半导体器件、温度传感器和制造半导体器件的方法技术

本发明专利技术涉及半导体器件、温度传感器和制造半导体器件的方法。根据一个实施方式，半导体器件包括半导体基底和半导体基底上的非晶半绝缘层。

【技术实现步骤摘要】

本文所描述的实施方式涉及具有非晶半绝缘层的半导体器件、具有非晶半绝缘层的温度传感器和制造多个半导体器件的方法。
技术介绍
快速开关高压电力装置，诸如IGBT (绝缘栅双极晶体管)，用于为变速驱动器控制转换器中的电感负载。电感负载为例如电动马达。这些电力装置根据使用目的被设计为截止大约100V直到6. 5kV。转换器包括由交替开启和关闭以产生具有所需频率的输出电压信号的电力装置形成的桥接电路。这也被称为脉冲宽度调制(PWM)。可在用于高压和高电流应用的模块中组合多个电力装置以及它们的续流二极管。 由于开关损耗和过载情况，电力装置可能在操作过程中产生热量。对于标准操作，产生的热量可由与电力装置热耦合的散热器消散。另一方面，通常需要温度检测来监测电力装置的温度，并确保该装置不会过热。因此需要温度传感器。传统上，所谓的PTC或NTC电阻器已被集成到电力装置中。PTC电阻器(正温度系数电阻器)为具有随温度升高而增加的电阻的电阻器。与其不同的是NTC电阻器(负温度系数电阻器)，其电阻随温度升高而减小。每种类型的电阻都由其特定的温度系数TC (其为衡量电阻随温度变化的程度)限定。电阻和温度之间的线性关系是理想的。典型的PTC电阻器，往往也被称为冷导体，是金属。例如钼类温度传感器(PtlOO)通常用于诸如熔炉的高温应用。这种传感器表现出良好的线性关系，但只有每。C约3. 9%0的较小温度系数。其他材料为半导体多晶娃，诸如BaTiO3，其在晶界上建立耗尽层。虽然这些材料具有比很多金属的温度系数高的温度系数，但是其线性度是令人满意的。NTC电阻器例如为纯半导体材料，其载流子密度随温度升高而增大，这会导致在升高的温度下电阻降低。然而，半导体材料的电阻遵从指数温度依赖性。测量温度的另一个选择是使用向前偏置的pn结，其电阻为温度依赖性的。PN结具有良好的线性度，但仅具有在每。C约_2mV的范围的有限温度分辨率。这通常太小，从而无法获得约5° C的温度分辨率，因为制造变化可能会导致单个温度传感器之间的偏差可能高于10mV。为了避免由通过其中的电流引起的温度传感器的寄生发热，应向pn结提供仅约ImA/mm2的小电流。这甚至会进一步降低温度系数。因此，需要单独的校准。因此，电力装置的更换或交换仅可以在相对于其温度传感器的温度特性经过仔细预选之后而发生。
技术实现思路
根据一个实施方式，提供了一种具有半导体基底的半导体器件。半导体器件包括半导体基底上的非晶半绝缘层。根据一个实施方式，提供了一种具有非晶半绝缘层的温度传感器。根据一个实施方式，提供了一种制造半导体器件的方法。该方法包括提供半导体基底，并且在半导体基底上形成非晶半绝缘层。本领域的技术人员在阅读了以下详细描述并在查看附图之后会认识到其他特征和优点。附图说明图中的组件不一定按比例来绘制，而重点放在了说明本专利技术的原理上。此外，在图中，相似的附图标记表示相应的部件。在图中图I示出了根据一个实施方式的具有非晶半绝缘层作为温度传感元件的半导体器件。图2示出了根据一个实施方式的具有非晶半绝缘层作为温度传感元件的半导体器件。图3示出了根据一个实施方式的具有包括非晶半绝缘层的温度元件的半导体器 件。图4示出了根据一个实施方式的具有非晶半绝缘层作为温度传感元件的半导体器件。图5示出了根据一个实施方式的具有DLC层作为温度传感元件的温度传感器的电流-电压特性。图6示出了根据一个实施方式的电导率与具有DLC层作为温度传感元件的温度传感器的电场强度的依赖关系。图7示出了根据一个实施方式的对于不同的电流密度的DLC层上的电压降的温度依赖性。具体实施例方式在下面的详细说明中，参考附图，所述附图构成本专利技术的一部分，且在其中，通过可实现本专利技术的示例性具体实施方式的方式示出。在这方面，方向术语，诸如“顶”、“底”、“前”、“后”、“头”、“尾”等参考所描述的图的方向来使用。因为实施方式的组件可以位于许多不同的方向，方向术语用于说明目的，而不是限制性的。应理解，在不脱离本专利技术的范围的情况下，可以使用其他实施方式，且可以进行结构或逻辑的变化。因此不应以限制的意义理解下面的详细描述，且本专利技术的范围由所附权利要求限定。所描述的实施方式使用特定的语言，这不应该被解释为限制所附权利要求的范围。应理解本文所描述的各种示例性实施方式的特征可相互组合，除非另有特别注明。例如，作为一个实施方式的一部分说明或描述的特征可与其他实施方式的特征结合来使用，以产生另外的实施方式。本说明书旨在包括这样的修改和变形。如在本说明书中所使用的术语“横向”旨在描述平行于半导体基底的主表面的方向。如在本说明书中所使用的术语“垂直”旨在描述配置为垂直于半导体基底的主表面的方向。在本说明书中，半导体基底的第二表面被认为是由下部或背侧的表面形成，而第一表面被认为是由半导体基底的上、前或主表面形成。因此，本说明书中使用的术语“上”和“下”描述了考虑这样的方向时一个结构特征与另一个结构特征的相对位置。当提及半导体器件时，至少是指二端子器件，一个实例是二极管。半导体器件也可以是三端子器件，诸如场效应晶体管(FET)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)、结型场效应晶体管(JFET)和晶闸管，仅举几例。半导体器件还可包括三个以上端子。根据一个实施方式，半导体器件是电力装置。集成电路包括多个集成装置。参考图1，描述了具有用作温度传感元件的非晶半绝缘层的半导体器件的第一实施方式。半导体器件100包括半导体基底110,其具有第一表面111和与第一表面111相反的第二表面112。半导体基底110可以在例如约IO1Vcm3至约IO2Vcm3的范围内高度掺杂。例如，半导体基底110可高度p掺杂。在其他实施方式中，半导体基底110可高度n掺杂。非晶半绝缘层130形成于半导体基底110的第一表面111上。非晶半绝缘层130电气接触半导体基底110，并与其形成欧姆接触。 半导体基底110可由任何适于制造半导体器件的半导体材料制成。这样的材料的实例包括但不限于单体的半导体材料，诸如硅(Si)或金刚石，IV族化合物半导体材料，诸如碳化娃(SiC)或锗化娃(SiGe), 二元、三元或四元III-V半导体材料,诸如砷化镓(GaAs )、磷化镓(GaP)、磷化铟(InP)、氮化镓(GaN)、氮化铝镓(AlGaN)、磷化镓铟(InGaP)或砷磷化铟镓(InGaAsP)，以及二元或三元II-VI半导体材料，诸如碲化镉(CdTe)和碲化镉汞(HgCdTe)，仅举几例。上述半导体材料也称为同质结半导体材料。当组合两种不同的半导体材料时，形成异质结半导体材料。异质结半导体材料的实例包括但不限于硅(Six(Vx)和SiGe异质结半导体材料。对于目前的功率半导体应用，主要使用Si、SiC和GaN材料。第一金属141形成于非晶半绝缘层130上，并与其欧姆接触。第二金属142形成于半导体基底110的第二表面112上，并与其欧姆接触。因此电流可施加至非晶半绝缘层130。电流可以在任何一个方向上流动。在其他实施方式中，接触层可设置在非晶半绝缘层130和第一金属141之间。第一和第二金属141、142可由金属或金属合金构成。例如Al、Cu、AlCu、AlSiCu、Ti、W、Pt、Au可用作第一和第二金属141本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，包括：半导体基底；所述半导体基底上的非晶半绝缘层。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：格哈德·施密特，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：