[发明专利]带有IGBT单元和电流电压感测及控制单元的半导体器件

权利要求书

1.一种带有IGBT单元和电流电压感测及控制单元的半导体器件，其特征在于：该半导体器件包括IGBT单元和电流电压感测及控制单元，两个单元共用部分器件结构，共用结构包括第一导电类型半导体集电极区（14）、位于第一导电类型半导体集电极区（14）上表面的第二导电类型半导体缓冲层（13）、所述第二导电类型半导体缓冲层（13）上表面的第二导电类型半导体漂移区（12）；所述第一导电类型半导体集电极区（14）下表面连接有集电极金属电极（15）；

IGBT单元还包括位于第二导电类型半导体漂移区（12）内部上表面的第一导电类型半导体基区（8）；所述第一导电类型半导体基区（8）内部上表面具有第一导电类型半导体发射极区（6）和第二导电类型半导体发射极区（7）；所述第一导电类型半导体发射极区（6）和第二导电类型半导体发射极区（7）侧面接触；所述第一导电类型半导体发射极区（6）和第二导电类型半导体发射极区（7）上表面有发射极金属电极（1）；所述第一导电类型半导体基区（8）上表面具有氧化层（3）以及位于氧化层（3）中的栅电极（2）；

电流电压感测及控制单元还包括位于第二导电类型半导体漂移区（12）内部上表面的第一导电类型半导体体区（10）和第一导电类型半导体区（9）；所述第一导电类型半导体体区（10）和第一导电类型半导体区（9）侧面接触；所述第一导电类型半导体体区（10）内部上表面具有第二导电类型半导体区（11）；所述第一导电类型半导体区（9）上表面接有第二金属电极（4）；所述第二导电类型半导体区（11）上表面接有第一金属电极（5）；

当器件进行电流采样时，第二金属电极（4）接电阻，发射极金属电极（1）接地，栅电极（2）接正电压，集电极金属电极（15）接正电压，在IGBT单元开启状态下增加集电极金属电极（15）电压，检测流过第二金属电极（4）的电流，来反映流经器件的电流，并通过改变第一金属电极（5）的电压来控制采样电流的大小，实现一个可控制的电流采样；在器件进行电压采样时，第一金属电极（5）接电阻，发射极金属电极（1）和栅电极（2）接地，集电极金属电极（15）接正电压，在IGBT单元阻断状态下改变集电极金属电极（15）电压，当集电极金属电极（15）电压增大到某一电压时，第一金属电极（5）的电压开始随着集电极金属电极（15）电压的进一步增加而增加，检测第一金属电极（5）的电压，来反映集电极金属电极（15）电压，并通过改变第二金属电极（4）的电压来控制电压采样的起始点，实现一个可控制的电压采样。

2.根据权利要求1所述的一种带有IGBT单元和电流电压感测及控制单元的半导体器件，其特征在于：电流电压感测及控制单元位于第二导电类型半导体漂移区（12）内部上表面，嵌在相邻IGBT单元之间。

3.根据权利要求1所述的一种带有IGBT单元和电流电压感测及控制单元的半导体器件，其特征在于：第一导电类型半导体区（9）的结深比IGBT单元中第一导电类型半导体基区（8）结深更深；第一导电类型半导体体区（10）结深比第一导电类型半导体区（9）浅。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的一种带有IGBT单元和电流电压感测及控制单元的半导体器件，其特征在于：第一导电类型半导体体区（10）下表面长度大于等于第二导电类型半导体区（11）下表面长度；第一导电类型半导体区（9）的下表面长度大于第二导电类型半导体区（11）下表面长度。

5.根据权利要求1至3任意一项所述的一种带有IGBT单元和电流电压感测及控制单元的半导体器件，其特征在于：第一导电类型半导体体区（10）掺杂方式为非均匀掺杂；第一导电类型半导体体区（10）浓度低于第一导电类型半导体区（9）；第二导电类型半导体区（11）浓度高于第一导电类型半导体区（9）。

6.根据权利要求1至3任意一项所述的一种带有IGBT单元和电流电压感测及控制单元的半导体器件，其特征在于：位于氧化层（3）上表面的栅电极（2）覆盖部分第一导电类型半导体区（9）。