[发明专利]具有高雪崩健壮性的晶体管装置

说明书

本发明涉及具有高雪崩健壮性的晶体管装置。公开了一种晶体管装置。晶体管装置包括：漏极节点、源极节点和栅极节点；多个漂移和补偿基元，均包括第一掺杂类型的漂移区和与第一掺杂类型互补的第二掺杂类型的补偿区；和控制结构，连接在每个漂移和补偿基元的漂移区和源极节点之间。多个漂移和补偿基元中的每个的漂移区被耦合到漏极节点，并且所述多个漂移和补偿基元中的每个的补偿区被耦合到源极节点。

技术领域

本公开一般地涉及一种晶体管装置，具体地讲，涉及一种超结晶体管装置。

背景技术

超结晶体管装置(也经常被称为补偿晶体管装置)包括装置区域，装置区域具有第一掺杂类型(导电型)的至少一个区域和与第一掺杂类型互补的第二掺杂类型(导电型)的至少一个区域。第一掺杂类型的所述至少一个区域经常被称为漂移区，并且第二掺杂类型的所述至少一个区域经常被称为补偿区(但也存在这样的出版物：在所述出版物中具有第一掺杂类型的所述至少一个区域和第二掺杂类型的所述至少一个区域的总体区域被称为漂移区)。漂移区被耦合到漏极节点，并且补偿区被耦合到晶体管装置的源极节点。

超结晶体管装置还包括控制结构，控制结构具有：源极区域和主体区域，均耦合到源极节点；和栅电极，通过栅极电介质与主体区域介电绝缘。这个控制结构定义晶体管装置的操作状态。在接通状态下，在主体区域中沿着源极区域和漂移区之间的栅极电介质存在导电沟道。在断开状态下，导电沟道被中断。如果在断开状态下在源极节点和漏极节点之间施加使主体区域和漂移区之间的pn结以及补偿区和漂移区之间的pn结反向偏置的外部电压，则空间电荷区(耗尽区)在漂移区和补偿区中的每个区域中扩展。

在断开状态下，晶体管装置阻止漏极节点和源极节点之间的电流，除非源极节点和漏极节点之间的电压达到通常称为击穿电压电平(或简称为击穿电压)的电压电平。当所述电压达到击穿电压时，发生雪崩击穿，所述雪崩击穿使雪崩电流流动。雪崩击穿与漂移区中的电荷载流子的加速关联，从而它们通过碰撞电离来创建电子空穴对。通过碰撞电离而创建的电荷载流子创建新的电荷载流子，从而存在倍增效应。

超结装置能够被设计为在某个时间期间承受雪崩电流。在雪崩状态下，大量的功率可能在晶体管装置中耗散，如果雪崩电流持续的时间超过达到热限制(也就是说，使晶体管装置过热)所花费的时间，则这可能由于过热而最后导致破坏。

需要提供一种在给定电压阻断能力下具有低接通电阻和高雪崩健壮性的超结晶体管装置。

发明内容

一个示例涉及一种晶体管装置。所述晶体管装置包括：漏极节点、源极节点和栅极节点；多个漂移和补偿基元，每个漂移和补偿基元包括第一掺杂类型的漂移区和与第一掺杂类型互补的第二掺杂类型的补偿区；和控制结构，连接在每个漂移和补偿基元的漂移区和源极节点之间。所述多个漂移和补偿基元中的每个漂移和补偿基元的漂移区被耦合到漏极节点，并且所述多个漂移和补偿基元中的每个漂移和补偿基元的补偿区被耦合到源极节点。漂移区的第一类型掺杂浓度N₁高于第一掺杂水平L₁并且补偿区的第二类型掺杂浓度N₂高于第二掺杂水平L₂，其中并且其中ε_S是漂移区和补偿区的半导体材料的介电常数，E_C是半导体材料的雪崩击穿的临界电场，q是基本电荷，w₁是沿与电流流动方向垂直的方向的漂移区的宽度，并且w₂是沿与电流流动方向垂直的方向的补偿区的宽度。