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公開番号2025042809
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-28
出願番号2023149954
出願日2023-09-15
発明の名称ワイドバンドギャップ半導体装置
出願人富士電機株式会社
代理人個人,個人
主分類H10D 84/80 20250101AFI20250321BHJP()
要約【課題】主トランジスタの動作中でも、基板の温度を高精度に検出することが可能なワイドバンドギャップ半導体装置を提供する。
【解決手段】ワイドバンドギャップ半導体装置は、ワイドバンドギャップ半導体を主たる材料とする基板と、基板の第1領域に設けられた主トランジスタである縦型MOSFETと、基板の第2領域に設けられた温度検出用の横型MOSFETと、を備える。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
ワイドバンドギャップ半導体を主たる材料とする基板と、
前記基板の第１領域に設けられた主トランジスタである縦型ＭＯＳＦＥＴと、
前記基板の第２領域に設けられた温度検出用の横型ＭＯＳＦＥＴと、を備えるワイドバンドギャップ半導体装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記縦型ＭＯＳＦＥＴのゲート電極と、前記横型ＭＯＳＦＥＴのゲート電極は、互いに同一組成の金属又は合金からなる請求項１に記載のワイドバンドギャップ半導体装置。
【請求項３】
前記横型ＭＯＳＦＥＴのゲート電極は、前記横型ＭＯＳＦＥＴのドレイン電極に短絡されている、請求項１又は２に記載のワイドバンドギャップ半導体装置。
【請求項４】
前記横型ＭＯＳＦＥＴは、
第１横型ＭＯＳＦＥＴと、
前記第１横型ＭＯＳＦＥＴに直列に接続された第２横型ＭＯＳＦＥＴと、を有する請求項１又は２に記載のワイドバンドギャップ半導体装置。
【請求項５】
前記第１横型ＭＯＳＦＥＴは第１ドレイン電極と第１ゲート電極とを有し、
前記第２横型ＭＯＳＦＥＴは第２ドレイン電極と第２ゲート電極とを有し、
前記第１ゲート電極は前記第１ドレイン電極に短絡されており、
前記第２ゲート電極は前記第２ドレイン電極に短絡されている、請求項４に記載のワイドバンドギャップ半導体装置。
【請求項６】
前記第１横型ＭＯＳＦＥＴは第１ドレイン電極と第１ゲート電極とを有し、
前記第２横型ＭＯＳＦＥＴは第２ゲート電極を有し、
前記第１ゲート電極と前記第２ゲート電極は、それぞれ前記第１ドレイン電極に短絡されている、請求項４に記載のワイドバンドギャップ半導体装置。
【請求項７】
前記基板の厚さ方向からの平面視で、前記第２領域は前記第１領域よりも面積が小さい、請求項１又は２に記載のワイドバンドギャップ半導体装置。
【請求項８】
前記第２領域は前記第１領域に隣接している、請求項１又は２に記載のワイドバンドギャップ半導体装置。
【請求項９】
前記基板の導電型は第１導電型であり、
前記横型ＭＯＳＦＥＴは、
前記基板に設けられた第２導電型のウェル領域と、
前記ウェル領域に設けられた第１導電型のソース領域と、
前記基板に設けられ、前記ウェル領域に接する第２導電型の不純物領域と、を有し、
前記ウェル領域よりも前記不純物領域の方が第２導電型の濃度が高く、
前記横型ＭＯＳＦＥＴのソース電極は、前記ソース領域と前記不純物領域とに接している、請求項１又は２に記載のワイドバンドギャップ半導体装置。
【請求項１０】
前記不純物領域は前記ウェル領域よりも前記基板の表面から深い位置まで形成されており、
前記基板の厚さ方向からの平面視で、前記不純物領域は前記ウェル領域を囲んでいる、請求項９に記載のワイドバンドギャップ半導体装置。
（【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、ワイドバンドギャップ半導体装置に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
メイン半導体素子および温度センス部が同一の炭化珪素基体に配置されている半導体装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示された半導体装置において、温度センス部は、例えば、炭化珪素基体のおもて面上に配置したｐ型ポリシリコン層およびｎ型ポリシリコン層からなるポリシリコンダイオードである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開第２０１７／２０８７３４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ワイドバンドギャップ半導体基板に設けられた主トランジスタは、その動作中に短波長の光を発生させることがある。この光が温度検出用のポリシリコンダイオードに入射すると、ポリシリコンはバンドギャップが狭いため誤信号を発生する可能性があり、温度の検出精度が低下する可能性がある。特に、ワイドバンドギャップ半導体が窒化ガリウム（ＧａＮ）の場合は、直接遷移型半導体であり、かつ炭化シリコン（ＳｉＣ）よりもバンドギャップが広いので、ＳｉＣよりも短波長の強い光を発してその影響が重大である。本開示は、主トランジスタの動作中でも、基板の温度を高精度に検出することが可能なワイドバンドギャップ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】
【０００５】
上記課題を解決するために、本開示の一態様に係るワイドバンドギャップ半導体装置は、ワイドバンドギャップ半導体を主たる材料とする基板と、前記基板の第１領域に設けられた主トランジスタである縦型ＭＯＳＦＥＴと、前記基板の第２領域に設けられた温度検出用の横型ＭＯＳＦＥＴと、を備える。
【発明の効果】
【０００６】
本開示によれば、主トランジスタの動作中でも、基板の温度を高精度に検出することが可能なワイドバンドギャップ半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
図１は、図１は、本開示の実施形態１に係るＧａＮ半導体装置の構成例を示す平面図である。
図２は、本開示の実施形態１に係るＧａＮ半導体装置の構成例を示す断面図である。
図３は、本開示の実施形態１に係るＧａＮ半導体装置の構成例を示す回路図である。
図４は、温度検出用の横型ＭＯＳＦＥＴの線形領域のＩ－Ｖ特性の温度依存性を例示するグラフである。
図５は、本開示の実施形態１に係るＧａＮ半導体装置の変形例を示す回路図である。
図６は、温度検出用の横型ＭＯＳＦＥＴの線形領域及び飽和領域のＩ－Ｖ特性の温度依存性を例示するグラフである。
図７は、本開示の実施形態２に係るＧａＮ半導体装置の構成例を示す断面図である。
図８は、本開示の実施形態２に係るＧａＮ半導体装置の構成例を示す回路図である。
図９は、本開示の実施形態２に係るＧａＮ半導体装置の変形例を示す断面図である。
図１０は、本開示の実施形態２に係るＧａＮ半導体装置の変形例を示す回路図である。
図１１は、本開示の実施形態３に係るＧａＮ半導体装置の構成例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に本開示の実施形態を説明する。以下の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ている。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、各装置や各部材の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判定すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【０００９】
以下の説明では、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の文言を用いて、方向を説明する場合がある。例えば、Ｘ軸方向及びＹ軸方向は、後述のＧａＮ基板１０の表面１０ａに平行な方向である。また、Ｚ軸方向は、ＧａＮ基板１０の表面１０ａと垂直に交わる方向である。Ｚ軸方向は、ＧａＮ基板１０の厚さ方向でもある。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向は、互いに直交する。
【００１０】
以下の説明では、Ｚ軸の正方向を「上」と称し、Ｚ軸の負方向を「下」と称する場合がある。「上」及び「下」は、必ずしも地面に対する鉛直方向を意味しない。つまり、「上」及び「下」の方向は、重力方向に限定されない。「上」及び「下」は、領域、層、膜及び基板等における相対的な位置関係を特定する便宜的な表現に過ぎず、本開示の技術的思想を限定するものではない。例えば、紙面を１８０度回転すれば「上」が「下」に、「下」が「上」になることは勿論である。
（【００１１】以降は省略されています）

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