用于双向半导体开关的无源放电电路的制作方法

本公开涉及半导体装置的领域，并且特别地涉及用于双向半导体开关的无源放电电路。

背景技术：

1、在单片装置中具有公共漏极的两个分开的栅极是用于实现双向开关的流行配置。单片装置通常被实现在公共衬底中，其中两个开关中的每个开关具有它自己的栅极驱动器。公共漏极配置在单片装置的任一端具有源极，意味着到衬底的源极连接不是双向开关的选项。如果衬底保持浮动并且两个源极之一在高电压被偏置，则该源极结合相邻栅极用作延伸漏极，并且因此跟随高电势。为了稳定的双向装置操作，衬底必须在接通状态期间保持尽可能接近地电势。传统上，两个背靠背二极管被集成，其中它们的阳极连接到衬底并且每个阴极连接到源极的任一端。然而，这种背靠背二极管实现未在双向开关的接通状态期间使衬底电压保持在期望电压(接近0v)，并且因此，使装置性能劣化。替代地，衬底经历大的负电势，因为在双向开关的断开状态期间存储在衬底中的负电荷局限于位于背靠背二极管的中间点的衬底。这种局限由背靠背二极管中的任一二极管引起，所述二极管最初在双向开关的断开状态期间被正向偏置，但当双向装置从断开状态切换到接通状态时改变为阻断模式。

2、因此，存在对用于在双向开关的断开到接通切换期间为衬底提供放电路径的更加有效的单片解决方案的需要。

技术实现思路

1、根据半导体装置的实施例，所述半导体装置包括：半导体主体，包括有源区和位于所述有源区下面的衬底区；双向开关，包括第一栅极结构和第二栅极结构，所述第一栅极结构和第二栅极结构被配置为控制所述有源区中的沟道的导电状态，并且第一输入输出端子和第二输入输出端子按照电气方式连接到所述沟道；第一无源叠接(cascode)电路，被配置为当所述双向开关处于断开状态并且与所述第二输入输出端子相比所述第一输入输出端子处于更高电势时阻断所述第一输入输出端子和所述衬底区之间的电压并且激活所述衬底区和所述第二输入输出端子之间的放电路径；和第二无源叠接电路，被配置为当所述双向开关处于断开状态并且与所述第一输入输出端子相比所述第二输入输出端子处于更高电势时阻断所述第二输入输出端子和所述衬底区之间的电压并且激活所述衬底区和所述第一输入输出端子之间的放电路径。

2、根据半导体装置的另一实施例，所述半导体装置包括：半导体主体，包括有源区和位于所述有源区下面的衬底区；双向开关，包括第一栅极结构和第二栅极结构，所述第一栅极结构和第二栅极结构被配置为控制所述有源区中的沟道的导电状态，并且第一输入输出端子和第二输入输出端子按照电气方式连接到所述沟道；和无源放电电路，与所述双向开关并联，并且被配置为使用跨所述第一输入输出端子和所述第二输入输出端子的电压的部分来接通晶体管装置，所述晶体管装置在所述双向开关的断开状态期间并且在zvs(零电压切换)转变时段期间按照电气方式将所述衬底区连接到处于更低电势的输入输出端子。

3、本领域技术人员将会在阅读下面的详细描述时并且在观看附图时意识到另外的特征和优点。

技术特征：

1.一种半导体装置，包括：

2.如权利要求1所述的半导体装置，其中：

3.如权利要求2所述的半导体装置，其中：

4.如权利要求1所述的半导体装置，其中：

5.如权利要求4所述的半导体装置，其中：

6.如权利要求5所述的半导体装置，其中：

7.如权利要求6所述的半导体装置，其中：

8.如权利要求7所述的半导体装置，其中：

9.如权利要求5所述的半导体装置，其中：

10.如权利要求5所述的半导体装置，其中：

11.如权利要求4所述的半导体装置，其中：

12.如权利要求4所述的半导体装置，其中：

13.如权利要求12所述的半导体装置，其中：

14.如权利要求13所述的半导体装置，其中：

15.如权利要求1所述的半导体装置，其中在所述双向开关的zvs(零电压切换)期间：

16.如权利要求1所述的半导体装置，其中：

17.如权利要求1所述的半导体装置，其中：

18.如权利要求1所述的半导体装置，其中：

19.一种半导体装置，包括：

技术总结本公开涉及用于双向半导体开关的无源放电电路。一种半导体装置包括：半导体主体，具有有源区和位于有源区下面的衬底区；双向开关，具有第一栅极结构和第二栅极结构，所述第一栅极结构和第二栅极结构被配置为控制有源区中的沟道的导电状态，并且第一输入输出端子和第二输入输出端子按照电气方式连接到所述沟道；和无源放电电路，与所述双向开关并联，并且被配置为使用跨所述第一输入输出端子和所述第二输入输出端子的电压的部分来接通晶体管装置，所述晶体管装置在所述双向开关的断开状态期间并且在ZVS(零电压切换)转变时段期间按照电气方式将所述衬底区连接到处于更低电势的输入输出端子。技术研发人员：梁健,G·玛德巴赫,H·韦普平斯受保护的技术使用者：英飞凌科技奥地利有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/25