[发明专利]具有集成PN二极管温度传感器的半导体器件

说明书

一种半导体器件包括：半导体衬底，其具有带有一个或多个晶体管单元的第一区和没有晶体管单元的第二区；半导体衬底的第一区和第二区上的第一介电材料；第一介电材料上面的第二介电材料；在半导体衬底的第二区上的第一介电材料中形成的pn二极管；多个第一接触，其从pn二极管上延伸并且延伸到pn二极管的p型区中以使得该p型区毗连每个第一接触的侧壁；以及多个第二接触，其从pn二极管上延伸并且延伸到pn二极管的n型区中以使得该n型区毗连每个第二接触的侧壁。

背景技术

微图案沟槽（MPT）单元设计技术提供亚微米台面（mesa）并且被用来实施绝缘栅双极型晶体管（IGBT）以及其他类型的功率晶体管，以实现具有降低的总功率损耗的高电压（例如1200V）器件。温度传感器常常集成在功率晶体管管芯（芯片）中以提供准确的温度信息。需要一种用于MPT功率晶体管技术的集成温度传感器。

发明内容

根据半导体器件的实施例，该半导体器件包括：半导体衬底，其具有带有一个或多个晶体管单元的第一区和没有晶体管单元的第二区；半导体衬底的第一区和第二区上面的第一介电材料；第一介电材料上面的第二介电材料；在半导体衬底的第二区上面的第一介电材料中形成的pn二极管；多个第一接触，其从pn二极管上延伸并且延伸到pn二极管的p型区中以使得该p型区毗连（abut）每个第一接触的侧壁；以及多个第二接触，其从pn二极管上延伸并且延伸到pn二极管的n型区中以使得该n型区毗连每个第二接触的侧壁。

根据制造半导体器件的方法的实施例，该方法包括：在半导体衬底的第一区中形成一个或多个晶体管单元，该半导体衬底具有没有晶体管单元的第二区；在半导体衬底的第一区和第二区上面形成第一介电材料；在第一介电材料上面形成第二介电材料；在半导体衬底的第二区上面的第一介电材料中形成pn二极管；形成从pn二极管上延伸并且延伸到pn二极管的p型区中以使得该p型区毗连每个第一接触的侧壁的多个第一接触；以及形成从pn二极管上延伸并且延伸到pn二极管的n型区中以使得该n型区毗连每个第二接触的侧壁的多个第二接触。

在阅读下面的详细描述时以及在查看附图时，本领域技术人员将会认识到附加的特征和优点。

附图说明

绘图的元件不一定相对于彼此按照比例。相似的参考数字指定对应的类似部分。各种图示实施例的特征可以组合，除非它们彼此排斥。在绘图中描绘实施例并且在下面的描述中详述该实施例。

图1A图示集成pn二极管温度传感器的实施例的局部截面图。

图1B图示集成pn二极管温度传感器的局部俯视图。

图2A到2E图示制造包括集成pn二极管温度传感器的半导体器件的实施例。

图3A到3H图示制造集成pn二极管温度传感器的另一实施例。

图4图示替代实施例的局部截面图，其中在形成二极管接触凹槽之后且在共用本体接触注入工艺之前将掩模形成在pn二极管结构上。

图5图示替代实施例的局部截面图，其中在将第二介电材料形成在二极管结构上面之后形成pn二极管的阴极区。

图6图示利用集成pn二极管中的四个实施的温度传感器电路的实施例的混合电路示意图。

图7A到7C图示对于半导体管芯中的集成pn二极管温度传感器的不同放置实施例的相应俯视图。

具体实施方式

本文中描述的实施例提供一种具有集成pn二极管温度传感器的半导体器件以及对应的制造方法。在作为器件的一部分提供的标准介电材料内部形成pn二极管温度传感器，其可以被实施为多晶或非晶硅pn二极管。在MPT技术的情况下，所得到的IGBT或功率MOSFET在对基本技术或性能没有任何改变的情况下获得温度感测能力。