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公開番号2024093155
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-07-09
出願番号2022209349
出願日2022-12-27
発明の名称半導体装置
出願人富士電機株式会社
代理人個人,個人
主分類H01L 23/58 20060101AFI20240702BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】活性部の温度を適切に検出することができる半導体装置を提供する。
【解決手段】基板2と、基板2の上面側に設けられ、活性素子を含む活性部、及び活性部の周辺部に設けられた温度検出部12を有する半導体チップ1と、基板2と半導体チップ1とを接合する接合層3とを備え、温度検出部12の少なくとも一部に重なる位置における接合層3の領域の熱伝導率が、温度検出部12の少なくとも一部に重なる位置の周囲における接合層3の熱伝導率よりも低い。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
基板と、
前記基板の上面側に設けられ、活性素子を含む活性部、及び前記活性部の周辺部に設けられた温度検出部を有する半導体チップと、
前記基板と前記半導体チップとを接合する接合層と、
を備え、
前記温度検出部の少なくとも一部に重なる位置における前記接合層の領域の熱伝導率が、前記温度検出部の少なくとも一部に重なる位置の周囲における前記接合層の熱伝導率よりも低い
半導体装置。
続きを表示（約 920 文字）【請求項２】
前記温度検出部の少なくとも一部に重なる位置において、前記接合層を貫通するボイドが設けられている
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
平面視において、前記ボイドが、前記温度検出部の周囲を囲むように設けられている
請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記温度検出部の少なくとも一部に重なる位置における前記接合層の厚さが、前記温度検出部の少なくとも一部に重なる位置の周囲における前記接合層の厚さよりも薄い
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記温度検出部の少なくとも一部に重なる位置において、前記接合層の上部にボイドが設けられている
請求項１又は４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記温度検出部の少なくとも一部に重なる位置において、前記接合層の下部にボイドが設けられている
請求項１又は４に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記温度検出部の少なくとも一部に重なる位置において、前記半導体チップの下面側の主電極に開口部が設けられている
請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記接合層がはんだで構成され、
前記温度検出部の少なくとも一部に重なる位置において、前記基板の上面側に設けられ、前記基板よりも前記はんだに対する濡れ性が低い低濡れ性部材を更に備える
請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記接合層がはんだで構成され、
前記温度検出部の少なくとも一部に重なる位置において、前記半導体チップの下面側に設けられ、前記半導体チップの下面よりも前記はんだに対する濡れ性が低い低濡れ性部材を更に備える
請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記温度検出部の少なくとも一部に重なる位置において、前記基板と前記半導体チップとの間に、前記接合層よりも熱伝導率が低い低熱伝導部材を更に備える
請求項１に記載の半導体装置。
（【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、半導体装置に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、半導体装置において、ヒートシンクと半導体素子との間にはんだに対する濡れ性が低いアルミニウム系の材料を用いて形成されたワイヤ片を配置し、ヒートシンクと半導体素子とを接合するはんだとワイヤ片との間に空隙が形成されることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２１－０６１３９３号公報（図２２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
活性素子を含む活性部と、活性部の温度を検出する温度検出部（温度センサ）とを同一半導体チップに備える半導体装置において、温度検出部の配置には制約があり、温度検出部の配置位置によっては、活性部の温度を適切に検出することができない場合がある。
【０００５】
本開示は、上記課題を鑑み、活性部の温度を適切に検出することができる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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本開示の一態様は、基板と、基板の上面側に設けられ、活性素子を含む活性部、及び活性部の周辺部に設けられた温度検出部を有する半導体チップと、基板と半導体チップとを接合する接合層とを備え、温度検出部の少なくとも一部に重なる位置における接合層の領域の熱伝導率が、温度検出部の少なくとも一部に重なる位置の周囲における接合層の熱伝導率よりも低い半導体装置であることを要旨とする。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、活性部の温度を適切に検出することができる半導体装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
第１実施形態に係る半導体装置の一例を示す概略斜視図である。
第１実施形態に係る半導体装置の一例を示す概略平面図である。
図２の一部を拡大した概略平面図である。
第１実施形態に係る半導体チップの概略平面図である。
図４のＡ－Ａ´線で切断した概略断面図である。
第１実施形態に係る半導体装置の一例を示す概略断面図である。
比較例に係る半導体装置の概略断面図である。
実施例及び比較例に係る半導体チップに印加する電力変化を示すグラフである。
比較例に係る半導体チップの発熱状態を示す概略平面図である。
比較例に係る半導体チップの温度変化を示すグラフである。
実施例に係る半導体チップの発熱状態を示す概略平面図である。
実施例に係る半導体チップの温度変化を示すグラフである。
第２実施形態に係る半導体装置の概略断面図である。
第３実施形態に係る半導体装置の概略断面図である。
第４実施形態に係る半導体装置の概略断面図である。
第５実施形態に係る半導体装置の概略断面図である。
第６実施形態に係る半導体装置の概略断面図である。
第７実施形態に係る半導体装置の概略断面図である。
第８実施形態に係る半導体装置の概略断面図である。
第９実施形態に係る半導体装置の概略断面図である。
第１０実施形態に係る半導体装置の概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本開示の第１～第１０実施形態を説明する。図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付し、重複する説明を省略する。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は実際のものとは異なる場合がある。また、図面相互間においても寸法の関係や比率が異なる部分が含まれ得る。また、以下に示す第１～第１０実施形態は、本開示の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本開示の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。
【００１０】
本明細書において、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）のエミッタ領域は、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）のソース領域として選択可能な「一方の主領域（第１主領域）」である。また、ＭＯＳ制御静電誘導サイリスタ（ＳＩサイリスタ）等のサイリスタ又はダイオードにおいては、「一方の主領域」はカソード領域として選択可能である。ＩＧＢＴのコレクタ領域は、ＭＯＳＦＥＴにおいてはドレイン領域を、サイリスタ又はダイオードにおいてはアノード領域として選択可能な半導体装置の「他方の主領域（第２主領域）」である。本明細書において単に「主領域」と言うときは、当業者の技術常識から妥当な第１主領域又は第２主領域のいずれかを意味する。
（【００１１】以降は省略されています）

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