[发明专利]具有在阱区中的钳位区和晶体管单元的碳化硅器件

说明书

一种碳化硅器件包括晶体管单元(TC)，该晶体管单元包括栅电极(155)和具有第一导电类型的源极区(110)。在碳化硅本体(100)中形成漏极/漂移区(130)。具有第二导电类型的埋置区(425)和漏极/漂移区(130)形成pn结。埋置区(425)和阱区(410)形成单极结。埋置区(425)的平均净掺杂剂密度N₂大于阱区(410)的平均净掺杂剂密度N₁。具有第一导电类型的第一钳位区(411)延伸到阱区(410)中。第一低电阻欧姆路径(901)电连接第一钳位区(411)和栅电极(155)。具有第一导电类型的第二钳位区(412)延伸到阱区(410)中。第二低电阻欧姆路径(902)电连接第二钳位区(412)和源极区(110)。

技术领域

本公开内容的示例涉及具有晶体管单元的碳化硅器件，尤其涉及具有绝缘栅晶体管单元以及晶体管单元的栅电极与源电极之间的钳位器的半导体器件。

背景技术

功率半导体器件通常用作用于变换电能的电路中(例如，在DC/AC转换器、AC/AC转换器或AC/DC转换器中)以及在驱动重型电感负载的电路中(例如，在电机驱动器电路中)的开关和整流器。由于碳化硅(SiC)的电介质击穿场强高于硅(Si)，因此SiC功率器件可以薄得多，并且可以展现出比SiC功率器件的硅对应物更低的导通电阻。集成保护元件和/或保护电路以额外的工艺复杂性为代价增加了器件可靠性。

需要不费力地提高碳化硅器件的可靠性。

发明内容

本公开内容的实施方式涉及一种碳化硅器件。该碳化硅器件包括具有栅电极和第一导电类型的源极区的晶体管单元。碳化硅器件还包括形成在碳化硅本体中的漏极/漂移区、第二导电类型的阱区、以及第二导电类型的埋置区。埋置区和漏极/漂移区形成pn结。埋置区和阱区形成单极结。埋置区的平均净掺杂剂密度N₂大于阱区的平均净掺杂剂密度N₁。第一导电类型的第一钳位区延伸到阱区中。第一低电阻欧姆路径电连接第一钳位区和栅电极。第一导电类型的第二钳位区延伸到阱区中。第二低电阻欧姆路径电连接第二钳位区和源极区。

本发明的另一实施方式涉及另一种碳化硅器件。该碳化硅器件包括具有栅电极和第一导电类型的源极区的晶体管单元。碳化硅器件还包括形成在碳化硅本体中的漏极/漂移区、第二导电类型的阱区、以及第二导电类型的横向区。横向区和漏极/漂移区形成pn结。横向区和阱区形成单极结。横向区的平均净掺杂剂密度N₃大于阱区的平均净掺杂剂密度N₁。第一导电类型的第一钳位区延伸到阱区中。第一低电阻欧姆路径电连接第一钳位区和栅电极。第一导电类型的第二钳位区延伸到阱区中。第二低电阻欧姆路径电连接第二钳位区和源极区。

本公开内容的另一实施方式涉及另一种碳化硅器件。该碳化硅器件包括具有栅电极和第一导电类型的源极区的晶体管单元。碳化硅器件还包括形成在碳化硅本体中的漏极/漂移区和第二导电类型的阱区。第一导电类型的第一钳位区延伸到阱区中。第一低电阻欧姆路径电连接第一钳位区和栅电极。第一导电类型的第二钳位区延伸到阱区中。第二低电阻欧姆路径电连接第二钳位区和源极区。阱区包括主要部分和增强部分。增强部分中的平均净掺杂剂密度大于主要部分中的平均净掺杂剂密度。增强部分的至少第一部分在第一钳位区与第二钳位区之间。

本领域技术人员在阅读以下详细描述并查看附图时将认识到附加特征和优点。

附图说明

附图被包括以提供对实施方式的进一步理解，并且被并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图示出了碳化硅器件的实施方式，并且与说明书一起用于解释实施方式的原理。在以下详细描述和权利要求中描述了其他实施方式。

图1A至图1B示出了根据实施方式的碳化硅器件的具有双向钳位器的钳位区的部分的示意性竖直截面图。

图1C示出了图1A至图1B的碳化硅器件的简化电路图。