[发明专利]具有快速切换能力的超结功率半导体装置

权利要求书

1.一种超结（SJ）装置，包含：

具有第一导电型的装置层，其中，所述装置层包含设置在所述装置层的顶部表面中的具有第二导电型的顶部区；

设置成与所述装置层相邻的具有所述第一导电型的第一电荷平衡（CB）层，其中，所述第一CB层包含具有所述第二导电型的第一多个电荷平衡（CB）区；以及

设置在所述装置层和所述第一CB层中的具有所述第二导电型的第一连接区，其中，所述第一连接区从所述装置层的所述顶部区延伸到所述第一CB层的所述第一多个CB区的至少第一CB区。

2. 根据权利要求1所述的SJ装置，其中，所述第一连接区的宽度处于大约1 µm与5 µm之间。

3. 根据权利要求2所述的SJ装置，其中，所述第一连接区的掺杂浓度处于大约5x10¹⁵cm^-3与大约4x10¹⁶ cm^-3之间。

4.根据权利要求1所述的SJ装置，包含设置在所述装置层和所述第一CB层中的具有所述第二导电型的第二连接区，其中，所述第二连接区从所述装置层的所述顶部区延伸到所述第一多个CB区的至少第二CB区。

5.根据权利要求4所述的SJ装置，其中，所述第一和第二连接区之间的间距大于或等于所述第一连接区或所述第二连接区的宽度的5倍。

6. 根据权利要求5所述的SJ装置，其中，所述第一和第二连接区的掺杂浓度处于大约4x10¹⁶ cm^-3与大约1x10¹⁷ cm^-3之间。

7.根据权利要求1所述的SJ装置，其中，所述装置层和所述CB层由宽带隙半导体材料制备。

8.根据权利要求7所述的SJ装置，其中，所述装置层和所述CB层由碳化硅（SiC）制备。

9.根据权利要求1所述的SJ装置，其中，所述SJ装置是金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）、结型场效应晶体管（JFET）、双极结型晶体管（BJT）或二极管。

10.根据权利要求1所述的SJ装置，其中，所述第一连接区延伸通过所述第一多个CB区的所述第一CB区的厚度。

11.根据权利要求11所述的SJ装置，其中，所述第一连接区与所述第一CB区重叠了小于所述第一连接区的宽度的距离。

12.根据权利要求1所述的SJ装置，包含：

设置成与所述第一CB层相邻的具有所述第一导电型的第二电荷平衡（CB）层，其中，第二CB层包含具有所述第二导电型的第二多个电荷平衡（CB）区，其中，所述第一连接区从所述装置层的所述顶部区延伸到所述第二CB层的所述第二多个CB区中的至少一个。

13.根据权利要求1所述的SJ装置，其中，所述第一连接区包含从所述装置层的所述顶部区延伸到所述第一CB层的所述第一CB区的第一连接段，其中，所述第一连接区包含从所述第一区延伸到所述第二CB层的所述第二多个CB区的第二CB区的第二连接段，且其中，所述第一连接段和所述第二连接段不邻接。

14.根据权利要求1所述的SJ装置，其中，所述顶部区包含场效应晶体管（FET）的体区、阱区或结势垒肖特基（JBS）二极管或混合PiN肖特基（MPS）二极管的结势垒区。

15. 根据权利要求1所述的SJ装置，其中，所述SJ装置的切换速度大于1 kHz。