[發明專利]用于操作超結晶體管器件的方法

在審

• 申請號: 202010153988.0
• 申請日: 2020-03-06
• 公開（公告）號: CN111668216A
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: H·韋伯;C·法赫曼;F·赫勒;M-A·庫查克;A·里格勒爾
• 申請（專利權）人: 英飛凌科技奧地利有限公司
• 主分類號: H01L27/088
• 分類號: H01L27/088
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 鄔少俊

公開了一種用于操作超結晶體管器件的方法和晶體管裝置。該方法包括在二極管狀態下操作超結晶體管器件，其中在二極管狀態下操作超結晶體管器件包括在晶體管器件的至少一個晶體管單元(10)的漂移區(11)和與漂移區(11)的摻雜類型互補的摻雜類型的補償區(21)之間施加不同于零的偏置電壓(V_DEP)。補償區(21)鄰接漂移區(11)，并且偏置電壓(V_DEP)的極性使得漂移區(11)和補償區(21)之間的pn結被反向偏置。

技術領域

本公開總體上涉及一種用于操作晶體管器件的方法，特別是用于將超結晶體管器件作為有源整流器來操作的方法。

背景技術

各種電子電路包括整流器元件。在開關模式功率轉換器(降壓轉換器、升壓轉換器、反馳轉換器、諧振轉換器等)或用于驅動感應負載(電機、電磁閥等)的驅動電路中，整流器元件可以用于允許電感器換向。在許多應用中，MOSFET用作有源整流器元件，其也可以稱為同步整流器元件。將MOSFET作為同步整流器操作可以包括：當MOSFET兩端的電壓具有第一極性時使MOSFET接通，以使MOSFET以正向導電狀態操作；在電壓的極性變為與第一極性相反的第二極性之前將MOSFET關斷，并且當MOSFET兩端的電壓具有第二極性時，以二極管狀態操作MOSFET。當內部體二極管正向偏置并且MOSFET關斷時，MOSFET以二極管狀態操作。

當MOSFET在二極管狀態下操作時，在MOSFET的漂移區中存在既包括n型電荷載流子(電子)又包括p型電荷載流子(空穴)的電荷載流子等離子體。當MOSFET兩端的電壓的極性改變以使體二極管反向偏置時，這些電荷載流子必須在MOSFET阻斷之前被去除。去除這些注入的電荷載流子與損耗(有時稱為Qinj損耗)相關聯。此外，當形成等離子體的電荷載流子已經被去除，使得MOSFET被阻斷時，并且隨著阻斷MOSFET上的電壓增加，在漂移區中形成耗盡區(空間電荷區)。形成該耗盡區與漂移區和主體區中的摻雜劑原子的電離相關聯，并且因此，與在漂移區和主體區中的電荷載流子的存儲相關聯。在超結器件中，耗盡區還在與漂移區鄰接的補償區中擴展，并且具有與漂移區的摻雜類型互補的摻雜類型。為超結器件的漂移區和主體區以及補償區充電與損耗(有時稱為Qoss損耗)相關聯，其中存儲在器件中的電荷載流子的量越高和/或使體二極管反向偏置的電壓的電壓電平越高，這些損耗越高。與將MOSFET從二極管狀態轉換為阻斷狀態相關聯的總損耗有時稱為反向恢復損耗(Qrr損耗)。

在超結MOSFET中，與將器件從二極管狀態轉換為阻斷狀態相關聯的損耗特別高，因此，認為超結MOSFET不適合用作整流器。需要減少諸如超結MOSFET的超結晶體管器件中的反向恢復損耗。

發明內容

一個示例涉及一種方法。該方法包括在二極管狀態下操作超結晶體管器件，其中，在二極管狀態下操作超結晶體管器件包括在晶體管器件的至少一個晶體管單元的漂移區和與漂移區的摻雜類型互補的摻雜類型的補償區之間施加不同于零的偏置電壓，其中補償區鄰接漂移區，并且其中，偏置電壓的極性使得漂移區和補償區之間的pn結被反向偏置。

另一示例涉及一種晶體管裝置。該晶體管裝置包括：晶體管器件，其具有耦合到偏置節點的偏置區、以及包括源極區、主體區和漂移區的至少一個晶體管單元；以及第一電子開關，其連接在偏置區和偏置節點(Q)之間，其中，晶體管器件和第一電子開關集成在共同的半導體主體中。

附圖說明

下面參考附圖解釋示例。附圖用于示出某些原理，因此僅示出了理解這些原理所必需的方面。附圖未按比例繪制。在附圖中，相同的附圖標記表示相似的特征。

圖1示出了根據一個示例的具有超結晶體管器件的晶體管裝置；

圖2示出了圖1所示類型的超結晶體管器件的一個示例的水平截面圖；

圖3示出了圖1所示的超結晶體管器件的修改；