[發(fā)明專(zhuān)利]在分立的功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管集成傳感場(chǎng)效應(yīng)管的器件及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110200041.1
• 申請(qǐng)日: 2011-07-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102386182A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-03-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘇毅;安荷·叭剌
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 萬(wàn)國(guó)半導(dǎo)體股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L27/02
• 分類(lèi)號(hào): H01L27/02;H01L29/78;H01L21/82
• 代理公司: 上海信好專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 31249
• 代理人: 張靜潔;徐雯瓊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的實(shí)施例主要關(guān)于半導(dǎo)體器件，更確切地說(shuō)，是關(guān)于包含功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管以及一個(gè)或多個(gè)帶有共柵極和漏極端以及分立的源極端的傳感MOS場(chǎng)效應(yīng)管在內(nèi)的半導(dǎo)體器件。

背景技術(shù)

在電路中，確定電流流經(jīng)負(fù)載的方法之一就是使用金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管(MOS場(chǎng)效應(yīng)管)，用于電流傳感。傳統(tǒng)的電流傳感功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管通常包含上千個(gè)并聯(lián)在一起的晶體管單元，共享共漏極、源極和柵極電極。器件內(nèi)的每個(gè)晶體管單元或元件都是相同的，器件漏極端的電流在它們之間也相同。在這種設(shè)計(jì)中常見(jiàn)的情況是，其中某些晶體管的源極電極與剩余的源極電極分開(kāi)，連接到一個(gè)分立的源極端上。因此，所產(chǎn)生的電流傳感MOS場(chǎng)效應(yīng)管可以看成是相當(dāng)于兩個(gè)或多個(gè)并聯(lián)的晶體管，具有共柵極和漏極端，以及分立的源極端。這些晶體管中的第一部分，包含電流傳感功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管中的大多數(shù)的晶體管單元，通常稱(chēng)為主場(chǎng)效應(yīng)管。第二部分，包含具有分立的源極端的多個(gè)晶體管單元，稱(chēng)為傳感場(chǎng)效應(yīng)管。

在使用過(guò)程中，傳感場(chǎng)效應(yīng)管僅僅傳導(dǎo)共漏極端上的一小部分電流，這一小部分電流與傳感比n成反比，其中n為電流比，取決于主場(chǎng)效應(yīng)管中的晶體管單元數(shù)量與傳感場(chǎng)效應(yīng)管中的晶體管單元數(shù)量之比。定義傳感比n，是為了使傳感場(chǎng)效應(yīng)管和主場(chǎng)效應(yīng)管的源極端保持在同一電勢(shì)下進(jìn)行傳導(dǎo)。當(dāng)傳感比已知時(shí)，流經(jīng)器件的總電流，以及器件所連接的負(fù)載上的負(fù)載電流，可以通過(guò)測(cè)量傳感場(chǎng)效應(yīng)管上的源極電流(即在漏極和源極電極之間，流經(jīng)傳感場(chǎng)效應(yīng)管的電流通路的電流)計(jì)算出來(lái)。

美國(guó)專(zhuān)利號(hào)為5,079,456的專(zhuān)利提出了一種用于測(cè)量并/或控制傳感場(chǎng)效應(yīng)管中的電流等級(jí)的方法和裝置，其中傳感場(chǎng)效應(yīng)管含有一個(gè)功率晶體管以及一個(gè)傳感晶體管。將這兩個(gè)晶體管偏置，在線性模式下工作，傳感晶體管的源極-漏極電壓V_ds，與功率晶體管的預(yù)設(shè)的那部分V_ds作比較。所產(chǎn)生的控制信號(hào)表示比較的結(jié)果，在一個(gè)實(shí)施例中，該控制信號(hào)用在反饋裝置中，用于將傳感晶體管的V_ds，驅(qū)動(dòng)到功率晶體管的預(yù)設(shè)部分V_ds因此，使傳感晶體管上所承載的電流的等級(jí)，與功率晶體管上所承載的電流的預(yù)設(shè)部分相等。

美國(guó)專(zhuān)利號(hào)為5,408,141的專(zhuān)利提出了一種集成的功率器件，包含一個(gè)功率晶體管和五個(gè)傳感晶體管。其中四個(gè)傳感晶體管，在尺寸上，都與功率晶體管成比例，并且利用與功率晶體管的零件相同的制備過(guò)程，制造在功率晶體管的有源區(qū)的外圍區(qū)域附近。第五個(gè)傳感晶體管位于功率晶體管的有源區(qū)內(nèi)部，利用金屬互聯(lián)的第二等級(jí)，連接到第五個(gè)傳感晶體管所需的源極區(qū)上，以形成源極接觸。

美國(guó)專(zhuān)利號(hào)為5,962,912的專(zhuān)利提出了一種具有晶體管單元結(jié)構(gòu)的功率半導(dǎo)體零件，該零件含有一個(gè)金屬電阻追蹤，通過(guò)一個(gè)非導(dǎo)電層，與功率半導(dǎo)體零件的半導(dǎo)體本體以及控制電極絕緣。該電阻追蹤位于功率半導(dǎo)體單元之間的水平區(qū)域中。利用電阻追蹤，零件的有源區(qū)不會(huì)做得更小，同時(shí)制備電阻追蹤與零件的金屬層，零件的金屬層提供與功率半導(dǎo)體的主電極接觸，因此增加電阻追蹤不需要額外的制備步驟。

然而，傳感場(chǎng)效應(yīng)管和主場(chǎng)效應(yīng)管之間的引線接合會(huì)影響期間的性能。此外，在不增加掩膜層以及制備工藝程序的數(shù)量的前提下，有必要研發(fā)一種在一個(gè)分立的功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管內(nèi)集成一個(gè)或多個(gè)傳感場(chǎng)效應(yīng)管的功率器件。正是在這一前提下，提出了本發(fā)明的各種實(shí)施例。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是，在不增加掩膜層以及制備工藝程序的數(shù)量的前提下，提供一種在一個(gè)分立的功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管內(nèi)集成一個(gè)或多個(gè)傳感場(chǎng)效應(yīng)管的功率器件及其制備方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種半導(dǎo)體器件，包含：

一個(gè)含有源極、本體和柵極的主場(chǎng)效應(yīng)管；

一個(gè)含有源極、本體和柵極的傳感場(chǎng)效應(yīng)管，其中傳感場(chǎng)效應(yīng)管的晶體管部分被主場(chǎng)效應(yīng)管的晶體管包圍，并位于主場(chǎng)效應(yīng)管的晶體管附近；

一個(gè)位于半導(dǎo)體器件邊緣處的傳感場(chǎng)效應(yīng)管源極墊，其中傳感場(chǎng)效應(yīng)管源極墊與傳感場(chǎng)效應(yīng)管的晶體管部分分開(kāi)，并通過(guò)傳感場(chǎng)效應(yīng)管探針金屬，連接到傳感場(chǎng)效應(yīng)管的晶體管部分；以及

一個(gè)電絕緣結(jié)構(gòu)，使主場(chǎng)效應(yīng)管的源極和本體區(qū)與傳感場(chǎng)效應(yīng)管的源極和本體區(qū)電絕緣，

其中主場(chǎng)效應(yīng)管、傳感場(chǎng)效應(yīng)管以及電絕緣結(jié)構(gòu)形成在一個(gè)單獨(dú)的半導(dǎo)體晶片中，通過(guò)配置絕緣結(jié)構(gòu)使傳感場(chǎng)效應(yīng)管的晶體管部分以及傳感場(chǎng)效應(yīng)管源極墊位于主場(chǎng)效應(yīng)管的有源區(qū)外部，

其中半導(dǎo)體器件是一個(gè)分立的垂直場(chǎng)效應(yīng)管。