[發明專利]具有高雪崩健壯性的晶體管裝置

有效

• 申請號: 201710742484.0
• 申請日: 2017-08-25
• 公開（公告）號: CN107785410B
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: B.菲舍爾;G.弗拉賈科莫;R.門特;A.維爾梅羅特
• 申請（專利權）人: 英飛凌科技奧地利有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/78
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 申屠偉進;杜荔南

本發明涉及具有高雪崩健壯性的晶體管裝置。公開了一種晶體管裝置。晶體管裝置包括：漏極節點、源極節點和柵極節點；多個漂移和補償基元，均包括第一摻雜類型的漂移區和與第一摻雜類型互補的第二摻雜類型的補償區；和控制結構，連接在每個漂移和補償基元的漂移區和源極節點之間。多個漂移和補償基元中的每個的漂移區被耦合到漏極節點，并且所述多個漂移和補償基元中的每個的補償區被耦合到源極節點。

技術領域

本公開一般地涉及一種晶體管裝置，具體地講，涉及一種超結晶體管裝置。

背景技術

超結晶體管裝置(也經常被稱為補償晶體管裝置)包括裝置區域，裝置區域具有第一摻雜類型(導電型)的至少一個區域和與第一摻雜類型互補的第二摻雜類型(導電型)的至少一個區域。第一摻雜類型的所述至少一個區域經常被稱為漂移區，并且第二摻雜類型的所述至少一個區域經常被稱為補償區(但也存在這樣的出版物：在所述出版物中具有第一摻雜類型的所述至少一個區域和第二摻雜類型的所述至少一個區域的總體區域被稱為漂移區)。漂移區被耦合到漏極節點，并且補償區被耦合到晶體管裝置的源極節點。

超結晶體管裝置還包括控制結構，控制結構具有：源極區域和主體區域，均耦合到源極節點；和柵電極，通過柵極電介質與主體區域介電絕緣。這個控制結構定義晶體管裝置的操作狀態。在接通狀態下，在主體區域中沿著源極區域和漂移區之間的柵極電介質存在導電溝道。在斷開狀態下，導電溝道被中斷。如果在斷開狀態下在源極節點和漏極節點之間施加使主體區域和漂移區之間的pn結以及補償區和漂移區之間的pn結反向偏置的外部電壓，則空間電荷區(耗盡區)在漂移區和補償區中的每個區域中擴展。

在斷開狀態下，晶體管裝置阻止漏極節點和源極節點之間的電流，除非源極節點和漏極節點之間的電壓達到通常稱為擊穿電壓電平(或簡稱為擊穿電壓)的電壓電平。當所述電壓達到擊穿電壓時，發生雪崩擊穿，所述雪崩擊穿使雪崩電流流動。雪崩擊穿與漂移區中的電荷載流子的加速關聯，從而它們通過碰撞電離來創建電子空穴對。通過碰撞電離而創建的電荷載流子創建新的電荷載流子，從而存在倍增效應。

超結裝置能夠被設計為在某個時間期間承受雪崩電流。在雪崩狀態下，大量的功率可能在晶體管裝置中耗散，如果雪崩電流持續的時間超過達到熱限制(也就是說，使晶體管裝置過熱)所花費的時間，則這可能由于過熱而最后導致破壞。

需要提供一種在給定電壓阻斷能力下具有低接通電阻和高雪崩健壯性的超結晶體管裝置。

發明內容

一個示例涉及一種晶體管裝置。所述晶體管裝置包括：漏極節點、源極節點和柵極節點；多個漂移和補償基元，每個漂移和補償基元包括第一摻雜類型的漂移區和與第一摻雜類型互補的第二摻雜類型的補償區；和控制結構，連接在每個漂移和補償基元的漂移區和源極節點之間。所述多個漂移和補償基元中的每個漂移和補償基元的漂移區被耦合到漏極節點，并且所述多個漂移和補償基元中的每個漂移和補償基元的補償區被耦合到源極節點。漂移區的第一類型摻雜濃度N₁高于第一摻雜水平L₁并且補償區的第二類型摻雜濃度N₂高于第二摻雜水平L₂，其中并且其中ε_S是漂移區和補償區的半導體材料的介電常數，E_C是半導體材料的雪崩擊穿的臨界電場，q是基本電荷，w₁是沿與電流流動方向垂直的方向的漂移區的寬度，并且w₂是沿與電流流動方向垂直的方向的補償區的寬度。