[發明專利]IGBT芯片及半導體功率模塊

有效

• 申請號: 202010248679.1
• 申請日: 2020-03-31
• 公開（公告）號: CN111273073B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 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: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00;H02M1/00;H02M7/00
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 李莎

本發明提供了IGBT芯片及半導體功率模塊，IGBT芯片上設置有：工作區域、電流檢測區域和接地區域；在第一表面上設置有工作區域和電流檢測區域的公共柵極單元，工作區域的第一發射極單元、電流檢測區域的第二發射極單元和第三發射極單元，第三發射極單元與第一發射極單元連接，公共柵極單元與第一發射極單元和第二發射極單元之間通過刻蝕方式進行隔開；在第二表面上設有工作區域和電流檢測區域的公共集電極單元；電流檢測區域和接地區域分別用于與檢測電阻連接，以使檢測電阻上產生電壓，并根據電壓檢測工作區域的工作電流。本申請避免了柵電極因對地電位變化造成的偏差，提高了檢測電流的精度。

技術領域

本發明涉及半導體器件技術領域，尤其是涉及IGBT芯片及半導體功率模塊。

背景技術

目前，半導體功率模塊主要廣泛應用在斬波或逆變電路中，如軌道交通、電動汽車、風力和光伏發電等電力系統以及家電領域。其中，半導體功率模塊主要是由IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型晶體管)器件和FWD(FreewheelingDiode，續流二極管)通過特定的電路橋接封裝而成的模塊化半導體產品。在實際應用中，為了保證半導體功率模塊能夠保證安全、可靠的工作，通常在半導體功率模塊的DCB(DirectBonding Copper，陶瓷覆銅板)板上增加電流傳感器以及溫度傳感器，從而實現對半導體功率模塊中的器件進行過電流和溫度的實時監控，方便電路進行保護。

現有技術中主要通過在IGBT器件芯片內集成電流傳感器，并利用鏡像電流檢測原理實現電流的實時監控，如Kelvin開爾芬連接，但這種方式得到的檢測電流曲線與工作電流曲線并不對應，即得到的檢測電流與工作電流的比例關系不固定，從而導致檢測電流的精度和敏感性比較低。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供IGBT芯片及半導體功率模塊，以緩解上述技術問題，且，避免了柵電極因對地電位變化造成的偏差，提高了檢測電流的精度。

第一方面，本發明實施例提供了一種IGBT芯片，該IGBT芯片上設置有：工作區域、電流檢測區域和接地區域；其中，IGBT芯片還包括第一表面和第二表面，且，第一表面和第二表面相對設置；第一表面上設置有工作區域和電流檢測區域的公共柵極單元，以及，工作區域的第一發射極單元、電流檢測區域的第二發射極單元和第三發射極單元，其中，第三發射極單元與第一發射極單元連接，公共柵極單元與第一發射極單元和第二發射極單元之間通過刻蝕方式進行隔開；第二表面上設有工作區域和電流檢測區域的公共集電極單元；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分別用于與檢測電阻連接，以使檢測電阻上產生電壓，并根據電壓檢測工作區域的工作電流。

第二方面，本發明實施例還提供一種半導體功率模塊，半導體功率模塊配置有第一方面的IGBT芯片，還包括驅動集成塊和檢測電阻；其中，驅動集成塊與IGBT芯片中公共柵極單元連接，以便于驅動工作區域和電流檢測區域工作；以及，還與檢測電阻連接，用于獲取檢測電阻上的電壓。

本發明實施例帶來了以下有益效果：

本發明實施例提供了IGBT芯片及半導體功率模塊，IGBT芯片上設置有：工作區域、電流檢測區域和接地區域；其中，IGBT芯片還包括第一表面和第二表面，且，第一表面和第二表面相對設置；第一表面上設置有工作區域和電流檢測區域的公共柵極單元，以及，工作區域的第一發射極單元、電流檢測區域的第二發射極單元和第三發射極單元，其中，第三發射極單元與第一發射極單元連接，公共柵極單元與第一發射極單元和第二發射極單元之間通過刻蝕方式進行隔開；第二表面上設有工作區域和電流檢測區域的公共集電極單元；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分別用于與檢測電阻連接，以使檢測電阻上產生電壓，并根據電壓檢測工作區域的工作電流。本申請避免了柵電極因對地電位變化造成的偏差，提高了檢測電流的精度。