[發明專利]感測功率半導體器件

有效

• 申請號: 202110274144.6
• 申請日: 2021-03-15
• 公開（公告）號: CN113066852B
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發明（設計）人: 朱袁正;黃薛佺;楊卓
• 申請（專利權）人: 無錫新潔能股份有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L27/02;H01L29/78
• 代理公司: 無錫市興為專利代理事務所(特殊普通合伙) 32517
• 代理人: 屠志力

本發明公開了一種感測功率半導體器件，其中的主晶體管具有第一電流路徑，副晶體管具有第二電流路徑，用于監測第一電流路徑中的電流，感測晶體管具有第三電流路徑，用于監測第二電流路徑中的電流，最終感測晶體管能夠間接監測第一電流路徑中的電流；其中的測溫二極管具有第四電流路徑，用于監測功率半導體的芯片溫度，本發明器件將感測晶體管內的電流進一步縮小，以便增大采樣電阻，提高精準度，同時還可以減少能量的浪費。

技術領域

本發明涉及功率半導體器件技術領域，具體地說是一種集成電流監測與溫度監測的功率半導體器件。

背景技術

在終端應用中，一些廠商希望能監測流過功率器件的電流，以便故障檢測、電流大小控制。用以測量功率器件中的電流的結構通常被稱為感測場效應晶體管。感測場效應晶體管是與主功率場效應晶體管分離開的小的場效應晶體管。感測場效應晶體管一般被配置為產生與主場效應晶體管中的電流相對應的電壓以便提供電流感測，并且可以被集成到與主場效應晶體管相同的半導體芯片中。

目前，廠商希望能夠將監測電流的精度進一步提高。這需要將感測場效應晶體管內的電流進一步縮小，以便增大采樣電阻，提高精準度，同時還可以減少能量的浪費。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中存在的不足，提供一種可以提高監測電流精度的功率半導體器件。

按照本發明提供的技術方案，一種感測功率半導體器件，包括：

主晶體管，其具有第一電流路徑，電流從漏極焊盤流經主晶體管的第一漏極金屬、第一源極金屬，最后進入第一源極焊盤；

副晶體管，其具有第二電流路徑，用于監測第一電流路徑中的電流，電流從漏極焊盤流經副晶體管的第二漏極金屬、第二源極金屬，最后進入第一源極焊盤；

感測晶體管，其具有第三電流路徑，用于監測第二電流路徑中的電流，電流從漏極焊盤流經感測晶體管的第三漏極金屬、第三源極金屬，最后進入第二源極焊盤；

測溫二極管，其具有第四電流路徑，用于監測功率半導體的芯片溫度，電流從正極焊盤流經測溫二極管的正極金屬、負極金屬，最后進入漏極焊盤。

進一步地，主晶體管的第一漏極金屬、副晶體管的第二漏極金屬、感測晶體管的第三漏極金屬、測溫二極管的負極金屬和漏極焊盤彼此電耦合；主晶體管的第一源極金屬、副晶體管的第二源極金屬和第一源極焊盤彼此電耦合；感測晶體管的第三源極金屬通過第一金屬連接線和第二源極焊盤彼此電耦合；測溫二極管的正極金屬通過第二金屬連接線和正極焊盤彼此電耦合；主晶體管的第一柵極金屬和第一柵極焊盤彼此電耦合；副晶體管的第二柵極金屬、感測晶體管的第三柵極金屬和第二柵極焊盤彼此電耦合。

進一步地，主晶體管與副晶體管的源極區面積之比為n：1，所述n的范圍為1＜n≤1000；副晶體管與感測晶體管的源極區面積之比為m：1，所述m的范圍為1＜m≤1000。

進一步地，所述主晶體管、副晶體管與感測晶體管有相同的功率半導體結構。

更進一步地，主晶體管包括：在所述漏極焊盤的上方設有第一導電類型襯底，在所述第一導電類型襯底的上方設有第一導電類型外延層，在所述第一導電類型外延層的表面設有第二導電類型體區，在所述第二導電類型體區的表面設有第一導電類型源區，在所述第二導電類型體區內設有第二導電類型源區，在所述第一導電類型源區的表面設有溝槽，所述溝槽穿透第一導電類型源區與第二導電類型體區，然后進入第一導電類型外延層內，所述溝槽呈條狀互相平行且等間距分布，所述溝槽的側壁與底部設有場氧層，所述場氧層包裹著屏蔽柵多晶硅，在所述屏蔽柵多晶硅頂部的兩側設有柵極多晶硅，所述柵極多晶硅通過柵氧層與第一導電類型源區、第二導電類型體區、第一導電類型外延層互相絕緣，在所述溝槽與第一導電類型源區的上方設有絕緣介質層，在所述絕緣介質層的上方設有第一源極金屬，所述第一源極金屬穿透絕緣介質層與第一導電類型源區、第二導電類型源區歐姆接觸。