IGBT芯片及半导体功率模块制造技术

本发明专利技术提供了IGBT芯片及半导体功率模块，IGBT芯片上设置有：工作区域、电流检测区域和接地区域；在第一表面上设置有工作区域和电流检测区域的公共栅极单元，工作区域的第一发射极单元、电流检测区域的第二发射极单元和第三发射极单元，第三发射极单元与第一发射极单元连接，公共栅极单元与第一发射极单元和第二发射极单元之间通过刻蚀方式进行隔开；在第二表面上设有工作区域和电流检测区域的公共集电极单元；电流检测区域和接地区域分别用于与检测电阻连接，以使检测电阻上产生电压，并根据电压检测工作区域的工作电流。本申请避免了栅电极因对地电位变化造成的偏差，提高了检测电流的精度。

IGBT chip and semiconductor power module

【技术实现步骤摘要】
IGBT芯片及半导体功率模块
本专利技术涉及半导体器件
，尤其是涉及IGBT芯片及半导体功率模块。
技术介绍
目前，半导体功率模块主要广泛应用在斩波或逆变电路中，如轨道交通、电动汽车、风力和光伏发电等电力系统以及家电领域。其中，半导体功率模块主要是由IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)器件和FWD(FreewheelingDiode，续流二极管)通过特定的电路桥接封装而成的模块化半导体产品。在实际应用中，为了保证半导体功率模块能够保证安全、可靠的工作，通常在半导体功率模块的DCB(DirectBondingCopper，陶瓷覆铜板)板上增加电流传感器以及温度传感器，从而实现对半导体功率模块中的器件进行过电流和温度的实时监控，方便电路进行保护。现有技术中主要通过在IGBT器件芯片内集成电流传感器，并利用镜像电流检测原理实现电流的实时监控，如Kelvin开尔芬连接，但这种方式得到的检测电流曲线与工作电流曲线并不对应，即得到的检测电流与工作电流的比例关系不固定，从而导致检测电流的精度和敏感性比较低。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供IGBT芯片及半导体功率模块，以缓解上述技术问题，且，避免了栅电极因对地电位变化造成的偏差，提高了检测电流的精度。第一方面，本专利技术实施例提供了一种IGBT芯片，该IGBT芯片上设置有：工作区域、电流检测区域和接地区域；其中，IGBT芯片还包括第一表面和第二表面，且，第一表面和第二表面相对设置；第一表面上设置有工作区域和电流检测区域的公共栅极单元，以及，工作区域的第一发射极单元、电流检测区域的第二发射极单元和第三发射极单元，其中，第三发射极单元与第一发射极单元连接，公共栅极单元与第一发射极单元和第二发射极单元之间通过刻蚀方式进行隔开；第二表面上设有工作区域和电流检测区域的公共集电极单元；接地区域设置于第一发射极单元内的任意位置处；电流检测区域和接地区域分别用于与检测电阻连接，以使检测电阻上产生电压，并根据电压检测工作区域的工作电流。第二方面，本专利技术实施例还提供一种半导体功率模块，半导体功率模块配置有第一方面的IGBT芯片，还包括驱动集成块和检测电阻；其中，驱动集成块与IGBT芯片中公共栅极单元连接，以便于驱动工作区域和电流检测区域工作；以及，还与检测电阻连接，用于获取检测电阻上的电压。本专利技术实施例带来了以下有益效果：本专利技术实施例提供了IGBT芯片及半导体功率模块，IGBT芯片上设置有：工作区域、电流检测区域和接地区域；其中，IGBT芯片还包括第一表面和第二表面，且，第一表面和第二表面相对设置；第一表面上设置有工作区域和电流检测区域的公共栅极单元，以及，工作区域的第一发射极单元、电流检测区域的第二发射极单元和第三发射极单元，其中，第三发射极单元与第一发射极单元连接，公共栅极单元与第一发射极单元和第二发射极单元之间通过刻蚀方式进行隔开；第二表面上设有工作区域和电流检测区域的公共集电极单元；接地区域设置于第一发射极单元内的任意位置处；电流检测区域和接地区域分别用于与检测电阻连接，以使检测电阻上产生电压，并根据电压检测工作区域的工作电流。本申请避免了栅电极因对地电位变化造成的偏差，提高了检测电流的精度。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种IGBT器件的结构图；图2为本专利技术实施例提供的一种电流敏感器件的结构图；图3为本专利技术实施例提供的一种Kelvin连接示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种检测电流与工作电流的曲线图；图5为本专利技术实施例提供的一种IGBT芯片的结构示意图；图6为本专利技术实施例提供的另一种IGBT芯片的结构示意图；图7为本专利技术实施例提供的一种IGBT芯片的表面结构示意图；图8为本专利技术实施例提供的另一种IGBT芯片的表面结构示意图；图9为本专利技术实施例提供的另一种IGBT芯片的表面结构示意图；图10为本专利技术实施例提供的另一种IGBT芯片的表面结构示意图；图11为本专利技术实施例提供的另一种IGBT芯片的表面结构示意图；图12为本专利技术实施例提供的另一种IGBT芯片的表面结构示意图；图13为本专利技术实施例提供的另一种IGBT芯片的表面结构示意图；图14为本专利技术实施例提供的另一种IGBT芯片的表面结构示意图；图15为本专利技术实施例提供的一种半导体功率模块的结构示意图；图16为本专利技术实施例提供的一种半导体功率模块的连接示意图。图标：1-电流传感器；10-工作区域；101-第一发射极单元；20-电流检测区域；201-第二发射极单元；202-第三发射极单元；30-接地区域；100-公共栅极单元；200-公共集电极单元；40-检测电阻；2-第一发射极单元金属；3-空穴收集区电极金属；4-氧化物；5-多晶硅；6-N+源区；7-P阱区；8-空穴收集区；9-N型耐压漂移层；11-P+区；12-公共集电极金属；13-接触多晶硅；50-半导体功率模块；51-IGBT芯片；52-驱动集成块；521-模块引线端子；522-导线；60-DCB板。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，IGBT器件是由BJT(BipolarJunctionTransistor，双极型三极管)和MOS(MetalOxideSemiconductor，绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件。在实际应用中，IGBT器件兼有MOSFET(Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor，金氧半场效晶体管)的高输入阻抗和GTR(GiantTransistor，电力晶体管)的低导通压降两方面的优点，广泛应用在斩波或逆变电路中，如轨道交通、电动汽车、风力和光伏发电等电力系统以及家电领域。此外，半导体功率模块主要包括IGBT器件和FWD，在实际应用中，为了保证半导体功率模块能够保证安全、可靠的工本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种IGBT芯片，其特征在于，所述IGBT芯片上设置有：工作区域、电流检测区域和接地区域；其中，所述IGBT芯片还包括第一表面和第二表面，且，所述第一表面和所述第二表面相对设置；/n所述第一表面上设置有所述工作区域和所述电流检测区域的公共栅极单元，以及，所述工作区域的第一发射极单元、所述电流检测区域的第二发射极单元和第三发射极单元，其中，所述第三发射极单元与所述第一发射极单元连接，所述公共栅极单元与所述第一发射极单元和所述第二发射极单元之间通过刻蚀方式进行隔开；/n所述第二表面上设有所述工作区域和所述电流检测区域的公共集电极单元；/n所述接地区域设置于所述第一发射极单元内的任意位置处；/n所述电流检测区域和所述接地区域分别用于与检测电阻连接，以使所述检测电阻上产生电压，并根据所述电压检测所述工作区域的工作电流。/n

【技术特征摘要】
1.一种IGBT芯片，其特征在于，所述IGBT芯片上设置有：工作区域、电流检测区域和接地区域；其中，所述IGBT芯片还包括第一表面和第二表面，且，所述第一表面和所述第二表面相对设置；
所述第一表面上设置有所述工作区域和所述电流检测区域的公共栅极单元，以及，所述工作区域的第一发射极单元、所述电流检测区域的第二发射极单元和第三发射极单元，其中，所述第三发射极单元与所述第一发射极单元连接，所述公共栅极单元与所述第一发射极单元和所述第二发射极单元之间通过刻蚀方式进行隔开；
所述第二表面上设有所述工作区域和所述电流检测区域的公共集电极单元；
所述接地区域设置于所述第一发射极单元内的任意位置处；
所述电流检测区域和所述接地区域分别用于与检测电阻连接，以使所述检测电阻上产生电压，并根据所述电压检测所述工作区域的工作电流。


2.根据权利要求1所述的IGBT芯片，其特征在于，所述电流检测区域包括取样IGBT模块，其中，所述取样IGBT模块中双极型三极管的集电极和绝缘栅型场效应管的漏电极断开，以得到所述第二发射极单元和所述第三发射极单元。


3.根据权利要求1所述的IGBT芯片，其特征在于，所述电流检测区域设置在所述工作区域的边缘区域。


4.根据权利要求3所述的IGBT芯片，...

【专利技术属性】
技术研发人员：左义忠，
申请(专利权)人：吉林华微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林;22