[发明专利]半导体开关元件和半导体电路装置

说明书

本非临时申请要求2006年7月6日在日本提交的专利申请2006-187177的符合35 U.S.C.§119(a)的优先权，该申请的全部内容通过引用结合于此。

技术领域

本发明涉及：半导体开关元件；以及诸如倒相器电路和电动机电路之类的半导体电路装置，它需要利用半导体开关元件的不仅沿正方向的而且沿反方向的电流。

背景技术

利用该类型的半导体开关元件的半导体电路装置中的某一些(例如，电动机电路和倒相器电路)需要不仅沿正方向的而且沿反方向的电流。。

当电流打算在截止状态期间在常规半导体开关元件中沿反偏置方向流动时，如图5所示必须在半导体开关元件的两端新结合一二极管。

图5是示出利用常规半导体开关元件的倒相器电路的示例性结构的电路图。

在图5中，例如，在常规倒相器电路40中，在四个半导体开关元件30a至30d中，两个串联电路并联连接在电源41的两端之间，这两个串联电路中的一个由半导体开关元件30a和30b组成，而另一个由半导体开关元件30c和30d组成。同样，电容器42连接在电源41的两端之间。需要不仅沿正方向的而且沿反方向的电流的输出电路43(例如，电动机)连接在构成一个串联电路的半导体开关元件30a和30b的连接点与构成另一个串联电路的半导体开关元件30c和30d的连接点之间。

采用上述的结构，在具有电动机电路结构的常规倒相器电路40中，当半导体开关元件30a和30d导通，并且半导体开关元件30b和30c截止时，电流从半导体开关元件30a经由输出电路43(例如，电动机)流到半导体开关元件30d。在该情况下，电流沿正方向流入输出电路43(例如，电动机)。

当半导体开关元件30b和30c导通，并且半导体开关元件30a和30d截止时，电流从半导体开关元件30c经由输出电路43(例如，电动机)流入半导体开关元件30b。在该情况下，电流沿反方向流入输出电路43(例如，电动机)。

此外，当水平半导体开关元件30a和30d截止时，由于半导体开关元件30a至30d的夹断，没有电流流入输出电路43(例如，电动机)。

因此，在倒相器电路40中，为了使电流在水平半导体开关元件30a至30d截止时沿反偏置方向流动，用于反偏置工作的二极管44并联连接到相应半导体开关元件30a至30d。

作为半导体开关元件的示例性装置结构，例如，参考文献1提出一种装置结构，其中由高肖特基(Schottky)势垒材料Ni制成的电极和由低肖特基势垒材料Ti制成的电极被设置在SiC层上。据报导，采用具有高肖特基势垒的Ni电极和具有低肖特基势垒的Ti电极，可实现低导通电阻和通过高肖特基势垒的夹断控制。

此外，参考文献2公开了一种半导体装置，其中凸起的AlGaN层被设置在二极管中的n-GaN层上，且具有不同高度的肖特基势垒的两种类型的正电极被设置在凸起的AlGaN上。换言之，参考文献2公开了一种GaN半导体装置，其中具有低肖特基势垒的第一正电极和具有高肖特基势垒的第二正电极被设置在n-GaN层的表面的凸起部分上。

此外，参考文献3公开了一种半导体装置，其中具有彼此不同的宽度并具有不同高度的肖特基势垒的两种类型的正电极被设置在由GaN半导体制成的肖特基二极管中。换言之，参考文献3公开了一种半导体装置，其中具有高肖特基势垒的第二正电极的一部分被设置成与具有低肖特基势垒的第一正电极接触，且第二正电极也与半导体层接触。

此外，参考文献4公开了一种GaN半导体集成电路，其中参考文献3中描述的肖特基二极管和晶体管(FET；场效应晶体管)被集成在同一衬底上。

[参考文献1]J.A.Cooper等人的“Recent Advances in SiC Power Device”，Materials Science Forum，第264-268卷(1998)，第895-900页

[参考文献2]日本特开公布第2004-31896号

[参考文献3]日本特开公布第2005-317843号

[参考文献4]日本特开公布第2006-100645号

发明内容

如上所述，在诸如倒相器电路和电动机电路之类的上述需要不仅沿正方向的而且沿反方向的电流的常规半导体电路装置中，当新结合用于反偏置工作的二极管44时，出现了增加成本的问题，并且出现了由于二极管44导致的损耗而引起的工作速度降低的问题。