[發明專利]功率晶體管

無效

• 申請號: 201310026787.4
• 申請日: 2013-01-24
• 公開（公告）號: CN103219338A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發明（設計）人: H.羅特萊特納
• 申請（專利權）人: 英飛凌科技奧地利有限公司
• 主分類號: H01L27/07
• 分類號: H01L27/07;H01L27/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 王岳;劉春元

技術領域

本發明的實施例涉及一種功率晶體管，特別地一種具有多個晶體管單元的功率晶體管。

背景技術

晶體管，諸如MOSFET（金屬氧化物半導體場效應晶體管）或者IGBT（絕緣柵雙極晶體管），在不同種類的應用諸如逆變器、電壓調節器、電流調節器或者用于驅動電負載諸如燈、閥門、馬達等的驅動電路中被廣泛地用作電子開關。通常被采用作為電子開關的晶體管是具有被布置在晶體管單元場中并且被并聯連接的多個相同的晶體管單元的功率晶體管。

現代功率晶體管被優化為在高負載電流下具有低接通電阻（R_ON）。然而，在這些晶體管中，當它們并不作為開關操作而是處于在低負載條件下的線性操作中時可能發生穩定性問題，這是當在高漏極到源極電壓（V_DS）下低負載電流通過晶體管流動時。不可避免地，根據時間，能量在活動的晶體管中耗散。能量的耗散引起在其中實現晶體管的半導體本體被加熱?，F代功率晶體管的特性曲線是使得在高負載條件下，當在給定的高驅動電壓（柵極-源極電壓V_GS）下溫度增加時，負載電流降低。利用這個負的熱反饋，具有比其它晶體管單元更高的溫度的晶體管單元的進一步的加熱被減小。然而，在低負載條件下，存在正的熱反饋從而在給定的低驅動電壓下，溫度增加導致增加的負載電流。增加的負載電流導致溫度的進一步增加，等等。當存在具有比其它晶體管單元更高的溫度的晶體管單元時，通過這些晶體管單元的電流增加，從而導致總負載電流到各個晶體管單元的非平衡分布。在最差的情景中，總負載電流僅僅通過某些晶體管單元流動，這些晶體管單元最終受到破壞。這種現象被稱作電流絲化（current?filamentation）。

因此，需要提供一種在高負載條件下以及在低負載條件下健壯的晶體管。

發明內容

第一實施例涉及一種晶體管器件，該晶體管器件包括被布置在具有邊緣和中心的單元場中的多個器件單元，各個器件單元被并聯連接。該器件單元包括第一類型的器件單元并且包括第二類型的器件單元，該第一類型的器件單元具有帶有第一尺寸的本體區域和在本體區域中實現的、帶有第二尺寸的源極區域，該第二類型的器件單元具有本體區域，該本體區域具有第一尺寸并且在其中省略了源極區域或者在其中源極區域小于第二尺寸。該單元場包括多個非交迭單元區域，每一個非交迭單元區域包括相同多個器件單元，其中存在被布置在單元場的邊緣和中心之間的至少一個單元區域序列，在該至少一個單元區域序列中，第二類型的器件單元的頻率沿著中心的方向從單元區域到單元區域單調地增加，其中該單元區域序列中的一個單元區域包括或者鄰接該中心。

在閱讀以下詳細說明時并且在查看附圖時，本領域技術人員將會認識到另外的特征和優點。

附圖說明

現在將參考附圖解釋實例。附圖用于示意基本原理，從而僅僅示意了對于理解基本原理而言有必要的方面。附圖未按比例。在附圖中相同的附圖標記表示同樣的特征。

圖1示意功率晶體管的示例性特性曲線。

圖2概略地示意在半導體本體中集成的功率晶體管的單元場，該單元場包括第一類型的晶體管單元和第二類型的晶體管單元。

圖3概略地示意根據第一實施例的第一類型和第二類型晶體管單元的豎直截面視圖。

圖4概略地示意根據第一實施例的第一類型和第二類型晶體管單元的水平截面視圖。

圖5概略地示意根據第二實施例的第一類型和第二類型晶體管單元的水平截面視圖。

圖6概略地示意根據第二實施例的第一類型和第二類型晶體管單元的豎直截面視圖。

圖7概略地示意根據第三實施例的第一類型和第二類型晶體管單元的豎直截面視圖。

圖8示意圖7的晶體管單元的水平截面視圖。

圖9示意根據第一實施例的第二類型的晶體管單元在單元場中的分布。

圖10概略地示意根據進一步的實施例的功率晶體管的單元場。

具體實施方式