[发明专利]通过源极分割增加正向偏置安全操作区

说明书

本公开涉及通过源极分割增加正向偏置安全操作区。例如，一种功率器件，包括：两个栅极条，形成在器件的上表面上；源极条周界，包括两个栅极条和对应源极条之间的总可用共享周界；以及分段源极，形成在两个栅极条之间，其中分段源极的边缘长度覆盖源极条周界的5％到95％之间。

技术领域

本发明总体上涉及用于增加正向偏置安全操作区(“FBSOA”)的器件和方法。

背景技术

图1示出了FBSOA 100作为各种限制曲线下的面积。例如，FBSOA受到最大电流限制102的限制。FBSOA也受到最大功率限制的限制。示出了100μs(104)、1ms(106)、10ms(108)和DC(110)的功率限制曲线。图1中还示出了热不稳定性限制曲线112和R_DS(on)限制曲线116。

一般来说，在线性模式应用以及在设计和使用通过场效应晶体管(FET)时，FBSOA是重要的考虑因素。N沟道金属氧化物半导体FET(MOSFET)通常用于开关应用，因此FBSOA被牺牲用于R_DS(on)和其他参数。P沟道MOSFET通常用于线性模式应用，因此FBSOA也是这些器件的重要参数。

FBSOA很难得到显著改善。

FBSOA通过涉及电荷热失衡的复杂事件链确定，在低于零温度系数点的电流水平下通过正反馈放大。存在器件的漏电流和跨导与温度无关的偏置点。这种点被称为零温度系数(ZTC)偏置点。

电气特性的失衡，特别是在器件沟道(Vt，Gm)中，将在一个位置引起更高的电流密度。这导致更高的局部功耗，导致更高的温度，然后导致更低的Vt，从而导致更高的电流，循环继续使得最终导致热失控。

即使在没有电气失衡的情况下，管芯中心和管芯边缘之间的固有热阻抗失衡引起管芯中心更热，进而导致Vt中的电气失衡，最终导致热失控。

这种热失衡在大管芯对小管芯中更为明显，导致管芯中心在与管芯面积不成比例的电流下出现故障。

再次参考图1，在限制曲线112中看出，热不稳定区域在高压下降低FBSOA。降低热不稳定性将导致如虚线114所示的改进最大功率斜率。显然地，降低热不稳定性显著增加了较高电压下的FBSOA。

发明内容

一种功率器件包括：至少两个栅极条，形成在器件的上表面上；源极条周界(perimeter，也称为“周长”)，包括至少两个栅极条和对应源极条之间的总可用共享周界；以及分段源极，形成在至少两个栅极条之间，其中分段源极的边缘长度覆盖源极条周界的5％到95％之间。

附图说明

为了更全面地了解本发明及其优点，现结合附图参考以下说明，其中：

图1是典型功率器件的FBSOA的示图；

图2是包括多个栅极条和多个源极条的典型功率器件的平面图；

图3是包括两个栅极条和单个源极条的典型功率器件的平面图；

图4是包括两个栅极条和两个源极条的典型功率器件的平面图；

图5是根据包括方格(checkered)源极的实施例的功率器件的平面图；

图6A是包括两个栅极条和单个源极条的典型功率器件的平面图；

图6B是与图6A的平面图相对应的典型功率器件的截面图；

图7A是包括两个栅极条和两个源极条的典型功率器件的平面图；

图7B是与图7A的平面图相对应的典型功率器件的截面图；

图8A是根据一个实施例的包括方格源极的功率器件的平面图；