[发明专利]电子电路

说明书

相关申请

本申请要求Shibib和Zhang于2014年8月19日提交的、申请号为62/039,335、代理人卷号为VISH-8823.pro、题为“电荷平衡分离栅沟槽技术中的高变比电流检测MOSFET(High Ratio Current Sense MOSFET structure in a Charge Balanced Split Gate Trench Technology)”的美国临时专利申请的优先权，在此其全部内容通过引用并入本文。

本申请涉及Bobde等人于2012年4月20日提交的共同未决、共同拥有的申请号为13/460,567、题为“混合分离栅半导体(Hybrid Split Gate Semiconductor)”的美国专利申请，在此其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本技术的实施例涉及集成电路设计和制造领域。更具体地，本技术的实施例涉及用于垂直沟槽MOSFET中的垂直检测器件的系统和方法。

背景技术

在最近的电源设计和实现中测量电源中的电流是重要的考虑因素。电流检测功能可以用于故障检测和/或保护，用于电流模式控制的电压调节和用于电流控制以及其他用途。这些年来，各种系统已被用于测量电源中的电流，包括：例如，分立电阻器(discrete resistor)、使用印刷电路板迹线(trace)固有的电阻、使用集成电路引线框架(lead frame)固有的电阻、使用电感器(inductor)、使用包括线圈(coil)、变压器(transformer)和霍尔效应传感器(Hall effect sensor)的磁传感器件(magnetic sensing device)，以及使用功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的漏源电阻(drain-source resistance)。

用于测量电源中的电流的主要系统之一使用被称为或简称为“检测-FET(sense-FET)”的专用场效应晶体管(FET)。通常，检测-FET是小的FET，其与主功率FET分离，主功率FET在本文中称为“主-FET(main-FET)”。通常，检测-FET配置为产生对应于主-FET中的电流的电压。“电流检测比”(CSR)是检测-FET的实现方式的品质因数。电流检测比是主-FET中的电流与检测-FET中的电流之比，例如，Imain/Isense。通常较高的电流检测比是期望的，使得电流检测的范围扩大到了主-FET中的电流的数十倍以上。然而，由于例如检测-FET结构和主-FET结构之间的复杂关系，增加CSR是一个挑战。

尚未发现设计和实现检测-FET的常规方法可适用于分离栅电荷平衡(Split Gate Charge Balanced，SGCB)沟槽MOSFET。分离栅器件包括在沟槽中的具有不同电压的多层多晶硅，并且分离栅器件具有特殊的结构和布局以建立适当的电荷平衡。例如，沟槽间隔开一定距离以建立电荷平衡，而且，器件中的任何有源体结(active body junction)都必须由建立电荷平衡的多晶硅屏蔽(polysilicon shield)适当地包围。

发明内容

因此，需要用于垂直沟槽金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)中的垂直检测器件的系统和方法。还需要用于与主-FET成一体的垂直沟槽MOSFET中的垂直检测器件的系统和方法。进一步需要的是用于垂直沟槽MOSFET中的电流检测MOSFET的系统和方法，包括在检测-FET和主-FET之间的隔离区域，所述隔离区域保持主-FET中的电荷平衡。还需要检测二极管以检测主-FET的温度和/或栅极电压。还需要用于垂直沟槽MOSFET中的垂直检测器件的系统和方法，其与现有的集成电路设计、制造和测试的系统和方法兼容和互补。本技术的实施例提供这些优点。

根据本技术的实施例，电子电路包括配置为控制至少1安培的电流的垂直沟槽金属氧化物半导体场效应晶体管和配置为提供MOSFET的漏极到源极电流的指示(indication)的电流检测场效应晶体管。在一些实施例中，电流检测FET的电流检测比至少为15000并且可以大于29000。