温度传感器的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本申请涉及温度传感器以及对应的方法。
【背景技术】
[0002]温度传感器通常被用在许多应用中以测量温度。为了精确的温度测量，通常期望传感器自身具有低的功率耗散，特别地在传感器的位置处，因为功率耗散可能引起加热，这进而可以影响测量本身。对于一些应用，还期望温度传感器对磁场是鲁棒的。
[0003]传统温度传感器可以例如基于pn二极管或者基于例如由铂制成的测量电阻器。两种类型的传感器都要求恒定的电流并且因此引起对应的功率耗散。此外，电容性温度传感器被使用，所述电容性温度传感器在传感器自身处本质上不具有功率耗散。传统的电容性温度传感器基于电介质材料，所述电介质材料的介电常数具有强的温度相关性。
【附图说明】
[0004]图1是根据实施例的连同测量电路的温度传感器的示意的表示。
[0005]图2图示根据实施例的温度传感器的示意的等效电路。
[0006]图3图示根据实施例的温度传感器。
[0007]图4图示根据实施例的温度传感器的掺杂剂分布。
[0008]图5是用于图示根据一些实施例的温度传感器的运行的电路图。
[0009]图6至11是图示用于根据一些实施例的温度传感器的材料的可能的选择的各种图。
[0010]图12是包括根据实施例的温度传感器的晶体管器件的示意的表示。
[0011]图13是图示用于制造根据实施例的温度传感器的方法的流程图。
[0012]图14是图示根据进一步的实施例的与器件集成的传感器以及其控制的图。
[0013]图15图示根据另一个实施例的与器件集成的传感器。
[0014]图16图示根据实施例的温度传感器的等效电路。
[0015]图17和18示出在一些实施例中可用的示例信号。
[0016]图19是图示根据进一步的实施例的与器件集成的温度传感器的示意的侧视图。
[0017]图20图示根据进一步的实施例的与器件集成的温度传感器的等效电路。
[0018]图21图示了图示用于读取根据实施例的温度传感器的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0019]在下面，将参考附图具体描述各种实施例。应该指出这些实施例仅仅为了说明目的而被给出并且将不被解释为限制本申请的范围。
[0020]在下面描述的或在附图中示出的不同实施例的特征可以彼此组合，除非另外明确地指出。而且，关于实施例中的一个描述的修改或变化对于其他实施例也可以是可应用的，除非相反地指出。
[0021]此外，虽然实施例可以被描述为包括多个不同的元件或特征，但是在其他实施例中这些元件或特征中的一些可以被省略和/或由替换的特征或元件来代替。在其他实施例中，附加地或替换地，可以提供除了明确地描述和示出的特征或元件之外的进一步的特征或元件。
[0022]在附图中示出的各种元件未必彼此成比例，并且在附图中示出的各种元件的空间布置将不被解释为限制，而将仅仅被当作是示例。任何给定的数值用于说明目的并且可以根据特别的实现而变化。
[0023]在一些实施例中，提供了包括层部分的温度传感器。在一些情况下层部分可以是分离的可区分的层，但是在其他情况下也可以是具有某一性质的部分，所述性质然后例如从第一层部分到第二层部分逐渐地改变。在这样的情况下，存在从一个层部分到另一个层部分的逐渐过渡。
[0024]在一些实施例中，可以针对温度范围来设计温度传感器。在所述温度范围内，在一些实施例中，第一层部分可以本质上具有电介质(电绝缘)行为，而第二层部分可以具有温度相关的电阻。例如，第二层部分的电阻可以在所述温度范围上根据温度改变至少一个数量级，同时具有小于10 kQcm，例如小于5 k Ω cm，的比电阻。在一些实施例中，第一层部分可以包括电介质材料和/或未掺杂或者低掺杂的半导体材料，并且可以具有大于10 kQcm,例如大于20 kQ cm，的比电阻。第二层部分可以包括例如至少在其部分中具有高于第一层部分的掺杂剂浓度的掺杂的半导体材料。在一些实施例中，第一层部分和/或第二层部分的半导体材料可以包括高带隙材料，例如具有大于1.5 eV，例如大于2 eV，的带隙的半导体材料。在其他实施例中，可以采用其他材料或技术，例如具有大于1.1 eV的能带的半导体材料，例如硅。然而，在还有其他实施例中，可以使用具有甚至更低的带隙的半导体材料。
[0025]在一些实施例中，提供了温度传感器器件，所述温度传感器器件包括:第一电极、半导体层以及第二电极，所述半导体层包括具有低于IxlO11 cm—3的掺杂剂浓度的第一层部分和具有至少5xl012 cm—3或至少IxlO13 cm—3的峰值掺杂剂浓度的第二层部分。
[0026]第二层部分中的掺杂剂浓度可以从第一层部分向第二电极增加。
[0027]在一些实施例中，半导体层进一步包括邻近于第二电极的第三层部分，所述第三层部分中的掺杂剂浓度是至少IxlO17 cm-3o
[0028]在一些实施例中的半导体层可以包括宽带隙的半导体。
[0029]在一些实施例中，可以提供方法，所述方法包括:
提供第一电极；
提供第一层部分，所述第一层部分在温度范围内本质上是非传导的；
提供第二层部分，所述第二层部分在温度范围内具有温度相关电阻，以及提供第二电极。
[0030]在一些实施例中，提供第一层部分和/或提供第二层部分可以包括沉积半导体材料，但是不限于此。
[0031]在一些实施例中，可以提供操作器件的方法，所述器件包括:
半导体器件，所述半导体器件包括场效应晶体管，和温度传感器器件，所述温度传感器器件包括:第一层部分，所述第一层部分在温度范围内本质上是非电传导的；以及第二层部分，所述第二层部分在温度范围内具有温度相关的电阻，
其中所述半导体器件和温度传感器器件共享所述场效应晶体管的源极端子或漏极端子中的至少一个，
所述方法包括:
在栅极端子与源极端子之间施加栅极控制信号，并且在栅极端子和源极端子之间施加进一步的信号。
[0032]所述进一步的信号可以比栅极控制信号具有更高的频率。
[0033]在一些实施例中的所述进一步的信号的频率可以比栅极控制信号的频率高至少一个数量级。
[0034]所述进一步的信号的振幅可以低于所述栅极控制信号的振幅，但是不局限于此。
[0035]所述方法可以进一步包括基于温度传感器器件对所述进一步的信号的响应来确走温度O
[0036]所述方法可以进一步包括基于确定的温度来修改栅极控制信号，例如以实现温度保护或温度补偿。
[0037]生成所述进一步的信号可以包括仅仅在栅极控制信号的部分期间生成所述进一步的信号。在其他实施例中，所述进一步的信号可以被连续地生成。
[0038]现转向附图，在图1中图示了与测量电路16耦合的根据实施例的温度传感器10的示意的横截面视图。所述温度传感器10可以包括第一电极11和第二电极12。在第一电极11与第二电极12之间，可以提供第一层部分13和第二层部分14。在第一层部分13之间的边界或界面区域15不需要是突变界面，而过渡也可以是逐渐的过渡。第一电极11和第二电极12可以均是金属电极，但是也可以均包括任何其他电传导材料，例如掺杂的半导体材料。
[0039]第一层部分在关心的温度范围(即所述温度传感器10打算用于的温度范围)内可以具有电介质行为。本质上，在这个方面的电介质行为可以意指第一层部分13充当例如具有超过10 Ι?Ω Cm的电阻的绝缘体。
[0040]例如，第一层部分13可以包括具有低于112cm—3(例如低于111 cm—3)的掺杂剂浓度的半导体材料，例如宽间隙半导体材料，尽管不限于此。例如，半导体材料可以是名义上未掺杂的(仅仅存在本底杂质)，或者可以具有例如高于本底杂质浓度一个数量级的低的掺杂剂浓度，以提供定义明确的行为。
[0041 ]在其他实施例中，可以使用其他种类的电介质材料，例如像二氧化硅的氧化物材料或像氮化硅的氮化物材料。在其他实施例中，也可以使用其他材料。
[0042]第二层部分14可以包括在关心的温度范围内显著地改变它的电阻的材料。在一些实施例中，第二层部分14的电阻可以在关心的温度范围上改变一个数量级或更多。例如，第二层部分14可以包括掺杂的半导体材料。掺杂剂浓度在第二层部分14之内可以变化或者是恒定的。在一些实施例中，掺杂剂浓度可以向电极12增加以提供到第二电极12的良好的电接触。可以根据关心的温度范围来选择半导体材料、掺杂剂材料以及掺杂剂浓度。在一些实施例中，可以使用具有深掺杂剂能级(例如深施主能级或受主能级)的掺杂剂。例如，在掺杂剂能级与导带(或价带)之间的能量差可以是0.2 eV、0.3eV或甚至更多。应该指出在一些实施例中可以使用多于一种掺杂剂。例如，在一些实施例中，可以使用宽带隙半导体。在一些实施例中，与用于第一层部分13的半导体材料相同但是至少在第二层部分14的部分中具有更高的掺杂剂浓度的半导体材料可以被使用。稍后将更具体地给出合适的半导体和掺杂剂的示例。
[0043]图2图示针对图1的温度传感器10的简化的等效电路。应该指出图2的等效电路未必是温度传感器10的电功能的确切的表示，而可以是足够来图示基本的操作原理的近似。
[0044]在图2中，端子20可以对应于图1的第一电极11，并且端子21可以对应于图1的第二电极12。
[0045]具有电介质行为的第一层部分13本质上作为电容器22进行操作。在关心的温度范围内具有定义明确的温度相关电阻的第