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公開番号2024085029
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-06-26
出願番号2022199342
出願日2022-12-14
発明の名称半導体装置
出願人三菱電機株式会社
代理人個人,個人
主分類H01L 29/78 20060101AFI20240619BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】裏面側にゲート電極を備える構成においても、量産化が可能な半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体基板の第1の主面および第2の主面にそれぞれ設けられた、スイッチングのための第1の制御電極および第2の制御電極と、第1の制御電極と電気的に接続された第1の制御電極パッドと、半導体基板を厚み方向に貫通し、内部に第1の主面と第2の主面との間を電気的に接続する導電体を有する第1の貫通ビアと、第1の主面の上に設けられ、第2の制御電極に第1の貫通ビアを介して電気的に接続された第2の制御電極パッドと、を備えている。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
互いに対向する第１の主面および第２の主面を有する半導体基板に形成された半導体装置であって、
前記半導体基板の前記第１の主面と前記第２の主面の間に設けられた第１導電型の第１の半導体層と、
前記第１の半導体層と前記第１の主面の間に設けられた第２導電型の第２の半導体層と、
前記第２の半導体層の前記第１の主面側に選択的に設けられた第１導電型の第３の半導体層と、
前記第１の半導体層と前記第２の主面の間に設けられた第２導電型の第４の半導体層と、
前記第４の半導体層の前記第２の主面側に選択的に設けられた第１導電型の第５の半導体層と、
前記第１の主面の上に設けられ、前記第２の半導体層および前記第３の半導体層に電気的に接続された第１の主電極と、
前記第２の主面の上に設けられ、前記第４の半導体層および前記第５の半導体層に電気的に接続された第２の主電極と、
第１の制御信号に応じて前記第１の半導体層と前記第３の半導体層との間の導通および非導通をそれぞれ切り替える第１の制御電極と、
第２の制御信号に応じて前記第１の半導体層と前記第５の半導体層との間の導通および非導通をそれぞれ切り替える第２の制御電極と、
前記第１の主面の上に設けられ、前記第１の制御電極と電気的に接続された第１の制御電極パッドと、
前記第１の主電極および前記第１の制御電極パッドの配設領域を囲む終端領域に設けられた耐圧保持構造と、
前記半導体基板を厚み方向に貫通し、内部に前記第１の主面と前記第２の主面との間を電気的に接続する導電体を有する第１の貫通ビアと、
前記第１の主面の上に設けられ、前記第２の制御電極に前記第１の貫通ビアを介して電気的に接続された第２の制御電極パッドと、を備える半導体装置。
続きを表示（約 790 文字）【請求項２】
前記第１の貫通ビアは、前記終端領域において前記耐圧保持構造よりも前記半導体基板の側面に近い外周領域に設けられる、請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１の貫通ビアは、
前記半導体基板の角部に対応する位置に設けられる、請求項２記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第１の貫通ビアは、
前記終端領域の複数の位置に設けられる、請求項２記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第１の貫通ビアは、
前記第２の制御電極パッドの下部に設けられる、請求項２記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第２の制御電極パッドは、
下部に前記第１の貫通ビアが設けられていない領域にワイヤボンディング領域を有する、請求項５記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第２の制御電極パッドは、
前記外周領域を周回するように設けられる、請求項２記載の半導体装置。
【請求項８】
前記第１の貫通ビアは、
前記第２の主面において前記外周領域を周回するように設けられた配線に電気的に接続される、請求項２記載の半導体装置。
【請求項９】
前記半導体基板を厚み方向に貫通し、内部に前記第１の主面と前記第２の主面との間を電気的に接続する導電体を有する第２の貫通ビアと、
前記第１の主面の上に設けられ、前記第２の主電極に前記第２の貫通ビアを介して電気的に接続された主電極パッドと、をさらに備える、請求項１記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記第２の貫通ビアは、前記終端領域において前記耐圧保持構造よりも前記半導体基板の側面に近い外周領域に設けられる、請求項９記載の半導体装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は半導体装置に関し、特に、ダブルゲート構造を備えた半導体装置に関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ：Insulated Gate Bipolar Transistor）のスイッチング性能を改善するために、特許文献１に開示されるようなダブルゲート構造をＩＧＢＴに適用したダブルゲートＩＧＢＴが開発されている。
【０００３】
ダブルゲートＩＧＢＴは、エミッタ電極側の主面にゲート電極が形成され、反対側のコレクタ電極側の主面にコントロールゲート電極が形成された構成を採る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２１－３４５０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示されるダブルゲートＩＧＢＴは、コントロールゲート電極に電気的に接続されるコントロールゲート電極パッドを、コレクタ電極側となる裏面に露出させていた。
【０００６】
しかしながら、裏面側のコントロールゲート電極パッドにワイヤボンディングで配線を接続する技術は、少量生産には対応できても大量生産には対応できないという問題があった。
【０００７】
本開示は上記のような問題を解決するためになされたものであり、裏面側にゲート電極を備える構成においても、量産化が可能な半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示に係る半導体装置は、互いに対向する第１の主面および第２の主面を有する半導体基板に形成された半導体装置であって、前記半導体基板の前記第１の主面と前記第２の主面の間に設けられた第１導電型の第１の半導体層と、前記第１の半導体層と前記第１の主面の間に設けられた第２導電型の第２の半導体層と、前記第２の半導体層の前記第１の主面側に選択的に設けられた第１導電型の第３の半導体層と、前記第１の半導体層と前記第２の主面の間に設けられた第２導電型の第４の半導体層と、前記第４の半導体層の前記第２の主面側に選択的に設けられた第１導電型の第５の半導体層と、前記第１の主面の上に設けられ、前記第２の半導体層および前記第３の半導体層に電気的に接続された第１の主電極と、前記第２の主面の上に設けられ、前記第４の半導体層および前記第５の半導体層に電気的に接続された第２の主電極と、第１の制御信号に応じて前記第１の半導体層と前記第３の半導体層との間の導通および非導通をそれぞれ切り替える第１の制御電極と、第２の制御信号に応じて前記第１の半導体層と前記第５の半導体層との間の導通および非導通をそれぞれ切り替える第２の制御電極と、前記第１の主面の上に設けられ、前記第１の制御電極と電気的に接続された第１の制御電極パッドと、前記第１の主電極および前記第１の制御電極パッドの配設領域を囲む終端領域に設けられた耐圧保持構造と、前記半導体基板を厚み方向に貫通し、内部に前記第１の主面と前記第２の主面との間を電気的に接続する導電体を有する第１の貫通ビアと、前記第１の主面の上に設けられ、前記第２の制御電極に前記第１の貫通ビアを介して電気的に接続された第２の制御電極パッドと、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本開示に係る半導体装置によれば、半導体基板の第２の主面には、第２の主電極だけが露出し、第２の制御電極パッドは第１の主面に設けられるので、第２の主面の電極パターンが従来の半導体装置と同じであり、従来技術のはんだ付けとワイヤボンディングで配線が可能となり、量産化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本開示に係る実施の形態１のダブルゲートＲＣ－ＩＧＢＴの前面パターンを示す平面図である。
本開示に係る実施の形態１のダブルゲートＲＣ－ＩＧＢＴの裏面パターンを示す平面図である。
本開示に係る実施の形態１のダブルゲートＲＣ－ＩＧＢＴの部分断面図である。
本開示に係る実施の形態２のダブルゲートＲＣ－ＩＧＢＴの前面パターンを示す平面図である。
本開示に係る実施の形態２のダブルゲートＲＣ－ＩＧＢＴの前面パターンの部分拡大図である。
本開示に係る実施の形態２の変形例のダブルゲートＲＣ－ＩＧＢＴの前面パターンを示す平面図である。
本開示に係る実施の形態２の変形例のダブルゲートＲＣ－ＩＧＢＴの前面パターンの部分拡大図である。
本開示に係る実施の形態３のダブルゲートＲＣ－ＩＧＢＴの前面パターンを示す平面図である。
本開示に係る実施の形態３のダブルゲートＲＣ－ＩＧＢＴの部分断面図である。
本開示に係る実施の形態３のダブルゲートＲＣ－ＩＧＢＴの裏面パターンを示す平面図である。
本開示に係る実施の形態４のダブルゲートＲＣ－ＩＧＢＴの前面パターンを示す平面図である。
本開示に係る実施の形態４のダブルゲートＲＣ－ＩＧＢＴの部分断面図である。
本開示に係る実施の形態４のダブルゲートＲＣ－ＩＧＢＴの裏面パターンを示す平面図である。
本開示に係る実施の形態５のダブルゲートＲＣ－ＩＧＢＴの前面パターンを示す平面図である。
本開示に係る実施の形態５のダブルゲートＲＣ－ＩＧＢＴの前面パターンの部分拡大図である。
本開示に係る実施の形態５のダブルゲートＲＣ－ＩＧＢＴの前面パターンの部分拡大図である。
本開示に係る実施の形態５のダブルゲートＲＣ－ＩＧＢＴの部分断面図である。
本開示に係る実施の形態５のダブルゲートＲＣ－ＩＧＢＴの部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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