[发明专利]晶体管器件

说明书

公开了一种晶体管器件。晶体管器件在半导体本体（100）中包括漂移区（11）、本体区（12）和通过本体区（12）与漂移区（11）分离并连接到源极节点（S）的源极区（13）；栅电极（21），通过栅极电介质（22）与本体区（12）介电绝缘；以及场电极结构（3）。场电极结构包括连接到源极节点（S）并通过第一场电极电介质（33）与漂移区（11）介电绝缘的第一场电极（31）；通过第二场电极电介质（33）与漂移区（11）介电绝缘的第二场电极（32）；以及耦合电路（4），连接在第二场电极（32）和源极节点（S）之间，并且被配置成根据源极节点（S）和第二场电极（32）之间的电压将第二场电极（32）连接到源极节点（S）。

本公开一般地涉及晶体管器件，特别地，涉及具有场电极结构的晶体管器件。

诸如绝缘栅功率晶体管器件之类的晶体管器件被广泛用作各种类型的电子电路中的电子开关或有源整流器元件。诸如MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）或IGBT（绝缘栅双极晶体管）之类的绝缘栅功率晶体管器件是电压控制的器件，其包括驱动输入和两个负载节点之间的负载路径，并且根据在驱动输入处接收的驱动电压来接通或关断。在MOSFET中，例如，负载路径是漏极节点和源极节点之间的电路路径，并且驱动输入由栅极节点和源极节点形成。

在典型的应用中，存在如下操作场景，其中晶体管器件从导通状态（conductingstate）变为阻断状态（blocking state），使得跨负载路径的电压增加。跨负载路径的增加的电压与对晶体管器件的寄生电容器（其通常被称为输出电容器）充电相关联。输出电容器与不可避免的寄生电感一起形成了寄生振荡电路。寄生电感包括例如晶体管器件的负载路径与负载之间或晶体管器件的负载路径与提供电源电压的电压源之间的连接线的电感。该寄生振荡电路使负载路径电压在晶体管器件从导通状态到阻断状态的瞬变相（transientphase）中振荡，使得电压尖峰可能发生。这些电压尖峰可以明显高于稳态中、即在瞬变相之后的负载路径电压。

高于晶体管器件的电压阻断能力的电压尖峰可能会毁坏晶体管器件或使晶体管器件降级。电压阻断能力是晶体管器件在截止状态（off-state）中可以经受的最大负载路径电压。可以设计晶体管器件，使得其电压阻断能力适于可能出现的电压尖峰。然而，随着电压阻断能力增加，传导损耗以及最后但并非最不重要的是晶体管器件的价格增加。

通常，输出电容的电容值越高，负载路径电压可以振荡越长并且电压尖峰越高。因此，减少这种振荡的持续时间和幅度在具有高输出电容的晶体管器件中是特别令人感兴趣的。具有高输出电容的晶体管器件的示例包括具有漂移区和位于该漂移区中的场电极结构的晶体管器件。场电极结构是一种减小导通电阻（on-resistance）而不降低电压阻断能力的方式，导通电阻是导通状态中负载路径的电阻。

因此，存在对在具有场电极结构的晶体管器件中减少寄生振荡，特别是寄生振荡的（最大）幅度的需要。

一个示例涉及晶体管器件。晶体管器件在半导体本体中包括漂移区、本体区和源极区。源极区通过本体区与漂移区分离并连接到源极节点。晶体管器件进一步包括通过栅极电介质与本体区介电绝缘的栅电极和场电极结构。场电极结构包括连接到源极节点并通过第一场电极电介质与漂移区介电绝缘的第一场电极、通过第二场电极电介质与漂移区介电绝缘的第二场电极以及耦合电路，其连接在第二场电极和源极节点之间。耦合电路被配置成根据源极节点和第二场电极之间的电压将第二场电极连接到源极节点。

下面参考附图解释示例。附图用于说明某些原理，使得仅示出了用于理解这些原理所必需的方面。附图不是按比例的。在附图中，相同的附图标记表示相同的特征。

图1示出了根据一个示例的具有场电极结构的晶体管器件的垂直横截面视图；

图2示出了图1中所示的晶体管器件的修改；

图3示出了图1和图2中所示的任何类型的晶体管器件的等效电路图；

图4示出了图2中所示的晶体管器件的修改；

图5示出了图4中所示的晶体管器件的等效电路图；