[发明专利]包括晶体管单元和补偿结构的宽带隙半导体器件

说明书

公开了包括晶体管单元和补偿结构的宽带隙半导体器件。一种半导体器件(500)包括在得自碳化硅的半导体部分(100)中的晶体管单元(TC)，其中晶体管单元(TC)电连接到栅极金属化部(330)、源电极(310)和漏电极(320)。半导体器件(500)还包括在半导体部分(100)中的掺杂区域(180)。掺杂区域(180)电连接到源电极(310)。掺杂区域(180)的电阻具有负的温度系数。层间电介质(210)将栅极金属化部(330)与掺杂区域(180)分离。半导体部分(100)中的漏极结构(120)将晶体管单元(TC)与漏电极(320)电连接，并且与掺杂区域(180)形成pn结(pnx)。

背景技术

与传统的硅MOSFET相比，SiC MOSFET(碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管)在高温下表现出较低的导通状态电阻、较低的开关损耗和较低的漏电流。SiC MOSFET的栅极电介质可以通过热氧化SiC基底而获得氧化硅SiO₂层来经济地形成，其中碳残余可能导致在SiO₂/SiC界面处的界面态的密度比典型的Si/SiO₂界面高多于两个数量级。也可能在SiC与沉积的氧化硅之间的界面处产生的界面态可能不利地影响SiC-MOSFET的性能。

期望提供具有经济地形成的栅极电介质并且具有稳定且温度无关的器件参数的宽带隙半导体器件。

发明内容

该目的通过独立权利要求的主题来实现。从属权利要求涉及另外的实施例。

根据实施例，一种半导体器件包括形成在宽带隙材料的半导体部分中的晶体管单元。晶体管单元电连接到栅极端子、源极端子和漏极端子。补偿结构与源极端子和漏极端子中的至少一项以及栅极端子电连接。补偿结构的有效电容具有至少部分地对晶体管单元的栅漏电容和栅源电容之间的比率的温度系数进行补偿的温度系数。

根据另一实施例，一种半导体器件包括在碳化硅的半导体部分中的晶体管单元。晶体管单元电连接到栅极金属化部、源电极和漏电极。半导体区域中的掺杂区域电连接到源电极。掺杂区域的电阻具有负的温度系数。层间电介质将栅极金属化部与掺杂区域分离。半导体部分中的漏极结构将晶体管单元与漏电极电连接，并且与掺杂区域形成pn结。

本领域技术人员在阅读下面的详细说明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发明的进一步理解，并且附图被并入并且构成本说明书的一部分。附图示出了本发明的实施例，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。本发明的其它实施例和预期的优点将很容易被理解，因为通过参考下面的详细说明，它们变得更好理解。

图1A是根据实施例的具有补偿结构的半导体器件的等效电路图，补偿结构提供具有对晶体管单元的栅源电容的负温度系数进行补偿的温度系数的电容，其中补偿结构连接在漏极与栅极端子之间。

图1B是根据实施例的具有补偿结构的半导体器件的等效电路图，补偿结构提供具有对晶体管单元的栅源电容的负温度系数进行补偿的温度系数的电容，其中补偿结构连接在栅极与源极端子之间。

图2是根据实施例的包括补偿结构的半导体器件的等效电路图，其中补偿结构包括具有负温度系数的热敏电阻器结构。

图3A是示出用于讨论有助于理解实施例的背景的沿着SiC/SiO₂界面的界面态密度的示意图。

图3B是示出用于讨论有助于理解实施例的背景的作为SiC半导体器件中的温度的函数的栅极电荷与栅源电压之间的关系的示意图。

图3C是示出用于讨论有助于理解实施例的背景的作为SiC半导体器件的温度的函数的漏源电容与漏源电压之间的关系的示意图。

图4A是根据实施例的半导体器件的一部分的示意性垂直剖面图，其中半导体器件包括基于具有负温度系数的电阻率的掺杂区域的补偿结构。