一种集成SGT温度传感器的SGT电路及其制备方法技术

本申请涉及一种SGT电路，包括设置在相同衬底和外延层上的SGT功率晶体管和温度传感器，以及位于二者之间的隔离环，其形成于外延层中并开口于外延层的上表面，闭合包围温度传感器；其中温度传感器包括温度传感二极管，包括：衬底；外延层，形成在衬底之上，其掺杂类型与衬底相同，衬底的掺杂浓度高于外延层的掺杂浓度；第一区域，形成在隔离环包围的外延层中，其中第一区域的掺杂类型与外延层互补，第一区域在外延层延伸的深度小于隔离环在外延层中延伸的深度；其中，第一区域与隔离环包围的外延层共同构成温度传感二极管的PN结。延层共同构成温度传感二极管的PN结。延层共同构成温度传感二极管的PN结。

【技术实现步骤摘要】
一种集成SGT温度传感器的SGT电路及其制备方法


[0001]本申请涉及电力电子元器件
，特别地涉及一种集成SGT温度传感器的SGT电路及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着消费电子，工业电子，汽车等领域的发展，人们对电子设备性能的要求越来越高。功率MOSFET由于具有功耗低、重量轻、易控制等优势，被广泛应用于工业、汽车、通讯等领域的电子终端中。
[0003]MOSFET按照不同工艺可以分为屏蔽栅沟槽式MOSFET(Shield Gate Trench MOSFET)，平面型MOSFET(Planar MOSFET)以及沟槽型MOSFET(Trench MOSFET，其中，SGT MOSFET是一种新型功率半导体器件,具有通态电阻低,开关速度快的特点。SGT MOSFET作为电力电子产品中的核心器件,应用领域，从白色家电,工业变频,焊机等传统产品不断向新能源汽车等高端产品演变。
[0004]汽车应用中的SGT MOSFET需要对其温度进行实时精确的监控。传统检测方式是通过在电路中与SGT MOSFET分立的温度传感芯片实现对温度监测，或者，通过热传导方式在SGT MOSFET芯片表面采用温度传感器贴片的方式实现温度监测，但此类方案检测精度不高,检测速度较慢。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的技术问题，本申请提出了一种SGT电路，包括设置在相同衬底和外延层上的SGT功率晶体管和温度传感器，以及位于二者之间的隔离环，其形成于所述外延层中并开口于所述外延层的上表面，闭合包围所述温度传感器；其中所述温度传感器包括温度传感二极管，包括：衬底；外延层，形成在所述衬底之上，其掺杂类型与所述衬底相同，所述衬底的掺杂浓度高于所述外延层的掺杂浓度；第一区域，形成在所述隔离环包围的外延层中，其中所述第一区域的掺杂类型与所述外延层互补，所述第一区域在所述外延层延伸的深度小于所述隔离环在所述外延层中延伸的深度；介质层，形成在所述外延层上方；金属层，形成在所述介质层上方；多个接触孔，分别配置为将所述第一区域与所述金属层的第一部分电连接，以及将外延层与所述金属层的第二部分电连接，其中所述金属层的第一部分和第二部分彼此电学隔离；其中，所述第一区域与外延层共同构成所述温度传感二极管的PN结。
[0006]特别的，所述的SGT电路，其中所述隔离环包围的外延层内包括第二区域，其掺杂类型与所述外延层相同，且掺杂浓度高于所述外延层。
[0007]特别的，所述的SGT电路，其中，所述第一区域在所述外延层中延伸的深度大于所述第二区域在所述外延层中延伸的深度。
[0008]特别的，所述的SGT电路，其中，所述接触孔中形成有接触电极，并且在所述接触电极底部设置有改善接触电阻的第三区域，所述第三区域的掺杂类型与所述第一区域相同，
掺杂浓度高于所述第一区域。
[0009]特别的，所述的SGT电路，其中，所述隔离环包括开口于所述外延层上表面的沟槽，位于沟槽内表面的介质层，被沟槽中介质层包围的隔离电极，所述隔离电极与所述金属层的第一部分或第二部分电连接。
[0010]特别的，所述的SGT电路，其中所述隔离环个数多于一个。
[0011]一种电子设备，包括如上述任一所述的SGT电路。
[0012]本申请还提供了一种SGT温度传感器的制备方法，包括：在位于衬底上的外延层中形成闭合的沟槽，所述沟槽开口于所述外延层上表面，其中所述外延层的掺杂类型与所述衬底相同，所述衬底的掺杂浓度高于所述外延层的掺杂浓度；对所述隔离环围绕的外延层进行掺杂以形成第一区域，其中所述第一区域的掺杂类型与所述外延层互补，所述第一区域在所述外延层延伸的深度小于所述隔离环在所述外延层中延伸的深度；在所述外延层上表面形成介质层；对所述介质层和所述外延层进行刻蚀，形成开口于所述介质层上表面的接触所述第一区域的第一接触孔，以及在所述外延层中形成开口于所述介质层上表面的接触被所述隔离环包围的外延层的第二接触孔；在所述第一和第二接触孔中形成金属接触电极；在所述介质层表面形成第一金属层并对其进行图形化形成彼此电学隔离的第一部分和第二部分，其中所述第一部分与所述第一接触孔中的金属接触电极电连接，所述第二部分与所述第二接触孔中的金属接触电极电连接。
[0013]特别的，所述的方法，还包括对所述隔离环围绕的外延层形成第二区域，其中所述第二区域的掺杂类型与所述外延层相同，并且掺杂浓度高于所述外延层；其中，在形成所述第二接触孔时，对所述介质层和所述第二区域和所述外延层依次进行刻蚀，从而形成与所述第二区域和所述外延层都有接触的第二接触孔。
[0014]特别的，所述的制备方法，还包括在位于所述第一接触孔和第二接触孔的底部形成第三区域，所述第三区域的掺杂类型与所述第一区域相同，掺杂浓度高于所述第一区域。
[0015]特别的，所述的制备方法，还包括在所述隔离环的沟槽内壁上形成介质层，并在对该介质层进行刻蚀并在其中形成隔离电极。
附图说明
[0016]下面，将结合附图对本申请的优选实施方式进行进一步详细的说明，其中：
[0017]图1为二极管正向导通电压与温度关系示意图；
[0018]图2是根据本申请一个实施例的集成有SGT温度传感器的SGT电路的部分侧剖示意图；
[0019]图3为根据本申请一个实施例的制备SGT温度传感器的方法的流程图；以及
[0020]图4a至图4l为根据本申请一个实施例的制备SGT温度传感器的工艺流程示意图；
[0021]图5为根据本申请一个实施例的SGT温度传感器结构示意图；
[0022]图6a至图6b为根据本申请一个实施例的SGT电路中SGT温度传感器的布设位置示意图。
具体实施方式
[0023]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例
中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0024]在以下的详细描述中，可以参看作为本申请一部分用来说明本申请的特定实施例的各个说明书附图。在附图中，相似的附图标记在不同图式中描述大体上类似的组件。本申请的各个特定实施例在以下进行了足够详细的描述，使得具备本领域相关知识和技术的普通技术人员能够实施本申请的技术方案。应当理解，还可以利用其它实施例或者对本申请的实施例进行结构、逻辑或者电性的改变。
[0025]对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。对于附图中的各单元之间的连线，仅仅是为了便于说明，其表示至少连线两端的单元是相互通信的，并非旨在限制未连线的单元之间无法通信。另外，两个单元之间线条的数目旨在表示该两个单元之间通信至少所涉及的信号数或至少具备的输出端，并非用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种SGT电路，包括设置在相同衬底和外延层上的SGT功率晶体管和温度传感器，以及位于二者之间的隔离环，其形成于所述外延层中并开口于所述外延层的上表面，闭合包围所述温度传感器；其中所述温度传感器包括温度传感二极管，包括：衬底；外延层，形成在所述衬底之上，其掺杂类型与所述衬底相同，所述衬底的掺杂浓度高于所述外延层的掺杂浓度；第一区域，形成在所述隔离环包围的外延层中，其中所述第一区域的掺杂类型与所述外延层互补，所述第一区域在所述外延层延伸的深度小于所述隔离环在所述外延层中延伸的深度；介质层，形成在所述外延层上方；金属层，形成在所述介质层上方；多个接触孔，分别配置为将所述第一区域与所述金属层的第一部分电连接，以及将外延层与所述金属层的第二部分电连接，其中所述金属层的第一部分和第二部分彼此电学隔离；其中，所述第一区域与外延层共同构成所述温度传感二极管的PN结。2.根据权利要求1所述的SGT电路，其中，所述隔离环包围的外延层内包括第二区域，其掺杂类型与所述外延层相同，且掺杂浓度高于所述外延层。3.根据权利要求2所述的SGT电路，其中，所述第一区域在所述外延层中延伸的深度大于所述第二区域在所述外延层中延伸的深度。4.根据权利要求1所述的SGT电路，其中，所述接触孔中形成有接触电极，并且在所述接触电极底部设置有改善接触电阻的第三区域，所述第三区域的掺杂类型与所述第一区域相同，掺杂浓度高于所述第一区域。5.根据权利要求1所述的SGT电路，其中，所述隔离环包括开口于所述外延层上表面的沟槽，位于所述沟槽内表面的介质层，被沟槽中介质层包围的隔离电极，所述隔离电极与所述金属层的第一部分或第二部分电连接。6.根据权利要求1所述的SGT电路，其中所述隔离环个数多于一个。7.一种电...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦松，
申请(专利权)人：瓴芯电子科技无锡有限公司，
类型：发明
国别省市：