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公開番号2025035323
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-13
出願番号2023142299
出願日2023-09-01
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H10D 84/80 20250101AFI20250306BHJP()
要約【課題】トランジスタに過電流が流れたときに、トランジスタを熱破壊から保護することができる技術を提供する。
【解決手段】半導体装置は、トランジスタが形成された素子領域を有する半導体基板と、半導体基板上に設けられた層間絶縁膜と、層間絶縁膜上に設けられた半導体層、を備える。半導体層は、トランジスタのゲートに接続されている第1導電型の第1半導体層と、第1半導体層に接続されている第2導電型の第2半導体層と、第2半導体層に接続されているとともにトランジスタの低電位端子に接続されている第1導電型の第3半導体層、を有している。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
半導体装置（１０）であって、
トランジスタ（２０）が形成された素子領域（６０）を有する半導体基板（１２）と、
前記半導体基板上に設けられた層間絶縁膜（１６）と、
前記層間絶縁膜上に設けられた半導体層（１４）、
を備え、
前記半導体層は、
前記トランジスタのゲートに接続されている第１導電型の第１半導体層（２２）と、
前記第１半導体層に接続されている第２導電型の第２半導体層（２４）と、
前記第２半導体層に接続されているとともに前記トランジスタの低電位端子に接続されている第１導電型の第３半導体層（２６）、を有している、
半導体装置。
続きを表示（約 770 文字）【請求項２】
前記半導体基板は、前記半導体基板を上から見たときに、前記素子領域の周囲に配置されている周辺領域（６２）をさらに備え、
前記半導体層は、前記周辺領域に配置されている、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記半導体層は、前記半導体基板を上から見たときに、２つの前記素子領域に挟まれた範囲に配置されている、請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記半導体層を構成する材料は、前記半導体基板を構成する材料よりもバンドギャップが小さい、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第１半導体層及び前記第３半導体層の第１導電型不純物のピーク濃度は、１×１０
１８
ｃｍ
－３
以上であり、
前記第２半導体層の第２導電型不純物のピーク濃度は、５×１０
１７
ｃｍ
－３
以下である、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項６】
第１導電型はｎ型であり、第２導電型はｐ型であり、
前記第１半導体層は、前記第２半導体層に接する範囲のｎ型不純物濃度が、前記ゲートに接する範囲のｎ型不純物濃度よりも低い、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項７】
第１導電型はｐ型であり、第２導電型はｎ型であり、
前記第３半導体層は、前記第２半導体層に接する範囲のｐ型不純物濃度が、前記低電位端子に接する範囲のｐ型不純物濃度よりも低い、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記半導体基板は、ワイドギャップ半導体により構成されており、
前記半導体層は、ポリシリコンにより構成されている、請求項１～７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】
本明細書に開示の技術は、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、メイントランジスタと保護用トランジスタを備える半導体装置が開示されている。保護用トランジスタは、メイントランジスタのゲートソース間に接続されており、保護用トランジスタのゲートがメイントランジスタのゲートに接続されている。
【０００３】
この半導体装置では、保護用トランジスタの閾値電圧がメイントランジスタの閾値電圧よりも高い。このため、通常動作時には、保護用トランジスタがオンせず、メイントランジスタの動作が阻害されない。一方、メイントランジスタに過電流が流れて、メイントランジスタの温度が上昇すると、保護用トランジスタの温度も上昇するため、保護用トランジスタの閾値電圧が低下する。これにより、保護用トランジスタがオンして、メイントランジスタのゲートソース間が短絡し、メイントランジスタが強制的にオフする。その結果、メイントランジスタを熱破壊から保護することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１９－２１２７３８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の半導体装置では、メイントランジスタと保護用トランジスタが同一の半導体基板の内部に隣接して形成されている。このため、メイントランジスタが動作したときに保護用トランジスタが寄生的に動作する虞があり、メイントランジスタの動作を阻害してしまう。本明細書では、特許文献１とは異なる構成により、トランジスタに過電流が流れたときに、トランジスタを熱破壊から保護することができる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書が開示する半導体装置（１０）は、トランジスタ（２０）が形成された素子領域（６０）を有する半導体基板（１２）と、前記半導体基板上に設けられた層間絶縁膜（１６）と、前記層間絶縁膜上に設けられた半導体層（１４、１１４）、を備える。前記半導体層は、前記トランジスタのゲートに接続されている第１導電型の第１半導体層（２２、１２２）と、前記第１半導体層に接続されている第２導電型の第２半導体層（２４、１２４）と、前記第２半導体層に接続されているとともに前記トランジスタの低電位端子に接続されている第１導電型の第３半導体層（２６、１２６）、を有している。
【０００７】
上記の半導体装置では、ゲートと低電位端子との間に、半導体層が、第１導電型の第１半導体層、第２導電型の第２半導体層、第１導電型の第３半導体層の順に接続されているので、半導体装置の通常動作時には半導体層に電流が流れず、トランジスタの動作が阻害されない。一方、トランジスタに過電流が流れて、半導体基板の温度が上昇すると、層間絶縁膜を介して半導体層に熱が伝播することにより、半導体層の温度も上昇する。すると、第２半導体層の内部に電子正孔対が生成され、第２半導体層の抵抗が低くなる。これにより、トランジスタのゲートから半導体層を介してトランジスタの低電位端子に電流が流れ、トランジスタのゲートと低電位端子の間が短絡する。その結果、トランジスタが強制的にオフする。この半導体装置では、トランジスタと半導体層とが、層間絶縁膜により物理的に分離されている。このため、トランジスタの通常動作時に、寄生的に半導体層が導通することを抑制することができる。したがって、この半導体装置によれば、トランジスタの動作を阻害することを抑制しながら、トランジスタを好適に熱破壊から保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
実施例１の半導体装置の上面図。
図１のＩＩ－ＩＩ線における要部断面図。
実施例１の半導体装置の等価回路図。
実施例２の半導体装置の図２に対応する要部断面図。
実施例２の半導体装置の等価回路図。
実施例３の半導体装置の図２に対応する要部断面図。
実施例４の半導体装置の図２に対応する要部断面図。
変形例の半導体装置の半導体層を上から見たときの図。
他の変形例の半導体装置の半導体層を上から見たときの図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本明細書が開示する一例の半導体装置では、前記半導体基板は、前記半導体基板を上から見たときに、前記素子領域の周囲に配置されている周辺領域をさらに備えてもよく、前記半導体層は、前記周辺領域に配置されていてもよい。
【００１０】
このような構成では、主電流が流れない周辺領域内に半導体層を配置するため、素子領域の面積を広く確保することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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