[发明专利]功率半导体模块、掩模、测量方法、计算机软件和记录介质

说明书

一种功率半导体模块(1)包括：‑至少一个IGBT，其具有形成第一电极(11)的栅极G和形成第二电极(12)的发射极E，或者‑至少一个MOSFET，其具有形成第一电极(11)的栅极G和形成第二电极(12)的源极S。第一电极(11)包括制成单件的多晶硅材料。该单件部分地由监测部分(13)制成。该监测部分(13)与第二电极(12)电接触，使得在功率半导体模块(1)的操作状态下泄漏电流在第一电极(11)和第二电极(12)之间流动。监测部分(13)具有一起选择的位置、形式、尺寸和材料组成，使得在功率半导体模块(1)的操作状态期间根据其温度具有可变电阻。

技术领域

本发明涉及功率半导体装置的技术领域。更具体地，本发明涉及监测这些装置。

背景技术

监测类似绝缘栅双极晶体管(IGBT)和金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的功率半导体装置中的温度是重要的功能。例如，它对于保护、状况和天气监测是有效的。众所周知的是尽可能靠近管芯添加特定传感器，管芯通常是这些装置的最重要和最热的部分。可使用温度传感器直接测量温度或者使用其它传感器间接测量温度。

通常，管芯的自由表面非常小。将传感器固定在其上很困难，在一些情况下甚至是不可能的。为了解决此问题，通常将传感器设置在距管芯一定距离处，并且使用数学函数根据所测量或推断的管芯近旁的温度来校正和推断管芯本身的温度。这是不准确的。

另外，使用这些传感器意味着增加附加设备、附加连接和附加工艺阶段以获得半导体装置。成本高。

发明内容

本发明改进了这种情况。

提出了一种功率半导体模块，该功率半导体模块包括：

-至少一个绝缘栅双极晶体管IGBT，其具有形成第一电极的栅极G和形成第二电极的发射极E，或者

-至少一个金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET，其具有形成第一电极的栅极G和形成第二电极的源极S。

第一电极包括制成单件的多晶硅材料。该单件部分地由监测部分制成。该监测部分与第二电极电接触，使得在模块的操作状态下泄漏电流在第一电极和第二电极之间流动。监测部分具有一起选择的位置、形式、尺寸和材料组成，使得在所述模块的所述操作状态期间根据其温度具有可变电阻。

在另一方面，提出了一种在制造如本文献中所描述的模块期间用于多晶硅沉积操作的掩模。该掩模被配置为使得形成第一电极和监测部分的多晶硅材料在单个沉积操作期间按单件沉积。

在另一方面，提出了一种用于估计如本文献中所描述的功率半导体模块的温度的测量方法。该方法包括以下步骤：

a)当没有从绝缘栅双极晶体管IGBT的发射极E或者从金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET的源极S提供电流时，触发测量；

b)生成模块的第一电极的诊断模式，在此期间电阻位于包括第一电极、第二电极和栅极驱动器的电压源的封闭电气网络中；

c)至少监测所述回路上的电压或电流；

d)根据校准数据将所监测到的值转换为温度。

在另一方面，提出了一种包括指令的计算机软件，当该软件由处理器执行时实现如这里所限定的方法的至少一部分。在另一方面，提出了一种注册有软件的计算机可读非瞬态记录介质，当该软件由处理器执行时实现如这里所限定的方法。

可选地，以下特征可单独地或彼此组合实现：

-监测部分具有一起选择的材料组成和有效横截面，使得：

-对于模块的预期操作温度范围，监测部分的电阻值具有介于10kΩ和1MΩ之间的值；和/或

-在模块(1)的预期操作温度范围内，监测部分的电阻值具有至少2％的变化。