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包括超结晶体管的装置和方法
申请号	CN201510312432.0	申请日	2015-06-09	公开(公告)号	CN105140272A	公开(公告)日	2015-12-09
申请人	恩智浦有限公司;			发明人	皮特·杰勒德·斯蒂内肯; 安可·赫琳哈; 拉杜·苏尔代亚努; 鲁克·范戴克; 亨德里克·约翰内斯·伯格维德;
摘要	一种包括超结晶体管的装置和方法。本公开的方面涉及包括交替交错的第一半导体材料的至少两个区域和第二半导体材料的至少两个区域的装置、方法和系统。附加地，装置、方法和系统包括作为源极和漏极操作的第一电极和第二电极。装置、方法和系统还包括具有第一半导体材料上的多个部分的第一栅极和具有第二半导体材料上的多个部分的第二栅极，其对第一电极和第二电极之间的电流进行双向地控制。
权利要求	1.一种装置，包括：衬底，具有第一端部和第二端部，第一端部与第二端部横向分离；第一半导体材料的至少两个区域和第二半导体材料的至少两个区域，在衬底上交替交错并且在第一端部和第二端部之间横向延伸，第一半导体材料具有第一掺杂类型，并且第二半导体材料具有与第一掺杂类型不同的第二掺杂类型；第一电极和第二电极，所述第一电极位于衬底上的第一端部处，所述第二电极位于衬底上的第二端部处，第一电极和第二电极中的每一个被配置和布置为作为源极和漏极进行操作；以及第一栅极和第二栅极，所述第一栅极在第一半导体材料和第二半导体材料中的每一个上具有多个部分，所述第二栅极在第一半导体材料和第二半导体材料中的每一个上具有多个部分，第一栅极和第二栅极被配置和布置为通过向第一栅极和第二栅极施加电压来双向地控制在第一半导体材料和第二半导体材料中在第一电极和第二电极之间的电流。 2.根据权利要求1所述的装置，其中第一栅极和第二栅极被配置和布置为：响应于向第一栅极和第二栅极施加不同的电压来双向地控制电流，由此在第一半导体材料和第二半导体材料中创建反型层，所述第一半导体材料和第二半导体材料提供通过反型层的电流。 3.根据权利要求1所述的装置，其中第一电压被施加于第一栅极，且第二电压被施加于第二栅极，并且第一栅极和第二栅极还被配置和布置为：当栅极的所述部分的电压等于第一电极和第二电极中的最近的电极时，阻断在第一半导体材料和第二半导体材料中在第一电极和第二电极之间在双方向上流动的电压，由此防止反型层形成并防止第一半导体材料和第二半导体材料中的电流。 4.根据权利要求1所述的装置，其中第一电压被施加于第一栅极，且第二电压被施加于第二栅极，并且第二栅极还被配置和布置为在第一电极附近的第一半导体材料中以及第二电极附近的第二半导体材料中创建反型层，并且第一栅极还被配置和布置为：完全地或部分地阻断从第二电极到第一电极的第一方向中的电流；以及当第一电压大于第二电压时允许在第一半导体材料和第二半导体材料中在第一电极和第二电极之间的反型层中从第一电极到第二电极的第二方向中的电流。 5.根据权利要求1所述的装置，其中第三电压被施加于第一栅极，且第四电压被施加于第二栅极，并且第一栅极还被配置和布置为在第一电极附近的第一半导体材料以及第二电极附近的第二半导体材料中创建反型层，并且第二栅极还被配置和布置为：完全地或部分地阻断从第一电极到第二电极的第二方向中的电流以及允许从第二电极到第一电极的第一方向中的电流。 6.根据前述任一项权利要求所述的装置，还包括：多个横向电介质层，每个横向电介质层与第一半导体材料和第二半导体材料的相邻区域平行，并被布置在第一半导体材料和第二半导体材料的相邻区域的边界处。 7.根据权利要求6所述的装置，其中第一半导体材料和第二半导体材料的至少两个相邻区域包括：第一半导体材料的两个区域和第二半导体材料的两个区域。 8.根据权利要求7所述的装置，其中所述多个横向电介质层分离在第一栅极和第二栅极之下的第一半导体材料和第二半导体材料的区域。 9.根据前述任一项权利要求所述的装置，其中与离第一端部和第二端部较远处相比，第一半导体材料和第二半导体材料在离第一端部和第二端部更近处具有更高的掺杂浓度。 10.根据前述任一项权利要求所述的装置，还包括：隐埋氧化物层，布置在衬底上以及在衬底与第一半导体材料和第二半导体材料的至少两个相邻区域之间。 11.根据前述任一项权利要求所述的装置，其中衬底、第一半导体材料、第二半导体材料、第一电极、第二电极、第一栅极和第二栅极在与半导体材料的顶面和形成第一半导体材料和第二半导体材料的至少两个相邻区域之间的边界的平面均垂直的平面中具有镜像对称性。 12.一种功率转换器，所述功率转换器是包括以下各项的集合中的一个：DC-AC功率转换器、AC-AC功率转换器和电容DC-DC转换器，并且包括根据前述权利要求中任一项所述的装置。 13.一种方法，包括：提供具有第一端部和第二端部的衬底，第一端部与第二端部横向分离；提供第一半导体材料的至少两个区域和第二半导体材料的至少两个区域，所述第一半导体材料的至少两个区域和所述第二半导体材料的至少两个区域在衬底上交替交错并在第一端部和第二端部之间横向延伸，第一半导体材料具有第一掺杂类型，并且第二半导体材料具有与第一掺杂类型不同的第二掺杂类型；提供第一电极和第二电极，所述第一电极位于衬底上的第一端部处，所述第二电极位于衬底上的第二端部处，第一电极和第二电极中的每一个被配置和布置为作为源极和漏极进行操作；以及向第一栅极和第二栅极施加电压，以双向地控制第一半导体材料和第二半导体材料中在第一电极和第二电极之间的电流，所述第一栅极在第一半导体材料和第二半导体材料中的每一个上具有多个部分，所述第二栅极在第一半导体材料和第二半导体材料中的每一个上具有多个部分。 14.根据权利要求13所述的方法，其中所述施加电压的步骤包括以下步骤中的至少一个：(a)向第一栅极和第二栅极的多个部分施加不同的电压，由此在第一半导体材料和第二半导体材料中的一个或多个中创建一个或多个反型层，所述第一半导体材料和第二半导体材料提供通过反型层的电流；以及(b)向第一栅极和第二栅极施加不同的电压，由此在第一半导体材料和第二半导体材料中创建反型层，所述第一半导体材料和第二半导体材料提供通过反型层的电流。 15.根据权利要求14所述的方法，其中所述施加电压的步骤包括以下步骤中的至少一个：向第一栅极和第二栅极的多个部分施加不同的电压，由此在第一半导体材料和第二半导体材料中的一个或多个中创建一个或多个反型层，所述第一半导体材料和第二半导体材料提供通过反型层的电流，其中施加不同的电压包括向第一栅极和第二栅极的多个部分中的不同部分施加四个独立的电压，由此在第一半导体材料和第二半导体材料中的一个或多个中创建一个或多个反型层，所述第一半导体材料和第二半导体材料提供通过反型层的电流。
说明书全文	包括超结晶体管的装置和方法技术领域 [0001] 各种示例实施例涉及包括晶体管的电路及其实现。背景技术 [0002] 超结晶体管同时提供高击穿电压和低导通电阻。然而，超结晶体管的不对称性会对高电压控制的阻断以及高阻断电压和低导通电阻方面产生不利地影响。针对各种应用，这些问题和其他问题已经给晶体管器件带来了挑战。发明内容 [0003] 根据示例实施例，一种装置，包括：衬底，具有第一端部和第二端部，第一端部与第二端部横向分离。此外，所述装置包括第一半导体材料的至少两个区域和第二半导体材料的至少两个区域。第一半导体材料的区域和第二半导体材料的区域在衬底上交替交错。第一半导体材料具有第一掺杂类型，并且第二半导体材料具有与第一掺杂类型不同的第二掺杂类型。此外，第一半导体材料的区域和第二半导体材料的区域在第一端部和第二端部之间横向延伸。所述装置还包括第一电极和第二电极，所述第一电极位于衬底上的第一端部处，所述第二电极位于衬底上的第二端部处。第一电极和第二电极中的每一个作为源极和漏极进行操作。所述装置还包括第一栅极和第二栅极，所述第一栅极在第一半导体材料和第二半导体材料中的每一个上具有多个部分，所述第二栅极在第一半导体材料和第二半导体材料中的每一个上具有多个部分。第一栅极和第二栅极被配置为通过向第一栅极和第二栅极施加电压来双向地控制在第一半导体材料和第二半导体材料中在第一电极和第二电极之间的电流。 [0004] 本公开的多个方面还涉及一种方法，包括：提供具有第一端部和第二端部的衬底。第一端部与第二端部横向分离。附加地，所述方法包括提供第一半导体材料的至少两个区域和第二半导体材料的至少两个区域，所述第一半导体材料的至少两个区域和所述第二半导体材料的至少两个区域在衬底上交替交错。半导体材料的区域还在第一端部和第二端部之间横向延伸，以及第一半导体材料具有第一掺杂类型，并且第二半导体材料具有与第一掺杂类型不同的第二掺杂类型。此外，所述方法包括提供第一电极和第二电极，所述第一电极位于衬底上的第一端部处，所述第二电极位于衬底上的第二端部处(第一电极和第二电极可以作为源极和漏极进行操作)。所述方法还包括向第一栅极和第二栅极施加电压，以双向地控制第一半导体材料和第二半导体材料中在第一电极和第二电极之间的电流，所述第一栅极在第一半导体材料和第二半导体材料中的每一个上具有多个部分，所述第二栅极在第一半导体材料和第二半导体材料中的每一个上具有多个部分。 [0005] 上述论述不旨在描述本公开的每个实施例或每个实施方式。以下附图和详细描述还例示多个实施例。附图说明 [0006] 可以结合附图，参照以下详细描述更全面理解多个示例实施例，其中： [0007] 图1示出了示例超结装置，与本公开的多个方面一致； [0008] 图2示出了另一个示例超结装置，与本公开的多个方面一致； [0009] 图3示出了处于操作模式的示例超结装置，与本公开的多个方面一致； [0010] 图4示出了处于操作模式中的多个示例超结装置，与本公开的多个方面一致； [0011] 图5示出了处于另一操作模式中的另一个示例超结装置，与本公开的多个方面一致；以及 [0012] 图6示出了示例超结装置的截面，与本公开的多个方面一致。 [0013] 虽然这里讨论的各种实施例适合修改和替代形式，但是已经在附图中通过示例的方式示出了并且将在以下详细描述其多个方面。然而，应该理解的是，其并不意在将本发明限制为所描述的特定实施例。相反，本发明覆盖落入包括在权利要求中定义的方面的公开范围内的所有修改、等同和备选。此外，贯穿该申请仅通过说明的方式，而不是限制的方式来使用术语“示例”。具体实施方式 [0014] 本公开的方面被认为适用于各种不同类型的装置、系统和方法，涉及针对例如对称超结晶体管的晶体管的装置。这种超结晶体管可以在各种/不同的实例中使用，例如浪涌保护电路、DC-AC功率转换器、AC-AC功率转换器、电容性DC-DC转换器、多级音频放大器和灯调光器。虽然不必要这样限制，但使用该上下文通过示例的讨论可以理解多个方面。 [0015] 各种示例实施例涉及装置、系统和方法，其包括：具有第一端部和第二端部的衬底。第一端部与第二端部横向分离。装置、系统和方法还包括：在衬底上交替交错的第一半导体材料的至少两个区域和第二半导体材料的至少两个区域。半导体材料的区域还在第一端部和第二端部之间横向延伸。此外，第一半导体材料具有第一掺杂类型(且第二半导体材料具有与第一掺杂类型不同的第二掺杂类型)。装置、系统和方法还包括：在衬底上的第一端部处的第一电极和在衬底上的第二端部处的第二电极。第一电极和第二电极的每一个既作为源极又作为漏极操作。此外，装置、系统和方法还包括：第一栅极，其在第一半导体材料和第二半导体材料的每个上具有多个部分，以及第二栅极，其在第一半导体材料和第二半导体材料的每一个上具有多个部分。第一栅极和第二栅极被配置为：通过向第一栅极和第二栅极施加电压来在第一半导体材料和第二半导体材料中在第一电极和第二电极之间双向地控制电流。可以同时在第一栅极上施加多个不同的电压。在特定实施例中，在第一栅极上施加多个电压，使得在第一半导体材料的每个部分生成大致等量的反型层，其中可以通过第一栅极在第一半导体材料中生成反型层。类似地，也可以同时在第二栅极上施加多个不同的电压。 [0016] 在特定实施例中，第一栅极和第二栅极被配置为：响应于向第一栅极和第二栅极施加不同的电压来双向地控制电流。施加不同的电压在第一半导体材料和第二半导体材料中创建反型层，第一半导体材料和第二半导体材料提供通过反型层的电流。 [0017] 本发明的其他实施例包括：向第一栅极施加第一电压，并且向第二栅极施加第二电压。在这些实施例中，第一栅极和第二栅极被配置为：当栅极的所述部分具有等于第一和第二电极中的最近电极的电压时，阻断在第一半导体材料和第二半导体材料中在第一电极和第二电极之间在两个方向都流动的电压，由此防止反型层形成并防止第一半导体材料和第二半导体材料中的电流。在这些实施例中，通过配置栅极电压阻断电流，以便移除反型层。可通过从交错的半导体区域移除源极-漏极电压感应的电荷载流子来阻断高电压，这在第一和第二电极之间创建耗尽半导体材料的较大的区域。 [0018] 本公开的特定实施例包括：向第一栅极施加第一电压，且向第二栅极施加第二电压。在这些实施例中，第一栅极和第二栅极在第一和第二半导体材料中在第一电极和第二电极之间的反型层中，在第一电极附近在第一半导体材料中以及在第二电极附近在第二半导体材料中创建反型层。此外，第一栅极还被配置为：在从第二电极到第一电极的第一方向上完全地或部分地阻断电流。在第一电压大于第二电压时，在第一半导体材料和第二半导体材料中在第一电极和第二电极之间的反型层中允许从第一电极到第二电极的第二方向中的电流。 [0019] 本公开的特定实施例包括：第三电压被施加于第一栅极，且第四电压被施加于第二栅极。在这些实施例中，第一栅极还被配置为：在第一电极附近在第一半导体材料中以及在第二电极附近在第二半导体材料中创建反型层，并且第二栅极被配置为完全地或部分地阻断从第一电极到第二电极的第二方向中的电流以及允许从第二电极到第一电极的第一方向中的电流。 [0020] 本公开的特定实施例附加地包括：多个横向的电介质层。每个横向电介质层与第一半导体材料和第二半导体材料的相邻区域平行，并布置在第一半导体材料和第二半导体材料的相邻区域的边界处。在某些更多特定实施例中，这些电介质层分离在第一栅极和第二栅极之下的第一半导体材料和第二半导体材料的区域。在又一更特定的实施例中，第一半导体材料和第二半导体材料的至少两个相邻区域包括第一半导体材料的两个区域和第二半导体材料的两个区域，横向电介质层分离第一半导体材料和第二半导体材料的相邻区域。附加地，本公开的其他实施例包括：与远离第一端部和第二端部处相比，第一半导体材料和第二半导体材料在离第一端部和第二端部更近处具有更高的掺杂浓度。附加地，本公开的特定实施例包括：隐埋氧化物层，布置在衬底上以及在衬底与第一半导体材料和第二半导体材料的至少两个相邻区域之间。 [0021] 在本公开的特定实施例中，第一和第二半导体材料是由掺杂硅制成的，并且氧化物是由硅氧化物制成的。栅极通过由硅氧化物制成的薄栅极氧化物而与半导体材料分离。 [0022] 本公开的其他实施例还特征在于：衬底、第一半导体材料、第二半导体材料、第一电极、第二电极、第一栅极和第二栅极在与半导体材料的顶面和形成第一半导体材料和第二半导体材料的至少两个相邻区域之间的边界的平面均垂直的平面中具有镜像对称性。 [0023] 可以结合一个或更多个上述方面、实施例和实施方式以及那些在所附附图中示出的来实现这里描述的实施例和特定应用。 [0024] 现在转向附图，图1示出了示例超结装置100，与本公开的多个方面一致。超结装置100包括第一半导体材料105的两个区域和第二半导体材料110的两个区域。如图1中所示，两个第一半导体材料105区域和两个第二半导体材料110的区域交替交错。附加地，第一半导体材料105具有第一掺杂类型(例如，n型)并且第二半导体材料110具有第二掺杂类型(例如与第一掺杂类型不同的，例如p型)。超结装置100还包括布置在超结装置100的分离的端部处的第一电极115和第二电极120。第一电极115和第二电极120可以充当源极和漏极进行操作。在特定实施例中，第一和第二电极由金属材料覆盖的半导体材料组成。此外，第一半导体材料105的两个区域和第二半导体材料110的两个区域在第一电极115和第二电极120之间横向延伸。 [0025] 超结装置100还包括第一栅极125和第二栅极130。第一栅极125和第二栅极130分别包括第一半导体材料105和第二半导体材料110中的每一个上的多个部分。此外，第一栅极125和第二栅极130被配置为：通过向第一栅极125和第二栅极130施加电压，对第一半导体材料105和第二半导体材料110中的第一电极115和第二电极120之间的电流双向地控制。在特定实施例中，栅极125和130以下的半导体区域具有对于相邻区域105和110相反的掺杂类型。 [0026] 图2示出了另一个示例超结装置，其与本公开的多个方面一致。与图1中所示的装置类似，图2中所示的装置200包括第一半导体材料205(具有第一掺杂类型)的两个区域和第二半导体材料210(具有第二且不同的掺杂类型)的两个区域；第一电极215和第二电极220；以及各自包括多个部分的第一栅极225和第二栅极230。装置200还包括电介质层235的多个部分。电介质层235的每个部分与第一半导体材料205和第二半导体材料210的相邻区域平行，并且布置在第一半导体材料205和第二半导体材料210的相邻区域的边界处。 [0027] 基于向第一栅极225的多个部分和第二栅极230的多个部分供应的电压，装置200被示为关断状态。这由交错的区域之间的二极管240表示，二极管240是反向偏置的，并且由于所施加的电压而耗尽。二极管240是反偏和耗尽的超结二极管。装置200包括第一栅极控制电路245和第二栅极控制电路250，以分别向第一栅极225的多个部分和第二栅极230的多个部分施加电压。通过负载260相连，电源255向第一电极215和第二电极220施加电压。结果，第一栅极225的多个部分与第二栅极230的多个部分双向地控制第一半导体材料205和第二半导体材料210中的在第一电极215和第二电极220之间的电流。 [0028] 装置200在两个方向上均阻断高电压。当施加于第一电极215的电压大于施加于第二电极220的电压时，出现高电压，反之亦然。当在第一225和第二230栅极的部分中没有生成反型层时，装置200被配置为阻断高电压。因此，装置200在以下情况时处于关断状态：(1)装置200的左侧的第一栅极225的部分上的栅极电压等于第一电极215上的电压，并且装置200的右侧的第一栅极225的部分上的栅极电压等于第二电极220上的电压；以及(2)装置200的左侧的第二栅极230的部分上的栅极电压等于第一电极215上的电压，并且装置200的右侧的第二栅极230的部分上的栅极电压等于第二电极220上的电压。附加地，当电压220大于端215上的电压时，二极管240耗尽，并且耗尽区域的宽度从左到右横向增加，由此使得能够实现相对高的掺杂等级的宽耗尽区域。附加地，当电压220小于端215上的电压时，二极管240被耗尽，并且耗尽区域的宽度从右到左横向增加，由此使得能够实现相对高的掺杂等级的宽耗尽区域。作为该设计的结果，装置200在导通状态中(例如，如图4和5中所示)具有低的导通电阻值(由于高的掺杂等级)，并且在关断状态中(例如，如图3中所示)具有高的击穿电压(由于宽耗尽区域)。在关断状态中，器件中不存在反型层，并且在两个方向上均阻断电流，并且第一栅极220和第二栅极230上的栅极电压关断，换言之，每个栅极控制区域上的栅极电压等于第一215或第二220电极中最近电极的上的电压。 [0029] 图3示出了处于操作模式中的示例超结装置300，与本发明的各方面一致。图3中所示的超结装置300包括第一半导体材料305(具有第一掺杂类型)的两个区域和第二半导体材料310(具有第二且不同的掺杂类型)的两个区域；第一电极315和第二电极320；以及各自包括多个部分的第一栅极325和第二栅极330。二极管340示出了高电压的阻断。在图3中所示的实施例中，当区域325下方没有生成反型层时，当第一电极320上的电压大于第二电极315上的电压时，器件阻断电流。此外，当第一电极315上的电压比320的电压大出至少二极管阈值时，器件传导电流，原因在于在由第二栅极330控制的半导体部分中生成反型层。 [0030] 导通电压是使器件进入导通状态所需的(正)电压(与低导通电阻相对应)。控制电压是0与导通电压之间的任意电压。在以下情况时，当第二电极320上的电压高于第一电极315上的电压时，可以通过用第一栅极325生成增加的反型层，来增加电流(显著高于关断状态电流)：(1)超结装置300左侧的第一栅极325的部分上的栅极电压通过控制电压增长到高于第一电极315上的电压，并且超结装置300右侧的第一栅极325的部分上的栅极电压通过控制电压降低到低于第二电极320上的电压；以及(2)通过将超结装置300的左侧的第二栅极330的部分上的栅极电压设置为等于第一电极315上的电压减去(装置300的)导通电压来生成最大反型层，且超结装置300的右侧的第二栅极330的部分上的栅极电压等于第二电极320上的电压加上导通电压。 [0031] 由第一栅极325控制的通道是控制电流，并且由第二栅极330控制的通道是传导电流。对于控制电压等于零的情况，不存在电流；以及对于控制电压等于导通电压的情况，电流很大，直至最大电流(如图4中所示)。 [0032] 图4示出了处于操作模式中的示例超结装置400，与本发明的各方面一致。图4中所示的超结装置400包括第一半导体材料405(具有第一掺杂类型)的两个区域和第二半导体材料410(具有第二且不同的掺杂类型)的两个区域；第一电极415和第二电极420；以及各自包括多个部分的第一栅极425和第二栅极430。二极管440示出了高电压的阻断。图4中所示的装置是处于具有低导通电阻的导通状态配置。 [0033] 导通电压是使器件进入导通状态所需的(正)电压(与低导通电阻相对应)。电流在以下情况时可以在两个方向上流动：(1)超结装置400左侧的第一栅极425的部分上的栅极电压等于第一电极415上的电压加上导通电压，并且超结装置400右侧的第一栅极425的部分上的栅极电压等于第二电极420上的电压减去导通电压，以及(2)超结装置400左侧的第二栅极430的部分上的栅极电压等于第一电极415上的电压减去导通电压，并且超结装置400右侧的第二栅极430的部分上的栅极电压等于第二电极420上的电压加上导通电压。第一栅极425和第二栅极430的栅极电压均导通。在图4所示的实施例中，控制电压(参照图3描述的)等于导通电压。 [0034] 图5示出了处于另一操作模式中的示例超结装置500，与本发明的各方面一致。图5中所示的超结装置500包括第一半导体材料505(具有第一掺杂类型)的两个区域和第二半导体材料510(具有第二且不同的掺杂类型)的两个区域；第一电极515和第二电极 520；以及各自包括多个部分的第一栅极525和第二栅极530。二极管540示出了高电压的阻断。在图5中所示的实施例中，第一电极515上的电压大于第二电极520上的电压。 [0035] 导通电压是使器件进入导通状态所需的(正)电压(与低导通电阻相对应)。控制电压是0与导通电压之间的任意电压。电流在以下情况时可以由第二栅极530控制：(1)超结装置500左侧的第一栅极530的部分上的栅极电压等于第一电极515上的电压减去控制电压，并且超结装置500右侧的第一栅极530的部分上的栅极电压等于第二电极520上的电压加上控制电压，以及(2)超结装置500左侧的第二栅极525的部分上的栅极电压等于第一电极515上的电压加上导通电压，并且超结装置500右侧的第二栅极525的部分上的栅极电压等于第二电极520上的电压减去导通电压。 [0036] 由第二栅极530控制的通道是控制电流，并且由第一栅极525控制的通道是传导电流。对于控制电压等于零的情况，不存在电流，以及对于控制电压等于导通电压的情况，电流很大，并且流动最大电流。附加地，电流可以沿图5中的箭头流动，然而，在正常操作中，电压可能反转(V1＞V2)。在这种情况下，二极管530将阻断电压和第二栅极530上的栅极电压，其将被用于创建反型层，以使得电流在与箭头相反的方向上流动。流经二极管的电流与可以通过反型层的电流相比，具有更大的耗散/阻抗。 [0037] 通过半导体层的不同阴影示出了附图中的掺杂类型，其辅助对装置的操作说明，包括其中所示的二极管的方向。例如，一种阴影可以是n型掺杂区域，并且另一种可以是p型掺杂区域。此外，n型掺杂区域具有施主掺杂，正电荷离子处于耗尽状态以及过度的负电荷载流子处于非耗尽状态。 [0038] 图6示出了示例超结装置600沿电流的方向的截面，与本公开的多个方面一致。超结装置600包括在装置600的端部区域处布置的第一电极605和第二电极610。衬底包括隐埋氧化物区域615。在隐埋氧化物区域615上方是交替交错的半导体材料620的第一半导体材料的两个区域和第二半导体材料的两个区域(例如，如以上图1-5中所示)。图 6中所示的装置600是横截面，因此，半导体材料620不像上述附图中那样示为交错的。在半导体材料620的区域的端部处是第一栅极625和第二栅极630。第一栅极625和第二栅极630是以薄栅极氧化物层与半导体材料分离的，从而防止电流。该栅极氧化物下方的半导体材料部分地具有与半导体材料620的主要区域相反的掺杂类型。第一和第二电极605和610与两种类型的半导体材料电接触。 [0039] 在特定实施例中，第二半导体材料是通过向材料(p型掺杂)添加受主离子来进行掺杂的，受主离子增加材料中带正电的电荷载流子(空穴)的浓度，然而第一半导体材料是通过添加施主离子来掺杂的，施主离子增加了带负电的电荷载流子(电子)的浓度。在另一个实施例中，第一半导体材料的交替交错的区域中的电荷载流子的总掺杂电荷具有与第二半导体材料的交替交错的区域中的掺杂电荷载流子的总电荷具有相等的量值以及相反的符号。在该实施例中，第一和第二半导体材料中所有电荷载流子的总电荷之和大约为零，或者至少比交错区域中的第一或第二半导体材料中的总电荷低因子10的情况更高。 [0040] 在特定实施例中，交错且交替的半导体材料区域包括具有p型和n型掺杂的半导体材料的不止两个横向交错的条或带、以及具有p型和n型掺杂半导体材料的另一种的至少一个三明治型条或带。在这些实施例中，每个条与同一材料的端部相连。结果，例如，至少两个p型和一个n型条产生超结效应。每个条具有相反极性的半导体材料的小区域，在具有相反极性的半导体材料的小区域中可以使用栅极来创建反型层。此外，这些区域之一离第一端部更近，并且另一个区域离第二端部更近，并且这些区域中的每一个可以利用薄绝缘栅极介质与栅极分离。 [0041] 本公开的特定其他实施例包括根据栅极配置在两个电极处(例如，图1中所示的第一电极和第二电极)注入电荷载流子。更具体地，可以从n型材料注入电子或者可以从p型材料注入空穴。因此，在这种实施例中，源极和漏极电极从几何形状上无法区分，原因在于电极和附带装置是完全对称的，并且可以通过相对于第一和第二电极上的电压调整栅极端子上的电压来完全地控制电流的方向。 [0042] 此外，图1-6中所示的栅极可以具有四个不同的栅极，每个具有不同的栅极电压。然而，在这种实施例中，栅极电压以两个为一组进行切换。因此，栅极的有效数是2，并且作 2 为结果，可以存在2＝4个操作模式。 [0043] 尽管根据平面内电流和横向交错半导体区域描述了本公开的多个方面，但是各种实施例可以施加于在与衬底表面垂直方向上延伸的堆叠的半导体区域或多个区域，由此使得电流能够与晶圆表面垂直。 [0044] 在特定实施例中，这里描述的装置可以被用作AC-AC转换器、AC调光器、AC电机控制、使用短路器的AC过压/浪涌/ESD保护电路、多级DC-AC转换器(例如音频放大器)和电容性DC-DC转换器。附加地，电容性DC-DC转换器中的功率级可以包括功率开关和电容器，其中开关在不同的时钟相位中用多个并行和串联的星座连接电容器。在电容性DC-DC转换器中，用作功率开关的晶体管两端的电压极性在操作期间变化。结果，需要保持不导电的功率开关需要在两个方向上均阻断电流，因此对于不导电开关上的正和负电压极性。备选地，根据电路的状态，开关可能需要用高的源极电势或高的漏极电势来导通(导电状态)。当源极高于漏极(V1＞V2)或反过来(V2＞V1)时，可以使用单开关器件导通所提出的器件。 [0045] 如这里所述，本公开的装置、系统和方法可以在两个方向上阻断和传导电流。因此，相比于背对背连接的晶体管，这里描述的装置与背对背连接的晶体管相比可以具有低四个因子的导通电阻。该较低的导通电阻可以得到在p类型和n类型区域中的电流传导。此外，在特定实施例中，这里描述的装置可以利用MOSFET等同器件替换交流晶体闸和三极管(TRIAC)，由于当电流变为零时晶闸管关闭，其支持附加的控制特征。然而，用如在MOSFET中的栅极，可以在每个时刻使得通道打开或关闭，并且因此，存在更大的控制可能性。 [0046] 在特定实施例中，这里描述的各种装置的电流阻断能力可以在两个方向上，其还可以通过串联地背对背放置两个晶体管来提供。然而，考虑到晶体管的导通电阻部分地通过信道电阻并且部分地通过偏移阻抗来给出晶体管的导通电阻，关于两个晶体管的背对背连接，这里描述的装置可以提供面积的减小。 [0047] 附加地，可以在多级D级放大器设计(例如音频放大器)中使用本公开的装置，原因在于它支持无源LC 滤波器的尺寸和成本的降低。附加地，本公开的装置还可以用作可在AC-AC转换器中找到的功率开关。 [0048] 各种框图、模块或其他电路可以被实现为实施这里描述的和/或在附图中示出的一个或更多个操作和活动。在这些上下文中，“框图”(有时也称为“逻辑电路”或“模块”)是实施这些或相关的操作/活动的一个或更多个的电路(例如，图2中所示的控制电路)。例如，在特定上述讨论的实施例中，一个或更多个模块是离散逻辑电路或可编程逻辑电路，其被配置为和布置为如图2中所示的电路模块中实现这些操作/活动。 [0049] 基于以上讨论和说明，本领域技术人员将逐渐认识到，可以对多个实施例做出各种修改和改变，而不严格遵循这里所描述和示出的示例实施例和应用。这种修改不离开发明的多个方面(包括在权利要求中所阐述的方面)的真实精神。

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