一種集成電流傳感器的SiC晶體管器件及其制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種集成電流傳感器的SiC晶體管器件，所述SiC晶體管器件的源極一側(cè)、有源區(qū)內(nèi)按設(shè)定比例均勻選取若干個原胞作為源傳感器，其他的原胞作為器件源極的原胞，即主原胞；同時采用源極的多層布線方式使源極壓塊金屬與所述源傳感器的壓塊金屬處于一個平面上；所述源傳感器的柵極與SiC晶體管器件的柵極都是相連的，共用柵極壓塊金屬，并且共用漏極。本申請不僅可以實時地監(jiān)控芯片的電流，而且能夠全面地反應(yīng)整個芯片內(nèi)的電流狀況；可以得到實時的、非常準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)；以利于系統(tǒng)進行及時的控制保護。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種集成電流傳感器的SiC晶體管器件及其制備方法
本專利技術(shù)屬于半導(dǎo)體領(lǐng)域，具體涉及一種集成電流傳感器的SiC晶體管器件及其制備方法。
技術(shù)介紹
SiCMOSFET、JFET、BJT、IGBT等晶體管器件經(jīng)過多年的研究，已經(jīng)有一些廠商率先推出了商業(yè)化產(chǎn)品，并且已經(jīng)在工業(yè)上進行了廣泛的應(yīng)用。在很多的應(yīng)用情況，為了更好的保護系統(tǒng)甚至保護器件，以及使器件在系統(tǒng)中更加可靠地工作，往往需要實時監(jiān)控芯片的結(jié)溫和電流。在通常的情況下，系統(tǒng)中監(jiān)控器件的電流往往通過霍爾傳感器的方法，通過感應(yīng)電流或磁場來判斷電流的大小。這種方法需要增加額外的系統(tǒng)。一種更好的方法是直接在芯片上引出傳感電流，通過監(jiān)控外部串聯(lián)電阻的電壓得到傳感電流，并根據(jù)傳感電流與芯片電流之間比較穩(wěn)定的比例得到芯片電流大小。這種監(jiān)控芯片電流的方法可以得到實時的、非常準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。以利于系統(tǒng)進行及時的控制保護。一般地，在SiC芯片上集成電流傳感器的方法是在器件的靠近邊緣部分，如圖1a和1b所示。選取一些原胞組成的區(qū)域作為傳感器，根據(jù)這個區(qū)域的面積與整個有源區(qū)其他區(qū)域的面積比或者內(nèi)部原胞數(shù)量與所有其他原胞數(shù)量的比估算得到傳感電流與芯片電流的比例，再通過測試校準(zhǔn)。這種方法雖能實時地監(jiān)控芯片的電流，但是傳感器的原胞集中在芯片的邊緣，并不能很好的反應(yīng)整個芯片。特別在芯片工作狀態(tài)下，芯片內(nèi)部結(jié)溫升高，整個芯片的結(jié)溫在瞬間并不一致，邊緣的原胞電流與芯片電流的比例并不能很好的保持一致。另外，整個晶圓的摻雜濃度、厚度的不均勻會導(dǎo)致不同晶圓區(qū)域的芯片的傳感電流比例不一致，傳感電流比例不均勻，從而影響器件的使用。
技術(shù)實現(xiàn)思路
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本專利技術(shù)的目的在于提供一種集成電流傳感器的SiC晶體管器件，其有效解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。本專利技術(shù)的另一目的在于提供一種制作集成電流傳感器的SiC晶體管器件的方法。為實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用以下技術(shù)方案：一種集成電流傳感器的SiC晶體管器件，所述SiC晶體管器件的源極一側(cè)、有源區(qū)內(nèi)按設(shè)定比例均勻選取若干個原胞作為源傳感器，其他的原胞作為器件源極的原胞，即主原胞；同時采用源極的多層布線方式使源極壓塊金屬與所述源傳感器的壓塊金屬處于一個平面上；所述源傳感器的柵極與SiC晶體管器件的柵極都是相連的，共用柵極壓塊金屬，并且共用漏極。進一步，所述源傳感器獨立的引出源電極，源傳感器電極與SiC晶體管器件的源極之間由介質(zhì)進行隔離。進一步，每個源傳感器原胞均被多個所述主原胞所包圍。一種制備集成電流傳感器的SiC晶體管器件的方法，所述方法包括如下步驟：1)在SiC晶體管器件的有源區(qū)內(nèi)每個原胞的源歐姆接觸、柵極歐姆接觸或柵多晶硅或柵金屬，以及柵極和源極隔離介質(zhì)都完成后，做上第一互連金屬層；通過所述第一互連金屬層實現(xiàn)各主原胞源極間的互連，其中在柵壓塊金屬與源壓塊金屬隔離區(qū)和比源傳感器源極區(qū)大的區(qū)域沒有金屬，即保持柵與源的隔離和芯片源極與傳感器源極的隔離；同時把各原胞的柵極與柵極壓塊區(qū)域?qū)崿F(xiàn)互連；2)淀積第一層間介質(zhì)，并在所述第一層間介質(zhì)上選擇性的刻孔，刻孔的位置是源傳感器原胞的位置，大小與源傳感器原胞的源柵隔離介質(zhì)間的歐姆區(qū)域相等或小；3)做上第二互連金屬層，所述第二互連金屬層把所有傳感器原胞的源極互連在一起，實現(xiàn)電連通；并且在比柵極壓塊區(qū)域和各主原胞源極區(qū)域稍大的區(qū)域無金屬分布，形成傳感器原胞的源極與芯片源極和柵極的隔離；4)淀積第二層間介質(zhì)層，并在所述第二層間介質(zhì)層上選擇性的刻孔；刻孔區(qū)域包括三部分，一部分是所有主原胞的源極區(qū)，通孔穿過第二、第一層間介質(zhì)，到達各主原胞的第一互連金屬層；另一部分是源傳感器的金屬壓塊區(qū)，通孔穿過第二層間介質(zhì)，達到第二互連金屬層；第三部分是柵極金屬壓塊區(qū)，通孔穿過第二層間介質(zhì)和第一層間介質(zhì)，達到第一互連金屬層；5)淀積壓塊金屬，壓塊金屬包括芯片的源極和電流傳感器的源極的壓塊金屬和柵極的壓塊金屬，且三個區(qū)域互相隔離；6)淀積鈍化層，同時在器件源極、傳感器源極和共用的柵極壓塊金屬上分別開窗口。進一步，所述第一互連金屬層為Ti/Al、Ti/AlCu、Ti/AlSi、Ti/Cu或TiW/AlSiCu。進一步，所述第一層間介質(zhì)的厚度大于0.5μm，第一層間介質(zhì)為SiO2層、Si3N4層、SiON層，或兩層、多層的混合層。進一步，所述第二互連金屬層為Ti/Al、Ti/AlCu、Ti/AlSi、Ti/Cu或TiW/AlSiCu；第二互連金屬層的厚度大于0.5μm。進一步，所述第二層間介質(zhì)層的厚度大于0.5μm；第二層間介質(zhì)層為SiO2層、Si3N4層、SiON層，或兩層、多層的混合層。進一步，所述壓塊金屬為Ti/Al、Ti/AlCu、Ti/AlSi、Ti/Cu或TiW/AlSiCu。本專利技術(shù)具有以下有益技術(shù)效果：本申請不僅可以實時地監(jiān)控芯片的電流，而且能夠全面地反應(yīng)整個芯片內(nèi)的電流狀況；可以得到實時的、非常準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)；以利于系統(tǒng)進行及時的控制保護。附圖說明圖1a為現(xiàn)有技術(shù)中SiC晶體管器件上集成電流傳感器的結(jié)構(gòu)的平面俯視圖(淺虛線表示是電極下面的原胞結(jié)構(gòu)，粗虛線部分表示是傳感器原胞的源極部分)；圖1b為現(xiàn)有技術(shù)中SiC晶體管器件上集成電流傳感器的截面結(jié)構(gòu)示意圖(以MOSFET為例)；圖2為本專利技術(shù)的SiC晶體管器件上集成電流傳感器的截面結(jié)構(gòu)示意圖(以MOSFET為例)；圖3為本專利技術(shù)實施例的集成電流傳感器的SiC晶體管器件的平面視圖(虛線表示是電極下面的原胞結(jié)構(gòu)，其中粗黑線部分表示是傳感器原胞的源極部分)；圖4為本專利技術(shù)實施例的集成電流傳感器的SiC晶體管器件制備過程中做上第一互連金屬層后的平面視圖(虛線表示內(nèi)部無金屬)；圖5為本專利技術(shù)實施例的集成電流傳感器的SiC晶體管器件制備過程中第一層間介質(zhì)刻孔后的平面視圖(虛線表示內(nèi)部是孔)；圖6為本專利技術(shù)實施例的集成電流傳感器的SiC晶體管器件制備過程中做上第二互連金屬層后的平面視圖(虛線表示內(nèi)部無金屬)；圖7為本專利技術(shù)實施例的集成電流傳感器的SiC晶體管器件制備過程中第二層間介質(zhì)刻孔后的平面視圖(虛線表示內(nèi)部是孔)；圖8為本專利技術(shù)實施例的集成電流傳感器的SiC晶體管器件制備過程中淀積公共柵、源電極、傳感器源電極壓塊金屬后的平面視圖。具體實施方式下面，參考附圖，對本專利技術(shù)進行更全面的說明，附圖中示出了本專利技術(shù)的示例性實施例。然而，本專利技術(shù)可以體現(xiàn)為多種不同形式，并不應(yīng)理解為局限于這里敘述的示例性實施例。而是，提供這些實施例，從而使本專利技術(shù)全面和完整，并將本專利技術(shù)的范圍完全地傳達給本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員。如圖2-3所示，本專利技術(shù)了提供了一種集成電流傳感器的SiC晶體管器件，該SiC晶體管器件的源極(或發(fā)射極)一側(cè)、有源區(qū)內(nèi)按設(shè)定比例均勻選取若干個原胞作為源傳感器，使傳感器電流與源極電流形成比較均勻和穩(wěn)定的比例，其他的原胞作為器件源極的原胞，即主原胞；同時采用源極的多層布線方式使源極壓塊金屬與所述源傳感器的壓塊金屬處于一個平面上；所述源傳感器的柵極與SiC晶體管器件的柵極都是相連的，共用柵極壓塊金屬，并且共用漏極(或集電極)。源傳感器獨立的引出源電極，源傳感器電極與SiC晶體管器件的源極之間由介質(zhì)進行隔離。源傳感器原胞選擇的方法是，根據(jù)傳感電流與源極電流的比例，在整個芯片中均勻、有序的選擇一些數(shù)量的原胞作為源傳感器原胞，本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種集成電流傳感器的SiC晶體管器件，其特征在于，所述SiC晶體管器件的源極一側(cè)、有源區(qū)內(nèi)按設(shè)定比例均勻選取若干個原胞作為源傳感器，其他的原胞作為器件源極的原胞，即主原胞；同時采用源極的多層布線方式使源極壓塊金屬與所述源傳感器的壓塊金屬處于一個平面上；所述源傳感器的柵極與SiC晶體管器件的柵極都是相連的，共用柵極壓塊金屬，并且共用漏極。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種集成電流傳感器的SiC晶體管器件，其特征在于，所述SiC晶體管器件的源極一側(cè)、有源區(qū)內(nèi)按設(shè)定比例均勻選取若干個原胞作為源傳感器，其他的原胞作為器件源極的原胞，即主原胞；同時采用源極的多層布線方式使源極壓塊金屬與所述源傳感器的壓塊金屬處于一個平面上；所述源傳感器的柵極與SiC晶體管器件的柵極都是相連的，共用柵極壓塊金屬，并且共用漏極。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電流傳感器的SiC晶體管器件，其特征在于，所述源傳感器獨立的引出源電極，源傳感器電極與SiC晶體管器件的源極之間由介質(zhì)進行隔離。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電流傳感器的SiC晶體管器件，其特征在于，每個源傳感器原胞均被多個所述主原胞所包圍。4.一種制備權(quán)利要求1-3任一所述的集成電流傳感器的SiC晶體管器件的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：1)在SiC晶體管器件的有源區(qū)內(nèi)每個原胞的源歐姆接觸、柵極歐姆接觸或柵多晶硅或柵金屬，以及柵極和源極隔離介質(zhì)都完成后，做上第一互連金屬層；通過所述第一互連金屬層實現(xiàn)各主原胞源極間的互連，其中在柵壓塊金屬與源壓塊金屬隔離區(qū)和比源傳感器源極區(qū)大的區(qū)域沒有金屬，即保持柵與源的隔離和芯片源極與傳感器源極的隔離；同時把各原胞的柵極與柵極壓塊區(qū)域?qū)崿F(xiàn)互連；2)淀積第一層間介質(zhì)，并在所述第一層間介質(zhì)上選擇性的刻孔，刻孔的位置是源傳感器原胞的位置，大小與源傳感器原胞的源柵隔離介質(zhì)間的歐姆區(qū)域相等或小；3)做上第二互連金屬層，所述第二互連金屬層把所有傳感器原胞的源極互連在一起，實現(xiàn)電連通；并且在比柵極壓塊區(qū)域和各主原胞源極區(qū)域稍大的區(qū)域無金屬分布，形成傳感器原胞的源極與芯片源極和柵極的隔離；4)淀積第二層間介質(zhì)層，并在...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：倪煒江，張敬偉，李明山，袁俊，盧小東，徐妙玲，
申請(專利權(quán))人：北京世紀(jì)金光半導(dǎo)體有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：北京,11