[发明专利]晶体管器件

说明书

公开了一种晶体管器件，其包括：多个晶体管单元，每个晶体管单元包括在半导体主体的第一区中的第一掺杂类型的源极区、第二掺杂类型的主体区和第一掺杂类型的漂移区、以及通过栅极电介质与主体区介电绝缘的栅电极；栅极导体，其布置在半导体主体的第二区的顶部上并且电连接到多个晶体管单元的每一个的栅电极；源极导体，其布置在半导体主体的第一区的顶部上并且连接到多个晶体管单元中的每一个的源极区和主体区；以及第二掺杂类型的放电区，其布置在半导体主体中的第二区中并且至少部分地位于栅极导体下方。放电区包括至少一个较低剂量部分，其中掺杂剂量低于放电区的其他部分中的最小掺杂剂量，其中至少一个较低剂量部分与栅极导体的拐角相关联。

技术领域

本公开总体涉及晶体管器件，特别是垂直场效应控制的晶体管器件。

背景技术

垂直场效应控制的晶体管器件(例如垂直MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)被广泛地用作各种类型的电子电路(例如功率转换器)中的电子开关、用作各种类型的负载的驱动电路等。

垂直晶体管器件包括在半导体主体的第一区(有源区)中的多个晶体管单元。每个晶体管单元包括第一掺杂类型(导电类型)的源极区、与第一掺杂类型互补的第二掺杂类型的主体区、第一掺杂类型的漂移区以及第一掺杂类型的漏极区，其中每个晶体管单元的源极区和漏极区在半导体主体的垂直方向上彼此间隔开。此外，每个晶体管包括通过栅极电介质与主体区介电绝缘的栅电极。所述晶体管器件可以实施为超结晶体管器件。在这种情况下，每个晶体管单元还包括与漂移区相邻的第二掺杂类型的补偿区。

晶体管单元的栅电极电连接到栅极导体，其中栅极导体可以布置在半导体主体的第二区(非有源区)的顶部上。源极区和主体区可以连接至形成在半导体主体的第一区的顶部上的源极导体。第二区没有晶体管单元。更具体地，第二区没有主体区和源极区，但是可以包括一个或多个漂移区以及可选的补偿区。此外，晶体管单元的漏极区可以由形成在半导体主体的第一区和第二区中的一个半导体区来形成。

场效应控制的晶体管器件可以以三种不同的操作模式之一进行操作，即，第一栅极控制的操作模式、第二栅极控制的操作模式以及二极管模式。在栅极控制的操作模式下，漏极区和源极导体之间的电压的极性使得在主体区和漂移区之间形成的pn结被反向偏置。(a)在第一栅极控制的操作模式下，栅极导体和源极导体之间的电压使得导电沟道形成在晶体管单元的主体区中，以使晶体管器件处于栅极控制的导通状态。(b)在第二栅极控制的操作模式下，栅极导体和源极导体之间的电压使得晶体管单元的主体区中的导电沟道被中断，以使晶体管器件处于截止状态。(c)在二极管模式下，与栅极控制的操作模式相比，漏极区和源极导体之间的电压的极性是相反的，并且因此，使得主体区和漂移区之间的pn结被正向偏置。晶体管器件在该操作模式下处于双极性导电状态。

在双极性导电状态下，漏极区向漂移区中注入第一导电类型的电荷载流子，并且主体区(以及可选的补偿区)向漂移区中注入第二导电类型的电荷载流子，其中这些电荷载流子在半导体主体的有源区以及非有源区中形成电荷载流子等离子体。当晶体管器件从双极性导电状态改变为截止状态时，在晶体管能够阻挡漏极区和源极区之间的电压之前，这些电荷载流子必须被去除。在从双极性导电状态到截止状态的瞬态阶段中，在有源区以及非有源区中的第一导电类型的电荷载流子流向漏极区。在有源区中，第二导电类型的电荷载流子流向主体区。参考上述，非有源区没有主体区。因此，在非有源区中，第二导电类型电荷载流子倾向于流向半导体主体的表面，并且从半导体主体的表面沿半导体主体的横向方向流向有源区。

需要设计晶体管器件，使得当晶体管器件从双极性导电状态改变为截止状态时，以快速的并且有效的方式将这些第二导电类型电荷载流子从非有源区中去除。

发明内容