[发明专利]一种可控自钳位SensorFET复合纵向功率器件

摘要

一种可控自钳位SensorFET复合纵向功率器件，属于半导体功率器件技术和功率集成电路技术领域。本发明将功率变换器的主开关管与SensorFET器件集成于同一P型衬底上，二者采用共用阳极(或共用金属阳极)结构，其中所述SensorFET器件的控制电极与共用阳极之间具有钳位二极管串，所述功率变换器的主开关管可以是纵向MOS复合类器件或常规纵向MOS器件。本发明提供的可控自钳位SensorFET复合纵向功率器件，可在为内部电路提供稳定充电电流的同时，有效地对雪崩能量进行泄放，使得SensorFET器件的瞬态安全工作区得到扩展。同时本发明通过钳位管与控制栅区的连接，实现了对能量泄放大小和钳位时间的控制，从而扩展了智能功率IC在高雪崩能量环境下的应用，例如点火领域。

主权项

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。