[发明专利]集成在晶体管上的温度传感二极管结构及其制备方法

说明书

本发明涉及一种集成在晶体管上的温度传感二极管结构及其制备方法，第一多晶硅层上部连接有第二氧化层和绝缘介质层，第二氧化层具有隔离出二极管区域的隔离部分和环形隔离部分，环形隔离部分将二极管区域的第一多晶硅层隔离形成不相连接的二极管第一掺杂区和隔离保护环，隔离保护环不闭合，外周为圆弧面的二极管第二掺杂区连接在二极管第一掺杂区内形成横向的PN结，二极管的第一、第二电极与对应的二极管第一、第二掺杂区连接，保护电极穿过绝缘介质层与第一多晶硅层上的隔离保护环连接，保护电极与第一电极连接形成等电位。本发明结构合理，能实时探测晶体管芯片温度，能解决外界电流、电压及电场变化对温度传感二极管影响，降低制造成本。

技术领域

本发明涉及一种集成在晶体管上的温度传感二极管结构及其制备方法，属于晶体管制作技术领域。

背景技术

大电流、大功率的功率半导体模块越来越多应用于汽车领域，需要对绝缘栅双极晶体管(IGBT)或场效应晶体管(MOSFET)采取过温、过流、过压等保护措施，因此往往需要将IGBT或MOSFET与温度传感器集成在一起。通过集成的温度传感器可以实时、有效检测模块、芯片的温度，从而及时对器件进行保护。目前功率半导体模块大多是将温度敏感元件与IGBT或MOSFET芯片封装于同一模块中，而该温度敏感元件是检测电路的温度，并把温度信号转换成热电动势信号,这种结构的温度传感器无法直接检测到芯片内部的温度，在晶体管出现瞬间过温、过流和过压时，温度敏感元件检测无法真正起到保护作用。

目前先进的温度传感器采用多晶薄膜结构，以实现温度检测功能，一方面该多晶薄膜二极管采用横向PN结，其耐压与面积成正比，需要兼顾。另一方面该多晶薄膜二极管也需要通过内部电路与晶体管连接，造成功率半导体模块结构复杂，且与IGBT、MOSFET等晶体管工艺不完全兼容，提高了制作成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构合理，集成在晶体管芯片的有源区内，能够实时探测晶体管芯片温度，并能减少外界电流、电压及电场变化对温度传感二极管影响，能与晶体管工艺兼容，且能避免占用过大的芯片面积，降低制造成本的集成在晶体管上的温度传感二极管结构及其制备方法。

本发明为达到上述目的的技术方案是：一种集成在晶体管上的温度传感二极管结构，其特征在于：硅片的有源区内依次连接有第一氧化层和其上部的第一多晶硅层，所述的第一多晶硅层为晶体管的多晶硅栅，第一多晶硅层上部依次连接有第二氧化层和绝缘介质层，第二氧化层具有向下穿过第一多晶硅层和第一氧化层与晶体管的第一掺杂区和第二掺杂区连接用以隔离出二极管区域的隔离部分，第二氧化层还具有穿过第一多晶硅层和第一氧化层与硅片连接的环形隔离部分，环形隔离部分将二极管区域的第一多晶硅层隔离形成不相连接的二极管第一掺杂区和位于二极管第一掺杂区外围的隔离保护环，且隔离保护环不闭合，外周为圆弧面的二极管第二掺杂区连接在二极管第一掺杂区内并形成横向的PN结，二极管的第一电极和第二电极穿过绝缘介质层和第二氧化层与对应的二极管第一掺杂区和二极管第二掺杂区连接，保护电极穿过绝缘介质层和第二氧化层与第一多晶硅层上的隔离保护环连接，且保护电极与第一电极连接形成等电位。