带温度检测的功率半导体器件及其制作方法技术

本发明专利技术提出了一种带温度检测的功率半导体器件，通过在第一导电类型衬底的正面形成有相互连接的第一金属区和第二金属区，且所述第一金属区和第二金属区在相同的温度下可以产生不同的感应电势，当需要进行温度检测时，只需要将从第一金属区引出的第一金属电极和从第二金属区引出的第二金属电极与外部电流检测元件连接形成回路，通过检测回路中的电流即可检测功率半导体器件的温度，根据本发明专利技术实施例中的功率半导体器件，热量的传递无需通过功率器件到传导介质再到温度检测元件的热传导路径，能够更准确的检测功率半导体器件的温度。

Power semiconductor device with temperature detection and manufacturing method thereof

The invention provides a power semiconductor device with a temperature detection, through the front of the first conductive type substrate forming a first metal region connected to each other and the second metal area, and the first metal region and second metal zone can produce different induction electric potential at the same temperature, when the need for temperature detection first, only need to be drawn from the first metal electrode metal and second metal electrode and the external current detecting element extracted from the second metal region connected to form a loop, the current loop can be detected in the detection of power semiconductor devices temperature, according to the embodiment of the invention of power semiconductor devices in the example, the heat transfer without using power the device to the transmission medium to the heat conduction path temperature detector, capable of detecting power semiconductor devices more accurate temperature.

【技术实现步骤摘要】
带温度检测的功率半导体器件及其制作方法
本专利技术属于基本电气元件领域，涉及半导体器件，特别涉及一种带温度检测的功率半导体器件及其制作方法。
技术介绍
功率器件具有响应速度快，过大电流，导通压降低，控制简单等特点，但是由于半导体的温度特性限制，只能工作的某一特定的温度区间，超过这一温度区间后很易造成不可逆的失效。现在功率器件的温度检测往往是通过外置在功率器件附近放置热敏电阻，通过检测热敏电阻上的电流来判断热敏电阻的温度，然后再利用热敏电阻的温度近似评估功率器件的温度。在实现本专利技术过程中，专利技术人发现现有技术中至少存在如下问题：利用热敏电阻来检测功率器件的温度是一种间接检测的方式，由于热阻及传导环境和功率器件发热功率的差异，热敏电阻与功率器件之间的温度差异并不是固定的，因此，通过附近的热敏电阻来评估功率器件的温度误差往往很大，往往不能及时有效的检测反馈，不能及时的保护功率器件。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种带温度检测的功率半导体器件及其制作方法，该功率半导体器件的温度检测单元内置在功率半导体器件的内部，热量的传递无需通过功率器件到传导介质再到温度检测元件的热传导路径，能够更准确、及时的检测功率半导体器件的温度。为了实现本专利技术的目的，一方面，本专利技术的实施例提供了一种带温度检测的功率半导体器件，第一导电类型衬底的正面形成有相互连接的第一金属区和第二金属区，从所述第一金属区引出有第一金属电极，从所述第二金属区引出有第二金属电极，所述第一金属电极与第二金属电极之间通过绝缘层隔离，且所述第一金属区和第二金属区在相同的温度下可以产生不同的感应电势。根据本专利技术的实施例，通过在第一导电类型衬底的正面形成有相互连接的第一金属区和第二金属区，且所述第一金属区和第二金属区在相同的温度下可以产生不同的感应电势，当需要进行温度检测时，只需要将从第一金属区引出的第一金属电极和从第二金属区引出的第二金属电极与外部电流检测元件连接形成回路，通过检测回路中的电流即可检测功率半导体器件的温度。根据本专利技术实施例中的功率半导体器件，通过将温度检测单元内置在功率半导体器件的内部，热量的传递无需通过功率器件到传导介质再到温度检测元件的热传导路径，能够更准确、及时的检测功率半导体器件的温度。优选地，所述第一金属区和第二金属区通过高温熔融相互连接。优选地，所述第一金属区的材质为铂铑合金、镍铬合金或铜。优选地，所述第一金属区的材质为铂铑合金、所述第二金属区的材质为铂；或者所述第一金属区的材质为镍铬合金、所述第二金属区的材质为镍硅合金；或者所述第一金属区的材质为铜、第二金属区的材质为铜镍合金。优选地，所述第一金属区的形状为矩形，所述第二金属区的形状为矩形，所述第一金属区的厚度为0.1um-10um，所述第二金属区的厚度为0.1um-10um。优选地，所述第一金属区和第二金属区被所述绝缘层包绕，且所述绝缘层内第一金属区的上方设置有第一开口，所述绝缘层内第二金属区的上方设置有第二开口，所述第一开口内填充有第一金属电极，所述第二开口内填充有第二金属电极。优选地，所述绝缘层为半导体氧化物层。优选地，所述第一金属区和第二金属区与第一导电类型衬底之间形成有隔离层，所述隔离层为绝缘氧化物半导体层。优选地，还包括形成在所述第一导电类型衬底内的第二导电类型的阱区和形成在所述阱区内的第一导电类型的源区。为了实现本专利技术的目的，另一方面，本专利技术的实施例提供了一种带温度检测的功率半导体器件的制作方法，包括如下步骤：提供第一导电类型衬底；在所述第一导电类型衬底的正面形成隔离层，再在所述隔离层之上通过淀积、蒸发或溅射的工艺形成第一金属层，然后通过湿法或干法刻蚀形成第一金属区；在所述绝缘层之上通过淀积、蒸发或溅射的工艺形成第二金属层，然后通过湿法或干法刻蚀形成与所述第二金属区；通过高温熔融的工艺将所述第一金属区和第二金属区相互连接，且所述第一金属区和第二金属区在相同的温度下可以产生不同的感应电势；在所述第一金属区和第二金属区之上淀积一层绝缘层，然后用湿法或干法刻蚀工艺在绝缘层内第一金属区的上方形成第一开口，所述绝缘层内第二金属区的上方形成第二开口；在所述绝缘层之上利用蒸镀或溅射等工艺完成淀积第一金属电极层，然后通过湿法或干法等工艺完成引出电极的刻蚀，形成第一金属电极和第二金属电极。根据本专利技术实施例的一种带温度检测的功率半导体器件的制作方法，通过将温度检测单元内置在功率半导体器件的内部，热量的传递无需通过功率器件到传导介质再到温度检测元件的热传导路径，能够更准确、及时的检测功率半导体器件的温度。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是本专利技术实施例的N型带温度检测的功率半导体器件的剖面示意图；图2a-2l是本专利技术实施例的N型带温度检测的功率半导体器件的一系列制作工艺完成后的剖面示意图；101衬底层；102多晶硅层；103隔离层；104源区；105P型阱区；106~第一金属层；106第一金属区；107~第二金属层；107第二金属区；108绝缘层；109沉积金属层；110第一金属电极；111第二金属电极；112集电极区。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“正”、“背”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。需要说明的是，本专利技术以下各实施例均以N型功率半导体器件为例进行说明，对于P型功率半导体器件，可以参照本专利技术实施例，相应改变掺杂类型即可，在此不再赘述。图1是本专利技术一个实施例中N型带温度检测的功率半导体器件的剖面示意图，图中仅仅是示意的给出了各区域的尺寸，具体的尺寸可以根据器件参数的要求进行设计。从图1中可见，本实施例中N型带温度检测的功率半导体器件包括：N型衬底101，N型衬底101的正面形成有相互连接的第一金属区106和第二金属区107，从第一金属区106引出有第一金属电极110，从第二金属区107引出有第二金属电极111，第一金属电极110与第二金属电极111之间通过绝缘层108隔离以防止第一金属电极110与第二金属电极111相互短接在一起，且第一金属区106和第二金属区107在相同的温度下可以产生不同的感应电势本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带温度检测的功率半导体器件，其特征在于，第一导电类型衬底的正面形成有相互连接的第一金属区和第二金属区，从所述第一金属区引出有第一金属电极，从所述第二金属区引出有第二金属电极，所述第一金属电极与第二金属电极之间通过绝缘层隔离，且所述第一金属区和第二金属区在相同的温度下可以产生不同的感应电势。

【技术特征摘要】
1.一种带温度检测的功率半导体器件，其特征在于，第一导电类型衬底的正面形成有相互连接的第一金属区和第二金属区，从所述第一金属区引出有第一金属电极，从所述第二金属区引出有第二金属电极，所述第一金属电极与第二金属电极之间通过绝缘层隔离，且所述第一金属区和第二金属区在相同的温度下可以产生不同的感应电势。2.如权利要求1所述的功率半导体器件，其特征在于，所述第一金属区和第二金属区通过高温熔融相互连接。3.如权利要求1所述的功率半导体器件，其特征在于，所述第一金属区的材质为铂铑合金、镍铬合金或铜。4.如权利要求3所述的功率半导体器件，其特征在于，所述第一金属区的材质为铂铑合金、所述第二金属区的材质为铂；或者所述第一金属区的材质为镍铬合金、所述第二金属区的材质为镍硅合金；或者所述第一金属区的材质为铜、第二金属区的材质为铜镍合金。5.如权利要求1所述的功率半导体器件，其特征在于，所述第一金属区的形状为矩形，所述第二金属区的形状为矩形，所述第一金属区的厚度为0.1um-10um，所述第二金属区的厚度为0.1um-10um。6.如权利要求1所述的功率半导体器件，其特征在于，所述第一金属区和第二金属区被所述绝缘层包绕，且所述绝缘层内第一金属区的上方设置有第一开口，所述绝缘层内第二金属区的上方设置有第二开口，所述第一开口内填充有第一金属电极，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴海平，肖秀光，黄宝伟，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44