[發明專利]半導體器件

有效

• 申請號: 201080008205.4
• 申請日: 2010-02-12
• 公開（公告）號: CN102318072A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發明（設計）人: 添野明高
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: H01L29/739
• 分類號: H01L29/739;H01L29/08;H01L29/78
• 代理公司: 北京金信立方知識產權代理有限公司 11225
• 代理人: 黃威;孫麗梅

技術領域

本發明涉及這樣一種半導體器件：其中絕緣柵型雙極晶體管(IGBT)元件區和二極管元件區二者形成在同一個半導體襯底中。

背景技術

為了免受由于過度施加的電流等造成的損壞的目的，半導體器件設置有電流檢測區來檢測流過半導體器件的電流。公開號為H7-245394的日本專利申請公開了一種半導體器件，該半導體器件具有其中形成有IGBT的主活躍區(主單元區)、以及用于檢測流過主活躍區的電流的電流檢測區(檢測器單元區)，其中主活躍區和電流檢測區設置在同一個半導體襯底中。與主活躍區上的IGBT相同的IGBT形成在電流檢測區中，并且電流檢測區與主活躍區間隔開100μm以上。在這種構造中，防止了在電流檢測區和主活躍區之間的界線區處的載流子干擾，并且流過主活躍區的主電流和所檢測到的流過電流檢測區的電流之間的電流比率保持為基本恒定。

發明內容

借助于IGBT元件區和二極管元件區形成在相同的半導體襯底中的反向導電型半導體器件，第二導電型集電極區、第一導電型漂移區和第二導電型主體區依次層疊在所述IGBT元件區中，并且第一導電型陰極區、第一導電型漂移區和第二導電型主體區依次層疊在所述二極管元件區中。借助于這種類型的半導體器件，在電流檢測區也設置在同一個半導體襯底中的情況下，如果與IGBT元件區中的IGBT相同的IGBT形成在電流檢測區中，則IGBT檢測電流流過其中，從而能夠檢測到流過IGBT元件區的IGBT主電流。如果與二極管元件區中的二極管相同的二極管形成在電流檢測區中，則二極管檢測電流流過其中，從而能夠檢測到流過二極管元件區的二極管主電流。

本發明人發現，借助于這種類型的半導體器件，流過IGBT的電流(IGBT主電流)和流過二極管的電流(二極管主電流)在IGBT和二極管之間的界線部分(即，在集電極區和陰極區之間的界線周圍的區域)中變得不穩定。換句話說，流過IGBT的電流將受到相鄰的二極管的影響，而流過二極管的電流將受到相鄰的IGBT的影響。由于IGBT和二極管之間的界線部分的尺寸相對于主活躍區的尺寸相對較小，即使主活躍區中在IGBT和二極管之間存在界線部分，對IGBT主電流和二極管主電流的影響也很小。

然而，由于電流檢測區與主活躍區相比明顯地很小，因此電流檢測區更有可能受到在IGBT和二極管之間的界線部分處不穩定的IGBT電流和二極管電流的影響。借助于其IGBT元件區和二極管元件區形成在同一個半導體襯底中的反向導電型半導體器件，必須經由仔細的考慮后設計電流檢測區的位置和尺寸，以便減小IGBT和二極管之間的界線部分的影響。

在此公開了一種半導體器件，所述半導體器件包括IGBT元件區、二極管元件區和第一電流檢測區，所述第一電流檢測區至少能夠檢測流過所述IGBT元件區的IGBT電流(IGBT主電流)。所述IGBT元件區、所述二極管元件區和所述第一電流檢測區形成在同一個半導體襯底中。第二導電型集電極區、第一導電型漂移區和第二導電型主體區依次層疊在所述IGBT元件區中。第二導電型集電極區、第一導電型漂移區和第二導電型主體區依次層疊在所述第一電流檢測區的至少一部分中。第一導電型陰極區、第一導電型漂移區、和第二導電型主體區依次層疊在所述二極管元件區中。所述第一電流檢測區與所述IGBT元件區相鄰布置，并且所述IGBT元件區的所述集電極區延伸以與所述第一電流檢測區的所述集電極區連接。

借助于這種半導體器件，相鄰于所述IGBT元件區(即，所述IGBT主電流流過的區)而布置至少能夠檢測所述IGBT主電流的所述第一電流檢測區，并且所述IGBT元件區的集電極區延伸以與所述第一電流檢測區的所述集電極區連接。換句話說，所述IGBT元件區的所述集電極區朝向所述第一電流檢測區延續，而且在所述第一電流檢測區的至少一部分的下部延伸。在該構造中，不具有所述IGBT和二極管之間的界線部分的區將布置在所述IGBT元件區和所述第一電流檢測區之間。結果，能夠抑制流過所述第一電流檢測區的IGBT檢測電流的不穩定性，并且能夠穩定所述IGBT主電流和所述IGBT檢測電流之間的比率。從而，能夠提高對所述IGBT電流的檢測精度。

借助于該半導體器件，能夠檢測流過所述二極管元件區的二極管電流(二極管主電流)的第二電流檢測區也可以形成在所述半導體襯底中。第一導電型陰極區、第一導電型漂移區和第二導電型主體區依次層疊在所述第二電流檢測區中。另外，所述第二電流檢測區優選與所述二極管元件區相鄰布置，并且優選所述二極管元件區的所述陰極區延伸以與所述第二電流檢測區的所述陰極區連接。