晶体管器件制造技术

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）。

Transistor device

【技术实现步骤摘要】
晶体管器件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（blockingstate），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；图6示出了场电极结构的耦合电路的一个示例；图7示出了耦合电路的另一示例；图8示出了晶体管器件的操作场景；图9示出了图6中所示类型的晶体管器件和常规晶体管器件的负载路径电压的信号波形；图10示出了图1中所示类型的晶体管器件的一个示例的顶视图；图11示出了图1中所示类型的晶体管器件中的另一个的顶视图；图12示出了图2和图4中所示类型的晶体管器件的一个示例的顶视图；图13示出了图2和图4中所示类型的晶体管器件中的另一个的顶视图；图14示出了场电极结构的一个示例，其中耦合电路和第一以及第二场电极布置在相同沟槽中；图15示出了图14所示类型的耦合电路的一个示例，其包括齐纳二极管；图16示出了图14中所示类型的耦合电路的另一示例，其包括齐纳二极管；图17示出了场电极结构的一个示例，其中耦合电路在布置了第一和第二场电极的沟槽外部实现；图18示出了图17中所示类型的耦合电路的介电隔离的一个示例；图19示出了图17中所示类型的耦合电路的结隔离（junctionisolation）的一个示例；图20A-20E示出了用于形成图14中所示类型的场电极结构的方法的一个示例；以及图21A-21B示出了在图20A-20E中示出的方法的修改。在下面的详细描述中，参考了附图。附图形成说明书的一部分，并且出于说明的目的示出了可以如何使用和实现本专利技术的示例。应当理解，除非另外特别说明，否则本文描述的各种实施例的特征可以彼此组合。图1示出了根据一个示例的晶体管器件1。更具体地，图1示出了半导体本体100的一个部分的垂直横截面视图，其中集成了晶体管器件1的有源区。“垂直横截面视图”是垂直于半导体本体100的第一表面101的截面中的视图。参照图1，晶体管器件在半导体本体100中包括漂移区11、本体区12以及源极区13。源极区13通过本体区12与漂移区11分离并连接到源极节点S。源极节点S仅在图1中示意性地示出，并且可以包括金属化和/或连接到源极区13的高掺杂的多晶半导体材料。根据一个示例（如图1中所示），本体区12也连接到源极节点S，其中本体区12和源极节点S之间的连接仅在图1中示意性地示出。晶体管器件还包括栅极结构以及场电极结构。栅极结构包括栅电极21，该栅电极21与本体区12邻近布置并且通过栅极电介质22与本体区12介电绝缘。场电极结构包括第一场电极31、第二场电极32和耦合电路4。第一场电极31与漂移区11邻近布置并且通过第一场电极电介质33与漂移区介电绝缘，并且第二场电极32与漂移区11邻近布置并且通过第二场电极电介质34与漂移区11介电绝缘。第一场电极31电连接到源极节点S，并且耦合电路4连接在第二场电极32和源极节点S之间，其中第一场电极31和源极节点S之间、第二场电极32和耦合电路4之间、以及耦合电路4和源极节点S之间的连接仅在图1中示意性地示出。耦合电路4被配置为根据源极节点S和第二场电极32之间的电压将第二场电极32电连接到源极节点S。耦合电路4在图1中仅由电路块表示；下面进一步解释可以如何实现耦合电路4的示例。参照图1，晶体管器件还可以包括漏极区14。漏极区与本体区13间隔开并且通过漂移区11与本体区13分离。根据一个示例，漏极区14与场电极结构间隔开。根据另一示例（未示出），场电极结构邻接漏极区14或延伸到漏极区14中。在任何情况下，场电极31、32与漏极区14介电绝缘。可选地，与漂移区11相同掺杂类型并且比漂移区11掺杂得更高的场停止区（fieldstopregion）（未示出）布置在漏极区14和漂移区11之间。晶体管器件可以实现为垂直晶体管器件，如图1中所示。在这种情况下，漏极区14本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种晶体管器件，其包括：/n在半导体本体（100）中，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）；/n栅电极（21），通过栅极电介质（22）与本体区（12）介电绝缘；以及/n场电极结构（3），其包括：/n第一场电极（31），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；/n第二场电极（32），通过第二场电极电介质（33）与漂移区（11）介电绝缘；以及/n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）。/n

【技术特征摘要】
20180917 EP 18194736.71.一种晶体管器件，其包括：
在半导体本体（100）中，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），其包括：
第一场电极（31），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；
第二场电极（32），通过第二场电极电介质（33）与漂移区（11）介电绝缘；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）。


2.根据权利要求1所述的晶体管器件，
其中，耦合电路（4）被配置为根据源极节点（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）包括耦合电路（4）被配置为当源极节点（S）和第二场电极（32）之间的电压超过预定义电压阈值时将第二场电极（32）连接到源极节点。


3.根据权利要求2所述的晶体管器件，
其中，耦合电路（4）包括连接在第二场电极（32）和源极节点（S）之间的齐纳二极管（41）。


4.根据权利要求2或3所述的晶体管器件，
其中，晶体管器件具有电压阻断能力，和
其中，电压阈值在电压阻断能力的5％和20％之间或在5V和15V之间。


5.根据权利要求1所述的晶体管器件，
其中，耦合电路（4）被配置为根据源极节点（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）包括耦合电路（4）被配置为当源极节点（S）和第二场电极（32）之间的电压的上升速率超过预定义速率阈值时将第二场电极（32）连接到源极节点。


6.根据权利要求5所述的晶体管器件，
其中，耦合电路（4）包括连接在第二场电极（32）和源极节点（S...

【专利技术属性】
技术研发人员：F希尔勒，CA布拉茨，G内鲍尔，MH维莱迈尔，
申请(专利权)人：英飞凌科技奥地利有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT