[发明专利]具有屏蔽源极的绝缘栅场效应晶体管结构和方法

说明书

本发明题为“具有屏蔽源极的绝缘栅场效应晶体管结构和方法”。本发明提供了一种半导体器件，该半导体器件包括半导体材料区域，该半导体材料区域包括第一导电类型的半导体层并且具有第一主表面。与第一导电类型相反的第二导电类型的本体区域设置在从第一主表面延伸的第二半导体层中。本体区域包括：具有第一掺杂浓度的第一区段；以及横向邻近第一区段并邻近第一主表面的第二区段，该第二区段具有小于第一掺杂浓度的第二掺杂浓度。第一导电类型的源极区域设置在第一区段中，但是不设置在第二区段的至少一部分中。绝缘栅极电极与邻接第一区段、第二区段和源极区域的半导体材料区域邻近地设置。导电层电连接到第一区段、第二区段和第一源极区域。在线性操作模式期间，电流首先在第二区段中流动，但不在第一区段中流动，以减小发生热失控的可能性。

技术领域

该文件整体涉及半导体器件，并且更具体地讲，涉及绝缘栅器件结构和方法。

背景技术

绝缘栅场效应晶体管(IGFET)，诸如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，已用于许多功率切换应用中，诸如dc-dc转换器。在典型的MOSFET中，栅极电极通过施加适当的栅极电压来提供导通和关断控制。以举例的方式，在n型增强型MOSFET中，当响应于施加超过固有阈值电压的正栅极电压而在p型本体区域中形成导电n型反转层(即沟道区域)时，发生导通。反转层将n型源极区域连接到n型漏极区域并且允许这些区域之间的多数载流子导电。

IGFET器件的“安全操作区”或“SOA”被定义为可预期器件在没有自损坏的情况下操作的电压和电流状况。一般来讲，典型的增强型IGFET电流-电压输出特性通常涉及三个操作状况：a)完全导通状况，其中栅极至源极电压(V_GS)被偏置为远高于阈值电压(V_T)，并且良好导电沟道区域将源极区域与漏极区域连接(其中漏极-源极电压(V_DS)为低并且漏极-源极电流(I_DS)为高的特性)；b)关断状况，其中V_GSV_T并且未形成沟道区域(其中V_DS为高并且I_DS实质上为零的特性)；以及c)a和b之间的状况，其中沟道区域被夹止，被称为线性模式或恒定电流状况(其中V_DS和I_DS都不低)。

当IGFET器件以线性操作模式运行时，结温度(T_J)由于通过器件的高功耗(这是因为V_DS和I_DS都不低)而增加。随着某些栅极偏置处的结温度的增加(低于所谓的零温度系数点)，I_DS电流将增加，从而致使结温度进一步增加。这种正反馈效应可导致热失控状况，从而导致器件故障。器件内的局部电流热点可能会加剧这种效应，这些局部电流热点例如是由局部缺陷、过程变化、或粘结线放置引起的。此外，随着业界不断努力减小导通电阻，已开发出较小夹式器件来满足减小的导通电阻的需求。然而，在较小夹式器件中，相对于温度或dI/DT的变化的电流变化会增加，从而加剧了线性操作模式期间的热失控状况。

因此，需要改善半导体器件(诸如IGFET器件)在线性模式状况下操作的能力的结构和方法。该结构和方法具有成本效益并且使对其他器件操作参数的影响最小化将是有益的。

发明内容