[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

说明书

本发明提供一种带有IGBT单元和电流电压感测及控制单元的半导体器件，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、位于第一导电类型半导体集电极区上表面的第二导电类型半导体缓冲层、第二导电类型半导体缓冲层上表面的第二导电类型半导体漂移区；本发明在电流电压感测及控制单元中设置电流、电压采样感测区和采样控制区，其中电压采样与电流采样所使用的感测区与控制区相反，感测电极与采样电极在两种情况下也互为相反使用，对集电极电压和流经器件的电流实现可控的采样。

技术领域

本发明涉及功率半导体技术，具体涉及一种带有IGBT单元和电流电压感测及控制单元的半导体器件。

背景技术

随着电力电子技术向高压、功率集成电路和系统领域的快速发展，对电路和系统的实时保护成为电力电子领域中非常关键的一环，要实现对电路和系统的实时保护，最重要的是对高压、功率集成电路输入/输出性能和负载工作情况等进行检测。

功率半导体器件在实际应用中面临诸多失效情况，如开关瞬态过程中的输入过压以及感性负载下的瞬态电流峰值过冲等，单个模块中器件的损坏将直接影响电路系统的可靠性与稳定性，监测器件工作时稳定性的有效方法是直接测量功率模块中器件的电压和电流并及时反馈。传统采样技术主要是通过外围元器件实现的，如副边反馈采样、电阻分压法、电流镜采样等方法，这些方法都会带来信号采样不可调、采样精度不够、制作成本增加、应用电路体积大等缺点。

本发明提出一种带有IGBT单元和电流电压感测及控制单元的半导体器件，在电流电压感测及控制单元中设置电流电压采样感测区和采样控制区，对集电极电压和流经器件的电流实现采样，且采样可控。

发明内容

本发明的目的就是针对上述传统采样技术存在的问题，提出一种带有IGBT单元和电流电压感测及控制单元的半导体器件。

为实现上述发明目的，本发明技术方案如下：

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，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。

作为优选方式，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。

作为优选方式，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。

作为优选方式，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。