具有温度及电压检测功能的功率半导体器件及制作方法技术

本发明专利技术提供一种具有温度及电压检测功能的功率半导体器件及其制作方法，器件包括集成在同一衬底上的功率VDMOS器件、检测VDMOS器件及检测二极管；功率VDMOS器件与检测VDMOS器件的栅极相连及漏极相连，检测VDMOS器件的源极与检测二极管的正极相连，检测二极管的负极与功率VDMOS器件的源极相连并接地。本发明专利技术仅需在VDMOS集成一个或多个检测二极管，通过VDMOS开启和关闭两种状态、利用分时复用的方式采集检测二极管两端电压，从而对功率VDMOS器件同时进行温度、电压及电流监测，器件几乎没有额外功耗，同时无需额外外接检测电路或器件，可大大缩小系统PCB的面积和系统功耗，提高系统集成度。集成度。集成度。

【技术实现步骤摘要】
具有温度及电压检测功能的功率半导体器件及制作方法


[0001]本专利技术涉及一种功率半导体器件结构及其制作方法，特别是涉及一种具有温度及电压检测功能的功率半导体器件及制作方法。

技术介绍

[0002]VDMOS(垂直双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管)器件是功率半导体的主流器件之一，目前已经广泛于各类功率系统。与双极型晶体管相比，其开关速度快、损耗小、输入阻抗高、驱动功率小、频率特性好。
[0003]在VDMOS的应用过程中，经常需要监测流经VDMOS的电流、电压与温度，由于VDMOS的导通电阻非常低，在需要保证器件功耗与测量精度的情况下，难以实现电流、电压与温度的有效测量。
[0004]现有的测量中，通过外接恒温精密电阻等方式对VDMOS的电流、电压与温度进行监测，需要额外占用系统PCB的面积，并且在功率较大的应用系统中，由于恒温精密电阻的阻值通常接近或大于VDMOS的导通电阻，会大大提高系统的功耗，本身精密电阻的发热也会给系统PCB的热设计带来难度。

技术实现思路

[0005]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种具有温度及电压检测功能的功率半导体器件及制作方法，用于解决现有技术中难以在保证功耗较低的情况下对VDMOS的电流、电压与温度进行有效监测的问题。
[0006]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种具有温度及电压检测功能的功率半导体器件，所述功率半导体器件包括集成在同一衬底上的功率VDMOS器件、检测VDMOS器件及检测二极管；所述功率VDMOS器件的栅极与所述检测VDMOS器件的栅极相连，所述功率VDMOS器件的漏极与所述检测VDMOS器件的漏极相连，所述检测VDMOS器件的源极与所述检测二极管的正极相连，所述检测二极管的负极与所述功率VDMOS器件的源极相连并接地；当所述功率VDMOS器件与所述检测VDMOS器件开启时，通过测量所述检测二极管两端的第一检测电压，从而获取所述功率VDMOS器件的导通电压；当所述功率VDMOS器件与所述检测VDMOS器件关断时，向所述检测二极管的正极注入一固定电流，并检测所述检测二极管两端的检测电压，基于所述检测二极管的伏安特性与温度的关系曲线，通过所述固定电流与所述检测电压获取此时所述检测二极管所述对应的温度，从而获取所述功率VDMOS器件的温度。
[0007]可选地，基于所述功率VDMOS器件的伏安特性与温度的关系曲线，通过所述功率VDMOS器件的导通电压及所述功率VDMOS器件的温度，获取所述功率VDMOS器件的导通电流。
[0008]可选地，所述检测二极管为多个，且多个所述检测二极管通过金属线正向串联，其中，单个所述检测二极管的导通电压为不低于0.7V。
[0009]可选地，所述功率VDMOS器件与所述检测VDMOS器件基于相同工艺同时形成于所述
衬底上，所述功率VDMOS器件与所述检测VDMOS器件之间具有隔离区，所述功率VDMOS器件与所述检测VDMOS器件包括第一导电类型衬底，位于第一导电类型衬底之上的第一导电类型漂移区，位于第一导电类型漂移区上方的第二导电类型阱区，位于所述第二导电类型阱区内的第一导电类型源区，位于第一导电类型源区内的第一导电类型源极接触区以及第二导电类型源极接触区，伸入到第一导电类型漂移区内的深槽，以及位于深槽内部的栅介质层和栅极多晶硅层。
[0010]可选地，所述功率VDMOS器件与所述检测VDMOS器件的边缘区域具有场氧结构，所述场氧结构位于所述衬底上，所述检测二极管形成于所述场氧结构上。
[0011]可选地，所述检测二极管包括形成于所述场氧结构上的第二导电类型多晶硅以及形成于所述第二导电类型多晶硅中的第一导电类型掺杂区。
[0012]可选地，所述功率VDMOS器件、检测VDMOS器件及检测二极管通过介质层、导电通孔及位于所述介质层上的金属互连线实现电性连接。
[0013]可选地，所述第一导电类型为N型，所述第二导电类型为P型，或者所述第一导电类型为P型，所述第二导电类型为N型。
[0014]本专利技术还提供一种具有温度及电压检测功能的功率半导体器件的制作方法，包括步骤：1)提供一第一导电类型衬底，于所述第一导电类型衬底之上形成第一导电类型漂移区及第二导电类型阱区；2)定义功率VDMOS器件区域及检测VDMOS器件区域，在所述功率VDMOS器件区域及检测VDMOS器件区域形成伸入到第一导电类型漂移区内的深槽，并在所述功率VDMOS器件区域及检测VDMOS器件区域边缘区域形成场氧结构；3)于所述深槽内部的栅介质层；4)于所述深槽内部填充栅极多晶硅层，同时在所述场氧结构上形成第二导电类型多晶硅；5)通过离子注入工艺，在所述第二导电类型阱区内形成第一导电类型源区，以形成功率VDMOS器件、检测VDMOS器件，同时在所述第二导电类型多晶硅中形成第一导电类型掺杂区，以形成检测二极管；6)通过介质层、导电通孔及位于所述介质层上的金属互连线实现所述功率VDMOS器件、检测VDMOS器件及检测二极管的电性连接，其中，所述功率VDMOS器件的栅极与所述检测VDMOS器件的栅极相连，所述功率VDMOS器件的漏极与所述检测VDMOS器件的漏极相连，所述检测VDMOS器件的源极与所述检测二极管的正极相连，所述检测二极管的负极与所述功率VDMOS器件的源极相连并接地；当所述功率VDMOS器件与所述检测VDMOS器件开启时，通过测量所述检测二极管两端的第一检测电压，从而获取所述功率VDMOS器件的导通电压；当所述功率VDMOS器件与所述检测VDMOS器件关断时，向所述检测二极管的正极注入一固定电流，并检测所述检测二极管两端的检测电压，基于所述检测二极管的伏安特性与温度的关系曲线，通过所述固定电流与所述检测电压获取此时所述检测二极管所述对应的温度，从而获取所述功率VDMOS器件的温度。
[0015]可选地，基于所述功率VDMOS器件的伏安特性与温度的关系曲线，通过所述功率VDMOS器件的导通电压及所述功率VDMOS器件的温度，获取所述功率VDMOS器件的导通电流。
[0016]可选地，所述检测二极管为多个，且多个所述检测二极管通过金属线正向串联，其中，单个所述检测二极管的导通电压为不低于0.7V。
[0017]可选地，所述第一导电类型为N型，所述第二导电类型为P型，或者所述第一导电类型为P型，所述第二导电类型为N型。
[0018]如上所述，本专利技术的具有温度及电压检测功能的功率半导体器件及制作方法，具
有以下有益效果：
[0019]本专利技术在功率VDMOS器件的同一衬底上集成检测VDMOS器件与检测二极管，当所述功率VDMOS器件与所述检测VDMOS器件开启时，通过测量所述检测二极管两端的第一检测电压，从而获取所述功率VDMOS器件的导通电压；当所述功率VDMOS器件与所述检测VDMOS器件关断时，向所述检测二极管的正极注入一固定电流，并检测所述检测二极管两端的检测电压，基于所述检测二极管的伏安特性与温度的关系曲线，通过所述固定电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有温度及电压检测功能的功率半导体器件，其特征在于：所述功率半导体器件包括集成在同一衬底上的功率VDMOS器件、检测VDMOS器件及检测二极管；所述功率VDMOS器件的栅极与所述检测VDMOS器件的栅极相连，所述功率VDMOS器件的漏极与所述检测VDMOS器件的漏极相连，所述检测VDMOS器件的源极与所述检测二极管的正极相连，所述检测二极管的负极与所述功率VDMOS器件的源极相连并接地；当所述功率VDMOS器件与所述检测VDMOS器件开启时，通过测量所述检测二极管两端的第一检测电压，从而获取所述功率VDMOS器件的导通电压；当所述功率VDMOS器件与所述检测VDMOS器件关断时，向所述检测二极管的正极注入一固定电流，并检测所述检测二极管两端的检测电压，基于所述检测二极管的伏安特性与温度的关系曲线，通过所述固定电流与所述检测电压获取此时所述检测二极管所述对应的温度，从而获取所述功率VDMOS器件的温度。2.根据权利要求1所述的具有温度及电压检测功能的功率半导体器件，其特征在于：基于所述功率VDMOS器件的伏安特性与温度的关系曲线，通过所述功率VDMOS器件的导通电压及所述功率VDMOS器件的温度，获取所述功率VDMOS器件的导通电流。3.根据权利要求1所述的具有温度及电压检测功能的功率半导体器件，其特征在于：所述检测二极管为多个，且多个所述检测二极管通过金属线正向串联，其中，单个所述检测二极管的导通电压为不低于0.7V。4.根据权利要求1所述的具有温度及电压检测功能的功率半导体器件，其特征在于：所述功率VDMOS器件与所述检测VDMOS器件基于相同工艺同时形成于所述衬底上，所述功率VDMOS器件与所述检测VDMOS器件之间具有隔离区，所述功率VDMOS器件与所述检测VDMOS器件包括第一导电类型衬底，位于第一导电类型衬底之上的第一导电类型漂移区，位于第一导电类型漂移区上方的第二导电类型阱区，位于所述第二导电类型阱区内的第一导电类型源区，伸入到第一导电类型漂移区内的深槽，以及位于深槽内部的栅介质层和栅极多晶硅层。5.根据权利要求1所述的具有温度及电压检测功能的功率半导体器件，其特征在于：所述功率VDMOS器件与所述检测VDMOS器件的边缘区域具有场氧结构，所述场氧结构位于所述衬底上，所述检测二极管形成于所述场氧结构上。6.根据权利要求5所述的具有温度及电压检测功能的功率半导体器件，其特征在于：所述检测二极管包括形成于所述场氧结构上的第二导电类型多晶硅以及形成于所述第二导电类型多晶硅中的第一导电类型掺杂区。7.根据权利要求1所述的具有温度及电压检测功能的功率半导体器件，其特征在于：所述功率VDMOS器件、检测VDMOS器件及检测二极管通过介质层、导电通孔及位于所述介质层上的金属互连线实现电性连...

【专利技术属性】
技术研发人员：王凡，
申请(专利权)人：上海若坝思特半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：