[发明专利]一种集成电流采样功能的超结器件

说明书

一种集成电流采样功能的超结器件，器件从内到外依次为超结元胞区、过渡区和终端区，所述过渡区同时充当电流采样区，过渡区的第一导电类型半导体外延层中设有两个第二导电类型半导体柱且顶部分别具有第二导电类型半导体区，两个第二导电类型半导体区顶部分别与源极电位和栅极电位相连，两个第二导电类型半导体区之间为第一导电类型半导体导电通道，用于与超结器件外接的过流保护电路的电流采样端相连。本发明利用超结DMOS的过渡区实现电流采样功能，无需新增采样元胞，有效的减小了芯片面积，且采样区的制备工艺和常规超结DMOS工艺完全兼容，不增加工艺难度和工艺成本。

技术领域

本发明涉及功率半导体器件技术领域，具体涉及到超结器件，为一种集成电流采样功能的超结器件。

背景技术

功率DMOS由于其独特的高输入阻抗、低驱动功率、高开关速度、优越的频率特性、以及很好的热稳定性等特点，广泛地应用于开关电源、汽车电子、马达驱动等各种领域。超结（Super-junction）DMOS器件是近年来出现的一种重要的功率器件，它的基本原理是电荷平衡原理，通过在普通功率DMOS的漂移区中引入彼此间隔的P柱和n柱的超结结构，大大改善了普通DMOS的导通电阻与击穿电压之间的折中关系，因而在功率系统中获得了广泛的应用。

超结DMOS在工作过程中经常会出现过电流，如果流过器件的电流过大而不能及时关断器件，将对器件可靠性造成很大的影响，严重时甚至会导致器件烧毁。为了更好的监测超结DMOS的电流，防止过电流现象的发生，需要对超结DMOS进行电流采样，并将采样的结果反馈给过流保护电路，启动过流保护功能对器件进行有效关断。

超结DMOS的过流采样，通常采用的方法是：在元胞区中选取一定数量的元胞作为采样元胞，如图2所示。采样元胞和主元胞采用完全相同的结构，采样元胞和主元胞为并联关系。采样元胞和主元胞的数量比即为采样比。该方法的优点是设计简单，但缺点是采样元胞会占用一定的面积，造成芯片总面积的增加，成本提升。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种集成电流采样功能的超结器件，利用超结DMOS的过渡区实现电流采样功能，无需新增采样元胞，有效的减小了芯片面积，且采样区的制备工艺和常规超结DMOS工艺完全兼容 ，不会增加工艺难度和工艺成本。

本发明所采用的技术方案：一种集成电流采样功能的超结器件，器件从内到外依次为元胞区、过渡区和终端区，元胞区、过渡区和终端区共用重掺杂第一导电类型半导体衬底及第一导电类型半导体外延层，重掺杂第一导电类型半导体衬底的底部与超结器件的漏电极相连，所述过渡区同时充当电流采样区，过渡区的第一导电类型半导体外延层中设有第二导电类型半导体柱A和第二导电类型半导体柱B，两者的位置相比之下，第二导电类型半导体柱A靠近元胞区，第二导电类型半导体柱B靠近终端区；所述第二导电类型半导体柱A和第二导电类型半导体柱B的顶部分别具有第二导电类型半导体区A和第二导电类型半导体区B，第二导电类型半导体区A顶部与源极电位相连，第二导电类型半导体区B顶部与栅极电位相连，第二导电类型半导体区A和第二导电类型半导体区B之间为第一导电类型半导体导电通道，所述第一导电类型半导体导电通道用于与超结器件外接的过流保护电路的电流采样端相连。

进一步的，第一导电类型半导体导电通道的宽度足够窄，其宽度满足当超结器件的栅极关断时，第一导电类型半导体导电通道能够被完全耗尽。