能高精度测温的SGT功率器件制造技术

本发明专利技术涉及一种能高精度测温的SGT功率器件。其在有源区内，包括至少一个测温单元，其中，所述测温单元包括测温单元体以及测温单元栅极导电多晶硅；在测温沟槽内，测温单元体与测温单元栅极导电多晶硅的分布状态与元胞区内任一元胞所采用的SGT结构相一致；对测温单元体，包括若干依次交替分布的测温P型导电多晶硅以及测温N型导电多晶硅，其中，测温P型导电多晶硅与邻近的测温N型导电多晶硅接触连接，且测温P型型导电多晶硅与测温N型导电多晶硅的交替排布方向与测温沟槽的长度方向相一致。本发明专利技术可实现对功率半导体器件内部温度的高精度测量，降低面积的占用，与现有工艺兼容，安全可靠。安全可靠。安全可靠。

【技术实现步骤摘要】
能高精度测温的SGT功率器件


[0001]本专利技术涉及一种功率器件，尤其是一种能高精度测温的SGT功率器件。

技术介绍

[0002]目前，对功率半导体芯片，如VDMOS器件、IGBT器件等，不仅朝着功率密度越来约高的方向发展，同时也不断的集成新的功能，以满足不同应用系统的需求。
[0003]为保证功率半导体芯片的稳定性，需对功率半导体芯片的工作温度进行监控，例如在VDMOS和IGBT等功率器件中集成温度传感器，以实时监控芯片的温度，使得功率半导体芯片和基于所述功率半导体芯片的系统运行更加安全持久，达到延长功率半导体芯片和基于功率半导体芯片系统使用寿命的目的。
[0004]传统的功率半导体芯片使用时，在芯片表面设计多个传接的多晶二极管，通过对多晶二极管压降的监控，以实现对功率半导体芯片温度的监控。传统的设计工艺上，更容易实现利用多晶二极管对温度的监控，但是功率半导体芯片的主要发热点位于所述功率半导体芯片的内部，表面的温度并不是芯片内部最高温度，即此种温度监控方式下，温度采集还不够精准。此外，将芯片表面一定区域设计成了传感器区域，则会占用功率半导体芯片有效面积，使得芯片功率密度下降。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种能高精度测温的SGT功率器件，其可实现对功率半导体器件内部温度的高精度测量，降低面积的占用，与现有工艺兼容，安全可靠。
[0006]按照本专利技术提供的技术方案，所述能高精度测温的SGT功率器件，包括半导体基板以及制备于所述基板中心区的有源区，有源区内的元胞包括元胞沟槽以及制备于所述元胞沟槽内的SGT结构；
[0007]在有源区内，包括至少一个测温单元，其中，
[0008]所述测温单元包括制备于有源区内的测温沟槽、用于器件测温的测温单元体以及用于欧姆接触栅极金属的测温单元栅极导电多晶硅；
[0009]在测温沟槽内，测温单元体与测温单元栅极导电多晶硅的分布状态与元胞区内任一元胞所采用的SGT结构相一致，且测温单元体与测温单元栅极导电多晶硅绝缘隔离；
[0010]对测温单元体，包括若干依次交替分布的测温P型导电多晶硅以及测温N型导电多晶硅，其中，测温P型导电多晶硅与邻近的测温N型导电多晶硅接触连接，且测温P型型导电多晶硅与测温N型导电多晶硅的交替排布方向与测温沟槽的长度方向相一致。
[0011]所述测温单元包括两个相邻且相互平行的测温沟槽，一测温沟槽的下部与另一测温沟槽的下部相互连通，以使得两个测温沟槽内的测温单元体相互串接成一体，以形成测温单元合体；
[0012]对测温单元合体，用于测温引出的测温P型导电多晶硅、测温N型导电多晶硅分别
位于两个测温沟槽内，且所述用于测温引出的测温P型导电多晶硅、测温N型导电多晶硅与测温沟槽的同一端对应，以便将测温P型导电多晶硅、测温N型导电多晶硅引出后位于同一区域。
[0013]所述测温沟槽呈长条状，测温沟槽与元胞内的元胞沟槽相互平行，且测温沟槽与元胞沟槽采用同一工艺步骤制成；
[0014]测温单元包括两个测温沟槽时，相邻测温沟槽的一端通过连接沟槽相互连接并连通，测温单元合体分布于测温沟槽以及连接沟槽内；
[0015]测温引出用的测温P型导电多晶硅、连接沟槽分别与一测温沟槽的两端对应。
[0016]对一测温沟槽，所述测温沟槽内的测温单元体位于所述测温沟槽内测温单元栅极导电多晶硅的正下方，其中，
[0017]测温单元体通过测温单元下绝缘氧化层与所在测温沟槽下部的内壁绝缘隔离，测温单元栅极导电多晶硅通过测温单元上绝缘氧化层与所在测温沟槽上部的内壁绝缘隔离；
[0018]测温单元栅极导电多晶硅在测温沟槽内的宽度大于测温单元体在测温沟槽内的宽度。
[0019]在有源区内，测温沟槽的深度与元胞沟槽的深度相一致；
[0020]测温沟槽、元胞沟槽均贯穿有源区内的第二导电类型基区，测温单元栅极导电多晶硅的下端位于第二导电类型基区的下方。
[0021]在任一元胞沟槽以及测温沟槽的两侧均设置第一导电类型源区，其中，
[0022]所述第一导电类型源区位于第二导电类型基区内，第一导电类型源区与所正对应元胞沟槽或测温沟槽的外侧壁接触；
[0023]第二导电类型基区以及所有的第一导电类型源区均与有源区上方的源极金属欧姆接触。
[0024]对任一元胞，所述元胞沟槽内的SGT结构包括位于元胞沟槽内下部的元胞源极导电多晶硅以及位于元胞沟槽内上部的元胞栅极导电多晶硅，其中，
[0025]元胞源极导电多晶硅位于元胞栅极导电多晶硅的正下方，元胞源极导电多晶硅与元胞栅极导电多晶硅绝缘隔离，元胞源极导电多晶硅与源极金属欧姆接触，元胞栅极导电多晶硅与栅极金属欧姆接触；
[0026]元胞栅极导电多晶硅在元胞沟槽内的宽度大于元胞源极导电多晶硅在元胞沟槽内的宽度。
[0027]元胞源极导电多晶硅通过元胞下绝缘氧化层与所在元胞沟槽下部的内壁绝缘隔离；
[0028]元胞栅极导电多晶硅通过元胞上绝缘氧化层与所在元胞沟槽上部的内部绝缘隔离。
[0029]元胞下绝缘氧化层与测温单元下绝缘氧化层为同一工艺步骤层；
[0030]元胞上绝缘氧化层与测温单元上绝缘氧化层为同一工艺步骤层。
[0031]还包括设置于半导体基板背面的背面电极结构，以利用所述背面电极结构与有源区配合形成所需的SGT功率器件。
[0032]本专利技术的优点：在测温沟槽内，测温单元体与测温单元栅极导电多晶硅的分布状态与元胞区内任一元胞所采用的SGT结构相一致，且测温单元体与测温单元栅极导电多晶
硅绝缘隔离；对测温单元体，包括若干依次交替分布的测温P型导电多晶硅以及测温N型导电多晶硅，其中，测温P型导电多晶硅与邻近的测温N型导电多晶硅接触连接；利用有源区内的测温单元体，可实现对功率器件高精度的测温，且不影响功率器件的工作状态，降低面积的占用，与现有工艺兼容，安全可靠。
附图说明
[0033]图1为本专利技术测温单元以及元胞在有源区内分布的一种实施例剖视图。
[0034]图2为本专利技术测温单元的一种实施例示意图。
[0035]附图标记说明：1
‑
N型衬底、2
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背面电极结构、3
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元胞沟槽、4
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源极金属、5
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绝缘介质层、6
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P型基区、7
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元胞栅极导电多晶硅、8
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元胞源极导电多晶硅、9
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测温P型导电多晶硅、10
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测温N型导电多晶硅、11
‑
元胞上绝缘氧化层、12
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N+源区、13
‑
元胞下绝缘氧化层、14
‑
测温单元下绝缘氧化层、15
‑
测温单元上绝缘氧化层、16
‑
测温沟槽、17
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种能高精度测温的SGT功率器件，包括半导体基板以及制备于所述基板中心区的有源区，有源区内的元胞包括元胞沟槽以及制备于所述元胞沟槽内的SGT结构；其特征是：在有源区内，包括至少一个测温单元，其中，所述测温单元包括制备于有源区内的测温沟槽、用于器件测温的测温单元体以及用于欧姆接触栅极金属的测温单元栅极导电多晶硅；在测温沟槽内，测温单元体与测温单元栅极导电多晶硅的分布状态与元胞区内任一元胞所采用的SGT结构相一致，且测温单元体与测温单元栅极导电多晶硅绝缘隔离；对测温单元体，包括若干依次交替分布的测温P型导电多晶硅以及测温N型导电多晶硅，其中，测温P型导电多晶硅与邻近的测温N型导电多晶硅接触连接，且测温P型型导电多晶硅与测温N型导电多晶硅的交替排布方向与测温沟槽的长度方向相一致。2.根据权利要求1所述能高精度测温的SGT功率器件，其特征是：所述测温单元包括两个相邻且相互平行的测温沟槽，一测温沟槽的下部与另一测温沟槽的下部相互连通，以使得两个测温沟槽内的测温单元体相互串接成一体，以形成测温单元合体；对测温单元合体，用于测温引出的测温P型导电多晶硅、测温N型导电多晶硅分别位于两个测温沟槽内，且所述用于测温引出的测温P型导电多晶硅、测温N型导电多晶硅与测温沟槽的同一端对应，以便将测温P型导电多晶硅、测温N型导电多晶硅引出后位于同一区域。3.根据权利要求2所述能高精度测温的SGT功率器件，其特征是：所述测温沟槽呈长条状，测温沟槽与元胞内的元胞沟槽相互平行，且测温沟槽与元胞沟槽采用同一工艺步骤制成；测温单元包括两个测温沟槽时，相邻测温沟槽的一端通过连接沟槽相互连接并连通，测温单元合体分布于测温沟槽以及连接沟槽内；测温引出用的测温P型导电多晶硅、连接沟槽分别与一测温沟槽的两端对应。4.根据权利要求1至3任一项所述能高精度测温的SGT功率器件，其特征是：对一测温沟槽，所述测温沟槽内的测温单元体位于所述测温沟槽内测温单元栅极导电多晶硅的正下方，其中，测温单元体通过测温单元下绝缘氧化层与所在测温沟槽下部的内...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔凡标，许生根，杨晓鸾，李哲峰，李磊，
申请(专利权)人：江苏中科君芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：