[發明專利]半導體元件和確定溫度的方法

有效

• 申請號: 200910159335.7
• 申請日: 2009-07-07
• 公開（公告）號: CN101814911A
• 公開（公告）日: 2010-08-25
• 發明（設計）人: P·巴金斯基;R·貝耶勒;H·魯辛;D·多梅斯
• 申請（專利權）人: 英飛凌科技股份有限公司
• 主分類號: H03K19/003
• 分類號: H03K19/003;H03K19/0175;H01L27/02;H01L23/482;H01L21/60
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李湘;李家麟

技術領域

本發明涉及半導體元件，其具有伴隨集成到半導體元件的半 導體主體中的元件，并且該元件的溫度依賴特性從半導體元件外 部進行評估。

背景技術

在半導體元件工作過程中，總是發生的功率損耗導致半導體 元件發熱。發熱越嚴重，半導體元件中轉換的功率就越多。功率 晶體管就是其中一個例子。功率晶體管是可以產生大電流和高電 壓幅度的晶體管，因此適用于具有高功率消耗負載的直接操作。 功率晶體管用于例如工業電子和汽車工程的輸出級和開關級。

在這種情況下，半導體元件的溫度表示該元件功能的基本要 素。例如由于較高的周圍環境溫度或者諸如負載短路之類的故障， 半導體元件產生了過熱溫度，這將導致半導體元件的損壞或毀壞 或者甚至會導致負載的毀壞。例如，在硅基晶體管的情況下最大 允許的結溫大約在175到200攝氏度或者在鍺基晶體管的情況下 最大允許的結溫大約在75到90攝氏度。超過了該溫度范圍會導 致各半導體元件的毀壞。因此，必須可靠并及時地檢測到半導體 元件的可能過熱溫度以采取適當的措施，例如在達到臨界溫度值 以前切斷半導體元件或負載，也即在毀壞限度之前。

發明內容

本發明的一個例子涉及用于確定溫度的裝置，該裝置包括至 少一個功率半導體晶體管和至少一個具有兩條連接線的元件，其 中該元件伴隨集成到具有功率半導體晶體管的集成半導體電路的 半導體主體中，并且該元件熱耦合到該功率半導體晶體管。進一 步地，該元件通過一根連接線連接到功率半導體晶體管的控制電 極，通過一根連接線連接到功率半導體晶體管的負載電極。該元 件具有溫度依賴的電阻，并且該電阻可以通過功率半導體晶體管 的控制電極和負載電極評估。元件的溫度依賴電阻表示功率半導 體晶體管內部溫度的評估量度。

本發明的另一個例子涉及用于制造集成半導體電路的方法， 其中只有對在該功率半導體元件的控制電極和負載電極之間的功 率半導體元件的阻斷性能進行測試后才將元件的一根連接線連接 到功率半導體晶體管的控制電極或者將元件的一根連接線連接到 功率半導體晶體管的負載電極。

附圖說明

所包含的附圖為實施例提供了進一步的理解，并合并于此組 成說明書的一部分。附圖示出實施例并與說明書一起解釋實施例 的原理。通過參考以下詳細說明會對其它實施例和實施例的許多 期望優點有更好的理解。附圖中的元件之間不需要互相成比例。 同樣的參考標記表示對應的相同部分。

圖1是描述集成半導體晶體管電路的內部柵極電阻器的阻值 的溫度依賴的曲線圖；

圖2是描述集成半導體晶體管電路的內部柵級電阻器的溫度 依賴特征曲線組的曲線圖；

圖3示出在柵極和發射極之間具有集成元件的集成IGBT半 導體晶體管電路裝置的一個實施例的電路圖；

圖4示出具有集成柵極電阻器和連接該柵極電阻器下游的柵 極下游的集成元件的集成IGBT半導體晶體管電路裝置的一個實 施例的電路圖；

圖5示出具有集成柵極電阻器和連接到該柵極電阻器的柵極 上游的集成元件的集成IGBT半導體晶體管電路裝置的電路圖；

圖6示出具有集成柵極電阻器和連接到該柵極電阻器的柵極 下游的集成元件的集成MOSFET半導體晶體管電路裝置的電路 圖，其中該元件的連接線與MOSFET源極之間的連接以分離的步 驟實現；

圖7示出具有集成柵極電阻器和連接到該柵極電阻器的柵極 下游的集成元件的集成MOSFET半導體晶體管電路裝置的電路 圖，其中該元件的連接線與MOSFET柵極之間的連接以分離的步 驟實現；

圖8示出具有集成柵極電阻器和連接到該柵極電阻器的柵極 上游的集成元件的集成MOSFET半導體晶體管電路裝置的電路 圖，其中該元件的連接線與MOSFET柵極之間的連接以分離的步 驟實現；

圖9示出具有集成柵極電阻器和連接到該柵極電阻器的柵極 上游的集成元件的集成IGBT半導體晶體管電路裝置的電路圖， 其中該元件的連接線與IGBT柵極之間的連接以伴隨集成到該半 導體電路的開關元件實現；

圖10a-b示出具有集成柵極電阻器和連接到該柵極電阻器的 柵極上游的集成元件的集成IGBT半導體晶體管電路裝置的電路 圖以及用于驅動該半導體晶體管和評估該元件的溫度依賴電阻的 驅動和評估單元的示例性實施例；