[发明专利]一种可控自钳位SensorFET复合纵向功率器件

权利要求书

1.一种可控自钳位SensorFET复合纵向功率器件，包括一个功率变换器的主开关管和一个SensorFET器件；所述功率变换器的主开关管和SensorFET器件集成于同一P型衬底(11)上；

所述SensorFET器件为纵向结构，包括：P型衬底(12)、N^-漂移区(13)、位于P型衬底(12)和N^-漂移区(13)之间的N⁺埋层(11)；一个位于N^-漂移区(13)中、一端与金属阳电极(3)相连、另一端伸入N⁺埋层(11)的深N型接触区(10)；一个位于N^-漂移区(13)中与金属阴电极(5)相连的N⁺区(6)；由与金属阳电极(3)相连的深N型接触区(10)、N⁺埋层(11)、N^-漂移区(13)和金属阴电极(5)相连的N⁺区(6)构成充电与电流检测通道；环绕金属阴电极(5)的金属控制电极(4)，与金属控制电极(4)相连的可控栅区；所述可控栅区由围绕与金属阴电极(5)相连的N⁺区(6)的P型区(9)与P⁺区(7)构成；一个由N型多晶硅(161)和P型多晶硅(162)交替形成的钳位二极管串(16)，所述钳位二极管串位于N^-漂移区(10)上方的金属控制电极(4)和金属阳电极(3)之间，钳位二极管串与N^-漂移区(10)之间是场氧化层(14)；三个金属电极之间是起隔离作用的氧化层(15)；

所述功率变换器的主开关管与所述SensorFET器件共用金属阳电极，但所述功率变换器的主开关管中电流方向与所述SensorFET器件中电流方向相互垂直，即功率变换器的主开关管的横向轴线与SensorFET器件的横向轴线相互垂直。

2.根据权利要求1所述的可控自钳位SensorFET复合纵向功率器件，其特征在于，所述功率变换器的主开关管是纵向MOS复合类器件，包括：P型衬底(12)、N^-漂移区(13)、位于P型衬底(12)和N^-漂移区(13)之间的N⁺埋层(11)、位于N^-漂移区(13)和N⁺埋层(11)之间的P⁺埋层(18)；一个位于N^-漂移区(13)中，一端与金属阳电极(3)相连、另一端伸入P⁺埋层(18)的深P型接触区(17)；一个位于N^-漂移区(13)中的P型区(8)；一个P型区(8)中与主开关管自身金属阴电极(2)相连的N⁺区(6)和P⁺区(7)；由与金属阳电极(3)相连的深P型接触区(17)、P⁺埋层(18)、N^-漂移区(13)、P型区(8)、与主开关管自身金属阴电极(2)相连的N⁺区(6)和P⁺区(7)构成主开关管的电流通道；位于主开关管自身金属阴电极(2)旁边的多晶硅栅电极(1)，多晶硅(1)与金属阳电极(3)和功率变换器的主开关管自身金属阴电极(2)之间是起隔离作用的氧化层(15)。

3.根据权利要求1所述的可控自钳位SensorFET复合纵向功率器件，其特征在于，所述功率变换器的主开关管是常规纵向MOS器件，包括：P型衬底(12)、N^-漂移区(13)、位于P型衬底(12)和N^-漂移区(13)之间的N⁺埋层(11)；一个由位于N^-漂移区(13)中、一端与金属阳电极(3)相连、另一端伸入N⁺埋层(11)的深N型接触区(10)形成的与所述SensorFET器件共用的阳极；一个位于N^-漂移区(13)中的P型区(8)；一个P型区(8)中与主开关管自身金属阴电极(2)相连的N⁺区(6)和P⁺区(7)；由与金属阳电极(3)相连的深N型接触区(10)、N⁺埋层(11)、N^-漂移区(13)、P型区(8)、与主开关管自身金属阴电极(2)相连的N⁺区(6)和P⁺区(7)构成主开关管的电流通道；位于主开关管自身金属阴电极(2)旁边的多晶硅栅电极(1)，多晶硅(1)与金属阳电极(3)和功率变换器的主开关管自身金属阴电极(2)之间是起隔离作用的氧化层(15)。