本發(fā)明屬于基本電氣元件領(lǐng)域，涉及半導(dǎo)體器件，特別涉及一種帶溫度檢測(cè)的功率半導(dǎo)體器件及其制作方法。

背景技術(shù)：

功率器件具有響應(yīng)速度快，過大電流，導(dǎo)通壓降低，控制簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，但是由于半導(dǎo)體的溫度特性限制，只能工作的某一特定的溫度區(qū)間，超過這一溫度區(qū)間后很易造成不可逆的失效?，F(xiàn)在功率器件的溫度檢測(cè)往往是通過外置在功率器件附近放置熱敏電阻，通過檢測(cè)熱敏電阻上的電流來判斷熱敏電阻的溫度，然后再利用熱敏電阻的溫度近似評(píng)估功率器件的溫度。

在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在如下問題：利用熱敏電阻來檢測(cè)功率器件的溫度是一種間接檢測(cè)的方式，由于熱阻及傳導(dǎo)環(huán)境和功率器件發(fā)熱功率的差異，熱敏電阻與功率器件之間的溫度差異并不是固定的，因此，通過附近的熱敏電阻來評(píng)估功率器件的溫度誤差往往很大，往往不能及時(shí)有效的檢測(cè)反饋，不能及時(shí)的保護(hù)功率器件。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一，提出了一種帶溫度檢測(cè)的功率半導(dǎo)體器件及其制作方法，該功率半導(dǎo)體器件的溫度檢測(cè)單元內(nèi)置在功率半導(dǎo)體器件的內(nèi)部，熱量的傳遞無需通過功率器件到傳導(dǎo)介質(zhì)再到溫度檢測(cè)元件的熱傳導(dǎo)路徑，能夠更準(zhǔn)確、及時(shí)的檢測(cè)功率半導(dǎo)體器件的溫度。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，一方面，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種帶溫度檢測(cè)的功率半導(dǎo)體器件，第一導(dǎo)電類型襯底的正面形成有相互連接的第一金屬區(qū)和第二金屬區(qū)，從所述第一金屬區(qū)引出有第一金屬電極，從所述第二金屬區(qū)引出有第二金屬電極，所述第一金屬電極與第二金屬電極之間通過絕緣層隔離，且所述第一金屬區(qū)和第二金屬區(qū)在相同的溫度下可以產(chǎn)生不同的感應(yīng)電勢(shì)。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，通過在第一導(dǎo)電類型襯底的正面形成有相互連接的第一金屬區(qū)和第二金屬區(qū)，且所述第一金屬區(qū)和第二金屬區(qū)在相同的溫度下可以產(chǎn)生不同的感應(yīng)電勢(shì)，當(dāng)需要進(jìn)行溫度檢測(cè)時(shí)，只需要將從第一金屬區(qū)引出的第一金屬電極和從第二金屬區(qū)引出的第二金屬電極與外部電流檢測(cè)元件連接形成回路，通過檢測(cè)回路中的電流即可檢測(cè)功率半導(dǎo)體器件的溫度。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例中的功率半導(dǎo)體器件，通過將溫度檢測(cè)單元內(nèi)置在功率半導(dǎo)體器件的內(nèi)部，熱量的傳遞無需通過功率器件到傳導(dǎo)介質(zhì)再到溫度檢測(cè)元件的熱傳導(dǎo)路徑，能夠更準(zhǔn)確、及時(shí)的檢測(cè)功率半導(dǎo)體器件的溫度。

優(yōu)選地，所述第一金屬區(qū)和第二金屬區(qū)通過高溫熔融相互連接。

優(yōu)選地，所述第一金屬區(qū)的材質(zhì)為鉑銠合金、鎳鉻合金或銅。

優(yōu)選地，所述第一金屬區(qū)的材質(zhì)為鉑銠合金、所述第二金屬區(qū)的材質(zhì)為鉑；或者所述第一金屬區(qū)的材質(zhì)為鎳鉻合金、所述第二金屬區(qū)的材質(zhì)為鎳硅合金；或者所述第一金屬區(qū)的材質(zhì)為銅、第二金屬區(qū)的材質(zhì)為銅鎳合金。

優(yōu)選地，所述第一金屬區(qū)的形狀為矩形，所述第二金屬區(qū)的形狀為矩形，所述第一金屬區(qū)的厚度為0.1um-10um，所述第二金屬區(qū)的厚度為0.1um-10um。

優(yōu)選地，所述第一金屬區(qū)和第二金屬區(qū)被所述絕緣層包繞，且所述絕緣層內(nèi)第一金屬區(qū)的上方設(shè)置有第一開口，所述絕緣層內(nèi)第二金屬區(qū)的上方設(shè)置有第二開口，所述第一開口內(nèi)填充有第一金屬電極，所述第二開口內(nèi)填充有第二金屬電極。

優(yōu)選地，所述絕緣層為半導(dǎo)體氧化物層。

優(yōu)選地，所述第一金屬區(qū)和第二金屬區(qū)與第一導(dǎo)電類型襯底之間形成有隔離層，所述隔離層為絕緣氧化物半導(dǎo)體層。

優(yōu)選地，還包括形成在所述第一導(dǎo)電類型襯底內(nèi)的第二導(dǎo)電類型的阱區(qū)和形成在所述阱區(qū)內(nèi)的第一導(dǎo)電類型的源區(qū)。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，另一方面，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種帶溫度檢測(cè)的功率半導(dǎo)體器件的制作方法，包括如下步驟：提供第一導(dǎo)電類型襯底；在所述第一導(dǎo)電類型襯底的正面形成隔離層，再在所述隔離層之上通過淀積、蒸發(fā)或?yàn)R射的工藝形成第一金屬層，然后通過濕法或干法刻蝕形成第一金屬區(qū)；在所述絕緣層之上通過淀積、蒸發(fā)或?yàn)R射的工藝形成第二金屬層，然后通過濕法或干法刻蝕形成與所述第二金屬區(qū)；通過高溫熔融的工藝將所述第一金屬區(qū)和第二金屬區(qū)相互連接，且所述第一金屬區(qū)和第二金屬區(qū)在相同的溫度下可以產(chǎn)生不同的感應(yīng)電勢(shì)；在所述第一金屬區(qū)和第二金屬區(qū)之上淀積一層絕緣層，然后用濕法或干法刻蝕工藝在絕緣層內(nèi)第一金屬區(qū)的上方形成第一開口，所述絕緣層內(nèi)第二金屬區(qū)的上方形成第二開口；在所述絕緣層之上利用蒸鍍或?yàn)R射等工藝完成淀積第一金屬電極層，然后通過濕法或干法等工藝完成引出電極的刻蝕，形成第一金屬電極和第二金屬電極。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種帶溫度檢測(cè)的功率半導(dǎo)體器件的制作方法，通過將溫度檢測(cè)單元內(nèi)置在功率半導(dǎo)體器件的內(nèi)部，熱量的傳遞無需通過功率器件到傳導(dǎo)介質(zhì)再到溫度檢測(cè)元件的熱傳導(dǎo)路徑，能夠更準(zhǔn)確、及時(shí)的檢測(cè)功率半導(dǎo)體器件的溫度。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

附圖說明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的n型帶溫度檢測(cè)的功率半導(dǎo)體器件的剖面示意圖；

圖2a-2l是本發(fā)明實(shí)施例的n型帶溫度檢測(cè)的功率半導(dǎo)體器件的一系列制作工藝完成后的剖面示意圖；

101襯底層；102多晶硅層；103隔離層；104源區(qū)；105p型阱區(qū)；106~第一金屬層；106第一金屬區(qū)；107~第二金屬層；107第二金屬區(qū)；108絕緣層；109沉積金屬層；110第一金屬電極；111第二金屬電極；112集電極區(qū)。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“外”、“正”、“背”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明的描述中，除非另有規(guī)定和限定，需要說明的是，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是機(jī)械連接或電連接，也可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通，可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語的具體含義。

需要說明的是，本發(fā)明以下各實(shí)施例均以n型功率半導(dǎo)體器件為例進(jìn)行說明，對(duì)于p型功率半導(dǎo)體器件，可以參照本發(fā)明實(shí)施例，相應(yīng)改變摻雜類型即可，在此不再贅述。

圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中n型帶溫度檢測(cè)的功率半導(dǎo)體器件的剖面示意圖，圖中僅僅是示意的給出了各區(qū)域的尺寸，具體的尺寸可以根據(jù)器件參數(shù)的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。

從圖1中可見，本實(shí)施例中n型帶溫度檢測(cè)的功率半導(dǎo)體器件包括：n型襯底101，n型襯底101的正面形成有相互連接的第一金屬區(qū)106和第二金屬區(qū)107，從第一金屬區(qū)106引出有第一金屬電極110，從第二金屬區(qū)107引出有第二金屬電極111，第一金屬電極110與第二金屬電極111之間通過絕緣層108隔離以防止第一金屬電極110與第二金屬電極111相互短接在一起，且第一金屬區(qū)106和第二金屬區(qū)107在相同的溫度下可以產(chǎn)生不同的感應(yīng)電勢(shì)。也就是說，第一金屬區(qū)106和第二金屬區(qū)107分別由對(duì)溫度具有不同感應(yīng)特性的金屬或合金組成，當(dāng)有一定熱量施加在第一金屬區(qū)106和第二金屬區(qū)107時(shí)，第一金屬區(qū)106和第二金屬區(qū)107上會(huì)產(chǎn)生不同的感應(yīng)電勢(shì)，當(dāng)?shù)谝唤饘賲^(qū)106和第二金屬區(qū)107通過引出的電極與外部電流檢測(cè)元件形成回路時(shí)，會(huì)在回路中形成感應(yīng)電流，通過檢測(cè)感應(yīng)電流的大小，就可以檢測(cè)到功率半導(dǎo)體器件上的溫度。這種將溫度檢測(cè)單元內(nèi)置在功率半導(dǎo)體器件的內(nèi)部，熱量的傳遞無需通過功率器件到傳導(dǎo)介質(zhì)再到溫度檢測(cè)元件的熱傳導(dǎo)路徑，能夠更準(zhǔn)確、及時(shí)的檢測(cè)功率半導(dǎo)體器件的溫度。

作為本實(shí)施例的一優(yōu)選實(shí)施方式，第一金屬區(qū)106和第二金屬區(qū)107可以通過高溫熔融的工藝來相互連接,如圖1所示，第一金屬區(qū)106和第二金屬區(qū)107部分貼合在一起，通過高溫熔融后，第一金屬區(qū)106和第二金屬區(qū)107貼合的部位形成為合金，此時(shí)，第一金屬區(qū)106和第二金屬區(qū)107相互連接在一起。第一金屬區(qū)106與第二金屬區(qū)107的材質(zhì)是任意的，只要在相同的溫度下可以產(chǎn)生不同的感應(yīng)電勢(shì)即可。優(yōu)選地，第一金屬區(qū)106的材質(zhì)為鉑銠合金、鎳鉻合金或銅；與之對(duì)應(yīng)的第二金屬區(qū)107的材質(zhì)為鉑、鎳硅合金或銅鎳合金。也就是說，當(dāng)?shù)谝唤饘賲^(qū)106為鉑銠合金時(shí)，第二金屬區(qū)107為鉑，當(dāng)?shù)谝唤饘賲^(qū)106為鎳鉻合金時(shí)，第二金屬區(qū)107為鎳硅合金，當(dāng)?shù)谝唤饘賲^(qū)106為銅時(shí)，第二金屬區(qū)107為銅鎳合金。當(dāng)然也可以將第一金屬區(qū)106和第二金屬區(qū)107的材質(zhì)相互調(diào)換也是可以的，即當(dāng)?shù)诙饘賲^(qū)107為鉑銠合金時(shí)，第一金屬區(qū)106為鉑，當(dāng)?shù)诙饘賲^(qū)107為鎳鉻合金時(shí)，第一金屬區(qū)106為鎳硅合金，當(dāng)?shù)诙饘賲^(qū)107為銅時(shí)，第一金屬區(qū)106為銅鎳合金。第一金屬區(qū)106和第二金屬區(qū)107的形狀也可以是任意的，優(yōu)選地，第一金屬區(qū)106的形狀為矩形，第二金屬區(qū)107的形狀為矩形，第一金屬區(qū)106的厚度為0.1um-10um，第二金屬區(qū)107的厚度為0.1um-10um。

具體地，第一金屬區(qū)106和第二金屬區(qū)107被絕緣層108包繞，且絕緣層108內(nèi)第一金屬區(qū)106的上方設(shè)置有第一開口a，絕緣層108內(nèi)第二金屬區(qū)107的上方設(shè)置有第二開口b，第一開口a內(nèi)填充有第一金屬電極110，第二開口b內(nèi)填充有第二金屬電極111。絕緣層108可以為任意的包含絕緣材料的層，優(yōu)選地，絕緣層108為半導(dǎo)體氧化物層。

更進(jìn)一步地，第一金屬區(qū)106和第二金屬區(qū)107與n型襯底101之間形成有隔離層103，隔離層103為絕緣氧化物半導(dǎo)體層，在隔離層103之上形成多晶硅層102；在n型襯底101內(nèi)形成有p型阱區(qū)105，在p型阱區(qū)105內(nèi)形成有的n型的源區(qū)104；在絕緣層108之形成有第一金屬電極層109，第一金屬電極層109與第一金屬電極110和第二金屬電極111均隔離開，其中，發(fā)射極可以由第一金屬電極層109引出；同時(shí)，在n型襯底101的背面形成有集電極區(qū)112，集電極可以從集電極區(qū)112引出。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，通過在n型襯底101的正面形成相互連接的第一金屬區(qū)106和第二金屬區(qū)107，且第一金屬區(qū)106和第二金屬區(qū)107在相同的溫度下可以產(chǎn)生不同的感應(yīng)電勢(shì)，當(dāng)需要進(jìn)行溫度檢測(cè)時(shí)，只需要將從第一金屬區(qū)106引出的第一金屬電極110和從第二金屬區(qū)107引出的第二金屬電極111與外部電流檢測(cè)元件連接形成回路，通過檢測(cè)回路中的電流即可檢測(cè)功率半導(dǎo)體器件的溫度。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例中的功率半導(dǎo)體器件，通過將溫度檢測(cè)單元直接內(nèi)置在功率半導(dǎo)體器件的內(nèi)部，熱量的傳遞無需通過功率器件到傳導(dǎo)介質(zhì)再到溫度檢測(cè)元件的熱傳導(dǎo)路徑，能夠更準(zhǔn)確、及時(shí)的檢測(cè)功率半導(dǎo)體器件的溫度。

本發(fā)明還提供了一種n型帶溫度檢測(cè)的功率半導(dǎo)體器件的制造方法，在本發(fā)明的一實(shí)施例中，n型帶溫度檢測(cè)的功率半導(dǎo)體器件是指襯底101為n型，下面結(jié)合圖2a-2l說明n型帶溫度檢測(cè)的功率半導(dǎo)體器件的工藝步驟，具體如下：

s11：如圖2a所示，提供具有輕摻雜的n型襯底101。

s12：如圖2b所示，在n型襯底101的正面形成隔離層103，在隔離層103之上形成多晶硅層102，以及在n型襯底101內(nèi)通過離子注入的方式形成p型阱區(qū)105和在p型阱區(qū)105內(nèi)形成源區(qū)104，其中，源區(qū)104為n型摻雜。

如圖2c所示，再在隔離層103之上通過淀積、蒸發(fā)或?yàn)R射的工藝形成第一金屬層106~，然后通過濕法或干法刻蝕形成第一金屬區(qū)106，第一金屬區(qū)106位于隔離層103上方且遠(yuǎn)離p型阱區(qū)105，如圖2d所示。本發(fā)明所指正面是指n型襯底101的上表面，背面是指n型襯底101的下表面。

s13：同樣的，如圖2e和2f所示，在隔離層103之上通過淀積、蒸發(fā)或?yàn)R射的工藝形成第二金屬層107~，然后通過濕法或干法刻蝕形成第二金屬區(qū)107，第一金屬區(qū)106和第二金屬區(qū)107緊鄰在一起。

s14：如圖2g所示，通過高溫熔融的工藝將第一金屬區(qū)106和第二金屬區(qū)107相互連接，第一金屬區(qū)106和第二金屬區(qū)107相互連接的地方形成為合金，且第一金屬區(qū)106和第二金屬區(qū)107在相同的溫度下可以產(chǎn)生不同的感應(yīng)電勢(shì)。優(yōu)選地，第一金屬區(qū)106的材質(zhì)為鉑銠合金、鎳鉻合金或純銅，第二金屬區(qū)107的材質(zhì)為鉑、鎳硅合金或銅鎳合金。

s15：如圖2h和2i所示，在第一金屬區(qū)106和第二金屬區(qū)107之上淀積一層絕緣層108，然后用濕法或干法刻蝕工藝在絕緣層108內(nèi)第一金屬區(qū)106的上方形成第一開口a，絕緣層108內(nèi)第二金屬區(qū)107的上方形成第二開口b；

s16：如圖2j和2k所示，在絕緣層108之上利用蒸鍍或?yàn)R射等工藝完成淀積第一金屬電極層109，然后通過濕法或干法等工藝完成引出電極的刻蝕，形成第一金屬電極110和第二金屬電極111。其中，發(fā)射極可以由第一金屬電極層109引出。

s17：如圖2l所示，減薄n型襯底101，在n型襯底101的背面形成集電極區(qū)112，集電極可以從集電極區(qū)112引出。形成集電極區(qū)112的方法優(yōu)選為：蒸鍍。減薄的方法可以是任何基片減薄技術(shù)，具體可以是但不限于研磨、化學(xué)機(jī)械拋光、干法刻蝕、電化學(xué)腐蝕或濕法腐蝕方法，優(yōu)選采用研磨方法。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的制作方法，通過將溫度檢測(cè)單元內(nèi)置在功率半導(dǎo)體器件的內(nèi)部，熱量的傳遞無需通過功率器件到傳導(dǎo)介質(zhì)再到溫度檢測(cè)元件的熱傳導(dǎo)路徑，能夠更準(zhǔn)確的檢測(cè)功率半導(dǎo)體器件的溫度。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對(duì)上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解：在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。