• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    DieErfindung betrifft eine Leistungs-MOS-FET-Anordnung mit einem Temperatursensor, beider in einem Halbleiterkörper(1) in einem Bereich unterhalb des Sensors zur Erhöhung desWärmewiderstandesein Hohlraum (17, 19) vorgesehen ist, der gegebenenfalls mit einemIsoliermaterial (18) gefülltist.
    公开号:DE102004009082A1
    申请号:DE200410009082
    申请日:2004-02-25
    公开日:2005-09-22
    发明作者:Jenö Dr. Tihanyi
    申请人:Infineon Technologies AG；
    IPC主号:H01L25-16
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung betrifft eine Leistungs-MOS-FET-Anordnung (MOS =Metall-Oxid-Halbleiter, FET = Feldeffekttransistor) mit einem Temperatursensor,bei der in einem Halbleiterkörperein vertikaler Leistungs-MOS-FET und angrenzend an diesen ein Temperatursensorausgebildet sind.
    [0002] Sogenannte PROFETs (PROFET = protected bzw. geschützter FET) werden bevorzugtin der Kraftfahrzeugtechnik eingesetzt. Es handelt sich dabei ummit Temperatursensoren versehene MOS-FETs, bei denen die Temperatursensorendie Temperatur des MOS-FETs feststellen, so dass dieser bei Überschreitenvon bestimmten Grenztemperaturen geschützt werden kann. Dies kannbeispielsweise durch verstärkteAbführungder Wärmeaus dem Bereich des MOS-FETs oder gegebenenfalls auch durch dessenAbschalten geschehen.
    [0003] Für die Funktioneines PROFETs ist von großerBedeutung, dass der Temperatursensor die tatsächliche Temperatur des MOS-FETsund nicht eine verfälschteTemperatur misst. Das heißt,am Ort des Temperatursensors sollte möglichst die gleiche Temperaturherrschen wie am Ort des durch diesen zu schützenden MOS-FETs.
    [0004] EinTemperatursensor in einem PROFET kann beispielsweise aus einem Bipolartransistorbestehen. Wird ein solcher Bipolartransistor im gleichen Halbleiterkörper wieein MOS-FET neben diesem bei gemeinsamer Drain -bzw. Kollektorelektrodeangeordnet, so kann aus der an der Emitterelektrode abgegriffenenSpannung oder dem dort gemessenen Strom bei bekannter Spannung ander als Kollektor wirkenden Drainelektrode auf die Temperatur geschlossenwerden.
    [0005] Esist nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Leistungs-MOS-FET-Anordnunganzugeben, bei der ein Temperatursensor die möglichst unverfälschte Temperatureines neben ihm vorgesehenen MOS-FETs erfährt.
    [0006] DieseAufgabe wird bei einer Leistungs-MOS-FET-Anordnung der eingangsgenannten Art erfindungsgemäß dadurchgelöst,dass der Halbleiterkörperim Bereich unterhalb des Temperatursensors einen erhöhten Wärmewiderstandaufweist.
    [0007] DiesererhöhteWärmewiderstandkann durch einen Hohlraum im Halbleiterkörper gebildet sein. Dabei istes möglich,dass der Hohlraum wenigstens teilweise mit einem Isolator gefüllt ist.Auch kann der Hohlraum vollständigin den Halbleiterkörpereingebettet sein.
    [0008] Mitanderen Worten, bei der erfindungsgemäßen Leistungs-MOS-FET-Anordnung wirdunterhalb eines vorzugsweise in der Form eines Bipolartransistorsausgebildeten Temperatursensors ein Hohlraum vorgesehen. Infolgedes durch den Hohlraum erhöhtenWärmewiderstandeserfährtdieser dann Temperatursensor die nahezu gleiche und damit unverfälschte Temperaturdes neben ihm an der Oberflächedes Halbleiterkörpersvorgesehenen MOS-FETs.
    [0009] DerHohlraum kann auf relativ einfache Weise durch Ätzen oder dergleichen von derRückseite desHalbleiterkörpersher in diesen eingebracht werden. Er schafft einen erhöhten Wärmewiderstandim Bereich unterhalb des Temperatursensors, so dass dieser Temperatursensorseitlich die unverfälschte Temperaturdes neben ihm vorgesehenen MOS-FETs erfährt.
    [0010] Mitder erfindungsgemäßen Leistungs-MOS-FET-Anordnungkann also auf einfache Weise sichergestellt werden, dass der Temperatursensortatsächlichdie gleiche Temperatur misst, die am Ort eines MOS-FETs herrscht,so dass ein zuverlässigerBetrieb der Anordnung gewährleistetist.
    [0011] Nachfolgendwird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, in deren einziger Figurein Schnittbild einer erfindungsgemäßen Leistungs-MOS-FET-Anordnungdargestellt ist.
    [0012] Essei angemerkt, dass die in dem folgenden Ausführungsbeispiel angegebenenLeitungstypen selbstverständlichauch jeweils umgekehrt sein können.Das heißt,der n-Leitungstyp kann durch den p-Leitungstyp ersetzt werden, wennanstelle des p-Leitungstyps der n-Leitungstyp vorgesehen wird.
    [0013] Für den Halbleiterkörper wirdin bevorzugter Weise Silizium verwendet. Jedoch ist die Erfindung ohneweiteres auch auf andere Halbleitermaterialien, wie beispielsweiseSiliziumcarbid, Verbindungshalbleiter AIIIBV usw. anwendbar.
    [0014] 1 zeigteinen Halbleiterkörper 1,der eine n+-leitende Drain-Kontaktzone 2,eine n-leitende Drainzone 3, p-leitende Bodyzonen 4,n+-leitende Sourcezonen 5, einep-leitende Basiszone 6 und eine n-leitende Emitterzone 7 aufweist.
    [0015] Aufeiner Vorderseite 8 des Halbleiterkörpers 1 sind in einerIsolierschicht 9 Gateelektroden 10 mit einem GatekontaktG, Source-Metallisierungen 11 mit einem Sourcekontakt Sund eine Emitterelektrode 12 mit einem Temperatursensor-KontaktTS vorgesehen.
    [0016] Einezur Vorderseite 8 gegenüberliegende Rückseite 13 desHalbleiterkörpers 1 ist über eine Drain-Metallisierung 14 mittelseiner Lotschicht 15 auf einem Leiterrahmen (lead frame) 16 aufgebracht. DerLeiterrahmen 16 bildet einen Drain-Kontakt D.
    [0017] Für den Halbleiterkörper 1 wirdvorzugsweise Silizium verwendet, während die Isolierschicht 9 ausbeispielsweise Siliziumdioxid besteht, für die Gateelektroden 10 polykristallines Siliziumverwendet wird und die Metallisierungen 11, 12 und 14 ausbeispielsweise Aluminium hergestellt sind. Der Leiterrahmen 16 kannaus Kupfer bestehen.
    [0018] Aufder linken bzw. rechten Seite von 1 ist jeweilsein Feldeffekttransistor FET gezeigt, während zwischen den beiden Feldeffekttransistorenein Sensor liegt. Der Sensor besteht aus einem Bipolartransistor,bei dem die Zonen 2, 3 eine Kollektorzone bilden.
    [0019] EinAbstand d zwischen dem Übergangzwischen den Zonen 2, 3 und der Rückseite 13 des Halbleiterkörpers 1 istvorzugsweise größer als100 μm.
    [0020] Erfindungsgemäß ist inden zum Sensor gegenüberliegendenRückseitenbereichdes Halbleiterkörpers 1 einHohlraum 17 vorgesehen. Dieser Hohlraum 17 kanngegebenenfalls mit Isoliermaterial 18 gefüllt sein.Als Isoliermaterial 18 kommt ein Material in Betracht,das Wärmeschlecht leitet, wie beispielsweise Epoxydharz. Anstelle von Epoxydharzkann aber auch Siliziumdioxid vorgesehen sein. Weiterhin ist esmöglich,einen Hohlraum 19, wie dieser durch Strichlinien angedeutetist, im Halbleiterkörper 1 einzubetten.Ein solcher "eingebauter" bzw. "built-in"-Hohlraum kann ohneweiteres mit Hilfe der Mikromechanik hergestellt werden. Der Hohlraum 17 wirdvorzugsweise durch Ätzengebildet.
    [0021] Infolgedes Hohlraumes 17 bzw. des mit Isoliermaterial 18 gefüllten Hohlraumes 17 oderinfolge des Hohlraumes 19 ist ein Wärmewiderstand RT2 zwischeneinem Bereich in der Nähedes Übergangeszwischen den Zonen 2, 3 und dem Leiterrahmen 16 relativgroß undjedenfalls erheblich größer alsein WärmewiderstandRT1 im Bereich unterhalb eines Feldeffekttransistors FET. Durchdiesen relativ großenWärmewiderstandRT2 ist sichergestellt, dass im Bereich des Sensors ungefähr die gleicheTemperatur T1 herrscht wie die Temperatur Tj im Bereich eines FeldeffekttransistorsFET. Mit anderen Worten, infolge des Hohlraumes 17 bzw.des Isolierstoffes 18 bzw. des Hohlraumes 19 giltdie Beziehung Tj ≧ T1. Ohneden Hohlraum 17 bzw. den Isolierstoff 18 bzw. denHohlraum 19 würdeam Ort des Sensors eine Temperatur T2 vorliegen, die niedriger alsdie Temperatur T1 und deutlich niedriger als die Temperatur Tj wäre, so dassder Sensor eine verfälschteTemperatur messen und somit an den Kontakt TS ein "falsches" Signal abgeben würde. Durchden Hohlraum 17 bzw. den mit dem Isolierstoff 18 gefüllten Hohlraum 17 bzw.durch den eingebauten Hohlraum 19 wird also gewährleistet,dass am Ort des Sensors ungefährdie gleiche Temperatur T1 vorliegt, welche der Temperatur Tj beiden Feldeffekttransistoren FET entspricht, so dass keine verfälschte Temperaturan der Oberflächedes Halbleiterkörpersgemessen wird.
    1 Halbleiterkörper 2 Drain-Kontaktzone 3 Drainzone 4 Bodyzone 5 Sourcezone 6 Basiszone 7 Emitterzone 8 Vorderseite 9 Isolierschicht 10 Gateelektroden 11 Sourceelektroden 12 Emitterelektrode 13 Rückseite 14 Drain-Metallisierung 15 Lotschicht 16 Leiterrahmen 17 Hohlraum 18 Isoliermaterial 19 eingebauterHohlraum S Source-Kontakt D Drain-Kontakt G Gate-Kontakt TS Temperatursensor-Kontakt
    权利要求:
    Claims (8)
    [1] Leistungs-MOS-FET-Anordnung mit Temperatursensor,bei der in einem Halbleiterkörper(1) ein vertikaler Leistungs-MOS-FET und angrenzend an diesen ein Temperatursensorausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterkörper (1)im Bereich unterhalb des Temperatursensors einen erhöhten Wärmewiderstandaufweist.
    [2] Leistungs-MOS-FET-Anordnung nach Anspruch 1, dadurchgekennzeichnet, dass der erhöhte Wärmewiderstanddurch einen Hohlraum (17) im Halbleiterkörper (1)gebildet ist.
    [3] Leistungs-MOS-FET-Anordnung nach Anspruch 2, dadurchgekennzeichnet, dass der Hohlraum (17) mit einem Isolator(18) gefülltist.
    [4] Leistungs-MOS-FET-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (17, 19)in den Halbleiterkörper (1)eingebettet ist.
    [5] Leistungs-MOS-FET-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis4, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor als Bipolartransistor(6, 7, 3) ausgebildet ist.
    [6] Leistungs-MOS-FET-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drainelektrode (14)des MOS-FET auf einen Leiterrahmen (16) aufgebracht ist.
    [7] Leistungs-MOS-FET-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke einer Drain-Kontaktschicht(2) größer als100 um ist.
    [8] Leistungs-MOS-FET-Anordnung nach Anspruch 7, dadurchgekennzeichnet, dass der Hohlraum (17, 19) inder Drain-Kontaktschicht (2) vorgesehen ist.
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
    KR101642753B1|2016-07-26|반도체장치
    US6806533B2|2004-10-19|Semiconductor component with an increased breakdown voltage in the edge area
    US7777283B2|2010-08-17|Electric component
    US5777365A|1998-07-07|Semiconductor device having a silicon-on-insulator structure
    DE19539541B4|2017-06-01|Lateraler Trench-MISFET und Verfahren zu seiner Herstellung
    JP4756557B2|2011-08-24|半導体装置
    JP3824310B2|2006-09-20|二重拡散型ｍｏｓｆｅｔおよびこれを用いた半導体装置
    US4271424A|1981-06-02|Electrical contact connected with a semiconductor region which is short circuited with the substrate through said region
    EP1051756B1|2008-12-31|Mos-feldeffekttransistor mit hilfselektrode
    KR100390557B1|2003-09-03|복합형mosfet
    EP0927433B1|2005-11-16|Halbleitervorrichtung -anordnung und -schaltungen
    JP3911566B2|2007-05-09|Ｍｏｓ型半導体装置
    TWI381525B|2013-01-01|雙向電晶體及其形成方法
    KR100683098B1|2007-02-16|반도체 장치
    US5838042A|1998-11-17|DMOS device structure, and related manufacturing process
    JP4129306B2|2008-08-06|電界効果によって制御可能な縦形半導体デバイス及びその製造方法
    US8258622B2|2012-09-04|Power device package and semiconductor package mold for fabricating the same
    JP5340961B2|2013-11-13|半導体装置
    EP0783766B1|2000-08-30|Halbleiter-versorgungseinrichtung
    US8314459B2|2012-11-20|Semiconductor device including vertical transistor and horizontal transistor
    DE102014106695B4|2016-10-20|Leistungstransistor mit integriertem temperatursensorelement, leistungstransistorschaltkreis, verfahren zum betrieb eines leistungstransistors und verfahren zum betrieb eines leistungstransistorschaltkreises
    US6284604B1|2001-09-04|Method for producing a field-effect-controllable, vertical semiconductor component
    US7999310B2|2011-08-16|ACCUFET with Schottky source contact
    US8057094B2|2011-11-15|Power semiconductor module with temperature measurement
    US9437424B2|2016-09-06|High mobility power metal-oxide semiconductor field-effect transistors
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE102004009082B4|2006-08-24|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-09-22| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2007-03-01| 8364| No opposition during term of opposition|
    2018-09-01| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DE200410009082|DE102004009082B4|2004-02-25|2004-02-25|Leistungs-MOS-FET-Anordnung mit Temperatursensor|DE200410009082| DE102004009082B4|2004-02-25|2004-02-25|Leistungs-MOS-FET-Anordnung mit Temperatursensor|
    [返回顶部]