[发明专利]功率MOSFET电流传感结构和方法

说明书

一种具有主‑FET(MFET)和内嵌的电流传感‑FET(SFET)的功率MOSFET。通过在MFET和SFET之间的缓冲空间中的隔离栅条(IGRs)将MFET栅条耦合至SFET栅条。在一个实施例中，n个IGRs(i＝1至n)将MFET(304)的第一部分的n+1个栅耦合至SFET的n个栅。该IGRs具有之字形中央部分，其中每一个SFET栅条通过该IGRs耦合至两个MFET栅条。对除第一个和最后一个IGRs的外侧之外的所有IGRs，之字形中央部分提供阻挡以阻止在SFET的源和MFET的源之间的寄生泄漏路径。通过增加残余泄漏路径周围的区域中的体掺杂可实现这样的阻挡。该IGRs实质上没有源区。

背景技术

本发明通常涉及半导体器件和电路以及制造该半导体器件和电路的方法，更特别地涉及结合了电流传感器的金属-氧化物-半导体(MOS)场效应晶体管(FETs)。

在现代电子学中，金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)广泛地用作独立器件和各种集成电路(IC)的一部分。特别地，需要应用MOSFET来有意地控制大功率，例如，大电流。这种类型的MOSFET通常称作“功率MOSFET”。众所周知，在功率MOSFET之内结合电流传感器来提供对由功率MOSFET传导的电流量的测量。在很多情况下，电流传感器的输出用于限制由功率MOSFET传导的电流，以便保护功率MOSFET免于过电流情况的损坏。相比而言，小的MOSFET广泛用作功率MOSFET的电流传感器件。为了方便，这样的器件称为传感FET或SFET。这种SFET也可以称作“镜像”器件。通常，SFET和功率MOSFET共用栅和漏端，但是有独立的源端。以这种方式，流过SFET的源端的电流能提供对流过功率MOSFET的源端的电流的测量。为了方便，在这里功率MOSFET的主要部分(不算SFET)称为“主FET”或MFET。

SFET的一个重要参数被称为电流传感率(CSR)，即，当经受基本上相同的端电压时，流过SFET电流传感器的电流与流过MFET的电流之间的比值。通常，CSR具有与器件几何尺寸相关的特性，例如，两个器件的有源区的比值，在设计器件时定义该比值。然而，CRS不仅是受器件几何尺寸的影响。例如，CSR可以根据主器件和传感器件的温度而变化。众所周知，可通过在与功率MOSFET本身相同的管芯或芯片或其它衬底上设置SFET，以使它们热耦合并趋于维持相似的温度，从而可以减小CSR中的温度变化。在MFET之内而不是在其旁边设置SFET可使热耦合最大化。然而，在那种情况下，SFET和MFET之间的电隔离是很困难的。在现有技术中，典型地通过在SFET和MFET之间设置各种掺杂区域或其它形式的隔离墙或它们的组合来获得这种电隔离。然而，这可能明显地增加了总的器件面积并因此增加其成本。因此，需要继续发展改善了的结合了MFET和SFET的功率MOSFET及其制造方法，其中减小或最小化专用于MFET和SFET之间电隔离的面积。

附图说明

下文中将结合如下附图来描述本发明，其中相同的附图标记代表相同的元件，和其中：

图1示出了结合了MFET和SFET的传统的功率MOSFET的简化平面视图；

图2示出了根据本发明一实施例的结合了MFET和SFET的功率MOSFET的简化平面视图；

图3示出了根据本发明一实施例的、图2的功率MOSFET的隔离部分的放大简化平面视图并示出进一步的细节，其中隔离部分位于部分MFET和SFET之间；

图4示出了根据本发明一实施例的、图3的功率MOSFET的隔离部分的一部分的进一步放大图，其提供了更进一步的细节；

图5-7示出了根据本发明又一实施例的穿过图2-4的功率MOSFET的不同部分的简化的截面图；

图8示出了根据本发明另一实施例的图2的结合了SFET和部分MFET的功率MOSFET的隔离部分的放大简化平面图；