[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

一種功率半導體模塊(1)包括：?至少一個IGBT，其具有形成第一電極(11)的柵極G和形成第二電極(12)的發射極E，或者?至少一個MOSFET，其具有形成第一電極(11)的柵極G和形成第二電極(12)的源極S。第一電極(11)包括制成單件的多晶硅材料。該單件部分地由監測部分(13)制成。該監測部分(13)與第二電極(12)電接觸，使得在功率半導體模塊(1)的操作狀態下泄漏電流在第一電極(11)和第二電極(12)之間流動。監測部分(13)具有一起選擇的位置、形式、尺寸和材料組成，使得在功率半導體模塊(1)的操作狀態期間根據其溫度具有可變電阻。

技術領域

本發明涉及功率半導體裝置的技術領域。更具體地，本發明涉及監測這些裝置。

背景技術

監測類似絕緣柵雙極晶體管(IGBT)和金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)的功率半導體裝置中的溫度是重要的功能。例如，它對于保護、狀況和天氣監測是有效的。眾所周知的是盡可能靠近管芯添加特定傳感器，管芯通常是這些裝置的最重要和最熱的部分。可使用溫度傳感器直接測量溫度或者使用其它傳感器間接測量溫度。

通常，管芯的自由表面非常小。將傳感器固定在其上很困難，在一些情況下甚至是不可能的。為了解決此問題，通常將傳感器設置在距管芯一定距離處，并且使用數學函數根據所測量或推斷的管芯近旁的溫度來校正和推斷管芯本身的溫度。這是不準確的。

另外，使用這些傳感器意味著增加附加設備、附加連接和附加工藝階段以獲得半導體裝置。成本高。

發明內容

本發明改進了這種情況。

提出了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。

第一電極包括制成單件的多晶硅材料。該單件部分地由監測部分制成。該監測部分與第二電極電接觸，使得在模塊的操作狀態下泄漏電流在第一電極和第二電極之間流動。監測部分具有一起選擇的位置、形式、尺寸和材料組成，使得在所述模塊的所述操作狀態期間根據其溫度具有可變電阻。

在另一方面，提出了一種在制造如本文獻中所描述的模塊期間用于多晶硅沉積操作的掩模。該掩模被配置為使得形成第一電極和監測部分的多晶硅材料在單個沉積操作期間按單件沉積。

在另一方面，提出了一種用于估計如本文獻中所描述的功率半導體模塊的溫度的測量方法。該方法包括以下步驟：

a)當沒有從絕緣柵雙極晶體管IGBT的發射極E或者從金屬氧化物半導體場效應晶體管MOSFET的源極S提供電流時，觸發測量；

b)生成模塊的第一電極的診斷模式，在此期間電阻位于包括第一電極、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。

在另一方面，提出了一種包括指令的計算機軟件，當該軟件由處理器執行時實現如這里所限定的方法的至少一部分。在另一方面，提出了一種注冊有軟件的計算機可讀非瞬態記錄介質，當該軟件由處理器執行時實現如這里所限定的方法。

可選地，以下特征可單獨地或彼此組合實現：

-監測部分具有一起選擇的材料組成和有效橫截面，使得：

-對于模塊的預期操作溫度范圍，監測部分的電阻值具有介于10kΩ和1MΩ之間的值；和/或

-在模塊(1)的預期操作溫度范圍內，監測部分的電阻值具有至少2％的變化。