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公開番号2024124913
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-13
出願番号2023032894
出願日2023-03-03
発明の名称半導体装置
出願人株式会社デンソー,トヨタ自動車株式会社,株式会社ミライズテクノロジーズ
代理人弁理士法人快友国際特許事務所
主分類H01L 29/78 20060101AFI20240906BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】炭化珪素の半導体基板で構成される半導体装置の短絡耐量を向上させる技術を提供する。
【解決手段】炭化珪素の半導体基板10は、p型領域13pとn型領域13nが半導体基板の面内方向のうち一方向に沿って交互に繰り返し配置されているスーパージャンクション構造13を有している。p型領域の幅を第1値とし、n型領域の幅を第2値とし、半導体基板のうち上方にターミナルが存在する範囲をターミナル存在範囲62とし、半導体基板のうち上方にターミナルが存在しない範囲をターミナル非存在範囲64とすると、ターミナル非存在範囲に設けられたスーパージャンクション構造の第1値を第2値で除した第1値/第2値は、ターミナル存在範囲に設けられたスーパージャンクション第1値を第2値で除した第1値/第2値よりも大きい。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
炭化珪素の半導体基板（１０）と、
前記半導体基板の一方の主面に設けられている電極（２４）と、
前記電極上の一部に設けられているターミナル（４０）と、を備えており、
前記半導体基板は、ｐ型領域（１３ｐ）とｎ型領域（１３ｎ）が前記半導体基板の面内方向のうち一方向に沿って交互に繰り返し配置されているスーパージャンクション構造（１３）を有しており、
前記一方向に沿って測定される前記ｐ型領域の幅を第１値とし、
前記一方向に沿って測定される前記ｎ型領域の幅を第２値とし、
前記半導体基板のうち上方に前記ターミナルが存在する範囲をターミナル存在範囲（６２）とし、
前記半導体基板のうち上方に前記ターミナルが存在しない範囲をターミナル非存在範囲（６４）とすると、
前記ターミナル非存在範囲に設けられた前記スーパージャンクション構造の前記第１値を前記第２値で除した前記第１値／前記第２値は、前記ターミナル存在範囲に設けられた前記スーパージャンクション構造の前記第１値を前記第２値で除した前記第１値／前記第２値よりも大きい、半導体装置。
続きを表示（約 410 文字）【請求項２】
前記ターミナル存在範囲の前記ｐ型領域の前記第１値は、前記ターミナル非存在範囲の前記ｐ型領域の前記第１値よりも小さい、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記ターミナル存在範囲の前記ｎ型領域の前記第２値は、前記ターミナル非存在範囲の前記ｎ型領域の前記第２値よりも大きい、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記ターミナル非存在範囲は、第１ターミナル非存在範囲（６６）と、前記第１ターミナル非存在範囲よりも前記ターミナル存在範囲から遠い第２ターミナル非存在範囲（６８）と、を有しており、
前記第２ターミナル非存在範囲に設けられた前記スーパージャンクション構造の前記第１値／前記第２値は、前記第１ターミナル非存在範囲に設けられた前記スーパージャンクション構造の前記第１値／前記第２値よりも大きい、請求項１～３のいずれか一項に記載の半導体装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本明細書が開示する技術は、半導体装置に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【０００２】
半導体装置は、スイッチング素子が形成されている半導体基板と、半導体基板の上面に設けられている電極と、電極上に設けられているターミナルと、を備えている。ターミナルは、金属製のブロックであり、スイッチング素子が動作したときに発生する熱を放熱するために設けられている。このような半導体装置の一例が特許文献１に開示されている。
【０００３】
ところで、この種の半導体装置の半導体基板には、スイッチング素子の高耐圧化と低オン抵抗化を両立するためにスーパージャンクション構造が形成されることがある。スーパージャンクション構造は、半導体基板の面内方向のうち一方向に沿ってｐ型領域とｎ型領域が交互に繰り返し配置された構造である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１４－１５０２７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
半導体基板の上面に設けられた電極のレイアウトによっては、電極上の一部にのみターミナルが配置されることがある。この場合、上方にターミナルが存在しない範囲の半導体基板では、ターミナルまでの距離が遠いことから、スイッチング素子を流れる電流に起因したジュール熱によって温度が上昇しやすい。
【０００６】
本発明者らの検討によると、炭化珪素（ＳｉＣ）の半導体基板で構成される半導体装置の短絡耐量は、比較的融点の低い電極の破壊によって決まることが分かってきた。このため、上方にターミナルが存在しない範囲の半導体基板における発熱が半導体装置の短絡耐量を律速させる原因の１つとなり得ることが分かってきた。本明細書は、炭化珪素の半導体基板で構成される半導体装置の短絡耐量を向上させる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書が開示する半導体装置は、炭化珪素の半導体基板（１０）と、前記半導体基板の一方の主面に設けられている電極（２４）と、前記電極上の一部に設けられているターミナル（４０）と、を備えていてもよい。前記半導体基板は、ｐ型領域（１３ｐ）とｎ型領域（１３ｎ）が前記半導体基板の面内方向のうち一方向に沿って交互に繰り返し配置されているスーパージャンクション構造（１３）を有していてもよい。前記一方向に沿って測定される前記ｐ型領域の幅を第１値とし、前記一方向に沿って測定される前記ｎ型領域の幅を第２値とし、前記半導体基板のうち上方に前記ターミナルが存在する範囲をターミナル存在範囲（６２）とし、前記半導体基板のうち上方に前記ターミナルが存在しない範囲をターミナル非存在範囲（６４）とすると、前記ターミナル非存在範囲に設けられた前記スーパージャンクション構造の前記第１値を前記第２値で除した前記第１値／前記第２値は、前記ターミナル存在範囲に設けられた前記スーパージャンクション構造の前記第１値を前記第２値で除した前記第１値／前記第２値よりも大きくてもよい。
【０００８】
上記半導体装置では、前記ターミナル非存在範囲に設けられた前記スーパージャンクション構造の発熱部位が、前記ターミナル存在範囲に設けられた前記スーパージャンクション構造の発熱部位よりも前記半導体基板の深部側に移動する。このため、負荷短絡によって大電流が流れたとしても、前記ターミナル非存在範囲において前記電極と前記発熱部位の間の距離が確保されるので、前記ターミナル非存在範囲における前記電極の破壊が抑制される。この結果、上記半導体装置は、高い短絡耐量を有することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
半導体装置の断面図を模式的に示す図である。
半導体基板の上面のソース電極、ソースパッド及びターミナルのレイアウトを説明するための平面図である。
半導体基板に形成されているスイッチング素子の要部斜視図を模式的に示す図である。
スイッチング素子が備えるスーパージャンクション構造の要部拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本明細書が開示する技術が適用された半導体装置について説明する。以下の図面では、図示明瞭化を目的として、繰り返し形成されている構成要素についてはその一部のみに符号を付すことがある。
（【００１１】以降は省略されています）

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