技术摘要：
本申请公开了一种集成于IGBT芯片的温度传感器、IGBT芯片及其制造方法，在IGBT芯片的多晶硅沟槽栅中通过掺杂的方式形成多晶硅二极管，利用测量多晶硅二极管的正向压降来监测芯片的温度变化，并且沟槽栅和IGBT芯片之间设置有栅氧化层，栅氧化层108将多晶硅层101和IGBT芯  全部
背景技术：
随着IGBT(Insulated  Gate  Bipolar  Transistor，绝缘栅双极型晶体管)芯片及 模块封装技术的发展，各种功率级智能功率模块(Intelligent  Power  Module，IPM)不断涌 现。该模块除包含功率IGBT芯片之外，还集成了逻辑、检测、控制和保护电路，从而在模块的 功率密度提升的同时也有效增强系统耐用性和可靠性，进而在电力电子领域得到了越来越 广泛的应用。 IGBT模块作为系统的核心器件，为确保其正常运行，既需避免由于过高的芯片温 度而导致IGBT芯片的损坏，还需避免由于过高的温度波动而缩短IGBT模块寿命。为了更好 的发挥功率模块的性能，有必要对IGBT芯片的实时温度进行监控。现有技术中，一般是在 IPM(Intelligent  Power  Module，智能功率模块)中靠近IGBT芯片的绝缘基板上安装一个 温度传感器，通过测量基板的温度并使用热模型来计算IGBT芯片结温。但是这种通过在功 率模块中集成分立元件作为温度传感器，虽容易实现却存在由于温度传感器距离芯片较 远，尤其是当芯片处于瞬态异常状态，如短路模式，瞬间的高温无法传至传感器，因而无法 精确检测芯片温度。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是：如何实现对单个芯片的温度进行实时准确的检测。 为解决上述技术问题，本发明提供了一种温度传感器，IGBT芯片及其制造方法。 根据本申请的第一个方面，温度传感器，包括：集成在IGBT芯片中的多晶硅二极 管，该多晶硅二极管的正向压降反映所述IGBT芯片的温度变化。 优选的，所述多晶硅二极管包括： 多晶硅层，所述多晶硅层中掺杂有第一掺杂区，其中，所述第一掺杂区和所述多晶 硅层的掺杂类型相反，所述第一掺杂区和所述多晶硅层形成PN结； 设置于所述多晶硅层上的第一氧化层；以及 设置于所述第一氧化层上的金属层，所述金属层经由开设于所述第一氧化层中的 第一过孔与所述第一掺杂区连接，所述金属层经由开设于所述第一氧化层中的第二过孔与 所述多晶硅层连接。 优选的，所述多晶硅二极管中还掺杂有第二掺杂区，所述金属层经由所述第二过 孔并通过所述第二掺杂区与所述多晶硅层连接。 优选的，所述多晶硅层为N型掺杂多晶硅层，所述第一掺杂区为P型掺杂区。 优选的，所述多晶硅层为N型掺杂多晶硅层，所述第一掺杂区为P型掺杂区，所述第 二掺杂区为N 型掺杂区。 4 CN 111735549 A 说　明　书 2/9 页 根据本申请的第二个方面，IGBT芯片中集成有上述的温度传感器。 优选的，所述温度传感器设置于IGBT芯片的沟槽栅中，所述沟槽栅和IGBT芯片的 衬底之间设置有栅氧化层。 优选的，所述IGBT芯片包含多个设置有温度传感器的沟槽栅。 优选的，在所述多个设置有温度传感器的沟槽栅中，温度传感器之间通过金属层 串联连接。 优选的，在所述多个设置有温度传感器的沟槽栅中，存在反并联结构，所述反并联 结构包括并联连接的第一支路和第二支路，所述第一支路具有的第一温度传感器与所述第 二支路具有的第二温度传感器反向。 优选的，在所述多个设置有温度传感器的沟槽栅中，还存在与所述反并联结构串 联或并联的温度传感器。 优选的，所述第一支路包括一个第一温度传感器；或者 所述第一支路包括多个第一温度传感器，多个第一温度传感器之间串联或并联连 接。 优选的，所述第二支路包括一个第二温度传感器；或者 所述第二支路包括多个第二温度传感器，多个第二温度传感器之间串联或并联连 接。 优选的，在所述多个设置有温度传感器的沟槽栅中，存在至少两个并联连接的温 度传感器，所述至少两个并联连接的温度传感器与其余温度传感器之间串联或并联连接。 优选的，还包括：设置于IGBT芯片上的阳极衬垫和阴极衬垫，所述温度传感器通过 所述阳极衬垫和所述阴极衬垫与外围电路连接。 根据本申请的第三个方面，一种集成有温度传感器IGBT芯片的制造方法包括： 提供一衬底； 对所述衬底进行刻蚀，在所述衬底表面形成沟槽； 对所述沟槽进行氧化，形成覆盖所述沟槽侧壁和底部的栅氧化层； 在所述栅氧化层上沉积多晶硅层，作为多晶硅栅极，并在所述多晶硅层中局部区 域进行掺杂，形成第一掺杂区，其中，所述第一掺杂区和所述多晶硅层的掺杂类型相反，所 述第一掺杂区和所述多晶硅层形成PN结。 优选的，上述制造方法还包括： 在所述衬底未经刻蚀的表面以及所述多晶硅栅极上形成第一氧化层； 在所述第一掺杂区上的第一氧化层中形成第一过孔，在所述第二掺杂区上的第一 氧化层中形成第二过孔； 在第一氧化层上形成金属连线层，并在所述第一过孔和第二过孔内填充导电材 料，所述金属连线层通过所述第一过孔和所述第一掺杂区连接、通过所述第二过孔和所述 多晶硅层连接。 优选的，上述制造方法还包括：在所述多晶硅层中进行掺杂，形成第二掺杂区。 与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效 果： 应用本申请集成于IGBT芯片的温度传感器，通过测量温度传感二极管正向压降来 5 CN 111735549 A 说　明　书 3/9 页 监控IGBT芯片的温度变化，可以对单个芯片在各个工作状态下的温度进行实时准确检测。 此外，设置于沟槽栅结构中的温度传感二极管有效避免了温度传感区和芯片元胞区的互相 干扰，大大简化了二者之间的隔离设计，有利于提高芯片工作的稳定性。并且，通过将温度 传感二极管设置在沟槽栅内，避免了对芯片表面平整度的影响，有利于实现芯片表面低线 宽的工艺要求，提高了芯片致密性和集成化。本发明集成于IGBT芯片的温度传感器，无需复 杂工艺，易于制备。 附图说明 通过结合附图阅读下文示例性实施例的详细描述可更好地理解本公开的范围。其 中所包括的附图是： 图1示出了本申请实施例提供的一种集成于IGBT芯片的温度传感器的俯视图； 图2(1)示出了沿图1中AA’方向得到的集成于IGBT芯片的温度传感器的剖面结构 示意图；图2(2)示出了沿图1中BB’方向得到的集成于IGBT芯片的温度传感器的剖面结构示 意图； 图3示出了本申请实施例提供的另一种集成于IGBT芯片的温度传感器的剖面结构 示意图； 图4(1)示出了本申请实施例提供的另一种集成于IGBT芯片的温度传感器的俯视 图；图4(2)示出了沿图4(1)中CC’方向得到的集成于IGBT芯片的温度传感器的剖面结构示 意图； 图5(1)示出了一种在芯片边缘集成了温度传感器的IGBT芯片示意图；图5(2)示出 了一种在芯片中心区域集成了温度传感器的IGBT芯片示意图； 图6(1)示出了本申请实施例一提供的一种集成有温度传感器的IGBT芯片的俯视 图；图6(2)示出了图6(1)中多个温度传感器连接的等效电路图； 图7(1)示出了本申请实施例二提供的一种集成有温度传感器的IGBT芯片的俯视 图；图7(2)示出了图7(1)中多个温度传感器连接的等效电路图； 图8示出了本申请实施例三提供的集成有温度传感器的IGBT芯片中多个温度传感 器一种连接方式的等效电路图； 图9示出了本申请实施例提供的一种集成有温度传感器IGBT芯片的制造方法流程 图； 图10(1)至图10(7)示出了根据本申请实施例提供的方法制造集成有温度传感器 IGBT芯片过程中对应的一系列剖面结构示意图。