【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体，特别涉及一种半导体器件及其制造方法、半导体器件的设计方法。
技术介绍
1、绝缘栅双极型晶体管（insulated gate bipolar transistor，简称 igbt）是一种集成双极型晶体管（bipolar junction transistor，简称 bjt）和绝缘栅型场效应管（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，简称 mosfet）的电压驱动式功率半导体器件，广泛应用于电力电子领域。随着半导体制造工艺的发展，半导体器件的集成度越来越高，工作电流也不断增加，为了电路系统的安全，需要在外围电路设置过流保护功能以防止半导体器件因电流过大失效，igbt器件通常需要通过电流传感器监控半导体器件电流。
2、工程师设计电流传感器时需要考虑到检测电阻的负反馈效应等因素引入的误差，适当增加元胞数目比做补偿。但是，目前半导体器件设计需要一次甚至多次修改版图调整元胞数目比，而修改版图需要重新流片，严重影响着半导体器件的研发成本和进度。因此，如何提高半导体器件初次设计的成功率是亟需解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种半导体器件及其制造方法、半导体器件的设计方法，igbt元胞和电流传感器元胞集成在同一漂移区上，并提高了半导体器件初次设计的成功率。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种半导体器件，包括：
3、igbt元胞和电流传感器元胞，所述igb
4、第一掺杂类型的阻挡层，阻挡层位于第一掺杂类型的漂移区中，阻挡层将半导体器件分为第一元胞区、第二元胞区和过渡区，第二元胞区位于半导体器件的中间，第一元胞区位于半导体器件的周围，过渡区位于第一元胞区和第二元胞区之间，阻挡层位于过渡区的漂移区内， 第一元胞区为igbt元胞区，第二元胞区为电流传感器元胞区；
5、优选地，若干第二掺杂类型的阱区，阱区从漂移区的正面延伸至漂移区内并位于阻挡层之上；
6、若干第二掺杂类型的第一注入区，第一注入区分别位于各自的阱区内；
7、第一掺杂类型的第二注入区，其中，位于第一元胞区的阱区中的第一注入区的两端的第二注入区作为igbt发射区，位于第二元胞区的阱区中的第一注入区的两端的第二注入区作为电流传感器电流检测区；
8、栅极，栅极跨接在相邻两个阱区之间，栅极通过栅介质层同igbt发射区、电流传感器电流检测区以及第一注入区绝缘；
9、绝缘介质层，绝缘介质层覆盖栅极、阱区并且绝缘介质层通过第一通孔露出第一元胞区的第一注入区及部分igbt发射区，绝缘介质层通过第二通孔露出第二元胞区的第一注入区及部分电流传感器电流检测区；
10、igbt发射极，igbt发射区通过第一通孔引出第一金属层形成igbt发射极；
11、电流传感器电流检测电极，电流传感器电流检测区通过第二通孔引出第二金属层形成电流传感器电流检测电极；
12、第二掺杂类型的igbt集电区，igbt集电区位于漂移区的背面；
13、igbt集电极，igbt集电区引出第三金属层作为igbt集电极。
14、可选地，阻挡层的掺杂浓度为1e15cm-3~1e18cm-3。
15、可选地，阻挡层的厚度为1μm~10μm。
16、可选地，半导体器件还包括：
17、第一掺杂类型的场截止区，位于igbt集电区与漂移区之间。
18、可选地，第一掺杂类型为n型，第二掺杂类型为p型；或者第一掺杂类型为p型，第二掺杂类型为n型。
19、可选地，在相邻两个阱区之上连接栅极，栅极通过栅介质层同igbt发射区、igbt发射极、电流传感器电流检测区、电流传感器电流检测电极以及第一注入区绝缘，栅极和igbt发射极位于半导体器件的正面。
20、可选地，栅介质层位于沟槽内，沟槽位于相邻两个阱区之间，沟槽从漂移区的正面延伸至漂移区，沟槽的深度大于阱区的深度，绝缘介质层覆盖栅极、栅介质层和阱区，且绝缘介质层通过第一通孔露出第一元胞区的第一注入区及部分igbt发射区，绝缘介质层通过第二通孔露出第二元胞区的第一注入区及部分电流传感器电流检测区，栅极通过栅介质层同igbt发射区、igbt发射极、电流传感器电流检测区、电流传感器电流检测电极以及第一注入区绝缘，栅极和igbt发射极位于半导体器件的正面。
21、可选地，阱区之间的间隔距离相等。
22、本专利技术还提供一种半导体器件的设计方法，电流传感器外接一检测电阻，检测电阻连接在电流传感器电流检测电极与地之间，igbt发射极接地，栅极与地之间连接第一电压源，igbt集电极与地之间连接第二电压源；半导体器件的设计方法包括：
23、建立第一元胞区的输出电流的第一数值模型，第一数值模型的变量为栅极-发射极电压vge和集电极-发射极电压vce；
24、建立第二元胞区的输出电流的第二数值模型，第二数值模型的变量为栅极-发射极电压vge、集电极-发射极电压vce和检测电阻的压降vs；
25、步骤s3、根据第一数值模型、第二数值模型以及流经检测电阻的电流同时满足第二元胞区电流特性和欧姆定律的特性，计算获得在设定测试条件下以及第一元胞区与第二元胞区的元胞数目之比的设计值下的第一元胞区的输出电流、第二元胞区的输出电流以及检测电阻的压降vs，进而计算获得第一元胞区的输出电流与第二元胞区的输出电流之比；
26、步骤s4、将计算获得的检测电阻的压降vs以及第一元胞区的输出电流与第二元胞区的输出电流之比分别与对应的设计指标进行比较，以判断是否符合预先设定的收敛条件；若是，则第一元胞区与第二元胞区的元胞数目之比n满足设计指标，使得能够进入半导体器件结构设计阶段；若否，则更换第一元胞区与第二元胞区的元胞数目之比n的设计值，并重复循环执行步骤s3和步骤s4，直至判断符合预先设定的收敛条件。
27、可选地，第一元胞区和第二元胞区的输出电流分别为第一元胞区和第二元胞区工作在饱和区的输出电流。
28、可选地，第一数值模型为ice=f (vge，vce)，vge为设定值，使得ice=avce+b；其中，ice为第一元胞区的输出电流，vge为栅极-发射极电压，vce为集电极-发射极电压，a为斜率，b为截距。
29、可选地，a=c1vge+d1，b=c2vge+d2，c1=k(1+β)，d1=-k(1+β)vth，c2=-k(1+β)vpn，d2=k(1+β)vpnvth；其中，k为半导体器件的尺寸和物理相关参数，β为igbt集电区、漂移区和阱区构成的双极型晶体管的增益因素的系数，vth为半导体器件的阈值电压，vpn为igbt集电区和漂移区构成的二极管的压降。
30、可选地，第二数值模型为：
31、i本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种半导体器件，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述半导体器件，其特征在于，所述阻挡层的掺杂浓度为1E15cm-3~1E18cm-3。
3.如权利要求1所述半导体器件，其特征在于，所述阻挡层的厚度为1μm~10μm。
4.如权利要求1所述半导体器件，其特征在于，所述半导体器件还包括：
5.如权利要求4所述半导体器件，其特征在于，所述第一掺杂类型为N型，所述第二掺杂类型为P型；或者所述第一掺杂类型为P型，所述第二掺杂类型为N型。
6.如权利要求1所述半导体器件，其特征在于，在所述相邻两个阱区之上连接所述栅极，栅极通过栅介质层同所述IGBT发射区、IGBT发射极、电流传感器电流检测区、电流传感器电流检测电极以及第一注入区绝缘，所述栅极和所述IGBT发射极位于所述半导体器件的正面。
7.如权利要求1所述半导体器件，其特征在于，所述栅介质层位于沟槽内，所述沟槽位于所述相邻两个阱区之间，所述沟槽从所述漂移区的正面延伸至所述漂移区，所述沟槽的深度大于所述阱区的深度，所述绝缘介质层覆盖所述栅极、栅介质层和阱区，且所
8.如权利要求1所述半导体器件，其特征在于，所述阱区之间的间隔距离相等。
9.一种如权利要求1~8中任一项所述半导体器件的设计方法，其特征在于，所述电流传感器外接一检测电阻，所述检测电阻连接在所述电流传感器电流检测电极与地之间，所述IGBT发射极接地，所述栅极与地之间连接第一电压源，所述IGBT集电极与地之间连接第二电压源；所述半导体器件的设计方法包括：
10.如权利要求9所述半导体器件的设计方法，其特征在于，所述第一元胞区和所述第二元胞区的输出电流分别为所述第一元胞区和所述第二元胞区工作在饱和区的输出电流。
11.如权利要求10所述半导体器件的设计方法，其特征在于，所述第一数值模型为Ice=f (Vge，Vce)，Vge为设定值，使得Ice=aVce+b；其中，Ice为所述第一元胞区的输出电流，Vge为所述栅极-发射极电压，Vce为所述集电极-发射极电压，a为斜率，b为截距。
12.如权利要求11所述半导体器件的设计方法，其特征在于，a=c1Vge+d1，b=c2Vge+d2，c1=K(1+β)，d1=-K(1+β)Vth，c2=-K(1+β)Vpn，d2=K(1+β)VpnVth；其中，K为半导体器件的尺寸和物理相关参数，β为所述IGBT集电区、所述漂移区和所述阱区构成的双极型晶体管的增益因素的系数，Vth为半导体器件的阈值电压，Vpn为所述IGBT集电区和所述漂移区构成的二极管的压降。
13.如权利要求12所述半导体器件的设计方法，其特征在于，所述第二数值模型为：
14.如权利要求13所述半导体器件的设计方法，其特征在于，所述步骤S3包括：
15.一种半导体器件的制造方法，其特征在于，包括：
16.如权利要求15所述半导体器件的制造方法，其特征在于，所述方法包括：
17.如权利要求16所述半导体器件的制造方法，其特征在于，所述阻挡层的掺杂浓度为1E15cm-3~1E18cm-3。
18.如权利要求16所述半导体器件的制造方法，其特征在于，所述阻挡层的厚度为1μm~10μm。
19.如权利要求16所述半导体器件的制造方法，其特征在于，所述方法还包括：
20.如权利要求19所述半导体器件的制造方法，其特征在于，所述第一掺杂类型为N型，所述第二掺杂类型为P型；或者所述第一掺杂类型为P型，所述第二掺杂类型为N型。
21.如权利要求16所述半导体器件的制造方法，其特征在于，在所述相邻两个阱区之上连接所述栅极，栅极通过栅介质层同所述IGBT发射区、IGBT发射极、电流传感器电流检测区、电流传感器电流检测电极以及第一注入区绝缘，所述栅极和所述IGBT发射极位于所述半导体器件的正面，所述IGBT集电极位于所述半导体器件的背面。
22.如权利要求16所述半导体器件的制造方法，其特征在于，所述栅介质层位于沟槽内，所述沟槽位于所述相邻两个阱区之间，所述沟槽从所述漂移区的正面延伸至所述漂移区，所述沟槽的深度大于所述阱区的深度，所述绝缘介质层覆盖所述栅极...
【技术特征摘要】
1.一种半导体器件，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述半导体器件，其特征在于，所述阻挡层的掺杂浓度为1e15cm-3~1e18cm-3。
3.如权利要求1所述半导体器件，其特征在于，所述阻挡层的厚度为1μm~10μm。
4.如权利要求1所述半导体器件，其特征在于，所述半导体器件还包括：
5.如权利要求4所述半导体器件，其特征在于，所述第一掺杂类型为n型，所述第二掺杂类型为p型；或者所述第一掺杂类型为p型，所述第二掺杂类型为n型。
6.如权利要求1所述半导体器件，其特征在于，在所述相邻两个阱区之上连接所述栅极，栅极通过栅介质层同所述igbt发射区、igbt发射极、电流传感器电流检测区、电流传感器电流检测电极以及第一注入区绝缘，所述栅极和所述igbt发射极位于所述半导体器件的正面。
7.如权利要求1所述半导体器件，其特征在于，所述栅介质层位于沟槽内，所述沟槽位于所述相邻两个阱区之间，所述沟槽从所述漂移区的正面延伸至所述漂移区，所述沟槽的深度大于所述阱区的深度，所述绝缘介质层覆盖所述栅极、栅介质层和阱区，且所述绝缘介质层通过第一通孔露出所述第一元胞区的第一注入区及部分所述igbt发射区，所述绝缘介质层通过第二通孔露出所述第二元胞区的第一注入区及部分所述电流传感器电流检测区，栅极通过栅介质层同所述igbt发射区、igbt发射极、电流传感器电流检测区、电流传感器电流检测电极以及第一注入区绝缘，所述栅极和所述igbt发射极位于所述半导体器件的正面。
8.如权利要求1所述半导体器件，其特征在于，所述阱区之间的间隔距离相等。
9.一种如权利要求1~8中任一项所述半导体器件的设计方法，其特征在于，所述电流传感器外接一检测电阻，所述检测电阻连接在所述电流传感器电流检测电极与地之间，所述igbt发射极接地，所述栅极与地之间连接第一电压源，所述igbt集电极与地之间连接第二电压源；所述半导体器件的设计方法包括：
10.如权利要求9所述半导体器件的设计方法，其特征在于，所述第一元胞区和所述第二元胞区的输出电流分别为所述第一元胞区和所述第二元胞区工作在饱和区的输出电流。
11.如权利要求10所述半导体器件的设计方法，其特征在于，所述第一数值模型为ice=f (vge，vce)，vge为设定值，使得ice=avce+b；其中，ice为所述第一元胞区的输出电流，vge为所述栅极-发射极电压，vce为所述集电极-发射极电压，a为斜率，b为截距。
12.如权利要求11所述半导体器件的设计方...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩健，顾悦吉，黄示，张衡，孟美灵，杨婷，
申请(专利权)人：杭州士兰集昕微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：
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