[發明專利]包括控制電路的半導體器件

在審

• 申請號: 201410357497.2
• 申請日: 2014-07-25
• 公開（公告）號: CN104347626A
• 公開（公告）日: 2015-02-11
• 發明（設計）人: A.毛德;W.肖爾茨
• 申請（專利權）人: 英飛凌科技奧地利有限公司
• 主分類號: H01L27/06
• 分類號: H01L27/06;H01L29/739;H01L29/06;H01L29/78
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 張濤;胡莉莉

背景技術

半導體器件，例如，IGBT（絕緣柵雙極晶體管），典型地是基于場效應晶體管單元的，場效應晶體管單元提供大溝道寬度以保持跨該溝道的壓降低，用于確保在導電狀態下低損耗。另一方面，大的總溝道寬度增加短路電流，并不利地影響半導體器件的短路耐受力。在一些應用（例如，對具有裝配有IGBT的逆變器的電馬達的速度的控制）中，要求高短路耐受力。在短路期間，IGBT有源地限制流過IGBT的電流，因此幾乎全部的供給電壓跨IGBT的負載端子而下降。在短路操作期間，由于在負載端子處同時高壓和高電流的原因在IGBT中耗散的功率極高。該耗散的能量導致器件溫度的強烈增加，這是由于它可能只以小部分泄露到熱沉。想要提供具有高短路耐受力的半導體器件。

發明內容

根據實施例，半導體器件包括具有主FET（場效應晶體管）的半導體部分和控制電路。主FET包括柵極電極以控制流過源極區和漂移區之間的體區的電流。控制電路接收主FET單元的局部漂移區電位，并輸出指示何時局部漂移區電位超過預設閾值的輸出信號。

本領域技術人員在閱讀以下詳細描述時以及在查看隨附的附圖時將認識到附加的特征和優點。

附圖說明

包括隨附的附圖以提供對本公開的進一步理解，并且隨附的附圖被并入在該說明書中并構成該說明書的一部分。附圖圖解本公開的實施例，并且與描述一起用于解釋本公開的原理。將容易領會其它實施例以及所意圖的優點，這是因為通過參照以下詳細描述，它們變得更好理解。

圖1是根據實施例的具有控制電路的IBGT器件的示意性電路圖。

圖2A是在發射極和柵極端子之間提供輔助FET的根據實施例的具有控制電路的IBGT器件的示意性電路圖。

圖2B是圖2A的IGBT器件的一部分的截面圖。

圖3A是提供具有使能輸入的控制電路的根據實施例的IBGT器件的示意性電路圖。

圖3B是通過控制電路的第一輔助晶體管的圖3A的IBGT器件的示意性截面圖。

圖3C是通過控制電路的第二輔助晶體管的圖3A的IBGT器件的示意性截面圖。

圖3D是包括控制電路的圖3A的IBGT器件的一部分的示意性平面圖。

圖4是提供具有修改的單元溝槽結構的隔離半導體區域中的控制電路的根據實施例的IGBT器件的一部分的截面圖，修改的單元溝槽結構提供橫向隔離。

圖5A是提供過流指示器信號的根據實施例的IBGT器件的示意性電路圖。

圖5B是提供使能輸入和過流指示器信號輸出的根據實施例的IBGT器件的示意性電路圖。

圖6是在主FET的柵極電極和控制電路之間提供二極管的根據實施例的IBGT器件的示意性電路圖。

具體實施方式

在以下詳細描述中，參照隨附的附圖，隨附的附圖構成此處的一部分，并且在附圖中，通過圖解的方式示出了其中可以實踐本公開的特定實施例。應當理解，可以利用其它實施例，并且在不脫離本發明的范圍的情況下可以作出結構的或邏輯的改變。例如，針對一個實施例所描述的或圖解的特征可以用在其它實施例上，或者與其它實施例結合，以得出又一實施例。意圖由本公開包括這樣的修改和變化。使用特定語言描述例子，該特定語言不應當被解釋為限制所附權利要求的范圍。附圖不是成比例的，并且僅用于說明性的目的。為了清楚起見，如果沒有另外陳述，則在不同的附圖中用相對應的參考標記指代相同的元件。

術語“具有”、“包含”、“包括有”和“包括”等是開放式的，并且術語指示所陳述的結構、元件或特征的存在，但是不排除附加元件或特征的存在。除非上下文明確另外指示，否則數量詞和代詞“一個”和“該”意圖包括復數以及單數。

術語“電連接”描述電連接的元件之間的永久低歐姆連接，例如，所關注的元件之間的直接接觸或者經由金屬和/或高摻雜半導體的低歐姆連接。術語“電耦接”包括適配成用于信號傳輸的一個或更多個的（多個）中間元件可以存在于電耦接的元件之間，例如，在第一狀態下臨時提供低歐姆連接而在第二狀態下臨時提供高歐姆電去耦接的元件。

各圖通過挨著摻雜類型“n”或“p”指示“-”或“+”來圖解相對摻雜濃度。例如，“n^-”意味著比“n”摻雜區域的摻雜濃度低的摻雜濃度，而“n⁺”摻雜區域具有比n摻雜區域高的摻雜濃度。相同的相對摻雜濃度的摻雜區域不一定具有相同的絕對摻雜濃度。例如，兩個不同的“n”摻雜區域可以具有相同或不同的絕對摻雜濃度。