[发明专利]一种具有电流采样功能的LDMOS器件

说明书

技术领域

本发明属于半导体功率器件技术领域，涉及横向双扩散金属氧化物半导体器件（LDMOS），尤其是主功率LDMOS器件和检测LDOMS器件集成在一起的具有电流采样功能的LDMOS器件。

背景技术

智能功率集成电路集控制逻辑、保护电路、功率器件于一体，具有低成本、高效率、高可靠性等优点，在很多领域如DC-DC转换器、开关电源等方面都有应用，而电流检测在功率集成电路中有重要的作用。

电流检测可以应用于电流保护、电流监测设备、电流环系统、可编程电流源、线性电源、以及需要掌握流入流出电流比例的充电器或电池电量计量器等。由于流过功率器件的电流比较大，甚至可能会是几个安培大小的电流，通过串联电阻直接检测流过功率器件的电流会造成大的损耗。美国专利U.S.Pat.NO4553084中提供了一种间接检测流过功率器件的电流的方法，如图1所示，将主功率LDMOS器件11与检测器件13并联（检测器件通常与主功率LDMOS器件属于同一类功率器件，且检测器件的电流能力与主功率LDMOS器件电流能力成一固定比例）。该检测器件13的电流能力远小于主功率LDMOS器件11，且与检测电阻14串联以便于检测。通过采集流过检测器件13的电流来间接检测主功率LDMOS器件11的电流，减小损耗且提高可行性，有效解决了功率器件采样困难的问题。

单晶型硅片价格便宜，常被用于高压功率器件的制作。常规单晶型高压LDMOS器件剖面图如图2，一般应用中，体区P-body接触S’和源极接触S是连在一起的。但是，在单晶型横向功率器件和检测器件集成中，存在漏极去偏置效应、衬底去偏置效应和体效应等问题。漏极去偏置问题是当检测电阻较大时，电流流过检测电阻时其两端的压降会比较大，相当于提高了检测器件的源端电压，会使得检测器件的有效栅-源驱动电压变小，导致检测不准确。衬底去偏置效应是指当检测器件源极电位升高，会使得体区P-body和衬底间有电流流过，由于衬底电阻率较大，微弱的电流便会造成较大的电压差，从而产生衬底去偏置效应。衬底去偏置效应不仅对电路中其他器件造成影响，且相当于在检测电阻上并联一个电阻，造成检测不准确。如果将体区P-body接触S’和源极接触S分开，体区P-body接触S’接地，便会有效解决衬底去偏置效应。但是，这样会造成体效应的产生。体效应也叫衬底偏置效应。当检测电阻两端有压降时，检测器件的源极电位升高，造成体区P-body和源极N+形成压差，使得阈值电压变大，也会产生检测不准确的问题。

发明内容

本发明提供一种具有电流采样功能的LDMOS器件，将主功率LDMOS器件、电流检测LDOMS器件集成在一起，将电流检测LDOMS器件源极完全浮动以有效解决衬底去偏置效应和体效应问题，提高检测电流准确性。

本发明技术方案如下：

一种具有电流采样功能的LDMOS器件，包括主功率LDMOS器件100和电流检测LDMOS器件101，所述主功率LDMOS器件100和电流检测LDMOS器件101集成于同一半导体芯片上。

所述电流检测LDMOS器件101的沟道区宽度为W2，所述主功率LDMOS器件100的沟道区宽度为W1，其中W1＞＞W2，电流检测LDMOS器件101的电流能力与主功率LDMOS器件100的电流能力之比为W2/W1。

所述主功率LDMOS器件100和电流检测LDMOS器件101采用共同的漏极结构，即采用同一N+漏极区4和金属化漏极11。

所述电流检测LDMOS器件101的P型体区12做在一个N型阱区3中，使得电流检测LDMOS器件101的P型体区12与半导体衬底1相互隔离，以实现电流检测LDMOS器件101的源极电压浮动。

所述主功率LDMOS器件100和电流检测LDMOS器件101各自的P+接触区5和N+接触区6与各自的源极金属10、13连接。