個導電跡線146連接到控制墊。
參考圖83D。閘極結構110可進一步包含至少一個第二閘極結構110b，所述第二閘極結構110b電連接到基板102且配置成充當整流電晶體Q3的閘極端子。S/D電極116可包含至少一個第三S/D電極116c，所述第三S/D電極116c電連接到基板102且配置成充當整流電晶體Q3的源極端子。換句話說，第二閘極結構110b和第三S/D電極116c可電短路以形成二極體D1的正極端子。
第二閘極結構110b可通過至少一個導電通孔132、至少一個導電跡線142、至少一個導電通孔136、至少一個導電跡線146和至少一個TGV 162連接到基板102。
第三S/D電極116c可通過至少一個導電通孔132、至少一個導電跡線142、至少一個導電通孔136、至少一個導電跡線146和至少一個TGV 162電連接到基板102。
閘極結構110可進一步包含至少一個第三閘極結構110c，所述第三閘極結構110c電連接到基板102且配置成充當整流電晶體Q4的閘極端子。S/D電極116可進一步包含至少一個第四S/D電極116d，所述第四S/D電極116d電連接到基板102且配置成充當整流電晶體Q4的源極端子。換句話說，第三閘極結構110c和第四S/D電極116d電短路以形成二極體D2的正極端子。’
第三閘極結構110c可通過至少一個導電通孔132、至少一個導電跡線142、至少一個導電通孔136和至少一個導電跡線146連接到控制墊。
第四S/D電極116d可通過至少一個導電通孔132、至少一個導電跡線142、至少一個導電通孔136、至少一個導電跡線146和至少一個TGV 162電連接到基板。
優選地，第二S/D電極116b鄰近於第一S/D電極116a，且第一閘極結構110a在第一S/D電極116a與第二S/D電極116b之間。
優選地，第三S/D電極116c鄰近於第一S/D電極116a，且第二閘極結構110b在第一S/D電極116a與第三S/D電極116c之間。
優選地，第二S/D電極116d鄰近於第四S/D電極116d，且第三閘極結構110b在第二S/D電極116b與第四S/D電極116d之間。
參考圖82和圖83E。雙向切換器件71a/72a可進一步包括電阻性元件180a。電阻性元件180a包括：第一端181a，其電連接到基板102以充當電阻器R1的第一端子；和第二端182a，其電連接到控制墊以充當電阻器R1的第二端子。
電阻性元件180a可安置在鄰近於第一氮化物基半導體層104與第二氮化物基半導體層106之間的異質結介面的2DEG區的同一層處。第一端181a可通過至少一個歐姆接觸件116e、至少一個第一導電通孔132、至少一個第一導電跡線142、至少一個導電通孔136、至少一個導電跡線146和至少一個TGV 162電耦合到基板102。第二端182a可通過至少一個歐姆接觸件116e、至少一個第一導電通孔132、至少一個第一導電跡線142、至少一個第二導電通孔136和至少一個第二導電跡線146電連接到控制墊。
雙向切換器件71a/72a的製造方法類似於雙向切換器件21a的製造方法，因此可包含在圖6A至6K中所顯示的階段，不同之處在於在圖6A和圖6B中所顯示的階段之間，鄰近於第一氮化物基半導體層104與第二氮化物基半導體層106之間的異質結介面的2DEG區通過離子注入圖案化以形成電阻性元件180a。
圖84和圖85顯示基於圖80A/80B的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件71b/72b的結構。圖84為展示可構成雙向切換器件71b/72b中的電晶體的部分和電阻器的一些元件當中的關係的雙向切換器件71b/72b的部分佈局。沿圖84中的線A-A'、B-B'、C-C'和D-D'截取的橫截面視圖與沿圖82中的線A-A'、B-B'和C-C'和D-D'截取的橫截面視圖相同，因此可參考圖83A至83D。沿圖84中的線E-E'截取的橫截面視圖在圖85中顯示。出於簡潔性，圖82、83A至83E和圖84、85中的相同結構元件給出相同參考標號和符號，且將不進一步詳細描述。
參考圖84和圖85。雙向切換器件71b/72b包括電阻性元件180b。電阻性元件180b包括：第一端181b，其電連接到基板102以充當電阻器R1的第一端子；和第二端182b，其電連接到控制墊以充當電阻器R1的第二端子。
雙向切換器件71b/72b類似於雙向切換器件71a/72a，不同之處在於電阻性元件180b安置在第二氮化物基半導體層106上且由與閘極結構110相同的材料製成。第一端181b可通過至少一個第一導電通孔132、至少一個第一導電跡線142、至少一個導電通孔136、至少一個導電跡線146和至少一個TGV 162電耦合到基板102。第二端182b可通過至少一個第一導電通孔132、至少一個第一導電跡線142、至少一個第二導電通孔136和至少一個第二導電跡線146電連接到控制墊。
雙向切換器件71b/72b的製造方法類似於雙向切換器件21b的製造方法，因此可包含在圖6A至6K中所顯示的階段，不同之處在於在圖6C中所顯示的階段處，毯覆式半導體層111和毯覆式閘電極層113圖案化以同時形成閘極結構110和電阻性元件180b。
圖86和圖87顯示基於圖80A/80B的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件71c/72c的結構。圖86為展示可構成雙向切換器件71c/72c中的電晶體的部分和電阻器的一些元件當中的關係的雙向切換器件71c/72c的部分佈局。沿圖86中的線A-A'、B-B'、C-C'和D-D'截取的橫截面視圖與沿圖82中的線A-A'、B-B'和C-C'和D-D'截取的橫截面視圖相同，因此可參考圖83A至83D。沿圖86中的線E-E'截取的橫截面視圖在圖87中顯示。出於簡潔性，圖82、83A至83E和圖86、87中的相同結構元件給出相同參考標號和符號，且將不進一步詳細描述。
參考圖86和圖87。雙向切換器件71c/72c包括電阻性元件180c。電阻性元件180c包括：第一端181c，其電連接到基板102以充當電阻器R1的第一端子；和第二端182c，其電連接到控制墊以充當電阻器R1的第二端子。
雙向切換器件71c/72c類似於雙向切換器件71a/72a，不同之處在於電阻性元件180c可安置在第一鈍化層124上且由與S/D電極116相同的材料製成。第一端181c可通過至少一個第一導電通孔132、至少一個第一導電跡線142、至少一個導電通孔136、至少一個導電跡線146和至少一個TGV 162電耦合到基板102。第二端182c可通過至少一個第一導電通孔132、至少一個第一導電跡線142、至少一個第二導電通孔136和至少一個第二導電跡線146電連接到控制墊。
雙向切換器件71c/72c的製造方法類似於雙向切換器件21c的製造方法，因此可包含在圖6A至6K中所顯示的階段，不同之處在於在圖6E中所顯示的階段處，毯覆式導電層115圖案化以同時形成S/D電極116和電阻性元件180c。
圖88和圖89顯示基於圖80A/80B的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件71d/72d的結構。圖88為展示可構成雙向切換器件71d/72d中的電晶體的部分和電阻器的一些元件當中的關係的雙向切換器件71d/72d的部分佈局。沿圖88中的線A-A'、B-B'、C-C'和D-D'截取的橫截面視圖與沿圖82中的線A-A'、B-B'和C-C'和D-D'截取的橫截面視圖相同，因此可參考圖83A至83D。沿圖88中的線E-E'截取的橫截面視圖在圖89中顯示。出於簡潔性，圖82、83A至83E和圖88、89中的相同結構元件給出相同參考標號和符號，且將不進一步詳細描述。
參考圖88和圖89。雙向切換器件71d/72d包括電阻性元件180d。電阻性元件180d包括：第一端181d，其電連接到基板102以充當電阻器R1的第一端子；和第二端182d，其電連接到控制墊以充當電阻器R1的第二端子。
雙向切換器件71d/72d類似於雙向切換器件71a/72a，不同之處在於電阻性元件180d安置在鈍化層126內。鈍化層126拆分成電阻性元件180d下方的下層126a和電阻性元件180d上方的上層126b。換句話說，電阻性元件180d包夾在第一層126a與下層126a和上層126b之間。第一端181d可通過至少一個第三導電通孔134、至少一個第一導電跡線142、至少一個導電通孔136、至少一個導電跡線146和至少一個TGV 162電耦合到基板102。第二端182d可通過至少一個第三導電通孔134、至少一個第一導電跡線142、至少一個第二導電通孔136和至少一個第二導電跡線146電連接到控制墊。
雙向切換器件71d/72d的製造方法類似於雙向切換器件21d的製造方法，因此可包含在圖6A至6K中所顯示的階段，不同之處在於下部鈍化層126a沉積在鈍化層124上；毯覆式金屬/金屬化合物層143沉積在鈍化層126a上且圖案化以形成電阻性元件180d；上部鈍化層126b沉積在下部鈍化層126a之上以覆蓋電阻性元件180d；一個或多個第三導電通孔134形成於上部鈍化層126b中以電耦合電阻性元件180d。
圖90和圖91顯示基於圖80A/80B的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件71e/72e的結構。圖90為展示可構成雙向切換器件71e/72e中的電晶體的部分和電阻器的一些元件當中的關係的雙向切換器件71e/72e的部分佈局。沿圖90中的線A-A'、B-B'、C-C'和D-D'截取的橫截面視圖與沿圖82中的線A-A'、B-B'和C-C'和D-D'截取的橫截面視圖相同，因此可參考圖83A至83D。沿圖90中的線E-E'截取的橫截面視圖在圖91中顯示。出於簡潔性，圖82、83A至83E和圖90、91中的相同結構元件給出相同參考標號和符號，且將不進一步詳細描述。
參考圖90和圖91。雙向切換器件71e/72e包括電阻性元件180e。電阻性元件180e包括：第一端181e，其電連接到基板102以充當電阻器R1的第一端子；和第二端182e，其電連接到控制墊以充當電阻器R1的第二端子。
雙向切換器件71e/72e類似於雙向切換器件71a/72a，不同之處在於電阻性元件180e安置在第二鈍化層126上且由與導電跡線142相同的材料製成。第一端181e可通過至少一個第二導電通孔136、至少一個第二導電跡線146和至少一個TGV 162電耦合到基板102。第二端182e可通過至少一個第二導電通孔136和至少一個第二導電跡線146電連接到控制墊。
雙向切換器件71e/72e的製造方法類似於雙向切換器件21e的製造方法，因此可包含在圖6A至6K中所顯示的階段，不同之處在於在圖6G中所顯示的階段處，毯覆式導電層141圖案化以同時形成導電跡線142和電阻性元件180e。
圖92和圖93顯示基於圖80A/80B的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件71f/72f的結構。圖92為展示可構成雙向切換器件71f/72f中的電晶體的部分和電阻器的一些元件當中的關係的雙向切換器件71f/72f的部分佈局。沿圖92中的線A-A'、B-B'、C-C'和D-D'截取的橫截面視圖與沿圖82中的線A-A'、B-B'和C-C'和D-D'截取的橫截面視圖相同，因此可參考圖83A至83D。沿圖92中的線E-E'截取的橫截面視圖在圖93中顯示。出於簡潔性，圖82、83A至83E和圖92、93中的相同結構元件給出相同參考標號和符號，且將不進一步詳細描述。
參考圖92和圖93。雙向切換器件71f/72f包括電阻性元件180e。電阻性元件180e包括：第一端181e，其電連接到基板102以充當電阻器R1的第一端子；和第二端182e，其電連接到控制墊以充當電阻器R1的第二端子。
雙向切換器件71f/72f類似於雙向切換器件71a/72a，不同之處在於電阻性元件180f可安置在第三鈍化層128上且由與導電跡線146相同的材料製成。第一端181f可通過至少一個TGV 162電耦合到基板102。第二端182f可電連接到控制墊。
雙向切換器件71f/72f的製造方法類似於雙向切換器件21f的製造方法，因此可包含在圖6A至6K中所顯示的階段，不同之處在於在圖6J中所顯示的階段處，毯覆式導電層145圖案化以同時形成導電跡線146和電阻性元件180f。
圖94A描繪基於圖40的電路框圖的根據一些實施例的雙向切換器件73的電路圖。
參考圖94A。第一電位穩定元件F1可包括第一電阻器R1，所述第一電阻器R1具有電連接到第一電力/負載節點的第一端子和電連接到主基板的第二端子。
第二電位穩定元件F2可包括第二電阻器R2，所述第二電阻器R2具有電連接到第二電力/負載節點的第一端子和電連接到主基板的第二端子。
第三電位穩定元件F3可為整流元件，例如二極體D1，其具有連接到主基板的正極端子和連接到控制節點的負極端子。
參考圖94B。二極體D1可由整流電晶體Q3替換以形成雙向切換器件74。整流電晶體Q3可具有均連接到主基板的閘極端子G3和源極端子S3和連接到控制節點的漏極端子D3。
整流電晶體Q3可由各種類型的電晶體構造，包含但不限於GaN HEMT、Si MOSFET、絕緣閘雙極電晶體（IGBT）、結閘場效應電晶體（JFET）和靜態感應電晶體（SIT）。
圖95A至95B描繪在第一操作模式（其中第一電力/負載節點在高於施加到第二電力/負載節點的電壓V L的電壓V H下偏置）下的雙向切換器件73的操作機構。
參考圖95A。當將高電平電壓V ON施加到控制節點以使得雙側電晶體Q m導通時，二極體D1在電流從控制節點到第二電力/負載節點流過二極體D1時反向偏置，基板的電位V sub接著通過下式給出：V sub=V L+(V ON-V L)*R2/(R2+R RV)，其中R RV為二極體D1的反向電阻，R2為電阻器R2的電阻。由於R2比R RV小得多，所以基板的電位Vs ub基本上等於施加到第二電力/負載節點的電壓V L。
參考圖95B。當將低電平電壓VOFF施加到控制節點以使得雙側電晶體Q m截止時，二極體D1在電流從第一電力/負載節點到控制節點流過二極體D1時正向偏置，基板的電位V sub通過下式給出：V sub=V OFF+(V H-V OFF)* R FW/(R FW+R1)。由於R1比R FW大得多，所以基板的電位V sub基本上等於施加到控制節點的低電平電壓V OFF。
圖95C和95D描繪在第二操作模式（其中第二電力/負載節點在高於施加到第一電力/負載節點的電壓V L的電壓V H下偏置）下的雙向切換器件73的操作機構。
參考圖95C。當將高電平電壓V ON施加到控制節點以使得雙側電晶體Q m導通時，二極體D1在電流從控制節點到第一電力/負載節點流過二極體D1時反向偏置，基板的電位V sub接著通過下式給出：V sub=V L+(V ON-V L)*R1/(R1+R RV)，其中R1為電阻器R1的電阻。由於R1比R RV小得多，所以基板的電位V sub基本上等於施加到第一電力/負載節點的電壓V L。
參考圖95D。當將低電平電壓VOFF施加到控制節點以使得雙側電晶體Q m截止時，二極體D1在電流從第二電力/負載節點到控制節點流過二極體D1時正向偏置，基板的電位V sub通過下式給出：V sub=V OFF+(V H-V OFF)* R FW/(R FW+R2)。由於R2比R FW大得多，所以基板的電位V sub基本上等於施加到控制節點的低電平電壓V OFF。
雙向切換器件73/74可通過將氮化物基雙側電晶體Q m、電阻器R1、第二電阻器R2和二極體D1/整流電晶體Q3集成在IC晶片中而形成。
圖96和97A至97D顯示基於圖94A/94B的電路圖的雙向切換器件73a/74a的結構。圖96為展示可構成雙向切換器件73a/74a中的電晶體的部分和電阻器的一些元件當中的關係的雙向切換器件73a/74a的部分佈局。圖97A至97D為分別沿圖96中的線A-A'、B-B'、C-C'和D-D'截取的橫截面視圖。雙向切換器件73a/74a具有類似於雙向切換器件21a的層狀結構的層狀結構。出於簡潔性，相同結構元件給出相同參考標號和符號，且將不進一步詳細描述。
參考圖96和97A至97D，雙向切換器件73a/74a可包含基板102、第一氮化物基半導體層104、第二氮化物基半導體層106、閘極結構110、S/D電極116、第一鈍化層124、鈍化層126、第三鈍化層128、一個或多個第一導電通孔132、一個或多個第二導電通孔136、一個或多個第一導電跡線142、一個或多個第二導電跡線146、保護層154和一個或多個鎵穿孔（TGV）162和導電墊170。
導電墊170可包含：控制墊CTRL，其配置成充當控制節點；第一電力/負載墊P/L1，其配置成充當第一電力/負載節點；和第二電力/負載墊P/L2，其配置成充當第二電力/負載節點。
導電跡線142或146、導電通孔132或136和TGV 162可配置成電連接不同層/元件以形成氮化物基雙側電晶體Q m、電阻器R1、第二電阻器R2和二極體D1/整流電晶體Q3。
參考圖97B。閘極結構110可包含至少一個第一閘極結構110a，所述第一閘極結構110a電連接到控制墊且配置成充當氮化物基雙側電晶體Q m的主閘極端子。第一閘極結構110a可通過至少一個導電通孔132、至少一個導電跡線142、至少一個導電通孔136和至少一個導電跡線146連接到控制墊。
參考圖97A和97C。S/D電極116可包含至少一個第一S/D電極116a，所述第一S/D電極116a電連接到第一電力/負載墊且配置成充當氮化物基雙側電晶體Q m的第一源極/漏極端子。第一S/D電極116a可通過至少一個導電通孔132、至少一個導電跡線142、至少一個導電通孔136和至少一個導電跡線146連接到第一電力/負載墊。
S/D電極116可包含至少一個第二S/D電極116b，所述第二S/D電極116b電連接到第二電力/負載墊且配置成充當氮化物基雙側電晶體Q m的第二源極/漏極端子。第二S/D電極116b可通過至少一個導電通孔132、至少一個導電跡線142、至少一個導電通孔136和至少一個導電跡線146連接到第二電力/負載墊。
閘極結構110可進一步包含至少一個第二閘極結構110b，所述第二閘極結構110b電連接到基板102且配置成充當整流電晶體Q3的閘極端子。S/D電極116可包含至少一個第三S/D電極116c，所述第三S/D電極116c電連接到基板102且配置成充當整流電晶體Q3的源極端子。換句話說，第二閘極結構110b和第三S/D電極116c可電短路以形成二極體D1的正極端子。
第二閘極結構110b可通過至少一個導電通孔132、至少一個導電跡線142、至少一個導電通孔136、至少一個導電跡線146和至少一個TGV 162連接到基板102。
第三S/D電極116c可通過至少一個導電通孔132、至少一個導電跡線142、至少一個導電通孔136、至少一個導電跡線146和至少一個TGV 162電連接到基板102。
返回參考圖97B。S/D電極116可包含至少一個第四S/D電極116d，所述第四S/D電極116d電連接到控制墊且配置成充當整流電晶體Q3的漏極端子（或二極體D1的負極端子）。第四S/D電極116d可通過至少一個導電通孔132、至少一個導電跡線142、至少一個導電通孔136和至少一個導電跡線146連接到控制墊。
優選地，第二S/D電極116b鄰近於第一S/D電極116a，且第一閘極結構110a在第一S/D電極116a與第二S/D電極116b之間。
優選地，第三S/D電極116c鄰近於第四S/D電極116d，且第二閘極結構110b在第四S/D電極116d與第三S/D電極116c之間。返回參考圖96和圖97D。雙向切換器件73a/74a可進一步包括電阻性元件180a以用於形成電阻器R1和R2。每一電阻性元件180a包括：第一端181a，其電連接到第一/第二電力/負載墊以充當電阻器R1/R2的第一端子；和第二端182a，其電連接到基板102以充當電阻器R1/R2的第二端子。
每一電阻性元件180a可安置在鄰近於第一氮化物基半導體層104與第二氮化物基半導體層106之間的異質結介面的2DEG區的同一層處。每一第一端181a可通過至少一個歐姆接觸件116e、至少一個第一導電通孔132、至少一個第一導電跡線142、至少一個導電通孔136和至少一個導電跡線146電耦合到第一/第二電力/負載墊。每一第二端182a可通過至少一個歐姆接觸件116e、至少一個第一導電通孔132、至少一個第一導電跡線142、至少一個第二導電通孔136、至少一個第二導電跡線146和至少一個TGV 162電連接到基板102。
雙向切換器件73a/74a的製造方法類似於雙向切換器件21a的製造方法，因此可包含在圖6A至6K中所顯示的階段，不同之處在於在圖6A和圖6B中所顯示的階段之間，鄰近於第一氮化物基半導體層104與第二氮化物基半導體層106之間的異質結介面的2DEG區通過離子注入圖案化以形成電阻性元件180a。
圖98和圖99顯示基於圖94A/94B的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件73b/74b的結構。圖98為展示可構成雙向切換器件73b/74b中的電晶體的部分和電阻器的一些元件當中的關係的雙向切換器件73b/74b的部分佈局。沿圖98中的線A-A'、B-B'和C-C'截取的橫截面視圖與沿圖96中的線A-A'、B-B'和C-C'截取的橫截面視圖相同，因此可參考圖97A至97C。沿圖98中的線D-D'截取的橫截面視圖在圖99中顯示。出於簡潔性，圖96、97A至97D和圖98、99中的相同結構元件給出相同參考標號和符號，且將不進一步詳細描述。
參考圖98和圖99。雙向切換器件73b/74b包括電阻性元件180b以用於形成電阻器R1和R2。每一電阻性元件180b包括：第一端181b，其電連接到第一/第二電力/負載墊以充當電阻器R1/R2的第一端子；和第二端182b，其電連接到基板102以充當電阻器R1/R2的第二端子。
雙向切換器件73b/74b類似於雙向切換器件73a/74a，不同之處在於每一電阻性元件180b安置在第二氮化物基半導體層106上且由與閘極結構110相同的材料製成。每一第一端181b可通過至少一個第一導電通孔132、至少一個第一導電跡線142、至少一個導電通孔136和至少一個導電跡線146電耦合到第一/第二電力/負載墊。每一第二端182b可通過至少一個第一導電通孔132、至少一個第一導電跡線142、至少一個第二導電通孔136、至少一個第二導電跡線146和至少一個TGV 162電連接到基板102。
雙向切換器件73b/74b的製造方法類似於雙向切換器件21b的製造方法，因此可包含在圖6A至6K中所顯示的階段，不同之處在於在圖6C中所顯示的階段處，毯覆式半導體層111和毯覆式閘電極層113圖案化以同時形成閘極結構110和電阻性元件180b。
圖100和圖101顯示基於圖94A/94B的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件73c/74c的結構。圖100為展示可構成雙向切換器件73c/74c中的電晶體的部分和電阻器的一些元件當中的關係的雙向切換器件73c/74c的部分佈局。沿圖100中的線A-A'、B-B'和C-C'截取的橫截面視圖與沿圖96中的線A-A'、B-B'和C-C'截取的橫截面視圖相同，因此可參考圖97A至97C。沿圖100中的線D-D'截取的橫截面視圖在圖101中顯示。出於簡潔性，圖96、97A至97D和圖100、101中的相同結構元件給出相同參考標號和符號，且將不進一步詳細描述。
參考圖100和圖101。雙向切換器件73c/74c包括電阻性元件180c以用於形成電阻器R1和R2。每一電阻性元件180c包括：第一端181c，其電連接到第一/第二電力/負載墊以充當電阻器R1/R2的第一端子；和第二端182c，其電連接到基板102以充當電阻器R1/R2的第二端子。
雙向切換器件73c/74c類似於雙向切換器件73a/74a，不同之處在於電阻性元件180c可安置在第一鈍化層124上且由與S/D電極116相同的材料製成。第一端181c可通過至少一個第一導電通孔132、至少一個第一導電跡線142、至少一個導電通孔136和至少一個導電跡線146電耦合到第一/第二電力/負載墊。第二端182c可通過至少一個第一導電通孔132、至少一個第一導電跡線142、至少一個第二導電通孔136、至少一個第二導電跡線146和至少一個TGV 162電連接到基板102。
雙向切換器件73c/74c的製造方法類似於雙向切換器件21c的製造方法，因此可包含在圖6A至6K中所顯示的階段，不同之處在於在圖6E中所顯示的階段處，毯覆式導電層115圖案化以同時形成S/D電極116和電阻性元件180c。
圖102和圖103顯示基於圖94A/94B的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件73d/74d的結構。圖102為展示可構成雙向切換器件73d/74d中的電晶體的部分和電阻器的一些元件當中的關係的雙向切換器件73d/74d的部分佈局。沿圖102中的線A-A'、B-B'和C-C'截取的橫截面視圖與沿圖96中的線A-A'、B-B'和C-C'截取的橫截面視圖相同，因此可參考圖97A至97C。沿圖102中的線D-D'截取的橫截面視圖在圖103中顯示。出於簡潔性，圖96、97A至97D和圖102、103中的相同結構元件給出相同參考標號和符號，且將不進一步詳細描述。
參考圖102和圖103。雙向切換器件73d/74d包括電阻性元件180d以用於形成電阻器R1和R2。每一電阻性元件180d包括：第一端181d，其電連接到第一/第二電力/負載墊以充當電阻器R1/R2的第一端子；和第二端182d，其電連接到基板102以充當電阻器R1/R2的第二端子。
雙向切換器件73d/74d類似於雙向切換器件73a/74a，不同之處在於電阻性元件180d安置在鈍化層126內。鈍化層126拆分成電阻性元件180d下方的下層126a和電阻性元件180d上方的上層126b。換句話說，電阻性元件180d包夾在第一層126a與下層126a和上層126b之間。第一端181d可通過至少一個第三導電通孔134、至少一個第一導電跡線142、至少一個導電通孔136和至少一個導電跡線146電耦合到第一/第二電力/負載墊。第二端182d可通過至少一個第三導電通孔134、至少一個第一導電跡線142、至少一個第二導電通孔136、至少一個第二導電跡線146和至少一個TGV 162電連接到基板102。
雙向切換器件73d/74d的製造方法類似於雙向切換器件21d的製造方法，因此可包含在圖6A至6K中所顯示的階段，不同之處在於下部鈍化層126a沉積在鈍化層124上；毯覆式金屬/金屬化合物層143沉積在鈍化層126a上且圖案化以形成電阻性元件180d；上部鈍化層126b沉積在下部鈍化層126a之上以覆蓋電阻性元件180d；一個或多個第三導電通孔134形成於上部鈍化層126b中以電耦合電阻性元件180d。
圖104和圖105顯示基於圖94A/94B的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件73e/74e的結構。圖104為展示可構成雙向切換器件73e/74e中的電晶體的部分和電阻器的一些元件當中的關係的雙向切換器件73e/74e的部分佈局。沿圖104中的線A-A'、B-B'和C-C'截取的橫截面視圖與沿圖96中的線A-A'、B-B'和C-C'截取的橫截面視圖相同，因此可參考圖97A至97C。沿圖104中的線D-D'截取的橫截面視圖在圖105中顯示。出於簡潔性，圖96、97A至97D和圖104、105中的相同結構元件給出相同參考標號和符號，且將不進一步詳細描述。
參考圖104和圖105。雙向切換器件73e/74e包括電阻性元件180e以用於形成電阻器R1和R2。每一電阻性元件180e包括：第一端181e，其電連接到第一/第二電力/負載墊以充當電阻器R1/R2的第一端子；和第二端182e，其電連接到基板102以充當電阻器R1/R2的第二端子。
雙向切換器件73e/74e類似於雙向切換器件73a/74a，不同之處在於電阻性元件180e安置在第二鈍化層126上且由與導電跡線142相同的材料製成。第一端181e可通過至少一個第二導電通孔136和至少一個第二導電跡線146電耦合到第一/第二電力/負載墊。第二端182e可通過至少一個第二導電通孔136、至少一個第二導電跡線146和至少一個TGV 162電連接到基板102。
雙向切換器件73e/74e的製造方法類似於雙向切換器件21e的製造方法，因此可包含在圖6A至6K中所顯示的階段，不同之處在於在圖6G中所顯示的階段處，毯覆式導電層141圖案化以同時形成導電跡線142和電阻性元件180e。
圖106和圖107顯示基於圖94A/94B的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件73f/74f的結構。圖106為展示可構成雙向切換器件73f/74f中的電晶體的部分和電阻器的一些元件當中的關係的雙向切換器件73f/74f的部分佈局。沿圖106中的線A-A'、B-B'和C-C'截取的橫截面視圖與沿圖96中的線A-A'、B-B'和C-C'截取的橫截面視圖相同，因此可參考圖97A至97C。沿圖106中的線D-D'截取的橫截面視圖在圖107中顯示。出於簡潔性，圖96、97A至97D和圖106、107中的相同結構元件給出相同參考標號和符號，且將不進一步詳細描述。
參考圖106和圖107。雙向切換器件73f/74f包括電阻性元件180e以用於形成電阻器R1和R2。每一電阻性元件180e包括：第一端181e，其電連接到第一/第二電力/負載墊以充當電阻器R1/R2的第一端子；和第二端182e，其電連接到基板102以充當電阻器R1/R2的第二端子。
雙向切換器件73f/74f類似於雙向切換器件73a/74a，不同之處在於電阻性元件180f可安置在第三鈍化層128上且由與導電跡線146相同的材料製成。第一端181f可電耦合到第一/第二電力/負載墊。第二端182f可通過至少一個TGV 162電連接到基板102。
雙向切換器件73f/74f的製造方法類似於雙向切換器件21f的製造方法，因此可包含在圖6A至6K中所顯示的階段，不同之處在於在圖6J中所顯示的階段處，毯覆式導電層145圖案化以同時形成導電跡線146和電阻性元件180f。
圖108為根據本發明的一些實施例的具有基板電位管理能力的雙向切換器件8的電路框圖。
如圖108中所示，雙向切換器件8具有控制節點CTRL、第一電力/負載節點P/L1和第二電力/負載節點P/L2和主基板。
雙向切換器件8包括：氮化物基雙側電晶體Q m；和基板電位管理電路，其配置成用於管理雙向切換器件8的主基板的電位。
雙側電晶體Q m可具有電連接到控制節點的主閘極端子Gm、電連接到第一電力/負載節點的第一源極/漏極端子S/D1、電連接到第二電力/負載節點的第二源極/漏極端子S/D2，和電連接到主基板的主基板端子SUB。
基板電位管理電路可包括第一電位穩定元件F1，所述第一電位穩定元件F1具有電連接到第一電力/負載節點的第一傳導端子和電連接到主基板的第二傳導端子。
基板電位管理電路可進一步包括第二電位穩定元件F2，所述第二電位穩定元件F2具有連接到主基板的第一傳導端子和連接到控制節點的第二傳導端子。
當將高電平電壓施加到控制節點時，第一電位穩定元件F1可具有低於第二電位穩定元件F2的第二電阻的第一電阻，使得主基板的電位基本上等於第一和第二電力/負載節點的電位中的較低一個。
當將低電平電壓施加到控制節點時，第一電阻可高於第二電阻，使得主基板的電位基本上等於低電平電壓。
圖109A描繪基於圖108的電路框圖的根據一些實施例的雙向切換器件81的電路圖。
參考圖109A。第一電位穩定元件F1可包括二極體D1，所述二極體D1具有電連接到第一電力/負載節點的負極端子和電連接到主基板的正極端子S1。
參考圖109B。二極體D1可由整流電晶體Q3替換以形成雙向切換器件82。整流電晶體Q3可具有均連接到主基板的閘極端子G3和源極端子S3和連接到第一電力/負載節點的漏極端子D3。
整流電晶體Q3可由各種類型的電晶體構造，包含但不限於GaN HEMT、Si MOSFET、絕緣閘雙極電晶體（IGBT）、結閘場效應電晶體（JFET）和靜態感應電晶體（SIT）。
參考圖109A和109B。第二電位穩定元件F2可為非整流元件，例如電阻器R1，其具有連接到主基板的第一端子和連接到控制節點的第二端子。
圖110A和110B描繪在第一操作模式（其中第一電力/負載節點在高於施加到第二電力/負載節點的電壓V L的電壓V H下偏置）下的雙向切換器件81的操作機構。
參考圖110A。當將高電平電壓V ON施加到控制節點以使得雙側電晶體Q m導通時，電流從控制節點到第二電力/負載節點流過電阻器R1和二極體D1，基板的電位V sub接著通過下式給出：V sub=V L+V m,on+(V ON-VL- V m,on)*R FW/(R FW+R)，其中R為電阻器R1的電阻，R FW為二極體D1的正向電阻，V m,on為雙側電晶體Q m在其導通時的漏極-源極電壓。由於R FW比R小得多且V m,on極小，所以V sub基本上等於施加到第二電力/負載節點的電壓V L。
參考圖110B。當將低電平電壓VOFF施加到控制節點以使得雙側電晶體Q m截止時，電流從第一電力/負載節點到控制節點流過二極體D1和電阻器R1，基板的電位V sub通過下式給出：V sub=VOFF +(VH - VOFF)*R/(R+RRV)，其中RRV為二極體D1的反向電阻。由於RRV比R大得多，所以基板的電位V sub基本上等於施加到控制節點的低電平電壓VOFF。
圖110C和110D描繪在第二操作模式（其中第二電力/負載節點在高於施加到第一電力/負載節點的電壓VL的電壓VH下偏置）下的雙向切換器件81的操作機構。
參考圖110C。當將高電平電壓VON施加到控制節點以使得雙側電晶體Q m導通時，電流從控制節點到第一電力/負載節點流過電阻器R1和二極體D1，基板的電位V sub通過下式給出：V sub=VL+(V ON-V L)* R FW/(R FW+R)。由於R FW比R小得多，所以基板的電位V sub基本上等於施加到第一電力/負載節點的電壓V L。
參考圖110D。當將低電平電壓V OFF施加到控制節點以使得雙側電晶體Q m截止時，電流從第二電力/負載節點到控制節點流過二極體D1和電阻器R1，基板的電位V sub通過下式給出：V sub=V OFF+(VH-V m,off-V OFF)*R/(R RV+R)，其中V m,off為雙側電晶體Q m在其截止時的漏極-源極電壓。由於R RV比R大得多，所以基板的電位V sub基本上等於施加到控制節點的低電平電壓V OFF。
雙向切換器件81/82可通過將氮化物基雙側電晶體Q m、二極體D1/整流電晶體Q3和電阻器R1集成在IC晶片中而形成。
圖111和112A至112E顯示基於圖109A/109B的電路圖的雙向切換器件81a/82a的結構。圖111為展示可構成雙向切換器件81a/82a中的電晶體的部分和電阻器的一些元件當中的關係的雙向切換器件81a/82a的部分佈局。圖112A至112E為分別沿圖111中的線A-A'、B-B'、C-C'、D-D'和E-E'截取的橫截面視圖。雙向切換器件81a/82a具有類似於雙向切換器件61a的層狀結構的層狀結構。出於簡潔性，相同元件給出相同參考標號和符號，且將不進一步詳細描述。
參考圖111和112A至112E。雙向切換器件81a/82a可包含基板102、第一氮化物基半導體層104、第二氮化物基半導體層106、閘極結構110、S/D電極116、第一鈍化層124、鈍化層126、第三鈍化層128、一個或多個第一導電通孔132、一個或多個第二導電通孔136、一個或多個第一導電跡線142、一個或多個第二導電跡線146、保護層154、一個或多個鎵穿孔（TGV）162和一個或多個導電墊170，所述導電墊170配置成電連接到外部元件（例如，外部電路）。
導電跡線142或146、導電通孔132或136和TGV 162可配置成電連接不同層/元件以形成氮化物基雙側電晶體Q m、二極體D1和電阻器R1。
導電墊170可包含：控制墊CTRL，其配置成充當控制節點；第一電力/負載墊P/L1，其配置成充當第一電力/負載節點；和第二電力/負載墊P/L2，其配置成充當第二電力/負載節點。
參考圖112A。S/D電極116可包含至少一個第一S/D電極116a，所述第一S/D電極116a電連接到第一電力/負載墊且配置成充當氮化物基雙側電晶體Q m的第一源極/漏極端子和整流電晶體Q3的漏極端子（或二極體D1的負極端子）。第一S/D電極116a可通過至少一個導電通孔132、至少一個導電跡線142、至少一個導電通孔136和至少一個導電跡線146連接到第一電力/負載墊。
參考圖112B。S/D電極116可包含至少一個第二S/D電極116b，所述第二S/D電極116b電連接到第二電力/負載墊且配置成充當氮化物基雙側電晶體Q m的第二源極/漏極端子。第二S/D電極116b可通過至少一個導電通孔132、至少一個導電跡線142、至少一個導電通孔136和至少一個導電跡線146連接到第二電力/負載墊。
參考圖112C。閘極結構110可包含至少一個第一閘極結構110a，所述第一閘極結構110a電連接到控制墊且配置成充當氮化物基雙側電晶體Q m的主閘極端子。第一閘極結構110a可通過至少一個導電通孔132、至少一個導電跡線142、至少一個導電通孔136和至少一個導電跡線146連接到控制墊。
參考圖112D。閘極結構110可進一步包含至少一個第二閘極結構110b，所述第二閘極結構110b電連接到基板102且配置成充當整流電晶體Q3的閘極端子。S/D電極116可包含至少一個第三S/D電極116c，所述第三S/D電極116c電連接到基板102且配置成充當整流電晶體Q3的源極端子。換句話說，第二閘極結構110b和第三S/D電極116c可電短路以形成二極體D1的正極端子。
第二閘極結構110b可通過至少一個導電通孔132、至少一個導電跡線142、至少一個導電通孔136、至少一個導電跡線146和至少一個TGV 162連接到基板102。
第三S/D電極116c可通過至少一個導電通孔132、至少一個導電跡線142、至少一個導電通孔136、至少一個導電跡線146和至少一個TGV 162電連接到基板。
優選地，第二S/D電極116b鄰近於第一S/D電極116a，且第一閘極結構110a在第一S/D電極116a與第二S/D電極116b之間。
優選地，第三S/D電極116c鄰近於第一S/D電極116a，且第二閘極結構110b在第一S/D電極116a與第三S/D電極116c之間。
參考圖111和圖112E。雙向切換器件81a/82a可進一步包括電阻性元件180a。電阻性元件180a包括：第一端181a，其電連接到基板102以充當電阻器R1的第一端子；和第二端182a，其電連接到控制墊以充當電阻器R1的第二端子。
電阻性元件180a可安置在鄰近於第一氮化物基半導體層104與第二氮化物基半導體層106之間的異質結介面的2DEG區的同一層處。第一端181a可通過至少一個歐姆接觸件116e、至少一個第一導電通孔132、至少一個第一導電跡線142、至少一個導電通孔136、至少一個導電跡線146和至少一個TGV 162電耦合到基板102。第二端182a可通過至少一個歐姆接觸件116e、至少一個第一導電通孔132、至少一個第一導電跡線142、至少一個第二導電通孔136和至少一個第二導電跡線146電連接到控制墊。
雙向切換器件81a/82a的製造方法類似於雙向切換器件61a的製造方法，因此可包含在圖6A至6K中所顯示的階段，不同之處在於在圖6A和圖6B中所顯示的階段之間，鄰近於第一氮化物基半導體層104與第二氮化物基半導體層106之間的異質結介面的2DEG區通過離子注入圖案化以形成電阻性元件180a。
圖113和圖114顯示基於圖109A/109B的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件81b/82b的結構。圖113為展示可構成雙向切換器件81b/82b中的電晶體的部分和電阻器的一些元件當中的關係的雙向切換器件81b/82b的部分佈局。沿圖113中的線A-A'、B-B'、C-C'和D-D'截取的橫截面視圖與沿圖111中的線A-A'、B-B'和C-C'和D-D'截取的橫截面視圖相同，因此可參考圖112A至112D。沿圖113中的線E-E'截取的橫截面視圖在圖114中顯示。出於簡潔性，圖111、112A至112E和圖113、114中的相同結構元件給出相同參考標號和符號，且將不進一步詳細描述。
參考圖113和圖114。雙向切換器件81b/82b包括電阻性元件180b。電阻性元件180b包括：第一端181b，其電連接到基板102以充當電阻器R1的第一端子；和第二端182b，其電連接到控制墊以充當電阻器R1的第二端子。
雙向切換器件81b/82b類似於雙向切換器件81a/82a，不同之處在於電阻性元件180b安置在第二氮化物基半導體層106上且由與閘極結構110相同的材料製成。第一端181b可通過至少一個第一導電通孔132、至少一個第一導電跡線142、至少一個導電通孔136、至少一個導電跡線146和至少一個TGV 161電耦合到基板102。第二端182b可通過至少一個第一導電通孔132、至少一個第一導電跡線142、至少一個第二導電通孔136和至少一個第二導電跡線146電連接到控制墊。
雙向切換器件81b/82b的製造方法類似於雙向切換器件61b的製造方法，因此可包含在圖6A至6K中所顯示的階段，不同之處在於在圖6C中所顯示的階段處，毯覆式半導體層111和毯覆式閘電極層113圖案化以同時形成閘極結構110和電阻性元件180b。
圖115和圖116顯示基於圖109A/109B的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件81c/82c的結構。圖115為展示可構成雙向切換器件81c/82c中的電晶體的部分和電阻器的一些元件當中的關係的雙向切換器件81c/82c的部分佈局。沿圖115中的線A-A'、B-B'、C-C'和D-D'截取的橫截面視圖與沿圖111中的線A-A'、B-B'和C-C'和D-D'截取的橫截面視圖相同，因此可參考圖112A至112D。沿圖115中的線E-E'截取的橫截面視圖在圖116中顯示。出於簡潔性，圖111、112A至112E和圖115、116中的相同結構元件給出相同參考標號和符號，且將不進一步詳細描述。
參考圖115和圖116。雙向切換器件81c/82c包括電阻性元件180c。電阻性元件180c包括：第一端181c，其電連接到基板102以充當電阻器R1的第一端子；和第二端182c，其電連接到控制墊以充當電阻器R1的第二端子。
雙向切換器件81c/82c類似於雙向切換器件81a/82a，不同之處在於電阻性元件180c可安置在第一鈍化層124上且由與S/D電極116相同的材料製成。第一端181c可通過至少一個第一導電通孔132、至少一個第一導電跡線142、至少一個導電通孔136、至少一個導電跡線146和至少一個TGV 162電耦合到基板102。第二端182c可通過至少一個第一導電通孔132、至少一個第一導電跡線142、至少一個第二導電通孔136和至少一個第二導電跡線146電連接到控制墊。
雙向切換器件81c/82c的製造方法類似於雙向切換器件61c的製造方法，因此可包含在圖6A至6K中所顯示的階段，不同之處在於在圖6E中所顯示的階段處，毯覆式導電層115圖案化以同時形成S/D電極116和電阻性元件180c。
圖117和圖118顯示基於圖109A/109B的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件81d/82d的結構。圖117為展示可構成雙向切換器件81d/82d中的電晶體的部分和電阻器的一些元件當中的關係的雙向切換器件81d/82d的部分佈局。沿圖117中的線A-A'、B-B'、C-C'和D-D'截取的橫截面視圖與沿圖111中的線A-A'、B-B'和C-C'和D-D'截取的橫截面視圖相同，因此可參考圖112A至112D。沿圖117中的線E-E'截取的橫截面視圖在圖118中顯示。出於簡潔性，圖111、112A至112E和圖117、118中的相同結構元件給出相同參考標號和符號，且將不進一步詳細描述。
參考圖117和圖118。雙向切換器件81d/82d包括電阻性元件180d。電阻性元件180d包括：第一端181d，其電連接到基板102以充當電阻器R1的第一端子；和第二端182d，其電連接到控制墊以充當電阻器R1的第二端子。
雙向切換器件81d/82d類似於雙向切換器件81a/82a，不同之處在於電阻性元件180d安置在鈍化層126內。鈍化層126拆分成電阻性元件180d下方的下層126a和電阻性元件180d上方的上層126b。換句話說，電阻性元件180d包夾在第一層126a與下層126a和上層126b之間。第一端181d可通過至少一個第三導電通孔134、至少一個第一導電跡線142、至少一個導電通孔136、至少一個導電跡線146和至少一個TGV 162電耦合到基板102。第二端182e可通過至少一個第三導電通孔134、至少一個第一導電跡線142、至少一個第二導電通孔136和至少一個第二導電跡線146電連接到控制墊。
雙向切換器件81d/82d的製造方法類似於雙向切換器件61d的製造方法，因此可包含在圖6A至6K中所顯示的階段，不同之處在於下部鈍化層126a沉積在鈍化層124上；毯覆式金屬/金屬化合物層143沉積在鈍化層126a上且圖案化以形成電阻性元件180d；上部鈍化層126b沉積在下部鈍化層126a之上以覆蓋電阻性元件180d；一個或多個第三導電通孔134形成於上部鈍化層126b中以電耦合電阻性元件180d。
圖119和圖120顯示基於圖109A/109B的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件81e/82e的結構。圖119為展示可構成雙向切換器件81e/82e中的電晶體的部分和電阻器的一些元件當中的關係的雙向切換器件81e/82e的部分佈局。沿圖119中的線A-A'、B-B'、C-C'和D-D'截取的橫截面視圖與沿圖111中的線A-A'、B-B'和C-C'和D-D'截取的橫截面視圖相同，因此可參考圖112A至112D。沿圖119中的線E-E'截取的橫截面視圖在圖120中顯示。出於簡潔性，圖111、112A至112E和圖119、120中的相同結構元件給出相同參考標號和符號，且將不進一步詳細描述。
參考圖119和圖120。雙向切換器件81e/82e包括電阻性元件180e。電阻性元件180e包括：第一端181e，其電連接到基板102以充當電阻器R1的第一端子；和第二端182e，其電連接到控制墊以充當電阻器R1的第二端子。
雙向切換器件81e/82e類似於雙向切換器件81a/82a，不同之處在於電阻性元件180e安置在第二鈍化層126上且由與導電跡線142相同的材料製成。第一端181e可通過至少一個第二導電通孔136、至少一個第二導電跡線146和至少一個TGV 162電耦合到基板102。第二端182e可通過至少一個第二導電通孔136和至少一個第二導電跡線146電連接到控制墊。
雙向切換器件81e/82e的製造方法類似於雙向切換器件61e的製造方法，因此可包含在圖6A至6K中所顯示的階段，不同之處在於在圖6G中所顯示的階段處，毯覆式導電層141圖案化以同時形成導電跡線142和電阻性元件180e。
圖121和圖122顯示基於圖109A/109B的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件81f/82f的結構。圖121為展示可構成雙向切換器件81f/82f中的電晶體的部分和電阻器的一些元件當中的關係的雙向切換器件81f/82f的部分佈局。沿圖121中的線A-A'、B-B'、C-C'和D-D'截取的橫截面視圖與沿圖111中的線A-A'、B-B'和C-C'和D-D'截取的橫截面視圖相同，因此可參考圖112A至112D。沿圖121中的線E-E'截取的橫截面視圖在圖122中顯示。出於簡潔性，圖111、112A至112E和圖121、122中的相同結構元件給出相同參考標號和符號，且將不進一步詳細描述。
參考圖121和圖122。雙向切換器件81f/82f包括電阻性元件180e。電阻性元件180e包括：第一端181e，其電連接到基板102以充當電阻器R1的第一端子；和第二端182e，其電連接到控制墊以充當電阻器R1的第二端子。
雙向切換器件81f/82f類似於雙向切換器件81a/82a，不同之處在於電阻性元件180f可安置在第三鈍化層128上且由與導電跡線146相同的材料製成。第一端181f可通過至少一個TGV 162電耦合到基板102。第二端182f可電連接到控制墊。
雙向切換器件81f/82f的製造方法類似於雙向切換器件61f的製造方法，因此可包含在圖6A至6K中所顯示的階段，不同之處在於在圖6J中所顯示的階段處，毯覆式導電層145圖案化以同時形成導電跡線146和電阻性元件180f。
圖123A描繪基於圖108的電路框圖的根據一些實施例的雙向切換器件83的電路圖。
參考圖123A。第一電位穩定元件F1可包括非整流元件，例如電阻器R1，其具有電連接到第一電力/負載節點的第一端子和電連接到主基板的第二端子。
第二電位穩定元件F2可為整流元件，例如二極體D1，其具有連接到主基板的正極端子和連接到控制節點的負極端子。
參考圖123B。二極體D1可由整流電晶體Q3替換以形成雙向切換器件84。整流電晶體Q3可具有均連接到主基板的閘極端子G3和源極端子S3和連接到控制節點的漏極端子D3。
整流電晶體Q3可由各種類型的電晶體構造，包含但不限於GaN HEMT、Si MOSFET、絕緣閘雙極電晶體（IGBT）、結閘場效應電晶體（JFET）和靜態感應電晶體（SIT）。
圖124A至124B描繪在第一操作模式（其中第一電力/負載節點在高於施加到第二電力/負載節點的電壓VL的電壓VH下偏置）下的雙向切換器件83的操作機構。
參考圖124A。當將高電平電壓VON施加到控制節點以使得雙側電晶體Q m導通時，二極體D1在電流從控制節點到第二電力/負載節點流過二極體D1時反向偏置，基板的電位V sub接著通過下式給出：V sub=V L+V m,on+ (V ON- V L-V m,on)*R/(R+R RV)，其中R RV為二極體D1的反向電阻，V m,on為雙側電晶體Q m在其導通時的漏極-源極電壓；且R為電阻器R1的電阻。由於V m,on極小且R比R RV小，所以基板的電位V sub基本上等於施加到第二電力/負載節點的電壓V L。
參考圖124B。當將低電平電壓VOFF施加到控制節點以使得雙側電晶體Q m截止時，二極體D1在電流從第一電力/負載節點到控制節點流過二極體D1時正向偏置，基板的電位V sub通過下式給出：V sub=V OFF+(V H-V OFF)*R FW/( R FW+R)。由於R比R FW大得多，所以基板的電位Vs ub基本上等於施加到控制節點的低電平電壓V OFF。
圖124C和124D描繪在第二操作模式（其中第二電力/負載節點在高於施加到第一電力/負載節點的電壓V L的電壓V H下偏置）下的雙向切換器件83的操作機構。
參考圖124C。當將高電平電壓V ON施加到控制節點以使得雙側電晶體Q m導通時，二極體D1在電流從控制節點到第一電力/負載節點流過二極體D1時反向偏置，基板的電位V sub接著通過下式給出：V sub=V L+(V ON-V L)*R/(R+R RV)。由於R比R RV小得多，所以基板的電位V sub基本上等於施加到第一電力/負載節點的電壓V L。
參考圖124D。當將低電平電壓V OFF施加到控制節點以使得雙側電晶體Q m截止時，二極體D1在電流從第二電力/負載節點到控制節點流過二極體D1時正向偏置，基板的電位V sub通過下式給出：V sub=V OFF+(V H-V m,off-V OFF)* R FW/( R FW+R)。由於R比R FW大得多，所以基板的電位V sub基本上等於施加到控制節點的低電平電壓V OFF。
雙向切換器件83/84可通過將氮化物基雙側電晶體Q m、電阻器R1和二極體D1/整流電晶體Q3集成在IC晶片中而形成。
圖125和126A至126D顯示基於圖123A/123B的電路圖的雙向切換器件83a/84a的結構。圖125為展示可構成雙向切換器件83a/84a中的電晶體的部分和電阻器的一些元件當中的關係的雙向切換器件83a/84a的部分佈局。圖126A至126D為分別沿圖125中的線A-A'、B-B'、C-C'和D-D'截取的橫截面視圖。雙向切換器件83a/84a具有類似於雙向切換器件21a的層狀結構的層狀結構。出於簡潔性，相同結構元件給出相同參考標號和符號，且將不進一步詳細描述。
參考圖125和126A至126D，雙向切換器件83a/84a可包含基板102、第一氮化物基半導體層104、第二氮化物基半導體層106、閘極結構110、S/D電極116、第一鈍化層124、鈍化層126、第三鈍化層128、一個或多個第一導電通孔132、一個或多個第二導電通孔136、一個或多個第一導電跡線142、一個或多個第二導電跡線146、保護層154和一個或多個鎵穿孔（TGV）162和導電墊170。
導電墊170可包含：控制墊CTRL，其配置成充當控制節點；第一電力/負載墊P/L1，其配置成充當第一電力/負載節點；和第二電力/負載墊P/L2，其配置成充當第二電力/負載節點。
導電跡線142或146、導電通孔132或136和TGV 162可配置成電連接不同層/元件以形成氮化物基雙側電晶體Q m、電阻器R1和二極體D1/整流電晶體Q3。
參考圖126A。S/D電極116可包含至少一個第一S/D電極116a，所述第一S/D電極116a電連接到第一電力/負載墊且配置成充當氮化物基雙側電晶體Q m的第一源極/漏極端子。第一S/D電極116a可通過至少一個導電通孔132、至少一個導電跡線142、至少一個導電通孔136和至少一個導電跡線146連接到第一電力/負載墊。
參考圖126B。閘極結構110可包含至少一個第一閘極結構110a，所述第一閘極結構110a電連接到控制墊且配置成充當氮化物基雙側電晶體Qm的主閘極端子。第一閘極結構110a可通過至少一個導電通孔132、至少一個導電跡線142、至少一個導電通孔136和至少一個導電跡線146連接到控制墊。
S/D電極116可包含至少一個第四S/D電極116d，所述第四S/D電極116d電連接到控制墊且配置成充當整流電晶體Q3的漏極端子（或二極體D1的負極端子）。第四S/D電極116d可通過至少一個導電通孔132、至少一個導電跡線142、至少一個導電通孔136和至少一個導電跡線146連接到控制墊。
參考圖126C。S/D電極116可包含至少一個第二S/D電極116b，所述第二S/D電極116b電連接到第二電力/負載墊且配置成充當氮化物基雙側電晶體Q m的第二源極/漏極端子。第二S/D電極116b可通過至少一個導電通孔132、至少一個導電跡線142、至少一個導電通孔136和至少一個導電跡線146連接到第二電力/負載墊。
閘極結構110可進一步包含至少一個第二閘極結構110b，所述第二閘極結構110b電連接到基板102且配置成充當整流電晶體Q3的閘極端子。S/D電極116可包含至少一個第三S/D電極116c，所述第三S/D電極116c電連接到基板102且配置成充當整流電晶體Q3的源極端子。換句話說，第二閘極結構110b和第三S/D電極116c可電短路以形成二極體D1的正極端子。
第二閘極結構110b可通過至少一個導電通孔132、至少一個導電跡線142、至少一個導電通孔136、至少一個導電跡線146和至少一個TGV 162連接到基板102。
第三S/D電極116c可通過至少一個導電通孔132、至少一個導電跡線142、至少一個導電通孔136、至少一個導電跡線146和至少一個TGV 162電連接到基板102。
優選地，第二S/D電極116b鄰近於第一S/D電極116a，且第一閘極結構110a在第一S/D電極116a與第二S/D電極116b之間。
優選地，第三S/D電極116c鄰近於第四S/D電極116d，且第二閘極結構110b在第四S/D電極116d與第三S/D電極116c之間。
參考圖125和圖126D。雙向切換器件83a/84a可進一步包括電阻性元件180a。電阻性元件180a包括：第一端181a，其電連接到第一電力/負載墊以充當電阻器R1的第一端子；和第二端182a，其電連接到基板102以充當電阻器R1的第二端子。
電阻性元件180a可安置在鄰近於第一氮化物基半導體層104與第二氮化物基半導體層106之間的異質結介面的2DEG區的同一層處。每一第一端181a可通過至少一個歐姆接觸件116e、至少一個第一導電通孔132、至少一個第一導電跡線142、至少一個導電通孔136和至少一個導電跡線146電耦合到第一電力/負載墊。第二端182a可通過至少一個歐姆接觸件116e、至少一個第一導電通孔132、至少一個第一導電跡線142、至少一個第二導電通孔136、至少一個第二導電跡線146和至少一個TGV 162電連接到基板102。
雙向切換器件83a/84a的製造方法類似於雙向切換器件21a的製造方法，因此可包含在圖6A至6K中所顯示的階段，不同之處在於在圖6A和圖6B中所顯示的階段之間，鄰近於第一氮化物基半導體層104與第二氮化物基半導體層106之間的異質結介面的2DEG區通過離子注入圖案化以形成電阻性元件180a。
圖127和圖128顯示基於圖123A/123B的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件83b/84b的結構。圖127為展示可構成雙向切換器件83b/84b中的電晶體的部分和電阻器的一些元件當中的關係的雙向切換器件83b/84b的部分佈局。沿圖127中的線A-A'、B-B'和C-C'截取的橫截面視圖與沿圖125中的線A-A'、B-B'和C-C'截取的橫截面視圖相同，因此可參考圖126A至126C。沿圖127中的線D-D'截取的橫截面視圖在圖128中顯示。出於簡潔性，圖125、126A至126D和圖127、128中的相同結構元件給出相同參考標號和符號，且將不進一步詳細描述。
參考圖127和圖128。雙向切換器件83b/84b包括電阻性元件180b。電阻性元件180b包括：第一端181b，其電連接到第一電力/負載墊以充當電阻器R1的第一端子；和第二端182b，其電連接到基板102以充當電阻器R1的第二端子。
雙向切換器件83b/84b類似於雙向切換器件83a/84a，不同之處在於電阻性元件180b安置在第二氮化物基半導體層106上且由與閘極結構110相同的材料製成。第一端181b可通過至少一個第一導電通孔132、至少一個第一導電跡線142、至少一個導電通孔136和至少一個導電跡線146電耦合到第一電力/負載墊。第二端182b可通過至少一個第一導電通孔132、至少一個第一導電跡線142、至少一個第二導電通孔136、至少一個第二導電跡線146和至少一個TGV 162電連接到基板102。
雙向切換器件83b/84b的製造方法類似於雙向切換器件21b的製造方法，因此可包含在圖6A至6K中所顯示的階段，不同之處在於在圖6C中所顯示的階段處，毯覆式半導體層111和毯覆式閘電極層113圖案化以同時形成閘極結構110和電阻性元件180b。
圖129和圖130顯示基於圖123A/123B的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件83c/84c的結構。圖129為展示可構成雙向切換器件83c/84c中的電晶體的部分和電阻器的一些元件當中的關係的雙向切換器件83c/84c的部分佈局。沿圖129中的線A-A'、B-B'和C-C'截取的橫截面視圖與沿圖125中的線A-A'、B-B'和C-C'截取的橫截面視圖相同，因此可參考圖126A至126C。沿圖129中的線D-D'截取的橫截面視圖在圖130中顯示。出於簡潔性，圖125、126A至126D和圖129、130中的相同結構元件給出相同參考標號和符號，且將不進一步詳細描述。
參考圖129和圖130。雙向切換器件83c/84c包括電阻性元件180c。電阻性元件180c包括：第一端181c，其電連接到第一電力/負載墊以充當電阻器R1的第一端子；和第二端182c，其電連接到基板102以充當電阻器R1的第二端子。
雙向切換器件83c/84c類似於雙向切換器件83a/84a，不同之處在於電阻性元件180c可安置在第一鈍化層124上且由與S/D電極116相同的材料製成。第一端181c可通過至少一個第一導電通孔132、至少一個第一導電跡線142、至少一個導電通孔136和至少一個導電跡線146電耦合到第一電力/負載墊。第二端182c可通過至少一個第一導電通孔132、至少一個第一導電跡線142、至少一個第二導電通孔136、至少一個第二導電跡線146和至少一個TGV 162電連接到基板102。
雙向切換器件83c/84c的製造方法類似於雙向切換器件21c的製造方法，因此可包含在圖6A至6K中所顯示的階段，不同之處在於在圖6E中所顯示的階段處，毯覆式導電層115圖案化以同時形成S/D電極116和電阻性元件180c。
圖131和圖132顯示基於圖123A/123B的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件83d/84d的結構。圖131為展示可構成雙向切換器件83d/84d中的電晶體的部分和電阻器的一些元件當中的關係的雙向切換器件83d/84d的部分佈局。沿圖131中的線A-A'、B-B'和C-C'截取的橫截面視圖與沿圖125中的線A-A'、B-B'和C-C'截取的橫截面視圖相同，因此可參考圖126A至126C。沿圖131中的線D-D'截取的橫截面視圖在圖132中顯示。出於簡潔性，圖125、126A至126D和圖131、132中的相同結構元件給出相同參考標號和符號，且將不進一步詳細描述。
參考圖131和圖132。雙向切換器件83d/84d包括電阻性元件180d。電阻性元件180d包括：第一端181d，其電連接到第一電力/負載墊以充當電阻器R1的第一端子；和第二端182d，其電連接到基板102以充當電阻器R1的第二端子。
雙向切換器件83d/84d類似於雙向切換器件83a/84a，不同之處在於電阻性元件180d安置在鈍化層126內。鈍化層126拆分成電阻性元件180d下方的下層126a和電阻性元件180d上方的上層126b。換句話說，電阻性元件180d包夾在第一層126a與下層126a和上層126b之間。第一端181d可通過至少一個第三導電通孔134、至少一個第一導電跡線142、至少一個導電通孔136和至少一個導電跡線146電耦合到第一電力/負載墊。第二端182d可通過至少一個第三導電通孔134、至少一個第一導電跡線142、至少一個第二導電通孔136、至少一個第二導電跡線146和至少一個TGV 162電連接到基板102。
雙向切換器件83d/84d的製造方法類似於雙向切換器件21d的製造方法，因此可包含在圖6A至6K中所顯示的階段，不同之處在於下部鈍化層126a沉積在鈍化層124上；毯覆式金屬/金屬化合物層143沉積在鈍化層126a上且圖案化以形成電阻性元件180d；上部鈍化層126b沉積在下部鈍化層126a之上以覆蓋電阻性元件180d；一個或多個第三導電通孔134形成於上部鈍化層126b中以電耦合電阻性元件180d。
圖133和圖134顯示基於圖123A/123B的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件83e/84e的結構。圖133為展示可構成雙向切換器件83e/84e中的電晶體的部分和電阻器的一些元件當中的關係的雙向切換器件83e/84e的部分佈局。沿圖133中的線A-A'、B-B'和C-C'截取的橫截面視圖與沿圖125中的線A-A'、B-B'和C-C'截取的橫截面視圖相同，因此可參考圖126A至126C。沿圖133中的線D-D'截取的橫截面視圖在圖134中顯示。出於簡潔性，圖125、126A至126D和圖133、134中的相同結構元件給出相同參考標號和符號，且將不進一步詳細描述。
參考圖133和圖134。雙向切換器件83e/84e包括電阻性元件180e。電阻性元件180e包括：第一端181e，其電連接到第一電力/負載墊以充當電阻器R1的第一端子；和第二端182e，其電連接到基板102以充當電阻器R1的第二端子。
雙向切換器件83e/84e類似於雙向切換器件83a/84a，不同之處在於電阻性元件180e安置在第二鈍化層126上且由與導電跡線142相同的材料製成。第一端181e可通過至少一個第二導電通孔136和至少一個第二導電跡線146電耦合到第一電力/負載墊。第二端182e可通過至少一個第二導電通孔136、至少一個第二導電跡線146和至少一個TGV 162電連接到基板102。
雙向切換器件83e/84e的製造方法類似於雙向切換器件21e的製造方法，因此可包含在圖6A至6K中所顯示的階段，不同之處在於在圖6G中所顯示的階段處，毯覆式導電層141圖案化以同時形成導電跡線142和電阻性元件180e。
圖135和圖136顯示基於圖123A/123B的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件83f/84f的結構。圖135為展示可構成雙向切換器件83f/84f中的電晶體的部分和電阻器的一些元件當中的關係的雙向切換器件83f/84f的部分佈局。沿圖135中的線A-A'、B-B'和C-C'截取的橫截面視圖與沿圖125中的線A-A'、B-B'和C-C'截取的橫截面視圖相同，因此可參考圖126A至126C。沿圖135中的線D-D'截取的橫截面視圖在圖136中顯示。出於簡潔性，圖125、126A至126D和圖135、136中的相同結構元件給出相同參考標號和符號，且將不進一步詳細描述。
參考圖135和圖136。雙向切換器件83f/84f包括電阻性元件180e。電阻性元件180e包括：第一端181e，其電連接到第一電力/負載墊以充當電阻器R1的第一端子；和第二端182e，其電連接到基板102以充當電阻器R1的第二端子。
雙向切換器件83f/84f類似於雙向切換器件83a/84a，不同之處在於電阻性元件180f可安置在第三鈍化層128上且由與導電跡線146相同的材料製成。第一端181f可電耦合到第一電力/負載墊。第二端182f可通過至少一個TGV 162電連接到基板102。
雙向切換器件83f/84f的製造方法類似於雙向切換器件21f的製造方法，因此可包含在圖6A至6K中所顯示的階段，不同之處在於在圖6J中所顯示的階段處，毯覆式導電層145圖案化以同時形成導電跡線146和電阻性元件180f。
本發明的以上描述是為了達到說明和描述目的而提供。本發明並非意圖全面性地或是將本發明限制成上所公開的精確形式。意圖詳盡無遺或僅限於所公開的精確形式。對於發明所屬技術領域通常知識者來說，顯著地，可存在許多修改和變化。
以上實施方式是經挑選並配上相應描述，以為了盡可能地解釋本發明的原理及其實際應用，從而使本發明領域所屬技術領域通常知識者能夠理解到，本發明的各種實施例以及適合於預期特定用途的各式修改。
如本文所用且未另行定義的術語，像是「實質上地」、「實質的」、「近似地」和「約」，其為用於描述和解釋小的變化。當與事件或狀況一起使用時，術語可以包括事件或狀況有精確發生的示例，以及事件或狀況近似發生的示例。例如，當與數值一起使用時，術語可以包含小於或等於所述數值的±10%的變化範圍，例如小於或等於±5%、小於或等於±4%、小於或等於±3%、小於或等於±2%、小於或等於±1%、小於或等於±0.5%，小於或等於±0.1%，或小於或等於±0.05%。對於術語「實質共面」，其可指沿同一平面躺在微米範圍內的兩個表面，例如在40微米(μm)內、在30μm內、在20μm內、在10μm內，或是沿同一平面躺在1μm內。
如本文所使用的，除非上下文另有明確規定，否則單數術語「單個」、「一個」和「所述單個」可包括複數參考詞。在一些實施方式的描述中，所提供的在另一元件「上方」或「上面」的元件可以包括的狀況有，前一元件直接在後一元件上(例如，與後一元件有物理接觸)的狀況，以及一個或多個仲介元件位於前一元件和後一元件之間的狀況。
雖然已經參考本揭露內容的具體實施方式來描述和說明本揭露內容，但是這些描述和說明並不受到限制。本發明所屬技術領域通常知識者應當理解，在不脫離所附權利要求所定義的本揭露內容的真實精神和範圍的情況下，可以進行各種修改和替換為等效物。附圖並非一定是按比例繪製而成的。由於製造工藝和公差的因素，本揭露內容中所呈現的工藝與實際裝置之間可能存在區別。本揭露內容的其他實施方式可能沒有具體說明。說明書和附圖應當視為是說明性的，而不是限制性的。可作出修改以使特定情況、材料、物質組成、方法或過程能夠適應本揭露內容的目的、精神和範圍。所有這些修改都會落在本文所附權利要求的範圍內。雖然本文所揭露的方法是透過參照特定循序執行特定操作來描述的，但是應當理解，可以進行組合、子劃分或重新排序這些操作，以形成等效的方法，並且此並不會脫離本公開的教示。因此，除非在此有特別指出，否則，此些操作的順序和分組是不受限制的。
1、2、3、4、5、6、7、8、11、21、21a~21f、31、41、41a~41f、51、51a~51f、52、52a、53、53a、61、61a~61f、62、63、71、71a~71f、72、72a~72f、73、73a~73f、74、74a~74f、81、81a~81f、82、82a~82f、83、83a~83f、84、84a~84f:雙向切換器件 102:基板 104:第一氮化物基半導體層 106:第二氮化物基半導體層 110、110a、110b、110c、110d、310:閘極結構 111:毯覆式p型摻雜III-V化合物半導體層 112:閘極半導體層 113:毯覆式閘電極層 114:閘極金屬層 115:毯覆式導電層 116、116a、116b、116c、116d、116e:S/D電極 116e:歐姆接觸件 124、126、128:第一、第二、第三鈍化層 126a:下層 126b:上層 132、136:第一、第二導電通孔 134:第三導電通孔 141:毯覆式導電層 142、146:第一、第二導電跡線 143:毯覆式金屬/金屬化合物層 145:毯覆式導電層 154:保護層 160:S/D區 162:鎵穿孔 170:導電墊 171:保護層 180a、180b、180c、180d、180e、180f:電阻性元件 181a、181b、181c、181d、181e、181f:第一端 182a、182b、182c、182d、182e、182f:第二端 A-A'、B-B'、C-C'、D-D'、E-E':線 CTRL:控制節點 D1、D2:第一、第二漏極端子 D3、D4:漏極端子 F1、F2、F3:第一、第二、第三電位穩定元件 G1、G2:第一、第二閘極端子 G3:閘極端子 G m:主閘極端子 P/L1、P/L2:第一、第二電力/負載節點 Q1、Q2:第一、第二基板耦合電晶體 Q3、Q4:整流電晶體 Q m:雙側電晶體 R:電阻 R1、R2:電阻器 R s1,on、R s2,on:導通電阻 R s1,off、R s2,off:截止電阻 R FW、R FW1、R FW2:正向電阻 R RV、R RV1、R RV2:反向電阻 REF:參考節點 S1、S2:第一、第二源極端子 S3、S4:源極端子 S/D1、S/D2:第一、第二源極/漏極端子 SUB:主基板端子 V H、V L、V ON、V m,on、V m,off、V OFF:電壓 V sub:電位
當結合附圖閱讀時，從以下具體實施方式容易理解本公開的各方面。應注意，各種特徵可不按比例繪製。也就是說，為了論述清楚起見，各種特徵的尺寸可任意增大或減小。在下文中參考圖式更詳細地描述本公開的實施例，在圖式中： 圖1為根據本發明的一些實施例的具有基板電位管理能力的雙向切換器件的電路框圖。 圖2描繪基於圖1的電路框圖的根據一些實施例的雙向切換器件的電路圖。 圖3A至3D描繪圖2中的雙向切換器件的操作機構。 圖4和圖5A至5D顯示基於圖2中的電路圖的雙向切換器件的結構。圖4為雙向切換器件的部分佈局。圖5A至5D為分別沿圖4中的線A-A'、B-B'、C-C'和D-D'截取的橫截面視圖。 圖6A至6K顯示根據本發明的一些實施例的用於製造雙向切換器件的方法的不同階段。 圖7為根據本發明的其它實施例的具有基板電位管理能力的雙向切換器件的電路框圖。 圖8為基於圖7的電路框圖的根據一些實施例的雙向切換器件的電路圖。 圖9和圖10A至10B顯示基於圖8的電路圖的根據實施例的雙向切換器件的結構。圖9為雙向切換器件的部分佈局。圖10A至10B為分別沿圖9中的線D-D'和E-E'截取的橫截面視圖。 圖11和圖12A至12B顯示基於圖8的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件的結構。圖11為雙向切換器件的部分佈局。圖12A至12B為分別沿圖11中的線D-D'和E-E'截取的橫截面視圖。 圖13和圖14A至14B顯示基於圖8的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件的結構。圖13為雙向切換器件的部分佈局。圖14A至14B為分別沿圖13中的線D-D'和E-E'截取的橫截面視圖。 圖15和圖16A至16B顯示基於圖8的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件的結構。圖15為雙向切換器件的部分佈局。圖16A至16B為分別沿圖15中的線D-D'和E-E'截取的橫截面視圖。 圖17和圖18A至18B顯示基於圖8的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件的結構。圖17為雙向切換器件的部分佈局。圖18A至18B為分別沿圖17中的線D-D'和E-E'截取的橫截面視圖。 圖19和圖20A至20B顯示基於圖8的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件的結構。圖19為雙向切換器件的部分佈局。圖20A至20B為分別沿圖19中的線D-D'和E-E'截取的橫截面視圖。 圖21為根據本發明的一些實施例的具有基板電位管理能力的雙向切換器件的電路框圖。 圖22描繪基於圖21的電路框圖的根據一些實施例的雙向切換器件的電路圖。 圖23A至23D描繪圖22中的雙向切換器件的操作機構。 圖24和圖25A至25D顯示基於圖22中的電路圖的雙向切換器件的結構。圖24為雙向切換器件的部分佈局。圖25A至25D為分別沿圖24中的線A-A'、B-B'、C-C'和D-D'截取的橫截面視圖。 圖26為根據本發明的其它實施例的具有基板電位管理能力的雙向切換器件的電路框圖。 圖27為基於圖26的電路框圖的根據一些實施例的雙向切換器件的電路圖。 圖28和圖29A至29B顯示基於圖27的電路圖的根據實施例的雙向切換器件的結構。圖28為雙向切換器件的部分佈局。圖29A至29B為分別沿圖28中的線D-D'和E-E'截取的橫截面視圖。 圖30和圖31A至31B顯示基於圖27的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件的結構。圖30為雙向切換器件的部分佈局。圖31A至31B為分別沿圖30中的線D-D'和E-E'截取的橫截面視圖。 圖32和圖33A至33B顯示基於圖27的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件的結構。圖32為雙向切換器件的部分佈局。圖33A至33B為分別沿圖32中的線D-D'和E-E'截取的橫截面視圖。 圖34和圖35A至35B顯示基於圖27的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件的結構。圖34為雙向切換器件的部分佈局。圖35A至35B為分別沿圖34中的線D-D'和E-E'截取的橫截面視圖。 圖36和圖37A至37B顯示基於圖27的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件的結構。圖36為雙向切換器件的部分佈局。圖37A至37B為分別沿圖36中的線D-D'和E-E'截取的橫截面視圖。 圖38和圖39A至39B顯示基於圖27的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件的結構。圖38為雙向切換器件的部分佈局。圖39A至39B為分別沿圖38中的線D-D'和E-E'截取的橫截面視圖。 圖40為根據本發明的一些實施例的具有基板電位管理能力的雙向切換器件的電路框圖。 圖41描繪基於圖40的電路框圖的根據一些實施例的雙向切換器件的電路圖。 圖42A至42D描繪圖41中的雙向切換器件的操作機構。 圖43和圖44A至44E顯示基於圖41中的電路圖的雙向切換器件的結構。圖43為雙向切換器件的部分佈局。圖44A至44E為分別沿圖43中的線A-A'、B-B'、C-C'、D-D'和E-E'截取的橫截面視圖。 圖45和圖46顯示基於圖41的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件的結構。圖45為雙向切換器件的部分佈局。圖46為沿圖45中的線E-E'截取的橫截面視圖。 圖47和圖48顯示基於圖41的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件的結構。圖47為雙向切換器件的部分佈局。圖48為沿圖47中的線E-E'截取的橫截面視圖。 圖49和圖50顯示基於圖41的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件的結構。圖49為雙向切換器件的部分佈局。圖50為沿圖49中的線E-E'截取的橫截面視圖。 圖51和圖52顯示基於圖41的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件的結構。圖51為雙向切換器件的部分佈局。圖52為沿圖51中的線E-E'截取的橫截面視圖。 圖53和圖54顯示基於圖41的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件的結構。圖53為雙向切換器件的部分佈局。圖54為沿圖53中的線E-E'截取的橫截面視圖。 圖55A和55B描繪基於圖40的電路框圖的根據其它實施例的雙向切換器件的電路圖。 圖56A至56D描繪圖55A/55B中的雙向切換器件的操作機構。 圖57和圖58A至58D顯示基於圖55A/55B中的電路圖的雙向切換器件的結構。圖57為雙向切換器件的部分佈局。圖58A至58D為分別沿圖57中的線A-A'、B-B'、C-C'和D-D'截取的橫截面視圖。 圖59為基於圖55A/55B中的電路圖的雙向切換器件的部分佈局。 圖60為根據本發明的一些實施例的具有基板電位管理能力的雙向切換器件的電路框圖。 圖61描繪基於圖60的電路框圖的根據一些實施例的雙向切換器件的電路圖。 圖62A至62D描繪圖61中的雙向切換器件的操作機構。 圖63和圖64A至64E顯示基於圖61中的電路圖的雙向切換器件的結構。圖63為雙向切換器件的部分佈局。圖64A至64E為分別沿圖63中的線A-A'、B-B'、C-C'、D-D'和E-E'截取的橫截面視圖。 圖65和圖66顯示基於圖61的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件的結構。圖65為雙向切換器件的部分佈局。圖66為沿圖65中的線E-E'截取的橫截面視圖。 圖67和圖68顯示基於圖61的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件的結構。圖67為雙向切換器件的部分佈局。圖68為沿圖67中的線E-E'截取的橫截面視圖。 圖69和圖70顯示基於圖61的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件的結構。圖69為雙向切換器件的部分佈局。圖70為沿圖69中的線E-E'截取的橫截面視圖。 圖71和圖72顯示基於圖61的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件的結構。圖71為雙向切換器件的部分佈局。圖72為沿圖71中的線E-E'截取的橫截面視圖。 圖73和圖74顯示基於圖61的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件的結構。圖73為雙向切換器件的部分佈局。圖74為沿圖73中的線E-E'截取的橫截面視圖。 圖75A和75B描繪基於圖40的電路框圖的根據其它實施例的雙向切換器件的電路圖。 圖76A至76D描繪圖75A/75B中的雙向切換器件的操作機構。 圖77和圖78A至78D顯示基於圖75A/75B中的電路圖的雙向切換器件的結構。圖77為雙向切換器件的部分佈局。圖78A至78D為分別沿圖77中的線A-A'、B-B'、C-C'和D-D'截取的橫截面視圖。 圖79為根據本發明的一些實施例的具有基板電位管理能力的雙向切換器件的電路框圖。 圖80A和80B描繪基於圖79的電路框圖的根據一些實施例的雙向切換器件的電路圖。 圖81A至81D描繪圖80A/80B中的雙向切換器件的操作機構。 圖82和圖83A至83E顯示基於圖80A/80B中的電路圖的雙向切換器件的結構。圖82為雙向切換器件的部分佈局。圖83A至83E為分別沿圖82中的線A-A'、B-B'、C-C'、D-D'和E-E'截取的橫截面視圖。 圖84和圖85顯示基於圖80A/80B的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件的結構。圖84為雙向切換器件的部分佈局。圖85為沿圖84中的線E-E'截取的橫截面視圖。 圖86和圖87顯示基於圖80A/80B的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件的結構。圖86為雙向切換器件的部分佈局。圖87為沿圖86中的線E-E'截取的橫截面視圖。 圖88和圖89顯示基於圖80A/80B的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件的結構。圖88為雙向切換器件的部分佈局。圖89為沿圖88中的線E-E'截取的橫截面視圖。 圖90和圖91顯示基於圖80A/80B的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件的結構。圖90為雙向切換器件的部分佈局。圖91為沿圖90中的線E-E'截取的橫截面視圖。 圖92和圖93顯示基於圖80A/80B的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件的結構。圖92為雙向切換器件的部分佈局。圖93為沿圖92中的線E-E'截取的橫截面視圖。 圖94A和94B描繪基於圖79的電路框圖的根據一些實施例的另一雙向切換器件的電路圖。 圖95A至95D描繪圖94A/94B中的雙向切換器件的操作機構。 圖96和圖97A至97D顯示基於圖94A/94B中的電路圖的雙向切換器件的結構。圖96為雙向切換器件的部分佈局。圖97A至97D為分別沿圖96中的線A-A'、B-B'、C-C'和D-D'截取的橫截面視圖。 圖98和圖99顯示基於圖80A/80B的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件的結構。圖98為雙向切換器件的部分佈局。圖99為沿圖98中的線D-D'截取的橫截面視圖。 圖100和圖101顯示基於圖80A/80B的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件的結構。圖100為雙向切換器件的部分佈局。圖101為沿圖100中的線D-D'截取的橫截面視圖。 圖102和圖103顯示基於圖80A/80B的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件的結構。圖102為雙向切換器件的部分佈局。圖103為沿圖102中的線D-D'截取的橫截面視圖。 圖104和圖105顯示基於圖80A/80B的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件的結構。圖104為雙向切換器件的部分佈局。圖105為沿圖104中的線D-D'截取的橫截面視圖。 圖106和圖107顯示基於圖80A/80B的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件的結構。圖106為雙向切換器件的部分佈局。圖107為沿圖106中的線D-D'截取的橫截面視圖。 圖108為根據本發明的一些實施例的具有基板電位管理能力的雙向切換器件的電路框圖。 圖109A和109B描繪基於圖108的電路框圖的根據一些實施例的雙向切換器件的電路圖。 圖110A至110D描繪圖109A/109B中的雙向切換器件的操作機構。 圖111和圖112A至112E顯示基於圖109A/109B中的電路圖的雙向切換器件的結構。圖111為雙向切換器件的部分佈局。圖112A至112E為分別沿圖111中的線A-A'、B-B'、C-C'、D-D'和E-E'截取的橫截面視圖。 圖113和圖114顯示基於圖109A/109B的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件的結構。圖113為雙向切換器件的部分佈局。圖114為沿圖113中的線E-E'截取的橫截面視圖。 圖115和圖116顯示基於圖109A/109B的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件的結構。圖115為雙向切換器件的部分佈局。圖116為沿圖115中的線E-E'截取的橫截面視圖。 圖117和圖118顯示基於圖109A/109B的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件的結構。圖117為雙向切換器件的部分佈局。圖118為沿圖117中的線E-E'截取的橫截面視圖。 圖119和圖120顯示基於圖109A/109B的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件的結構。圖119為雙向切換器件的部分佈局。圖120為沿圖119中的線E-E'截取的橫截面視圖。 圖121和圖122顯示基於圖109A/109B的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件的結構。圖121為雙向切換器件的部分佈局。圖122為沿圖121中的線E-E'截取的橫截面視圖。 圖123A和123B描繪基於圖79的電路框圖的根據一些實施例的另一雙向切換器件的電路圖。 圖124A至124D描繪圖123A/123B中的雙向切換器件的操作機構。 圖125和圖126A至126D顯示基於圖123A/123B中的電路圖的雙向切換器件的結構。圖125為雙向切換器件的部分佈局。圖126A至126D為分別沿圖125中的線A-A'、B-B'、C-C'和D-D'截取的橫截面視圖。 圖127和圖128顯示基於圖80A/80B的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件的結構。圖127為雙向切換器件的部分佈局。圖128為沿圖127中的線D-D'截取的橫截面視圖。 圖129和圖130顯示基於圖80A/80B的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件的結構。圖129為雙向切換器件的部分佈局。圖130為沿圖129中的線D-D'截取的橫截面視圖。 圖131和圖132顯示基於圖80A/80B的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件的結構。圖131為雙向切換器件的部分佈局。圖132為沿圖131中的線D-D'截取的橫截面視圖。 圖133和圖134顯示基於圖80A/80B的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件的結構。圖133為雙向切換器件的部分佈局。圖134為沿圖133中的線D-D'截取的橫截面視圖。 圖135和圖136顯示基於圖80A/80B的電路圖的根據另一實施例的雙向切換器件的結構。圖135為雙向切換器件的部分佈局。圖136為沿圖135中的線D-D'截取的橫截面視圖。
1:雙向切換器件
CTRL:控制節點
F1、F2、F3:第一、第二、第三電位穩定元件
Gm:主閘極端子
P/L1、P/L2:第一、第二電力/負載節點
F1、F2、F3:第一、第二、第三電位穩定元件
Qm:雙側電晶體
REF:參考節點
S/D1、S/D2:第一、第二源極/漏極端子
SUB:主基板端子

Claims (20)

  1. 一種具有基板電位管理能力的氮化物基雙向切換器件，其具有控制節點、第一電力/負載節點、第二電力/負載節點和主基板，且包括： 氮化物基雙側電晶體，其具有連接到所述控制節點的第一閘極端子、連接到所述第一電力/負載節點的第一源極/漏極端子、連接到所述第二電力/負載節點的第二源極/漏極端子，和連接到所述主基板的主基板端子；和 基板電位管理電路，其配置成用於管理所述主基板的電位，所述基板電位管理電路包括： 第一電位穩定元件，其具有電連接到所述第一電力/負載節點的第一傳導端子和電連接到所述主基板的第二傳導端子； 第二電位穩定元件，其具有電連接到所述第二電力/負載節點的第一傳導端子和電連接到所述主基板的第二傳導端子； 第三電位穩定元件，其具有連接到所述主基板的第一傳導端子和連接到所述控制節點的第二傳導端子；且 其中當將高電平電壓施加到所述控制節點時，所述第一電位穩定元件具有低於所述第三電位穩定元件的第三電阻的第一電阻，且所述第二電位穩定元件具有低於所述第三電阻的第二電阻，使得所述主基板的電位基本上等於所述第一電力/負載節點和所述第二電力/負載節點的電位中的較低一個。
  2. 如請求項1所述的氮化物基雙向切換器件，其中： 所述第一電位穩定元件為第一二極體，所述第一二極體由第一整流電晶體形成，所述第一整流電晶體具有均連接到所述主基板的閘極端子和源極端子，和連接到所述第一電力/負載節點的漏極端子； 所述第二電位穩定元件為第二二極體，所述第二二極體由第二整流電晶體形成，所述第二整流電晶體具有均連接到所述主基板的閘極端子和源極端子，和連接到所述第二電力/負載節點的漏極端子; 所述第三電位穩定元件為電阻器，所述電阻器具有連接到所述主基板的第一端子和連接到所述控制節點的第二端子。
  3. 如請求項2所述的氮化物基雙向切換器件，其中所述氮化物基雙側電晶體、所述第一整流電晶體、所述第二整流電晶體和所述電阻器集成在積體電路（IC）晶片中，所述積體電路晶片包括： 基板； 第一氮化物基半導體層，其安置在所述基板上方； 第二氮化物基半導體層，其安置在所述第一氮化物基半導體層上且具有大於所述第一氮化物基半導體層的帶隙的帶隙； 一個或多個閘極結構，其安置在所述第二氮化物基半導體層上方，所述一個或多個閘極結構各自包含閘極半導體層和安置在所述閘極半導體層上的閘電極層； 第一鈍化層，其安置在所述第二氮化物基半導體層上且覆蓋閘極金屬層； 一個或多個源極/漏極（S/D）電極，其安置在所述第二氮化物基半導體層上且穿透所述第一鈍化層； 第二鈍化層，其安置在所述第一鈍化層上且覆蓋所述S/D電極； 一個或多個第一導電通孔，其安置在所述第二鈍化層內； 第一導電層，其安置在所述第二鈍化層上且圖案化以形成一個或多個第一導電跡線； 第三鈍化層，其安置在所述第一導電層上且覆蓋所述一個或多個導電跡線； 一個或多個第二導電通孔，其安置在所述第三鈍化層內； 至少一個鎵穿孔（TGV），其從所述第二導電層縱向延伸且穿透到所述基板中； 第二導電層，其安置在所述第三鈍化層上且圖案化以形成一個或多個第二導電跡線；和 保護層，其安置在所述第二導電層上方且具有一個或多個開口以暴露一個或多個導電墊，所述一個或多個導電墊包含：控制墊，其配置成充當所述控制節點；第一電力/負載墊，其配置成充當所述第一電力/負載節點；和第二電力/負載墊，其配置成充當所述第二電力/負載節點； 電阻性元件，其包括電連接到所述基板以充當所述電阻器的所述第一端子的第一端和電連接到所述控制墊以充當所述電阻器的所述第二端子的第二端； 其中所述一個或多個S/D電極包含： 至少一個第一S/D電極，其電連接到所述第一電力/負載墊以充當所述氮化物基雙側電晶體的所述第一源極/漏極端子和所述第一整流電晶體的所述漏極端子； 至少一個第二S/D電極，其電連接到所述第二電力/負載墊以充當所述氮化物基雙側電晶體的所述第二源極/漏極端子和所述第二整流電晶體的所述漏極端子； 至少一個第三S/D電極，其電連接到所述基板以充當所述第一整流電晶體的所述源極端子； 至少一個第四S/D電極，其電連接到所述基板以充當所述第二整流電晶體的所述源極端子； 其中所述一個或多個閘極結構包含： 至少一個第一閘極結構，其電連接到所述控制墊以充當所述氮化物基雙側電晶體的所述主閘極端子； 至少一個第二閘極結構，其電連接到所述基板以充當所述第一整流電晶體的所述閘極端子； 至少一個第三閘極結構，其電連接到所述基板以充當所述第二整流電晶體的所述閘極端子。
  4. 如請求項3所述的氮化物基雙向切換器件，其中所述電阻性元件安置在鄰近於所述第一氮化物基半導體層與所述第二氮化物基半導體層之間的異質結介面的二維電子氣體區處。
  5. 如請求項3所述的氮化物基雙向切換器件，其中所述電阻性元件安置在所述第二氮化物基半導體層上，且由與所述閘極結構相同的材料製成。
  6. 如請求項3所述的氮化物基雙向切換器件，其中所述電阻性元件安置在第一鈍化層上，且由與所述S/D電極相同的材料製成。
  7. 如請求項3所述的氮化物基雙向切換器件，其進一步包括安置在第二鈍化層內且圖案化以形成所述電阻性元件的第三導電層。
  8. 如請求項3所述的氮化物基雙向切換器件，其中所述電阻性元件安置在所述第二鈍化層上，且由與所述第一導電跡線相同的材料製成。
  9. 如請求項3所述的氮化物基雙向切換器件，其中所述電阻性元件安置在第三鈍化層上，且由與所述第二導電跡線相同的材料製成。
  10. 如請求項1所述的氮化物基雙向切換器件，其中： 所述第一電位穩定元件為第一電阻器，所述第一電阻器具有連接到所述第一電力/負載節點的第一端子和連接到所述主基板的第二端子； 所述第二電位穩定元件為第二電阻器，所述第二電阻器具有連接到所述第二電力/負載節點的第一端子和連接到所述主基板的第二端子；且 所述第三電位穩定元件為二極體，所述二極體由整流電晶體形成，所述整流電晶體具有均連接到所述主基板的閘極端子和源極端子，和連接到所述控制節點的漏極端子。
  11. 如請求項10所述的氮化物基雙向切換器件，其中所述氮化物基雙側電晶體、所述第一電阻器、所述第二電阻器和所述整流電晶體集成在積體電路（IC）晶片中，所述積體電路晶片包括： 基板； 第一氮化物基半導體層，其安置在所述基板上方； 第二氮化物基半導體層，其安置在所述第一氮化物基半導體層上且具有大於所述第一氮化物基半導體層的帶隙的帶隙； 一個或多個閘極結構，其安置在所述第二氮化物基半導體層上方，所述一個或多個閘極結構各自包含閘極半導體層和安置在所述閘極半導體層上的閘電極層； 第一鈍化層，其安置在所述第二氮化物基半導體層上且覆蓋閘極金屬層； 一個或多個源極/漏極（S/D）電極，其安置在所述第二氮化物基半導體層上且穿透所述第一鈍化層； 第二鈍化層，其安置在所述第一鈍化層上且覆蓋所述S/D電極； 一個或多個第一導電通孔，其安置在所述第二鈍化層內； 第一導電層，其安置在所述第二鈍化層上且圖案化以形成一個或多個第一導電跡線； 第三鈍化層，其安置在所述第一導電層上且覆蓋所述一個或多個導電跡線； 一個或多個第二導電通孔，其安置在所述第三鈍化層內； 至少一個鎵穿孔（TGV），其從所述第二導電層縱向延伸且穿透到所述基板中； 第二導電層，其安置在所述第三鈍化層上且圖案化以形成一個或多個第二導電跡線；和 保護層，其安置在所述第二導電層上方且具有一個或多個開口以暴露一個或多個導電墊，所述一個或多個導電墊包含： 控制墊，其配置成充當所述控制節點； 第一電力/負載墊，其配置成充當所述第一電力/負載節點；和第二電力/負載墊，其配置成充當所述第二電力/負載節點； 第一電阻性元件，其包括電連接到所述第一電力/負載墊以充當所述第一電阻器的所述第一端子的第一端和電連接到所述基板以充當所述第一電阻器的所述第二端子的第二端；和 第二電阻性元件，其包括電連接到所述第二電力/負載墊以充當所述第二電阻器的所述第一端子的第一端和電連接到所述基板以充當所述第二電阻器的所述第二端子的第二端； 其中所述一個或多個S/D電極包含： 至少一個第一S/D電極，其電連接到所述第一電力/負載墊以充當所述氮化物基雙側電晶體的所述第一源極/漏極端子； 至少一個第二S/D電極，其電連接到所述第二電力/負載墊以充當所述氮化物基雙側電晶體的所述第二源極/漏極端子； 至少一個第三S/D電極，其電連接到所述基板以充當所述整流電晶體的所述源極端子；和 至少一個第四S/D電極，其電連接到所述控制墊以充當所述整流電晶體的所述漏極端子； 其中所述一個或多個閘極結構包含： 至少一個第一閘極結構，其電連接到所述控制墊以充當所述氮化物基雙側電晶體的所述主閘極端子；和 至少一個第二閘極結構，其電連接到所述基板以充當所述整流電晶體的所述閘極端子。
  12. 如請求項11所述的氮化物基雙向切換器件，其中所述第一電阻性元件和所述第二電阻性元件安置在鄰近於所述第一氮化物基半導體層與所述第二氮化物基半導體層之間的異質結介面的二維電子氣體區處。
  13. 如請求項11所述的氮化物基雙向切換器件，其中所述第一電阻性元件和所述第二電阻性元件安置在所述第二氮化物基半導體層上，且由與所述閘極結構相同的材料製成。
  14. 如請求項11所述的氮化物基雙向切換器件，其中所述第一電阻性元件和所述第二電阻性元件安置在所述第一鈍化層上，且由與所述S/D電極相同的材料製成。
  15. 如請求項11所述的氮化物基雙向切換器件，其進一步包括安置在所述第二鈍化層內且圖案化以形成所述第一電阻性元件和所述第二電阻性元件的第三導電層。
  16. 如請求項11所述的氮化物基雙向切換器件，其中所述第一電阻性元件和所述第二電阻性元件安置在所述第二鈍化層上，且由與所述第一導電跡線相同的材料製成。
  17. 如請求項11所述的氮化物基雙向切換器件，其中所述第一電阻性元件和所述第二電阻性元件安置在所述第三鈍化層上，且由與所述第二導電跡線相同的材料製成。
  18. 一種用於製造氮化物基切換器件的方法，其包括： 在基板之上形成第一氮化物基半導體層； 在所述第一氮化物基半導體層上形成第二氮化物基半導體層； 將閘極半導體層安置在所述第二氮化物基半導體層上，且將閘電極層安置在所述閘極半導體層上，且使所述閘極半導體層和所述閘電極層圖案化以形成一個或多個閘極結構； 在所述第二氮化物基半導體層上形成第一鈍化層以覆蓋所述閘極結構； 在所述第一鈍化層中形成一個或多個開口以暴露所述第二氮化物基半導體層的一些區，安置S/D電極層以覆蓋所述第一鈍化層和所述第二氮化物基半導體層的暴露區，且使所述S/D電極層圖案化以形成穿透所述第一鈍化層且與所述第二氮化物基半導體層接觸的一個或多個S/D電極； 在所述第一鈍化層上形成第二鈍化層以覆蓋所述S/D電極； 在所述第二鈍化層內形成一個或多個第一導電通孔； 在所述第二鈍化層上形成第一導電層且使所述第一導電層圖案化以形成一個或多個第一圖案化導電跡線； 在所述第一導電層上形成第三鈍化層以覆蓋所述一個或多個導電跡線； 在所述第三鈍化層內形成一個或多個第二導電通孔； 形成從所述第二導電層縱向延伸且穿透到所述基板中的至少一個鎵穿孔（TGV）； 在所述第三鈍化層上形成第二導電層且使所述第二導電層圖案化以形成一個或多個第二圖案化導電跡線； 在所述第二導電層上方形成保護層且使所述保護層圖案化以形成一個或多個開口以暴露一個或多個導電墊，所述一個或多個導電墊包含控制墊、第一電力/負載墊和第二電力/負載墊；且 通過圖案化鄰近於所述第一氮化物基半導體層和所述第二氮化物基半導體層之間的異質結介面的二維電子氣體區形成一個或多個鄰近於電阻性元件。
  19. 如請求項18所述的方法，其進一步包括通過以下操作構造氮化物基雙側電晶體、第一整流電晶體，第二整流電晶體和電阻器： 將至少一個第一S/D電極電連接到所述第一電力/負載墊以形成所述氮化物基雙側電晶體的第一S/D端子和所述第一整流電晶體的漏極端子； 將至少一個第二S/D電極電連接到所述第二電力/負載墊以形成所述氮化物基雙側電晶體的第二S/D端子和所述第二整流電晶體的漏極端子； 將至少一個第三S/D電極電連接到所述基板以形成所述第一整流電晶體的源極端子； 將至少一個第四S/D電極電連接到所述基板以形成所述第二整流電晶體的源極端子； 將至少一個第一閘極結構電連接到所述控制墊以形成所述氮化物基雙側電晶體的主閘極端子； 將至少一個第二閘極結構電連接到所述基板以形成所述第一整流電晶體的閘極端子； 將至少一個第三閘極結構電連接到所述基板以形成所述第二整流電晶體的閘極端子； 將一個電阻性元件的第一端電連接到所述基板以形成所述電阻器的第一端子；和 將所述電阻性元件的第二端電連接到所述控制墊以形成所述電阻器的第二端子。
  20. 如請求項18所述的方法，其進一步包括通過以下操作構造氮化物基雙側電晶體，整流電晶體，第一電阻器和第二電阻器： 將至少一個第一S/D電極電連接到所述第一電力/負載墊以形成所述氮化物基雙側電晶體的第一S/D端子； 將至少一個第二S/D電極電連接到所述第二電力/負載墊以形成所述氮化物基雙側電晶體的第二S/D端子； 將至少一個第三S/D電極電連接到所述基板以形成所述整流電晶體的源極端子； 將至少一個第四S/D電極電連接到所述控制墊以形成所述整流電晶體的漏極端子； 將至少一個第一閘極結構電連接到所述控制墊以形成所述氮化物基雙側電晶體的主閘極端子； 將至少一個第二閘極結構電連接到所述基板以形成所述第一整流電晶體的閘極端子； 將一個第一電阻性元件的第一端電連接到到所述第一電力/負載墊以形成所述第一電阻器的第一端子； 將所述第一電阻性元件的第二端電連接到所述基板以形成所述第一電阻器的第二端子； 將一個第二電阻性元件的第一端電連接到所述第二電力/負載墊以形成所述第二電阻器的第一端子； 將所述第二電阻性元件的第二端電連接到所述基板以形成所述第二電阻器的第二端子。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115799253B (zh) * 2021-05-25 2024-01-02 英诺赛科(苏州)科技有限公司 氮化物基双向切换器件及其制造方法
WO2024040516A1 (en) * 2022-08-25 2024-02-29 Innoscience (Zhuhai) Technology Co., Ltd. Nitride-based electronic device with wafer-level dynamic on-resistance monitoring capability

Family Cites Families (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4270336B2 (ja) * 1999-05-27 2009-05-27 株式会社ルネサステクノロジ 半導体集積回路装置
US6936898B2 (en) * 2002-12-31 2005-08-30 Transmeta Corporation Diagonal deep well region for routing body-bias voltage for MOSFETS in surface well regions
US7550781B2 (en) * 2004-02-12 2009-06-23 International Rectifier Corporation Integrated III-nitride power devices
US7426128B2 (en) * 2005-07-11 2008-09-16 Sandisk 3D Llc Switchable resistive memory with opposite polarity write pulses
WO2007035862A2 (en) * 2005-09-21 2007-03-29 International Rectifier Corporation Semiconductor package
JP2008153748A (ja) * 2006-12-14 2008-07-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd 双方向スイッチ及び双方向スイッチの駆動方法
JP2008235625A (ja) * 2007-03-22 2008-10-02 Seiko Epson Corp 半導体集積回路
US7737501B2 (en) * 2007-07-11 2010-06-15 International Business Machines Corporation FinFET SRAM with asymmetric gate and method of manufacture thereof
JP4874887B2 (ja) * 2007-07-20 2012-02-15 株式会社東芝 高周波半導体スイッチ装置
JP5369434B2 (ja) * 2007-12-21 2013-12-18 サンケン電気株式会社 双方向スイッチ
JPWO2011064955A1 (ja) * 2009-11-30 2013-04-11 パナソニック株式会社 双方向スイッチ
JP2011182591A (ja) * 2010-03-02 2011-09-15 Panasonic Corp 半導体装置
JP2012004253A (ja) * 2010-06-15 2012-01-05 Panasonic Corp 双方向スイッチ、２線式交流スイッチ、スイッチング電源回路および双方向スイッチの駆動方法
US20140374766A1 (en) * 2013-06-20 2014-12-25 Texas Instruments Incorporated Bi-directional gallium nitride switch with self-managed substrate bias
US9130026B2 (en) * 2013-09-03 2015-09-08 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Crystalline layer for passivation of III-N surface
US9472625B2 (en) * 2014-03-17 2016-10-18 Infineon Technologies Austria Ag Operational Gallium Nitride devices
US9425301B2 (en) * 2014-04-30 2016-08-23 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Sidewall passivation for HEMT devices
US9356017B1 (en) * 2015-02-05 2016-05-31 Infineon Technologies Austria Ag Switch circuit and semiconductor device
DE102015117395A1 (de) 2015-10-13 2017-04-13 Infineon Technologies Austria Ag Schaltkreis, Halbleiterbauelement und Verfahren
DE102015117394B4 (de) * 2015-10-13 2020-06-18 Infineon Technologies Austria Ag Halbleiterbauelement
US9837522B2 (en) * 2015-11-02 2017-12-05 Infineon Technologies Austria Ag III-nitride bidirectional device
JP6738407B2 (ja) * 2016-03-15 2020-08-12 パナソニック株式会社 双方向スイッチ
US20180076310A1 (en) * 2016-08-23 2018-03-15 David Sheridan Asymmetrical blocking bidirectional gallium nitride switch
EP3343763B1 (en) * 2016-12-29 2019-11-06 GN Hearing A/S Output driver comprising mos switches with adjustable back gate biasing
US10224924B1 (en) * 2017-08-22 2019-03-05 Infineon Technologies Austria Ag Bidirectional switch with passive electrical network for substrate potential stabilization
US11112436B2 (en) * 2018-03-26 2021-09-07 Analog Devices International Unlimited Company Spark gap structures for detection and protection against electrical overstress events
US11862630B2 (en) * 2018-04-23 2024-01-02 Infineon Technologies Austria Ag Semiconductor device having a bidirectional switch and discharge circuit
CN109817710A (zh) * 2018-12-29 2019-05-28 英诺赛科（珠海）科技有限公司 高电子迁移率晶体管及其制造方法
EP3942609A4 (en) * 2019-03-21 2023-06-07 Transphorm Technology, Inc. INTEGRATED DESIGN FOR III-NITRIDE DEVICES
US10818786B1 (en) * 2019-05-07 2020-10-27 Cambridge Gan Devices Limited III-V semiconductor device with integrated protection functions
CN112490243B (zh) * 2019-09-12 2023-09-12 联华电子股份有限公司 三维半导体结构及其制作方法
JP7242908B2 (ja) * 2019-10-17 2023-03-20 長江存儲科技有限責任公司 バックサイドアイソレーション構造体を備えた３次元メモリデバイス
WO2021094878A1 (ja) * 2019-11-15 2021-05-20 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置
WO2021165780A1 (ja) * 2020-02-21 2021-08-26 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置、蓄電装置、電池制御回路、電子部品、車両、および電子機器
CN112154542B (zh) * 2020-04-29 2023-12-08 英诺赛科（珠海）科技有限公司 电子装置
CN113875019A (zh) * 2020-04-30 2021-12-31 英诺赛科(苏州)半导体有限公司 半导体器件以及制造半导体器件的方法
CN112640127B (zh) * 2020-11-30 2022-09-06 英诺赛科(苏州)半导体有限公司 半导体装置及其制造方法
CN113130643B (zh) * 2020-12-18 2022-11-25 英诺赛科(苏州)科技有限公司 半导体器件以及制造半导体器件的方法
WO2022134010A1 (en) * 2020-12-25 2022-06-30 Innoscience (Suzhou) Technology Co., Ltd. Semiconductor device and manufacturing method thereof
CN112750898A (zh) * 2021-01-07 2021-05-04 王琮 基于氮化镓的半导体功率器件及其制造方法
CN115799253B (zh) * 2021-05-25 2024-01-02 英诺赛科(苏州)科技有限公司 氮化物基双向切换器件及其制造方法

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