特許ウォッチ

公開番号2025178701
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-12-09
出願番号2024085469
出願日2024-05-27
発明の名称半導体装置
出願人三菱電機株式会社
代理人弁理士法人高田・高橋国際特許事務所
主分類H10D 84/80 20250101AFI20251202BHJP()
要約【課題】保護ダイオードのESD耐量を向上させることができる半導体装置を得ることを目的とする。
【解決手段】本開示に係る半導体装置は、半導体基板と、前記半導体基板の上に設けられた温度センスダイオードと、前記半導体基板の上に設けられ、前記温度センスダイオードと逆並列に接続された保護ダイオードと、を備え、前記温度センスダイオードは、p型の半導体層である第1アノード層と、平面視で前記第1アノード層と隣接しn型の半導体層である第1カソード層と、を有し、前記保護ダイオードは、p型の半導体層である第2アノード層と、平面視で前記第2アノード層と隣接しn型の半導体層である第2カソード層と、を有し、前記保護ダイオードでの前記第2アノード層と前記第2カソード層のpn接合面積は、前記温度センスダイオードでの前記第1アノード層と前記第1カソード層とのpn接合面積よりも大きい。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
半導体基板と、
前記半導体基板の上に設けられた温度センスダイオードと、
前記半導体基板の上に設けられ、前記温度センスダイオードと逆並列に接続された保護ダイオードと、
を備え、
前記温度センスダイオードは、ｐ型の半導体層である第１アノード層と、平面視で前記第１アノード層と隣接しｎ型の半導体層である第１カソード層と、を有し、
前記保護ダイオードは、ｐ型の半導体層である第２アノード層と、平面視で前記第２アノード層と隣接しｎ型の半導体層である第２カソード層と、を有し、
前記保護ダイオードでの前記第２アノード層と前記第２カソード層のｐｎ接合面積は、前記温度センスダイオードでの前記第１アノード層と前記第１カソード層とのｐｎ接合面積よりも大きいことを特徴とする半導体装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
平面視で、前記保護ダイオードでの前記第２アノード層と前記第２カソード層のｐｎ接合長は、前記温度センスダイオードでの前記第１アノード層と前記第１カソード層とのｐｎ接合長よりも長いことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記保護ダイオードは前記温度センスダイオードよりも厚いことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
並列に接続された複数の前記保護ダイオードを備えることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の半導体装置。
【請求項５】
直列に接続された複数の前記温度センスダイオードと、
１つの前記保護ダイオード、または直列に接続された複数の前記保護ダイオードと、
を備え、
前記複数の温度センスダイオードと、前記１つまたは前記複数の保護ダイオードが逆並列に接続され、
前記保護ダイオードは、前記温度センスダイオードよりも少ないことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の半導体装置。
【請求項６】
１つの前記温度センスダイオード、または直列に接続された複数の前記温度センスダイオードと、
直列に接続された複数の前記保護ダイオードと、
を備え、
前記１つまたは前記複数の温度センスダイオードと、前記複数の保護ダイオードが逆並列に接続され、
前記保護ダイオードは、前記温度センスダイオードよりも多いことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記温度センスダイオードの前記第１アノード層は、
第１高濃度アノード層と、
前記第１高濃度アノード層と前記第１カソード層との間に設けられた第１低濃度アノード層と、
を有することを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記温度センスダイオードの前記第１カソード層は、
第１高濃度カソード層と、
前記第１高濃度カソード層と前記第１アノード層との間に設けられた第１低濃度カソード層と、
を有することを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記保護ダイオードの前記第２アノード層は、
第２高濃度アノード層と、
前記第２高濃度アノード層と前記第２カソード層との間に設けられた第２低濃度アノード層と、
を有することを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記保護ダイオードの前記第２カソード層は、
第２高濃度カソード層と、
前記第２高濃度カソード層と前記第２アノード層との間に設けられた第２低濃度カソード層と、
を有することを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の半導体装置。
（【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、半導体装置に関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には保護ダイオード部と温度センス部を備える半導体装置が開示されている。保護ダイオード部は、温度センス部のダイオードのＰＮ接合の方向とは、逆並列のＰＮ接合の方向を有するダイオードを含む。保護ダイオード部のダイオードは、ＰＮ接合の方向を除き、温度センス部のダイオードと同様の設計を有していてもよい。保護ダイオード部は、静電気等により温度センス部に対して逆方向に過電圧又は過電流が流入した際に破壊することを防止する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開２０２１／０５９８８１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に示されるように、半導体チップに搭載される温度センスダイオードの保護を目的として、温度センスダイオードに対して逆並列で保護ダイオードを設けることがある。温度センスダイオードの特性はポリシリコンの厚み、または拡散層の濃度で調整できる。ここで、ポリシリコンを薄くしたり、拡散層濃度を下げた場合、保護ダイオードのパラメータも追従する。このため、適切な設計をしなければ、電流密度増加によるＥＳＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏ－ＳｔａｔｉｃＤｉｓｃｈａｒｇｅ）耐量が低下するおそれがあった。
【０００５】
本開示は、上述の課題を解決するためになされたもので、保護ダイオードのＥＳＤ耐量を向上させることができる半導体装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示に係る半導体装置は、半導体基板と、前記半導体基板の上に設けられた温度センスダイオードと、前記半導体基板の上に設けられ、前記温度センスダイオードと逆並列に接続された保護ダイオードと、を備え、前記温度センスダイオードは、ｐ型の半導体層である第１アノード層と、平面視で前記第１アノード層と隣接しｎ型の半導体層である第１カソード層と、を有し、前記保護ダイオードは、ｐ型の半導体層である第２アノード層と、平面視で前記第２アノード層と隣接しｎ型の半導体層である第２カソード層と、を有し、前記保護ダイオードでの前記第２アノード層と前記第２カソード層のｐｎ接合面積は、前記温度センスダイオードでの前記第１アノード層と前記第１カソード層とのｐｎ接合面積よりも大きい。
【発明の効果】
【０００７】
本開示に係る半導体装置では、保護ダイオードでの第２アノード層と第２カソード層のｐｎ接合面積は、温度センスダイオードでの第１アノード層と第１カソード層とのｐｎ接合面積よりも大きい。このため、保護ダイオードのＥＳＤ耐量を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
実施の形態１に係る温度センスダイオードおよび保護ダイオードの平面図である。
実施の形態１に係る温度センスダイオードおよび保護ダイオードの断面図である。
実施の形態１の変形例に係る温度センスダイオードの平面図である。
実施の形態２に係る温度センスダイオードおよび保護ダイオードの断面図である。
実施の形態３に係る温度センスダイオードおよび保護ダイオードの平面図である。
実施の形態４の比較例に係る半導体装置の平面図である。
実施の形態４に係る半導体装置の平面図である。
実施の形態５に係る温度センスダイオードおよび保護ダイオードの平面図である。
実施の形態６に係る保護ダイオードの断面図である。
図９の拡大図である。
実施の形態７に係る保護ダイオードの平面図である。
実施の形態７に係る保護ダイオードの断面図である。
実施の形態８に係る温度センスダイオードおよび保護ダイオードの平面図である。
実施の形態９に係る保護ダイオードの平面図である。
実施の形態９の変形例に係る保護ダイオードの平面図である。
実施の形態９の変形例に係る保護ダイオードの平面図である。
実施の形態９の変形例に係る保護ダイオードの平面図である。
実施の形態９の変形例に係る保護ダイオードの平面図である。
実施の形態９の変形例に係る保護ダイオードの平面図である。
実施の形態９の変形例に係る保護ダイオードの平面図である。
実施の形態９の変形例に係る保護ダイオードの平面図である。
実施の形態１０に係る半導体装置の平面図である。
実施の形態１２に係る半導体装置の平面図である。
実施の形態１３に係る半導体装置の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
各実施の形態に係る半導体装置について図面を参照して説明する。同じまたは対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る温度センスダイオード１０および保護ダイオード２０の平面図である。図２は、実施の形態１に係る温度センスダイオード１０および保護ダイオード２０の断面図である。本実施の形態の半導体装置１００は、半導体基板４０と、半導体基板４０の上に設けられた温度センスダイオード１０と、半導体基板４０の上に設けられ、温度センスダイオード１０と逆並列に接続された保護ダイオード２０とを備える。半導体装置１００は、例えばＩＧＢＴ（ＩｎｓｕｌａｔｅｄＧａｔｅＢｉｐｏｌａｒＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許