A power stage assembly for improved thermal dissipation and EMC for top-cooled semiconductor power switching devices, e.g. high voltage, high current lateral GaN power transistors in embedded die packages. The power switching devices are mounted on a PCB substrate, with electrical connections between a bottom side of each device package and the PCB. Each device package has a thermal pad on the top-side. A heat-spreader is secured in thermal contact with the thermal pads of each device, and a heatsink is in thermal contact with the heat-spreader. The heat-spreader is a multilayer structure comprising: a thermally conductive metal substrate layer in contact with the heatsink; a conductive layer providing an EMC layer which is connected to power ground; a conductive layer defining large area thermal pads in thermal contact with thermal pads of each die; and dielectric material electrically isolating conductive layers of the heat-spreader.
Embedded die packaging for high voltage, high temperature operation of power semiconductor switching devices is disclosed, wherein a power semiconductor die is embedded in laminated body comprising a layer stack of a plurality of dielectric layers and electrically conductive layers, and wherein a first thermal pad on one side of the package and a second thermal pad on an opposite side of the package provides for dual-side cooling. Example embodiments of the dual-side cooled package may be based on a bottom-side cooled layup with a primary bottom-side thermal pad and a secondary top-side thermal pad, or a top-side cooled layup with primary top-side thermal pad and a secondary bottom side thermal pad, using layups with or without a leadframe. For example, the power semiconductor switching device comprises a GaN power transistor, such as a GaN HEMT rated for operation at ≥100V or ≥600V, for switching tens or hundreds of Amps.
H01L 23/367 - Refroidissement facilité par la forme du dispositif
H01L 29/16 - Corps semi-conducteurs caractérisés par les matériaux dont ils sont constitués comprenant, mis à part les matériaux de dopage ou autres impuretés, seulement des éléments du groupe IV de la classification périodique, sous forme non combinée
H01L 29/20 - Corps semi-conducteurs caractérisés par les matériaux dont ils sont constitués comprenant, à part les matériaux de dopage ou autres impuretés, uniquement des composés AIIIBV
H01L 29/66 - Types de dispositifs semi-conducteurs
A protected direct-drive depletion-mode (D-mode) GaN semiconductor half-bridge power module is disclosed. Applications include high power inverter applications, such as 100 kW to 200 kW electric vehicle traction inverters, and other motor drives. The high-side switch is a normally-on D-mode GaN semiconductor power switch Q1 in series with a normally-off LV Si MOSFET power switch M1 and the low-side switch is a normally on D-mode GaN semiconductor power switch Q2. The gates of both Q1 and Q2 are directly driven. M1 in series with Q1 provides a high-side switch which is a normally-off device for start-up and fail-safe protection. M1 may also be used for current sensing and overcurrent protection. For example, a control circuit determines an operational mode of M1 responsive to a UVLO signal and a voltage sense signal indicative of an overcurrent event. Examples of single phase and three-phase half-bridge modules and driver circuits are described.
H02H 3/24 - Circuits de protection de sécurité pour déconnexion automatique due directement à un changement indésirable des conditions électriques normales de travail avec ou sans reconnexion sensibles à une baisse ou un manque de tension
H03K 17/08 - Modifications pour protéger le circuit de commutation contre la surintensité ou la surtension
H03K 17/22 - Modifications pour assurer un état initial prédéterminé quand la tension d'alimentation a été appliquée
H02M 1/36 - Moyens pour mettre en marche ou arrêter les convertisseurs
H03K 17/687 - Commutation ou ouverture de porte électronique, c.-à-d. par d'autres moyens que la fermeture et l'ouverture de contacts caractérisée par l'utilisation de composants spécifiés par l'utilisation, comme éléments actifs, de dispositifs à semi-conducteurs les dispositifs étant des transistors à effet de champ
H03K 17/0814 - Modifications pour protéger le circuit de commutation contre la surintensité ou la surtension sans réaction du circuit de sortie vers le circuit de commande par des dispositions prises dans le circuit de sortie
4.
SUBSTRATES FOR POWER STAGE ASSEMBLIES COMPRISING BOTTOM-COOLED SEMICONDUCTOR POWER SWITCHING DEVICES
A multi-zone substrate for a power stage assembly comprising at least one bottom-cooled semiconductor power switching device and driver components, for integration on a common substrate. A first zone provides electrical connections and a thermal pad for mounting at least one bottom-cooled semiconductor switching device, the first zone comprising dielectric and conductive layers which provide a power substrate optimized for thermal performance. A second zone provides electrical connections for mounting driver components, the second zone comprising dielectric and conductive layers providing a driver substrate optimized for electrical performance. For example, the first zone comprises a single layer metal interconnect structure with a first thermal resistance, the second zone comprises a multi-layer metal interconnect structure with a second thermal resistance, the first thermal resistance being less than the second thermal resistance. The power stage assembly may comprise a multi-zone substrate configured for a single switch, half-bridge or full-bridge switch topology.
H01L 23/367 - Refroidissement facilité par la forme du dispositif
H01L 23/373 - Refroidissement facilité par l'emploi de matériaux particuliers pour le dispositif
H01L 25/07 - Ensembles consistant en une pluralité de dispositifs à semi-conducteurs ou d'autres dispositifs à l'état solide les dispositifs étant tous d'un type prévu dans une seule des sous-classes , , , , ou , p. ex. ensembles de diodes redresseuses les dispositifs n'ayant pas de conteneurs séparés les dispositifs étant d'un type prévu dans la sous-classe
H01L 29/20 - Corps semi-conducteurs caractérisés par les matériaux dont ils sont constitués comprenant, à part les matériaux de dopage ou autres impuretés, uniquement des composés AIIIBV
5.
Integrated bidirectional ESD protection circuit for power semiconductor switching devices
main. The positive and negative trigger circuits each comprise a plurality of diode elements in series, having threshold voltages which are configured so that each of the positive trigger voltage and the negative trigger voltage can be adjusted. The ESD circuit topology requires smaller integrated resistors and can be implemented with reduced layout area compared to conventional integrated ESD circuits.
H02H 9/00 - Circuits de protection de sécurité pour limiter l'excès de courant ou de tension sans déconnexion
H01L 27/02 - Dispositifs consistant en une pluralité de composants semi-conducteurs ou d'autres composants à l'état solide formés dans ou sur un substrat commun comprenant des éléments de circuit passif intégrés avec au moins une barrière de potentiel ou une barrière de surface
H02H 9/04 - Circuits de protection de sécurité pour limiter l'excès de courant ou de tension sans déconnexion sensibles à un excès de tension
6.
DEVICE STRUCTURE FOR POWER SEMICONDUCTOR TRANSISTOR
A semiconductor device structure for a power transistor structure wherein a drain terminal structure comprises field plates to control and reduce the peak intensity of the channel electric field at the drain terminal. By forming multiple field plates with the existing metallization layers, the generation of hot carriers and impact ionization near the drain can be reduced. For example, in a GaN HEMT, this effect is achieved with two field plates that have different capacitive coupling and overlap with the drain ohmic contact to achieve a reduction in the channel electric field. The use of this drain terminal structure may offer a reduction in increase of Rdson with aging that may be observed in devices after high voltage stress.
H01L 29/778 - Transistors à effet de champ avec un canal à gaz de porteurs de charge à deux dimensions, p.ex. transistors à effet de champ à haute mobilité électronique HEMT
H01L 29/20 - Corps semi-conducteurs caractérisés par les matériaux dont ils sont constitués comprenant, à part les matériaux de dopage ou autres impuretés, uniquement des composés AIIIBV
H01L 29/417 - Electrodes caractérisées par leur forme, leurs dimensions relatives ou leur disposition relative transportant le courant à redresser, à amplifier ou à commuter
7.
APPARATUS, SYSTEMS AND METHODS FOR LOAD-ADAPTIVE 3D WIRELESS CHARGING
Apparatus, systems and methods for load-adaptive 3D wireless charging are disclosed. In a 3D charging system of an example embodiment, features comprise a 3D coil design that provides magnetic field distribution coverage for a 3D charging space, e.g.
Apparatus, systems and methods for load-adaptive 3D wireless charging are disclosed. In a 3D charging system of an example embodiment, features comprise a 3D coil design that provides magnetic field distribution coverage for a 3D charging space, e.g.
hemi-spherical space/volume; a push-pull class EF2 PA with EMI filter and transmitter circuitry that provides constant current to the 3D coil, with current direction, phase and timing control capability to adapt to load conditions; reactance shift detection circuitry comprising a voltage sensor, current sensor and phase detector and hardware for fast, real-time, computation of reactance and comparison to upper and lower limits for load-adaptive reactance tuning and for auto-protection; and a switchable tuning capacitor network arrangement of shunt and series capacitors configured for auto-tuning of input impedance, e.g. in response to a X detection trigger signal, which enables both coarse-tuning and uniform fine-tuning steps over an extended reactance range.
H02J 50/12 - Circuits ou systèmes pour l'alimentation ou la distribution sans fil d'énergie électrique utilisant un couplage inductif du type couplage à résonance
H02J 50/00 - Circuits ou systèmes pour l'alimentation ou la distribution sans fil d'énergie électrique
H02J 50/90 - Circuits ou systèmes pour l'alimentation ou la distribution sans fil d'énergie électrique mettant en œuvre la détection ou l'optimisation de la position, p. ex. de l'alignement
H02J 50/80 - Circuits ou systèmes pour l'alimentation ou la distribution sans fil d'énergie électrique mettant en œuvre l’échange de données, concernant l’alimentation ou la distribution d’énergie électrique, entre les dispositifs de transmission et les dispositifs de réception
H02J 7/00 - Circuits pour la charge ou la dépolarisation des batteries ou pour alimenter des charges par des batteries
Embedded die packaging for semiconductor devices and methods of fabrication wherein conductive vias are provided to interconnect contact areas on the die and package interconnect areas. Before embedding, a protective masking layer is provided selectively on regions of the electrical contact areas where vias are to be formed by laser drilling. The material of the protective masking layer is selected to protect against over-drilling and/or to control absorption properties of surface of the pad metal to reduce absorption of laser energy during laser drilling of micro-vias, thereby mitigating physical damage, overheating or other potential damage to the semiconductor device. The masking layer may be resistant to surface treatment of other regions of the electrical contact areas, e.g. to increase surface roughness to promote adhesion of package dielectric.
Embedded die packaging for high voltage, high temperature operation of power semiconductor devices is disclosed, wherein a power semiconductor die is embedded in laminated body comprising a layer stack of a plurality of dielectric layers and electrically conductive layers. For example, the dielectric layers comprise dielectric build-up layers of filled or fiber reinforced dielectric and conductive interconnect comprises copper layers and copper filled vias. A dielectric build-up layer, e.g. filled or glass fiber reinforced epoxy, forms an external surface of the package covering underlying copper interconnect, particularly in regions which experience high electric field during operation, such as between closely spaced source and drain interconnect metal. For example, the power semiconductor device comprises a GaN HEMT rated for operation at ≥100V wherein the package body has a laminated structure configured for high voltage, high temperature operation with improved reliability.
H01L 23/482 - Dispositions pour conduire le courant électrique vers le ou hors du corps à l'état solide pendant son fonctionnement, p. ex. fils de connexion ou bornes formées de couches conductrices inséparables du corps semi-conducteur sur lequel elles ont été déposées
H01L 23/498 - Connexions électriques sur des substrats isolants
H01L 23/522 - Dispositions pour conduire le courant électrique à l'intérieur du dispositif pendant son fonctionnement, d'un composant à un autre comprenant des interconnexions externes formées d'une structure multicouche de couches conductrices et isolantes inséparables du corps semi-conducteur sur lequel elles ont été déposées
H01L 23/532 - Dispositions pour conduire le courant électrique à l'intérieur du dispositif pendant son fonctionnement, d'un composant à un autre comprenant des interconnexions externes formées d'une structure multicouche de couches conductrices et isolantes inséparables du corps semi-conducteur sur lequel elles ont été déposées caractérisées par les matériaux
H01L 29/20 - Corps semi-conducteurs caractérisés par les matériaux dont ils sont constitués comprenant, à part les matériaux de dopage ou autres impuretés, uniquement des composés AIIIBV
H01L 29/778 - Transistors à effet de champ avec un canal à gaz de porteurs de charge à deux dimensions, p.ex. transistors à effet de champ à haute mobilité électronique HEMT
H01L 23/00 - Détails de dispositifs à semi-conducteurs ou d'autres dispositifs à l'état solide
H01L 23/31 - Encapsulations, p. ex. couches d’encapsulation, revêtements caractérisées par leur disposition
10.
APPARATUS, SYSTEMS AND METHODS FOR SCALABLE 3D WIRELESS CHARGING UTILIZING MULTIPLE COILS
A wireless power transfer (WPT) system is provided to drive multiple resonator coils utilizing one power amplifier. The WPT system may include a power amplifier, a differential 1:N power divider, impedance inversion circuits and multiple resonator coils. The WPT system may further include auto-tuning circuits with sensors that facilitate the efficient driving of the multiple resonator coils. As well, there is provided various 3D shaped coil topologies that are comprised of two or more separate coils. The 3D coil topology designs each provide a particular 3D magnetic field for wireless charging.
H02J 50/12 - Circuits ou systèmes pour l'alimentation ou la distribution sans fil d'énergie électrique utilisant un couplage inductif du type couplage à résonance
H02J 50/00 - Circuits ou systèmes pour l'alimentation ou la distribution sans fil d'énergie électrique
H02J 50/40 - Circuits ou systèmes pour l'alimentation ou la distribution sans fil d'énergie électrique utilisant plusieurs dispositifs de transmission ou de réception
11.
Deadtime optimization for GaN half-bridge and full-bridge switch topologies
oss and generating a deadtime adjust signal. The deadtime adjust signal may be used to adjust deadtime to reduce or minimize deadtime, and deadtime losses, while avoiding cross-conduction.
Hybrid power switching stages and driver circuits are disclosed. An example semiconductor power switching device comprises a high-side switch and a low-side switch connected in a half-bridge configuration, wherein the high-side switch comprises a GaN power transistor and the low-side switch comprises a Si MOSFET. The Si—GaN hybrid switching stage provides enhanced performance, e.g. reduced switching losses, in a cost-effective solution which takes advantage of characteristics of power switching devices comprising both GaN power transistors and Si MOSFETs. Also disclosed is a gate driver for the Si—GaN hybrid switching stage, and a semiconductor power switching stage comprising the gate driver and a Si—GaN hybrid power switching device having a half-bridge or full-bridge switching topology.
H03K 17/687 - Commutation ou ouverture de porte électronique, c.-à-d. par d'autres moyens que la fermeture et l'ouverture de contacts caractérisée par l'utilisation de composants spécifiés par l'utilisation, comme éléments actifs, de dispositifs à semi-conducteurs les dispositifs étant des transistors à effet de champ
H03K 17/567 - Circuits caractérisés par l'utilisation d'au moins deux types de dispositifs à semi-conducteurs, p. ex. BIMOS, dispositifs composites tels que IGBT
13.
Fabrication of embedded die packaging comprising laser drilled vias
Embedded die packaging for semiconductor devices and methods of fabrication wherein conductive vias are provided to interconnect contact areas on the die and package interconnect areas. Before embedding, a protective masking layer is provided selectively on regions of the electrical contact areas where vias are to be formed by laser drilling. The material of the protective masking layer is selected to control absorption properties of surface of the pad metal to reduce absorption of laser energy during laser drilling of micro-vias, thereby mitigating overheating and potential damage to the semiconductor device. The masking layer is resistant to surface treatment of other regions of the electrical contact areas, e.g. to increase surface roughness to promote adhesion of package dielectric.
H01L 23/522 - Dispositions pour conduire le courant électrique à l'intérieur du dispositif pendant son fonctionnement, d'un composant à un autre comprenant des interconnexions externes formées d'une structure multicouche de couches conductrices et isolantes inséparables du corps semi-conducteur sur lequel elles ont été déposées
H01L 21/768 - Fixation d'interconnexions servant à conduire le courant entre des composants distincts à l'intérieur du dispositif
H01L 21/56 - Encapsulations, p. ex. couches d’encapsulation, revêtements
H01L 23/31 - Encapsulations, p. ex. couches d’encapsulation, revêtements caractérisées par leur disposition
14.
Embedded die packaging for power semiconductor devices
Embedded die packaging for high voltage, high temperature operation of power semiconductor devices is disclosed, wherein a power semiconductor die is embedded in laminated body comprising a layer stack of a plurality of dielectric layers and electrically conductive layers. For example, the dielectric layers comprise dielectric build-up layers of filled or fiber reinforced dielectric and conductive interconnect comprises copper layers and copper filled vias. Where a solder resist coating is provided, a dielectric build-up layer, e.g. filled or glass fiber reinforced epoxy, is provided between the solder resist coating and underlying copper interconnect, particularly in regions which experience high electric field during operation, such as between closely spaced source and drain interconnect metal. For example, the power semiconductor device comprises a GaN HEMT rated for operation at ≥100V wherein the package body has a laminated structure configured for high voltage, high temperature operation with improved reliability.
H01L 23/482 - Dispositions pour conduire le courant électrique vers le ou hors du corps à l'état solide pendant son fonctionnement, p. ex. fils de connexion ou bornes formées de couches conductrices inséparables du corps semi-conducteur sur lequel elles ont été déposées
H01L 23/498 - Connexions électriques sur des substrats isolants
H01L 23/522 - Dispositions pour conduire le courant électrique à l'intérieur du dispositif pendant son fonctionnement, d'un composant à un autre comprenant des interconnexions externes formées d'une structure multicouche de couches conductrices et isolantes inséparables du corps semi-conducteur sur lequel elles ont été déposées
H01L 23/532 - Dispositions pour conduire le courant électrique à l'intérieur du dispositif pendant son fonctionnement, d'un composant à un autre comprenant des interconnexions externes formées d'une structure multicouche de couches conductrices et isolantes inséparables du corps semi-conducteur sur lequel elles ont été déposées caractérisées par les matériaux
H01L 29/20 - Corps semi-conducteurs caractérisés par les matériaux dont ils sont constitués comprenant, à part les matériaux de dopage ou autres impuretés, uniquement des composés AIIIBV
H01L 29/778 - Transistors à effet de champ avec un canal à gaz de porteurs de charge à deux dimensions, p.ex. transistors à effet de champ à haute mobilité électronique HEMT
H01L 23/00 - Détails de dispositifs à semi-conducteurs ou d'autres dispositifs à l'état solide
H01L 23/31 - Encapsulations, p. ex. couches d’encapsulation, revêtements caractérisées par leur disposition
15.
SCALABLE CIRCUIT-UNDER-PAD DEVICE TOPOLOGIES FOR LATERAL GaN POWER TRANSISTORS
Circuit-Under-Pad (CUP) device topologies for high current lateral GaN power transistors comprise source, drain and gate finger electrodes on active regions of a plurality of sections of a multi-section transistor, and a contact structure comprising source and drain contact areas, e.g. drain and source pads extending over active regions of each section, interconnected by conductive micro-vias to respective underlying drain and source finger electrodes. Alternatively, source contact areas comprise parts of a source bus which runs over inactive regions. For reduced gate loop inductance, the source bus may be routed over or under the to gate bus. The pad structure and the micro-via interconnections are configured to reduce current density in self-supported widths of the drain finger electrodes. Example CUP device structures provide for higher current carrying capability and reduced drain-source resistance.
H01L 29/06 - Corps semi-conducteurs caractérisés par les formes, les dimensions relatives, ou les dispositions des régions semi-conductrices
H01L 23/482 - Dispositions pour conduire le courant électrique vers le ou hors du corps à l'état solide pendant son fonctionnement, p. ex. fils de connexion ou bornes formées de couches conductrices inséparables du corps semi-conducteur sur lequel elles ont été déposées
H01L 23/528 - Configuration de la structure d'interconnexion
H01L 23/522 - Dispositions pour conduire le courant électrique à l'intérieur du dispositif pendant son fonctionnement, d'un composant à un autre comprenant des interconnexions externes formées d'une structure multicouche de couches conductrices et isolantes inséparables du corps semi-conducteur sur lequel elles ont été déposées
H01L 29/205 - Corps semi-conducteurs caractérisés par les matériaux dont ils sont constitués comprenant, à part les matériaux de dopage ou autres impuretés, uniquement des composés AIIIBV comprenant plusieurs composés dans différentes régions semi-conductrices
H01L 29/423 - Electrodes caractérisées par leur forme, leurs dimensions relatives ou leur disposition relative ne transportant pas le courant à redresser, à amplifier ou à commuter
16.
APPARATUS, SYSTEMS AND METHODS FOR LOAD-ADAPTIVE 3D WIRELESS CHARGING
Apparatus, systems and methods for load-adaptive 3D wireless charging are disclosed. In a 3D charging system of an example embodiment, features comprise a 3D coil design that provides magnetic field distribution coverage for a 3D charging space, e.g. hemi-spherical space/volume; a push-pull class EF2 PA with EMI filter and transmitter circuitry that provides constant current to the 3D coil, with current direction, phase and timing control capability to adapt to load conditions; reactance shift detection circuitry comprising a voltage sensor, current sensor and phase detector and hardware for fast, real-time, computation of reactance and comparison to upper and lower limits for load-adaptive reactance tuning and for auto-protection; and a switchable tuning capacitor network arrangement of shunt and series capacitors configured for auto-tuning of input impedance, e.g. in response to a X detection trigger signal, which enables both coarse-tuning and uniform fine-tuning steps over an extended reactance range.
H02J 50/12 - Circuits ou systèmes pour l'alimentation ou la distribution sans fil d'énergie électrique utilisant un couplage inductif du type couplage à résonance
H02J 50/80 - Circuits ou systèmes pour l'alimentation ou la distribution sans fil d'énergie électrique mettant en œuvre l’échange de données, concernant l’alimentation ou la distribution d’énergie électrique, entre les dispositifs de transmission et les dispositifs de réception
H02J 50/90 - Circuits ou systèmes pour l'alimentation ou la distribution sans fil d'énergie électrique mettant en œuvre la détection ou l'optimisation de la position, p. ex. de l'alignement
H03F 3/20 - Amplificateurs de puissance, p. ex. amplificateurs de classe B, amplificateur de classe C
A bulk capacitor circuit for an AC input AC/DC Switching Mode Power Supply, such as an AC/DC adapter/charger without active power factor correction, is provided, comprising a plurality of bulk capacitors having different voltage ratings, and driver and control circuitry comprising AC input voltage sensing and comparator circuitry, which enables selective connection of one or more of the plurality of bulk capacitors, responsive to a sensed AC input voltage range. A startup circuit provides power to the driver circuit initially, so that the AC input voltage can be determined before power-up and enabling of the DC/DC converter. This solution provides for a reduction in capacitor volume, with associated improvement in the power density of an isolated AC/DC power supply, while the startup circuit ensures that an appropriate bulk capacitance is connected at startup for low line AC input, to maintain the ripple voltage in an appropriate range for reliable operation.
H02M 1/36 - Moyens pour mettre en marche ou arrêter les convertisseurs
H02M 7/217 - Transformation d'une puissance d'entrée en courant alternatif en une puissance de sortie en courant continu sans possibilité de réversibilité par convertisseurs statiques utilisant des tubes à décharge avec électrode de commande ou des dispositifs à semi-conducteurs avec électrode de commande utilisant des dispositifs du type triode ou transistor exigeant l'application continue d'un signal de commande utilisant uniquement des dispositifs à semi-conducteurs
H02M 1/00 - Détails d'appareils pour transformation
H02J 7/02 - Circuits pour la charge ou la dépolarisation des batteries ou pour alimenter des charges par des batteries pour la charge des batteries par réseaux à courant alternatif au moyen de convertisseurs
A circuit for a multi-voltage input AC/DC charger, such as a Universal AC input AC/DC charger, is provided, comprising a plurality of capacitors having different voltage ratings that are connected in parallel, and a switching circuit comprising input voltage sensing and comparator drive circuitry, to allow for selective connection of one or more of the plurality of capacitors, responsive to a sensed input voltage. Since bulk capacitors occupy a significant proportion of the volume of an AC/DC charger, this solution provides for a reduction in system volume, with associated improvement in the power density of an isolated AC/DC charger.
H02M 3/07 - Transformation d'une puissance d'entrée en courant continu en une puissance de sortie en courant continu sans transformation intermédiaire en courant alternatif par convertisseurs statiques utilisant des résistances ou des capacités, p. ex. diviseur de tension utilisant des capacités chargées et déchargées alternativement par des dispositifs à semi-conducteurs avec électrode de commande
H02M 7/06 - Transformation d'une puissance d'entrée en courant alternatif en une puissance de sortie en courant continu sans possibilité de réversibilité par convertisseurs statiques utilisant des tubes à décharge sans électrode de commande ou des dispositifs à semi-conducteurs sans éléctrode de commande
H01L 29/78 - Transistors à effet de champ l'effet de champ étant produit par une porte isolée
H01L 23/532 - Dispositions pour conduire le courant électrique à l'intérieur du dispositif pendant son fonctionnement, d'un composant à un autre comprenant des interconnexions externes formées d'une structure multicouche de couches conductrices et isolantes inséparables du corps semi-conducteur sur lequel elles ont été déposées caractérisées par les matériaux
H01L 29/20 - Corps semi-conducteurs caractérisés par les matériaux dont ils sont constitués comprenant, à part les matériaux de dopage ou autres impuretés, uniquement des composés AIIIBV
H01L 29/778 - Transistors à effet de champ avec un canal à gaz de porteurs de charge à deux dimensions, p.ex. transistors à effet de champ à haute mobilité électronique HEMT
H01L 29/16 - Corps semi-conducteurs caractérisés par les matériaux dont ils sont constitués comprenant, mis à part les matériaux de dopage ou autres impuretés, seulement des éléments du groupe IV de la classification périodique, sous forme non combinée
H01L 29/739 - Dispositifs du type transistor, c.à d. susceptibles de répondre en continu aux signaux de commande appliqués commandés par effet de champ
H01L 29/78 - Transistors à effet de champ l'effet de champ étant produit par une porte isolée
H01L 23/532 - Dispositions pour conduire le courant électrique à l'intérieur du dispositif pendant son fonctionnement, d'un composant à un autre comprenant des interconnexions externes formées d'une structure multicouche de couches conductrices et isolantes inséparables du corps semi-conducteur sur lequel elles ont été déposées caractérisées par les matériaux
H01L 29/20 - Corps semi-conducteurs caractérisés par les matériaux dont ils sont constitués comprenant, à part les matériaux de dopage ou autres impuretés, uniquement des composés AIIIBV
H01L 29/778 - Transistors à effet de champ avec un canal à gaz de porteurs de charge à deux dimensions, p.ex. transistors à effet de champ à haute mobilité électronique HEMT
H01L 29/16 - Corps semi-conducteurs caractérisés par les matériaux dont ils sont constitués comprenant, mis à part les matériaux de dopage ou autres impuretés, seulement des éléments du groupe IV de la classification périodique, sous forme non combinée
H01L 29/739 - Dispositifs du type transistor, c.à d. susceptibles de répondre en continu aux signaux de commande appliqués commandés par effet de champ
Pulsed laser drivers are disclosed comprising Gallium Nitride (GaN) power transistors for driving diode laser systems requiring high current and fast pulses, such as laser drivers for LIDAR (Light Detection and Ranging) systems. Drivers are capable of delivering pulses with peak current ≥100A, e.g. 170A to provide high peak power, fast pulses with nanosecond rise times and nanosecond pulse duration, for driving multi-channel laser diode arrays with 40A per channel for 120W output per channel for a combined peak output of 480W. For lower duty cycle, example driver circuits are disclosed comprising a high current power transistor for direct drive with drive assist. For higher duty cycle, example resonant driver circuits are disclosed comprising two high current power transistors. Implementation of resonant driver circuits with GaN technology provides fast charging for short pulse operation at higher repetition rates or for pulse code modulation.
Low inductance power modules for ultra-fast wide-bandgap semiconductor power switching devices are disclosed. Conductive tracks define power buses for a switching topology, e.g. comprising GaN E-HEMTs, with power terminals extending from the power buses through the housing to provide a heatsink-to-busbar distance which meets creepage and clearance requirements. Low-profile, low-inductance terminals for gate and source-sense connections extend from contact areas located adjacent each power switching device to provide for a low inductance gate drive loop, for high di/dt switching. The gate driver board is mounted on the low-profile terminals, inside or outside of the housing, with decoupling capacitors provided on the driver board. For paralleled switches, additional terminals, which are referred to as dynamic performance pins, are provided to the power buses. These pins are configured to provide a low inductance path for high-frequency current and balance inductances of the power commutation loops for each switch.
H01L 23/367 - Refroidissement facilité par la forme du dispositif
H01L 23/538 - Dispositions pour conduire le courant électrique à l'intérieur du dispositif pendant son fonctionnement, d'un composant à un autre la structure d'interconnexion entre une pluralité de puces semi-conductrices se trouvant au-dessus ou à l'intérieur de substrats isolants
H01L 29/778 - Transistors à effet de champ avec un canal à gaz de porteurs de charge à deux dimensions, p.ex. transistors à effet de champ à haute mobilité électronique HEMT
H01L 29/20 - Corps semi-conducteurs caractérisés par les matériaux dont ils sont constitués comprenant, à part les matériaux de dopage ou autres impuretés, uniquement des composés AIIIBV
H01L 25/11 - Ensembles consistant en une pluralité de dispositifs à semi-conducteurs ou d'autres dispositifs à l'état solide les dispositifs étant tous d'un type prévu dans une seule des sous-classes , , , , ou , p. ex. ensembles de diodes redresseuses les dispositifs ayant des conteneurs séparés les dispositifs étant d'un type prévu dans la sous-classe
H01L 23/498 - Connexions électriques sur des substrats isolants
26.
Scalable circuit-under-pad device topologies for lateral GaN power transistors
Circuit-Under-Pad (CUP) device topologies for high current lateral GaN power transistors comprise first and second levels of on-chip metallization M1 and M2; M1 defines source, drain and gate finger electrodes of a plurality of sections of a multi-section transistor and a gate bus; M2 defines an overlying contact structure comprising a drain pad and source pads extending over active regions of each section. The drain and source pads of M2 are interconnected by conductive micro-vias to respective underlying drain and source finger electrodes of M1. The pad structure and the micro-via interconnections are configured to reduce current density in self-supported widths of source and drain finger electrodes, i.e. to optimize a maximum current density for each section. For reduced gate loop inductance, part of each source pad is routed over the gate bus. Proposed CUP device structures provide for higher current carrying capability and reduced drain-source resistance.
H01L 29/06 - Corps semi-conducteurs caractérisés par les formes, les dimensions relatives, ou les dispositions des régions semi-conductrices
H01L 23/482 - Dispositions pour conduire le courant électrique vers le ou hors du corps à l'état solide pendant son fonctionnement, p. ex. fils de connexion ou bornes formées de couches conductrices inséparables du corps semi-conducteur sur lequel elles ont été déposées
H01L 23/528 - Configuration de la structure d'interconnexion
H01L 23/522 - Dispositions pour conduire le courant électrique à l'intérieur du dispositif pendant son fonctionnement, d'un composant à un autre comprenant des interconnexions externes formées d'une structure multicouche de couches conductrices et isolantes inséparables du corps semi-conducteur sur lequel elles ont été déposées
H01L 29/205 - Corps semi-conducteurs caractérisés par les matériaux dont ils sont constitués comprenant, à part les matériaux de dopage ou autres impuretés, uniquement des composés AIIIBV comprenant plusieurs composés dans différentes régions semi-conductrices
H01L 29/423 - Electrodes caractérisées par leur forme, leurs dimensions relatives ou leur disposition relative ne transportant pas le courant à redresser, à amplifier ou à commuter
H01L 29/20 - Corps semi-conducteurs caractérisés par les matériaux dont ils sont constitués comprenant, à part les matériaux de dopage ou autres impuretés, uniquement des composés AIIIBV
H01L 29/417 - Electrodes caractérisées par leur forme, leurs dimensions relatives ou leur disposition relative transportant le courant à redresser, à amplifier ou à commuter
H01L 29/778 - Transistors à effet de champ avec un canal à gaz de porteurs de charge à deux dimensions, p.ex. transistors à effet de champ à haute mobilité électronique HEMT
A 3-level T-type neutral point clamped (NPC) inverter/rectifier is disclosed in which neutral point clamping is dynamically enabled/disabled responsive to load, e.g. enabled at low load for operation in a first mode as a 3-level inverter/rectifier and disabled at high/peak load for operation in a second mode as a 2-level inverter/rectifier. When the neutral clamping leg is enabled only under low load and low current, middle switches S2 and S3 can be smaller, lower cost devices with a lower current rating. Si, SiC, GaN and hybrid implementations provide options to optimize efficiency for specific load ratios and applications. For reduced switching losses and enhanced performance of inverters based on Si-IGBT power switches, a hybrid implementation of the dual-mode T-type NPC inverter is proposed, wherein switches S1 and S4 comprise Si-IGBTs and switches S2 and S3 of the neutral clamping leg comprise GaN HEMTs. Applications include electric vehicle traction inverters.
H02M 7/537 - Transformation d'une puissance d'entrée en courant continu en une puissance de sortie en courant alternatif sans possibilité de réversibilité par convertisseurs statiques utilisant des tubes à décharge avec électrode de commande ou des dispositifs à semi-conducteurs avec électrode de commande utilisant des dispositifs du type triode ou transistor exigeant l'application continue d'un signal de commande utilisant uniquement des dispositifs à semi-conducteurs, p. ex. onduleurs à impulsions à un seul commutateur
H03K 17/0412 - Modifications pour accélérer la commutation sans réaction du circuit de sortie vers le circuit de commande par des dispositions prises dans le circuit de commande
H01L 29/739 - Dispositifs du type transistor, c.à d. susceptibles de répondre en continu aux signaux de commande appliqués commandés par effet de champ
H03K 17/284 - Modifications pour introduire un retard avant commutation dans les commutateurs à transistors à effet de champ
H03K 17/60 - Commutation ou ouverture de porte électronique, c.-à-d. par d'autres moyens que la fermeture et l'ouverture de contacts caractérisée par l'utilisation de composants spécifiés par l'utilisation, comme éléments actifs, de dispositifs à semi-conducteurs les dispositifs étant des transistors bipolaires
H03K 17/687 - Commutation ou ouverture de porte électronique, c.-à-d. par d'autres moyens que la fermeture et l'ouverture de contacts caractérisée par l'utilisation de composants spécifiés par l'utilisation, comme éléments actifs, de dispositifs à semi-conducteurs les dispositifs étant des transistors à effet de champ
H03K 17/12 - Modifications pour augmenter le courant commuté maximal admissible
H02M 1/00 - Détails d'appareils pour transformation
28.
GaN transistor with integrated drain voltage sense for fast overcurrent and short circuit protection
SEN resets VDSEN to zero. For two stage turn-off, the driver circuit further comprises fast soft turn-off circuitry which is triggered first by the fault signal to pull-down the gate voltage to the threshold voltage, followed by a delay before full turn-off of the gate of SW_MAIN by the gate driver.
H02H 3/00 - Circuits de protection de sécurité pour déconnexion automatique due directement à un changement indésirable des conditions électriques normales de travail avec ou sans reconnexion
H03K 17/081 - Modifications pour protéger le circuit de commutation contre la surintensité ou la surtension sans réaction du circuit de sortie vers le circuit de commande
H01L 29/20 - Corps semi-conducteurs caractérisés par les matériaux dont ils sont constitués comprenant, à part les matériaux de dopage ou autres impuretés, uniquement des composés AIIIBV
H01L 29/423 - Electrodes caractérisées par leur forme, leurs dimensions relatives ou leur disposition relative ne transportant pas le courant à redresser, à amplifier ou à commuter
H01L 29/778 - Transistors à effet de champ avec un canal à gaz de porteurs de charge à deux dimensions, p.ex. transistors à effet de champ à haute mobilité électronique HEMT
H03K 17/082 - Modifications pour protéger le circuit de commutation contre la surintensité ou la surtension par réaction du circuit de sortie vers le circuit de commande
H03K 17/16 - Modifications pour éliminer les tensions ou courants parasites
H01L 25/18 - Ensembles consistant en une pluralité de dispositifs à semi-conducteurs ou d'autres dispositifs à l'état solide les dispositifs étant de types prévus dans plusieurs différents groupes principaux de la même sous-classe , , , , ou
H01L 27/06 - Dispositifs consistant en une pluralité de composants semi-conducteurs ou d'autres composants à l'état solide formés dans ou sur un substrat commun comprenant des éléments de circuit passif intégrés avec au moins une barrière de potentiel ou une barrière de surface le substrat étant un corps semi-conducteur comprenant une pluralité de composants individuels dans une configuration non répétitive
H01L 49/02 - Dispositifs à film mince ou à film épais
Circuit-Under-Pad (CUP) device topologies for high current lateral GaN power transistors comprise first and second levels of on-chip metallization M1 and M2; M1 defines source, drain and gate finger electrodes of a plurality of sections of a multi-section transistor and a gate bus; M2 defines an overlying contact structure comprising a drain pad and source pads extending over active regions of each section. The drain and source pads of M2 are interconnected by conductive micro-vias to respective underlying drain and source finger electrodes of M1. The pad structure and the micro-via interconnections are configured to reduce current density in self-supported widths of source and drain finger electrodes, i.e. to optimize a maximum current density for each section. For reduced gate loop inductance, part of each source pad is routed over the gate bus. Proposed CUP device structures provide for higher current carrying capability and reduced drain-source resistance.
H01L 29/06 - Corps semi-conducteurs caractérisés par les formes, les dimensions relatives, ou les dispositions des régions semi-conductrices
H01L 23/482 - Dispositions pour conduire le courant électrique vers le ou hors du corps à l'état solide pendant son fonctionnement, p. ex. fils de connexion ou bornes formées de couches conductrices inséparables du corps semi-conducteur sur lequel elles ont été déposées
H01L 23/528 - Configuration de la structure d'interconnexion
H01L 23/522 - Dispositions pour conduire le courant électrique à l'intérieur du dispositif pendant son fonctionnement, d'un composant à un autre comprenant des interconnexions externes formées d'une structure multicouche de couches conductrices et isolantes inséparables du corps semi-conducteur sur lequel elles ont été déposées
H01L 29/205 - Corps semi-conducteurs caractérisés par les matériaux dont ils sont constitués comprenant, à part les matériaux de dopage ou autres impuretés, uniquement des composés AIIIBV comprenant plusieurs composés dans différentes régions semi-conductrices
H01L 29/20 - Corps semi-conducteurs caractérisés par les matériaux dont ils sont constitués comprenant, à part les matériaux de dopage ou autres impuretés, uniquement des composés AIIIBV
H01L 29/417 - Electrodes caractérisées par leur forme, leurs dimensions relatives ou leur disposition relative transportant le courant à redresser, à amplifier ou à commuter
Large area, high current, lateral GaN power transistors are implemented using an on-chip interconnect topology wherein the transistor is arranged as an array of sections, each section comprising a set of transistor islands; gate and source buses that form each gate drive loop have substantially the same track widths; the source bus runs over or under the gate bus, and the tracks are inductively coupled to provide flux cancellation in the gate drive loop, thereby reducing parasitic inductances. The gate delay in each gate drive loop is reduced, minimizing the gate drive phase difference across the transistor. An overlying current redistribution layer preferably has a track width no greater than that of the underlying source and drain buses, for efficient coupling. This topology provides improved scalability, enabling fabrication of multi-section, large scale, high current lateral GaN transistors with reduced gate drive loop inductance, for improved operational stability.
H01L 29/20 - Corps semi-conducteurs caractérisés par les matériaux dont ils sont constitués comprenant, à part les matériaux de dopage ou autres impuretés, uniquement des composés AIIIBV
H01L 23/522 - Dispositions pour conduire le courant électrique à l'intérieur du dispositif pendant son fonctionnement, d'un composant à un autre comprenant des interconnexions externes formées d'une structure multicouche de couches conductrices et isolantes inséparables du corps semi-conducteur sur lequel elles ont été déposées
H01L 29/778 - Transistors à effet de champ avec un canal à gaz de porteurs de charge à deux dimensions, p.ex. transistors à effet de champ à haute mobilité électronique HEMT
H03K 17/081 - Modifications pour protéger le circuit de commutation contre la surintensité ou la surtension sans réaction du circuit de sortie vers le circuit de commande
H01L 29/205 - Corps semi-conducteurs caractérisés par les matériaux dont ils sont constitués comprenant, à part les matériaux de dopage ou autres impuretés, uniquement des composés AIIIBV comprenant plusieurs composés dans différentes régions semi-conductrices
H01L 23/528 - Configuration de la structure d'interconnexion
H01L 29/06 - Corps semi-conducteurs caractérisés par les formes, les dimensions relatives, ou les dispositions des régions semi-conductrices
H01L 23/532 - Dispositions pour conduire le courant électrique à l'intérieur du dispositif pendant son fonctionnement, d'un composant à un autre comprenant des interconnexions externes formées d'une structure multicouche de couches conductrices et isolantes inséparables du corps semi-conducteur sur lequel elles ont été déposées caractérisées par les matériaux
H01L 23/31 - Encapsulations, p. ex. couches d’encapsulation, revêtements caractérisées par leur disposition
32.
GaN-on-si semiconductor device structures for high current/ high voltage lateral GaN transistors and methods of fabrication thereof
A GaN-on-Si device structure and a method of fabrication are disclosed for improved die yield and device reliability of high current/high voltage lateral GaN transistors. A plurality of conventional GaN device structures comprising GaN epi-layers are fabricated on a silicon substrate (GaN-on-Si die). After processing of on-chip interconnect layers, a trench structure is defined around each die, through the GaN epi-layers and into the silicon substrate. A trench cladding is provided on proximal sidewalls, comprising at least one of a passivation layer and a conductive metal layer. The trench cladding extends over exposed surfaces of the GaN epi-layers, over the interface region with the substrate, and over the exposed surfaces of the interconnect layers. This structure reduces risk of propagation of dicing damage and defects or cracks in the GaN epi-layers into active device regions. A metal trench cladding acts as a barrier for electro-migration of mobile ions.
H01L 21/30 - Traitement des corps semi-conducteurs en utilisant des procédés ou des appareils non couverts par les groupes
H01L 21/78 - Fabrication ou traitement de dispositifs consistant en une pluralité de composants à l'état solide ou de circuits intégrés formés dans ou sur un substrat commun avec une division ultérieure du substrat en plusieurs dispositifs individuels
H01L 29/205 - Corps semi-conducteurs caractérisés par les matériaux dont ils sont constitués comprenant, à part les matériaux de dopage ou autres impuretés, uniquement des composés AIIIBV comprenant plusieurs composés dans différentes régions semi-conductrices
H01L 29/778 - Transistors à effet de champ avec un canal à gaz de porteurs de charge à deux dimensions, p.ex. transistors à effet de champ à haute mobilité électronique HEMT
H01L 29/66 - Types de dispositifs semi-conducteurs
H01L 21/306 - Traitement chimique ou électrique, p. ex. gravure électrolytique
H01L 21/02 - Fabrication ou traitement des dispositifs à semi-conducteurs ou de leurs parties constitutives
H01L 23/58 - Dispositions électriques structurelles non prévues ailleurs pour dispositifs semi-conducteurs
H01L 23/31 - Encapsulations, p. ex. couches d’encapsulation, revêtements caractérisées par leur disposition
H01L 23/00 - Détails de dispositifs à semi-conducteurs ou d'autres dispositifs à l'état solide
C01B 21/06 - Composés binaires de l'azote avec les métaux, le silicium ou le bore
H05B 33/08 - Circuits pour faire fonctionner des sources lumineuses électroluminescentes
C01G 15/00 - Composés du gallium, de l'indium ou du thallium
H01L 29/20 - Corps semi-conducteurs caractérisés par les matériaux dont ils sont constitués comprenant, à part les matériaux de dopage ou autres impuretés, uniquement des composés AIIIBV
33.
GaN-on-Si semiconductor device structures for high current/ high voltage lateral GaN transistors and methods of fabrication thereof
A GaN-on-Si device structure and a method of fabrication are disclosed for improved die yield and device reliability of high current/high voltage lateral GaN transistors. A plurality of conventional GaN device structures comprising GaN epi-layers are fabricated on a silicon substrate (GaN-on-Si die). After processing of on-chip interconnect layers, a trench structure is defined around each die, through the GaN epi-layers and into the silicon substrate. A trench cladding is provided on proximal sidewalls, comprising at least one of a passivation layer and a conductive metal layer. The trench cladding extends over exposed surfaces of the GaN epi-layers, over the interface region with the substrate, and also over the exposed surfaces of the interconnect layers. This structure reduces risk of propagation of dicing damage and defects or cracks in the GaN epi-layers into active device regions. A metal trench cladding acts as a barrier for electro-migration of mobile ions.
H01L 29/778 - Transistors à effet de champ avec un canal à gaz de porteurs de charge à deux dimensions, p.ex. transistors à effet de champ à haute mobilité électronique HEMT
H01L 21/78 - Fabrication ou traitement de dispositifs consistant en une pluralité de composants à l'état solide ou de circuits intégrés formés dans ou sur un substrat commun avec une division ultérieure du substrat en plusieurs dispositifs individuels
H01L 21/304 - Traitement mécanique, p. ex. meulage, polissage, coupe
H01L 27/088 - Dispositifs consistant en une pluralité de composants semi-conducteurs ou d'autres composants à l'état solide formés dans ou sur un substrat commun comprenant des éléments de circuit passif intégrés avec au moins une barrière de potentiel ou une barrière de surface le substrat étant un corps semi-conducteur comprenant uniquement des composants semi-conducteurs d'un seul type comprenant uniquement des composants à effet de champ les composants étant des transistors à effet de champ à porte isolée
H01L 29/20 - Corps semi-conducteurs caractérisés par les matériaux dont ils sont constitués comprenant, à part les matériaux de dopage ou autres impuretés, uniquement des composés AIIIBV
H01L 23/528 - Configuration de la structure d'interconnexion
H01L 23/31 - Encapsulations, p. ex. couches d’encapsulation, revêtements caractérisées par leur disposition
H01L 23/58 - Dispositions électriques structurelles non prévues ailleurs pour dispositifs semi-conducteurs
H01L 21/02 - Fabrication ou traitement des dispositifs à semi-conducteurs ou de leurs parties constitutives
34.
GaN semiconductor device structure and method of fabrication by substrate replacement
Devices and systems comprising high current/high voltage GaN semiconductor devices are disclosed. A GaN die, comprising a lateral GaN transistor, is sandwiched between an overlying header and an underlying composite thermal dielectric layer. Fabrication comprises providing a conventional GaN device structure fabricated on a low cost silicon substrate (GaN-on-Si die), mechanically and electrically attaching source, drain and gate contact pads of the GaN-on-Si die to corresponding contact areas of conductive tracks of the header, then entirely removing the silicon substrate. The exposed substrate-surface of the epi-layer stack is coated with the composite dielectric thermal layer. Preferably, the header comprises a ceramic dielectric support layer having a CTE matched to the GaN epi-layer stack. The thermal dielectric layer comprises a high dielectric strength thermoplastic polymer and a dielectric filler having a high thermal conductivity. This structure offers improved electrical breakdown resistance and effective thermal dissipation compared to conventional GaN-on-Si device structures.
H01L 23/528 - Configuration de la structure d'interconnexion
H01L 21/66 - Test ou mesure durant la fabrication ou le traitement
H01L 27/095 - Dispositifs consistant en une pluralité de composants semi-conducteurs ou d'autres composants à l'état solide formés dans ou sur un substrat commun comprenant des éléments de circuit passif intégrés avec au moins une barrière de potentiel ou une barrière de surface le substrat étant un corps semi-conducteur comprenant uniquement des composants semi-conducteurs d'un seul type comprenant uniquement des composants à effet de champ les composants étant des transistors à effet de champ à porte à barrière Schottky
H01L 29/778 - Transistors à effet de champ avec un canal à gaz de porteurs de charge à deux dimensions, p.ex. transistors à effet de champ à haute mobilité électronique HEMT
H01L 23/373 - Refroidissement facilité par l'emploi de matériaux particuliers pour le dispositif
H01L 29/20 - Corps semi-conducteurs caractérisés par les matériaux dont ils sont constitués comprenant, à part les matériaux de dopage ou autres impuretés, uniquement des composés AIIIBV
H01L 29/06 - Corps semi-conducteurs caractérisés par les formes, les dimensions relatives, ou les dispositions des régions semi-conductrices
H01L 23/36 - Emploi de matériaux spécifiés ou mise en forme, en vue de faciliter le refroidissement ou le chauffage, p. ex. dissipateurs de chaleur
35.
Packaging solutions for devices and systems comprising lateral GaN power transistors
Packaging solutions for devices and systems comprising lateral GaN power transistors are disclosed, including components of a packaging assembly, a semiconductor device structure, and a method of fabrication thereof. In the packaging assembly, a GaN die, comprising one or more lateral GaN power transistors, is sandwiched between first and second leadframe layers, and interconnected using low inductance interconnections, without wirebonding. For thermal dissipation, the dual leadframe package assembly can be configured for either front-side or back-side cooling. Preferred embodiments facilitate alignment and registration of high current/low inductance interconnects for lateral GaN devices, in which contact areas or pads for source, drain and gate contacts are provided on the front-side of the GaN die. By eliminating wirebonding, and using low inductance interconnections with high electrical and thermal conductivity, PQFN technology can be adapted for packaging GaN die comprising one or more lateral GaN power transistors.
H01L 29/78 - Transistors à effet de champ l'effet de champ étant produit par une porte isolée
H01L 23/31 - Encapsulations, p. ex. couches d’encapsulation, revêtements caractérisées par leur disposition
H01L 29/20 - Corps semi-conducteurs caractérisés par les matériaux dont ils sont constitués comprenant, à part les matériaux de dopage ou autres impuretés, uniquement des composés AIIIBV
H01L 21/78 - Fabrication ou traitement de dispositifs consistant en une pluralité de composants à l'état solide ou de circuits intégrés formés dans ou sur un substrat commun avec une division ultérieure du substrat en plusieurs dispositifs individuels
H01L 21/56 - Encapsulations, p. ex. couches d’encapsulation, revêtements
H01L 23/00 - Détails de dispositifs à semi-conducteurs ou d'autres dispositifs à l'état solide
H01L 23/482 - Dispositions pour conduire le courant électrique vers le ou hors du corps à l'état solide pendant son fonctionnement, p. ex. fils de connexion ou bornes formées de couches conductrices inséparables du corps semi-conducteur sur lequel elles ont été déposées
H01L 21/48 - Fabrication ou traitement de parties, p. ex. de conteneurs, avant l'assemblage des dispositifs, en utilisant des procédés non couverts par l'un uniquement des groupes ou
36.
Gate input protection for devices and systems comprising high power E-mode GaN transistors
g enhancement mode GaN transistor Pm. The source of Pm is connected to its gate, the drain of Pm is connected to the gate input of D1, and the source of Pm is connected to the intrinsic source of D1. When the gate input voltage is taken negative below the threshold voltage for reverse conduction, Pm conducts and quenches negative voltage spikes. When device P comprises a plurality of GaN protection transistors P1 to Pn, connected in series, it turns on when the gate input voltage applied to the drain of P1 goes negative by more than the sum of the threshold voltages of P1 to Pn. The combined gate width of P1 to Pn is selected to limit the gate voltage excursion of D1.
H01L 27/02 - Dispositifs consistant en une pluralité de composants semi-conducteurs ou d'autres composants à l'état solide formés dans ou sur un substrat commun comprenant des éléments de circuit passif intégrés avec au moins une barrière de potentiel ou une barrière de surface
37.
Distributed driver circuitry integrated with GaN power transistors
Power switching systems are disclosed comprising driver circuitry for enhancement-mode (E-Mode) GaN power transistors with low threshold voltage. Preferably, a GaN power switch (D3) comprises an E-Mode high electron mobility transistor (HEMT) with a monolithically integrated GaN driver. D3 is partitioned into sections. At least the pull-down and, optionally, the pull-up driver circuitry is similarly partitioned as a plurality of driver elements, each driving a respective section of D3. Each driver element is placed in proximity to a respective section of D3, reducing interconnect track length and loop inductance. In preferred embodiments, the layout of GaN transistor switch and the driver elements, dimensions and routing of the interconnect tracks are selected to further reduce loop inductance and optimize performance. Distributed driver circuitry integrated on-chip with one or more high power E-Mode GaN switches allows closer coupling of the driver circuitry and the GaN switches to reduce effects of parasitic inductances.
H03K 3/00 - Circuits pour produire des impulsions électriquesCircuits monostables, bistables ou multistables
H03K 17/16 - Modifications pour éliminer les tensions ou courants parasites
H03K 17/687 - Commutation ou ouverture de porte électronique, c.-à-d. par d'autres moyens que la fermeture et l'ouverture de contacts caractérisée par l'utilisation de composants spécifiés par l'utilisation, comme éléments actifs, de dispositifs à semi-conducteurs les dispositifs étant des transistors à effet de champ
H01L 29/20 - Corps semi-conducteurs caractérisés par les matériaux dont ils sont constitués comprenant, à part les matériaux de dopage ou autres impuretés, uniquement des composés AIIIBV
H01L 29/417 - Electrodes caractérisées par leur forme, leurs dimensions relatives ou leur disposition relative transportant le courant à redresser, à amplifier ou à commuter
38.
Fault tolerant design for large area nitride semiconductor devices
A fault tolerant design for large area nitride semiconductor devices is provided, which facilitates testing and isolation of defective areas. A transistor comprises an array of a plurality of islands, each island comprising an active region, source and drain electrodes, and a gate electrode. Electrodes of each island are electrically isolated from electrodes of neighboring islands in at least one direction of the array. Source, drain and gate contact pads are provided to enable electrical testing of each island. After electrical testing of islands to identify defective islands, overlying electrical connections are formed to interconnect source electrodes in parallel, drain electrodes in parallel, and to interconnect gate electrodes to form a common gate electrode of large gate width Wg. Interconnections are provided selectively to good islands, while electrically isolating defective islands. This approach makes it economically feasible to fabricate large area GaN devices, including hybrid devices.
H01L 29/20 - Corps semi-conducteurs caractérisés par les matériaux dont ils sont constitués comprenant, à part les matériaux de dopage ou autres impuretés, uniquement des composés AIIIBV
H01L 29/778 - Transistors à effet de champ avec un canal à gaz de porteurs de charge à deux dimensions, p.ex. transistors à effet de champ à haute mobilité électronique HEMT
H01L 21/66 - Test ou mesure durant la fabrication ou le traitement
H01L 29/201 - Corps semi-conducteurs caractérisés par les matériaux dont ils sont constitués comprenant, à part les matériaux de dopage ou autres impuretés, uniquement des composés AIIIBV comprenant plusieurs composés
H01L 29/205 - Corps semi-conducteurs caractérisés par les matériaux dont ils sont constitués comprenant, à part les matériaux de dopage ou autres impuretés, uniquement des composés AIIIBV comprenant plusieurs composés dans différentes régions semi-conductrices
H01L 27/095 - Dispositifs consistant en une pluralité de composants semi-conducteurs ou d'autres composants à l'état solide formés dans ou sur un substrat commun comprenant des éléments de circuit passif intégrés avec au moins une barrière de potentiel ou une barrière de surface le substrat étant un corps semi-conducteur comprenant uniquement des composants semi-conducteurs d'un seul type comprenant uniquement des composants à effet de champ les composants étant des transistors à effet de champ à porte à barrière Schottky
H01L 23/528 - Configuration de la structure d'interconnexion
H01L 29/417 - Electrodes caractérisées par leur forme, leurs dimensions relatives ou leur disposition relative transportant le courant à redresser, à amplifier ou à commuter
H01L 23/482 - Dispositions pour conduire le courant électrique vers le ou hors du corps à l'état solide pendant son fonctionnement, p. ex. fils de connexion ou bornes formées de couches conductrices inséparables du corps semi-conducteur sur lequel elles ont été déposées
H01L 29/06 - Corps semi-conducteurs caractérisés par les formes, les dimensions relatives, ou les dispositions des régions semi-conductrices
H01L 29/16 - Corps semi-conducteurs caractérisés par les matériaux dont ils sont constitués comprenant, mis à part les matériaux de dopage ou autres impuretés, seulement des éléments du groupe IV de la classification périodique, sous forme non combinée
H01L 29/423 - Electrodes caractérisées par leur forme, leurs dimensions relatives ou leur disposition relative ne transportant pas le courant à redresser, à amplifier ou à commuter
39.
Packaging solutions for devices and systems comprising lateral GaN power transistors
Packaging solutions for large area, GaN die comprising one or more lateral GaN power transistor devices and systems are disclosed. Packaging assemblies comprise an interposer sub-assembly comprising the lateral GaN die and a leadframe. The GaN die is electrically connected to the leadframe using bump or post interconnections, silver sintering, or other low inductance interconnections. Then, attachment of the GaN die to the substrate and the electrical connections of the leadframe to contacts on the substrate are made in a single process step. The sub-assembly may be mounted in a standard power module, or alternatively on a substrate, such as a printed circuit board. For high current applications, the sub-assembly also comprises a ceramic substrate for heat dissipation. This packaging scheme provides interconnections with lower inductance and higher current capacity, simplifies fabrication, and enables improved thermal matching of components, compared with conventional wirebonded power modules.
H01L 23/31 - Encapsulations, p. ex. couches d’encapsulation, revêtements caractérisées par leur disposition
H01L 21/56 - Encapsulations, p. ex. couches d’encapsulation, revêtements
H01L 21/78 - Fabrication ou traitement de dispositifs consistant en une pluralité de composants à l'état solide ou de circuits intégrés formés dans ou sur un substrat commun avec une division ultérieure du substrat en plusieurs dispositifs individuels
H01L 23/498 - Connexions électriques sur des substrats isolants
H01L 23/482 - Dispositions pour conduire le courant électrique vers le ou hors du corps à l'état solide pendant son fonctionnement, p. ex. fils de connexion ou bornes formées de couches conductrices inséparables du corps semi-conducteur sur lequel elles ont été déposées
40.
Packaging solutions for devices and systems comprising lateral GaN power transistors
Packaging solutions for devices and systems comprising lateral GaN power transistors are disclosed, including components of a packaging assembly, a semiconductor device structure, and a method of fabrication thereof. In the packaging assembly, a GaN die, comprising one or more lateral GaN power transistors, is sandwiched between first and second leadframe layers, and interconnected using low inductance interconnections, without wirebonding. For thermal dissipation, the dual leadframe package assembly can be configured for either front-side or back-side cooling. Preferred embodiments facilitate alignment and registration of high current/low inductance interconnects for lateral GaN devices, in which contact areas or pads for source, drain and gate contacts are provided on the front-side of the GaN die. By eliminating wirebonding, and using low inductance interconnections with high electrical and thermal conductivity, PQFN technology can be adapted for packaging GaN die comprising one or more lateral GaN power transistors.
H01L 21/56 - Encapsulations, p. ex. couches d’encapsulation, revêtements
H01L 21/78 - Fabrication ou traitement de dispositifs consistant en une pluralité de composants à l'état solide ou de circuits intégrés formés dans ou sur un substrat commun avec une division ultérieure du substrat en plusieurs dispositifs individuels
H01L 23/00 - Détails de dispositifs à semi-conducteurs ou d'autres dispositifs à l'état solide
H01L 23/31 - Encapsulations, p. ex. couches d’encapsulation, revêtements caractérisées par leur disposition
H01L 23/498 - Connexions électriques sur des substrats isolants
H01L 23/482 - Dispositions pour conduire le courant électrique vers le ou hors du corps à l'état solide pendant son fonctionnement, p. ex. fils de connexion ou bornes formées de couches conductrices inséparables du corps semi-conducteur sur lequel elles ont été déposées
41.
Embedded packaging for devices and systems comprising lateral GaN power transistors
Embedded packaging for devices and systems comprising lateral GaN power transistors is disclosed. The packaging assembly is suitable for large area, high power GaN transistors and comprises an assembly of a GaN power transistor and package components comprising a three level interconnect structure. In preferred embodiments, the three level interconnect structure comprises an on-chip metal layer, a copper redistribution layer and package metal layers, in which there is a graduated or tapered contact area sizing through the three levels for dividing/applying current on-chip and combining/collecting current off-chip, with distributed contacts over the active area of the GaN power device. This embedded packaging assembly provides a low inductance, low resistance interconnect structure suitable for devices and systems comprising large area, high power GaN transistors for high voltage/high current applications.
H01L 29/66 - Types de dispositifs semi-conducteurs
H01L 29/15 - Structures avec une variation de potentiel périodique ou quasi périodique, p.ex. puits quantiques multiples, superréseaux
H01L 31/02 - Dispositifs à semi-conducteurs sensibles aux rayons infrarouges, à la lumière, au rayonnement électromagnétique d'ondes plus courtes, ou au rayonnement corpusculaire, et spécialement adaptés, soit comme convertisseurs de l'énergie dudit rayonnement e; Procédés ou appareils spécialement adaptés à la fabrication ou au traitement de ces dispositifs ou de leurs parties constitutives; Leurs détails - Détails
H01L 29/78 - Transistors à effet de champ l'effet de champ étant produit par une porte isolée
H01L 23/498 - Connexions électriques sur des substrats isolants
H01L 23/482 - Dispositions pour conduire le courant électrique vers le ou hors du corps à l'état solide pendant son fonctionnement, p. ex. fils de connexion ou bornes formées de couches conductrices inséparables du corps semi-conducteur sur lequel elles ont été déposées
H01L 29/20 - Corps semi-conducteurs caractérisés par les matériaux dont ils sont constitués comprenant, à part les matériaux de dopage ou autres impuretés, uniquement des composés AIIIBV
H01L 23/522 - Dispositions pour conduire le courant électrique à l'intérieur du dispositif pendant son fonctionnement, d'un composant à un autre comprenant des interconnexions externes formées d'une structure multicouche de couches conductrices et isolantes inséparables du corps semi-conducteur sur lequel elles ont été déposées
H01L 23/532 - Dispositions pour conduire le courant électrique à l'intérieur du dispositif pendant son fonctionnement, d'un composant à un autre comprenant des interconnexions externes formées d'une structure multicouche de couches conductrices et isolantes inséparables du corps semi-conducteur sur lequel elles ont été déposées caractérisées par les matériaux
H01L 23/31 - Encapsulations, p. ex. couches d’encapsulation, revêtements caractérisées par leur disposition
H01L 29/778 - Transistors à effet de champ avec un canal à gaz de porteurs de charge à deux dimensions, p.ex. transistors à effet de champ à haute mobilité électronique HEMT
42.
Power switching systems comprising high power e-mode GaN transistors and driver circuitry
Driver circuitry for switching systems comprising enhancement mode (E-Mode) GaN power transistors with low threshold voltage is disclosed. An E-Mode high electron mobility transistor (HEMT) D3 has a monolithically integrated GaN driver, comprising smaller E-Mode GaN HEMTs D1 and D2, and a discrete dual-voltage pre-driver. In operation, D1 provides the gate drive voltage to the gate of the GaN switch D3, and D2 clamps the gate of the GaN switch D3 to the source, via an internal source-sense connection closely coupling the source of D3 and the source of D2. An additional source-sense connection is provided for the pre-driver. Boosting the drive voltage to the gate of D1 produces firm and rapid pull-up of D1 and D3 for improved switching performance at higher switching speeds. High current handling components of the driver circuitry are integrated with the GaN switch and closely coupled to reduce inductance, while the discrete pre-driver can be thermally separated from the GaN chip.
H03K 3/00 - Circuits pour produire des impulsions électriquesCircuits monostables, bistables ou multistables
H03K 17/687 - Commutation ou ouverture de porte électronique, c.-à-d. par d'autres moyens que la fermeture et l'ouverture de contacts caractérisée par l'utilisation de composants spécifiés par l'utilisation, comme éléments actifs, de dispositifs à semi-conducteurs les dispositifs étant des transistors à effet de champ
H01L 29/778 - Transistors à effet de champ avec un canal à gaz de porteurs de charge à deux dimensions, p.ex. transistors à effet de champ à haute mobilité électronique HEMT
H01L 29/20 - Corps semi-conducteurs caractérisés par les matériaux dont ils sont constitués comprenant, à part les matériaux de dopage ou autres impuretés, uniquement des composés AIIIBV
H03K 5/08 - Mise en forme d'impulsions par limitation, par application d'un seuil, par découpage, c.-à-d. par application combinée d'une limitation et d'un seuil
A semiconductor device in provided having a substrate and a semiconductor layer formed on a main surface of the substrate. A plurality of first island electrodes and a plurality of second island electrodes are placed over the semiconductor layer. The plurality of first island electrodes and second island electrodes are spaced apart from each other so as to be alternatively arranged to produce two-dimensional active regions in all feasible areas of the semiconductor layer. Each side of the first island electrodes is opposite a side of the second island electrodes. The semiconductor device can also include a plurality of strip electrodes that are formed in the regions between the first island electrodes and the second island electrodes. The strip electrodes serve as the gate electrodes of a multi-island transistor. The first island electrodes serve as the source electrodes of the multi-island transistor. The second island electrodes serve as the drain electrodes of the multi-island transistor. A plurality of connections to the gate electrodes are provided at each interstice defined by corners of the first island electrodes and the second island electrodes.
H01L 29/41 - Electrodes caractérisées par leur forme, leurs dimensions relatives ou leur disposition relative
H01L 29/06 - Corps semi-conducteurs caractérisés par les formes, les dimensions relatives, ou les dispositions des régions semi-conductrices
H01L 29/20 - Corps semi-conducteurs caractérisés par les matériaux dont ils sont constitués comprenant, à part les matériaux de dopage ou autres impuretés, uniquement des composés AIIIBV
H01L 29/417 - Electrodes caractérisées par leur forme, leurs dimensions relatives ou leur disposition relative transportant le courant à redresser, à amplifier ou à commuter
H01L 29/423 - Electrodes caractérisées par leur forme, leurs dimensions relatives ou leur disposition relative ne transportant pas le courant à redresser, à amplifier ou à commuter
H01L 23/528 - Configuration de la structure d'interconnexion
H01L 23/00 - Détails de dispositifs à semi-conducteurs ou d'autres dispositifs à l'état solide
H01L 29/778 - Transistors à effet de champ avec un canal à gaz de porteurs de charge à deux dimensions, p.ex. transistors à effet de champ à haute mobilité électronique HEMT
H01L 29/205 - Corps semi-conducteurs caractérisés par les matériaux dont ils sont constitués comprenant, à part les matériaux de dopage ou autres impuretés, uniquement des composés AIIIBV comprenant plusieurs composés dans différentes régions semi-conductrices
47.
Devices and systems comprising drivers for power conversion circuits
cc conditions for shut-down and start-up conditioning to enable safer operation, particularly for high voltage and high current switching. Preferred embodiments also provide isolated, self-powered, high speed driver devices, with reduced input losses.
H03K 3/00 - Circuits pour produire des impulsions électriquesCircuits monostables, bistables ou multistables
H03K 17/687 - Commutation ou ouverture de porte électronique, c.-à-d. par d'autres moyens que la fermeture et l'ouverture de contacts caractérisée par l'utilisation de composants spécifiés par l'utilisation, comme éléments actifs, de dispositifs à semi-conducteurs les dispositifs étant des transistors à effet de champ
H01L 25/18 - Ensembles consistant en une pluralité de dispositifs à semi-conducteurs ou d'autres dispositifs à l'état solide les dispositifs étant de types prévus dans plusieurs différents groupes principaux de la même sous-classe , , , , ou
Embedded packaging for devices and systems comprising lateral GaN power transistors is disclosed. The packaging assembly is suitable for large area, high power GaN transistors and comprises an assembly of a GaN power transistor and package components comprising a three level interconnect structure. In preferred embodiments, the three level interconnect structure comprises an on-chip metal layer, a copper redistribution layer and package metal layers, in which there is a graduated or tapered contact area sizing through the three levels for dividing/applying current on-chip and combining/collecting current off-chip, with distributed contacts over the active area of the GaN power device. This embedded packaging assembly provides a low inductance, low resistance interconnect structure suitable for devices and systems comprising large area, high power GaN transistors for high voltage/high current applications.
H01L 23/00 - Détails de dispositifs à semi-conducteurs ou d'autres dispositifs à l'état solide
H01L 23/28 - Encapsulations, p. ex. couches d’encapsulation, revêtements
H01L 23/535 - Dispositions pour conduire le courant électrique à l'intérieur du dispositif pendant son fonctionnement, d'un composant à un autre comprenant des interconnexions internes, p. ex. structures d'interconnexions enterrées
H01L 29/20 - Corps semi-conducteurs caractérisés par les matériaux dont ils sont constitués comprenant, à part les matériaux de dopage ou autres impuretés, uniquement des composés AIIIBV
49.
POWER SWITCHING SYSTEMS COMPRISING HIGH POWER E-MODE GAN TRANSISTORS AND DRIVER CIRCUITRY
Driver circuitry for switching systems comprising enhancement mode (E-Mode) GaN power transistors with low threshold voltage is disclosed. An E-Mode high electron mobility transistor (HEMT) D3 has a monolithically integrated GaN driver, comprising smaller E- Mode GaN HEMTs D1 and D2, and a discrete dual-voltage pre-driver. D1 provides the gate drive voltage to the gate of the GaN switch D3, D2 clamps the gate of the GaN switch D3, an internal source-sense connection closely couples the source of D3 and the source of D1. An additional source-sense connection is provided for the pre-driver. Boosting the drive voltage to the gate of D1 produces firm and rapid pull-up of D1 and D3 for improved switching performance at higher switching speeds. High current handling components of the driver circuitry are integrated with the GaN switch and closely coupled to reduce inductance, while the discrete pre-driver can be thermally separated from the GaN chip.
H03K 17/687 - Commutation ou ouverture de porte électronique, c.-à-d. par d'autres moyens que la fermeture et l'ouverture de contacts caractérisée par l'utilisation de composants spécifiés par l'utilisation, comme éléments actifs, de dispositifs à semi-conducteurs les dispositifs étant des transistors à effet de champ
H01L 27/085 - Dispositifs consistant en une pluralité de composants semi-conducteurs ou d'autres composants à l'état solide formés dans ou sur un substrat commun comprenant des éléments de circuit passif intégrés avec au moins une barrière de potentiel ou une barrière de surface le substrat étant un corps semi-conducteur comprenant uniquement des composants semi-conducteurs d'un seul type comprenant uniquement des composants à effet de champ
H01L 29/20 - Corps semi-conducteurs caractérisés par les matériaux dont ils sont constitués comprenant, à part les matériaux de dopage ou autres impuretés, uniquement des composés AIIIBV
H01L 29/778 - Transistors à effet de champ avec un canal à gaz de porteurs de charge à deux dimensions, p.ex. transistors à effet de champ à haute mobilité électronique HEMT
50.
Fault tolerant design for large area nitride semiconductor devices
A fault tolerant design for large area nitride semiconductor devices is provided, which facilitates testing and isolation of defective areas. A transistor comprises an array of a plurality of islands, each island comprising an active region, source and drain electrodes, and a gate electrode. Electrodes of each island are electrically isolated from electrodes of neighboring islands in at least one direction of the array. Source, drain and gate contact pads are provided to enable electrical testing of each island. After electrical testing of islands to identify defective islands, overlying electrical connections are formed to interconnect source electrodes in parallel, drain electrodes in parallel, and to interconnect gate electrodes to form a common gate electrode of large gate width Wg. Interconnections are provided selectively to good islands, while electrically isolating defective islands. This approach makes it economically feasible to fabricate large area GaN devices, including hybrid devices.
H01L 29/768 - Dispositifs à couplage de charge l'effet de champ étant produit par une porte isolée
H01L 31/113 - Dispositifs sensibles au rayonnement infrarouge, visible ou ultraviolet caractérisés par un fonctionnement par effet de champ, p.ex. phototransistor à effet de champ à jonction du type conducteur-isolant-semi-conducteur, p.ex. transistor à effet de champ métal-isolant-semi-conducteur
H01L 21/82 - Fabrication ou traitement de dispositifs consistant en une pluralité de composants à l'état solide ou de circuits intégrés formés dans ou sur un substrat commun avec une division ultérieure du substrat en plusieurs dispositifs individuels pour produire des dispositifs, p.ex. des circuits intégrés, consistant chacun en une pluralité de composants
H01L 21/336 - Transistors à effet de champ à grille isolée
H01L 21/66 - Test ou mesure durant la fabrication ou le traitement
H01L 29/20 - Corps semi-conducteurs caractérisés par les matériaux dont ils sont constitués comprenant, à part les matériaux de dopage ou autres impuretés, uniquement des composés AIIIBV
H01L 29/201 - Corps semi-conducteurs caractérisés par les matériaux dont ils sont constitués comprenant, à part les matériaux de dopage ou autres impuretés, uniquement des composés AIIIBV comprenant plusieurs composés
H01L 29/205 - Corps semi-conducteurs caractérisés par les matériaux dont ils sont constitués comprenant, à part les matériaux de dopage ou autres impuretés, uniquement des composés AIIIBV comprenant plusieurs composés dans différentes régions semi-conductrices
H01L 29/778 - Transistors à effet de champ avec un canal à gaz de porteurs de charge à deux dimensions, p.ex. transistors à effet de champ à haute mobilité électronique HEMT
H01L 27/095 - Dispositifs consistant en une pluralité de composants semi-conducteurs ou d'autres composants à l'état solide formés dans ou sur un substrat commun comprenant des éléments de circuit passif intégrés avec au moins une barrière de potentiel ou une barrière de surface le substrat étant un corps semi-conducteur comprenant uniquement des composants semi-conducteurs d'un seul type comprenant uniquement des composants à effet de champ les composants étant des transistors à effet de champ à porte à barrière Schottky
H01L 23/528 - Configuration de la structure d'interconnexion
51.
FAULT TOLERANT DESIGN FOR LARGE AREA NITRIDE SEMICONDUCTOR DEVICES
A fault tolerant design for large area nitride semiconductor devices is provided, which facilitates testing and isolation of defective areas. A transistor comprises an array of a plurality of islands, each island comprising an active region, source and drain electrodes, and a gate electrode. Electrodes of each island are electrically isolated from electrodes of neighbouring islands in at least one direction of the array. Source, drain and gate contact pads are provided to enable electrical testing of each island. After electrical testing of islands to identify defective islands, overlying electrical connections are formed to interconnect source electrodes in parallel, drain electrodes in parallel, and to interconnect gate electrodes to form a common gate electrode of large gate width Wg. Interconnections are provided selectively to good islands, while electrically isolating defective islands. This approach makes it economically feasible to fabricate large area GaN devices, including hybrid devices.
H01L 29/778 - Transistors à effet de champ avec un canal à gaz de porteurs de charge à deux dimensions, p.ex. transistors à effet de champ à haute mobilité électronique HEMT
H01L 21/66 - Test ou mesure durant la fabrication ou le traitement
H01L 29/41 - Electrodes caractérisées par leur forme, leurs dimensions relatives ou leur disposition relative
H01L 27/02 - Dispositifs consistant en une pluralité de composants semi-conducteurs ou d'autres composants à l'état solide formés dans ou sur un substrat commun comprenant des éléments de circuit passif intégrés avec au moins une barrière de potentiel ou une barrière de surface
H01L 29/20 - Corps semi-conducteurs caractérisés par les matériaux dont ils sont constitués comprenant, à part les matériaux de dopage ou autres impuretés, uniquement des composés AIIIBV
Devices and systems comprising driver circuits are disclosed for MOSFET driven, normally-on gallium nitride (GaN) power transistors. Preferably, a low power, high speed CMOS driver circuit with an integrated low voltage, lateral MOSFET driver is series coupled, in a hybrid cascode arrangement to a high voltage GaN HEMT, for improved control of noise and voltage transients. Co-packaging of a GaN transistor die and a CMOS driver die using island topology contacts, through substrate vias, and a flip-chip, stacked configuration provides interconnections with low inductance and resistance, and provides effective thermal management. Co-packaging of a CMOS input interface circuit with the CMOS driver and GaN transistor allows for a compact, integrated CMOS driver with enhanced functionality including shut-down and start-up conditioning for safer operation, particularly for high voltage and high current switching. Preferred embodiments also provide isolated, self-powered, high speed driver devices, with reduced input losses.
H01L 25/18 - Ensembles consistant en une pluralité de dispositifs à semi-conducteurs ou d'autres dispositifs à l'état solide les dispositifs étant de types prévus dans plusieurs différents groupes principaux de la même sous-classe , , , , ou
An electronic switching system and device comprising driver circuits for power transistors are disclosed, with particular application for MOSFET driven, normally-on gallium nitride (GaN) power transistors. Preferably, a low power, high speed CMOS driver circuit with an integrated low voltage, lateral MOSFET driver is series coupled, in a hybrid cascode arrangement, to a high voltage GaN HEMT and provides for improved control of noise and voltage transients. Monitoring and control functions, including latching and clamping, are based on monitoring of Vcc conditions for shut-down and start-up conditioning to enable safer operation, particularly for high voltage and high current switching. Preferred embodiments also provide isolated, self-powered, high speed driver devices, with reduced input losses.
H03K 17/687 - Commutation ou ouverture de porte électronique, c.-à-d. par d'autres moyens que la fermeture et l'ouverture de contacts caractérisée par l'utilisation de composants spécifiés par l'utilisation, comme éléments actifs, de dispositifs à semi-conducteurs les dispositifs étant des transistors à effet de champ
H02M 1/08 - Circuits spécialement adaptés à la production d'une tension de commande pour les dispositifs à semi-conducteurs incorporés dans des convertisseurs statiques
A Gallium Nitride (GaN) series of devices—transistors and diodes are disclosed—that have greatly superior current handling ability per unit area than previously described GaN devices. The improvement is due to improved layout topology. The devices also include a simpler and superior flip chip connection scheme and a means to reduce the thermal resistance. A simplified fabrication process is disclosed and the layout scheme which uses island electrodes rather than finger electrodes is shown to increase the active area density by two to five times that of conventional interdigitated structures. Ultra low on resistance transistors and very low loss diodes can be built using the island topology. Specifically, the present disclosure provides a means to enhance cost/effective performance of all lateral GaN structures.
H01L 23/528 - Configuration de la structure d'interconnexion
H01L 29/417 - Electrodes caractérisées par leur forme, leurs dimensions relatives ou leur disposition relative transportant le courant à redresser, à amplifier ou à commuter
H01L 29/423 - Electrodes caractérisées par leur forme, leurs dimensions relatives ou leur disposition relative ne transportant pas le courant à redresser, à amplifier ou à commuter
H01L 21/8252 - Fabrication ou traitement de dispositifs consistant en une pluralité de composants à l'état solide ou de circuits intégrés formés dans ou sur un substrat commun avec une division ultérieure du substrat en plusieurs dispositifs individuels pour produire des dispositifs, p.ex. des circuits intégrés, consistant chacun en une pluralité de composants le substrat étant un semi-conducteur, en utilisant une technologie III-V
H01L 27/06 - Dispositifs consistant en une pluralité de composants semi-conducteurs ou d'autres composants à l'état solide formés dans ou sur un substrat commun comprenant des éléments de circuit passif intégrés avec au moins une barrière de potentiel ou une barrière de surface le substrat étant un corps semi-conducteur comprenant une pluralité de composants individuels dans une configuration non répétitive
H01L 29/20 - Corps semi-conducteurs caractérisés par les matériaux dont ils sont constitués comprenant, à part les matériaux de dopage ou autres impuretés, uniquement des composés AIIIBV
H01L 23/00 - Détails de dispositifs à semi-conducteurs ou d'autres dispositifs à l'état solide
H01L 27/085 - Dispositifs consistant en une pluralité de composants semi-conducteurs ou d'autres composants à l'état solide formés dans ou sur un substrat commun comprenant des éléments de circuit passif intégrés avec au moins une barrière de potentiel ou une barrière de surface le substrat étant un corps semi-conducteur comprenant uniquement des composants semi-conducteurs d'un seul type comprenant uniquement des composants à effet de champ
A semiconductor device in provided having a substrate and a semiconductor layer formed on a main surface of the substrate. A plurality of first island electrodes and a plurality of second island electrodes are placed over the semiconductor layer. The plurality of first island electrodes and second island electrodes are spaced apart from each other so as to be alternatively arranged to produce two-dimensional active regions in all feasible areas of the semiconductor layer. Each side of the first island electrodes is opposite a side of the second island electrodes. The semiconductor device can also include a plurality of strip electrodes that are formed in the regions between the first island electrodes and the second island electrodes. The strip electrodes serve as the gate electrodes of a multi-island transistor. The first island electrodes serve as the source electrodes of the multi -island transistor. The second island electrodes serve as the drain electrodes of the multi-island transistor. A plurality of connections to the gate electrodes are provided at each interstice defined by corners of the first island electrodes and the second island electrodes.
H01L 29/41 - Electrodes caractérisées par leur forme, leurs dimensions relatives ou leur disposition relative
H01L 27/06 - Dispositifs consistant en une pluralité de composants semi-conducteurs ou d'autres composants à l'état solide formés dans ou sur un substrat commun comprenant des éléments de circuit passif intégrés avec au moins une barrière de potentiel ou une barrière de surface le substrat étant un corps semi-conducteur comprenant une pluralité de composants individuels dans une configuration non répétitive
H01L 29/775 - Transistors à effet de champ avec un canal à gaz de porteurs de charge à une dimension, p.ex. FET à fil quantique
H01L 29/201 - Corps semi-conducteurs caractérisés par les matériaux dont ils sont constitués comprenant, à part les matériaux de dopage ou autres impuretés, uniquement des composés AIIIBV comprenant plusieurs composés
62.
Island matrixed gallium nitride microwave and power switching transistors
A gallium nitride (GaN) device that has greatly superior current handling ability per unit area than previously described GaN devices. The improvement is due to improved layout topology. The layout scheme, which uses island electrodes rather than finger electrodes, is shown to increase the active area density over that of conventional interdigitated structures. Ultra low on resistance transistors can be built using the island topology. Specifically, the present invention, which uses conventional GaN lateral technology and electrode spacing, provides a means to enhance cost/effective performance of all lateral GaN structures.
H01L 29/778 - Transistors à effet de champ avec un canal à gaz de porteurs de charge à deux dimensions, p.ex. transistors à effet de champ à haute mobilité électronique HEMT
H01L 29/10 - Corps semi-conducteurs caractérisés par les formes, les dimensions relatives, ou les dispositions des régions semi-conductrices avec des régions semi-conductrices connectées à une électrode ne transportant pas le courant à redresser, amplifier ou commuter, cette électrode faisant partie d'un dispositif à semi-conducteur qui comporte trois électrodes ou plus
H01L 29/20 - Corps semi-conducteurs caractérisés par les matériaux dont ils sont constitués comprenant, à part les matériaux de dopage ou autres impuretés, uniquement des composés AIIIBV
H01L 29/417 - Electrodes caractérisées par leur forme, leurs dimensions relatives ou leur disposition relative transportant le courant à redresser, à amplifier ou à commuter
H01L 29/423 - Electrodes caractérisées par leur forme, leurs dimensions relatives ou leur disposition relative ne transportant pas le courant à redresser, à amplifier ou à commuter
63.
HIGH DENSITY GALLIUM NITRIDE DEVICES USING ISLAND TOPOLOGY
A Gallium Nitride (GaN) series of devices - transistors and diodes are disclosed - that have greatly superior current handling ability per unit area than previously described GaN devices. The improvement is due to improved layout topology. The devices also include a simpler and superior flip chip connection scheme and a means to reduce the thermal resistance. A simplified fabrication process is disclosed and the layout scheme which uses island electrodes rather than finger electrodes is shown to increase the active area density by two to five times that of conventional interdigitated structures. Ultra low on resistance transistors and very low loss diodes can be built using the island topology. Specifically, the present disclosure provides a means to enhance cost/effective performance of all lateral GaN structures.
H01L 23/48 - Dispositions pour conduire le courant électrique vers le ou hors du corps à l'état solide pendant son fonctionnement, p. ex. fils de connexion ou bornes
H01L 23/485 - Dispositions pour conduire le courant électrique vers le ou hors du corps à l'état solide pendant son fonctionnement, p. ex. fils de connexion ou bornes formées de couches conductrices inséparables du corps semi-conducteur sur lequel elles ont été déposées formées de structures en couches comprenant des couches conductrices et isolantes, p. ex. contacts planaires
H01L 27/085 - Dispositifs consistant en une pluralité de composants semi-conducteurs ou d'autres composants à l'état solide formés dans ou sur un substrat commun comprenant des éléments de circuit passif intégrés avec au moins une barrière de potentiel ou une barrière de surface le substrat étant un corps semi-conducteur comprenant uniquement des composants semi-conducteurs d'un seul type comprenant uniquement des composants à effet de champ
64.
Gallium nitride power devices using island topography
A semiconductor device in provided having a substrate and a semiconductor layer formed on a main surface of the substrate. A plurality of first island electrodes and a plurality of second island electrodes are placed over the semiconductor layer. The plurality of first island electrodes and second island electrodes are spaced apart from each other so as to be alternatively arranged to produce two-dimensional active regions in all feasible areas of the semiconductor layer. Each side of the first island electrodes is opposite a side of the second island electrodes. The semiconductor device can also include a plurality of strip electrodes that are formed in the regions between the first island electrodes and the second island electrodes. The strip electrodes serve as the gate electrodes of a multi-island transistor. The first island electrodes serve as the source electrodes of the multi-island transistor. The second island electrodes serve as the drain electrodes of the multi-island transistor. A plurality of connections to the gate electrodes are provided at each interstice defined by corners of the first island electrodes and the second island electrodes.
H01L 29/41 - Electrodes caractérisées par leur forme, leurs dimensions relatives ou leur disposition relative
H01L 29/205 - Corps semi-conducteurs caractérisés par les matériaux dont ils sont constitués comprenant, à part les matériaux de dopage ou autres impuretés, uniquement des composés AIIIBV comprenant plusieurs composés dans différentes régions semi-conductrices
