[發明專利]一種具有電流采樣功能的LDMOS器件

有效

• 申請號: 201210268627.6
• 申請日: 2012-07-31
• 公開（公告）號: CN102810540A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發明（設計）人: 喬明;溫恒娟;向凡;周鋅;何逸濤;張波;李肇基
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01L27/02
• 分類號: H01L27/02;H01L29/78;G01R19/00
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 溫利平

技術領域

本發明屬于半導體功率器件技術領域，涉及橫向雙擴散金屬氧化物半導體器件（LDMOS），尤其是主功率LDMOS器件和檢測LDOMS器件集成在一起的具有電流采樣功能的LDMOS器件。

背景技術

智能功率集成電路集控制邏輯、保護電路、功率器件于一體，具有低成本、高效率、高可靠性等優點，在很多領域如DC-DC轉換器、開關電源等方面都有應用，而電流檢測在功率集成電路中有重要的作用。

電流檢測可以應用于電流保護、電流監測設備、電流環系統、可編程電流源、線性電源、以及需要掌握流入流出電流比例的充電器或電池電量計量器等。由于流過功率器件的電流比較大，甚至可能會是幾個安培大小的電流，通過串聯電阻直接檢測流過功率器件的電流會造成大的損耗。美國專利U.S.Pat.NO4553084中提供了一種間接檢測流過功率器件的電流的方法，如圖1所示，將主功率LDMOS器件11與檢測器件13并聯（檢測器件通常與主功率LDMOS器件屬于同一類功率器件，且檢測器件的電流能力與主功率LDMOS器件電流能力成一固定比例）。該檢測器件13的電流能力遠小于主功率LDMOS器件11，且與檢測電阻14串聯以便于檢測。通過采集流過檢測器件13的電流來間接檢測主功率LDMOS器件11的電流，減小損耗且提高可行性，有效解決了功率器件采樣困難的問題。

單晶型硅片價格便宜，常被用于高壓功率器件的制作。常規單晶型高壓LDMOS器件剖面圖如圖2，一般應用中，體區P-body接觸S’和源極接觸S是連在一起的。但是，在單晶型橫向功率器件和檢測器件集成中，存在漏極去偏置效應、襯底去偏置效應和體效應等問題。漏極去偏置問題是當檢測電阻較大時，電流流過檢測電阻時其兩端的壓降會比較大，相當于提高了檢測器件的源端電壓，會使得檢測器件的有效柵-源驅動電壓變小，導致檢測不準確。襯底去偏置效應是指當檢測器件源極電位升高，會使得體區P-body和襯底間有電流流過，由于襯底電阻率較大，微弱的電流便會造成較大的電壓差，從而產生襯底去偏置效應。襯底去偏置效應不僅對電路中其他器件造成影響，且相當于在檢測電阻上并聯一個電阻，造成檢測不準確。如果將體區P-body接觸S’和源極接觸S分開，體區P-body接觸S’接地，便會有效解決襯底去偏置效應。但是，這樣會造成體效應的產生。體效應也叫襯底偏置效應。當檢測電阻兩端有壓降時，檢測器件的源極電位升高，造成體區P-body和源極N+形成壓差，使得閾值電壓變大，也會產生檢測不準確的問題。

發明內容

本發明提供一種具有電流采樣功能的LDMOS器件，將主功率LDMOS器件、電流檢測LDOMS器件集成在一起，將電流檢測LDOMS器件源極完全浮動以有效解決襯底去偏置效應和體效應問題，提高檢測電流準確性。

本發明技術方案如下：

一種具有電流采樣功能的LDMOS器件，包括主功率LDMOS器件100和電流檢測LDMOS器件101，所述主功率LDMOS器件100和電流檢測LDMOS器件101集成于同一半導體芯片上。

所述電流檢測LDMOS器件101的溝道區寬度為W2，所述主功率LDMOS器件100的溝道區寬度為W1，其中W1＞＞W2，電流檢測LDMOS器件101的電流能力與主功率LDMOS器件100的電流能力之比為W2/W1。

所述主功率LDMOS器件100和電流檢測LDMOS器件101采用共同的漏極結構，即采用同一N+漏極區4和金屬化漏極11。

所述電流檢測LDMOS器件101的P型體區12做在一個N型阱區3中，使得電流檢測LDMOS器件101的P型體區12與半導體襯底1相互隔離，以實現電流檢測LDMOS器件101的源極電壓浮動。

所述主功率LDMOS器件100和電流檢測LDMOS器件101各自的P+接觸區5和N+接觸區6與各自的源極金屬10、13連接。