[發明專利]一種集成PiN結構溫度傳感器的MOSFET器件及其制備方法

在審

• 申請號: 202011322785.6
• 申請日: 2020-11-23
• 公開（公告）號: CN114530377A
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 李鑫
• 申請（專利權）人: 瑤芯微電子科技（上海）有限公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L23/34;H01L29/78
• 代理公司: 西安嘉思特知識產權代理事務所(普通合伙) 61230
• 代理人: 劉長春

本發明涉及一種集成PiN結構溫度傳感器的MOSFET器件及其制備方法，方法包括：選取N型襯底層；在N型襯底層上形成N型外延層；在N型外延層的兩端的內表面形成P阱注入區；在P阱注入區的內表面形成N+注入區；在P阱注入區的內表面形成P+注入區、同時在N型外延層的內表面形成P區；在部分N型外延層、部分P阱注入區和部分N+注入區上形成第一柵氧化層和第二柵氧化層；在P+注入區和部分N+注入區上形成源極；在N型襯底層的下表面形成漏極；在P區上形成復合金屬層；在第一柵氧化層和第二柵氧化層上形成柵極。本發明所形成的PiN結構的溫度傳感器可以通過測試電流的變化，實時監控MOSFET器件體內的熱分布、結溫等熱特性，從而指導器件工作狀態的變化。

技術領域

本發明屬于微電子技術領域，涉及一種集成PiN結構溫度傳感器的MOSFET器件及其制備方法。

背景技術

碳化硅(SiC)以其優良的物理化學特性和電學特性成為制造高溫、大功率電子器件的一種最有優勢的半導體材料，并且具有遠大于Si材料的功率器件品質因子。SiCMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金氧半場效晶體管)功率器件的研發始于20世紀90年代，具有輸入阻抗高、開關速度快、工作頻率高、耐高溫高壓等一系列優點，已在開關穩壓電源、高頻加熱、汽車電子以及功率放大器等方面取得了廣泛的應用。

為了實現較高的高溫可靠性，從應用技術角度，需要對功率4H-SiC MOSFET在不同應用過程中的結溫、熱分布等特性進行監控，從而指導器件的安全工作區域。

然而，在常規傳統結構的4H-SiC功率MOSFET器件中，并無此類內部監控器件，而采用外部設備又無法準確獲得器件內部的熱特性。這樣會導致器件在高溫工作時的特性變差，從而影響了器件的應用可靠性。

發明內容

為了解決現有技術中存在的上述問題，本發明提供了一種集成PiN結構溫度傳感器的MOSFET器件及其制備方法。本發明要解決的技術問題通過以下技術方案實現：

本發明實施例提供了一種集成PiN結構溫度傳感器的MOSFET器件的制備方法，包括以下步驟：

選取N型襯底層；

在所述N型襯底層上形成N型外延層；

在所述N型外延層的兩端的內表面形成兩個P阱注入區；

在所述P阱注入區的內表面形成N+注入區；

在所述P阱注入區的內表面形成P+注入區、同時在所述N型外延層的內表面形成P區，其中，兩個所述N+注入區位于兩個所述P+注入區之間，所述P區位于兩個所述N+注入區之間；

在部分所述N型外延層、部分所述P阱注入區和部分所述N+注入區上形成第一柵氧化層和第二柵氧化層，所述P區位于所述第一柵氧化層和所述第二柵氧化層之間；

在所述P+注入區和部分所述N+注入區上形成源極；

在所述N型襯底層的下表面形成漏極；

在所述P區上形成復合金屬層；

在所述第一柵氧化層和所述第二柵氧化層上形成柵極。

在本發明的一個實施例中，所述N型襯底層為N型4H-SiC襯底層，所述N型外延層為N型4H-SiC外延層。

在本發明的一個實施例中，在所述N型外延層的兩端的內表面形成兩個P阱注入區，包括：

利用離子注入方法在所述N型外延層的兩端的內表面注入Al離子形成兩個P阱注入區。

在本發明的一個實施例中，在所述P阱注入區的內表面形成N+注入區，包括：