[發明專利]一種IGBT芯片及半導體功率模塊

在審

• 申請號: 201911057186.3
• 申請日: 2019-10-31
• 公開（公告）號: CN110649093A
• 公開（公告）日: 2020-01-03
• 發明（設計）人: 左義忠
• 申請（專利權）人: 吉林華微電子股份有限公司
• 主分類號: H01L29/739
• 分類號: H01L29/739;G01R19/00;G01R31/26
• 代理公司: 11463 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙)
• 代理人: 武成國

本發明提供了一種IGBT芯片及半導體功率模塊，涉及半導體器件的技術領域，在IGBT芯片的第一表面上設有主工作區域的第一柵電極單元和第一發射極單元，電流檢測區域的第二柵電極單元和第二發射極單元，IGBT芯片的第二表面上設有主工作區域的第一集電極單元和電流檢測區域的第二集電極單元，接地區域設置于第一發射極單元內的任意位置處；電流檢測區域和接地區域用于與測試取樣電阻的兩端連接，使得測試取樣電阻上產生電壓，以便根據電壓檢測主工作區域的工作電流，由于主工作區域的柵電極單元和電流檢測區域的柵電極單元不連接，使得電流測量過程中電流檢測區域與主工作區域的電流比例關系穩定，提高了電流檢測精度和測試敏感性。

技術領域

本發明涉及半導體器件技術領域，尤其是涉及一種IGBT芯片及半導體功率模塊。

背景技術

半導體功率模塊被廣泛的應用在斬波或逆變電路中，通常，在半導體功率模塊中主要包含可控開關器件和續流器件如IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型晶體管)芯片。為了保證半導體功率模塊能夠安全、可靠的工作，通常對半導體功率模塊中的器件進行電流的實時測試監控，方便電路進行保護。

目前是利用在IGBT芯片內集成的電流傳感器來實現對半導體功率模塊中的器件進行電流測試監控的，上述電流傳感器通常采用Kelvin(開爾芬)連接方式集成在IGBT芯片內的，由于該測試方式使得電流檢測區域與主工作區域的電流比例關系不穩定，從而存在電流檢測精度和敏感度不高的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種IGBT芯片及半導體功率模塊，以緩解上述技術問題。

第一方面，本發明實施例提供了一種IGBT芯片，其中，該IGBT芯片包括：主工作區域、電流檢測區域和接地區域；其中，IGBT芯片的第一表面上設有主工作區域的第一柵電極單元和第一發射極單元，電流檢測區域的第二柵電極單元和第二發射極單元，且，第一柵電極單元、第一發射極單元、第二柵電極單元和第二發射極單元之間通過電極金屬刻蝕而隔開；IGBT芯片的第二表面上設有主工作區域的第一集電極單元和電流檢測區域的第二集電極單元，且，第一集電極單元和第二集電極單元重合；其中，第二表面與第一表面為IGBT芯片上相對的兩個表面；接地區域設置于第一發射極單元內的任意位置處；電流檢測區域和接地區域分別用于與測試取樣電阻連接，使測試取樣電阻上產生電壓，以便根據電壓檢測主工作區域的工作電流。

結合第一方面，本發明實施例提供了第一方面的第一種可能的實施方式，其中，電流檢測區域置于主工作區域的邊緣區域。

結合第一方面的第一種可能的實施方式，本發明實施例提供了第一方面的第二種可能的實施方式，其中，電流檢測區域的面積小于主工作區域的面積。

結合第一方面，本發明實施例提供了第一方面的第三種可能的實施方式，其中，IGBT芯片為溝槽結構的IGBT芯片。

結合第一方面，本發明實施例提供了第一方面的第四種可能的實施方式，其中，在電流檢測區和主工作區域的對應位置內分別設置多個溝槽，且，電流檢測區的溝槽寬度小于主工作區域的溝槽寬度。

結合第一方面的第四種可能的實施方式，本發明實施例提供了第一方面的第五種可能的實施方式，其中，在每個溝槽內填充多晶硅。

結合第一方面，本發明實施例提供了第一方面的第六種可能的實施方式，其中，在IGBT芯片的第一主面和IGBT芯片的第二主面之間，還設置有N型耐壓漂移層和導電層。

結合第一方面的第六種可能的實施方式，本發明實施例提供了第一方面的第七種可能的實施方式，其中，IGBT芯片的邊緣還設置有終端保護區域，其中，終端保護區域包括在N型耐壓漂移層上設置的多個P+場限環或P型擴散區；多個P+場限環或P型擴散區用于對IGBT芯片進行耐壓保護。