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公開番号2025054487
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-08
出願番号2023163549
出願日2023-09-26
発明の名称半導体装置、および、パワーコントロールユニット
出願人株式会社デンソー
代理人個人,個人,個人
主分類H10D 30/66 20250101AFI20250331BHJP()
要約【課題】外周領域の電場の影響を防ぐための特別な構造を設けずに、温度センスを外周領域に配置することと、アクティブ領域の面積を拡大することが両立可能な半導体装置、および、パワーコントロールユニットを提供する。
【解決手段】半導体装置は、アクティブ領域411、および、耐圧構造413が形成された外周領域412を有する半導体基板41と、外周領域で半導体基板の温度を検出する温度センス91と、を備える。半導体装置は、温度センスによって検出される温度に基づいて冷却系140に異常があるか否かを検知する制御装置に電気的に接続されている。半導体装置は、半導体基板アクティブ領域上に導電スペーサ70をさらに備える。板厚方向に関して導電スペーサと非重複、かつ、直交方向に関して耐圧構造よりも半導体基板の中心側に温度センスが配置されている。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
素子の形成領域であるアクティブ領域（４１１）、および、板厚方向（Ｚ）の平面視において前記アクティブ領域を取り囲むとともに耐圧構造（４１３）が形成された外周領域（４１２）を有する半導体基板（４１）と、前記外周領域において前記半導体基板の温度を検出する温度センス（９１）と、を備え、前記温度センスによって検出される温度に基づいて前記半導体基板を冷却する冷却系（１４０）に異常があるか否かを検知する制御装置（１３）に電気的に接続される半導体装置（２０）であって、
前記半導体基板の一面（４１ａ）において前記アクティブ領域上に配置された導電スペーサ（７０）をさらに備え、
前記板厚方向に関して前記導電スペーサと非重複、かつ、前記板厚方向に直交する直交方向に関して前記耐圧構造よりも前記半導体基板の中心側に前記温度センスが配置されている半導体装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
信号用の電極であり、前記一面において前記外周領域上に配置されたパッド（４４）を複数備え、
前記直交方向のうちの１つである第１方向（Ｙ）に関して複数の前記パッドは前記導電スペーサから離れて配置され、
前記直交方向のうち前記第１方向とは異なる第２方向（Ｘ）に関して複数の前記パッドは空隙を介して配置され、
２つの前記パッドの間、または、前記第２方向に関して最端の前記パッドに隣接するように前記温度センスが配置されている請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記アクティブ領域は、前記第１方向において複数の前記パッドと並んで配置された主領域（４１１ａ）と、前記平面視において前記主領域よりも面積が小さい領域であり、前記主領域における前記パッド側に位置する端部に連なり、前記第２方向において前記パッドと並んで配置された拡張領域（４１１ｂ、４１１ｃ）と、を有する請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
素子の形成領域であるアクティブ領域（４１１）、および、板厚方向の平面視において前記アクティブ領域を取り囲むとともに耐圧構造（４１３）が形成された外周領域（４１２）を有する半導体基板（４１）と、
前記半導体基板の一面において前記アクティブ領域上に配置された導電スペーサ（７０）と、
前記外周領域において前記半導体基板の温度を検出する温度センス（９１）と、
前記温度センスで検出された検出温度を基に、前記半導体基板を冷却する冷却系（１４０）に異常があるか否かを検知する制御装置（１３）と、を備え、
前記板厚方向に関して前記導電スペーサと非重複、かつ、前記板厚方向に直交する直交方向に関して前記耐圧構造よりも前記半導体基板の中心側に前記温度センスが配置されているパワーコントロールユニット。
【請求項５】
前記制御装置は、
前記冷却系に正常に冷媒が流れた時に前記温度センスで検出されることが想定される、所定の温度幅を有する前記半導体基板の想定温度が記憶された記憶部（１７）と、
前記温度センスで検出される前記半導体基板の実際の温度である実温度を取得する温度取得部（１６Ａ）と、
前記実温度と前記想定温度とを比較する温度比較部（１６Ｂ）と、
前記実温度が前記想定温度の範囲外であった場合に前記冷却系に異常があると検知する異常検知部（１６Ｃ）と、を有する請求項４に記載のパワーコントロールユニット。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本明細書に記載の開示は、半導体装置、および、パワーコントロールユニットに関するものである。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、半導体基板と、表面電極と、フィールドプレート電極と、温度センスと、を備える半導体装置が記載されている。半導体基板は、機能構造が設けられている素子部と、終端耐圧構造が設けられている周辺部と、を有する。表面電極は、素子部上に設けられている。フィールドプレート電極は、表面電極に接するとともに終端耐圧構造上に設けられている。温度センスはフィールドプレート電極上に設けられている。素子部で発生したジュール熱は、表面電極及びフィールドプレート電極を介して温度センスに伝熱される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第６８７２９３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
終端耐圧構造の上に温度センスを配置する場合、周辺部の電場に影響されるのを防ぐため終端耐圧構造と温度センスの間にフィールドプレート電極等の特別な構造を設ける必要があった。特別な構造を設けずに周辺部に温度センスを配置することと、素子部の面積を拡大することの両立が難しかった。
【０００５】
本開示の目的は、外周領域の電場の影響を防ぐための特別な構造を設けずに、温度センスを外周領域に配置することと、アクティブ領域の面積を拡大することが両立可能な半導体装置、および、パワーコントロールユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様による半導体装置は、
素子の形成領域であるアクティブ領域（４１１）、および、板厚方向（Ｚ）の平面視においてアクティブ領域を取り囲むとともに耐圧構造（４１３）が形成された外周領域（４１２）を有する半導体基板（４１）と、外周領域において半導体基板の温度を検出する温度センス（９１）と、を備え、温度センスによって検出される温度に基づいて半導体基板を冷却する冷却系（１４０）に異常があるか否かを検知する制御装置（１３）に電気的に接続される半導体装置（２０）であって、
半導体基板の一面（４１ａ）においてアクティブ領域上に配置された導電スペーサ（７０）をさらに備え、
板厚方向に関して導電スペーサと非重複、かつ、板厚方向に直交する直交方向に関して耐圧構造よりも半導体基板の中心側に温度センスが配置されている。
【０００７】
温度センス（９１）に求められる機能が半導体基板（４１）の最大温度検知ではなく冷却系（１４０）の異常検知であるために温度センスの配置に制約がかかりにくい。温度センスが耐圧構造（４１３）よりも半導体基板の中心側に設けられているために、耐圧構造による電場の影響を防ぐための特別な構造を設ける必要ない。さらに板厚方向（Ｚ）に関して導電スペーサ（７０）と非重複であるためにアクティブ領域に温度センスを設けるための空隙を設ける必要がない。耐圧構造による電場の影響を防ぐための特別な構造を設けずに温度センスを外周領域（４１２）に配置することと、アクティブ領域の面積を拡大することが両立可能になった。
【０００８】
別の本開示の一態様によるパワーコントロールユニットは、
素子の形成領域であるアクティブ領域（４１１）、および、板厚方向の平面視においてアクティブ領域を取り囲むとともに耐圧構造（４１３）が形成された外周領域（４１２）を有する半導体基板（４１）と、
半導体基板の一面においてアクティブ領域上に配置された導電スペーサ（７０）と、
外周領域において半導体基板の温度を検出する温度センス（９１）と、
温度センスで検出された検出温度を基に、半導体基板を冷却する冷却系（１４０）に異常があるか否かを検知する制御装置（１３）と、を備え、
板厚方向に関して導電スペーサと非重複、かつ、板厚方向に直交する直交方向に関して耐圧構造よりも半導体基板の中心側に温度センスが配置されている。
【０００９】
パワーコントロールユニットにおいても、耐圧構造（４１３）による電場の影響を防ぐための特別な構造を設けずに温度センス（９１）を外周領域（４１２）に配置することと、アクティブ領域（４１１）の面積を拡大することが両立可能になった。
【００１０】
なお、上記の括弧内の参照番号は、後述の実施形態に記載の構成との対応関係を示すものに過ぎず、技術的範囲を何ら制限するものではない。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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