[发明专利]半导体装置

说明书

本申请为专利申请案(申请日2009年7月29日，申请号200980103495.8，发明名称为“半导体装置”)的分案申请。

技术领域

本发明涉及具有电流检测功能的半导体装置。

背景技术

以往，作为众所周知的技术，在MOSFET(Metal Oxide SemiconductorField Effect Transistor：电场效应晶体管)，IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor：绝缘栅型双极晶体管)等的绝缘栅型半导体装置中，在1个半导体芯片内，设置主绝缘栅型半导体元件(以下称为“主元件”)，以及从该主元件分割的、栅极和漏极与主元件共用，并且尺寸小的电流检测用绝缘栅型半导体元件(以下称为“电流检测元件”)，将电流检测用的电阻与该电流检测元件的源极连接，利用由于该电阻而引起的电压降低，检测与流过主元件的电流成比例的微小电流(例如，参照专利文献1、下列专利文献2、下列专利文献3)。根据具备这种电流检测功能的绝缘栅型半导体装置(以下，称为带有电流检测功能的半导体装置)，通过利用上述电阻来检测作为与主元件成比例的电流的流过电流检测元件的电流，当在绝缘栅型半导体装置中流过过电流的情况下，可发出警报、或启动保护电路。因此，能防止元件被破坏。

图35是表示带有电流检测功能的半导体装置的一个例子的平面图；图36是示意性地表示图35的切线A-A’的构成的剖面图。如这些图中所示，一般情况下，电流检测元件1的电流感应电极2在与主元件4的源电极5相同的金属层中，与源电极5分开设置。在电流感应电极2和源电极5之间连接电流检测用的上述电阻10。

另外，在与主元件4的栅极绝缘膜(省略图示)以及栅电极6相同的层上，分别共同地设置电流检测元件1的栅极绝缘膜(省略图示)以及栅电极3。电流检测元件1和主元件4具有共同的漂移层7以及漏电极8。电流检测元件1的栅电极3和主元件4的栅电极6与栅电极焊盘9电连接。在图36中省略了主体区域以及源极区域。

图37是表示以往的带电流检测功能的半导体装置的构成的剖面图。如图37所示，在以往的平面栅型的带电流检测功能的半导体装置中，主元件4的主体区域12和电流检测元件1的主体区域11的杂质浓度和扩散深度相同，其端部的曲率也相同。另外，主元件4的相邻的主体区域12的间隔和电流检测元件1的相邻的主体区域11的间隔相同。

图38是表示以往的带电流检测功能的半导体装置的其他构成的剖面图。如图38所示，在以往的沟槽栅型的带电流检测功能的半导体装置中，主元件4的沟槽14和电流检测元件1的沟槽13的深度相同，且宽度也相同。另外，主元件4的相邻的沟槽14的间隔和电流检测元件1的相邻的沟槽13的间隔相同。而且，主元件4的主体区域12的扩散深度和电流检测元件1的主体区域11的扩散深度相同。

另外，主元件4的主体区域12和电流检测元件1的主体区域11的杂质浓度相同。另外，在主元件4的主体区域12和电流检测元件1的主体区域11中，当各自的一部分不与源电极5连接而呈电浮起的情况下，在主元件4的主体区域12中与源电极5相接的部分的比率和在电流检测元件1的主体区域11中与电流感应电极2相接的部分的比率相同。

在此，在能够控制大功率的IGBT等元件中具有以下的问题，即，在高电压、高电流时，栅极电压变得不稳定，产生不均匀的电流或振荡等，当流过过大的电流时，元件被破坏。另外，在具有电流检测功能的IGBT中具有以下问题，即，由于从大电流的检测开始到栅极电压的降低为止的反馈回路长，因此，容易产生保护延迟或不稳定的振荡等问题。

为了解决上述问题，有的发明提出了虚拟沟槽栅型IGBT结构的方案，即，在将栅电极埋入沟槽的沟槽栅型IGBT结构中，设置与沟槽栅电极结构相同的埋入电极，将该埋入电极与发射电极电连接(例如，参照下列专利文献4)。根据该虚拟沟槽型IGBT结构，埋入电极成为与发射电位相同的电位。因此，可以将无效的栅电极(埋入电极)中生成的负电荷排出，所以，能阻止负电荷的影响。因此，即使在高电压、高电流时，栅极电压也能稳定，可阻止电流不均匀或振荡等问题，因此，在流过过大的电流时，可防止元件被破坏。