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公開番号2025100892
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-03
出願番号2025072032,2023548908
出願日2025-04-24,2022-02-16
発明の名称歪みが低減されたパワー半導体デバイス
出願人ウルフスピードインコーポレイテッド,WOLFSPEED,INC.
代理人弁理士法人浅村特許事務所
主分類H10D 30/66 20250101AFI20250626BHJP()
要約【課題】歪みが低減されたパワー半導体デバイスを提供する。
【解決手段】半導体デバイスは、アクティブ領域を含むドリフト層と、ドリフト層上にランナー電極経路に沿って設けられた導電性のランナー電極と、アクティブ領域の周囲に沿っている金属ランナー経路に沿って延伸する金属ランナーと、絶縁層であって、絶縁層の一部分がランナー電極と金属ランナーとの間にある、絶縁層とを備え、金属ランナーの幅は、ランナー電極の幅より狭い。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
アクティブ領域を含むドリフト層と、
前記ドリフト層上にランナー電極経路に沿って設けられた導電性のランナー電極と、
前記アクティブ領域の周囲に沿っている金属ランナー経路に沿って延伸する金属ランナーと、
絶縁層であって、前記絶縁層の一部分が前記ランナー電極と前記金属ランナーとの間にある、絶縁層と
を備える半導体デバイスであって、
前記金属ランナーの幅は、前記ランナー電極の幅より狭い、半導体デバイス。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記半導体デバイスは、ランナービア経路に沿ったランナービアであって、前記ランナービアは、前記絶縁層の開口部であり、前記ランナー電極は、前記開口部を介して露出されている、ランナービアを更に備え、
前記ランナービアは、前記絶縁層のそれぞれの部分によって分離された複数のセグメント化されたランナービアを設けるようにセグメント化されている、請求項１に記載の半導体デバイス。
【請求項３】
前記金属ランナー経路は、前記ランナービア経路と同一ではない、請求項２に記載の半導体デバイス。
【請求項４】
前記ランナー電極は、内側ランナー電極エッジと外側ランナー電極エッジとの間に導電性材料を含み、
前記内側ランナー電極エッジ及び前記外側ランナー電極エッジのうちの１つ以上が、前記ランナー電極経路に平行ではない、請求項１～３の何れか一項に記載の半導体デバイス。
【請求項５】
前記半導体デバイスは、前記アクティブ領域の上にあり、前記ランナー電極に結合された電極メッシュを更に備え、前記電極メッシュは、前記内側ランナー電極エッジの対向する側面の間に広がる電極メッシュランナーのグリッドを備え、
前記ランナー電極は、１つ以上のランナー電極歪み緩和領域を含み、前記１つ以上のランナー電極歪み緩和領域は、前記導電性材料が設けられていない領域であり、
前記１つ以上のランナー電極歪み緩和領域は、前記電極メッシュランナーのグリッドのうちの何れか１つの経路を画定する線と交差しないように設けられている、請求項４に記載の半導体デバイス。
【請求項６】
前記ランナー電極は、湾曲したコーナーを含む、請求項１に記載の半導体デバイス。
【請求項７】
前記金属ランナーは、湾曲したコーナーを含む、請求項１に記載の半導体デバイス。
【請求項８】
追加のランナービア経路に沿って延伸する追加のランナービアであって、前記絶縁層の開口部である追加のランナービアと、
前記追加のランナービアを充填して前記ドリフト層と電気的に接触する追加の金属ランナーと
を更に備える、請求項１に記載の半導体デバイス。
【請求項９】
前記追加の金属ランナーは、湾曲したコーナーを含む、請求項８に記載の半導体デバイス。
【請求項１０】
前記追加の金属ランナーは、前記ランナー電極の外側に位置している、請求項９に記載の半導体デバイス。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
本出願は、２０２１年２月１７日に出願された米国特許出願第１７／１７７，６４１号に対する優先権を主張する。
続きを表示（約 1,600 文字）【０００２】
本開示は、パワー半導体デバイスに関し、特に、パワー半導体デバイスの歪みを低減するためのレイアウト方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
パワー半導体デバイスは、高電圧及び高電流を扱うので、頻繁に大きな温度変動を受ける。このような大きな温度変動は、デバイスの様々な層に大きな歪みを引き起こす場合があり、場合によっては亀裂、層間剥離、故障をもたらす場合がある。よって、歪みが低減されたパワー半導体デバイスが必要とされる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一実施形態において、パワー半導体デバイスは、ドリフト層、アクティブ領域、絶縁層、及びランナー電極を含む。ランナー電極は、ランナー電極経路に沿って設けられた導電性材料を含む。ランナー電極経路は、アクティブ領域の周囲に沿っている。ランナー電極は、導電性材料が設けられていない領域である、１つ以上のランナー電極歪み緩和領域を含む。１つ以上の歪み緩和領域を設けることは、ランナー電極によって引き起こされる歪みを低減させ、この結果、パワー半導体デバイスの信頼性を向上させる。
【０００５】
一実施形態において、パワー半導体デバイスは更に、ランナービア及び金属ランナーを含む。ランナービアは、ランナービア経路に沿っており、金属ランナーは、金属ランナー経路に沿っている。ランナービアは、絶縁層の開口部であり、ランナー電極は、開口部を介して露出される。金属ランナーは、ランナービアを充填して、ランナー電極に電気的に接触する。
【０００６】
一実施形態において、ランナービアは、絶縁層の一部によって分離された多数のセグメント化されたランナービアを設けるためにセグメント化される。ランナービアをセグメント化することによって、ランナービアによって引き起こされる歪みが低減されてもよく、パワー半導体デバイスの信頼性を向上させる。
【０００７】
一実施形態において、ランナー電極経路、ランナービア経路、及び金属ランナー経路の何れも、他のものとは異なっていてもよい。このようにランナー電極、ランナービア、及び金属ランナーを設けることによって、これらの層によって引き起こされる歪みが低減されてもよく、それによって、パワー半導体デバイスの性能を向上させる。
【０００８】
一実施形態において、ランナー電極、ランナービア、及び金属ランナー経路は、内側エッジ及び外側エッジによって画定される。様々な実施形態において、内側エッジ又は外側エッジのうちの１つは、ランナー電極、ランナービア、及び／又は金属ランナー経路を画定する経路に平行ではない。このようにランナー電極、ランナービア、及び／又は金属ランナー経路を設けることによって、歪みが低減されてもよく、それによって、パワー半導体デバイスの信頼性を向上させる。
【０００９】
一実施形態において、スイッチングパワー半導体デバイスは、スイッチングパワー半導体デバイスが、熱サイクル試験を受けた場合の故障率が２０００ｐｐｍ未満であるように構成されている電極アセンブリを含み、スイッチングパワー半導体デバイスの温度は、－４０℃以下の最低温度と１５０℃以上の最高温度との間で繰り返される。
【００１０】
別の態様において、追加の利点を得るために、前述の態様の何れかが個別に又は一緒に組み合わされてもよく、且つ／或いは本明細書で説明されるような様々な別個の態様及び特徴が組み合わされてもよい。本明細書に開示されるような様々な特徴及び要素の何れも、本明細書に反対の記載がない限り、１つ以上の他の開示される特徴及び要素と組み合わされてもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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