本發(fā)明涉及半導(dǎo)體，特別是涉及一種集成型功率器件。本發(fā)明還涉及一種集成型功率器件的制造方法。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)有傳統(tǒng)mos版圖和工藝方案，只包含主mos設(shè)計方案，無法檢測mos異常工作狀態(tài)，一旦過應(yīng)力，器件容易燒毀。

2、如果能在主mosfet的功率器件中同時集成各種傳感器，則能對器件的性能進行實時監(jiān)控并對器件進行保護。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種集成型功率器件，能實現(xiàn)采用溝槽型分離柵的主mosfet和多個傳感器的集成，從而能精確的的檢測功率芯片狀態(tài)并及時保護芯片，以及同時能降低器件的導(dǎo)通電阻、提高器件的擊穿電壓和開關(guān)速度。為此，本發(fā)明還提供一種集成型功率器件的制造方法。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的集成型功率器件包括集成在一起的主mosfet、電流傳感器、溫度傳感器和電壓傳感器。

3、主mosfet的單元結(jié)構(gòu)和電流傳感器的單元結(jié)構(gòu)都采用相同的mosfet單元結(jié)構(gòu)。

4、所述mosfet單元結(jié)構(gòu)包括：第一導(dǎo)電類型摻雜的漂移區(qū)，形成于所述漂移區(qū)表面區(qū)域中的第二導(dǎo)電類型的體區(qū)，第一柵極結(jié)構(gòu)，形成于所述體區(qū)表面區(qū)域中的第一導(dǎo)電類型重?fù)诫s的源區(qū)，形成于所述漂移區(qū)背面的第一導(dǎo)電類型重?fù)诫s的漏區(qū)；所述第一柵極結(jié)構(gòu)采用溝槽型分離柵，包括形成于第一柵極溝槽中的源導(dǎo)電材料層和柵導(dǎo)電材料層，所述源導(dǎo)電材料層和所述第一柵極溝槽之間隔離有第一介質(zhì)層，所述源導(dǎo)電材料層和所述柵導(dǎo)電材料層之間隔離有第二介質(zhì)層，所述柵導(dǎo)電材料層和所述第一柵極溝槽的側(cè)面之間隔離有柵介質(zhì)層，所述柵導(dǎo)電材料層穿過所述體區(qū)；所述源區(qū)和所述源導(dǎo)電材料層都通過頂部對應(yīng)的接觸孔連接到由正面金屬層組成的源極，所述柵導(dǎo)電材料層通過頂部對應(yīng)的所述接觸孔連接到由所述正面金屬層組成的柵極，所述漏區(qū)的背面形成有由背面金屬層組成的漏極。

5、所述溫度傳感器包括：所述漂移區(qū)、所述體區(qū)和第二柵極結(jié)構(gòu)；所述第二柵極結(jié)構(gòu)包括形成于第二柵極溝槽內(nèi)側(cè)表面的所述第三介質(zhì)層和填充于所述第二柵極溝槽中的第二源導(dǎo)電材料層；所述體區(qū)表面未形成第一導(dǎo)電類型摻雜區(qū)，所述體區(qū)的頂部和所述第二源導(dǎo)電材料層的頂部都通過對應(yīng)的所述接觸孔連接到由所述正面金屬層組成的第一電極，所述第一電極和所述漏極組成所述溫度傳感器的兩個測量電極。

6、所述電壓傳感器包括：所述漂移區(qū)、形成于所述漂移區(qū)表面區(qū)域中的第一導(dǎo)電類型重?fù)诫s的第一接觸區(qū)和第三柵極結(jié)構(gòu)；所述第三柵極結(jié)構(gòu)包括形成于第三柵極溝槽內(nèi)側(cè)表面的所述第四介質(zhì)層和填充于所述第三柵極溝槽中的第三源導(dǎo)電材料層；所述漂移區(qū)表面未形成所述體區(qū)，所述第一接觸區(qū)的頂部和所述第三源導(dǎo)電材料層的頂部都通過對應(yīng)的所述接觸孔連接到由所述正面金屬層組成的第二電極，所述第二電極和所述漏極組成所述電壓傳感器的兩個測量電極。

7、進一步的改進是，所述第一介質(zhì)層由熱氧化層組成或者由熱氧化層和cvd氧化層疊加而成。

8、所述第三介質(zhì)層和所述第四介質(zhì)層的工藝結(jié)構(gòu)都和所述第一介質(zhì)層的工藝結(jié)構(gòu)相同。

9、進一步的改進是，所述源導(dǎo)電材料層、所述第二源導(dǎo)電材料層和所述第三源導(dǎo)電材料層都采用第一多晶硅層組成。

10、所述柵導(dǎo)電材料層采用第二多晶硅層組成。

11、進一步的改進是，所述溫度傳感器所包括的所述第二柵極溝槽的數(shù)量包括多個，所述第二柵極溝槽包括最外側(cè)第二柵極溝槽和位于所述最外側(cè)第二柵極溝槽之間的內(nèi)側(cè)第二柵極溝槽。

12、所述最外側(cè)第二柵極溝槽的寬度大于所述內(nèi)側(cè)第二柵極溝槽的寬度且同時形成，所述最外側(cè)第二柵極溝槽的深度大于所述內(nèi)側(cè)第二柵極溝槽的深度。

13、所述第一柵極溝槽和所述內(nèi)側(cè)第二柵極溝槽的工藝結(jié)構(gòu)相同且同時形成。

14、進一步的改進是，所述電壓傳感器的形成區(qū)域由第一隔離結(jié)構(gòu)環(huán)繞形成，所述第一隔離結(jié)構(gòu)包括第四柵極結(jié)構(gòu)。

15、所述第四柵極結(jié)構(gòu)包括形成于第四柵極溝槽內(nèi)側(cè)表面的所述第五介質(zhì)層和填充于所述第四柵極溝槽中的第四源導(dǎo)電材料層。

16、所述第四柵極溝槽的寬度大于所述第三柵極溝槽的寬度且同時形成，所述第四柵極溝槽的深度大于所述第三柵極溝槽的深度。

17、所述第一柵極溝槽和所述第三柵極溝槽的工藝結(jié)構(gòu)相同且同時形成。

18、所述第四源導(dǎo)電材料層和所述第三源導(dǎo)電材料層的工藝結(jié)構(gòu)相同且同時形成，所述第四源導(dǎo)電材料層頂部和所述第二電極相隔離。

19、進一步的改進是，所述第一隔離結(jié)構(gòu)還包括底部阱區(qū)，所述底部阱區(qū)形成在所述第四柵極溝槽底部的所述漂移區(qū)中并延伸到所述漂移區(qū)的底部。

20、進一步的改進是，所述第一柵極結(jié)構(gòu)對應(yīng)的所述溝槽型分離柵為上下結(jié)構(gòu)或左右結(jié)構(gòu)。

21、進一步的改進是，第一導(dǎo)電類型為n型，第二導(dǎo)電類型為p型；或者，第一導(dǎo)電類型為p型，第二導(dǎo)電類型為n型。

22、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的集成型功率器件的制造方法中，集成型功率器件包括集成在一起的主mosfet、電流傳感器、溫度傳感器和電壓傳感器；主mosfet的單元結(jié)構(gòu)和電流傳感器的單元結(jié)構(gòu)都采用相同的mosfet單元結(jié)構(gòu)；各所述mosfet單元結(jié)構(gòu)、所述溫度傳感器和所述電壓傳感器的形成步驟包括：

23、提供半導(dǎo)體襯底并在所述半導(dǎo)體襯底的頂部表面上形成第一導(dǎo)電類型摻雜的漂移區(qū)。

24、同時形成各所述mosfet單元結(jié)構(gòu)的第一柵極溝槽、所述溫度傳感器的第二柵極溝槽和所述電壓傳感器的第三柵極溝槽。

25、采用相同的介質(zhì)生長工藝同時在所述第一柵極溝槽內(nèi)側(cè)表面形成第一介質(zhì)層、在所述第二柵極溝槽的內(nèi)側(cè)表面形成第三介質(zhì)層和在所述第三柵極溝槽的內(nèi)側(cè)表面形成第四介質(zhì)層。

26、進行第一次導(dǎo)電材料層生長并進行回刻同時在所述第一柵極溝槽中填充源導(dǎo)電材料層、在所述第二柵極溝槽中填充第二源導(dǎo)電材料層和在所述第三柵極溝槽中填充第三源導(dǎo)電材料層；第二柵極結(jié)構(gòu)的組成結(jié)構(gòu)包括所述第三介質(zhì)層和所述第二源導(dǎo)電材料層，第三柵極結(jié)構(gòu)的組成結(jié)構(gòu)包括所述第四介質(zhì)層和所述第三源導(dǎo)電材料層。

27、對所述源導(dǎo)電材料層進行回刻使所述源導(dǎo)電材料層位于所述第一柵極溝槽的底部區(qū)域。

28、在回刻后的所述源導(dǎo)電材料層的表面形成第二介質(zhì)層并去除所述第二介質(zhì)層頂部表面之上的所述第一柵極溝槽側(cè)面所述第一介質(zhì)層。

29、在所述第二介質(zhì)層頂部表面之上的所述第一柵極溝槽側(cè)面形成柵介質(zhì)層。

30、進行第二次導(dǎo)電材料層生長并進行回刻在所述第二介質(zhì)層頂部表面之上的所述第一柵極溝槽中填充形成柵導(dǎo)電材料層；第一柵極結(jié)構(gòu)采用溝槽型分離柵，組成結(jié)構(gòu)包括所述第一介質(zhì)層、所述源導(dǎo)電材料層、所述第二介質(zhì)層、所述柵介質(zhì)層和所述柵導(dǎo)電材料層。

31、進行第二導(dǎo)電類型摻雜的體注入加退火推進在各所述mosfet單元結(jié)構(gòu)形成區(qū)域和所述溫度傳感器的形成區(qū)域的所述漂移區(qū)表面區(qū)域中形成體區(qū)。

32、進行第一導(dǎo)電類型重?fù)诫s的源注入加退火推進同時在各所述mosfet單元結(jié)構(gòu)形成區(qū)域的所述體區(qū)的表面區(qū)域形成源區(qū)以及在所述電壓傳感器的所述漂移區(qū)的表面區(qū)域中形成第一接觸區(qū)。

33、形成接觸孔和正面金屬層，對所述正面金屬層進行圖形化形成柵極、源極、第一電極和第二電極；所述源區(qū)和所述源導(dǎo)電材料層都通過頂部對應(yīng)的接觸孔連接到所述源極，所述柵導(dǎo)電材料層通過頂部對應(yīng)的所述接觸孔連接到所述柵極，所述體區(qū)的頂部和所述第二源導(dǎo)電材料層的頂部都通過對應(yīng)的所述接觸孔連接到所述第一電極，所述第一接觸區(qū)的頂部和所述第三源導(dǎo)電材料層的頂部都通過對應(yīng)的所述接觸孔連接到所述第二電極。

34、對所述半導(dǎo)體襯底進行減薄并在所述漂移區(qū)的背面形成第一導(dǎo)電類型重?fù)诫s的漏區(qū)。

35、在所述漏區(qū)的背面形成由背面金屬層組成的漏極；所述第一電極和所述漏極組成所述溫度傳感器的兩個測量電極；所述第二電極和所述漏極組成所述電壓傳感器的兩個測量電極。

36、進一步的改進是，所述第一介質(zhì)層采用熱氧化工藝形成；或者，所述第一介質(zhì)層采用熱氧化工藝加cvd工藝形成。

37、進一步的改進是，所述第一次導(dǎo)電材料層生長形成的膜層為第一多晶硅層。

38、所述第二次導(dǎo)電材料層生長形成的膜層為第二多晶硅層。

39、進一步的改進是，所述溫度傳感器所包括的所述第二柵極溝槽的數(shù)量包括多個，所述第二柵極溝槽包括最外側(cè)第二柵極溝槽和位于所述最外側(cè)第二柵極溝槽之間的內(nèi)側(cè)第二柵極溝槽。

40、所述最外側(cè)第二柵極溝槽的寬度大于所述內(nèi)側(cè)第二柵極溝槽的寬度，所述最外側(cè)第二柵極溝槽的深度大于所述內(nèi)側(cè)第二柵極溝槽的深度。

41、所述第一柵極溝槽和所述內(nèi)側(cè)第二柵極溝槽的工藝結(jié)構(gòu)相同。

42、進一步的改進是，在形成所述第一柵極溝槽的同時還包括在所述電壓傳感器的形成區(qū)域的周側(cè)形成第四柵極溝槽。

43、所述第四柵極溝槽的寬度大于所述第三柵極溝槽的寬度，所述第四柵極溝槽的深度大于所述第三柵極溝槽的深度。

44、所述第一柵極溝槽和所述第三柵極溝槽的工藝結(jié)構(gòu)相同。

45、在形成所述第一介質(zhì)層的同時，還包括在所述第四柵極溝槽的內(nèi)側(cè)表面形成第五介質(zhì)層的步驟。

46、所述第一次導(dǎo)電材料層生長和回刻工藝還同時在所述第四柵極溝槽中填充第四源導(dǎo)電材料層；所述第四源導(dǎo)電材料層頂部和所述第二電極相隔離；由所述第五介質(zhì)層和所述第四源導(dǎo)電材料層形成第四柵極結(jié)構(gòu)，所述第四柵極結(jié)構(gòu)作為第一隔離結(jié)構(gòu)的組成部分。

47、進一步的改進是，在所述第四柵極溝槽形成之后以及所述第一介質(zhì)層形成之前，還包括：

48、進行阱注入在所述第四柵極溝槽底部的所述漂移區(qū)中形成底部阱區(qū)，所述底部阱區(qū)還延伸到所述漂移區(qū)的底部。

49、所述第四柵極結(jié)構(gòu)和所述底部阱區(qū)一起作為第一隔離結(jié)構(gòu)的組成部分。

50、進一步的改進是，第一導(dǎo)電類型為n型，第二導(dǎo)電類型為p型；或者，第一導(dǎo)電類型為p型，第二導(dǎo)電類型為n型。

51、本發(fā)明的主mosfet采用溝槽型分離柵，溝槽型分離柵能降低器件的導(dǎo)通電阻、提高器件的擊穿電壓和開關(guān)速度；同時本發(fā)明還能同時集成3個傳感器即電流傳感器、溫度傳感器和電壓傳感器，從而能精確的的檢測功率芯片狀態(tài)并及時保護芯片。

52、另外，在集成結(jié)構(gòu)中，電流傳感器的單元結(jié)構(gòu)和主mosfet的單元結(jié)構(gòu)相同，溫度傳感器和電壓傳感器分別采用了第二柵極結(jié)構(gòu)和第三柵極結(jié)構(gòu)，第二柵極結(jié)構(gòu)和第三柵極結(jié)構(gòu)的柵極溝槽和內(nèi)側(cè)表面的介質(zhì)層以及填充的導(dǎo)電材料層分別能和溝槽型分離柵即第一柵極結(jié)構(gòu)的第一柵極溝槽、第一介質(zhì)層和源導(dǎo)電材料層同時形成，這不僅能提高傳感器的檢測精度，還能改善溫度傳感器和電壓傳感器的形成區(qū)域中的性能，例如能降低溫度傳感器和電壓傳感器的形成區(qū)域的導(dǎo)通電阻和提高溫度傳感器和電壓傳感器的形成區(qū)域的耐壓能力，最后能使集成型功率器件的整體性能得到提升。