1。可選地，每個(gè)二極管區(qū)域30包括兩個(gè)不同地?fù)诫s的半導(dǎo)體區(qū)域，S卩，與漂移區(qū)域11鄰接的并且與漂移區(qū)域11 一起形成pn結(jié)的第一區(qū)域31，以及將第一區(qū)域31電連接至源極電極41的第二區(qū)域32。第二區(qū)域32，在下文中也稱為接觸區(qū)域，可以具有比第一區(qū)域31的摻雜濃度更高的摻雜濃度。在圖1中示出的實(shí)施例中，一個(gè)器件單元(諸如在圖1中的器件單元11)的接觸區(qū)域32與對(duì)應(yīng)溝槽的第二側(cè)壁鄰接，并且將鄰近器件單元(諸如在圖1中的器件單元12)的本體區(qū)域13電連接至源極電極41。
[0031]器件單元11UO2中的每一個(gè)的二極管區(qū)域30形成具有漂移區(qū)域11和漏極區(qū)域14的雙極二極管。該雙極二極管的電路符號(hào)也在圖1中進(jìn)行了圖示(在圖1中圖示的電路符號(hào)的極性是關(guān)于η型半導(dǎo)體器件的；在P型器件中該極性則相反)。形成在各個(gè)器件單元1p 12的二極管區(qū)域30與漂移區(qū)域11之間的二極管并聯(lián)連接，并且與MOS晶體管的負(fù)載路徑(漏極-源極路徑)并聯(lián)連接。MOS晶體管的漏極-源極路徑是在漏極端子D與源極端子S之間的內(nèi)部路徑。當(dāng)在MOS晶體管的漏極與源極端子D、S之間施加具有第一極性的電壓時(shí)，單獨(dú)的二極管被反向偏置(阻斷)；而當(dāng)在漏極與源極端子D、S之間施加具有第二極性的電壓時(shí)，單獨(dú)的二極管被正向偏置(導(dǎo)通)。在η型半導(dǎo)體器件中，當(dāng)在漏極和源極端子D、S之間施加正電壓時(shí)，二極管被反向偏置；而當(dāng)在漏極與源極端子D、S之間施加負(fù)電壓(其是在源極與漏極S、D之間的正電壓)時(shí)，二極管被正向偏置。單獨(dú)的二極管與晶體管單元的本體二極管并聯(lián)。本體二極管是由各個(gè)器件單元1p 12的本體區(qū)域13和漂移區(qū)域11形成的二極管。然而，與本體二極管不同，在二極管區(qū)域30與漂移區(qū)域11之間的二極管的性能可以獨(dú)立于MOS晶體管的性能而寬泛地調(diào)節(jié)。具體地，可以通過將二極管區(qū)域30實(shí)施為使得在二極管區(qū)域30與漂移區(qū)域11之間的pn結(jié)具有較大面積，來將在二極管區(qū)域30與漂移區(qū)域11之間的二極管實(shí)施為具有高的額定電流。
[0032]圖1的半導(dǎo)體器件可以像常規(guī)MOS晶體管一樣，通過在漏極與源極端子D、S之間施加負(fù)載電壓并且通過向柵極電極G施加驅(qū)動(dòng)電位來操作。參考η型半導(dǎo)體器件，對(duì)一種操作方式進(jìn)行簡(jiǎn)要闡釋。然而，這種操作方式也適用于P型器件，其中在P型器件中，在下文中闡釋的電壓的極性是相反的。當(dāng)在漏極與源極端子D、S之間施加使各個(gè)器件單元1p12的本體二極管和附加二極管(在二極管區(qū)域30與漂移區(qū)域11之間的二極管)反向偏置的負(fù)載電壓時(shí)，半導(dǎo)體器件處于正向操作模式中。在η型器件中，該電壓是正電壓。在正向操作模式中，MOS晶體管可以通過施加至柵極端子G的驅(qū)動(dòng)電位而導(dǎo)通和斷開。當(dāng)施加至柵極端子G的驅(qū)動(dòng)電位在源極區(qū)域12與漂移區(qū)域11之間的本體區(qū)域13中生成導(dǎo)電溝道時(shí)，MOS晶體管導(dǎo)通(處于導(dǎo)通狀態(tài)下)；而當(dāng)在本體區(qū)域13中的導(dǎo)電溝道被中斷時(shí)，MOS晶體管斷開(處于斷開狀態(tài)下)。導(dǎo)通或者斷開晶體管器件的驅(qū)動(dòng)電位的絕對(duì)值，取決于晶體管器件的具體類型(增強(qiáng)型器件或者耗盡型器件)。
[0033]當(dāng)在漏極與源極端子D、S之間施加使本體二極管和附加二極管正向偏置的電壓時(shí)，半導(dǎo)體器件處于反向操作模式中。在該操作模式中，半導(dǎo)體器件可以僅通過負(fù)載電壓的極性而不通過施加至柵極端子G的驅(qū)動(dòng)電位而被控制。
[0034]當(dāng)半導(dǎo)體器件處于正向操作模式中、并且當(dāng)半導(dǎo)體器件斷開時(shí)，在二極管區(qū)域30與漂移區(qū)域11之間的pn結(jié)和在本體區(qū)域13與漂移區(qū)域11之間的pn結(jié)反向偏置，從而使得耗盡區(qū)域從pn結(jié)處開始在漂移區(qū)域11中擴(kuò)展。當(dāng)負(fù)載電壓增加時(shí)，耗盡區(qū)域在漏極區(qū)域14的方向上更深地?cái)U(kuò)展到漂移區(qū)域11中。當(dāng)負(fù)載電壓增加并且耗盡區(qū)域更深地?cái)U(kuò)展到漂移區(qū)域11中時(shí)，在pn結(jié)處的電場(chǎng)強(qiáng)度也增加。由于在本體區(qū)域13與第一漂移區(qū)域11之間的Pn結(jié)接近柵極電介質(zhì)22，所以在施加高負(fù)載電壓時(shí)，S卩，當(dāng)發(fā)生高場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)，可能破壞柵極電介質(zhì)22。然而，在圖1的半導(dǎo)體器件中，兩個(gè)鄰近器件單元11UO2的二極管區(qū)域30與漂移區(qū)域11 一起用作JFET (結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管)。該JFET在兩個(gè)鄰近二極管區(qū)域30之間具有溝道區(qū)域Il1C3隨著負(fù)載電壓增加、并且隨著漂移區(qū)域11的電位增加，JFET夾斷溝道區(qū)域Il1、并且防止當(dāng)負(fù)載電壓進(jìn)一步增加時(shí)在本體區(qū)域13與漂移區(qū)域11之間的pn結(jié)處的電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)度進(jìn)一步增加。
[0035]JFET的溝道Il1夾斷的負(fù)載電壓例如取決于在半導(dǎo)體本體100的橫向方向上的兩個(gè)鄰近二極管區(qū)域30之間的距離。半導(dǎo)體本體100的“橫向方向”垂直于豎直方向(在該豎直方向上，漏極區(qū)域14與本體區(qū)域13和二極管區(qū)域30間隔開)，并且實(shí)質(zhì)上平行于第一表面101。在兩個(gè)鄰近二極管30之間的該橫向距離例如在0.5μπι(微米)與2μπι(微米)之間，或者在容納柵極電極21的溝槽的寬度的0.25倍與1.5倍之間。溝槽的“寬度”是在第一與第二側(cè)壁IlO1UlO2之間的距離。如果溝槽為錐形，如在圖1的實(shí)施例中圖示的，那么寬度是在第一與第二側(cè)壁IlO1UlO2之間的最大距離或者該寬度的平均值。根據(jù)另一實(shí)施例，在兩個(gè)鄰近二極管區(qū)域30之間的橫向距離是在二極管區(qū)域30的在溝槽110下方的漂移區(qū)域11中的橫向方向上的尺寸(寬度)的30%與60%之間。如果二極管區(qū)域在漂移區(qū)域11中具有變化的寬度，那么該寬度是最大寬度或者平均寬度。
[0036]器件單元1p 12中的每一個(gè)包括溝道區(qū)域，該溝道區(qū)域是本體區(qū)域13的沿著柵極電介質(zhì)22的區(qū)域、或者是可選的溝道區(qū)域15 (在圖1中用虛線進(jìn)行了圖示)。當(dāng)晶體管器件處于導(dǎo)通狀態(tài)下時(shí)，沿著柵極電介質(zhì)22的溝道區(qū)域能夠使載流子從源極區(qū)域12流至漂移區(qū)域11。器件單元11UO2中的每一個(gè)的二極管區(qū)域30不與溝道區(qū)域重疊。這就是說，在二極管區(qū)域30和漂移區(qū)11之間的pn結(jié)，與各個(gè)柵極溝槽的底部IlO3鄰接、并且不在溝道區(qū)域的方向上延伸越過柵極溝槽。由此，二極管區(qū)域30不約束載流子從溝道區(qū)域流至漏極區(qū)域14。
[0037]半導(dǎo)體器件的電壓阻斷能力，尤其取決于在二極管區(qū)域30與漏極區(qū)域14之間的距離。該距離可以在制造工藝中根據(jù)所需的電壓阻斷能力進(jìn)行調(diào)節(jié)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在SiC半導(dǎo)體本體100中，在漏極區(qū)域14與二極管區(qū)域30之間的距離是??每100V電壓阻斷能力0.8微米與1.0微米。
[0038]半導(dǎo)體本體100可以包括常規(guī)半導(dǎo)體材料，尤其是寬帶隙半導(dǎo)體材料，諸如碳化硅(SiC)等。在圖1中圖示的器件拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，尤其適用于利用SiC技術(shù)實(shí)施的半導(dǎo)體器件。當(dāng)例如半導(dǎo)體本體100包括SiC時(shí)，柵極電介質(zhì)22可以實(shí)施為氧化娃(S12)。當(dāng)暴露于高場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)(可能發(fā)生在高電壓器件中)，S12制成的柵極電介質(zhì)22可能會(huì)退化。在這類器件中，當(dāng)半導(dǎo)體器件斷開、并且在漏極與源極端子D、S之間施加高負(fù)載電壓時(shí)，由二極管區(qū)域30和漂移區(qū)域11形成的JFET有效地保護(hù)了柵極電介質(zhì)22。在反向操作模式中，直接連接至源極電極41的附加二極管是并聯(lián)連接至MOS晶體管的負(fù)載路徑的具有低損耗的高效晶體管。
[0039]漂移區(qū)域11的摻雜濃度例如在lE14cm 3與lE17cm 3之間。本體區(qū)域13的摻雜濃度例如在5E16cm 3與5E17cm 3之間。源極和漏極區(qū)域12、14的摻雜濃度例如高于lE19cm 3。二極管區(qū)域30的摻雜濃度例如在lE18cm3與lE19cm 3之間。
[0040]參考圖1，器件單元1p 102中的每一個(gè)的本體區(qū)域13在第一側(cè)壁110 與對(duì)應(yīng)柵極溝槽鄰接。尤其是當(dāng)柵極溝槽具有錐形側(cè)壁時(shí)，第一和第二側(cè)壁IlO1UlO2可以對(duì)應(yīng)于半導(dǎo)體本體100的晶格的不同晶面。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，半導(dǎo)體本體100包括六邊形的SiC晶體，并且柵極溝槽具有錐形側(cè)壁，從而使得第一側(cè)壁I 1Ji應(yīng)于在SiC晶體中的11-20平面。在這種情況下，單獨(dú)的溝道區(qū)域的特征在于較低的電阻。在本實(shí)施例中，第一側(cè)壁IlO1與SiC半導(dǎo)體本體的晶體的c軸對(duì)準(zhǔn)。c軸(六邊形主軸)垂直于SiC晶體的生長(zhǎng)平面(0001平面)。該生長(zhǎng)平面未在圖1中圖示。溝槽的底部1103基本上平行于第一表面101。
[0041]在第一側(cè)壁I11與溝槽110的第一表面101之間的角度a (alpha)，取決于第一表面相對(duì)于生長(zhǎng)平面(0001平面)的取向。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，第一表面101相對(duì)于生長(zhǎng)平面傾斜，其中在第一表面101與生長(zhǎng)平面之間的角度可以在1°與10°之間，尤其在2°與8°之間。在這種情況下，α在80° (90° -10° )與89° (90° -1° )之間，并且尤其在82° (90° -8° )與88° (90° -2° )之間。根據(jù)一個(gè)具體實(shí)施例，在第一表面101與生長(zhǎng)平面之間的角度是4°，從而使得在第一表面101與溝槽110的第一側(cè)壁11(^之間的角度α是86°。沿著11-20平面(也可以寫作(11_20)平面)在SiC晶體中存在高的載流子迀移率，從而使得在沿著在本體區(qū)域13中的柵極電介質(zhì)22的溝道區(qū)域中第一側(cè)壁與c軸的對(duì)準(zhǔn)引起低電阻。
[0042]柵極溝槽可以是狹長(zhǎng)溝槽，其中柵極電極21可以連接至在圖1的垂直截面圖中不可見的位置處的柵極端子電極。圖2示出了圖1的包括狹長(zhǎng)柵極溝槽的半導(dǎo)體器件的一個(gè)實(shí)施例的水平截面圖。圖2圖示了半導(dǎo)體器件的在半導(dǎo)體本體100的三個(gè)不同水平層中的特征。在圖2中，柵極電極21和柵極電介質(zhì)22用虛線進(jìn)行了圖示。從圖2可以看出，具有柵極電極21和柵極電介質(zhì)22的柵極溝槽是狹長(zhǎng)溝槽。源極區(qū)域12和二極管區(qū)域30與可選的接觸區(qū)域32 —起平行伸展至柵極溝槽。圖2進(jìn)一步(用虛線)圖示了絕緣層51的接觸開口 52、53。參考圖2，存在在源極區(qū)域12和二極管區(qū)域30(特別是二極管區(qū)域的接觸區(qū)域32)上方的第一接觸開口 52，以及在柵極電極21上方的第二接觸開口 52。第二開口53在半導(dǎo)體本體100的第一橫向方向X上與第一開口 52間隔開。在本實(shí)施例中，單獨(dú)的柵極溝槽和單獨(dú)的二極管區(qū)域30在垂直于第一橫向方向X的第二橫向方向I上間隔開。參考圖1和圖2，源極電極41覆蓋在第一接觸開口 52所在的那些區(qū)域中的絕緣層51，并且在第一接觸開口 52中電連接至接觸區(qū)域32和源極區(qū)域12。
[0043]柵極連接電極(柵極槽道(gate runner))42在第一橫向方向x上與源極電極41間隔開，并且覆蓋在布置有第二接觸開口 52的區(qū)域中的絕緣層51。柵極連接電極42在第二接觸開口 53中電連接至柵極電極21。參考圖2，源極電極41和柵極連接電極42可以基本上平行。
[0044]在圖1中圖示的垂直截面圖對(duì)應(yīng)于在圖2中圖示的截面A-A中的垂直截面圖。圖3圖示了在圖2中圖示的截面B-B中的垂直截面圖，其中截面B-B穿過柵極連接電極42和第二接觸開口 53。參考圖3，絕緣層51使二極管區(qū)域30和源極區(qū)域12與柵極連接電極42分離，并且柵極連接電極42通過第二接觸開口 53電連接至柵極電極21。
[0045]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，半導(dǎo)體器件包括連接至源極端子S的一個(gè)源極電極41、和連接至柵極端子G的一個(gè)柵極連接電極42。根據(jù)另外的實(shí)施例(未圖示)，半導(dǎo)體器件包括其中每個(gè)都連接至柵極端子G的多個(gè)柵極連接電極42、和其中每個(gè)都連接至源極端子S的多個(gè)源極電極41，其中柵極連接電極42和源極電極41基本上平行、并