[发明专利]IGBT芯片及其制备方法

说明书

本公开提供一种IGBT芯片及其制备方法。该IGBT芯片包括：终端保护区和元胞区；其中，所述元胞区包括IGBT元胞和温度传感区，所述温度传感区包括第一导电类型衬底、位于所述衬底上方的场氧层、于所述场氧层上方并排设置的第一多晶硅层和第二多晶硅层、位于所述第一多晶硅层和所述第二多晶硅层上方且彼此隔离的第一电极、第二电极和第三电极；其中，所述第一多晶硅层用于构成正温度系数热敏电阻，所述第二多晶硅层用于构成负温度系数热敏电阻。本公开在将正温度系数热敏电阻(PTC)和负温度系数热敏电阻(NTC)集成在IGBT元胞区内，利用NTC和PTC电阻的串联来放大温度变化产生的电学信号，提高温度检测灵敏度，进一步提升了IGBT芯片的性能和可靠性。

技术领域

本公开涉及半导体器件技术领域，具体涉及一种IGBT芯片及其制备方法。

背景技术

绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)，是由BJT(双极性晶体管)和MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，已经成为大电压，大电流，高频电力电子应用中最广泛的半导体器件。

智能功率模块(IPM)是将感应元件，保护电路和驱动电路一起封装在模块内部的一种开关器件，这种器件可以提高IGBT模块的性能和可靠性，并且减少了模块体积。但由于IGBT是大功率半导体器件，损耗功率大使得发热现象严重，若IGBT温度过高会影响到模块的工作运行，整个模块的整体性能和可靠性都会受到影响。为了保证IGBT的长期安全工作，就必须在提高IGBT散热能力的同时，对IGBT进行过热保护设计。为了防止IGBT高温热失效，一般在模块封装过程中，将温度传感器封装在功率模块内部，但是这种结构中的温度传感器距离 IGBT芯片较远，探测的温度要比芯片结温要小，误差较大。

发明内容

本公开针对上述现有技术中的不足，提供了一种IGBT芯片及其制备方法。

第一方面，本公开提供一种IGBT芯片，包括终端保护区和元胞区；

所述元胞区包括IGBT元胞区和温度传感区；

所述温度传感区包括第一导电类型衬底、位于所述衬底上方的场氧层、于所述场氧层上方并排间隔设置的第一多晶硅层和第二多晶硅层、位于所述第一多晶硅层上方并与所述第一多晶硅层形成电连接的第一电极、位于所述第二多晶硅层上方并与所述第二多晶硅层形成电连接的第二电极和位于所述第一多晶硅层和所述第二多晶硅层上方并同时与所述第一多晶硅层和所述第二多晶硅层形成电连接的第三电极；其中，所述第一、第二和第三电极彼此隔离；

其中，所述第一多晶硅层用于构成正温度系数热敏电阻，所述第二多晶硅层用于构成负温度系数热敏电阻。

根据本公开的实施例，优选地，所述第一多晶硅层和所述第二多晶硅层通过所述第三电极形成串联连接、并联连接或者串并联混合连接。

第二方面，本公开提供一种IGBT芯片，包括终端保护区和元胞区；

所述元胞区包括IGBT元胞区和温度传感区；

所述温度传感区包括第一导电类型衬底、位于所述衬底上方的第一热敏电阻区和位于所述衬底内的第二热敏电阻区；

所述第一热敏电阻区包括位于所述衬底上方的场氧层、位于所述场氧层上方的第一多晶硅层、设置于所述第一多晶硅层上方并与所述第一多晶硅层形成电连接的彼此隔离的第一电极和第二电极；其中，所述第一多晶硅层用于构成负温度系数热敏电阻；

所述第二热敏电阻区包括位于所述衬底内的第二导电类型第一阱区、位于所述第一阱区内的相邻的第一导电类型源区和第二导电类型源区、位于所述衬底上方并与所述第一导电类型源区形成电连接的第三电极和位于所述衬底上方并同时与所述第一导电类型源区和所述第二导电类型源区形成电连接的第四电极；其中，所述第三和第四电极彼此隔离；其中，所述第一导电类型源区用于构成正温度系数热敏电阻。