一种基于SenseFET的压控采样器件制造技术

本发明专利技术提供一种基于SenseFET的压控采样器件，第二导电类型半导体漂移区上表面设有第一个第一导电类型半导体采样电压控制区和第二个第一导电类型半导体采样电压控制区，第一个第一导电类型半导体采样电压控制区和第二个第一导电类型半导体采样电压控制区位于第一导电类型半导体掺杂区的右侧、第二导电类型半导体掺杂区的左侧，第一个第一导电类型半导体采样电压控制区和第二个第一导电类型半导体采样电压控制区之间具有电压感测电极；本发明专利技术器件在开启周期可通过栅极实现采样电流的可控性，关断周期可以实现芯片自供电，在实现原有电流采样功能的基础上，器件在导通过程中可以实现从低电压到高电压瞬态的电压跟随，以检测漏极电压的变化，且采样电压的采样比可控。

A Voltage-controlled Sampling Device Based on SenseFET

【技术实现步骤摘要】
一种基于SenseFET的压控采样器件
本专利技术属于功率半导体器件
，涉及一种基于SenseFET的压控采样器件。
技术介绍
与功率驱动相关的高压、功率集成电路和系统中，都需要对高压、功率集成电路输入/输出性能和负载情况等进行检测，做到对电路和系统的实时保护，满足集成电路和系统的智能化，有效地保证系统正常和可靠地工作。实现高压、功率集成电路及其应用系统的控制是当今国内外的研究热点以及研究科学难点。目前，关于采样方面的技术包括外围元器件采样和芯片内部采样，外围电压采样如副边反馈取样、电阻、电流镜取样等方法，这些方法都会带来信号取样不可调、取样精度不够、制作成本增加、应用电路体积加大等缺点；芯片内部采样则会存在信号采样不可调、采样精度不够、应用场合受限等缺点。电流采样方面，其他人提出了JFET采样结构，如图2所示，JFET采样器件具有结构简单、采样精度高、可以作为采样和自供电的复用器件等优点。在低电压应用场合，传统结构的JFET采样器件已经可以胜任相关应用，但在高压应用场合，常规JFET采样器件很难满足应用要求，首先，器件耐压不够，考虑到设计时的各方面折中关系，耐压也很难再设计提升；其次，JFET背栅极接地或者固定电位，采样电流漂移区深度决定，无法在应用中时进行调节，即采样不可控；最后，饱和区恒流特性差，非恒流充电会导致自供电电压不稳，从而影响芯片正常工作。但该结构不适合用于高压应用场合。针对传统JFET采样器件的不足，提出了如图3所示的SenseFET结构，该结构在电流采样方面具有更优异的表现：高的电压阻断能力、应用简单(可无外部反馈)，器件在开启周期通过栅极实现采样电流的可控性，关断周期可以实现芯片自供电，采样电流具有可控性、采样精度高。此外，SenseFET在饱和区工作时具有比传统JFET采样器件更好的饱和区恒流特性。然而，对于高压SenseFET的研究和设计尚不充分，在外部电压由低到高的瞬态过程中器件不具备对外部电压检测的能力，因此存在器件失效的隐患。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述SenseFET存在的问题，提出一种基于SenseFET的压控采样器件。为实现上述专利技术目的，本专利技术技术方案如下：一种基于SenseFET的压控采样器件，其元胞结构包括第一导电类型半导体衬底1、第一导电类型半导体衬底1右侧上表面的第一导电类型半导体掺杂区3、位于第一导电类型半导体衬底1上表面第一导电类型半导体掺杂区3左侧的第二导电类型半导体漂移区2；所述第一导电类型半导体掺杂区3上表面具有衬底金属电极18；所述第二导电类型半导体漂移区2上表面从左往右依次设置第二导电类型半导体漏区4、第一导电类型半导体掺杂区5、第一导电类型半导体掺杂区6、和第二导电类型半导体掺杂区10；所述第一导电类型半导体掺杂区6中具有第一导电类型半导体表面重掺杂区7；所述第一导电类型半导体掺杂区5上表面具有氧化层19；所述氧化层19中具有第一多晶硅11和第二多晶硅12构成的场板结构；所述第二导电类型半导体漏区4上表面和第一多晶硅11之间具有漏极金属20连接；所述第一导电类型半导体表面重掺杂区7上表面和第二多晶硅12之间具有栅极金属13连接；所述第二导电类型半导体漂移区2上表面设有第一个第一导电类型半导体采样电压控制区8和第二个第一导电类型半导体采样电压控制区9，第一个第一导电类型半导体采样电压控制区8和第二个第一导电类型半导体采样电压控制区9位于第一导电类型半导体掺杂区6的右侧、第二导电类型半导体掺杂区10的左侧，所述第一个第一导电类型半导体采样电压控制区8上表面具有第一金属电极14；所述第二个第一导电类型半导体采样电压控制区9上表面具有第三金属电极16；所述第二导电类型半导体漂移区2上表面第一个第一导电类型半导体采样电压控制区8和第二个第一导电类型半导体采样电压控制区9之间具有第二金属电极15，第二导电类型半导体掺杂区10上表面具有电流感测电极17。作为优选方式，第一导电类型半导体为P型半导体，第二导电类型半导体为N型半导体。作为优选方式，第一导电类型半导体为N型半导体，第二导电类型半导体为P型半导体。作为优选方式，第一导电类型半导或第二导电类型半导体为单晶硅、碳化硅或者氮化镓。本专利技术的有益效果为：器件在开启周期可通过栅极实现采样电流的可控性，关断周期可以实现芯片自供电，在实现原有电流采样功能的基础上，器件在导通过程中可以实现从低电压到高电压瞬态的电压跟随，以检测漏极电压的变化，且采样电压的采样比可控。附图说明图1是本专利技术的一种基于SenseFET的压控采样器件的结构示意图；图2是常规JFET采样结构示意图；图3是SenseFET采样结构示意图；图4是本专利技术压控采样器件的漏极电压和采样电压随时间的变化示意图；图5是本专利技术压控采样器件的采样电压跟随器件的漏极电压的变化示意图。1为第一导电类型半导体衬底，2为第二导电类型半导体漂移区，3为第一导电类型半导体掺杂区，4为第二导电类型半导体漏区，5为第一导电类型半导体掺杂区，6为第一导电类型半导体掺杂区，7为第一导电类型半导体表面重掺杂区，8为第一个第一导电类型半导体采样电压控制区，9为第二个第一导电类型半导体采样电压控制区，10为第二导电类型半导体掺杂区，11为第一多晶硅，12为第二多晶硅，13为栅极金属，14为第一金属电极，15为第二金属电极，16为第三金属电极，17为电流感测电极，18为衬底金属电极，19为氧化层，20为漏极金属。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。本专利技术的一种基于SenseFET的压控采样器件，如图1所示，其元胞结构包括第一导电类型半导体衬底1、第一导电类型半导体衬底1右侧上表面的第一导电类型半导体掺杂区3、位于第一导电类型半导体衬底1上表面第一导电类型半导体掺杂区3左侧的第二导电类型半导体漂移区2；所述第一导电类型半导体掺杂区3上表面具有衬底金属电极18；所述第二导电类型半导体漂移区2上表面从左往右依次设置第二导电类型半导体漏区4、第一导电类型半导体掺杂区5、第一导电类型半导体掺杂区6、和第二导电类型半导体掺杂区10；所述第一导电类型半导体掺杂区6中具有第一导电类型半导体表面重掺杂区7；所述第一导电类型半导体掺杂区5上表面具有氧化层19；所述氧化层19中具有第一多晶硅11和第二多晶硅12构成的场板结构；所述第二导电类型半导体漏区4上表面和第一多晶硅11之间具有漏极金属20连接；所述第一导电类型半导体表面重掺杂区7上表面和第二多晶硅12之间具有栅极金属13连接；其特征在于：所述第二导电类型半导体漂移区2上表面设有第一个第一导电类型半导体采样电压控制区8和第二个第一导电类型半导体采样电压控制区9，第一个第一导电类型半导体采样电压控制区8和第二个第一导电类型半导体采样电压控制区9位于第一导电类型半导体掺杂区6的右侧、第二导电类型半导体掺杂区10的左侧，所述第一个第一导电类型半导体采样电压控制区8上表面具有第一金属电极14；所述第二个第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于SenseFET的压控采样器件，其元胞结构包括第一导电类型半导体衬底(1)、第一导电类型半导体衬底(1)右侧上表面的第一导电类型半导体掺杂区(3)、位于第一导电类型半导体衬底(1)上表面第一导电类型半导体掺杂区(3)左侧的第二导电类型半导体漂移区(2)；所述第一导电类型半导体掺杂区(3)上表面具有衬底金属电极(18)；所述第二导电类型半导体漂移区(2)上表面从左往右依次设置第二导电类型半导体漏区(4)、第一导电类型半导体掺杂区(5)、第一导电类型半导体掺杂区(6)、和第二导电类型半导体掺杂区(10)；所述第一导电类型半导体掺杂区(6)中具有第一导电类型半导体表面重掺杂区(7)；所述第一导电类型半导体掺杂区(5)上表面具有氧化层(19)；所述氧化层(19)中具有第一多晶硅(11)和第二多晶硅(12)构成的场板结构；所述第二导电类型半导体漏区(4)上表面和第一多晶硅(11)之间具有漏极金属(20)连接；所述第一导电类型半导体表面重掺杂区(7)上表面和第二多晶硅(12)之间具有栅极金属(13)连接；其特征在于：所述第二导电类型半导体漂移区(2)上表面设有第一个第一导电类型半导体采样电压控制区(8)和第二个第一导电类型半导体采样电压控制区(9)，第一个第一导电类型半导体采样电压控制区(8)和第二个第一导电类型半导体采样电压控制区(9)位于第一导电类型半导体掺杂区(6)的右侧、第二导电类型半导体掺杂区(10)的左侧，所述第一个第一导电类型半导体采样电压控制区(8)上表面具有第一金属电极(14)；所述第二个第一导电类型半导体采样电压控制区(9)上表面具有第三金属电极(16)；所述第二导电类型半导体漂移区(2)上表面第一个第一导电类型半导体采样电压控制区(8)和第二个第一导电类型半导体采样电压控制区(9)之间具有第二金属电极(15)，第二导电类型半导体掺杂区10上表面具有电流感测电极(17)。...

【技术特征摘要】
1.一种基于SenseFET的压控采样器件，其元胞结构包括第一导电类型半导体衬底(1)、第一导电类型半导体衬底(1)右侧上表面的第一导电类型半导体掺杂区(3)、位于第一导电类型半导体衬底(1)上表面第一导电类型半导体掺杂区(3)左侧的第二导电类型半导体漂移区(2)；所述第一导电类型半导体掺杂区(3)上表面具有衬底金属电极(18)；所述第二导电类型半导体漂移区(2)上表面从左往右依次设置第二导电类型半导体漏区(4)、第一导电类型半导体掺杂区(5)、第一导电类型半导体掺杂区(6)、和第二导电类型半导体掺杂区(10)；所述第一导电类型半导体掺杂区(6)中具有第一导电类型半导体表面重掺杂区(7)；所述第一导电类型半导体掺杂区(5)上表面具有氧化层(19)；所述氧化层(19)中具有第一多晶硅(11)和第二多晶硅(12)构成的场板结构；所述第二导电类型半导体漏区(4)上表面和第一多晶硅(11)之间具有漏极金属(20)连接；所述第一导电类型半导体表面重掺杂区(7)上表面和第二多晶硅(12)之间具有栅极金属(13)连接；其特征在于：所述第二导电类型半导体漂移区(2)上表面设有第一个第一导电类型半导体采样电压控制区(8)...

【专利技术属性】
技术研发人员：李泽宏，杨洋，彭鑫，赵一尚，程然，何云娇，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51