[发明专利]具有晶体管单元和钳位区的碳化硅器件

说明书

一种碳化硅器件(500)包括具有源极区(110)和栅电极(155)的晶体管单元(TC)。源极区(110)被形成在碳化硅本体(100)中并且具有第一导电类型。第一低电阻欧姆路径(901)电连接源极区(110)和具有第二导电类型的掺杂区(120)。掺杂区(120)和具有第一导电类型的浮动阱(410)形成pn结。具有第二导电类型的第一钳位区(411)延伸至浮动阱(410)中。第二低电阻欧姆路径(902)电连接第一钳位区(411)和栅电极(155)。

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，具体地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转换电能的电路中(例如在DC/AC转换器、AC/AC转换器或AC/DC转换器中)以及驱动重电感负载的电路中(例如在电机驱动电路中)的开关和整流器。由于碳化硅(SiC)的介电击穿场强比硅(Si)高，因此与硅功率器件相比，SiC功率器件可以薄得多，并且可以展现出更低的导通状态电阻。集成保护元件和/或保护电路以附加的工艺复杂性为代价提高了器件的可靠性。

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碳化硅器件。碳化硅器件包括具有栅电极和源极区的晶体管单元。源极区被形成在碳化硅本体中并且具有第一导电类型。第一低电阻欧姆路径电连接源极区和第二导电类型的掺杂区。浮动阱和掺杂区形成pn结。具有第二导电类型的第一钳位区延伸至浮动阱中。第二低电阻欧姆路径电连接第一钳位区和栅电极。

本领域技术人员在阅读以下详细描述和查看附图时将认识到附加的特征和优点。

附图说明

附图被包括以提供对本实施方式的进一步理解，并且被结合在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说明实施方式的原理。在以下详细说明和权利要求中描述了进一步的实施方式。

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。

图2A至图2B示出了根据另外的实施方式的碳化硅器件的具有钳位区、栅极金属化部、第一负载金属化部和第二负载金属化部的部分的示意性竖直截面图。

图3A示出了根据实施方式的碳化硅器件的具有集成对称双向钳位器的部分的示意性竖直截面图，其中第一钳位区和第二钳位区延伸至浮动阱中。

图3B示出了说明图3A的双向钳位器的击穿特性的示意图。

图3C示出了根据实施方式的碳化硅器件的一部分的示意性竖直截面图，其中双向钳位器包括串联电连接的两个钳位器部分。

图4示出了根据实施方式的碳化硅器件的具有晶体管单元和集成双向钳位器的部分的示意性竖直截面图。

图5示出了碳化硅器件的示意性平面图，其中指出了根据实施方式的双向钳位器的可能区域。

图6A至图6B示出了根据实施方式的碳化硅器件的部分的示意性竖直截面图，其中集成双向钳位器被形成在栅极流道和边缘导体下方。

图7示出了根据实施方式的碳化硅器件的一部分的示意性竖直截面图，其中集成双向钳位器被形成在栅极流道与分离式负载焊盘的两个焊盘部分之间。

图8A至图8B示出了根据实施方式的碳化硅器件的具有双向钳位器的部分的简化平面图和对应的简化竖直截面图，其中第一钳位区连接至栅极焊盘并且第二钳位区连接至负载焊盘。

图9A至图9B示出了根据另一实施方式的碳化硅器件的具有集成双向钳位器的部分的简化平面图和对应的简化竖直截面图，其中第一钳位区连接至栅极焊盘。