[發明專利]功率半導體模塊、掩模、測量方法、計算機軟件和記錄介質

在審

• 申請號: 201980046808.4
• 申請日: 2019-06-04
• 公開（公告）號: CN112424944A
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: N·德格雷納
• 申請（專利權）人: 三菱電機株式會社
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/739;H03K17/082
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 劉久亮;黃綸偉

1.一種功率半導體模塊，該功率半導體模塊包括：

-至少一個絕緣柵雙極晶體管IGBT，其具有形成第一電極的柵極G和形成第二電極的發射極E，或者

-至少一個金屬氧化物半導體場效應晶體管MOSFET，其具有形成第一電極的柵極G和形成第二電極的源極S；

包括制成單件的多晶硅材料的所述第一電極的特征在于：

所述單件部分地由監測部分制成，

所述監測部分與所述第二電極電接觸，使得在所述功率半導體模塊的操作狀態下泄漏電流在所述第一電極和所述第二電極之間流動；

所述監測部分具有一起選擇的位置、形式、尺寸和材料組成，使得所述監測部分在所述功率半導體模塊的所述操作狀態期間根據其溫度具有可變電阻。

2.根據前述權利要求所述的功率半導體模塊，其中，所述監測部分具有一起選擇的材料組成和有效橫截面，使得：

-對于所述功率半導體模塊的預期操作溫度范圍，所述監測部分的電阻值具有介于10kΩ和1MΩ之間的值；和/或

-在所述功率半導體模塊的所述預期操作溫度范圍內，所述監測部分的電阻值具有至少2％的變化。

3.根據前述權利要求中的一項所述的功率半導體模塊，其中，所述監測部分包括下列中的至少一個：

-通道，該通道被布置為穿過所述第一電極的溝槽的壁內襯的氧化物層；

-多晶硅層，該多晶硅層連續地至少覆蓋所述第一電極的溝槽和所述第二電極的虛設溝槽；

-延伸部，該延伸部設置在所述第一電極的多晶硅材料元件與所述第二電極的多晶硅材料元件之間以確保所述兩個電極之間的電鏈接。

4.根據前述權利要求中的一項所述的功率半導體模塊，該功率半導體模塊還包括電連接在所述第一電極與所述第二電極之間的測量電路。

5.根據權利要求4所述的功率半導體模塊，其中，所述測量電路包括：

-至少一個模數轉換器；

-具有電阻值Rm的電阻，Rm等于α×R，其中R是所述監測部分的電阻，并且α是介于0.1和10之間的因子；以及

-布置為將所述電阻與包括所述第一電極、所述第二電極和柵極驅動器的電壓源的封閉電氣網絡連接和斷開的一組開關。

6.一種在制造根據前述權利要求中的一項所述的功率半導體模塊期間用于多晶硅沉積操作的掩模，所述掩模被配置為使得形成所述第一電極和所述監測部分的所述多晶硅材料在單個沉積操作期間按單件沉積。

7.一種用于估計根據權利要求1至5中的任一項所述的功率半導體模塊的溫度的測量方法；

所述測量方法包括以下步驟：

a)當沒有從所述絕緣柵雙極晶體管IGBT的所述發射極E或者從所述金屬氧化物半導體場效應晶體管MOSFET的所述源極S提供電流時，觸發測量；

b)生成所述功率半導體模塊的所述第一電極的診斷模式，在此期間電阻位于包括所述第一電極、所述第二電極和柵極驅動器的電壓源的封閉電氣網絡中；

c)至少監測所述回路上的電壓或電流；

d)根據校準數據將所監測到的值轉換為溫度。

8.一種用于估計根據權利要求1至5中的任一項所述的功率半導體模塊的連接的健康狀態的測量方法，

所述測量方法包括以下步驟：

1)當高電流穿過所述絕緣柵雙極晶體管IGBT的所述發射極E或者所述金屬氧化物半導體場效應晶體管MOSFET的所述源極S的連接時，觸發測量；

2)生成所述功率半導體模塊的所述第一電極的診斷模式，在此期間所述第一電極電斷開；

3)至少監測電壓；

4)根據校準數據將所監測到的值轉換為損壞指數。

9.一種包括指令的計算機軟件，當所述計算機軟件由處理器執行時實現根據權利要求7或權利要求8所述的方法的至少一部分。

10.一種注冊有軟件的計算機可讀非瞬態記錄介質，當所述軟件由處理器執行時實現根據權利要求7或權利要求8所述的方法。