[发明专利]包括控制电路的半导体器件

说明书

背景技术

半导体器件，例如，IGBT（绝缘栅双极晶体管），典型地是基于场效应晶体管单元的，场效应晶体管单元提供大沟道宽度以保持跨该沟道的压降低，用于确保在导电状态下低损耗。另一方面，大的总沟道宽度增加短路电流，并不利地影响半导体器件的短路耐受力。在一些应用（例如，对具有装配有IGBT的逆变器的电马达的速度的控制）中，要求高短路耐受力。在短路期间，IGBT有源地限制流过IGBT的电流，因此几乎全部的供给电压跨IGBT的负载端子而下降。在短路操作期间，由于在负载端子处同时高压和高电流的原因在IGBT中耗散的功率极高。该耗散的能量导致器件温度的强烈增加，这是由于它可能只以小部分泄露到热沉。想要提供具有高短路耐受力的半导体器件。

发明内容

根据实施例，半导体器件包括具有主FET（场效应晶体管）的半导体部分和控制电路。主FET包括栅极电极以控制流过源极区和漂移区之间的体区的电流。控制电路接收主FET单元的局部漂移区电位，并输出指示何时局部漂移区电位超过预设阈值的输出信号。

本领域技术人员在阅读以下详细描述时以及在查看随附的附图时将认识到附加的特征和优点。

附图说明

包括随附的附图以提供对本公开的进一步理解，并且随附的附图被并入在该说明书中并构成该说明书的一部分。附图图解本公开的实施例，并且与描述一起用于解释本公开的原理。将容易领会其它实施例以及所意图的优点，这是因为通过参照以下详细描述，它们变得更好理解。

图1是根据实施例的具有控制电路的IBGT器件的示意性电路图。

图2A是在发射极和栅极端子之间提供辅助FET的根据实施例的具有控制电路的IBGT器件的示意性电路图。

图2B是图2A的IGBT器件的一部分的截面图。

图3A是提供具有使能输入的控制电路的根据实施例的IBGT器件的示意性电路图。

图3B是通过控制电路的第一辅助晶体管的图3A的IBGT器件的示意性截面图。

图3C是通过控制电路的第二辅助晶体管的图3A的IBGT器件的示意性截面图。

图3D是包括控制电路的图3A的IBGT器件的一部分的示意性平面图。

图4是提供具有修改的单元沟槽结构的隔离半导体区域中的控制电路的根据实施例的IGBT器件的一部分的截面图，修改的单元沟槽结构提供横向隔离。

图5A是提供过流指示器信号的根据实施例的IBGT器件的示意性电路图。

图5B是提供使能输入和过流指示器信号输出的根据实施例的IBGT器件的示意性电路图。

图6是在主FET的栅极电极和控制电路之间提供二极管的根据实施例的IBGT器件的示意性电路图。

具体实施方式

在以下详细描述中，参照随附的附图，随附的附图构成此处的一部分，并且在附图中，通过图解的方式示出了其中可以实践本公开的特定实施例。应当理解，可以利用其它实施例，并且在不脱离本发明的范围的情况下可以作出结构的或逻辑的改变。例如，针对一个实施例所描述的或图解的特征可以用在其它实施例上，或者与其它实施例结合，以得出又一实施例。意图由本公开包括这样的修改和变化。使用特定语言描述例子，该特定语言不应当被解释为限制所附权利要求的范围。附图不是成比例的，并且仅用于说明性的目的。为了清楚起见，如果没有另外陈述，则在不同的附图中用相对应的参考标记指代相同的元件。

术语“具有”、“包含”、“包括有”和“包括”等是开放式的，并且术语指示所陈述的结构、元件或特征的存在，但是不排除附加元件或特征的存在。除非上下文明确另外指示，否则数量词和代词“一个”和“该”意图包括复数以及单数。

术语“电连接”描述电连接的元件之间的永久低欧姆连接，例如，所关注的元件之间的直接接触或者经由金属和/或高掺杂半导体的低欧姆连接。术语“电耦接”包括适配成用于信号传输的一个或更多个的（多个）中间元件可以存在于电耦接的元件之间，例如，在第一状态下临时提供低欧姆连接而在第二状态下临时提供高欧姆电去耦接的元件。

各图通过挨着掺杂类型“n”或“p”指示“-”或“+”来图解相对掺杂浓度。例如，“n^-”意味着比“n”掺杂区域的掺杂浓度低的掺杂浓度，而“n⁺”掺杂区域具有比n掺杂区域高的掺杂浓度。相同的相对掺杂浓度的掺杂区域不一定具有相同的绝对掺杂浓度。例如，两个不同的“n”掺杂区域可以具有相同或不同的绝对掺杂浓度。