具有带有不同本体区域平均掺杂浓度和不同源极区域密度的晶体管单元组的晶体管器件的制作方法

    专利查询2026-06-04  8


    本公开一般地涉及半导体器件的领域,特别地涉及具有带有不同本体区域平均掺杂浓度和不同源极区域密度的晶体管单元组的晶体管器件。


    背景技术:

    1、线性模式应用,诸如有源dc链路放电、电池充电放电、浪涌电流限制器、低电压dc电机控制、电池热插拔、电子保险丝等,使用在电流饱和区域内操作的功率晶体管器件。这种操作模式通常被称为线性操作模式。在线性操作模式中,晶体管器件沟道被多数电荷载流子饱和,并且漏极电流id独立于漏极-源极电压vds。因此,漏极电流id仅由栅极-源极电压vgs控制,并且对于任何给定的vds保持相对恒定,从而展现出恒定电流宿(sink)的行为。由于同时出现高电压和高电流,因此常规的功率mosfet(金属氧化物半导体场效应晶体管)在线性模式应用中比在开关模式应用中消耗更高的功率。

    2、常规的功率mosfet的结温度在整个管芯(芯片)上不均匀。而是,当在线性模式中操作时,在管芯的源极焊盘与诸如金属夹的金属连接器接触的地方,管芯的温度倾向于更低,并且在接合焊盘接触区域外部,管芯的温度由于横向热流而倾向于更高。在线性操作模式中,管芯温度变化可能触发灾难性故障,其中当功率产生的速率高于功率消耗的速率时,高功率消耗会导致电热不稳定性。这可从漏极电流id到栅极-源极电压vgs的传输特性中看到,该传输特性倾向于高度温度相关并且导致进一步的不稳定性。

    3、因此,存在对一种具有改善的线性操作模式性能的晶体管器件的需要。


    技术实现思路

    1、根据晶体管器件的实施例,晶体管器件包括:在半导体衬底中的多个晶体管单元;以及源极焊盘,其在半导体衬底之上并且电连接到晶体管单元的源极区域和本体区域,其中第一组晶体管单元具有第一本体区域平均掺杂浓度,其中第二组晶体管单元具有比第一本体区域平均掺杂浓度高的第二本体区域平均掺杂浓度,其中第一组和第二组的晶体管单元是交错的,其中晶体管单元在源极焊盘的被指定用于夹接触的区域下面的半导体衬底的第一区域中具有第一源极区域密度,并且在半导体衬底的在第一区域外部的第二区域中具有比第一源极区域密度低的第二源极区域密度。

    2、根据晶体管器件的另一实施例,晶体管器件包括:形成在半导体衬底中的晶体管器件;源极焊盘,其在半导体衬底之上并且电连接到晶体管器件的源极区域和本体区域;以及金属夹,其附接到源极焊盘的被指定用于夹接触的区域,其中晶体管器件的本体区域具有至少两个不同阈值电压的交错区,其中晶体管器件的源极区域在源极焊盘的被指定用于夹接触的区域下面的半导体衬底的第一区域中具有第一密度,并且在半导体衬底的在第一区域外部的第二区域中具有比第一密度低的第二密度。

    3、本领域技术人员在阅读以下详细描述时并且在查看附图时将认识到附加的特征和优点。



    技术特征:

    1.一种晶体管器件,包括:

    2.根据权利要求1所述的晶体管器件,其中所述第二组晶体管单元提供比所述第一组晶体管单元更大的本体区域的面积。

    3.根据权利要求1所述的晶体管器件,其中第三组晶体管单元具有比所述第二本体区域平均掺杂浓度高的第三本体区域平均掺杂浓度,以及其中所述第一组、第二组和第三组的晶体管单元是交错的。

    4.根据权利要求3所述的晶体管器件,其中所述第三组晶体管单元提供比所述第二组晶体管单元更大的本体区域的面积,以及其中所述第二组晶体管单元提供比所述第一组晶体管单元更大的本体区域的面积。

    5.根据权利要求1所述的晶体管器件,其中所述晶体管单元的源极区域在所述半导体衬底的所述第二区域中被分割成条纹,所述条纹彼此间隔开并且横穿所述晶体管单元的条纹形状栅极结构延伸。

    6.根据权利要求5所述的晶体管器件,其中所述半导体衬底的所述第二区域中的源极区域条纹彼此间隔开了与所述半导体衬底的所述第二区域中的源极区域条纹的宽度对应的距离。

    7.根据权利要求1所述的晶体管器件,其中所述晶体管单元的源极区域在所述半导体衬底的所述第一区域外部具有分级密度,并且所述分级密度朝向所述半导体衬底的所述第一区域增大。

    8.根据权利要求1所述的晶体管器件,其中所述晶体管单元的源极区域在所述半导体衬底的所述第二区域中具有棋盘图案。

    9.根据权利要求1所述的晶体管器件,其中所述第一源极区域密度为50%或更大,并且所述第二源极区域密度小于90%,以及其中所述第二源极区域密度小于或等于所述第一源极区域密度。

    10.根据权利要求1所述的晶体管器件,其中所述晶体管单元在所述半导体衬底的在所述第二区域外部的第三区域中具有第三源极区域密度,以及其中所述第三源极区域密度低于所述第二源极区域密度。

    11.根据权利要求10所述的晶体管器件,其中所述半导体衬底的所述第三区域在邻接所述源极焊盘的钝化层中的开口外部。

    12.根据权利要求10所述的晶体管器件,其中所述晶体管单元的源极区域在所述半导体衬底的所述第二区域和所述第三区域中被分割成条纹,所述条纹彼此间隔开并且横穿所述晶体管单元的条纹形状栅极结构延伸。

    13.根据权利要求12所述的晶体管器件,其中所述半导体衬底的所述第三区域中的源极区域条纹具有与所述半导体衬底的所述第二区域中的源极区域条纹相同的宽度,以及其中所述半导体衬底的所述第三区域中的源极区域条纹彼此间隔开的距离大于所述半导体衬底的所述第二区域中的源极区域条纹彼此间隔开的距离。

    14.根据权利要求12所述的晶体管器件,其中所述半导体衬底的所述第二区域中的源极区域条纹彼此间隔开了与所述半导体衬底的所述第二区域中的源极区域条纹的宽度对应的距离,以及其中所述半导体衬底的所述第三区域中的源极区域条纹彼此间隔开了与所述半导体衬底的所述第三区域中的源极区域条纹的宽度的两倍对应的距离。

    15.根据权利要求10所述的晶体管器件,其中所述第一源极区域密度为50%或更大,所述第二源极区域密度大于33%且小于90%,并且所述第三源极区域密度为33%或更小,以及其中所述第三源极区域密度小于或等于所述第二源极区域密度,并且所述第二源极区域密度小于或等于所述第一源极区域密度。

    16.根据权利要求1所述的晶体管器件,还包括:

    17.一种半导体器件,包括:

    18.根据权利要求17所述的半导体器件,其中所述晶体管器件的所述本体区域具有至少三个不同阈值电压的交错区。

    19.根据权利要求17所述的半导体器件,其中所述晶体管器件的所述源极区域在所述半导体衬底的在所述第二区域外部的第三区域中具有比所述第二密度低的第三密度。

    20.根据权利要求19所述的半导体器件,其中所述半导体衬底的所述第三区域在邻接所述源极焊盘的钝化层中的开口外部。

    21.一种晶体管器件,包括:


    技术总结
    本公开涉及具有带有不同本体区域平均掺杂浓度和不同源极区域密度的晶体管单元组的晶体管器件。一种晶体管器件包括:在半导体衬底中的多个晶体管单元;以及源极焊盘,其在半导体衬底之上并且电连接到晶体管单元的源极区域和本体区域。第一组晶体管单元具有第一本体区域平均掺杂浓度。第二组晶体管单元具有比第一本体区域平均掺杂浓度高的第二本体区域平均掺杂浓度。第一组和第二组的晶体管单元是交错的。晶体管单元在源极焊盘的被指定用于夹接触的区域下面的半导体衬底的第一区域中具有第一源极区域密度,并且在半导体衬底的在第一区域外部的第二区域中具有比第一源极区域密度低的第二源极区域密度。

    技术研发人员:G·T·诺鲍尔,A·费拉拉,B·C·E·L·特拉普
    受保护的技术使用者:英飞凌科技奥地利有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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