本发明专利技术提供一种抑制可控型采样场效应晶体管负温度特性的器件，包括：P型衬底、N型漂移区、P型重掺杂一区、N型半导体漏区、P型双重降低表面电场(Double RESURF)区、P型体区、P型重掺杂二区、N型重掺杂区、P型阱区、N型轻掺杂电阻区、第一多晶硅、第二多晶硅、氧化层、漏极金属、栅极金属、导线金属、电流感测电极以及衬底金属；本发明专利技术在传统高压C‑SenseFET的基础上，在功率器件源端和Sense电极之间扩散形成阱电阻，并通过金属导线使其与源极连接，实现了高压C‑SenseFET新结构的设计，从而有效抑制了负温特性，降低了温度漂移系数，改善了C‑SenseFET器件的温度特性。
【技术实现步骤摘要】
抑制可控型采样场效应晶体管负温度特性的器件
本专利技术属于功率半导体器件
，涉及一种抑制可控型采样场效应晶体管(C-SenseFET)负温度特性的新结构。
技术介绍
随着智能功率集成电路(SmartPowerIntegratedCircuit,SPIC)的发展，集成了高压器件、CMOS器件和双极型器件的SPIC，如今已经被广泛应用于各式仪器仪表和通讯设备中。SPIC一般包括三个部分：功率控制、检测保护、I/O接口，其中功率控制部分是SPIC设计的核心所在。为了在降低高压功率集成电路的功耗的同时保证整个集成电路的可靠性，需要实现对高压、功率集成电路及其应用系统的精确的信号采样与控制。目前针对SPIC的采样可以分为电压采样、电流采样和温度采样，由于直接进行电压采样较为困难，直接进行温度采样所需的技术(如利用多晶硅二极管的温度采样)对工艺的要求过高，在采样方面具有一定的局限性，而电流模式的采样响应快，抗干扰能力强，工艺兼容性好，因此电流采样得到广泛的应用。采样场效应晶体管SenseFET(SenseFieldEffectTransistor)是一种可以应用于功率转换集成电路的电流采样功率器件。传统的采样场效应晶体管采样结构包括JFET采样结构和电流镜采样结构等，其结构简单、采样精度高，但只能实现较低电压下的不可控的电流探测。随着功率集成电路不断向更高电压等级应用领域的拓展，传统采样场效应晶体管器件已经无法满足高电压下对电流的精确探测的要求，因此为了能够实现高压下的可控电流探测，在传统结构的基础上提出了新的可控型采样场效应晶体管，如图3所示。可控型采样场效应晶体管C-SenseFET(ControllableSenseFieldEffectTransistor)在线性区工作时可对SPIC中高压功率元件的电流进行精确采样，且采样电流大小可以根据不同条件和要求进行调节；在饱和区工作时，可以对外接的旁路电容进行恒流充电从而实现芯片的自供电。但是由于C-SenseFET具有负温特性，在线性区进行采样时会由于温度升高引发的电流减小导致器件输出不稳定的采样信号，在饱和区工作时则会由于工作时间过长以及散热困难导致充电电流的下降以及电流输出的不稳定。故在温度发生变化时，C-SenseFET中可能会出现采样电流与功率器件电流的不匹配现象，从而导致控制电路的误触发或不触发，造成功率IC系统的紊乱及不可控。因此为改善高压C-SenseFET在不同温度下的工作特性实现更好地电流采样，提出了如图1所示的可抑制负温效应的C-SenseFET新结构，其电路简图如图2所示。该结构的主要优点在于利用串联在高压C-SenseFET后的阱电阻电流的正温特性可以实现在一定程度上抑制C-SenseFET的负温特性。
技术实现思路
为了抑制高压可控型采样场效应晶体管的负温特性，本专利技术在传统高压C-SenseFET后串联电阻实现可抑制C-SenseFET负温效应的新结构。为实现上述专利技术目的，本专利技术技术方案如下：一种抑制可控型采样场效应晶体管C-SenseFET负温度特性的器件，包括位于器件最底部的P型衬底1、位于P型衬底1右侧上表面的P型重掺杂一区3以及位于P型掺杂区3左侧的N型漂移区2；所述N型漂移区2内部上表面从左到右依次设置N型半导体漏区4、P型双重降低表面电场(DoubleRESURF)区5、P型体区6、N型重掺杂区8和P型阱区9；所述P型体区6内部表面下方具有P型重掺杂二区7；所述P型阱区9内部表面下方具有N型轻掺杂电阻区10；所述P型双重降低表面电场(DoubleRESURF)区5上表面具有氧化层13；所述氧化层13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N型半导体漏区4上表面和第一多晶硅11之间通过漏极金属14连接；所述P型重掺杂二区7上表面和第二多晶硅12之间通过栅极金属15连接；所述N型重掺杂区8上表面和N型轻掺杂电阻区10上表面之间通过导线金属16连接；所述N型轻掺杂电阻区10上表面具有位于导线金属16右侧的电流感测电极17，，电流感测电极17与N型轻掺杂电阻区10右端相连；所述P型重掺杂一区3上表面具有位于电流感测电极17右侧的衬底金属18。作为优选方式，位于P型双重降低表面电场(DoubleRESURF)区5上方的氧化层13为利用局部氧化工艺实现的场氧化层，位于P型衬底1、N型漂移区2以及利用局部氧化工艺实现的场氧化层的上方的氧化层13为利用硼磷硅玻璃工艺实现的阻挡氧化层。作为优选方式，N型或P型半导体为单晶硅、碳化硅或者氮化镓。本专利技术中的第一多晶硅11和第二多晶硅12构成的场板结构以及氧化层13下表面的P型双重降低表面电场(DoubleRESURF)区5均是用于提高C-SenseFET器件的耐压；本专利技术中的P型阱区9以及其表面下方具有N型轻掺杂电阻区10构成的阱电阻可以作为器件隔离的隔离环，在提升了器件的采样性能与稳定性的基础上能够有效地降低成本，大大提高了器件的效用。本专利技术中的高压可控型采样场效应晶体管C-SenseFET与功率器件具有良好的工艺兼容性，可有效优化集成了采样器件与功率器件的版图设计步骤以及芯片占用面积，提高了设计效率。综上所述，本专利技术的有益效果如下：本专利技术在传统高压C-SenseFET后串联阱电阻，在电流减小时通过电阻分压实现栅源两端压差减小，从而使电流提升，进而保证了在温度降低可提供一定程度的电流负反馈；同时当阱电阻的掺杂浓度较高时，温度升高使得的电阻的减小和电流的上升会在一定程度上抑制C-SenseFET输出电流的负温特性。附图说明图1是本专利技术提供的抑制可控型采样场效应晶体管C-SenseFET负温度特性的器件的横向截面结构示意图。图2是本专利技术抑制负温度特性的高压C-SenseFET器件的电流简图。图3是传统的高压可控型采样场效应晶体管C-SenseFET的横向截面结构示意图。图4是传统高压可控型采样场效应晶体管C-SenseFET结构在不同温度下的饱和区特性仿真图。图5是本专利技术两种阱掺杂下可控型采样场效应晶体管C-SenseFET结构的饱和区特性仿真图。其中，1为P型衬底，2为N型漂移区，3为P型重掺杂一区，4为N型半导体漏区，5为P型双重降低表面电场(DoubleRESURF)区，6为P型体区，7为P型重掺杂二区，8为N型重掺杂区，9为P型阱区，10为N型轻掺杂电阻区，11为第一多晶硅，12为第二多晶硅，13为氧化层，14为漏极金属，15为栅极金属，16为导线金属，17为电流感测电极，18为衬底金属。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。一种抑制可控性采样场效应晶体管C-SenseFET负温度特性的器件本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种抑制可控型采样场效应晶体管负温度特性的器件，其特征在于：包括位于器件最底部的P型衬底(1)、位于P型衬底(1)右侧上表面的P型重掺杂一区(3)以及位于P型掺杂区(3)左侧的N型漂移区(2)；所述N型漂移区(2)内部上表面从左到右依次设置N型半导体漏区(4)、P型双重降低表面电场(Double RESURF)区(5)、P型体区(6)、N型重掺杂区(8)和P型阱区(9)；所述P型体区(6)内部表面下方具有P型重掺杂二区(7)；所述P型阱区(9)内部表面下方具有N型轻掺杂电阻区(10)；所述P型Double RESURF区(5)上表面具有氧化层(13)；所述氧化层(13)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N型半导体漏区(4)上表面和第一多晶硅(11)之间通过漏极金属(14)连接；所述P型重掺杂二区(7)上表面和第二多晶硅(12)之间通过栅极金属(15)连接；所述N型重掺杂区(8)上表面和N型轻掺杂电阻区(10)上表面之间通过导线金属(16)连接；所述N型轻掺杂电阻区(10)上表面具有位于导线金属(16)右侧的电流感测电极(17)，电流感测电极(17)与N型轻掺杂电阻区(10)右端相连；所述P型重掺杂一区(3)上表面具有位于电流感测电极(17)右侧的衬底金属(18)。/n...
【技术特征摘要】
1.一种抑制可控型采样场效应晶体管负温度特性的器件，其特征在于：包括位于器件最底部的P型衬底(1)、位于P型衬底(1)右侧上表面的P型重掺杂一区(3)以及位于P型掺杂区(3)左侧的N型漂移区(2)；所述N型漂移区(2)内部上表面从左到右依次设置N型半导体漏区(4)、P型双重降低表面电场(DoubleRESURF)区(5)、P型体区(6)、N型重掺杂区(8)和P型阱区(9)；所述P型体区(6)内部表面下方具有P型重掺杂二区(7)；所述P型阱区(9)内部表面下方具有N型轻掺杂电阻区(10)；所述P型DoubleRESURF区(5)上表面具有氧化层(13)；所述氧化层(13)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N型半导体漏区(4)上表面和第一多晶硅(11)之间通过漏极金属(14)连接；所述P型重掺杂二区(7)上表面和第二多晶硅(12)之间通过栅极金属(15)连接；所述N型...
【专利技术属性】
技术研发人员：李泽宏，胡汶金，赵一尚，郭乔，杨尚翰，
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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