[实用新型]一种具有精确检测功能的IGBT

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种IGBT，尤其是一种具有精确检测功能的IGBT。

背景技术

绝缘栅双极型晶体管(Insulated gate bipolar transistor，以下简称IGBT)具有场效应晶体管的高输入阻抗和双极型晶体管的电流驱动能力，特别适合作为电源开关器件使用，尤其是作为大电流开关器件或功率模块使用。

在大电流IGBT开关器件或功率模块中，为防止IGBT短路和类似原因造成的过电流烧毁问题，广泛的采用了一种方法，制造具有检测功能的IGBT器件，并基于该检测电流信号来控制IGBT器件栅极，从而进一步控制流经IGBT的电流。在用于防止IGBT器件过流的一般检测方法中，电流检测电阻与IGBT器件中的电流检测部分相串联，并检测由穿过该电流检测电阻器的检测电流所引起的电势差；当IGBT器件中电流突然增大时，该电势差会急剧增大，可以用于触发报警，或启动保护电路，因此可以防止IGBT器件或模块被破坏。

以最常见的N沟道矩形栅IGBT为例，传统的具有电流检测功能的IGBT设计如图1A、图1B所示，带有电流检测功能的IGBT芯片，一般包含：主器件区域101；从该主器件区域部分分割的、与主器件区域共用栅极和集电极的，并且尺寸很小的电流检测区域103；隔离主器件区域和电流检测区域的隔离区域102。

主器件区域的P型体区13和隔离区域及电流检测器件区域的P型体区13电性相连，如图1B所示；主器件区域与电流检测区域栅极17电性连通；主器件区域与电流检测区域共用集电极10；主器件区域发射极金属15与检测区域发射极金属16彼此独立。利用主器件区域与电流检测区域的面积比例，可以通过电流检测区域的检测电流，估算主器件区域的实际电流。该方式设计简单，但存在问题在于：由于电流检测区域面积往往较小，而在高压大电流器件或模块中，隔离区域宽度一般较大，隔离区域面积已经与电流检测区域面积具备可比性；当IGBT处于导通状态时，背面空穴通过漂移层被P型体区收集，并分别流至主器件区域发射极和电流检测区域发射极。但由于隔离区域表面没有金属接触，隔离区域的P型体区收集到的空穴，既有流向主器件区域的，也有流向电流检测区域的，并且随着温度变化引起的空穴电流比例变化，这部分电流的具有很大的不确定性，造成电流检测区域的检测信号不能精确反映主器件区域电流，检测信号精确度不高。

因此，为了更好的提高IGBT器件和模块中IGBT的电流检测精度，有必要进一步优化现有的IGBT电流检测设计。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种具有精确检测功能的IGBT，提高电流检测精度，并且器件设计及工艺简单，与现有技术完全兼容，不增加工艺成本的。

本实用新型的技术方案如下：

一种具有精确检测功能的IGBT，在所述IGBT器件第一主面的俯视平面上，包含主器件区域、检测区域以及隔离区域；所述主器件区域包含主器件栅电极接触和主器件发射电极接触及终端保护结构；所述检测区域被主器件区域包围，包含检测区域发射极电极；所述隔离区域将主器件区域和检测区域隔离；

所述IGBT器件的截面上，半导体基板具有两个相对的主面，所述主面包括第一主面与第二主面，半导体基板的第一主面与第二主面间包括第一导电类型漂移层；所述半导体基板的第二主面含有被主器件区域和检测器件区域共用的集电极金属，所述集电极金属与第一导电类型漂移层之间设置有第二导电类型层；

在半导体基板第一主面漂移层上部，在主器件区域设置有被绝缘介质层包围的主器件区域栅电极和第二导电类型主器件区域体区，在第二导电类型主器件区域体区内设置有第一导电类类型主器件区域源区，第二导电类型主器件区域体区和第一导电类型主器件区域源区与主器件区域发射极金属电性连接；在检测区域设置有被绝缘介质层包围的检测区域栅电极和第二导电类型检测区域体区，在第二导电类型检测区域体区内设置有第一导电类型检测区域源区，第二导电类型检测区域体区和第一导电类型检测区域源区与检测区域发射极金属电性连接；在隔离区域漂移层上方设置有第二导电类型隔离区域体区和被绝缘介质层包围的隔离区域栅电极；

所述检测区域栅电极通过隔离区域栅电极与主器件区域栅电极相连；第二导电类型隔离区域体区与第二导电类型主器件区域体区及第二导电类型检测区域体区均无电性连通；第二导电类型隔离区域体区与主器件区域发射极金属和检测区域发射极金属均无电性连通；第二导电类型隔离区域体区的结深等于或大于第二导电类型主器件区域体区的结深。

其进一步的技术方案为：