一种共源共栅器件及电流检测方法与流程

本申请涉及半导体，具体而言，涉及一种共源共栅器件及电流检测方法。

背景技术：

1、宽禁带半导体材料碳化硅（sic）具有击穿电场强度高、载流子饱和漂移速度高、热导率高及热稳定性好等优异特性，特别适合用于高压、大功率、高温和抗辐射的电力电子器件。在sic功率器件中，金属氧化物场效应管（sic mosfet）是应用最为广泛的电压控制型器件。当前，平面型sic mosfet是商业化应用的主流结构。

2、然而，平面型sic mosfet存在饱和电流过大的突出问题，其饱和电流值往往达到额定电流的数倍。在负载短路工况下，漏极电流急剧攀升，常规过流保护电路因信号检测与关断驱动存在固有延迟，响应速度慢，难以在器件发生热损坏前及时关断。

技术实现思路

1、本申请的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种共源共栅器件及电流检测方法，能够通过过流自关断的功能，保证器件的性能。

2、为实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：

3、本申请实施例的一方面，提供一种共源共栅器件，包括：

4、单片集成的结型场效应管、第一晶体管、第二晶体管以及第三晶体管，所述第一晶体管、第二晶体管以及第三晶体管均为绝缘栅型场效应管；

5、所述结型场效应管的漏极形成所述共源共栅器件的漏极端；

6、所述结型场效应管的源极分别与并联的所述第一晶体管和所述第三晶体管串联；

7、所述第一晶体管的栅极分别与所述第二晶体管的漏极和所述第三晶体管的栅极互联形成所述共源共栅器件的栅极端；

8、所述第一晶体管的源极、所述第二晶体管的源极和所述第三晶体管的源极互联后形成所述共源共栅器件的源极端，且作为所述结型场效应管的栅极；

9、在所述第三晶体管的源极和所述源极端之间连接有电阻，所述第二晶体管的栅极和源极分别连接至所述电阻的相对两端。

10、可选地，所述第一晶体管、第二晶体管以及第三晶体管均层叠至所述结型场效应管上，在所述第一晶体管和所述结型场效应管、所述第二晶体管和所述结型场效应管以及所述第三晶体管和所述结型场效应管之间均设置有绝缘介质层。

11、可选地，所述结型场效应管为常开型器件，所述第一晶体管、第二晶体管和第三晶体管为常闭型器件。

12、可选地，所述结型场效应管包括：

13、依次层叠的背面金属、第一衬底和第一外延层；

14、在所述第一外延层的表面设置有第一欧姆接触区和第二欧姆接触区，在所述第一欧姆接触区上设置有连接金属，在所述第二欧姆接触区上设置有正面金属；

15、所述背面金属作为所述结型场效应管的漏极，所述连接金属作为所述结型场效应管的源极，所述正面金属作为所述结型场效应管的栅极。

16、可选地，在所述第一外延层中设置埋层，所述埋层分别与所述第一欧姆接触区和所述第二欧姆接触区间隔设置；

17、当所述共源共栅器件处于关断状态时，所述埋层和所述第二欧姆接触区各自形成的耗尽区连接。

18、可选地，所述第一欧姆接触区为n型接触区，所述第二欧姆接触区为p型接触区。

19、可选地，所述第一外延层为碳化硅外延层。

20、可选地，所述第一晶体管和/或第二晶体管包括：

21、硅外延层，具有第三欧姆接触区和第四欧姆接触区，以及位于所述第三欧姆接触区和所述第四欧姆接触区之间的沟道；

22、栅氧化层，设置在所述硅外延层上；

23、栅极多晶硅，设置在所述栅氧化层上；

24、所述第三欧姆接触区与所述连接金属欧姆接触，所述第四欧姆接触区与所述正面金属欧姆接触。

25、可选地，所述连接金属为浮空金属。

26、本申请实施例的一方面，提供一种电流检测方法，应用于上述的共源共栅器件，包括：

27、获取所述共源共栅器件的电阻的电压信息；

28、根据所述电压信息得到第一电流信息，所述第一电流信息为所述共源共栅器件的漏极端和第三晶体管的源极之间的电流信息；

29、基于所述第一电流信息和第二电流信息的倍数关系，得到所述第二电流信息，所述第二电流信息为所述共源共栅器件的漏极端和第一晶体管的源极之间的电流信息。

30、本申请的有益效果包括：

31、本申请提供了一种共源共栅器件及电流检测方法，通过异质结的方式实现了低压的三个晶体管和高压结型场效应管的共源共栅结构单片集成，并且通过单片集成第三晶体管和第二晶体管实现器件过流自关断，在发生过流时器件自动关断而不需要外部电路的介入，防止器件因为过流发生损坏。外接电阻rext上的压降可以施加到第二晶体管的栅源两端，当器件导通电流过大时rext上的压降升高，第二晶体管将逐渐导通，由于第二晶体管的漏源两端连接到第一晶体管的栅源两端，因此导通的第二晶体管会将第一晶体管的栅源电压下拉，迫使器件关断，达成过流保护的效果，保证器件的性能。

1.一种共源共栅器件，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的共源共栅器件，其特征在于，所述第一晶体管（21）、第二晶体管（22）以及第三晶体管（23）均层叠至所述结型场效应管上，在所述第一晶体管（21）和所述结型场效应管、所述第二晶体管（22）和所述结型场效应管以及所述第三晶体管（23）和所述结型场效应管之间均设置有绝缘介质层（9）。

3.如权利要求1或2所述的共源共栅器件，其特征在于，所述结型场效应管为常开型器件，所述第一晶体管（21）、第二晶体管（22）和第三晶体管（23）为常闭型器件。

4.如权利要求3所述的共源共栅器件，其特征在于，所述结型场效应管包括：

5.如权利要求4所述的共源共栅器件，其特征在于，在所述第一外延层（3）中设置埋层（4），所述埋层（4）分别与所述第一欧姆接触区（5）和所述第二欧姆接触区（6）间隔设置；

6.如权利要求4所述的共源共栅器件，其特征在于，所述第一欧姆接触区（5）为n型接触区，所述第二欧姆接触区（6）为p型接触区。

7.如权利要求4所述的共源共栅器件，其特征在于，所述第一外延层（3）为碳化硅外延层。

8.如权利要求4所述的共源共栅器件，其特征在于，所述第一晶体管（21）和/或第二晶体管（22）包括：

9.如权利要求4所述的共源共栅器件，其特征在于，所述连接金属（7）为浮空金属。

10.一种电流检测方法，其特征在于，应用于权利要求1至9任一项所述的共源共栅器件，所述方法包括：