CN112349715A - 具有温度及电压检测功能的功率半导体器件及制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有温度及电压检测功能的功率半导体器件及其制作方法,器件包括集成在同一衬底上的功率VDMOS器件、检测VDMOS器件及检测二极管;功率VDMOS器件与检测VDMOS器件的栅极相连及漏极相连,检测VDMOS器件的源极与检测二极管的正极相连,检测二极管的负极与功率VDMOS器件的源极相连并接地。本发明仅需在VDMOS集成一个或多个检测二极管,通过VDMOS开启和关闭两种状态、利用分时复用的方式采集检测二极管两端电压,从而对功率VDMOS器件同时进行温度、电压及电流监测,器件几乎没有额外功耗,同时无需额外外接检测电路或器件,可大大缩小系统PCB的面积和系统功耗,提高系统集成度。

Description

具有温度及电压检测功能的功率半导体器件及制作方法
技术领域
本发明涉及一种功率半导体器件结构及其制作方法,特别是涉及一种具有温度及电压检测功能的功率半导体器件及制作方法。
背景技术
VDMOS(垂直双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管)器件是功率半导体的主流器件之一,目前已经广泛于各类功率系统。与双极型晶体管相比,其开关速度快、损耗小、输入阻抗高、驱动功率小、频率特性好。
在VDMOS的应用过程中,经常需要监测流经VDMOS的电流、电压与温度,由于VDMOS的导通电阻非常低,在需要保证器件功耗与测量精度的情况下,难以实现电流、电压与温度的有效测量。
现有的测量中,通过外接恒温精密电阻等方式对VDMOS的电流、电压与温度进行监测,需要额外占用系统PCB的面积,并且在功率较大的应用系统中,由于恒温精密电阻的阻值通常接近或大于VDMOS的导通电阻,会大大提高系统的功耗,本身精密电阻的发热也会给系统PCB的热设计带来难度。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种具有温度及电压检测功能的功率半导体器件及制作方法,用于解决现有技术中难以在保证功耗较低的情况下对VDMOS的电流、电压与温度进行有效监测的问题。
为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供一种具有温度及电压检测功能的功率半导体器件,所述功率半导体器件包括集成在同一衬底上的功率VDMOS器件、检测VDMOS器件及检测二极管;所述功率VDMOS器件的栅极与所述检测VDMOS器件的栅极相连,所述功率VDMOS器件的漏极与所述检测VDMOS器件的漏极相连,所述检测VDMOS器件的源极与所述检测二极管的正极相连,所述检测二极管的负极与所述功率VDMOS器件的源极相连并接地;当所述功率VDMOS器件与所述检测VDMOS器件开启时,通过测量所述检测二极管两端的第一检测电压,从而获取所述功率VDMOS器件的导通电压;当所述功率VDMOS器件与所述检测VDMOS器件关断时,向所述检测二极管的正极注入一固定电流,并检测所述检测二极管两端的检测电压,基于所述检测二极管的伏安特性与温度的关系曲线,通过所述固定电流与所述检测电压获取此时所述检测二极管所述对应的温度,从而获取所述功率VDMOS器件的温度。
可选地,基于所述功率VDMOS器件的伏安特性与温度的关系曲线,通过所述功率VDMOS器件的导通电压及所述功率VDMOS器件的温度,获取所述功率VDMOS器件的导通电流。
可选地,所述检测二极管为多个,且多个所述检测二极管通过金属线正向串联,其中,单个所述检测二极管的导通电压为不低于0.7V。
可选地,所述功率VDMOS器件与所述检测VDMOS器件基于相同工艺同时形成于所述衬底上,所述功率VDMOS器件与所述检测VDMOS器件之间具有隔离区,所述功率VDMOS器件与所述检测VDMOS器件包括第一导电类型衬底,位于第一导电类型衬底之上的第一导电类型漂移区,位于第一导电类型漂移区上方的第二导电类型阱区,位于所述第二导电类型阱区内的第一导电类型源区,位于第一导电类型源区内的第一导电类型源极接触区以及第二导电类型源极接触区,伸入到第一导电类型漂移区内的深槽,以及位于深槽内部的栅介质层和栅极多晶硅层。
可选地,所述功率VDMOS器件与所述检测VDMOS器件的边缘区域具有场氧结构,所述场氧结构位于所述衬底上,所述检测二极管形成于所述场氧结构上。
可选地,所述检测二极管包括形成于所述场氧结构上的第二导电类型多晶硅以及形成于所述第二导电类型多晶硅中的第一导电类型掺杂区。
可选地,所述功率VDMOS器件、检测VDMOS器件及检测二极管通过介质层、导电通孔及位于所述介质层上的金属互连线实现电性连接。
可选地,所述第一导电类型为N型,所述第二导电类型为P型,或者所述第一导电类型为P型,所述第二导电类型为N型。
本发明还提供一种具有温度及电压检测功能的功率半导体器件的制作方法,包括步骤:1)提供一第一导电类型衬底,于所述第一导电类型衬底之上形成第一导电类型漂移区及第二导电类型阱区;2)定义功率VDMOS器件区域及检测VDMOS器件区域,在所述功率VDMOS器件区域及检测VDMOS器件区域形成伸入到第一导电类型漂移区内的深槽,并在所述功率VDMOS器件区域及检测VDMOS器件区域边缘区域形成场氧结构;3)于所述深槽内部的栅介质层;4)于所述深槽内部填充栅极多晶硅层,同时在所述场氧结构上形成第二导电类型多晶硅;5)通过离子注入工艺,在所述第二导电类型阱区内形成第一导电类型源区,以形成功率VDMOS器件、检测VDMOS器件,同时在所述第二导电类型多晶硅中形成第一导电类型掺杂区,以形成检测二极管;6)通过介质层、导电通孔及位于所述介质层上的金属互连线实现所述功率VDMOS器件、检测VDMOS器件及检测二极管的电性连接,其中,所述功率VDMOS器件的栅极与所述检测VDMOS器件的栅极相连,所述功率VDMOS器件的漏极与所述检测VDMOS器件的漏极相连,所述检测VDMOS器件的源极与所述检测二极管的正极相连,所述检测二极管的负极与所述功率VDMOS器件的源极相连并接地;当所述功率VDMOS器件与所述检测VDMOS器件开启时,通过测量所述检测二极管两端的第一检测电压,从而获取所述功率VDMOS器件的导通电压;当所述功率VDMOS器件与所述检测VDMOS器件关断时,向所述检测二极管的正极注入一固定电流,并检测所述检测二极管两端的检测电压,基于所述检测二极管的伏安特性与温度的关系曲线,通过所述固定电流与所述检测电压获取此时所述检测二极管所述对应的温度,从而获取所述功率VDMOS器件的温度。
可选地,基于所述功率VDMOS器件的伏安特性与温度的关系曲线,通过所述功率VDMOS器件的导通电压及所述功率VDMOS器件的温度,获取所述功率VDMOS器件的导通电流。
可选地,所述检测二极管为多个,且多个所述检测二极管通过金属线正向串联,其中,单个所述检测二极管的导通电压为不低于0.7V。
可选地,所述第一导电类型为N型,所述第二导电类型为P型,或者所述第一导电类型为P型,所述第二导电类型为N型。
如上所述,本发明的具有温度及电压检测功能的功率半导体器件及制作方法,具有以下有益效果:
本发明在功率VDMOS器件的同一衬底上集成检测VDMOS器件与检测二极管,当所述功率VDMOS器件与所述检测VDMOS器件开启时,通过测量所述检测二极管两端的第一检测电压,从而获取所述功率VDMOS器件的导通电压;当所述功率VDMOS器件与所述检测VDMOS器件关断时,向所述检测二极管的正极注入一固定电流,并检测所述检测二极管两端的检测电压,基于所述检测二极管的伏安特性与温度的关系曲线,通过所述固定电流与所述检测电压获取此时所述检测二极管所述对应的温度,从而获取所述功率VDMOS器件的温度。同时,基于所述功率VDMOS器件的伏安特性与温度的关系曲线,通过所述功率VDMOS器件的导通电压及所述功率VDMOS器件的温度,获取所述功率VDMOS器件的导通电流。本发明仅需在VDMOS集成一个或多个检测二极管,通过VDMOS开启和关闭两种状态、利用分时复用的方式采集检测二极管两端电压,从而对功率VDMOS器件同时进行温度、电压及电流监测,器件几乎没有额外功耗,同时无需额外外接检测电路或器件,可大大缩小系统PCB的面积和系统功耗,提高系统集成度。
由于检测二极管的导通电压远大于功率VDMOS器件及检测VDMOS器件的导通电压,且检测VDMOS器件的导通压降非常小,本发明可在功率VDMOS器件及检测VDMOS器件的开启状态下,通过测量所述检测二极管两端的电压,准确测量功率VDMOS器件的导通电压,同时,由于检测VDMOS器件及检测二极管的通路电流非常小,可以有效节约功率半导体器件的功耗。
本发明的检测二极管与功率VDMOS器件及检测VDMOS器件集成在同一衬底上,通过在功率VDMOS器件及检测VDMOS器件的关断状态下,通过检测二极管注入电流并测量其电压,并依据所述检测二极管的伏安特性与温度的关系曲线可以实时并准确的获取功率半导体器件的温度,可有效提高器件温度检测的精准性。
附图说明
图1显示为本发明实施例的具有温度及电压检测功能的功率半导体器件的电路原理示意图。
图2显示为本发明实施例的具有温度及电压检测功能的功率半导体器件的电压检测原理示意图。
图3显示为本发明实施例的具有温度及电压检测功能的功率半导体器件的温度检测原理示意图。
图4显示为本发明实施例的具有温度及电压检测功能的功率半导体器件的结构布局示意图。
图5~图9显示为本发明实施例的具有温度及电压检测功能的功率半导体器件的制作方法各步骤所呈现的结构示意图。
元件标号说明
10 功率VDMOS器件
101 第一导电类型衬底
102 第一导电类型漂移区
103 第二导电类型阱区
104 深槽
105 栅介质层
106 栅极多晶硅层
107 第二金属连线
108 第三金属连线
109 第一金属连线
110 第一导电类型源区
20 检测VDMOS器件
30 检测二极管
301 场氧结构
302 第二导电类型多晶硅
303 第一导电类型掺杂区
40 隔离区
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,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发明的其他优点与功效。本发明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,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
如在详述本发明实施例时,为便于说明,表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大,而且所述示意图只是示例,其在此不应限制本发明保护的范围。此外,在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
为了方便描述,此处可能使用诸如“之下”、“下方”、“低于”、“下面”、“上方”、“上”等的空间关系词语来描述附图中所示的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。将理解到,这些空间关系词语意图包含使用中或操作中的器件的、除了附图中描绘的方向之外的其他方向。此外,当一层被称为在两层“之间”时,它可以是所述两层之间仅有的层,或者也可以存在一个或多个介于其间的层。
在本申请的上下文中,所描述的第一特征在第二特征“之上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例,也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例,这样第一和第二特征可能不是直接接触。
需要说明的是,本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想,遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制,其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变,且其组件布局型态也可能更为复杂。
如图1~图4及图9所示,本实施例提供一种具有温度及电压检测功能的功率半导体器件,所述功率半导体器件包括集成在同一衬底上的功率VDMOS器件10、检测VDMOS器件20及检测二极管30;所述功率VDMOS器件10的栅极与所述检测VDMOS器件20的栅极相连,所述功率VDMOS器件10的漏极与所述检测VDMOS器件20的漏极相连,所述检测VDMOS器件20的源极与所述检测二极管30的正极相连,所述检测二极管30的负极与所述功率VDMOS器件10的源极相连并接地;当所述功率VDMOS器件10与所述检测VDMOS器件20开启时,通过测量所述检测二极管30两端的第一检测电压,从而获取所述功率VDMOS器件10的导通电压;当所述功率VDMOS器件10与所述检测VDMOS器件20关断时,向所述检测二极管30的正极注入一固定电流,并检测所述检测二极管30两端的检测电压,基于所述检测二极管30的伏安特性与温度的关系曲线,通过所述固定电流与所述检测电压获取此时所述检测二极管30所述对应的温度,从而获取所述功率VDMOS器件10的温度。例如,所述第一导电类型为N型,所述第二导电类型为P型,或者所述第一导电类型为P型,所述第二导电类型为N型。在本实施例中,所述所述第一导电类型为N型,所述第二导电类型为P型。
进一步地,基于所述功率VDMOS器件10的伏安特性与温度的关系曲线,通过所述功率VDMOS器件10的导通电压及所述功率VDMOS器件10的温度,获取所述功率VDMOS器件10的导通电流。
所述检测二极管30为多个,且多个所述检测二极管30通过金属线正向串联,其中,单个所述检测二极管30的导通电压为不低于0.7V。在本实施例中,所述检测二极管30为两个硅基二极管,两个所述硅基二极管正向串联,两个串联的硅基二极管的导通电压约为1.4V。
如图4所示,图4显示为功率半导体器件的布局示意图,其包括功率VDMOS器件10区域与所述检测VDMOS器件20区域、检测二极管30区域及栅极区域。由图4可见,本实施例的所述功率VDMOS器件10的面积占用了大部分的器件总面积,可以有效保证器件的功率需求,所述检测VDMOS器件20区域、检测二极管30区域设置于器件的边缘或角落,且仅占用很小的器件面积,可保证所述功率半导体器件具有较高的集成度。
如图9所示,所述功率VDMOS器件10与所述检测VDMOS器件20基于相同工艺同时形成于所述衬底上,所述功率VDMOS器件10与所述检测VDMOS器件20之间具有隔离区40,所述功率VDMOS器件10与所述检测VDMOS器件20包括第一导电类型衬底101,位于第一导电类型衬底101之上的第一导电类型漂移区102,位于第一导电类型漂移区102上方的第二导电类型阱区103,位于所述第二导电类型阱区103内的第一导电类型源区110,位于第一导电类型源区110内的第一导电类型源极接触区以及第二导电类型源极接触区,伸入到第一导电类型漂移区102内的深槽104,以及位于深槽104内部的栅介质层105和栅极多晶硅层106。
如图9所示,所述功率VDMOS器件10与所述检测VDMOS器件20的边缘区域具有场氧结构301,所述场氧结构301位于所述衬底上,所述检测二极管30形成于所述场氧结构301上。在本实施例中,所述检测二极管30包括形成于所述场氧结构301上的第二导电类型多晶硅302以及形成于所述第二导电类型多晶硅302中的第一导电类型掺杂区303。
如图9所示,所述功率VDMOS器件10、检测VDMOS器件20及检测二极管30通过介质层、导电通孔及位于所述介质层上的金属互连线实现电性连接。
如图2所示,当所述功率VDMOS器件10与所述检测VDMOS器件20开启时,通过测量所述检测二极管30两端的第一检测电压Vd,从而获取所述功率VDMOS器件10的导通电压。具体地,由于检测二极管30的导通电压远大于功率VDMOS器件10及检测VDMOS器件20的导通电压,流经检测VDMOS器件20及检测二极管30一路的电流非常小,同时,所述检测VDMOS器件20在导通状态下,导通电阻也非常小,因此,自所述功率VDMOS器件10的漏端到所述检测二极管30的正极(如图A点)的压降非常小,可忽略不计,而功率VDMOS器件10的源端与检测二极管30的负端(如图B点)直接相连,其为等电压,基于以上原理,所述检测二极管30的正极-负端的电压与所述功率VDMOS器件10的源端-漏端的电压相等,本发明可在功率VDMOS器件10及检测VDMOS器件20的开启状态下,通过测量所述检测二极管30两端的电压,准确测量功率VDMOS器件10的导通电压,同时,由于检测VDMOS器件20及检测二极管30的通路电流非常小,可以有效节约功率半导体器件的功耗。
如图3所示,当所述功率VDMOS器件10与所述检测VDMOS器件20关断时,向所述检测二极管30的正极注入一固定电流Is,并检测所述检测二极管30两端(如图A点、B点)的检测电压Vs,基于所述检测二极管30的伏安特性与温度的关系曲线,该关系曲线可通过预先测量获取或直接从现有的数据资料获取,也可以依据检测二极管30的伏安特性与温度的关系公式推算,通过所述固定电流与所述检测电压获取此时所述检测二极管30所述对应的温度,由于检测二极管30与功率VDMOS器件10为邻近设置,检测二极管30的温度与功率VDMOS器件10温度趋于一致或具有一个稳定的比例系数,依据检测二极管30的温度获取所述功率VDMOS器件10的温度。
如图2及图3所示,基于所述功率VDMOS器件10的伏安特性与温度的关系曲线,该关系曲线可通过预先测量获取或直接从现有的数据资料获取,也可以依据功率VDMOS器件10的伏安特性与温度的关系公式推算,通过所述功率VDMOS器件10的导通电压及所述功率VDMOS器件10的温度,获取所述功率VDMOS器件10的导通电流。
本发明仅需在VDMOS集成一个或多个检测二极管,通过VDMOS开启和关闭两种状态、利用分时复用的方式采集检测二极管两端电压,从而对功率VDMOS器件同时进行温度、电压及电流监测,器件几乎没有额外功耗,同时无需额外外接检测电路或器件,可大大缩小系统PCB的面积和系统功耗,提高系统集成度。
如图5~图9所示,本实施例还提供一种具有温度及电压检测功能的功率半导体器件的制作方法,包括步骤:
如图5所示,首先进行步骤1),提供一第一导电类型衬底101,于所述第一导电类型衬底101之上形成第一导电类型漂移区102及第二导电类型阱区103;例如,所述第一导电类型为N型,所述第二导电类型为P型,或者所述第一导电类型为P型,所述第二导电类型为N型。在本实施例中,所述第一导电类型为N型,所述第二导电类型为P型。
如图6所示,接着进行步骤2),定义功率VDMOS器件10区域及检测VDMOS器件20区域,在所述功率VDMOS器件10区域及检测VDMOS器件20区域形成伸入到第一导电类型漂移区102内的深槽104,并在所述功率VDMOS器件10区域及检测VDMOS器件20区域边缘区域形成场氧结构301。
如图7所示,然后进行步骤3),于所述深槽104内部的栅介质层105;
如图7所示,然后进行步骤4),于所述深槽104内部填充栅极多晶硅层106,同时在所述场氧结构301上形成第二导电类型多晶硅302,并通过刻蚀工艺去除多余的多晶硅材料。本实施例可通过一次沉积工艺及刻蚀工艺同时形成栅极多晶硅层106及第二导电类型多晶硅302,可有效节省工艺步骤。
如图8所示,然后进行步骤5),通过离子注入工艺,在所述第二导电类型阱区103内形成第一导电类型源区110,以形成功率VDMOS器件10、检测VDMOS器件20,同时在所述第二导电类型多晶硅302中形成第一导电类型掺杂区303,以形成检测二极管30。本实施例可通过一次离子注入工艺同时形成VDMOS器件的第一导电类型源区110及检测二极管30的第一导电类型掺杂区303,可有效节省工艺步骤。可有效节省工艺步骤。
如图9所示,然后进行步骤6),通过介质层、导电通孔及位于所述介质层上的金属互连线实现所述功率VDMOS器件10、检测VDMOS器件20及检测二极管30的电性连接,其中,所述功率VDMOS器件10的栅极与所述检测VDMOS器件20的栅极通过第一金属连线109相连,所述功率VDMOS器件10的漏极与所述检测VDMOS器件20的漏极通过共用的所述第一导电类型衬底101相连,所述检测VDMOS器件20的源极与所述检测二极管30的正极通过第二金属连线107相连,所述检测二极管30的负极与所述功率VDMOS器件10的源极通过第三金属连线108相连并接地;当所述功率VDMOS器件10与所述检测VDMOS器件20开启时,通过测量所述检测二极管30两端的第一检测电压,从而获取所述功率VDMOS器件10的导通电压;当所述功率VDMOS器件10与所述检测VDMOS器件20关断时,向所述检测二极管30的正极注入一固定电流,并检测所述检测二极管30两端的检测电压,基于所述检测二极管30的伏安特性与温度的关系曲线,通过所述固定电流与所述检测电压获取此时所述检测二极管30所述对应的温度,从而获取所述功率VDMOS器件10的温度。
进一步地,基于所述功率VDMOS器件10的伏安特性与温度的关系曲线,通过所述功率VDMOS器件10的导通电压及所述功率VDMOS器件10的温度,获取所述功率VDMOS器件10的导通电流。
例如,所述检测二极管30为多个,且多个所述检测二极管30通过金属线正向串联,其中,单个所述检测二极管30的导通电压为不低于0.7V。
如上所述,本发明的具有温度及电压检测功能的功率半导体器件及制作方法,具有以下有益效果:
本发明在功率VDMOS器件10的同一衬底上集成检测VDMOS器件20与检测二极管30,当所述功率VDMOS器件10与所述检测VDMOS器件20开启时,通过测量所述检测二极管30两端的第一检测电压,从而获取所述功率VDMOS器件10的导通电压;当所述功率VDMOS器件10与所述检测VDMOS器件20关断时,向所述检测二极管30的正极注入一固定电流,并检测所述检测二极管30两端的检测电压,基于所述检测二极管30的伏安特性与温度的关系曲线,通过所述固定电流与所述检测电压获取此时所述检测二极管30所述对应的温度,从而获取所述功率VDMOS器件10的温度。同时,基于所述功率VDMOS器件10的伏安特性与温度的关系曲线,通过所述功率VDMOS器件10的导通电压及所述功率VDMOS器件10的温度,获取所述功率VDMOS器件10的导通电流。本发明仅需在VDMOS集成一个或多个检测二极管,通过VDMOS开启和关闭两种状态、利用分时复用的方式采集检测二极管两端电压,从而对功率VDMOS器件同时进行温度、电压及电流监测,器件几乎没有额外功耗,同时无需额外外接检测电路或器件,可大大缩小系统PCB的面积和系统功耗,提高系统集成度。
由于检测二极管30的导通电压远大于功率VDMOS器件10及检测VDMOS器件20的导通电压,且检测VDMOS器件20的导通压降非常小,本发明可在功率VDMOS器件10及检测VDMOS器件20的开启状态下,通过测量所述检测二极管30两端的电压,准确测量功率VDMOS器件10的导通电压,同时,由于检测VDMOS器件20及检测二极管30的通路电流非常小,可以有效节约功率半导体器件的功耗。
本发明的检测二极管30与功率VDMOS器件10及检测VDMOS器件20集成在同一衬底上,通过在功率VDMOS器件10及检测VDMOS器件20的关断状态下,通过检测二极管30注入电流并测量其电压,并依据所述检测二极管30的伏安特性与温度的关系曲线可以实时并准确的获取功率半导体器件的温度,可有效提高器件温度检测的精准性。
所以,本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (12)

1.一种具有温度及电压检测功能的功率半导体器件,其特征在于:
所述功率半导体器件包括集成在同一衬底上的功率VDMOS器件、检测VDMOS器件及检测二极管;所述功率VDMOS器件的栅极与所述检测VDMOS器件的栅极相连,所述功率VDMOS器件的漏极与所述检测VDMOS器件的漏极相连,所述检测VDMOS器件的源极与所述检测二极管的正极相连,所述检测二极管的负极与所述功率VDMOS器件的源极相连并接地;
当所述功率VDMOS器件与所述检测VDMOS器件开启时,通过测量所述检测二极管两端的第一检测电压,从而获取所述功率VDMOS器件的导通电压;
当所述功率VDMOS器件与所述检测VDMOS器件关断时,向所述检测二极管的正极注入一固定电流,并检测所述检测二极管两端的检测电压,基于所述检测二极管的伏安特性与温度的关系曲线,通过所述固定电流与所述检测电压获取此时所述检测二极管所述对应的温度,从而获取所述功率VDMOS器件的温度。
2.根据权利要求1所述的具有温度及电压检测功能的功率半导体器件,其特征在于:基于所述功率VDMOS器件的伏安特性与温度的关系曲线,通过所述功率VDMOS器件的导通电压及所述功率VDMOS器件的温度,获取所述功率VDMOS器件的导通电流。
3.根据权利要求1所述的具有温度及电压检测功能的功率半导体器件,其特征在于:所述检测二极管为多个,且多个所述检测二极管通过金属线正向串联,其中,单个所述检测二极管的导通电压为不低于0.7V。
4.根据权利要求1所述的具有温度及电压检测功能的功率半导体器件,其特征在于:所述功率VDMOS器件与所述检测VDMOS器件基于相同工艺同时形成于所述衬底上,所述功率VDMOS器件与所述检测VDMOS器件之间具有隔离区,所述功率VDMOS器件与所述检测VDMOS器件包括第一导电类型衬底,位于第一导电类型衬底之上的第一导电类型漂移区,位于第一导电类型漂移区上方的第二导电类型阱区,位于所述第二导电类型阱区内的第一导电类型源区,伸入到第一导电类型漂移区内的深槽,以及位于深槽内部的栅介质层和栅极多晶硅层。
5.根据权利要求1所述的具有温度及电压检测功能的功率半导体器件,其特征在于:所述功率VDMOS器件与所述检测VDMOS器件的边缘区域具有场氧结构,所述场氧结构位于所述衬底上,所述检测二极管形成于所述场氧结构上。
6.根据权利要求5所述的具有温度及电压检测功能的功率半导体器件,其特征在于:所述检测二极管包括形成于所述场氧结构上的第二导电类型多晶硅以及形成于所述第二导电类型多晶硅中的第一导电类型掺杂区。
7.根据权利要求1所述的具有温度及电压检测功能的功率半导体器件,其特征在于:所述功率VDMOS器件、检测VDMOS器件及检测二极管通过介质层、导电通孔及位于所述介质层上的金属互连线实现电性连接。
8.根据权利要求1所述的具有温度及电压检测功能的功率半导体器件,其特征在于:所述第一导电类型为N型,所述第二导电类型为P型,或者所述第一导电类型为P型,所述第二导电类型为N型。
9.一种具有温度及电压检测功能的功率半导体器件的制作方法,其特征在于,包括步骤:
1)提供一第一导电类型衬底,于所述第一导电类型衬底之上形成第一导电类型漂移区及第二导电类型阱区;
2)定义功率VDMOS器件区域及检测VDMOS器件区域,在所述功率VDMOS器件区域及检测VDMOS器件区域形成伸入到第一导电类型漂移区内的深槽,并在所述功率VDMOS器件区域及检测VDMOS器件区域边缘区域形成场氧结构;
3)于所述深槽内部的栅介质层;
4)于所述深槽内部填充栅极多晶硅层,同时在所述场氧结构上形成第二导电类型多晶硅;
5)通过离子注入工艺,在所述第二导电类型阱区内形成第一导电类型源区,以形成功率VDMOS器件、检测VDMOS器件,同时在所述第二导电类型多晶硅中形成第一导电类型掺杂区,以形成检测二极管;
6)通过介质层、导电通孔及位于所述介质层上的金属互连线实现所述功率VDMOS器件、检测VDMOS器件及检测二极管的电性连接,其中,所述功率VDMOS器件的栅极与所述检测VDMOS器件的栅极相连,所述功率VDMOS器件的漏极与所述检测VDMOS器件的漏极相连,所述检测VDMOS器件的源极与所述检测二极管的正极相连,所述检测二极管的负极与所述功率VDMOS器件的源极相连并接地;
当所述功率VDMOS器件与所述检测VDMOS器件开启时,通过测量所述检测二极管两端的第一检测电压,从而获取所述功率VDMOS器件的导通电压;
当所述功率VDMOS器件与所述检测VDMOS器件关断时,向所述检测二极管的正极注入一固定电流,并检测所述检测二极管两端的检测电压,基于所述检测二极管的伏安特性与温度的关系曲线,通过所述固定电流与所述检测电压获取此时所述检测二极管所述对应的温度,从而获取所述功率VDMOS器件的温度。
10.根据权利要求9所述的具有温度及电压检测功能的功率半导体器件的制作方法,其特征在于:基于所述功率VDMOS器件的伏安特性与温度的关系曲线,通过所述功率VDMOS器件的导通电压及所述功率VDMOS器件的温度,获取所述功率VDMOS器件的导通电流。
11.根据权利要求9所述的具有温度及电压检测功能的功率半导体器件的制作方法,其特征在于:所述检测二极管为多个,且多个所述检测二极管通过金属线正向串联,其中,单个所述检测二极管的导通电压为不低于0.7V。
12.根据权利要求9所述的具有温度及电压检测功能的功率半导体器件的制作方法,其特征在于:所述第一导电类型为N型,所述第二导电类型为P型,或者所述第一导电类型为P型,所述第二导电类型为N型。
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