[发明专利]扩展安全工作区的半导体器件

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件领域，尤其涉及一种扩展安全工作区的半导体器件。

背景技术

金属氧化物半导体(MOS，Metal-Oxide-Semiconductor)场效应晶体管被广泛地应用到各种领域，包括家用电器、汽车电子、照明、能源控制等，而解决方案又可分为集成电路(IC)和分立器件。MOS场效应晶体管具有共同的热载流子注入(HCI)效应，它使得器件在一定的电压和电流下的寿命受到限制。特别是高压MOS场效应晶体管器件，如集成高压横向扩散MOS(Integrated HV-LDMOS)场效应晶体管，HCI现象带来了严重的器件退化，使得器件的安全工作区(SOA，safe-operation-area)变得非常的狭小，进而使器件在高压应用中变得难以实现。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种扩展安全工作区的半导体器件，能够避免HCI效应引起的器件退化问题，并进一步扩展场效应晶体管的安全工作区，降低开启电阻。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种扩展安全工作区的半导体器件，包括：

场效应晶体管，该场效应晶体管具有栅极和体电极；

电势关联电路，所述场效应晶体管的体电极经由该电势关联电路与所述栅极相连，以使所述体电极的电势与所述栅极的电势相关联。

根据本发明的一个实施例，所述场效应晶体管为MOS场效应晶体管、LDMOS场效应晶体管、VDMOS场效应晶体管或IGBT晶体管。

根据本发明的一个实施例，所述场效应晶体管为MOS场效应晶体管、LDMOS场效应晶体管、VDMOS场效应晶体管或IGBT晶体管，所述电势关联电路将该MOS场效应晶体管、LDMOS场效应晶体管、VDMOS场效应晶体管或IGBT晶体管的体电极和栅极短接。

根据本发明的一个实施例，所述场效应晶体管为MOS场效应晶体管、LDMOS场效应晶体管、VDMOS场效应晶体管或IGBT晶体管，所述电势关联电路包括一个或多个串联的电阻。

根据本发明的一个实施例，所述场效应晶体管为NMOS场效应晶体管、LDNMOS场效应晶体管、VDNMOS场效应晶体管或N型沟道IGBT晶体管，所述电势关联电路包括一个或多个串联的二极管，其中所述体电极与二极管的负极相连，所述栅电极与二极管的正极相连。

根据本发明的一个实施例，所述场效应晶体管为PMOS场效应晶体管、LDPMOS场效应晶体管、VDNMOS场效应晶体管或N型沟道IGBT晶体管，所述电势关联电路包括一个或多个串联的二极管，其中所述体电极与二极管的正极相连，所述栅电极与二极管的负极相连。

根据本发明的一个实施例，所述场效应晶体管为LDMOS场效应晶体管，所述电势关联电路包括一个或多个串联的电阻。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明实施例的半导体器件中，体电极并非短接至栅极，二者相互独立，并采用电势关联电路将体电极的电势和栅极的电势相关联，能够降低场效应晶体管在夹断时的载流子势垒高度，从而降低了沟道表面电场强度，最终实现扩展安全工作区的目的。

此外，采用本发明实施例的方案，还可以帮助载流子更多地从源极流经体区到达漏极，从而降低了表面电流密度，增大了场效应晶体管的饱和电流。

另外，采用本发明实施例的方案，还有利于降低场效应晶体管的开启电阻。

附图说明

图1a是现有技术中NMOS场效应晶体管常规的配置结构示意图；

图1b是现有技术中PMOS场效应晶体管常规的配置结构示意图；

图2a是本发明第一实施例的半导体器件的配置结构示意图，其中的场效应晶体管为NMOS场效应晶体管；

图2b是本发明第一实施例的半导体器件的配置结构示意图，其中的场效应晶体管为PMOS场效应晶体管；

图3a是本发明第二实施例的半导体器件的配置结构示意图，其中的场效应晶体管为NMOS场效应晶体管；

图3b是本发明第二实施例的半导体器件的配置结构示意图，其中的场效应晶体管为PMOS场效应晶体管；

图4a是本发明第三实施例的半导体器件的配置结构示意图，其中的场效应晶体管为NMOS场效应晶体管；

图4b是本发明第三实施例的半导体器件的配置结构示意图，其中的场效应晶体管为PMOS场效应晶体管；

图5是隔离的高压横向扩散NMOS场效应晶体管的剖面结构示意图；