[发明专利]集成电流检测结构的IGBT器件及制备方法

说明书

本申请公开了一种集成电流检测结构的IGBT器件及制备方法，包括漂移层和设置在漂移层上表面的正面结构和设置在漂移层下表面的背面结构；漂移层内设有多对P柱和N柱，多对P柱和N柱形成在电流检测区的元胞下方，每对P柱与N柱紧靠设置。根据本申请实施例提供的技术方案，通过在电流检测区元胞下方形成P柱和N柱，P柱和N柱区域可以形成超级结，而超级结的阻断特性能很好的隔绝邻近元胞施加的影响，尤其是阻止邻近元胞空穴电流的干扰，通过设置P柱和N柱形成超级结使得电流检测区与工作区的电流比例基本不随电流的变化而变化，从而可以通过电流检测区计算出高精度的工作区电流，进而能够对应用系统进行很好的保护。

技术领域

本发明一般涉及半导体器件领域，尤其涉及集成电流检测结构的IGBT器件及制备方法。

背景技术

现今IPM(Intelligent Power Module，智能功率模块)越来越多应用在工业电力应用领域，这是因为IPM的核心IGBT功率器件集成了电流检测能力，可以对应用系统进行实时监测，当出现异常工作状态(例如工作电流过大，出现短路等)时能及时发出保护信号，保证应用系统的安全。

现阶段传统的具有电流检测结构的IGBT器件一般是通过独立部分元胞作为电流检测区，电流检测原理是通过电流检测区元胞个数与工作区元胞个数比值获得电流比值，通过检测计算出电流检测区电流值就可以监测工作区电流。

现阶段的检测电流方式未充分考虑电流检测区邻近区域元胞的影响，不同工作电流时，邻近元胞对电流检测区元胞的载流子扰动影响就不同，主要是空穴电流会从邻近元胞区漂移进去电流检测区，不同电流值引入的空穴电流也不可控，这就导致了电流检测区与工作区电流比例不是个稳定的值，最终导致无法设定一个固定的保护电流值，在应用系统工作异常时，也就不能实现保护应用系统的安全。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种集成电流检测结构的IGBT器件及制备方法。

第一方面，提供一种集成电流检测结构的IGBT器件，包括漂移层和设置在所述漂移层上表面的正面结构和设置在所述漂移层下表面的背面结构；

所述漂移层内设有多对P柱和N柱，多对所述P柱和N柱形成在电流检测区的元胞下方，每对所述P柱与所述N柱紧靠设置。

进一步的，每对所述P柱和N柱不与所述正面结构和/或者所述背面结构相接触。

进一步的，所述漂移层上表面设有栅极层，每对所述P柱和N柱与所述栅极层相接触。

进一步的，所述背面结构包括设置在所述漂移层下表面的缓冲层，设置在所述缓冲层表面的背面第二导电类型区，和设置在所述背面第二导电类型区表面的背面金属层，每对所述P柱和N柱延伸至所述缓冲层。

进一步的，每对所述P柱和N柱延伸至所述背面第二导电类型区。

进一步的，每对所述P柱和N柱距离所述电流检测区的元胞1μm-10μm。

第二方面，提供集成电流检测结构的IGBT器件制备方法，包括步骤：

S1：提供第一导电类型的衬底，在所述衬底上表面形成栅极沟槽；

S2：在所述衬底内部注入相应的杂质，在所述衬底内部形成多对P柱和N柱，多对所述P柱和N柱形成在电流检测区的元胞下方，每对所述P柱与所述N柱紧靠设置；

S3：在所述衬底上表面形成正面结构；

S4：在所述衬底下表面形成背面结构。

进一步的，所述杂质从所述衬底上表面注入或者从所述衬底下表面注入。

进一步的，步骤S3具体包括：S301：在所述衬底上形成栅极层，所述栅极层形成在所述栅极沟槽内；