[發(fā)明專利]集成在晶體管上的溫度傳感二極管結(jié)構(gòu)及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611267833.X
• 申請(qǐng)日: 2016-12-31
• 公開（公告）號(hào): CN106784018B
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王培林;井亞會(huì);戚麗娜;張景超;劉利峰;趙善麒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇宏微科技股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L29/861
• 分類號(hào): H01L29/861;H01L21/329
• 代理公司: 常州金之壇知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32317
• 代理人: 賈海芬

本發(fā)明涉及一種集成在晶體管上的溫度傳感二極管結(jié)構(gòu)及其制備方法，第一多晶硅層上部連接有第二氧化層，第二氧化層具有向下隔離出二極管區(qū)域的隔離部分，第二氧化層上部依次連接有第二多晶硅層和絕緣介質(zhì)層，絕緣介質(zhì)層的環(huán)形隔離部分將第二多晶硅層形成不相連接的二極管第二摻雜區(qū)和位于二極管第二摻雜區(qū)外圍的隔離保護(hù)環(huán)，且隔離保護(hù)環(huán)不閉合，第二多晶硅層向下延伸與二極管第二摻雜區(qū)連接形成縱向的PN結(jié)，二極管的第一電極與第一多晶硅層連接、第二電極與二極管第二摻雜區(qū)連接，保護(hù)電極隔離保護(hù)環(huán)連接，保護(hù)電極與第二電極連接形成等電位。本發(fā)明能夠?qū)崟r(shí)探測(cè)晶體管芯片溫度，能減少外界電流、電壓及電場(chǎng)變化能對(duì)溫度傳感二極管影響。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種集成在晶體管上的溫度傳感二極管結(jié)構(gòu)及其制備方法，屬于晶體管技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

大電流、大功率的功率半導(dǎo)體模塊越來越多應(yīng)用于汽車領(lǐng)域，需要對(duì)絕緣柵雙極晶體管(IGBT)或場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)采取過溫、過流、過壓等保護(hù)措施，因此往往需要將IGBT或MOSFET與溫度傳感器集成在一起。通過集成的溫度傳感器可以實(shí)時(shí)、有效檢測(cè)模塊、芯片的溫度，從而及時(shí)對(duì)器件進(jìn)行保護(hù)。目前功率半導(dǎo)體模塊大多是將溫度敏感元件與IGBT或MOSFET芯片封裝于同一模塊中，而該溫度敏感元件是檢測(cè)電路的溫度，并把溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成熱電動(dòng)勢(shì)信號(hào),這種結(jié)構(gòu)的溫度傳感器無法直接檢測(cè)到芯片內(nèi)部的溫度，在晶體管出現(xiàn)瞬間過溫、過流和過壓時(shí)，溫度敏感元件檢測(cè)無法真正起到保護(hù)作用。

目前先進(jìn)的溫度傳感器采用多晶薄膜結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)溫度檢測(cè)功能，一方面該多晶薄膜二極管采用橫向pn結(jié)，其耐壓與面積成正比，需要兼顧。另一方面該多晶薄膜二極管也需要通過內(nèi)部電路與晶體管連接，造成功率半導(dǎo)體模塊結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且與IGBT、MOSFET等晶體管工藝不完全兼容，提高了制作成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)合理，集成在晶體管芯片的有源區(qū)內(nèi)，能夠?qū)崟r(shí)探測(cè)晶體管芯片溫度，并能減少外界電流、電壓及電場(chǎng)變化對(duì)溫度傳感二極管影響，能與晶體管工藝兼容，降低制造成本的一種集成在晶體管上的溫度傳感二極管結(jié)構(gòu)及其制備方法。

本發(fā)明為達(dá)到上述目的的技術(shù)方案是：一種集成在晶體管上的溫度傳感二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于：硅片有源區(qū)內(nèi)依次連接有第一氧化層和其上部的第一多晶硅層，所述的第一多晶硅層為晶體管的多晶硅柵，所述第一多晶硅層上部連接有第二氧化層，第二氧化層具有向下穿過第一多晶硅層和第一氧化層并與晶體管的第一摻雜區(qū)和第二摻雜區(qū)連接用以隔離出二極管區(qū)域的隔離部分，隔離部分內(nèi)的第一氧化層構(gòu)成二極管的隔離墊、第一多晶硅層形成二極管第一摻雜區(qū)，第二氧化層上部連接有二極管區(qū)域處的第二多晶硅層及頂部的絕緣介質(zhì)層，絕緣介質(zhì)層具有穿過第二多晶硅層與第二氧化層連接的環(huán)形隔離部分，環(huán)形隔離部分將第二多晶硅層形成不相連接的二極管第二摻雜區(qū)和位于二極管第二摻雜區(qū)外圍的隔離保護(hù)環(huán)，且隔離保護(hù)環(huán)具有不閉合的開口，第二多晶硅層向下延伸的連接部分穿過第二氧化層與第一多晶硅層上的二極管第一摻雜區(qū)連接形成縱向的PN結(jié)，二極管的第一電極穿過絕緣介質(zhì)層和第二氧化層與第一多晶硅層連接、第二電極穿過絕緣介質(zhì)層與第二多晶硅層上的二極管第二摻雜區(qū)連接，保護(hù)電極穿過絕緣介質(zhì)層與第二多晶硅層上的隔離保護(hù)環(huán)連接，且保護(hù)電極與第二電極連接形成等電位。

本發(fā)明集成在晶體管上的溫度傳感二極管結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

⑴、場(chǎng)氧化：將清潔處理后的硅片入氧化爐內(nèi)進(jìn)行氧化處理，形成場(chǎng)氧化層；

⑵、光刻有源區(qū)：在硅片表面涂覆光刻膠，進(jìn)行光刻、顯影，刻蝕出有源區(qū)，刻蝕后將光刻膠去掉；

⑶、一次氧化：將硅片放入氧化爐內(nèi)進(jìn)行氧化處理，形成第一氧化層；

⑷、淀積第一多晶硅：在將硅片放入淀積爐內(nèi)，在第一氧化層上淀積并自摻雜形成第一多晶硅層或在第一氧化層上淀積本征多晶硅并進(jìn)行離子注入摻雜形成第一多晶硅層，形成導(dǎo)電的多晶硅柵和二極管第一摻雜區(qū)；