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公開番号2025070762
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-02
出願番号2023181285
出願日2023-10-20
発明の名称半導体装置とその製造方法
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 20250101AFI20250424BHJP()
要約【課題】温度センス部のpnダイオードの順方向電圧を正確に測定するための技術を提供する。
【解決手段】温度センス部30を有する半導体装置1は、n型の半導体であるカソード領域46と、p型の半導体であるアノード領域48と、カソード領域に接しているカソード電極32と、アノード領域に接しているアノード電極34と、カソード領域とアノード領域の少なくともいずれか一方に接しているケルビン電極36,36K,36Aと、を備えている。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
温度センス部（３０）を有する半導体装置（１）であって、
ｎ型の半導体であるカソード領域（４６）と、
ｐ型の半導体であるアノード領域（４８）と、
前記カソード領域に接しているカソード電極（３２）と、
前記アノード領域に接しているアノード電極（３４）と、
前記カソード領域と前記アノード領域の少なくともいずれか一方に接しているケルビン電極（３６，３６Ｋ，３６Ａ）と、を備える、半導体装置。
続きを表示（約 820 文字）【請求項２】
トランジスタが形成された炭化珪素の半導体基板（１０）をさらに備えており、
前記半導体基板は、ｎ型半導体層（４２）とｐ型半導体層（４４）が積層する部分を有しており、
前記カソード領域は、前記ｐ型半導体層に接するとともに前記ｐ型半導体層に囲まれるように配置されており、
前記アノード領域は、前記カソード領域に接するとともに前記カソード領域に囲まれるように配置されており、
前記ケルビン電極は、前記アノード領域に接している、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記ケルビン電極は、カソード用ケルビン電極（３６Ｋ）とアノード用ケルビン電極（３６Ａ）を有しており、
前記カソード用ケルビン電極が前記カソード領域に接しており、
前記アノード用ケルビン電極が前記アノード領域に接している、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記カソード領域と前記アノード領域の少なくともいずれか一方と前記ケルビン電極の接触面はシリサイド化されている、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記ケルビン電極は、前記カソード電極と前記アノード電極の間の領域外に配置されている、請求項１～４のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項６】
ｎ型の半導体であるカソード領域（４６）と、ｐ型の半導体であるアノード領域（４８）と、前記カソード領域に接しているカソード電極（３２）と、前記アノード領域に接しているアノード電極（３４）と、前記カソード領域と前記アノード領域の少なくともいずれか一方に接しているケルビン電極（３６）と、を備える、温度センス部（３０）を有する半導体装置（１）の製造方法であって、
前記カソード電極と前記アノード電極と前記ケルビン電極を同時に形成する工程、を備える、半導体装置の製造方法。

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、温度センス部を有する半導体装置とその製造方法に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体装置が過熱状態となるのを防止するために、温度を監視するための温度センス部が半導体装置に搭載されている。温度センス部は、ｎ型の半導体であるカソード領域と、ｐ型の半導体であるアノード領域と、カソード領域に接しているカソード電極と、アノード領域に接しているアノード電極と、を備えている。カソード電極とアノード電極の間に電流源及び電圧測定回路が接続される。カソード領域とアノード領域で構成されるｐｎダイオードの順方向電圧が半導体装置の温度に依存して変化する。電圧測定回路で測定される電圧測定値に基づいて半導体装置の温度が監視される。このような温度センス部を有する半導体装置の一例が特許文献１～３に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１３－２０１３５７号公報
特開２００８－２３５６００号公報
特開２０１７－１７４８６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
カソード電極とアノード電極の間に電圧測定回路が接続されると、その電圧測定値には、カソード領域とカソード電極の間の接触抵抗による電圧降下及びアノード領域とアノード電極の間の接触抵抗による電圧降下が含まれる。これら電圧降下のばらつきにより、ｐｎダイオードの順方向電圧を正確に測定することが困難となる。本明細書は、温度センス部のｐｎダイオードの順方向電圧を正確に測定するための技術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】
本明細書が開示する温度センス部（３０）を有する半導体装置（１）の一実施形態は、ｎ型の半導体であるカソード領域（４６）と、ｐ型の半導体であるアノード領域（４８）と、カソード領域に接しているカソード電極（３２）と、アノード領域に接しているアノード電極（３４）と、カソード領域とアノード領域の少なくともいずれか一方に接しているケルビン電極（３６，３６Ｋ，３６Ａ）と、を備えていてもよい。この半導体装置では、カソード電極とアノード電極の間に電流源が接続され、カソード領域とアノード領域で構成されるｐｎダイオードに電流が流れる。ケルビン電極は、主として電流が流れる経路とは別に配線される。ケルビン電極がカソード領域に接している場合、ケルビン電極とアノード電極の間に電圧測定回路が接続されてもよい。ケルビン電極がアノード領域に接している場合、ケルビン電極とカソード電極の間に電圧測定回路が接続されてもよい。ケルビン電極がカソード用ケルビン電極とアノード用ケルビン電極を有しており、カソード用ケルビン電極がカソード領域に接しており、アノード用ケルビン電極がアノード領域に接している場合、カソード用ケルビン電極とアノード用ケルビン電極の間に電圧測定回路が接続されてもよい。このような構成により、電圧測定回路で測定される電圧測定値には、カソード領域とカソード電極の間の接触抵抗による電圧降下及びアノード領域とアノード電極の間の接触抵抗による電圧降下のうち少なくともいずれか一方の影響が取り除かれる。このため、上記半導体装置では、ｐｎダイオードの順方向電圧を正確に測定することができる。
【０００６】
本明細書は、ｎ型の半導体であるカソード領域（４６）と、ｐ型の半導体であるアノード領域（４８）と、カソード領域に接しているカソード電極（３２）と、アノード領域に接しているアノード電極（３４）と、カソード領域とアノード領域の少なくともいずれか一方に接しているケルビン電極（３６）と、を備える、温度センス部（３０）を有する半導体装置（１）の製造方法を開示する。この製造方法は、カソード電極とアノード電極とケルビン電極を同時に形成する工程、を備えていてもよい。この製造方法によると、新たな工程を追加することなく、ケルビン電極を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本明細書で開示する半導体装置のレイアウトを模式的に示す平面図である。
温度センス部を模式的に示す要部断面図であり、図１のII-II線に対応した要部断面図である。
本明細書で開示する半導体装置の等価回路を示す図である。
本明細書で開示する半導体装置の変形例の等価回路を示す図である。
本明細書で開示する半導体装置の変形例の等価回路を示す図である。
本明細書で開示する半導体装置の変形例のレイアウトを模式的に示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１に示されるように、半導体装置１は、パワー半導体素子と称される種類の半導体装置であり、特に限定されるものではないが、例えばＭＯＳＦＥＴ又はＩＧＢＴであってもよい。半導体装置１は、半導体基板１０を備えている。半導体基板１０の材料は、特に限定されるものではないが、例えば炭化珪素であってもよい。半導体基板１０は、一対の活性領域１２と、一対の活性領域１２の周囲に設けられている外周領域１４と、に区画されている。一対の活性領域１２の各々は、トランジスタを構成するゲートが配置された領域である。外周領域１４には、ゲートパッド２０と、温度センス部３０と、が設けられている。なお、この例の温度センス部３０は、半導体基板１０の外周領域１４に設けられているが、活性領域１２内に設けられていてもよい。
【０００９】
図２に示されるように、半導体基板１０は、ｎ型半導体層４２とｐ型半導体層４４が積層した部分を有している。ｎ型半導体層４２は、ＭＯＳＦＥＴ又はＩＧＢＴを構成するドリフト層である。ｐ型半導体層４４は、ＭＯＳＦＥＴ又はＩＧＢＴを構成するボディ層である。
【００１０】
温度センス部３０は、温度センス用のｐｎダイオードを構成するカソード領域４６とアノード領域４８を有している。
（【００１１】以降は省略されています）

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