[发明专利]用于半导体器件和系统的电流传感器

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2010年2月26日提交的第61/308,565号美国临时申请的权益，并且与于2010年6月24日公布的第2010-0155836-A1号美国专利公开和于2009年12月30日提交的第61/291,107号美国临时申请相关，其全部在此通过引用被全文并入。

本教导的描述

对本教导的示范性实施方式在下面详细地作出参考，其例子以附图来说明。在任何可能之处，贯穿附图使用相同的参考数字，以指出相同或相似的部件。并入并组成该说明书的一部分的附图说明本教导的实施方式连同描述，用来解释本教导的原理。在图中：

图1是描绘根据本教导的一个实施方式的结构的一部分的截面，该结构可以包括垂直扩散金属氧化物半导体(VDMOS)器件、横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS)和电流感测电极的布置；

图2是描绘可以包括具有单独的底电极的两个电流传感器的结构的一部分的截面；

图3是描绘可以包括顶电极的结构的一部分的截面，顶电极电接触半导体基底的顶面以便完全的半导体基底厚度可以被用于电流测量；

图4是描绘可以包括注入式电极部分的结构的一部分的截面；

图5是描绘可以包括单个电流传感器的结构的截面；

图6是描绘根据本教导的器件的截面，其包括引线框架、键合线和连接到引线框架的管芯焊盘的功率管芯；

图7是本教导的实施方式的示意性描绘；

图8是根据本教导的实施方式，描绘在DC到DC转换器的仿真操作期间测量电流以确定在器件的设计期间的感测电极的放置的曲线图；

图9是根据本教导的实施方式的电子系统；以及

图10-24是描绘在本教导的实施方式期间形成的中间结构的截面。

应当注意的是图的一些细节已经被简单化并且被绘制以帮助发明性的实施方式的理解而不是主张严格的结构精确度、细节和比例。

现在，对于本教导的示范性实施方式，参考将被详细地作出，其例子在附图中被说明。

美国专利申请序列号12/470,229(在下文中，“S/N‘229’”)描述DC到DC功率转换器(在下文中，“转换器”)，该转换器可以包括作为高侧功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的N型LDMOS和作为低侧功率MOSFET的N型VDMOS。图1功率转换器器件10描绘可以在第一位置包括LDMOS FET的高侧晶体管12和可以在第二位置包括VDMOS的低侧晶体管14。在单个半导体基底上具有高侧功率MOSFET和低侧功率MOSFET的器件，在此被称作“功率管芯”，其是单个半导体管芯的部分。

本教导的实施方式可以包括与一个或多个电流传感器一起的‘229的功率管芯的方法和结构，其可以由一个或多个电流感测电阻(在此被称作“感测电阻”或“传感器”)提供，如在此所描述的。本教导的实施方式同样可以与其他半导体器件晶体管一起使用，例如具有至半导体基底的欧姆接触和垂直电流的晶体管。

图1结构可以包括半导体基底20，例如半导体晶片、半导体晶片的一部分或外延半导体层。器件还可以包括外延层32以及其他层，其形成在半导体基底20之上并且掺杂或注入半导体基底内的区域。在所描绘的结构中，器件包括半导体基底20，例如硅基底，其具有在半导体基底20上形成的N型外延层32。尽管具有仅一个电流传感器或多于两个电流传感器的器件是预期的，而图1进一步根据本教导描绘两个电流传感器。第一电流传感器21包括顶电极22、晶体管栅极屏蔽物16的较低延伸部分18和底电极38。底电极38可以是形成在半导体基板20的背侧的金属层。第二电流传感器35包括顶电极36、第二电流传感器顶电极36的较低延伸部分42和底电极38。

在图1中，单个底电极38为第一电流传感器21和第二电流传感器35所共有。然而，预期的是第一电流传感器21可以包括第一底电极39A，以及第二电流传感器35可以包括和第一底电极39A分离的第二底电极39B，例如在图2中所描绘的。