本发明专利技术提供一种集成温度传感器的碳化硅VDMOS器件及其制作方法，器件包含金属漏电极、漏极欧姆接触区、碳化硅N+衬底、碳化硅N‑飘移区、第一Pbase区、第二Pbase区、第三Pbase区、N+源区、P+欧姆接触区、场氧化层、第二多晶硅栅、温度传感器P+离子注入区、金属源金极、第一栅介质、第一多晶硅栅、温度传感器阳极金属、温度传感器阴极金属，本发明专利技术利用肖特基二极管作为温度传感器，把温度传感器集成到碳化硅VDMOS的Pbase区中，并单独为传感器增加两个电极，通过利用碳化硅材料作为温度传器，实现了耐高温的温度传感器，工作温度0‑300℃，电流和温度有良好的线性，在实现了器件工作温度检测的同时，消除了传感器对于碳化硅VDMOS反向耐压的影响，最小化了版图开销。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于功率半导体器件
，涉及垂直双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管(VDMOSFET)器件结构，尤其是一种集成温度传感器的碳化硅VDMOS器件。
技术介绍
碳化硅(Silicon Carbide)材料凭借临界击穿电场高、热导率高、热载流子饱和漂移速度高、抗辐照能力强等特点，极大地扩展了功率器件的能量处理能力，满足下一代电力电子装备对功率器件更大功率、更小体积和更恶劣条件下工作的要求，正逐步应用于各种功率电子系统领域。碳化硅VDMOS常应用于高压大电流的工作条件，以及大功率功率模块的制作，在反复开启和关断时会产生大量的热量。如果缺乏及时的调控，热量的积累会使器件的工作性能退化，影响器件的可靠性。及时的探测并调控器件的工作温度，对于制作高可靠性的功率模块有着很重要的现实意义。现有的碳化硅VDMOS器件工作温度的检测，是通过外围的电路或是传感器探测来实现的。利用外围电路度检测增加了电路的开销同时检测不具有及时性；利用传感器探测是针对封装的温度检测，不能很好的反应封装内碳化硅器件的温度。碳化硅由于其优良的材料特性，能制作出工作温度高达300℃的温度传感器，因此可以将温度传感器集成到碳化硅VDMOS器件中，以实现碳化硅VDMOS器件温度的检测。为了将温度传感器集成到碳化硅VDMOS中，本专利技术利用肖特基二极管作为温度传感器，把温度传感器集成到碳化硅VDMOS的Pbase区中，如图2所示，并单独为传感器增加两个电极。通过利用碳化硅材料作为温度传器，本专利技术实现了耐高温的温度传感器，工作温度0-300℃，电流和温度有良好的线性性。通过将传感器集成在Pbase区，本专利技术在实现了器件工作温度检测的同时，消除了传感器对于碳化硅VDMOS反向耐压的影响，最小化了版图开销，和现有的VDMOS制作工艺有良好的兼容性。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于解决问题，提供一种集成温度传感器的碳化硅VDMOS器件及其制作方法。为实现上述专利技术目的，本专利技术提供一种集成温度传感器的碳化硅VDMOS器件，技术方案如下：一种集成温度传感器的碳化硅VDMOS器件，包含金属漏电极、金属漏电极上方的漏极欧姆接触区、漏极欧姆接触区上方的碳化硅N+衬底、碳化硅N+衬底上方的碳化硅N-飘移区，所述碳化硅N-漂移区的上层左端、上层中部、上层右端分别设有第一Pbase区、第二Pbase区、第三Pbase区；所述第一Pbase区中具有相互独立的N+源区和P+欧姆接触区；所述第二Pbase区上表面具有场氧化层；所述场氧化层上表面有第二多晶硅栅；所述第三Pbase区左端和金属形成肖特基接触区，所述第三Pbase区内部右端有温度传感器P+离子注入区；温度传感器P+离子注入区表面和金属形成第二欧姆接触区；所述N+源区和P+欧姆接触区上表面和金属形成第一欧姆接触区；所述第一欧姆接触区上具有金属源金极；所述N+源区上表面具有第一栅介质；所述栅介质上具有第一多晶硅栅；所述肖特基接触区上表面具有温度传感器阳极金属；所述第二欧姆接触区上表面具有温度传感器阴极金属；所述第二多晶硅栅上表面有第三欧姆接触区；所述第三欧姆接触区上方有金属栅电极；所述金属源金极和第一多晶硅栅之间、金属栅电极和第二多晶硅栅之间有层间介质；所述温度传感器阳极金属与第三Pbase区间有层间介质；所述温度传感器阴极金属与温度传感器P+离子注入区间有层间介质。作为优选方式，所述温度传感器阳极金属和温度传感器阴极金属为独立的两个电极。作为优选方式，所述第一欧姆接触区、第二欧姆接触区、第三欧姆接触区同时退火形成。作为优选方式，形成所述第一欧姆接触区、第二欧姆接触区、第三欧姆接触区、漏极欧姆接触区的金属为镍、钛、铝的一种或其合金。作为优选方式，所述肖特基接触区在欧姆合金形成后形成，形成所述肖特基接触区的退火温度低于欧姆合金退火温度。作为优选方式，形成所述肖特基接触区的金属为镍、钛、铝的一种或其合金。作为优选方式，所述温度传感器的P+离子注入区和P+欧姆接触区在同时由多次离子注入形成，峰值浓度1e19cm-3，深度为0.3um。作为优选方式，所述温度传感器肖特基接触区和P+离子注入区位于器件元胞区内。作为优选方式，所述温度传感器的第三Pbase区、第二Pbase区和第一Pbase区同时由多次离子注入形成，峰值浓度1e18cm-3，深度为0.6～0.7um。为实现上述专利技术目的，本专利技术还提供一种所述集成温度传感器的碳化硅VDMOS器件的制作方法，包括以下步骤：a.碳化硅外延片清洗；b.在碳化硅N-外延层上通过离子注入形成Pbase区；c.在Pbase区中通过离子注入形成P+欧姆接触区和温度传感器P+离子注入区；d.在Pbase区中通过离子注入形成N+源区；e.在半导体表面生长一层场氧化层并图形化；f.在半导体表面高温热氧生长一层栅介质二氧化硅g.在半导体表面淀积多晶硅，刻蚀多晶硅形成栅极形状；h.淀积介质层并开孔；i.形成正面、背面欧姆合金；j.肖特基接触窗口开孔；k.形成温度传感器肖特基接触；l.正反面金属加厚，金属图形化形成电极。本专利技术的有益效果为：本专利技术利用肖特基二极管作为温度传感器，把温度传感器集成到碳化硅VDMOS的Pbase区中，并单独为传感器增加两个电极。通过利用碳化硅材料作为温度传器，本专利技术实现了耐高温的温度传感器，工作温度0-300℃，电流和温度有良好的线性。通过将传感器集成在Pbase区，本专利技术在实现了器件工作温度检测的同时，消除了传感器对于碳化硅VDMOS反向耐压的影响，最小化了版图开销，和现有的VDMOS制作工艺有良好的兼容性。附图说明图1是传统碳化硅VDMOS器件结构示意图；图2是本专利技术提供的一种集成温度传感器的碳化硅VDMOS器件结构示意图；图3是本专利技术提供的一种集成温度传感器的碳化硅VDMOS器件制作方法工艺流程图；图4-1至图4-12是本专利技术提供的一种集成温度传感器的碳化硅VDMOS器件制作的各步骤结构示意图；1是金属源电极，2是层间介质，3是第一多晶硅栅，31是第二多晶硅栅，4是第一栅介质，41是第二栅介质，42是第三栅介质，5是碳化硅N-飘移区，6是碳化硅N+衬底，7是金属漏电极，8是第一Pbase区，9是N+源区，10是P+欧姆接触区，11是场氧化层，12是金属栅电极，13是第一欧姆接触区，131是第二欧姆接触区，132是第三欧姆接触区，14是温度传感器阳极金属，15是温度传感器阴极金属，16是温度传感器P+离子注入区，17是肖特基接触区，18是漏极欧姆接触区，81是第二Pbase区，82是第三Pbase区。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。一种集成温度传感器的碳化硅VDMOS器件，包含金属漏电极7、金属漏电极7上方的漏极欧姆接触区18、漏极欧姆接触区18上方的碳化硅N+衬底6、碳化硅N+衬底6上方的碳化硅N-飘移区5，所述碳化硅N-漂移区5的上层左端、上层中部、上层右端分别设有第一Pbase区8、第二Pbase区本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种集成温度传感器的碳化硅VDMOS器件，其特征在于：包含金属漏电极(7)、金属漏电极(7)上方的漏极欧姆接触区(18)、漏极欧姆接触区(18)上方的碳化硅N+衬底(6)、碳化硅N+衬底(6)上方的碳化硅N‑飘移区(5)，所述碳化硅N‑漂移区(5)的上层左端、上层中部、上层右端分别设有第一Pbase区(8)、第二Pbase区(81)、第三Pbase区(82)；所述第一Pbase区(8)中具有相互独立的N+源区(9)和P+欧姆接触区(10)；所述第二Pbase区(81)上表面具有场氧化层(11)；所述场氧化层(11)上表面有第二多晶硅栅(31)；所述第三Pbase区(82)左端和金属形成肖特基接触区(17)，所述第三Pbase区(82)内部右端有温度传感器P+离子注入区(16)；温度传感器P+离子注入区(16)表面和金属形成第二欧姆接触区(131)；所述N+源区(9)和P+欧姆接触区(10)上表面和金属形成第一欧姆接触区(13)；所述第一欧姆接触区13上具有金属源金极(1)；所述N+源区(9)上表面具有第一栅介质(4)；所述栅介质4上具有第一多晶硅栅(3)；所述肖特基接触区(17)上表面具有温度传感器阳极金属(14)；所述第二欧姆接触区(131)上表面具有温度传感器阴极金属(15)；所述第二多晶硅栅(31)上表面有第三欧姆接触区(132)；所述第三欧姆接触区132上方有金属栅电极(12)；所述金属源金极(1)和第一多晶硅栅(3)之间、金属栅电极(12)和第二多晶硅栅(31)之间有层间介质(2)；所述温度传感器阳极金属(14)与第三Pbase区(82)间有层间介质(2)；所述温度传感器阴极金属(15)与温度传感器P+离子注入区(16)间有层间介质(2)。...
【技术特征摘要】
1.一种集成温度传感器的碳化硅VDMOS器件，其特征在于：包含金属漏电极(7)、金属漏电极(7)上方的漏极欧姆接触区(18)、漏极欧姆接触区(18)上方的碳化硅N+衬底(6)、碳化硅N+衬底(6)上方的碳化硅N-飘移区(5)，所述碳化硅N-漂移区(5)的上层左端、上层中部、上层右端分别设有第一Pbase区(8)、第二Pbase区(81)、第三Pbase区(82)；所述第一Pbase区(8)中具有相互独立的N+源区(9)和P+欧姆接触区(10)；所述第二Pbase区(81)上表面具有场氧化层(11)；所述场氧化层(11)上表面有第二多晶硅栅(31)；所述第三Pbase区(82)左端和金属形成肖特基接触区(17)，所述第三Pbase区(82)内部右端有温度传感器P+离子注入区(16)；温度传感器P+离子注入区(16)表面和金属形成第二欧姆接触区(131)；所述N+源区(9)和P+欧姆接触区(10)上表面和金属形成第一欧姆接触区(13)；所述第一欧姆接触区13上具有金属源金极(1)；所述N+源区(9)上表面具有第一栅介质(4)；所述栅介质4上具有第一多晶硅栅(3)；所述肖特基接触区(17)上表面具有温度传感器阳极金属(14)；所述第二欧姆接触区(131)上表面具有温度传感器阴极金属(15)；所述第二多晶硅栅(31)上表面有第三欧姆接触区(132)；所述第三欧姆接触区132上方有金属栅电极(12)；所述金属源金极(1)和第一多晶硅栅(3)之间、金属栅电极(12)和第二多晶硅栅(31)之间有层间介质(2)；所述温度传感器阳极金属(14)与第三Pbase区(82)间有层间介质(2)；所述温度传感器阴极金属(15)与温度传感器P+离子注入区(16)间有层间介质(2)。2.根据权利要求1所述的集成温度传感器的碳化硅VDMOS器件，其特征在于：所述温度传感器阳极金属(14)和温度传感器阴极金属(15)为独立的两个电极。3.根据权利要求1所述的集成温度传感器的碳化硅VDMOS器件，其特征在于：所述第一欧姆接触区(13)、第二欧姆接触区(131)、...
【专利技术属性】
技术研发人员：邓小川，宋凌云，陈茜茜，柏思宇，张波，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51
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