DE102019201284A1 - Halbleitervorrichtung, Halbleiterbaugruppe, Halbleitermodul und Halbleiterschaltungsvorrichtung - Google Patents

Halbleitervorrichtung, Halbleiterbaugruppe, Halbleitermodul und Halbleiterschaltungsvorrichtung Download PDF

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Abstract

Es wird eine Halbleitervorrichtung, die eine Temperatur angemessen detektieren kann, bereitgestellt. Eine Halbleitervorrichtung, die mit einem Halbleitersubstrat versehen ist, in dem ein oder mehrere Transistorabschnitte und ein oder mehrere Diodenabschnitte bereitgestellt werden, wird bereitgestellt, und umfasst: einen Temperaturdetektionsabschnitt, der oberhalb der Oberseite des Halbleitersubstrats bereitgestellt wird und eine Längsseite in einer vorbestimmten Längsrichtung aufweist; eine Oberseitenelektrode, die oberhalb der Oberseite des Halbleitersubstrats bereitgestellt wird; und eine oder mehrere externe Leitungen, die einen Verbindungsteil, der mit der Oberseitenelektrode verbunden ist, aufweist bzw. aufweisen und die Oberseitenelektrode an eine Schaltung außerhalb der Halbleitervorrichtung elektrisch anschließt bzw. anschließen. Der Temperaturdetektionsabschnitt erstreckt sich über den einen oder die mehreren Transistorabschnitte und den einen oder die mehreren Diodenabschnitte in der Längsrichtung, und der Verbindungsteil mindestens einer der externen Leitungen ist von oben gesehen um den Temperaturdetektionsabschnitt herum angeordnet.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halbleitervorrichtung, eine Halbleiterbaugruppe, ein Halbleitermodul und eine Halbleiterschaltungsvorrichtung.
  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • Herkömmlicherweise war eine Struktur eines Halbleiter-Chips bekannt, bei der Transistoren, wie etwa Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode (IGBTs) und Dioden, wie etwa Freilaufdioden (FWD), in einem einzigen Halbleitersubstrat bereitgestellt werden, bekannt, wobei die Struktur ein Temperaturdetektionselement umfasst, um eine Chip-Temperatur zu detektieren (siehe beispielsweise Patentschrift 1). Zudem war ein wassergekühltes Halbleitermodul, das Transistoren, wie etwa IGBTs umfasst, bekannt (beispielsweise Patentschrift 2).
    • Patentschrift 1: Japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 2008-235405
    • Patentschrift 2: Japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 2017-183530
  • KURZDARSTELLUNG
  • Es wurde eine Verbesserung der Produktleistung von Halbleitervorrichtungen wie den zuvor erwähnten verlangt. Beispielsweise wird es bevorzugt, dass ein Temperaturdetektionselement eine Chip-Temperatur besser detektieren kann.
  • Um die zuvor erwähnten Nachteile zu beheben, stellt ein Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Halbleitervorrichtung bereit, die mit einem Halbleitersubstrat versehen ist. Die Halbleitervorrichtung kann einen oder mehrere Transistorabschnitte umfassen, der bzw. die in dem Halbleitersubstrat bereitgestellt wird bzw. werden. Die Halbleitervorrichtung kann einen oder mehrere Diodenabschnitte, der bzw. die in dem Halbleitersubstrat bereitgestellt wird bzw. werden und angeordnet ist bzw. sind, um sich mit dem Transistorabschnitt in einer Aufstellungsrichtung parallel zu einer Oberseite des Halbleitersubstrats abzuwechseln, umfassen. Die Halbleitervorrichtung kann einen Temperaturdetektionsabschnitt umfassen, der oberhalb der Oberseite des Halbleitersubstrats bereitgestellt wird und eine Längsseite in einer vorbestimmten Längsrichtung aufweist. Die Halbleitervorrichtung kann eine Oberseitenelektrode umfassen, die oberhalb der Oberseite des Halbleitersubstrats bereitgestellt wird. Die Halbleitervorrichtung kann eine oder mehrere externe Leitungen umfassen, die einen Verbindungsteil aufweist bzw. aufweisen, der mit der Oberseitenelektrode verbunden ist, und die Oberseitenelektrode an eine Schaltung außerhalb der Halbleitervorrichtung elektrisch anschließt bzw. anschließen. Der Temperaturdetektionsabschnitt kann sich über den einen oder die mehreren Transistorabschnitte und den einen oder die mehreren Diodenabschnitte in der Längsrichtung erstrecken. Der Verbindungsteil mindestens einer der externen Leitungen kann von oben gesehen um den Temperaturdetektionsabschnitt herum angeordnet sein.
  • Der Verbindungsteil der mindestens einen der externen Leitungen kann oberhalb des einen oder der mehreren Transistorabschnitte und des einen oder der mehreren Diodenabschnitte angeordnet sein.
  • Wenn eine Länge des Temperaturdetektionsabschnitts in der Längsrichtung als Detektionsabschnittslänge bezeichnet wird, kann ein Abstand zwischen dem Verbindungsteil der mindestens einen der externen Leitungen und dem Temperaturdetektionsabschnitt von oben gesehen gleich oder kürzer als die Detektionsabschnittslänge sein.
  • Die Diodenabschnitte können mit einer vorbestimmten Aufstellungsteilung in der Aufstellungsrichtung angeordnet sein. Der Verbindungsteil der mindestens einen der externen Leitungen kann von dem Temperaturdetektionsabschnitt von oben gesehen um einen Abstand, der gleich oder kleiner als 500 % der Aufstellungsteilung ist, beabstandet sein.
  • Die eine oder die mehreren externen Leitungen können Drähte sein. Die eine oder die mehreren externen Leitungen können eine Vielzahl von externen Leitungen umfassen, die mit der Oberseitenelektrode verbunden sind. Die Verbindungsteile von mindestens zweien der externen Leitungen können von dem Temperaturdetektionsabschnitt von oben gesehen um einen Abstand, der gleich oder kürzer als 500 % der Aufstellungsteilung ist, beabstandet sein. Der Temperaturdetektionsabschnitt kann von oben gesehen durch zwei beliebige Verbindungsteile eingefasst sein, die von dem Temperaturdetektionsabschnitt um den Abstand, der gleich oder kürzer als 500 % der Aufstellungsteilung ist, beabstandet sind.
  • Wenn eine längsgerichtete Länge der Verbindungsteile der externen Leitungen von oben gesehen als Verbindungsabschnittslänge bezeichnet wird, kann ein Abstand zwischen dem Verbindungsteil der mindestens einen der externen Leitungen und dem Temperaturdetektionsabschnitt von oben gesehen gleich oder kürzer als die Verbindungsabschnittslänge sein.
  • Die eine oder die mehreren externen Leitungen kann bzw. können eine Vielzahl von externen Leitungen umfassen, die mit der Oberseitenelektrode verbunden sind, und die Verbindungsteile der externen Leitungen können in vorbestimmten Leitungsintervallen in einer Richtung, die zur Längsrichtung rechtwinklig ist, bereitgestellt werden. Ein Abstand zwischen dem Verbindungsteil der mindestens einen der externen Leitungen und dem Temperaturdetektionsabschnitt von oben gesehen kann gleich oder kürzer als das Leitungsintervall sein.
  • Von oben gesehen kann der Verbindungsteil der mindestens einen der externen Leitungen bereitgestellt werden, um dem Temperaturdetektionsabschnitt in einer Richtung, die zu der Längsrichtung rechtwinklig ist, gegenüberzustehen.
  • Von oben gesehen können zwei Verbindungsteile um den Temperaturdetektionsabschnitt herum angeordnet sein und entlang einer Richtung, die zur Längsrichtung des Temperaturdetektionsabschnitts parallel ist, angeordnet sein. Jedes der beiden Verbindungsteile kann angeordnet sein, um einem Teil in der Längsrichtung des Temperaturdetektionsabschnitts gegenüberzustehen.
  • Mindestens ein zusätzlicher Verbindungsteil kann von oben gesehen um den Temperaturdetektionsabschnitt herum angeordnet sein. Von oben gesehen kann der Temperaturdetektionsabschnitt im Innern einer rechtwinkligen Region angeordnet sein, welche die Verbindungsteile abgrenzt.
  • Die externen Leitungen können eine Vielzahl von externen Leitungen umfassen, und die Verbindungsteile der Vielzahl von externen Leitungen können von oben gesehen um den Temperaturdetektionsabschnitt herum weiter als in einer Region, die nicht um den Temperaturdetektionsabschnitt herum geht, angeordnet sein.
  • Die externen Leitungen können ein Leiterrahmen sein.
  • Die Verbindungsteile der externen Leitungen können zwei erste Teile umfassen, die angeordnet sind, um den Temperaturdetektionsabschnitt in einer Richtung, die zur Längsrichtung des Temperaturdetektionsabschnitts rechtwinklig ist, einzufassen. Die Verbindungsteile der externen Leitungen können ein zweites Teil umfassen, das die beiden ersten Teile verbindet.
  • Die Halbleitervorrichtung kann eine Temperaturdetektionsleitung umfassen, die oberhalb der Oberseite des Halbleitersubstrats bereitgestellt wird und mit dem Temperaturdetektionsabschnitt verbunden ist. Der zweite Teil der Verbindungsteile kann im Verhältnis zu dem Temperaturdetektionsabschnitt von oben gesehen gegenüber der Temperaturdetektionsleitung angeordnet sein.
  • Die Halbleitervorrichtung kann eine Gate-Kontaktfläche umfassen, die oberhalb der Oberseite des Halbleitersubstrats bereitgestellt wird und mit einer Gate-Metallschicht der Transistorabschnitte verbunden ist. Die Halbleitervorrichtung kann eine Temperaturdetektionsleitung umfassen, die oberhalb der Oberseite des Halbleitersubstrats bereitgestellt wird und mit dem Temperaturdetektionsabschnitt verbunden ist. Die Gate-Kontaktfläche kann im Verhältnis zu dem Temperaturdetektionsabschnitt von oben gesehen gegenüber der Temperaturdetektionsleitung angeordnet sein.
  • Die Halbleitervorrichtung kann eine Kathodenkontaktfläche und eine Anodenkontaktfläche umfassen, die oberhalb der Oberseite des Halbleitersubstrats bereitgestellt werden und mit der Temperaturdetektionsleitung verbunden sind. Die Kathodenkontaktfläche und die Anodenkontaktfläche können im Verhältnis zu dem Temperaturdetektionsabschnitt gegenüber der Gate-Kontaktfläche angeordnet sein.
  • Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt eine Halbleiterbaugruppe bereit, welche die Halbleitervorrichtung gemäß dem ersten Aspekt und die externe Schaltung umfasst.
  • Die Halbleiterbaugruppe kann zwei Halbleitervorrichtungen umfassen. Jede der Halbleitervorrichtungen kann eine Gate-Kontaktfläche aufweisen, die oberhalb der Oberseite des Halbleitersubstrats bereitgestellt wird und mit einer Gate-Metallschicht der Transistorabschnitte verbunden ist. Jede der Halbleitervorrichtungen kann eine Temperaturdetektionsleitung aufweisen, die oberhalb der Oberseite des Halbleitersubstrats bereitgestellt wird und mit dem Temperaturdetektionsabschnitt verbunden ist. Jede der Halbleitervorrichtungen kann eine Kathodenkontaktfläche und eine Anodenkontaktfläche aufweisen, die oberhalb der Oberseite des Halbleitersubstrats bereitgestellt werden und mit der Temperaturdetektionsleitung verbunden sind. Die Gate-Kontaktfläche kann im Verhältnis zu dem Temperaturdetektionsabschnitt von oben gesehen gegenüber der Temperaturdetektionsleitung angeordnet sein. Die Kathodenkontaktfläche und die Anodenkontaktfläche können im Verhältnis zu dem Temperaturdetektionsabschnitt gegenüber der Gate-Kontaktfläche angeordnet sein. Wenn in jeder der Halbleitervorrichtungen eine Endseite, die sich unter den einzelnen Endseiten des Halbleitersubstrats befindet und von oben gesehen der Gate-Kontaktfläche am nächsten ist, als Gate-Kontaktflächenendseite bezeichnet wird, können die beiden Halbleitervorrichtungen derart angeordnet sein, dass sich die Gate-Kontaktflächenendseiten gegenüberstehen.
  • Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Halbleitermodul bereit. Das Halbleitermodul kann Folgendes umfassen: ein Gehäuse, das eine Steuerklemme aufweist; und zwei Halbleitervorrichtungen, die im Innern des Gehäuses angeordnet sind und parallel geschaltet sind. Die beiden Halbleitervorrichtungen weisen jeweils einen Detektionsabschnitt auf. Das Gehäuse weist einen Kühlabschnitt auf, durch den ein Kühlmittel in einer vorbestimmten Strömungswegrichtung fließt. Der Detektionsabschnitt der Halbleitervorrichtung, der auf einer Seite in der Strömungswegrichtung angeordnet ist, ist an die Steuerklemme angeschlossen, und der Detektionsabschnitt der Halbleitervorrichtung, der auf der anderen Seite in der Strömungswegrichtung angeordnet ist, ist nicht an die Steuerklemme angeschlossen.
  • Der Detektionsabschnitt kann ein Temperaturdetektionsabschnitt sein. Der Detektionsabschnitt kann ein Halbleiterelement-Abtastabschnitt sein, der Strom detektiert.
  • Das Gehäuse kann einen Kühlmitteleinlass, durch den ein Kühlmittel eingelassen wird, und einen Kühlmittelauslass, durch den ein Kühlmittel ausgelassen wird, aufweisen. Eine Seite, die näher an dem Kühlmittelauslass liegt, kann die eine Seite sein, und eine Seite, die näher an dem Kühlmitteleinlass liegt, kann die andere Seite sein.
  • Die Halbleitervorrichtung, die auf der einen Seite in der Strömungswegrichtung angeordnet ist, kann eine Detektionskontaktfläche aufweisen, die an den Detektionsabschnitt angeschlossen ist. Es kann sein, dass die Halbleitervorrichtung, die auf der anderen Seite in der Strömungswegrichtung angeordnet ist, keine Detektionskontaktfläche auf einer Oberfläche der Halbleitervorrichtung aufweist.
  • Die beiden Halbleitervorrichtungen können jeweils eine Emitter-Elektrode aufweisen. Der Detektionsabschnitt der Halbleitervorrichtung, der auf der anderen Seite in der Strömungswegrichtung angeordnet ist, kann mit der Emitter-Elektrode der Halbleitervorrichtung abgedeckt sein.
  • Das Halbleitermodul kann ferner eine Vielzahl von Leitungsmustern umfassen, in denen die beiden Halbleitervorrichtungen angeordnet sind. Das Gehäuse kann mindestens eine zusätzliche Steuerklemme umfassen, und die Steuerklemmen können auf der einen Seite in Reihe angeordnet sein.
  • Die beiden Halbleitervorrichtungen können jeweils Folgendes aufweisen: einen Transistorabschnitt; und eine Gate-Kontaktfläche, die mit einer Gate-Metallschicht der Transistorabschnitte verbunden ist. Die beiden Halbleitervorrichtungen können in der Strömungswegrichtung in Reihe angeordnet sein. Eine Gate-Klemme kann in der Strömungswegrichtung zwischen den beiden Halbleitervorrichtungen bereitgestellt werden. Jede der Gate-Kontaktflächen der beiden Transistorabschnitte kann an die Gate-Klemme angeschlossen sein.
  • Die Gate-Kontaktfläche einer der Halbleitervorrichtungen und die Gate-Kontaktfläche der anderen der Halbleitervorrichtungen können angeordnet sein, um sich in der Strömungswegrichtung gegenüberzustehen.
  • Die Flächen der aktiven Abschnitte der beiden Halbleitervorrichtungen können gleich sein.
  • Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Halbleitermodul bereit. Das Halbleitermodul umfasst eine Vielzahl von Leitungsmustern; eine Halbleitervorrichtung, die in den Leitungsmustern angeordnet ist und eine plattierte Oberfläche aufweist; und einen Leiterrahmen, dessen eines Ende mit der Oberfläche der Halbleitervorrichtung gebondet ist, und dessen anderes Ende mit den Leitungsmustern gebondet ist. Der Leiterrahmen kann Folgendes aufweisen: einen Überbrückungsabschnitt, der sich von der Oberfläche der Halbleitervorrichtung entfernend vorsteht; eine Öffnung, die in dem Überbrückungsabschnitt bereitgestellt wird; und einen Formabschnitt, der oberhalb und unterhalb des Überbrückungsabschnitts angeordnet ist.
  • Der Überbrückungsabschnitt kann zwischen dem einen Ende und dem anderen Ende bereitgestellt werden. Mindestens eine zusätzliche Öffnung kann bereitgestellt werden.
  • Die Halbleitervorrichtung kann einen Temperaturdetektionsabschnitt oberhalb einer Oberseite eines Halbleitersubstrats aufweisen. Der Leiterrahmen kann mit der Oberfläche der Halbleitervorrichtung derart gebondet sein, dass der Leiterrahmen den Temperaturdetektionsabschnitt einfasst.
  • Ein vierter Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt eine Halbleitervorrichtung bereit. Die Halbleitervorrichtung kann Folgendes umfassen: einen Halbleiterelement-Hauptabschnitt, der in einem Halbleitersubstrat bereitgestellt wird und einen Transistorabschnitt und einen Diodenabschnitt umfasst; einen Halbleiterelement-Abtastabschnitt, der in dem Halbleitersubstrat bereitgestellt wird und Folgendes umfasst: einen anderen Transistorabschnitt, der anders als der Transistorabschnitt ist; und einen anderen Diodenabschnitt, der auf einer inneren Seite mit Bezug auf den anderen Transistorabschnitt angeordnet ist und anders als der Diodenabschnitt ist; eine Stromdetektionsschaltung, die einen Durchlassstrom und einen Rückwärtsstrom des Halbleiterelement-Abtastabschnitts detektiert; und eine Gate-Treiberschaltung, die ein Signal ausgibt, das von einem Stromwert des Rückwärtsstroms abhängig ist.
  • Der Paragraf der Kurzdarstellung beschreibt nicht unbedingt alle notwendigen Merkmale der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Die vorliegende Erfindung kann auch eine Unterkombination der zuvor beschriebenen Merkmale sein.
  • Figurenliste
  • Es zeigen:
    • 1 eine schematische Ansicht, welche die Struktur der Oberseite einer Halbleitervorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 2 eine Figur, die eine vergrößerte Ansicht eines Schnitts zeigt, der eine Region A in 1 und ihre Umgebung umfasst.
    • 3 eine Figur, die einen beispielhaften Querschnitt zeigt, der entlang B-B in 2 gesehen ist.
    • 4 eine Figur, die eine andere beispielhafte Oberseitenstruktur der Halbleitervorrichtung 100 zeigt.
    • 5 eine Figur, die eine beispielhafte Beziehung zwischen einem Temperaturdetektionsabschnitt 110 und den Verbindungsteilen 132 zeigt.
    • 6 eine Figur, die eine andere beispielhafte Beziehung zwischen dem Temperaturdetektionsabschnitt 110 und den Verbindungsteilen 132 zeigt.
    • 7 eine Figur, die eine andere beispielhafte Beziehung zwischen dem Temperaturdetektionsabschnitt 110 und den Verbindungsteilen 132 zeigt.
    • 8 eine Figur, die eine beispielhafte Struktur des Temperaturdetektionsabschnitts 110 in einer XY-Ebene zeigt.
    • 9 eine schematische Ansicht, die eine andere Struktur der Oberseite der Halbleitervorrichtung 100 zeigt.
    • 10 eine Figur, welche die Anordnung eines ersten Teils 136 oder eines zweiten Teils 138 in einem Vergleichsbeispiel zeigt.
    • 11 eine schematische Ansicht, die eine andere Struktur der Oberseite der Halbleitervorrichtung 100 zeigt.
    • 12 eine Figur, die eine beispielhafte Halbleiterbaugruppe 200 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 13 eine Figur, die eine beispielhafte Oberseite eines Halbleitermoduls 400 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 14 eine Figur, die einen beispielhaften Querschnitt zeigt, der entlang E-E' in 13 gesehen ist.
    • 15 ein schematisches Schaltbild, das eine Verbindungsbeziehung zwischen einem oberen Strang und einem unteren Strang eines Halbleitermoduls gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst.
    • 16 eine Figur, die eine beispielhafte Oberseite eines Halbleitermoduls 300 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 17 eine Figur, die eine beispielhafte Rückseite des Halbleitermoduls 300 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 18 eine Figur, die einen beispielhaften Querschnitt zeigt, der entlang C-C' in 16 und 17 gesehen ist.
    • 19 eine Figur, die einen beispielhaften Querschnitt zeigt, der entlang D-D' in 16 und 17 gesehen ist.
    • 20 eine Figur, die eine andere beispielhafte Struktur der Oberseite der Halbleitervorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 21 ein schematisches Schaltbild einer Halbleiterschaltungsvorrichtung 500 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 22 eine vergrößerte Ansicht eines Schnitts, der einen Halbleiterelement-Abtastabschnitt 124 und seine Umgebung in 20 umfasst.
    • 23 eine andere vergrößerte Ansicht eines Schnitts, der den Halbleiterelement-Abtastabschnitt 124 und seine Umgebung in 20 umfasst.
    • 24 eine Figur, die eine Beziehung zwischen einer Spannung Vce und einem Strom Ic der in 21 gezeigten Halbleitervorrichtung 100 zeigt.
    • 25 eine Figur, die Stromabtastkennlinien der in 21 gezeigten Halbleitervorrichtung 100 zeigt.
    • 26 eine Figur, die einen Schnitt, der die letzte Leiterplatte 162 und ihre Umgebung umfasst, in der -Y-Achsenrichtung des in 16 gezeigten Halbleitermoduls 300 zeigt.
    • 27 eine Figur, die eine Temperatur eines Kühlmittels in dem in 26 gezeigten Halbleitermodul 300 für jede Position in der X-Achsenrichtung zeigt.
  • BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
  • Nachstehend werden (einige) Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Ausführungsformen schränken die Erfindung gemäß den Ansprüchen nicht ein, und alle Kombinationen der Merkmale, die in den Ausführungsformen beschrieben werden, sind nicht unbedingt für die Mittel wesentlich, die durch die Aspekte der Erfindung bereitgestellt werden.
  • In der vorliegenden Beschreibung wird eine Seite in der Richtung, die zur Tiefenrichtung eines Halbleitersubstrats parallel ist, als die „obere“ Seite bezeichnet, und die andere Richtung wird als die „untere“ Seite bezeichnet. Eine der beiden Hauptflächen eines Substrats, einer Schicht oder eines anderen Elements, wird als Oberseite bezeichnet, und die andere Oberfläche wird als Unterseite bezeichnet. Die Richtungen „nach oben“ und „nach unten“ sind nicht durch die Schwerkraftrichtung oder die Richtung der Anbringung an einem Substrat oder dergleichen beim Montieren einer Halbleitervorrichtung eingeschränkt.
  • In der vorliegenden Beschreibung werden technische Gegebenheiten manchmal unter Verwendung von orthogonalen Koordinatenachsen erklärt, wobei es sich um eine X-Achse, eine Y-Achse und eine Z-Achse handelt. Die Tiefenrichtung eines Halbleitersubstrats wird als Z-Achse definiert. In der vorliegenden Beschreibung ist eine XY-Ebene eine Ebene, die parallel zu der Oberseite eines Halbleitersubstrats ist, und die Z-Achse verläuft entlang der Tiefenrichtung rechtwinklig zur Oberseite des Halbleitersubstrats.
  • Obwohl bei jedem gezeigten Beispiel der erste Leitfähigkeitstyp N-dotiert ist und der zweite Leitfähigkeitstyp P-dotiert ist, kann der erste Leitfähigkeitstyp auch P-dotiert sein, und der zweite Leitfähigkeitstyp kann auch N-dotiert sein. In diesem Fall erhalten die Leitfähigkeitstypen von Substraten, Schichten, Regionen und dergleichen bei jedem Beispiel jeweils entgegengesetzte Polaritäten. Zudem bedeutet in der vorliegenden Beschreibung „P+-dotiert“ (oder „N+-dotiert“), dass die Dotierungskonzentration höher als „P-dotiert“ (oder „N-dotiert“) ist, und „P--dotiert“ (oder „N--dotiert“) bedeutet, dass die Dotierungskonzentration niedriger als P-dotiert (oder N-dotiert) ist.
  • In der vorliegenden Beschreibung bezieht sich die Dotierungskonzentration auf die Konzentration von Störstellen, die als Donatoren oder Akzeptoren dienen. In der vorliegenden Beschreibung bezieht sich die Dotierungskonzentration manchmal auf den Unterschied zwischen den Konzentrationen der Donatoren und Akzeptoren. Falls zudem die Verteilung der Dotierungskonzentration einer dotierten Region eine Spitze aufweist, kann der Wert der Spitze manchmal als die Dotierungskonzentration der dotierten Region verwendet werden.
  • 1 ist eine schematische Ansicht, welche die Struktur der Oberseite einer Halbleitervorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Halbleitervorrichtung 100 umfasst ein Halbleitersubstrat 10. Das Halbleitersubstrat 10 kann ein Siliziumsubstrat, ein Siliziumcarbid-Substrat, ein Nitrid-Halbleitersubstrat, wie etwa ein Gallium-Nitrid-Substrat, oder dergleichen sein. Das Halbleitersubstrat 10 des vorliegenden Beispiels ist ein Siliziumsubstrat.
  • In der vorliegenden Beschreibung wird ein äußerer Peripherieabschnitt des Halbleitersubstrats 10 von oben gesehen als eine äußere Peripherie 140 betrachtet. Der Ausdruck „von oben gesehen“ bedeutet, dass ein Objekt von der Seite der Oberseite des Halbleitersubstrats 10 in einer Richtung, die zur Z-Achse parallel ist, gesehen ist. Zudem wird eine Richtung, die zu einer der Endseiten in der äußeren Peripherie 140 des Halbleitersubstrats 10 von oben gesehen parallel ist, als die X-Achsenrichtung betrachtet, und eine Richtung, die zu der Endseite rechtwinklig ist, wird als die Y-Achsenrichtung betrachtet.
  • Die Halbleitervorrichtung 100 umfasst einen aktiven Abschnitt 120 und einen Randabschlussstrukturabschnitt 90. Der aktive Abschnitt 120 ist eine Region, in der Strom vom Inneren des Halbleitersubstrats 10 in der Tiefenrichtung von der Oberseite des Halbleitersubstrats 10 zu seiner Unterseite oder von der Unterseite zu der Oberseite fließt. Beispielsweise ist eine aktive Region eine Region, in der ein Hauptstrom zwischen der Oberseite des Halbleitersubstrats 10 zu seiner Unterseite fließt, falls ein Transistorelement, das in der Halbleitervorrichtung 100 enthalten ist, gesteuert wird, um sich in einem EIN-Zustand zu befinden, oder falls das Transistorelement von einem EIN-Zustand auf einen AUS-Zustand umgeschaltet wird. Der aktive Abschnitt 120 kann sich auf eine Region beziehen, die von einem nachstehend erwähnten Gate-Kanal 50 umgeben ist.
  • Der aktive Abschnitt 120 ist mit Transistorabschnitten 70 und Diodenabschnitten 80 versehen. In der vorliegenden Beschreibung werden die Transistorabschnitte 70 und die Diodenabschnitte 80 manchmal jeweils als Elementabschnitte oder Elementregionen bezeichnet. Bei dem vorliegenden Beispiel werden die Transistorabschnitte 70 und die Diodenabschnitte 80 in der X-Achsenrichtung in dem aktiven Abschnitt 120 abwechselnd bereitgestellt.
  • Eine Vielzahl von Kontaktflächen (bei dem Beispiel aus 1 eine Gate-Kontaktfläche 116, eine Kathodenkontaktfläche 118, eine Anodenkontaktfläche 119 und eine Abtast-Emitter-Kontaktfläche 122) wird oberhalb der Oberseite des Halbleitersubstrats 10 bereitgestellt. Die Abtast-Emitter-Kontaktfläche 122 ist mit einer Emitter-Elektrode verbunden, die oberhalb der Oberseite des Halbleitersubstrats 10 angeordnet ist. Die Gate-Kontaktfläche 116 ist mit Gate-Metallschichten der Transistorabschnitte 70 verbunden. Die Kathodenkontaktfläche 118 und die Anodenkontaktfläche 119 sind an einen nachstehend erwähnten Temperaturdetektionsabschnitt 110 angeschlossen. Es sei zu beachten, dass die Anzahl und die Typen der Kontaktflächen, die in dem Halbleitersubstrat 10 bereitgestellt werden, nicht auf die in dem in 1 gezeigten Beispiel eingeschränkt sind.
  • Jede Kontaktfläche ist aus einem Metallmaterial, wie etwa Aluminium, gebildet. Die Vielzahl von Kontaktflächen bei dem vorliegenden Beispiel ist in einer vorbestimmten Aufstellungsrichtung (beispielsweise der X-Achsenrichtung oder der Y-Achsenrichtung) entlang einer der Endseiten auf der Oberseite des Halbleitersubstrats 10 aufgestellt.
  • Die Halbleitervorrichtung 100 umfasst den Gate-Kanal 50, der eine Gate-Spannung auf die Transistorabschnitte 70 überträgt. Bei einem Beispiel wird der Gate-Kanal 50 oberhalb der Oberseite des Halbleitersubstrats 10 bereitgestellt und ist gegenüber der Oberseite des Halbleitersubstrats 10 durch eine Zwischenschicht-Dielektrikumsfolie isoliert.
  • Der Gate-Kanal 50 wird bereitgestellt, um zwischen einer Endseite des Halbleitersubstrats 10 und jeder Kontaktfläche von oben gesehen hindurchzugehen. Bei dem vorliegenden Beispiel wird der Gate-Kanal 50 bereitgestellt, um jeweils zwischen der Gate-Kontaktfläche 116, der Kathodenkontaktfläche 118, der Anodenkontaktfläche 119 und der Abtast-Emitter-Kontaktfläche 122 und der Endseite, die diesen Kontaktflächen am nächsten ist, hindurchzugehen und um zu der Endseite parallel zu sein. Der Gate-Kanal 50 ist mit der Gate-Kontaktfläche 116 verbunden. Zudem wird der Gate-Kanal 50 bereitgestellt, um den aktiven Abschnitt 120 zwischen den anderen Endseiten des Halbleitersubstrats 10 und dem aktiven Abschnitt 120 zu umgeben. D.h. der Gate-Kanal 50 bei dem vorliegenden Beispiel wird bereitgestellt, um einen Ring entlang den einzelnen Endseiten des Halbleitersubstrats 10 zu bilden. Der Gate-Kanal 50 kann eine Metallleitung sein, die aus Aluminium oder dergleichen gebildet ist, kann eine Halbleiterleitung sein, die aus Polysilizium, das mit Störstellen dotiert ist, oder dergleichen gebildet ist, oder kann durch Überlagern einer Metallleitung und einer Halbleiterleitung mit einer dazwischen eingeschobenen Isolierfolie gebildet sein. Die Isolierfolie ist mit Kontaktlöchern versehen, um die Metallleitung mit der Halbleiterleitung zu verbinden. Bei dem vorliegenden Beispiel ist der Gate-Kanal 50 eine Metallleitung.
  • Ein Transistorabschnitt 70 umfasst einen Transistor, wie etwa einen IGBT. Ein Diodenabschnitt 80 umfasst eine Diode, wie etwa eine FWD. In einer Aufstellungsrichtung, die parallel zu der Oberseite des Halbleitersubstrats 10 ist (bei dem vorliegenden Beispiel die X-Achsenrichtung), sind Diodenabschnitte 80 mit vorbestimmten Aufstellungsteilungen P1 dazwischen angeordnet und sind zusätzlich abwechselnd mit den Transistorabschnitten 70 in der X-Achsenrichtung angeordnet.
  • Jeder Diodenabschnitt 80 ist mit einer N+-dotierten Kathodenregion in einer Region desselben, welche die Unterseite des Halbleitersubstrats 10 kontaktiert, versehen. Die Diodenabschnitte 80, die in 1 mit durchgezogenen Linien angegeben sind, sind Regionen, die auf der Unterseite des Halbleitersubstrats 10 mit Kathodenregionen versehen sind. Bei der Halbleitervorrichtung 100 bei dem vorliegenden Beispiel sind Regionen, die zu den Regionen, welche die Unterseite des Halbleitersubstrats kontaktieren, gehören, aber keine Kathodenregionen sind, P+-dotierte Kollektor-Regionen.
  • Die Diodenabschnitte 80 sind Regionen, die in Gedanken zu sehen sind, wenn die Kathodenregionen in der Z-Achsenrichtung projiziert werden. Die Transistorabschnitte 70 sind Regionen, in denen Kollektor-Regionen auf der Unterseite des Halbleitersubstrats 10 gebildet sind, und in denen zudem Einheitsstrukturen, die N+-dotierte Emitter-Regionen umfassen, mit Teilungen dazwischen an der Oberseite des Halbleitersubstrats 10 gebildet sind. Regionen, die sich in der Y-Achsenrichtung von Regionen aus erstrecken, die sich in dem aktiven Abschnitt 120 befinden und in Gedanken zu sehen sind, wenn die Kathodenregionen in der Z-Achsenrichtung projiziert werden, können ebenfalls als Diodenabschnitte 80 betrachtet werden. Die Regionen, die sich in dem aktiven Abschnitt 120 befinden, aber keine Diodenabschnitte 80 sind, können als Transistorabschnitte 70 betrachtet werden. Grenzen zwischen den Diodenabschnitten 80 und den Transistorabschnitten 70 in der X-Achsenrichtung sind Grenzen zwischen Kathodenregionen und Kollektor-Regionen.
  • Der Randabschlussstrukturabschnitt 90 wird an der Oberseite des Halbleitersubstrats 10 und zwischen dem Gate-Kanal 50 und der äußeren Peripherie 140 des Halbleitersubstrats 10 bereitgestellt. Der Randabschlussstrukturabschnitt 90 kann angeordnet sein, um einen Ring zu bilden, um den Gate-Kanal 50 an der Oberseite des Halbleitersubstrats 10 zu umgeben. Bei dem vorliegenden Beispiel ist der Randabschlussstrukturabschnitt 90 entlang der äußeren Peripherie 140 des Halbleitersubstrats 10 angeordnet. Der Randabschlussstrukturabschnitt 90 entspannt die elektrische Feldkonzentration auf der Seite der Oberseite des Halbleitersubstrats 10. Der Randabschlussstrukturabschnitt 90 weist beispielsweise einen Schutzring, eine Feldplatte, einen RESURF oder eine Struktur, die durch Kombinieren derselben erzielt wird, auf.
  • Die Halbleitervorrichtung 100 umfasst den Temperaturdetektionsabschnitt 110 und die Temperaturdetektionsleitung 112. Der Temperaturdetektionsabschnitt 110 wird oberhalb des aktiven Abschnitts 120 bereitgestellt. Der Temperaturdetektionsabschnitt 110 kann in der Mitte des aktiven Abschnitts 120 bereitgestellt werden, wenn das Halbleitersubstrat 10 von oben gesehen ist. Der Temperaturdetektionsabschnitt 110 weist eine Längsseite auf, die sich in einer vorbestimmten Längsrichtung erstreckt. Obwohl die Längsrichtung bei dem vorliegenden Beispiel die X-Achsenrichtung ist, kann die Längsrichtung anders als die X-Achsenrichtung sein.
  • Der Temperaturdetektionsabschnitt 110 erstreckt sich über eine oder mehrere Transistorabschnitte 70 und einen oder mehrere Diodenabschnitte 80 in der Längsrichtung. Mit anderen Worten ist eine Teilregion des Temperaturdetektionsabschnitts 110 oberhalb der Transistorabschnitte 70 angeordnet, und eine andere Teilregion des Temperaturdetektionsabschnitts 110 ist oberhalb der Diodenabschnitte 80 angeordnet. Der Temperaturdetektionsabschnitt 110 kann eine P-N-Temperaturabtastdiode sein, die aus monokristallinem oder polykristallinem Silizium gebildet ist.
  • Die Temperaturdetektionsleitung 112 wird oberhalb des aktiven Abschnitts 120 bereitgestellt. Die Temperaturdetektionsleitung 112 kann eine Halbleiterleitung sein, die aus Polysilizium, das mit Störstellen dotiert ist, oder dergleichen gebildet ist. Die Temperaturdetektionsleitung 112 ist mit dem Temperaturdetektionsabschnitt 110 verbunden. Auf der Oberseite des Halbleitersubstrats 10 erstreckt sich die Temperaturdetektionsleitung 112 bis zu einem Endabschnitt des aktiven Abschnitts 120 und ist mit der Kathodenkontaktfläche 118 und der Anodenkontaktfläche 119 verbunden. Die Temperatur des Temperaturdetektionsabschnitts 110 kann durch Messen elektrischer Kennwerte des Temperaturdetektionsabschnitts 110 anhand der Kathodenkontaktfläche 118 und der Anodenkontaktfläche 119 detektiert werden.
  • Da sich der Temperaturdetektionsabschnitt 110 über einen oder mehrere Transistorabschnitte 70 und einen oder mehrere Diodenabschnitte 80 erstreckt, kann die Temperatur, welche die Wärmeerzeugung sowohl der Transistorabschnitte 70 als auch der Diodenabschnitte 80 wiedergibt, detektiert werden. Dadurch kann die Temperatur sowohl in dem Zustand, in dem die Transistorabschnitte 70 in Betrieb sind, als auch in dem Zustand, in dem die Diodenabschnitte 80 in Betrieb sind, präzise detektiert werden.
  • Die Detektionsabschnittslänge L1, welche die Länge in der Längsrichtung des Temperaturdetektionsabschnitts 110 ist, ist größer als die größere von der Breite in der X-Achsenrichtung der Diodenabschnitte 80 und der Breite in der X-Achsenrichtung der Transistorabschnitte 70. Die Detektionsabschnittslänge L1 des Temperaturdetektionsabschnitts 110 kann größer als die Aufstellungsteilung P1 der Diodenabschnitte 80 sein (d.h. die Summe der Breite eines Diodenabschnitts 80 und der Breite eines Transistorabschnitts 70). Die Detektionsabschnittslänge L1 des Temperaturdetektionsabschnitts 110 kann kürzer als 300 % der Aufstellungsteilung P1 sein oder kann kürzer als 200 % der Aufstellungsteilung P1 sein.
  • Die Halbleitervorrichtung 100 umfasst eine Oberseitenelektrode, die oberhalb der Oberseite des Halbleitersubstrats 10 bereitgestellt wird, die in 1 jedoch nicht gezeigt ist. Die Halbleitervorrichtung 100 umfasst eine oder mehrere externe Leitungen 130, um die Oberseitenelektrode mit einer Schaltung außerhalb der Halbleitervorrichtung 100 elektrisch zu verbinden. Bei einem Beispiel ist die externe Leitung 130 ein Draht, der aus einem leitfähigen Material, wie etwa Metall, gebildet ist, doch kann es sein, dass die externen Leitungen 130 keine Drähte sind. Die externen Leitungen 130 weisen Verbindungsteile 132 auf, die mit der Oberseitenelektrode verbunden sind. Die Verbindungsteils 132 beziehen sich auf Regionen der externen Leitungen 130, in denen die externen Leitungen 130 die Oberseitenelektrode kontaktieren.
  • Ein Verbindungsteil 132 mindestens einer externen Leitung 130 ist von oben gesehen um den Temperaturdetektionsabschnitt 110 herum angeordnet. Die Tatsache, dass ein Verbindungsteil 132 um den Temperaturdetektionsabschnitt 110 herum angeordnet ist, bezieht sich auf einen Zustand, in dem der Verbindungsteil 132 von oben gesehen mindestens eine der folgenden Bedingungen erfüllt.
    1. (1) Der Abstand D1 zwischen dem Verbindungsteil 132 und dem Temperaturdetektionsabschnitt 110 ist gleich oder kürzer als 500 % der Aufstellungsteilung P1.
    2. (2) Der Abstand D1 zwischen dem Verbindungsteil 132 und dem Temperaturdetektionsabschnitt 110 ist gleich oder kürzer als die Detektionsabschnittslänge L1.
    3. (3) Der Abstand D1 zwischen dem Verbindungsteil 132 und dem Temperaturdetektionsabschnitt 110 ist gleich oder kürzer als die Verbindungsabschnittslänge L2, bei der es sich um die Länge in der Längsrichtung des Verbindungsteils 132 handelt.
    4. (4) Der Abstand D1 zwischen dem Verbindungsteil 132 und dem Temperaturdetektionsabschnitt 110 ist gleich oder kürzer als das Leitungsintervall L3 (siehe 4).
  • Die Verbindungsteile 132, die um den Temperaturdetektionsabschnitt 110 herum angeordnet sind, können zwei oder mehrere Bedingungen, drei oder mehrere Bedingungen oder alle Bedingungen der zuvor erwähnten Bedingungen (1) bis (4) erfüllen. Zudem können andere Zahlenbereiche, die in der vorliegenden Beschreibung beschrieben werden, als Zahlenbereich der einzelnen Bedingungen verwendet werden.
  • Bei dem Beispiel aus 1 ist der Abstand D1 zwischen einem Verbindungsteil 132 mindestens einer externen Leitung 130 und dem Temperaturdetektionsabschnitt 110 von oben gesehen gleich oder kürzer als 500 % der Aufstellungsteilung P1. Bei dem Beispiel aus 1 sind nur Verbindungsteile 132 gezeigt, welche die Bedingung erfüllen. In der vorliegenden Beschreibung werden Verbindungsteile, die zu den Verbindungsteilen der externen Leitungen 130 gehören, aber nicht die Verbindungsteile 132 sind, als Verbindungsteile 133 betrachtet (siehe beispielsweise 4). Mit anderen Worten werden Verbindungsteile, die um den Temperaturdetektionsabschnitt 110 herum (d.h. in seiner Nähe) angeordnet sind, als Verbindungsteile 132 betrachtet, und Verbindungsteile, die nicht um den Temperaturdetektionsabschnitt 110 herum (d.h. in seiner Nähe) angeordnet sind, werden als Verbindungsteile 133 betrachtet.
  • Dadurch dass die Verbindungsteile 132 in der Nähe des Temperaturdetektionsabschnitts 110 angeordnet sind, kann der Temperaturdetektionsabschnitt 110 die Temperatur detektieren, die auch die Wärmeerzeugung an den Verbindungsteilen 132 wiedergibt. Aus diesem Grund kann die Temperatur der Halbleitervorrichtung 100 präziser detektiert werden. Die Bedingung (1) kann derart geändert werden, dass der Abstand D1 zwischen einem Verbindungsteil 132 und dem Temperaturdetektionsabschnitt 110 gleich oder kürzer als 300 % der Aufstellungsteilung P1 ist oder vielleicht gleich oder kürzer als 200 % der Aufstellungsteilung P1 ist. Der Abstand D1 kann gleich oder länger als die Aufstellungsteilung P1 sein.
  • Es sei zu beachten, dass der Abstand D1 zwischen einem Verbindungsteil 132 und dem Temperaturdetektionsabschnitt 110 von oben gesehen der kürzeste Abstand zwischen einem Endabschnitt des Verbindungsteils 132 und einem Endabschnitt des Temperaturdetektionsabschnitts 110 sein kann. Zudem sind die Verbindungsteile 132 bevorzugt angeordnet, um sich nicht mit dem Temperaturdetektionsabschnitt 110 und der Temperaturdetektionsleitung 112 zu überlappen.
  • Zudem kann die Oberseite des Halbleitersubstrats 10 mit einer Vielzahl von Verbindungsteilen 132 versehen sein. Bei dem Beispiel aus 1 werden die Verbindungsteile 132-1, 132-2, 132-3, 132-4 bereitgestellt.
  • Mindestens einige der Vielzahl von Verbindungsteilen 132 können angeordnet sein, um dem Temperaturdetektionsabschnitt 110 in der Y-Achsenrichtung gegenüberzustehen. Dadurch kann Wärme von den Verbindungsteilen 132 ohne Weiteres an Längsseitenteilen der Temperaturdetektionsabschnitte 110 aufgenommen werden, und die Temperatur, welche die Wärmeerzeugung an den Verbindungsteilen 132 wiedergibt, kann angemessen detektiert werden.
  • Es sei zu beachten, dass sich eine Anordnung, um sich in der Y-Achsenrichtung gegenüberzustehen, darauf bezieht, dass sich die Positionen mindestens in Teilregionen auf der X-Achse überlappen. Die Verbindungsteile 132, die dem Temperaturdetektionsabschnitt 110 in der Y-Achsenrichtung gegenüberstehen sollen, können mit Bezug auf den Temperaturdetektionsabschnitt 110 jeweils auf der positiven Seite der Y-Achsenrichtung und der negativen Seite der Y-Achsenrichtung angeordnet sein. Bei dem Beispiel aus 1 sind ein Verbindungsteil 132-1 und ein Verbindungsteil 132-3 (oder ein Verbindungsteil 132-2 und ein Verbindungsteil 132-4) angeordnet, indem sie mit Bezug auf den Temperaturdetektionsabschnitt 110 auf der positiven Seite der Y-Achsenrichtung und der negativen Seite der Y-Achsenrichtung getrennt sind. Dadurch kann der Temperaturgradient des Temperaturdetektionsabschnitts 110 in der Y-Achsenrichtung reduziert werden, und die Temperatur kann präzise detektiert werden.
  • Wie in der Bedingung (2) gezeigt, kann mindestens ein Verbindungsteil 132 einen Abstand D1 aufweisen, der gleich oder kürzer als die Detektionsabschnittslänge L1 ist. Wie in der Bedingung (3) gezeigt, kann mindestens ein Verbindungsteil 132 einen Abstand D1 aufweisen, der gleich oder kürzer als die Verbindungsabschnittslänge L2 ist, wobei es sich um die Länge des Verbindungsteils 132 in der Längsrichtung handelt. Dadurch dass mindestens ein Verbindungsteil 132 in der Nähe des Temperaturdetektionsabschnitts 110 angeordnet wird, um mindestens eine dieser Bedingungen zu erfüllen, kann der Temperaturdetektionsabschnitt 110 die Temperatur besser detektieren.
  • Zudem kann mindestens ein Verbindungsteil 132 oberhalb eines oder mehrerer Transistorabschnitte 70 und eines oder mehrerer Diodenabschnitte 80 angeordnet sein. Dadurch kann die Uneinheitlichkeit der Wärmeerzeugung an den Verbindungsteilen 132 in Abhängigkeit von den Betriebszuständen der Halbleitervorrichtung 100 unterbunden werden.
  • In der nachstehend erwähnten 4 wird eine Vielzahl von Verbindungsteilen 132, 133 in vorbestimmten Leitungsintervallen L3 in der Y-Achsenrichtung rechtwinklig zur Längsrichtung der Verbindungsteile (X-Achsenrichtung) bereitgestellt, doch kann von oben gesehen eine größere Anzahl der Vielzahl von Verbindungsteilen um den Temperaturdetektionsabschnitt 110 herum als in einer Region nicht um den Temperaturdetektionsabschnitt 110 herum angeordnet sein. Wenn die Anzahl beispielsweise im Hinblick auf die gleiche Fläche verglichen wird, kann eine Vielzahl von Verbindungsteilen von oben gesehen in einem Bereich innerhalb des Abstands D1 von dem Temperaturdetektionsabschnitt 110, der gleich oder kleiner als 500 % der Aufstellungsteilung P1 ist (d.h. in einem Bereich, der die Bedingung erfüllt (1)), dichter als in anderen Regionen angeordnet sein. Die Mengen von Verbindungsteilen, die in einzelnen Regionen angeordnet sind, können im Hinblick auf die Anzahl von Verbindungsteilen gemessen werden oder können im Hinblick auf die Fläche, welche sie von oben gesehen einnehmen, gemessen werden. Zudem kann einfach die Anzahl der Verbindungsteile oder die Fläche, die von den angeordneten Verbindungsteilen eingenommen wird, eingestellt werden, um in einem Bereich innerhalb des Abstands D1 von dem Temperaturdetektionsabschnitt 110 von oben gesehen, der gleich oder kleiner als 500 % der Aufstellungsteilung P1 ist, größer zu sein, wenn der Bereich innerhalb des Abstands D1, der gleich oder kleiner als 500 % der Aufstellungsteilung P1 ist, und andere Bereiche verglichen werden. Außerdem kann bei einer Konfiguration eine Vielzahl von Verbindungsteilen umso dichter angeordnet sein, je mehr sie sich dem Temperaturdetektionsabschnitt 110 nähern. Als ein Bereich, von dem angesehen wird, dass er um den Temperaturdetektionsabschnitt 110 herum liegt, kann ein Bereich verwendet werden, der eine oder mehrere der zuvor erwähnten Bedingungen (1) bis (4) erfüllt.
  • 2 ist eine Figur, die eine vergrößerte Ansicht eines Schnitts, der eine Region A in 1 und ihre Umgebung umfasst, zeigt. Die Halbleitervorrichtung 100 bei dem vorliegenden Beispiel wird im Innern des Halbleitersubstrats 10 bereitgestellt und umfasst die Schutzringe 92, den Gate-Trench-Abschnitt 40, die Blind-Trench-Abschnitte 30, eine P+-dotierte Wannenregion 11, N+-dotierte Emitter-Regionen 12, P--dotierte Basisregionen 14 und P+-dotierte Kontaktregionen 15, die an der Oberseite des Halbleitersubstrats 10 freiliegen. In der vorliegenden Beschreibung können Gate-Trench-Abschnitte 40 oder Blind-Trench-Abschnitte 30 manchmal einfach als Trench-Abschnitte bezeichnet werden. Zudem umfasst die Halbleitervorrichtung 100 bei dem vorliegenden Beispiel eine Emitter-Elektrode 52 und den Gate-Kanal 50, die oberhalb der Oberseite des Halbleitersubstrats 10 bereitgestellt werden. Die Emitter-Elektrode 52 ist eine beispielhafte Oberseitenelektrode. Die Emitter-Elektrode 52 und der Gate-Kanal 50 werden voneinander getrennt bereitgestellt.
  • Der Randabschlussstrukturabschnitt 90 ist außerhalb des Gate-Kanals 50 (auf der positiven Seite der Y-Achsenrichtung) angeordnet. Der Randabschlussstrukturabschnitt 90 kann einen oder mehrere Schutzringe 92 aufweisen, wie zuvor erwähnt. Die Schutzringe 92 sind P-dotierte Regionen, die im Innern des Halbleitersubstrats 10 gebildet sind. Die Schutzringe 92 werden bereitgestellt, um einen Ring zu bilden, um den aktiven Abschnitt 120 außerhalb des Gate-Kanals 50 zu umgeben.
  • Eine Zwischenschicht-Dielektrikumsfolie, die zwischen der Emitter-Elektrode 52 und dem Gate-Kanal 50 und der Oberseite des Halbleitersubstrats 10 gebildet ist, ist in 2 ausgelassen. Bei dem vorliegenden Beispiel weist die Zwischenschicht-Dielektrikumsfolie die Kontaktlöcher 56, ein Kontaktloch 49 und die Kontaktlöcher 54, die gebildet sind, um in die Zwischenschicht-Dielektrikumsfolie einzudringen, auf.
  • Die Emitter-Elektrode 52 geht durch die Kontaktlöcher 54, um die Emitter-Regionen 12, die Kontaktregionen 15 und die Basisregionen 14 auf der Oberseite des Halbleitersubstrats 10 zu kontaktieren. Zudem geht die Emitter-Elektrode 52 durch die Kontaktlöcher 56 und ist mit leitfähigen Blindabschnitten in Blind-Trench-Abschnitten 30 verbunden. Die Verbindungsabschnitte 25, die aus einem leitfähigen Material, wie etwa Polysilizium, das mit Störstellen dotiert ist, gebildet sind, können zwischen der Emitter-Elektrode 52 und den leitfähigen Blindabschnitten bereitgestellt werden. Isolierfolien, wie etwa Oxidfolien, sind zwischen den Verbindungsabschnitten 25 und der Oberfläche des Halbleitersubstrats 10 gebildet.
  • Der Gate-Kanal 50 geht durch das Kontaktloch 49 und kontaktiert einen Gate-Kanal 51. Es sei zu beachten, dass in 1 der Gate-Kanal 51 ausgelassen ist. Der Gate-Kanal 51 ist mit den Gate-Trench-Abschnitten 40 verbunden. Bei einem anderen Beispiel können der Gate-Kanal 50 und die Gate-Trench-Abschnitte 40 ohne den Gate-Kanal 51 dazwischen verbunden sein.
  • Der Gate-Kanal 51 ist aus Polysilizium, das mit Störstellen dotiert ist, oder dergleichen gebildet. An der Oberseite des Halbleitersubstrats 10 ist der Gate-Kanal 51 mit leitfähigen Gate-Abschnitten in den Gate-Trench-Abschnitten 40 verbunden. Die leitfähigen Gate-Abschnitte sind beispielhafte Gate-Metallschichten in den Transistorabschnitten 70. Der Gate-Kanal 51 ist nicht mit leitfähigen Blindabschnitten in den Blind-Trench-Abschnitten 30 verbunden. Bei dem vorliegenden Beispiel ist der Gate-Kanal 51 gebildet, um von unterhalb der Kontaktlöcher 49 bis zu den Randabschnitten 41 der Gate-Trench-Abschnitte 40 zu liegen.
  • Eine Isolierfolie, wie etwa eine Oxidfolie, ist zwischen dem Gate-Kanal 51 und der Oberseite des Halbleitersubstrats 10 gebildet. An den Randabschnitten 41 der Gate-Trench-Abschnitte 40 sind die leitfähigen Gate-Abschnitte an der Oberseite des Halbleitersubstrats 10 freigelegt. Die Kontaktlöcher, welche die leitfähigen Gate-Abschnitte und den Gate-Kanal 51 verbinden, werden in der Isolierfolie oberhalb der leitfähigen Gate-Abschnitte bereitgestellt. Es sei zu beachten, dass obwohl es in 2 Stellen gibt, an denen sich die Emitter-Elektrode 52 und der Gate-Kanal 51 in einer planaren Ansicht überlappen, die Emitter-Elektrode 52 und der Gate-Kanal 51 mit einer nicht abgebildeten Isolierfolie, die dazwischen eingeschoben ist, voneinander elektrisch isoliert sind.
  • Die Emitter-Elektrode 52 und der Gate-Kanal 50 sind aus einem metallhaltigen Material gebildet. Beispielsweise ist mindestens eine Teilregion jeder Elektrode aus Aluminium oder einer Aluminium-Silizium-Legierung gebildet. Jede Elektrode kann ein Sperrmetall aufweisen, das aus Titan, einer Titanverbindung oder dergleichen an einer Schicht gebildet ist, die unterhalb der Region liegt, die aus Aluminium oder dergleichen gebildet ist, und kann Stecker aufweisen, die aus Wolfram oder dergleichen in Kontaktlöchern gebildet sind.
  • Ein oder mehrere Gate-Trench-Abschnitte 40 und ein oder mehrere Blind-Trench-Abschnitte 30 sind auf der Oberseite des Halbleitersubstrats 10 in vorbestimmten Intervallen entlang einer vorbestimmten Aufstellungsrichtung (bei dem vorliegenden Beispiel der X-Achsenrichtung) angeordnet. In den Transistorabschnitten 70 bei dem vorliegenden Beispiel ist bzw. sind ein oder mehrere Gate-Trench-Abschnitte 40 und ein oder mehrere Blind-Trench-Abschnitte 30 entlang der Aufstellungsrichtung abwechselnd gebildet.
  • Bei dem vorliegenden Beispiel kann ein Gate-Trench-Abschnitt 40 zwei gerade Leitungsabschnitte 39, die sich in geradlinigen Formen entlang der Längsrichtung (bei dem vorliegenden Beispiel der Y-Achsenrichtung), die zu der Aufstellungsrichtung rechtwinklig ist, erstrecken, und einen Randabschnitt 41, der die beiden geraden Leitungsabschnitte 39 verbindet, aufweisen. Mindestens ein Teil des Randabschnitts 41 ist bevorzugt gebildet, um eine gebogene Form auf der Oberseite des Halbleitersubstrats 10 aufzuweisen. Dadurch dass der Randabschnitt 41 Endabschnitte verbindet, welche die Enden der geradlinigen Formen der beiden geraden Leitungsabschnitte 39 des Gate-Trench-Abschnitts 40 entlang der Längsrichtung sind, kann die elektrische Feldkonzentration an den Endabschnitten der geraden Leitungsabschnitte 39 entspannt werden.
  • Mindestens ein Blind-Trench-Abschnitt 30 wird zwischen einzelnen geraden Leitungsabschnitten 39 eines Gate-Trench-Abschnitts 40 bereitgestellt. Diese Blind-Trench-Abschnitte 30 können jeweils gerade Leitungsabschnitte 29 und einen Randabschnitt 31, ähnlich wie die Gate-Trench-Abschnitte 40, aufweisen. Bei einem anderen Beispiel kann ein Blind-Trench-Abschnitt 30 einen geraden Leitungsabschnitt 29 aber keinen Randabschnitt 31 aufweisen. Bei dem in 2 gezeigten Beispiel sind zwei gerade Leitungsabschnitte 29 eines Blind-Trench-Abschnitts 30 zwischen zwei geraden Leitungsabschnitten 39 eines Gate-Trench-Abschnitts 40 in dem Transistorabschnitt 70 angeordnet.
  • In dem Diodenabschnitt 80 ist eine Vielzahl von Blind-Trench-Abschnitten 30 entlang der X-Achsenrichtung auf der Oberseite des Halbleitersubstrats 10 angeordnet. Die Formen der Blind-Trench-Abschnitte 30 in dem Diodenabschnitt 80 können in einer XY-Ebene gesehen ähnlich wie die Blind-Trench-Abschnitte 30 sein, die in dem Transistorabschnitt 70 bereitgestellt werden.
  • Ein Randabschnitt 31 und die geraden Leitungsabschnitte 29 eines Blind-Trench-Abschnitts 30 weisen Formen auf, die ähnlich wie die eines Randabschnitts 41 und der geraden Leitungsabschnitte 39 eines Gate-Trench-Abschnitts 40 sind. Blind-Trench-Abschnitte 30, die in dem Diodenabschnitt 80 und dem Blind-Trench-Abschnitt 30 bereitgestellt werden, mit geradlinigen Formen, die in dem Transistorabschnitt 70 bereitgestellt werden, können die gleiche Länge in der Y-Achsenrichtung aufweisen.
  • Die Emitter-Elektrode 52 ist oberhalb der Gate-Trench-Abschnitte 40, der Blind-Trench-Abschnitte 30, der Wannenregion 11, der Emitter-Regionen 12, der Basisregionen 14 und der Kontaktregionen 15 gebildet. Die Wannenregion 11 und eine Ende, das zu den Enden in der Längsrichtung der Kontaktlöcher 54 gehört und sich auf der Seite befindet, in welcher der Gate-Kanal 50 bereitgestellt wird, werden in einer XY-Ebene voneinander getrennt bereitgestellt. Die Diffusionstiefe der Wannenregion 11 kann tiefer als die Tiefe der Gate-Trench-Abschnitte 40 und der Blind-Trench-Abschnitte 30 sein. Teilregionen der Gate-Trench-Abschnitte 40 und Blind-Trench-Abschnitte 30, die näher an dem Gate-Kanal 50 liegen, sind in der Wannenregion 11 gebildet. Die unteren Abschnitte der Randabschnitte 41 der Gate-Trench-Abschnitte 40 in der Z-Achsenrichtung und die unteren Abschnitte der Randabschnitte 31 der Blind-Trench-Abschnitte 30 in der Z-Achsenrichtung können mit der Wannenregion 11 abgedeckt sein.
  • Jeder von dem Transistorabschnitt 70 und dem Diodenabschnitt 80 ist mit einem oder mehreren Mesa-Abschnitten 60 versehen, der bzw. die durch einzelne Trench-Abschnitte eingefasst ist bzw. sind. Die Mesa-Abschnitte 60 sind Regionen: die sich in Regionen des Halbleitersubstrats 10 befinden, die durch Trench-Abschnitte eingefasst sind; und die sich auf der Seite der Oberseite mit Bezug auf die tiefsten unteren Abschnitte der Trench-Abschnitte befinden.
  • In einem Mesa-Abschnitt 60, der von einzelnen Trench-Abschnitten eingefasst ist, ist eine Basisregion 14 gebildet. Die Basisregion 14 besteht aus einem zweiten Leitfähigkeitstyp (P--dotiert) mit einer Dotierungskonzentration, die niedriger als die der Wannenregion 11 ist.
  • An der Oberseite einer Basisregion 14 des Mesa-Abschnitts 60 ist eine Kontaktregion 15 eines zweiten Leitfähigkeitstyps mit einer Dotierungskonzentration, die höher als die der Basisregion 14 ist, gebildet. Die Kontaktregion 15 bei dem vorliegenden Beispiel ist P+-dotiert. An der Oberseite des Halbleitersubstrats 10 kann die Wannenregion 11 von den letzten Kontaktregionen 15 in der Y-Achsenrichtung unter den Kontaktregionen 15 getrennt gebildet sein, wobei die Wannenregion 11 in der Richtung zu dem Gate-Kanal 50 getrennt ist. An der Oberseite des Halbleitersubstrats 10 sind die Basisregionen 14 zwischen der Wannenregion 11 und den Kontaktregionen 15 freigelegt.
  • In dem Transistorabschnitt 70 sind Emitter-Regionen 12 eines ersten Leitfähigkeitstyps mit einer Dotierungskonzentration, die höher als die von Drift-Regionen ist, die im Innern des Halbleitersubstrats 10 gebildet sind, an den Oberseiten der Mesa-Abschnitte 60-1 selektiv gebildet. Die Emitter-Regionen 12 sind bei dem vorliegenden Beispiel N+-dotiert. Die Teile, welche die Basisregionen 14 neben den Emitter-Regionen 12 in der Tiefenrichtung (-Z-Achsenrichtung) des Halbleitersubstrats 10 bilden und mit den Gate-Trench-Abschnitten 40 in Kontakt stehen, dienen als Kanalabschnitte. Falls eine EIN-Spannung an einen Gate-Trench-Abschnitt 40 angelegt wird, wird ein Kanal, der eine Elektroneninversionsschicht ist, in einem Teil gebildet, der sich in einer Basisregion 14 befindet, die zwischen einer Emitter-Region 12 und ein Drift-Region in der Z-Achsenrichtung bereitgestellt wird, und ist zu dem Gate-Trench-Abschnitt 40 benachbart. Dadurch dass der Kanal in der Basisregion 14 gebildet ist, strömen die Ladungsträger zwischen der Emitter-Region 12 und der Drift-Region hindurch.
  • Bei dem vorliegenden Beispiel sind die Basisregionen 14-e an den beiden Endabschnitten jedes Mesa-Abschnitts 60 in der Y-Achsenrichtung angeordnet. Bei dem vorliegenden Beispiel ist an der Oberseite jedes Mesa-Abschnitts 60 eine Region, die neben einer Basisregion 14-e liegt, auf der Seite, die näher an der Mitte des Mesa-Abschnitts 60 liegt, eine Kontaktregion 15. Zudem ist eine Region, die mit der Basisregion 14-e auf der gegenüberliegenden Seite zu der Kontaktregion 15 in Kontakt steht, die Wannenregion 11.
  • In einer Region, die durch die Basisregionen 14-e an beiden Enden in der Y-Achsenrichtung in einem Mesa-Abschnitt 60-1 des Transistorabschnitts 70 bei dem vorliegenden Beispiel eingefasst ist, sind die Kontaktregionen 15 und die Emitter-Regionen 12 entlang der Y-Achsenrichtung abwechselnd angeordnet. Jede der Kontaktregionen 15 und der Emitter-Regionen 12 ist gebildet, um von einem der benachbarten Trench-Abschnitte bis zu dem anderen Trench-Abschnitt zu reichen.
  • Ein oder mehrere Mesa-Abschnitte 60-2, die zu den Mesa-Abschnitten 60 in dem Transistorabschnitt 70 gehören und an der Grenze zu dem Diodenabschnitt 80 bereitgestellt werden, sind mit einer Kontaktregion 15 versehen, die eine Fläche aufweist, die größer als die der Kontaktregionen 15 in den Mesa-Abschnitten 60-1 ist. Ein Mesa-Abschnitt 60-2 muss nicht mit den Emitter-Regionen 12 versehen sein. In dem Mesa-Abschnitt 60-2 bei dem vorliegenden Beispiel ist die gesamte Region, die von den Basisregionen 14-e eingefasst ist, mit einer Kontaktregion 15 versehen.
  • In jedem Mesa-Abschnitt 60-1 des Transistorabschnitts 70 bei dem vorliegenden Beispiel ist ein Kontaktloch 54 oberhalb von einzelnen Regionen der Kontaktregionen 15 und der Emitter-Regionen 12 gebildet. Ein Kontaktloch 54 in dem Mesa-Abschnitt 60-2 ist oberhalb der Kontaktregion 15 gebildet. In jedem Mesa-Abschnitt 60 ist kein Kontaktloch 54 in Regionen gebildet, die den Basisregionen 14-e und der Wannenregion 11 entsprechen. Die Kontaktlöcher 54 in einzelnen Mesa-Abschnitten 60 in dem Transistorabschnitt 70 können die gleiche Länge in der Y-Achsenrichtung aufweisen.
  • In dem Diodenabschnitt 80 ist eine N+-dotierte Kathodenregion 82 in einer Region gebildet, welche die Unterseite des Halbleitersubstrats 10 kontaktiert. In 2 ist die Region, in der die Kathodenregion 82 gebildet ist, mit gestrichelten Linien angegeben. Eine P+-dotierte Kollektor-Region kann in einer Region gebildet sein, bei der es sich um eine Region handelt, welche die Unterseite des Halbleitersubstrats 10 kontaktiert, und in der die Kathodenregion 82 nicht gebildet ist.
  • Der Transistorabschnitt 70 kann eine Region sein, die sich in einer Region befindet, die sich mit Kollektor-Regionen in der Z-Achsenrichtung überlappt, und in der Mesa-Abschnitte 60, in denen Kontaktregionen 15 und Emitter-Regionen 12 gebildet sind, und Trench-Abschnitte neben den Mesa-Abschnitten 60 bereitgestellt werden. Es kann jedoch eine Kontaktregion 15 anstelle einer Emitter-Region 12 in dem Mesa-Abschnitt 60-2 an der Grenze zu dem Diodenabschnitt 80 bereitgestellt werden.
  • An der Oberseite eines Mesa-Abschnitts 60-3 in dem Diodenabschnitt 80 ist eine Basisregion 14 angeordnet. In einer Region neben der Basisregion 14-e kann jedoch eine Kontaktregion 15 bereitgestellt werden. Die Kontaktlöcher 54 enden oberhalb der Kontaktregionen 15.
  • 3 ist eine Figur, die einen beispielhaften Querschnitt zeigt, der entlang B-B in 2 gesehen ist. Der Querschnitt B-B ist eine XZ-Ebene, die den Diodenabschnitt 80 und den Transistorabschnitt 70 umfasst und durch die Emitter-Regionen 12 geht.
  • In dem Querschnitt weist die Halbleitervorrichtung 100 bei dem vorliegenden Beispiel das Halbleitersubstrat 10, die Zwischenschicht-Dielektrikumsfolie 38, die Emitter-Elektrode 52 und eine Kollektor-Elektrode 24 auf. Die Zwischenschicht-Dielektrikumsfolie 38 ist gebildet, um mindestens einen Teil der Oberseite des Halbleitersubstrats 10 abzudecken. Durchgangslöcher, wie etwa die Kontaktlöcher 54, sind in der Zwischenschicht-Dielektrikumsfolie 38 gebildet. Die Kontaktlöcher 54 legen die Oberseite des Halbleitersubstrats 10 frei. Die Zwischenschicht-Dielektrikumsfolie 38 kann ein Silikatglas, wie etwa PSG oder BPSG, oder eine Oxidschicht, wie etwa eine Nitridschicht oder dergleichen, sein.
  • Die Emitter-Elektrode 52 ist an den Oberseiten des Halbleitersubstrats 10 und der Zwischenschicht-Dielektrikumsfolie 38 in dem Transistorabschnitt 70 und dem Diodenabschnitt 80 gebildet. Die Emitter-Elektrode 52 ist auch im Innern der Kontaktlöcher 54 gebildet und kontaktiert die Oberseite 21 des Halbleitersubstrats 10, das durch die Kontaktlöcher 54 freigelegt ist.
  • Wie zuvor erwähnt, sind die Verbindungsteile 132 mit der Oberseite der Emitter-Elektrode 52 verbunden. Zusätzlich zu einer Metallschicht, die Aluminium enthält, kann die Emitter-Elektrode 52 eine plattierte Schicht oder eine Lötmetallschicht umfassen, die auf der Metallschicht bereitgestellt wird. Die Verbindungsteile 132 können mit der Metallschicht in Kontakt stehen, können mit der plattierten Schicht in Kontakt stehen, oder können mit der Lötmetallschicht in Kontakt stehen.
  • Die Kollektor-Elektrode 24 ist an einer Unterseite 23 des Halbleitersubstrats 10 gebildet. Die Kollektor-Elektrode 24 kann mit der gesamten Unterseite 23 des Halbleitersubstrats 10 in Kontakt stehen. Die Emitter-Elektrode 52 und die Kollektor-Elektrode 24 sind aus einem leitfähigen Material, wie etwa Metall, gebildet. In der vorliegenden Beschreibung wird die Richtung, welche die Emitter-Elektrode 52 und die Kollektor-Elektrode 24 verknüpft, als Tiefenrichtung (Z-Achsenrichtung) bezeichnet. Die Richtung von der Kollektor-Elektrode 24 zu der Emitter-Elektrode 52 wird als die positive Richtung der Z-Achsenrichtung bezeichnet.
  • Auf der Seite der Oberseite des Halbleitersubstrats 10 in dem Diodenabschnitt 80 und dem Transistorabschnitt 70 sind P--dotierte Basisregionen 14 gebildet. Im Innern des Halbleitersubstrats 10 und unterhalb der Basisregionen 14 ist eine N--dotierte Drift-Region 18 angeordnet. Jeder Trench-Abschnitt wird bereitgestellt, um von der Oberseite des Halbleitersubstrats 10 aus in die Basisregionen 14 einzudringen und die Drift-Region 18 zu erreichen.
  • In dem Querschnitt sind in jedem Mesa-Abschnitt 60-1 in dem Transistorabschnitt 70 eine N+-dotierte Emitter-Region 12, eine P--dotierte Basisregion 14 und eine N+-dotierte Sammelregion 16 der Reihe nach von der Seite der Oberseite des Halbleitersubstrats 10 aus angeordnet. Die Sammelregionen 16 umfassen Donatoren, die sich mit einer höheren Konzentration als die in der Drift-Region 18 ansammeln. Die Drift-Region 18 wird unterhalb der Sammelregionen 16 bereitgestellt. Eine Sammelregion 16 kann bereitgestellt werden, um die gesamte Unterseite einer Basisregion 14 in jedem Mesa-Abschnitt 60 abzudecken. Mit anderen Worten kann die Sammelregion 16 durch Trench-Abschnitte in der X-Achsenrichtung eingefasst sein. Dadurch dass die Sammelregionen 16 mit einer Konzentration, die höher als die in der Drift-Region 18 ist, zwischen der Drift-Region 18 und den Basisregionen 14 bereitgestellt werden, kann der Injektionssteigerungseffekt (IE-Effekt) der Ladungsträger gesteigert werden, um die EIN-Spannung in dem Transistorabschnitt 70 zu verringern.
  • Es sei zu beachten, dass in einem XZ-Querschnitt, der durch die Kontaktregionen 15 in dem Transistorabschnitt 70 geht, jeder Mesa-Abschnitt 60-1 in dem Transistorabschnitt 70 mit einer Kontaktregion 15 statt einer Emitter-Region 12 versehen ist. Zudem ist der Mesa-Abschnitt 60-2 mit einer Kontaktregion 15 statt einer Emitter-Region 12 versehen. Die Kontaktregion 15 kann als Latch-up-Unterdrückungsschicht dienen, um Latch-up-Effekte zu unterdrücken.
  • In dem Querschnitt sind in jedem Mesa-Abschnitt 60-3 in dem Diodenabschnitt 80 eine P--dotierte Basisregion 14 und eine N+-dotierte Sammelregion 16 der Reihe nach von der Seite der Oberseite des Halbleitersubstrats 10 aus angeordnet. Die Drift-Region 18 wird unterhalb der Sammelregionen 16 bereitgestellt. Es kann sein, dass der Diodenabschnitt 80 nicht mit Sammelregionen 16 versehen ist.
  • In dem Transistorabschnitt 70 wird in einer Region neben der Unterseite 23 des Halbleitersubstrats 10 eine P+-dotierte Kollektor-Region 22 bereitgestellt. In dem Diodenabschnitt 80 wird in einer Region neben der Unterseite 23 des Halbleitersubstrats 10 die N+-dotierte Kathodenregion 82 bereitgestellt.
  • In dem Halbleitersubstrat 10 wird bei dem vorliegenden Beispiel eine N+-dotierte Pufferregion 20 zwischen der Drift-Region 18 und der Kollektor-Region 22 und zwischen der Drift-Region 18 und der Kathodenregion 82 bereitgestellt. Die Dotierungskonzentration der Pufferregion 20 ist höher als die Dotierungskonzentration der Drift-Region 18. Die Pufferregion 20 kann als Feldstoppschicht dienen, um zu verhindern, dass eine Verarmungsschicht, die sich von der Seite der Unterseite der Basisregion 14 aus ausbreitet, die P+-dotierte Kollektor-Region 22 und die N+-dotierte Kathodenregion 82 erreicht.
  • Auf der Seite der Oberseite 21 des Halbleitersubstrats 10 sind ein oder mehrere Gate-Trench-Abschnitte 40 und ein oder mehrere Blind-Trench-Abschnitte 30 gebildet. Jeder Trench-Abschnitt dringt in die Basisregionen 14 von der Oberseite 21 des Halbleitersubstrats 10 aus ein und erreicht die Drift-Region 18. In einer Region, in der mindestens eine von den Emitter-Regionen 12, den Kontaktregionen 15 und den Sammelregionen 16 bereitgestellt wird, dringt jeder Trench-Abschnitt in diese Regionen ein und erreicht die Drift-Region 18. Die Tatsache, dass „Trench-Abschnitte in dotierte Regionen eindringen“ ist nicht auf einen Abschnitt eingeschränkt, der in der folgenden Reihenfolge hergestellt wird: Bilden der dotierten Regionen; und dann Bilden der Trench-Abschnitte. Ein Abschnitt, in dem Trench-Abschnitte gebildet werden und dann dotierte Regionen zwischen den Trench-Abschnitten gebildet werde, wird als ein Abschnitt angesehen, in dem Trench-Abschnitte in dotierte Regionen eindringen.
  • Ein Gate-Trench-Abschnitt 40 weist einen Gate-Graben, eine Gate-Isolierfolie 42 und einen leitfähigen Gate-Abschnitt 44 auf, die auf der Seite der Oberseite des Halbleitersubstrats 10 gebildet sind. Die Gate-Isolierfolie 42 ist gebildet, um die innere Wand des Gate-Grabens abzudecken. Die Gate-Isolierfolie 42 kann durch Oxidieren oder Nitrieren eines Halbleiters auf der inneren Wand des Gate-Grabens gebildet werden. Der leitfähige Gate-Abschnitt 44 ist eine beispielhafte Gate-Metallschicht. Der leitfähige Gate-Abschnitt 44 ist im Innern des Gate-Grabens und auf der inneren Seite mit Bezug auf die Gate-Isolierfolie 42 gebildet. D.h. die Gate-Isolierfolie 42 isoliert den leitfähigen Gate-Abschnitt 44 gegenüber dem Halbleitersubstrat 10. Der leitfähige Gate-Abschnitt 44 wird aus einem leitfähigen Material, wie etwa Polysilizium, gebildet.
  • Der leitfähige Gate-Abschnitt 44 umfasst in der Tiefenrichtung eine Region, in der er mindestens einer angrenzenden Basisregion 14 gegenübersteht, wobei die Gate-Isolierfolie 42 dazwischen eingefasst ist. Der Gate-Trench-Abschnitt 40 ist im Querschnitt mit der Zwischenschicht-Dielektrikumsfolie 38 an der Oberseite des Halbleitersubstrats 10 abgedeckt. Falls eine vorbestimmte Spannung an den leitfähigen Gate-Abschnitt 44 angelegt wird, wird ein Kanal durch eine Elektroneninversionsschicht an einer Oberflächenschicht einer Grenzfläche der Basisregion 14, die den Gate-Graben kontaktiert, gebildet.
  • Ein Blind-Trench-Abschnitt 30 kann im Querschnitt die gleiche Struktur wie die der Gate-Trench-Abschnitte 40 aufweisen. Der Blind-Trench-Abschnitt 30 weist einen Blindgraben, eine Blindisolierfolie 32 und einen leitfähigen Blindabschnitt 34 auf, die auf der Seite der Oberseite 21 des Halbleitersubstrats 10 gebildet sind. Die Blindisolierfolie 32 ist gebildet, um die innere Wand des Blindgrabens abzudecken. Der leitfähige Blindabschnitt 34 ist im Innern des Blindgrabens gebildet und ist auf der inneren Seite mit Bezug auf die Blindisolierfolie 32 gebildet. Die Blindisolierfolie 32 isoliert den leitfähigen Blindabschnitt 34 gegenüber dem Halbleitersubstrat 10. Der leitfähige Blindabschnitt 34 kann aus dem gleichen Material wie das des leitfähigen Gate-Abschnitts 44 gebildet sein. Beispielsweise ist der leitfähige Blindabschnitt 34 aus einem leitfähigen Material, wie etwa Polysilizium, gebildet. Der leitfähige Blindabschnitt 34 kann die gleiche Länge wie die des leitfähigen Gate-Abschnitts 44 in der Tiefenrichtung aufweisen. Der Blind-Trench-Abschnitt 30 ist im Querschnitt mit der Zwischenschicht-Dielektrikumsfolie 38 an der Oberseite 21 des Halbleitersubstrats 10 abgedeckt. Es sei zu beachten, dass die unteren Abschnitte der Blind-Trench-Abschnitte 30 und der Gate-Trench-Abschnitte 40 eine Oberflächenform aufweisen können, die nach unten vorsteht (eine im Querschnitt gebogene Form).
  • 4 ist eine Figur, die eine andere beispielhafte Oberseitenstruktur der Halbleitervorrichtung 100 zeigt. Bei der Halbleitervorrichtung 100 in dem vorliegenden Beispiel wird eine Vielzahl von Verbindungsteilen 132, 133 oberhalb der Oberseite des Halbleitersubstrats 10 bereitgestellt. Bei dem vorliegenden Beispiel sind die externen Leitungen Drähte. Es werden einzelne Verbindungsteile in vorbestimmten Leitungsintervallen L3 in der Y-Achsenrichtung, die zur Längsrichtung der Verbindungsteile rechtwinklig ist, bereitgestellt. Die Leitungsintervalle L3 beziehen sich auf Abstände in der Y-Achsenrichtung zwischen den Mittelpunkten der Verbindungsteile in einer XY-Ebene. Die Leitungsintervalle L3 sind über die gesamte Oberseite des Halbleitersubstrats 10 konstant.
  • Bei dem vorliegenden Beispiel ist der Abstand D1 zwischen mindestens einem Verbindungsteil 132 und dem Temperaturdetektionsabschnitt 110 von oben gesehen gleich oder kleiner als das Leitungsintervall L3 (Bedingung (4)). Der Abstand D1 kann halb so groß oder kürzer als das Leitungsintervall L3 sein. Zudem kann der Temperaturdetektionsabschnitt 110 in der Y-Achsenrichtung in der Mitte einer Region angeordnet sein, die durch zwei Verbindungsteile 132 in der Y-Achsenrichtung eingefasst ist. Mit einer derartigen Anordnung kann der Temperaturdetektionsabschnitt 110 die Temperatur besser detektieren.
  • Es sei zu beachten, dass die Verbindungsteile auch in der X-Achsenrichtung in vorbestimmten Intervallen angeordnet sein können. Eine Vielzahl von Verbindungsteilen, die in der X-Achsenrichtung angeordnet sind, kann den Verbindungsteilen einer einzigen externen Leitung 130 entsprechen. Mit anderen Worten kann eine externe Leitung 130 mit einer Oberseitenelektrode in einer Vielzahl von Positionen in der X-Achsenrichtung verbunden sein.
  • 5 ist eine Figur, die eine beispielhafte Beziehung zwischen dem Temperaturdetektionsabschnitt 110 und den Verbindungsteilen 132 zeigt. Wie zuvor erwähnt, können der Temperaturdetektionsabschnitt 110 und die Verbindungsteile 132 angeordnet sein, um sich in der Y-Achsenrichtung gegenüberzustehen. Mit anderen Worten kann, wie durch die gestrichelten Linien in 5 angegeben, mindestens ein Verbindungsteil 132 teilweise in einer gedachten Region angeordnet sein, die sich von dem Temperaturdetektionsabschnitt 110 aus in der Y-Achsenrichtung erstreckt. Wie in 5 gezeigt, können die Verbindungsteile 132 angeordnet sein, um dem gesamten Temperaturdetektionsabschnitt 110 in der X-Achsenrichtung gegenüberzustehen.
  • Wie in 5 gezeigt, kann die Verbindungsabschnittslänge L2 der Verbindungsteile 132 größer als die Detektionsabschnittslänge L1 sein. Dadurch kann, selbst wenn die relativen Positionen zwischen den Verbindungsteilen 132 und den Temperaturdetektionsabschnitten 110 in der X-Achsenrichtung untereinander nicht konstant sind, eine Wärmeerzeugung an den Verbindungsteilen 132 präzise detektiert werden. Es sei zu beachten, dass die Verbindungsabschnittslänge L2 gleich oder kürzer als die Detektionsabschnittslänge L1 sein kann. Zudem ist der Temperaturdetektionsabschnitt 110 bevorzugt von zwei Verbindungsteilen 132 in der Y-Achsenrichtung eingefasst. Dadurch kann, selbst wenn die relativen Positionen zwischen den Temperaturdetektionsabschnitten 110 und den Verbindungsteilen 132 in der Y-Achsenrichtung untereinander nicht konstant sind, die Wärmeerzeugung an den Verbindungsteilen 132 präzise detektiert werden.
  • 6 ist eine Figur, die eine andere beispielhafte Beziehung zwischen dem Temperaturdetektionsabschnitt 110 und den Verbindungsteilen 132 zeigt. Die Verbindungsteile 132 sind bei dem vorliegenden Beispiel angeordnet, um in der X-Achsenrichtung Teilen des Temperaturdetektionsabschnitts 110 gegenüberzustehen. Es sei zu beachten, dass die Anzahl der Verbindungsteile 132, die dem Temperaturdetektionsabschnitt 110 teilweise gegenüberstehen, in der X-Achsenrichtung größer als eins sein kann. Bei dem Beispiel aus 6 sind zwei Verbindungsteile 132, die dem Temperaturdetektionsabschnitt 110 teilweise gegenüberstehen, in der X-Achsenrichtung in Reihe angeordnet. Zudem kann bzw. können ein oder mehrere Verbindungsteile 132, das bzw. die dem Temperaturdetektionsabschnitt 110 teilweise gegenübersteht bzw. gegenüberstehen, im Verhältnis zu dem Temperaturdetektionsabschnitt 110 sowohl auf der positiven Seite der Y-Achsenrichtung als auch auf der negativen Seite der Y-Achsenrichtung angeordnet sein. Bei dem Beispiel aus 6 sind zwei Verbindungsteile 132 sowohl auf der positiven Seite der Y-Achsenrichtung als auch auf der negativen Seite der Y-Achsenrichtung des Temperaturdetektionsabschnitts 110 angeordnet. Mit dieser Anordnung erreicht, selbst wenn es bei der Wärmeerzeugung an den Verbindungsteilen 132 zu einer Uneinheitlichkeit kommt, erreicht die Wärmeerzeugung von einer Vielzahl von Verbindungsteilen 132 den Temperaturdetektionsabschnitt 110, so dass der Einfluss einer derartigen Uneinheitlichkeit reduziert werden kann.
  • Zudem wird eine rechteckige Region, die eine Vielzahl von Verbindungsteilen 132 in einer XY-Ebene abgrenzt, als eine Region 141 bezeichnet. Die Region 141 weist Seiten auf, die sich in der X-Achsenrichtung und der Y-Achsenrichtung erstrecken. Der Temperaturdetektionsabschnitt 110 kann im Innern der Region 141 bereitgestellt werden. Der Temperaturdetektionsabschnitt 110 kann in der Mitte der Region 141 angeordnet sein. Mit dieser Anordnung kann eine Wärmeerzeugung an den Verbindungsteilen 132 besser detektiert werden.
  • 7 ist eine Figur, die eine andere beispielhafte Beziehung zwischen dem Temperaturdetektionsabschnitt 110 und den Verbindungsteilen 132 zeigt. Obwohl bei den Beispielen aus 1 bis 6 die Verbindungsteile 132 Längsseiten aufweisen, die sich in der X-Achsenrichtung erstrecken, weisen die Verbindungsteile 132 bei dem vorliegenden Beispiel Längsseiten auf, die sich in der Y-Achsenrichtung erstrecken. Zudem kann mindestens ein Verbindungsteil 132, das eine Längsseite aufweist, die sich in der Y-Achsenrichtung erstreckt, angeordnet sein, um dem Temperaturdetektionsabschnitt 110 in der X-Achsenrichtung gegenüberzustehen. Zudem kann ein Verbindungsteil 132, das dem Temperaturdetektionsabschnitt 110 in der Y-Achsenrichtung gegenübersteht, eine Längsseite aufweisen, die sich in der X-Achsenrichtung erstreckt, und ein Verbindungsteil 132, das dem Temperaturdetektionsabschnitt 110 in der X-Achsenrichtung gegenübersteht, kann eine Längsseite aufweisen, die sich in der Y-Achsenrichtung erstreckt. Mit einer derartigen Struktur können die Verbindungsteile 132 angeordnet sein, um den Temperaturdetektionsabschnitt 110 zu umgeben.
  • 8 ist eine Figur, die eine beispielhafte Struktur des Temperaturdetektionsabschnitts 110 in einer XY-Ebene zeigt. Der Temperaturdetektionsabschnitt 110 weist bei dem vorliegenden Beispiel eine Struktur auf, in der ein oder mehrere P-N-Übergänge zwischen den P-dotierten Regionen 154 und den N-dotierten Regionen 152 in der Längsrichtung (bei dem vorliegenden Beispiel der X-Achsenrichtung) aufgestellt sind. Die einzelnen P-N-Übergänge sind durch die Leitungen 153 in elektrisch in Reihe geschaltet.
  • Die Detektionsabschnittslänge L1 des Temperaturdetektionsabschnitts 110 kann der Abstand zwischen den beiden Enden der P-N-Übergänge in der Längsrichtung sein. Der Abstand kann die Längen der Leitungen 153, welche die P-N-Übergänge in Reihe schalten, umfassen.
  • 9 ist eine schematische Ansicht, die eine andere Struktur der Oberseite der Halbleitervorrichtung 100 zeigt. Bei dem vorliegenden Beispiel ist eine externe Leitung ein Leiterrahmen 134. Der Leiterrahmen 134 umfasst ein flächiges leitfähiges Element, das sich parallel zu einer XY-Ebene erstreckt. Bei dem vorliegenden Beispiel weist der Leiterrahmen 134 Folgendes auf: einen ersten Teil 136 und einen zweiten Teil 138 in Kontakt mit der Halbleitervorrichtung 100; einen Leitungszweigabschnitt 142, der sich von dem zweiten Teil 138 aus in einer Richtung erstreckt, die sich von dem Halbleitersubstrat 10 entfernt (bei dem vorliegenden Beispiel der Z-Achsenrichtung); und einen Überbrückungsabschnitt 144, der sich von dem Leitungszweigabschnitt 142 aus in Richtung auf ein anderes Schaltungselement erstreckt.
  • Der erste Teil 136 und der zweite Teil 138 bei dem vorliegenden Beispiel sind einstückig gebildet. Der erste Teil 136 und der zweite Teil 138 entsprechen den Verbindungsteilen 132, um an das Halbleitersubstrat 10 angeschlossen zu werden.
  • Der Abstand D1 zwischen dem ersten Teil 136 und dem zweiten Teil 138 und dem Temperaturdetektionsabschnitt 110 erfüllt die gleiche Bedingung wie die zuvor erwähnte Bedingung für den Abstand D1 zwischen den Verbindungsteilen 132 und dem Temperaturdetektionsabschnitt 110. Beispielsweise ist der Abstand D1 gleich oder kleiner als 500 % der Aufstellungsteilung P1. Es sei zu beachten, dass der Abstand D1 zwischen dem Temperaturdetektionsabschnitt 110 und dem ersten Teil 136 und dem zweiten Teil 138 der Abstand zwischen dem Temperaturdetektionsabschnitt 110 und einem Endabschnitt ist, der zu den Endabschnitten des ersten Teils 136 und des zweiten Teils 138 gehört und dem Temperaturdetektionsabschnitt 110 am nächsten ist.
  • Bei dem vorliegenden Beispiel sind zwei erste Teile 136 angeordnet, um den Temperaturdetektionsabschnitt 110 in der Richtung (bei dem vorliegenden Beispiel der Y-Achsenrichtung) rechtwinklig zur Längsrichtung (bei dem vorliegenden Beispiel der X-Achsenrichtung) des Temperaturdetektionsabschnitts 110 einzufassen. Der Temperaturdetektionsabschnitt 110 kann in der Y-Achsenrichtung in der Mitte einer Region zwischen den beiden ersten Teilen 136 angeordnet sein.
  • Die Breite jedes ersten Teils 136 in der X-Achsenrichtung kann größer als die Breite des Temperaturdetektionsabschnitts 110 in der X-Achsenrichtung sein. Eine Teilregion eines ersten Teils 136 kann angeordnet sein, um einem Abschnitt der Temperaturdetektionsleitung 112 in der Y-Achsenrichtung gegenüberzustehen.
  • Der zweite Teil 138 verbindet die beiden ersten Teile 136. Der zweite Teil 138 ist bei dem vorliegenden Beispiel im Verhältnis zu dem Temperaturdetektionsabschnitt 110 von oben gesehen gegenüber der Temperaturdetektionsleitung 112 angeordnet. Wenn bei einem Beispiel die Oberseite des Halbleitersubstrats 10 durch eine Gerade 147, die durch den Mittelpunkt des Temperaturdetektionsabschnitts 110 geht und parallel zur Y-Achse ist, in zwei Regionen 146-1, 146-2 unterteilt wird, sind die Temperaturdetektionsleitung 112 und der zweite Teil 138 in verschiedenen Regionen 146 angeordnet. Bei dem Beispiel aus 9 ist der zweite Teil 138 in der Region 146-2 angeordnet, und die Temperaturdetektionsleitung 112 ist in der Region 146-1 angeordnet. der zweite Teil 138 und die Temperaturdetektionsleitung 112 können angeordnet sein, um den Temperaturdetektionsabschnitt 110 in der X-Achsenrichtung einzufassen.
  • Mit einer derartigen Struktur können die ersten Teile 136 und der zweite Teil 138 angeordnet sein, um den Temperaturdetektionsabschnitt 110 und die Temperaturdetektionsleitung 112 zu vermeiden, wohingegen die ersten Teile 136 oder der zweite Teil 138 angeordnet sind, um den Temperaturdetektionsabschnitt 110 zu umgeben.
  • Es sei zu beachten, dass die Länge L4 in der X-Achsenrichtung der Teile, welche die ersten Teile 136 bilden und in der Region 146-2 angeordnet sind, kürzer als die Länge L5 in der X-Achsenrichtung von Teilen, welche die ersten Teile 136 sind und in der Region 146-1 angeordnet sind, sein kann. Mit anderen Worten erstrecken sich die ersten Teile 136 weiter auf der Seite der Temperaturdetektionsleitung 112 in der X-Achsenrichtung im Verhältnis zu der Geraden 147. Dadurch können größere Teile der ersten Teile 136 den Temperaturdetektionsabschnitt 110 umgeben.
  • 10 ist eine Figur, welche die Anordnung des ersten Teils 136 oder des zweiten Teils 138 in einem Vergleichsbeispiel zeigt. Bei dem Vergleichsbeispiel ist mindestens einer von dem ersten Teil 136 und dem zweiten Teil 138 angeordnet, um sich mit mindestens einem von dem Temperaturdetektionsabschnitt 110 und der Temperaturdetektionsleitung 112 zu überlappen. Bei dem in 10 gezeigten Beispiel ist der erste Teil 136 oder der zweite Teil 138 angeordnet, um sich mit dem Temperaturdetektionsabschnitt 110 zu überlappen. Es sei zu beachten, dass die Halbleitervorrichtung 100, die mit Bezug auf 1 bis 9 erklärt wird, auch die Struktur, die in 10 gezeigt wird, in anderer Hinsicht als die Struktur der Anordnung des ersten Teils 136 oder des zweiten Teils 138 aufweisen kann.
  • Eine Metallschicht 155 und eine Metallschicht 157 werden in einer P-dotierten Region 154 und einer N-dotierten Region 152 des Temperaturdetektionsabschnitts 110 bereitgestellt. Die Metallschicht 155 und die Metallschicht 157 können beispielsweise als die in 8 gezeigten Leitungen dienen. Der Temperaturdetektionsabschnitt 110, die Metallschicht 155 und die Metallschicht 157 sind mit einer Schutzfolie 148, die aus Polyimid oder dergleichen gebildet ist, abgedeckt.
  • Die Emitter-Elektrode 52 wird oberhalb des Halbleitersubstrats 10 bereitgestellt. Eine Teilregion der Emitter-Elektrode 52 kann mit der Schutzfolie 148 abgedeckt sein. Die Lötmetallschicht 53 wird auf der Emitter-Elektrode 52 und der Schutzfolie 148 bereitgestellt. Die Lötmetallschicht 53 dient als ein Abschnitt einer Oberseitenelektrode. Der erste Teil 136 oder der zweite Teil 138 ist bei dem vorliegenden Beispiel mit der Oberseite der Lötmetallschicht 53 verbunden.
  • Die Haftung zwischen der Lötmetallschicht 53 und der Schutzfolie 148 an einer Grenzfläche 149 ist geringer als die Haftung der Kombination aus der Lötmetallschicht 53 und der Emitter-Elektrode 52 oder der Kombination aus der Lötmetallschicht 53 und dem ersten Teil 136 (oder dem zweiten Teil 138). Falls der erste Teil 136 oder dergleichen oberhalb des Temperaturdetektionsabschnitts 110 oder dergleichen angeordnet ist, nimmt die Grenzfläche 149 leicht Spannung auf, die auf die Differenzen der linearen Dehnungskoeffizienten zwischen dem ersten Teil 136, der Lötmetallschicht 53, der Schutzfolie 148 und dem Halbleitersubstrat 10 zurückzuführen ist. Aus diesem Grund kann es sein, dass die Schutzfolie 148 manchmal an der Grenzfläche 149 von der Lötmetallschicht 53 abblättert.
  • Dagegen sind gemäß der in 9 gezeigten Halbleitervorrichtung 100 die ersten Teile 136 und der zweite Teil 138 derart angeordnet, dass sich der Temperaturdetektionsabschnitt 110 und die Temperaturdetektionsleitung 112 nicht überlappen. Aus diesem Grund ist es möglich, das Abblättern der Schutzfolie 148 von der Lötmetallschicht 53 zu unterbinden.
  • 11 ist eine schematische Ansicht, die eine andere Struktur der Oberseite der Halbleitervorrichtung 100 zeigt. Obwohl in 11 die externen Leitungen und Verbindungsteile ausgelassen sind, ist die Konfiguration der externen Leitungen und Verbindungsteile die gleiche wie bei allen Aspekten, die mit Bezug auf 1 bis 9 erklärt wurden. Die einzelnen Kontaktflächen und einzelnen Verbindungsteile sind jedoch angeordnet, um sich nicht zu überlappen.
  • Bei dem vorliegenden Beispiel ist die Gate-Kontaktfläche 116 im Verhältnis zu dem Temperaturdetektionsabschnitt 110 von oben gesehen gegenüber der Temperaturdetektionsleitung 112 angeordnet. Wenn bei einem Beispiel die Oberseite des Halbleitersubstrats 10 durch eine Gerade 147, die durch die Mitte des Temperaturdetektionsabschnitts 110 geht und parallel zur Y-Achse ist, in zwei Regionen 146-1, 146-2 unterteilt wird, sind die Temperaturdetektionsleitung 112 und die Gate-Kontaktfläche 116 in verschiedenen Regionen 146 angeordnet. Bei dem Beispiel aus 11 ist die Gate-Kontaktfläche 116 in der Region 146-2 angeordnet, und die Temperaturdetektionsleitung 112 ist in der Region 146-1 angeordnet. Die Gate-Kontaktfläche 116 und die Temperaturdetektionsleitung 112 können angeordnet sein, um den Temperaturdetektionsabschnitt 110 in der X-Achsenrichtung einzufassen. D.h. die Gate-Kontaktfläche 116 kann auf einer gedachten Geraden angeordnet sein, die sich von der Temperaturdetektionsleitung 112 aus in der X-Achsenrichtung erstreckt.
  • Zudem kann die Abtast-Emitter-Kontaktfläche 122 im Verhältnis zu dem Temperaturdetektionsabschnitt 110 gegenüber der Gate-Kontaktfläche 116 angeordnet sein. Die Abtast-Emitter-Kontaktfläche 122 ist bei dem vorliegenden Beispiel in der Region 146-1 angeordnet. Zudem können die Kathodenkontaktfläche 118 und die Anodenkontaktfläche 119 ebenfalls gegenüber der Gate-Kontaktfläche 116 angeordnet sein. Mit anderen Worten sind die Kathodenkontaktfläche 118 und die Anodenkontaktfläche 119 auf der gleichen Seite wie die Temperaturdetektionsleitung 112 angeordnet. Dadurch kann die Temperaturdetektionsleitung 112 ohne Weiteres mit der Kathodenkontaktfläche 118 und der Anodenkontaktfläche 119 verbunden werden.
  • Die Halbleitervorrichtung 100 kann einen Gate-Kanal 48 aufweisen, der von der Gate-Kontaktfläche 116 in Richtung auf den Temperaturdetektionsabschnitt 110 in einer XY-Ebene liegt. Der Gate-Kanal 48 kann die gleiche Struktur wie die des Gate-Kanals 51 aufweisen. D.h. der Gate-Kanal 48 kann eine Halbleiterleitung sein, die auf Polysilizium, das mit Störstellen dotiert ist, oder dergleichen gebildet sein.
  • Der Gate-Kanal 48 kann sich in zwei Richtungen, der positiven Seite der Y-Achsenrichtung und der negativen Seite der Y-Achsenrichtung, in einer Position, in der er einem Endabschnitt des Temperaturdetektionsabschnitts 110 gegenübersteht, verzweigen. Die beiden Gate-Kanäle 48 können bereitgestellt werden, um in der X-Achsenrichtung entlang dem Temperaturdetektionsabschnitt 110 und der Temperaturdetektionsleitung 112 parallel zu sein. Die Gate-Kanäle 48 umgehen einzelne Kontaktflächen in einer XY-Ebene und sind mit dem Gate-Kanal 51 verbunden.
  • Dadurch dass der Gate-Kanal 48 oberhalb des aktiven Abschnitts 120 angeordnet ist, kann eine weniger verzögerte und weniger gedämpfte Gate-Spannung auch an eine Region angelegt werden, die von dem Gate-Kanal 50 und dem Gate-Kanal 51 getrennt ist. Da zudem gemäß der Kontaktflächeneinrichtung bei dem vorliegenden Beispiel der Gate-Kanal 48 entlang der Temperaturdetektionsleitung 112 und dergleichen bereitgestellt wird, können der Flächenverlust des aktiven Abschnitts 120, der dadurch verursacht wird, dass der Gate-Kanal 48 bereitgestellt wird, und der Flächenverlust des aktiven Abschnitts 120, der dadurch verursacht wird, dass die Temperaturdetektionsleitung 112 bereitgestellt wird, minimiert werden.
  • 12 ist eine Figur, die eine beispielhafte Halbleiterbaugruppe 200 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Halbleiterbaugruppe 200 umfasst eine oder mehrere Halbleitervorrichtungen 100 und externe Schaltungen. Die Halbleiterbaugruppe 200 bei dem vorliegenden Beispiel weist eine Leiterplatte 162 auf, die mit Leitungsmustern (164, 166, 168, 170) als externe Schaltungen versehen ist. Die Leitungsmustern können Dünnschichten sein, die aus einem leitfähigen Material, wie etwa Kupfer, gebildet sind. Die externen Leitungen 130 stellen Verbindungen zwischen den Leitungsmustern und zwischen der Halbleitervorrichtung 100 und den Leitungsmustern her. Anstelle von einigen oder allen der externen Leitungen 130 kann der Leiterrahmen 134 verwendet werden.
  • Die Halbleitervorrichtungen 100 können bei dem vorliegenden Beispiel die in 11 gezeigte Anordnung der Kontaktflächen aufweisen. Die einzelnen Halbleitervorrichtungen 100 können an die Leitungsmuster 170 durch Löten oder dergleichen angeschlossen werden. Bei den Halbleitervorrichtungen 100 bei dem vorliegenden Beispiel sind die Kollektor-Elektroden 24 an die Leitungsmuster 170 angeschlossen. In den einzelnen Leitungsmustern 170 kann eine Vielzahl der Halbleitervorrichtungen 100 parallel geschaltet sein. Zudem können Halbleitervorrichtungen 100, die in verschiedenen Leitungsmustern 170 bereitgestellt werden, in Reihe geschaltet sein. Mit anderen Worten können Halbleitervorrichtungen 100, die in verschiedenen Leitungsmustern 170 bereitgestellt werden, aneinander angeschlossen werden, wobei eine Emitter-Elektrode 52 einer derselben an eine Kollektor-Elektrode 24 der anderen derselben elektrisch angeschlossen ist. Zudem ist ein Leitungsmuster 168 mit den Emitter-Elektroden 52 einer Vielzahl der Halbleitervorrichtungen 100, die in einem einzigen Leitungsmuster 170 bereitgestellt werden, verbunden. Die Leitungsmuster 168 können über die Leitungsmuster 166 nach außen angeschlossen sein.
  • Bei dem vorliegenden Beispiel wird eine Endseite, die von oben gesehen zu den einzelnen Endseiten einer Halbleitervorrichtung 100 gehört und einer Gate-Kontaktfläche 116 am nächsten ist, als Gate-Kontaktflächenendseite 117 bezeichnet. Zwei Halbleitervorrichtungen 100, die in einem einzigen Leitungsmuster 170 angeordnet sind, können angeordnet sein, so dass sich ihre Gate-Kontaktflächenendseiten 117 gegenüberstehen.
  • Ein Leitungsmuster 164 wird zwischen zwei Gate-Kontaktflächenendseiten 117 bereitgestellt. Die Gate-Kontaktflächen 116 von zwei Halbleitervorrichtungen 100 sind an ein gemeinsames Leitungsmuster 164 angeschlossen. Das Leitungsmuster 164 ist zwischen den beiden Gate-Kontaktflächenendseiten 117 angeordnet. Mit einer derartigen Anordnung kann eine gemeinsame Gate-Spannung an die beiden Halbleitervorrichtungen 100 mit einfachen Leitungen angelegt werden. Da es zudem ausreicht, ein gemeinsames Leitungsmuster 164 zu den beiden Halbleitervorrichtungen 100 bereitzustellen, können die Vorrichtungen verkleinert werden.
  • Zudem sind in einer (bei dem vorliegenden Beispiel in den Halbleitervorrichtungen 100-1, 100-3) der Halbleitervorrichtungen 100, die in einem einzigen Leitungsmuster 170 angeordnet sind, eine Abtast-Emitter-Kontaktfläche 122, eine Kathodenkontaktfläche 118 und eine Anodenkontaktfläche 119 an ein Leitungsmuster 166 angeschlossen. Das Leitungsmuster 166 ist eine Kontaktfläche, die an eine externe Vorrichtung angeschlossen ist. Da bei den Halbleitervorrichtungen 100 bei dem vorliegenden Beispiel die Gate-Kontaktflächen 116 und andere Kontaktflächen angeordnet sind, um sich gegenüberzuliegen, können die Abtast-Emitter-Kontaktflächen 122, die Kathodenkontaktflächen 118 und die Anodenkontaktflächen 119 in der Nähe der Leitungsmuster 166 angeordnet sein.
  • Es sei zu beachten, dass bei der anderen (bei dem vorliegenden Beispiel den Halbleitervorrichtungen 100-2, 100-4) der Halbleitervorrichtungen 100, die in einem einzigen Leitungsmuster 170 angeordnet sind, eine Kathodenkontaktfläche 118 und eine Anodenkontaktfläche 119 nicht an ein Leitungsmuster 166 angeschlossen sein müssen. Bei dem vorliegenden Beispiel erfolgt an der Halbleitervorrichtung 100 keine Temperaturdetektion.
  • 13 ist eine Figur, die eine beispielhafte Oberseite eines Halbleitermoduls 400 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Es sei zu beachten, dass obwohl bei dem Halbleitermodul 400 die Anordnung von Anodenkontaktflächen 119 und Kathodenkontaktflächen 118 gegenüber der Anordnung von Anodenkontaktflächen 119 und Kathodenkontaktflächen 118 in 12 umgekehrt ist, die Anodenkontaktflächen 119 in 12 und die Anodenkontaktflächen 119 in 13 die gleichen Funktionen aufweisen, und die Kathodenkontaktflächen 118 in 12 und die Kathodenkontaktflächen 118 in 13 die gleichen Funktionen aufweisen, so dass sie die gleichen Symbole erhalten. Zudem wird ein oberes Strangleitungsmuster als Leitungsmuster 170-1 bezeichnet, und ein unteres Strangleitungsmuster wird als Leitungsmuster 170-2 bezeichnet. Die Leitungsmuster, die Gate-Klemmen sind, werden als Leitungsmuster 164 bezeichnet, und die Leitungsmuster, die Relaisklemmen sind, um nachstehend erwähnte Klemmen zu steuern, werden als Leitungsmuster 166 bezeichnet.
  • Das Halbleitermodul 400 bei dem vorliegenden Beispiel umfasst die Leiterrahmen 178. Die Halbleitervorrichtungen 100 sind plattierte Chips, die plattierte Oberflächen wie zuvor erwähnt aufweisen, und sind auf den vorbestimmten Leitungsmustern 170-1, 170-2 angeordnet. Ein Leiterrahmen 178 weist ein Ende auf, das an einem plattierten Chip gebondet ist, und das andere Ende, das an den Leitungsmustern 168, 170-2, bei denen es sich um externe Schaltungen handelt, gebondet ist. Ein Leiterrahmen 178 weist bei dem vorliegenden Beispiel Folgendes auf: einen ersten Kontaktierungsabschnitt 180 in Kontakt mit einer Halbleitervorrichtung 100; einen zweiten Kontaktierungsabschnitt 182 in Kontakt mit den Leitungsmustern 168, 170-2; einen Überbrückungsabschnitt 184, der den ersten Kontaktierungsabschnitt 180 und den zweiten Kontaktierungsabschnitt 182 oberhalb der Leiterplatte 162 überbrückt; einen Leitungszweigabschnitt 186, der den ersten Kontaktierungsabschnitt 180 an den Überbrückungsabschnitt 184 anschließt; und einen Leitungszweigabschnitt 188, der den zweiten Kontaktierungsabschnitt 182 an den Überbrückungsabschnitt 184 anschließt. Der erste Kontaktierungsabschnitt 180, der zweite Kontaktierungsabschnitt 182 und der Überbrückungsabschnitt 184 können aus leitfähigen flächigen Elementen bestehen, die zu einer XY-Ebene parallel sind. Der Überbrückungsabschnitt 184 kann ein konvexer Abschnitt sein, der von der Oberfläche einer Halbleitervorrichtung 100 aus vorsteht.
  • Das Halbleitermodul 400 weist bei dem vorliegenden Beispiel einen Formabschnitt 192 (siehe 14) als Verkleidung auf seiner Oberfläche auf. Der Formabschnitt 192 besteht aus einem gelierten Harz oder dergleichen.
  • In dem Überbrückungsabschnitt 184 wird eine Öffnung 190 zum Einspritzen des Harzes des Formabschnitts 192 unterhalb des Überbrückungsabschnitts 184 bereitgestellt. Der Überbrückungsabschnitt 184 ist bei dem vorliegenden Beispiel mit einer Vielzahl von Öffnungen 190 darin und um seine Mitte herum versehen. Dadurch kann sich das gelierte Harz, das den Formabschnitt 192 bildet, sicher oberhalb und unterhalb des Leiterrahmens 178 verteilen. Es sei zu beachten, dass das Leitungsmuster 170-1, das Leitungsmuster 170-2 und das Leitungsmuster 168 mit Abziehabschnitten 198 versehen sein können, die an Hauptklemmen außerhalb des Halbleitermoduls 400 elektrisch angeschlossen sind.
  • 14 ist eine Figur, die einen beispielhaften Querschnitt zeigt, der entlang E-E' in 13 gesehen ist. Der Querschnitt E-E' ist eine YZ-Ebene, die durch eine Öffnung 190 geht, die in einem Leiterrahmen 178 bereitgestellt wird. Wie in 14 gezeigt, weist der Leiterrahmen 178 ein Ende auf, das mit der Halbleitervorrichtung 100-1 verbunden ist, die oberhalb des Leitungsmusters 170-1 bereitgestellt wird. Zudem weist der Leiterrahmen 178 das andere Ende auf, das mit dem Leitungsmuster 170-2 verbunden ist. Ein erster Kontaktierungsabschnitt 180 ist oberhalb der Halbleitervorrichtung 100-1 angeordnet. Ein zweiter Kontaktierungsabschnitt 182 ist oberhalb des Leitungsmusters 170-2 angeordnet. Die Halbleitervorrichtungen 100-1, 100-2, 100-3, 100-4 sind bei dem vorliegenden Beispiel so genannte plattierte Chips, die plattierte Oberflächen aufweisen. Ein Überbrückungsabschnitt 184 ist mit einem ersten Kontaktierungsabschnitt 180 durch einen Leitungszweigabschnitt 186 verbunden und ist mit einem zweiten Kontaktierungsabschnitt 182 durch einen Leitungszweigabschnitt 188 verbunden. Wie zuvor erwähnt, da die Öffnung 190 in dem Überbrückungsabschnitt 184 bereitgestellt wird, ist der Raum, der durch den Leitungszweigabschnitt 186, den Leitungszweigabschnitt 188 und den Überbrückungsabschnitt 184 definiert wird, ebenfalls mit einem gelierten Harz für den Formabschnitt 192 gefüllt. Der Formabschnitt 192 kann beispielsweise aus einem anderen Material, wie etwa EpoxidHarz oder dergleichen, bestehen. Es sei zu beachten, dass zum Verbessern der Haftung an dem Formabschnitt 192 einer oder mehrere von dem ersten Kontaktierungsabschnitt 180, dem zweiten Kontaktierungsabschnitt 182, dem Leitungszweigabschnitt 186 und dem Leitungszweigabschnitt 188 mit einer oder mehreren Öffnungen 190 versehen sein kann bzw. können.
  • Es sei zu beachten, dass die Halbleitervorrichtungen 100-1, 100-2, 100-3, 100-4 bei dem vorliegenden Beispiel jeweils die Halbleitervorrichtungen 100 sein können, die den in 9 gezeigten Temperaturdetektionsabschnitt 110 aufweisen. In diesem Fall kann der Leiterrahmen 178 bei dem vorliegenden Beispiel der Leiterrahmen 134 sein, der sich mit dem in 9 gezeigten Temperaturdetektionsabschnitt 110 nicht überlappt. D.h. der Leiterrahmen 178 kann an die Oberfläche der Halbleitervorrichtung 100 gebondet sein, um den Temperaturdetektionsabschnitt 110 einzufassen. Der Leiterrahmen 178 weist einen einstückig gebildeten ersten Teil 136 und zweiten Teil 138 auf, und der erste Teil 136 oder der zweite Teil 138 können angeordnet sein, um den Temperaturdetektionsabschnitt 110 zu umgeben.
  • 15 ist ein schematisches Schaltbild, das eine Verbindungsbeziehung zwischen einem oberen Strang und einem unteren Strang eines Halbleitermoduls gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst. Wie in 15 gezeigt, sind die Halbleitervorrichtung 100-1 und die Halbleitervorrichtung 100-2 parallel geschaltet, um einen oberen Strang zu bilden. Die Halbleitervorrichtung 100-3 und die Halbleitervorrichtung 100-4 sind parallel geschaltet, um einen unteren Strang zu bilden. Bei dem vorliegenden Beispiel besteht ein Strang aus zwei Halbleitervorrichtungen 100. Der obere Strang, der die Halbleitervorrichtung 100-1 und die Halbleitervorrichtung 100-2 umfasst, und der untere Strang, der die Halbleitervorrichtung 100-3 und die Halbleitervorrichtung 100-4 umfasst, sind in Reihe geschaltet. Die Halbleitervorrichtung 100-1 und die Halbleitervorrichtung 100-3 sind auf der negativen Seite der X-Achse des Halbleitermoduls 400 angeordnet, wie in 13 gezeigt. Die Halbleitervorrichtung 100-2 und die Halbleitervorrichtung 100-4 sind auf der positiven Seite der X-Achse des Halbleitermoduls 400 angeordnet, wie in 13 gezeigt.
  • Eine der Steuerschaltungen, eine Steuerschaltung 172-1, ist an die Halbleitervorrichtung 100-1 und die Halbleitervorrichtung 100-2 angeschlossen. Die Steuerschaltung 172-1 liefert eine Gate-Spannung an die Halbleitervorrichtung 100-1 und die Halbleitervorrichtung 100-2. Zudem ist die andere der Steuerschaltungen, eine Steuerschaltung 172-2, an die Halbleitervorrichtung 100-3 und die Halbleitervorrichtung 100-4 angeschlossen. Die Steuerschaltung 172-2 kann ähnliche Funktionen wie die der Steuerschaltung 172-1 aufweisen.
  • Die Abtast-Emitter-Klemme (SE) ist mit der Abtast-Emitter-Kontaktfläche 122 verbunden. Die Emitter-Klemme (E) ist mit der Emitter-Elektrode 52 verbunden. Die Steuerschaltung 172-1 und die Steuerschaltung 172-2 detektieren jeweils Strom, der zwischen der Abtast-Emitter-Klemme (SE) und der Emitter-Klemme (E) fließt, anhand eines Abtastwiderstands Rse. Ansonsten können die Steuerschaltungen 172-1, 172-2 jeweils eine Temperaturdetektionsschaltung aufweisen, um eine Temperatur basierend auf Spannungsänderungen in einer Temperaturabtastdiode Temperaturdetektionsabschnitts 110, der an die Anodenkontaktfläche 119 und die Kathodenkontaktfläche 118 angeschlossen ist, zu detektieren.
  • 16 ist eine Figur, die eine beispielhafte Oberseite eines Halbleitermoduls 300 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in 16 gezeigt, umfasst das Halbleitermodul 300 bei dem vorliegenden Beispiel ein Gehäuse 88. Das Gehäuse 88 weist Hauptklemmen 86, wie etwa U-, V-, W-, P- oder N-Klemmen, und Steuerklemmen 99, wie etwa G- (Gate), Se- (Abtast-Emitter), A- (Anode) oder K- (Kathode) Klemmen, auf. Die Leiterplatte 162, die ein Leitungsmuster 170 aufweist, ist oberhalb einer Unterseite 94 des Gehäuses 88 montiert. Die Leiterplatte 162 wird beispielsweise durch Bonden einer Kupferleiterplatte auf ein Aluminiumoxid-Keramiksubstrat gebildet. Das Halbleitermodul 300 dient bei dem vorliegenden Beispiel beispielsweise zum Antreiben eines Drehstrommotors und ist ein so genannter 6-in-1-Typ mit sechs Strängen. Drei Leiterplatten 162 sind in dem Gehäuse 88 in der Y-Achsenrichtung in Reihe montiert. Jede Leiterplatte 162 umfasst obere und untere Stränge, die Ausgänge zu den einzelnen U-, V- und W-Hauptklemmen 86 bilden. Zudem weist jeder Strang zwei Halbleitervorrichtungen 100 auf, die parallel geschaltet sind, wie in 15 gezeigt.
  • Das Gehäuse 88 weist die Relaisklemmen 96 zur Verbindung mit den Leitungsmustern 166 auf. Die Leitungsmuster 166 und die Relaisklemmen 96 sind über die Leitungen 131 verbunden. Es sei zu beachten, dass die Abtast-Emitter-Kontaktfläche 122, die Kathodenkontaktfläche 118 und die Anodenkontaktfläche 119 über ähnliche Leitungen 131 auch an die Leitungsmuster 166 angeschlossen sein können. Zudem weist das Gehäuse 88 Steuerklemmen 99 auf. Jede Relaisklemme 96 ist mit jeder Steuerklemme 99 über eine Leitung 139 verbunden. Anders als die Leitungen 131 sind die Leitungen 139 vielleicht keine Drähte oder dergleichen, sondern können metallische Leitungen oder dergleichen sein, die im Innern des Gehäuses 88 eingebettet sind. Bei dem vorliegenden Beispiel werden die Steuerklemmen 99 auf der negativen Seite der X-Achse der Leiterplatte 162 bereitgestellt und werden nicht auf der positiven Seite der X-Achse bereitgestellt. Diese Anordnung ist möglich, weil die Detektionsabschnitte 108 (siehe 20) der Halbleitervorrichtungen 100-2, 100-4, die auf der anderen Seite im Hinblick auf die Strömungswegrichtung angeordnet sind, d.h. auf der stromaufwärtigen Seite, nicht an die Steuerklemmen 99 angeschlossen sind. Dadurch kann die Montagefähigkeit der Gate-Treiberschaltungen oder dergleichen, an welche die Steuerklemmen 99 angeschlossen werden, mit den Steuerschaltungen 172-1, 172-2 verbessert werden, und die Anordnung des Layouts kann vereinfacht werden.
  • Die Anzahl der Steuerklemmen 99 kann die gleiche wie die Anzahl der Relaisklemmen 96 und der Leitungsmuster 166 sein. Bei dem vorliegenden Beispiel werden fünf Leitungsmuster 166 und Relaisklemmen 96 bereitgestellt, die der Halbleitervorrichtung 100-1 und der Halbleitervorrichtung 100-2 entsprechen, und es werden fünf Leitungsmuster 166 und Relaisklemmen 96, die der Halbleitervorrichtung 100-3 und der Halbleitervorrichtung 100-4 entsprechen, bereitgestellt.
  • Ein Kühlabschnitt, über den man ein Kühlmittel in einer vorbestimmten Strömungswegrichtung fließen lässt, ist unterhalb des Gehäuses 88 angeordnet. Der Kühlabschnitt ist unterhalb der Unterseite 94 angeordnet, und ist in einer Position angeordnet, die in 16 von oben gesehen nicht visuell zu erkennen ist. Zudem kann das Gehäuse 88 Durchgangslöcher 84 aufweisen, um das Halbleitermodul 300 an einer externen Vorrichtung zu befestigen.
  • 17 ist eine Figur, die eine beispielhafte Rückseite des Halbleitermoduls 300 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 17 ist eine Figur, die das Halbleitermodul 300 von der gegenüberliegenden Seite in der Z-Achsenrichtung zu der Oberseitenansicht in 16 gesehen, d.h. von der negativen Seite der Z-Achse zu der positiven Seite der Z-Achse gesehen. Wie in 17 gezeigt, weist das Gehäuse 88 einen Kühlabschnitt 114 auf. Der Kühlabschnitt 114 weist eine Seitenwand 63 auf. Der Kühlabschnitt 114 ist mit einem Raum versehen, der von der Seitenwand 63 umgeben ist. Ein Kühlmittel fließt durch den Raum. In dem Raum kann der Kühlabschnitt 114 mit einer Vielzahl von Kühlrippen 95 versehen sein, die entlang der X-Achsenrichtung angeordnet sind.
  • Das Gehäuse 88 weist einen Kühlmitteleinlass 97, um ein Kühlmittel in den Kühlabschnitt 114 einzulassen, und einen Kühlmittelauslass 98, um das Kühlmittel aus dem Kühlabschnitt 114 auszulassen, auf. Entsprechend ist eine der Seiten, die näher an dem Kühlmittelauslass 98 liegt, die stromabwärtige Seite, und die andere der Seiten, die näher an dem Kühlmitteleinlass 97 liegt, ist die stromaufwärtige Seite. Obwohl bei dem vorliegenden Beispiel das Halbleitermodul 300 einen Kühlmitteleinlass 97 und einen Kühlmittelauslass 98 aufweist, kann es eine Vielzahl von Kühlmitteleinlässen 97 und eine Vielzahl von Kühlmittelauslässen 98 aufweisen.
  • Der Kühlmitteleinlass 97 und der Kühlmittelauslass 98 können jeweils auf zwei Seiten bereitgestellt werden, die sich in der X-Achsenrichtung oder der Y-Achsenrichtung gegenüberstehen. Bei dem vorliegenden Beispiel befindet sich der Kühlmitteleinlass 97 auf der positiven Seite der X-Achse, und der Kühlmittelauslass 98 befindet sich auf der negativen Seite der X-Achse.
  • 18 ist eine Figur, die einen beispielhaften Querschnitt zeigt, der entlang C-C' in 16 und 17 gesehen ist. Der Querschnitt C-C' ist eine XZ-Ebene, die durch die Halbleitervorrichtung 100-1 und die Halbleitervorrichtung 100-2 geht. Wie in 18 gezeigt, ist das Gehäuse 88 mit einer Vertiefung 93 zum Montieren der Leiterplatte 162, die das Leitungsmuster 170 aufweist, versehen. D.h. die Leiterplatte 162 ist an der Unterseite 94 der Vertiefung 93 angeordnet. Die Leiterplatte 162 kann darüber die Halbleitervorrichtung 100-1 und die Halbleitervorrichtung 100-2 aufweisen. Die Tiefe der Vertiefung 93 kann größer als die Dicke der Halbleitervorrichtungen 100-1, 100-2 und der Leiterplatte 162 sein. Es sei zu beachten, dass in 18 und 19 die Abbildung des Formabschnitts 192, der die Halbleitervorrichtungen 100-1, 100-2 abdeckt, aus praktischen Gründen entfällt.
  • Das Gehäuse 88 weist den Kühlabschnitt 114 unterhalb der Unterseite 94 auf. Das Gehäuse 88 weist den Kühlmitteleinlass 97 und den Kühlmittelauslass 98 auf. Da der Querschnitt C-C' nicht durch den Kühlmitteleinlass 97 und den Kühlmittelauslass 98 geht, sind die Positionen des Kühlmitteleinlasses 97 und des Kühlmittelauslasses 98 in der XZ-Ebene in 18 mit gestrichelten Linienabschnitten angegeben. Das Kühlmittel begibt sich im Innern des Kühlabschnitts 114 von der positiven Seite der X-Achse zur negativen Seite der X-Achse. Die doppelparallelen Halbleitervorrichtungen 100-1, 100-2 können parallel zur Richtung der Strömung des Kühlmittels angeordnet sein.
  • 19 ist eine Figur, die einen beispielhaften Querschnitt zeigt, der entlang D-D' in 16 und 17 gesehen ist. Der Querschnitt D-D' ist eine YZ-Ebene, die durch die Halbleitervorrichtung 100-2 und die Halbleitervorrichtung 100-4 geht. Bei dem vorliegenden Beispiel sind in der Y-Achsenrichtung drei Leiterplatten 162 an der Unterseite 94 der Vertiefung 93 angeordnet. Der Kühlabschnitt 114 kann mit einer Vielzahl von Kühlrippen 95 versehen sein. Die Kühlrippen 95 können von dem unteren Ende des Raums im Innern des Kühlabschnitts 114 in der Z-Achsenrichtung bis zu seinem oberen Ende des Raums reichen.
  • Falls die Kühlrippen 95 in dem Kühlabschnitt 114 bereitgestellt werden, bewegt sich das Kühlmittel in der X-Achsenrichtung zwischen den angrenzenden Kühlrippen 95. Aus diesem Grund kann die Strömungswegrichtung des Kühlmittels die Erstreckungsrichtung der Kühlrippen 95 (X-Achsenrichtung) sein. Falls die Kühlrippen 95 in dem Kühlabschnitt 114 nicht bereitgestellt werden, kann die Strömungswegrichtung des Kühlmittels eine Richtung sein, die den Kühlmitteleinlass 97 und den Kühlmittelauslass 98 verbindet.
  • 20 ist eine Figur, die eine andere beispielhafte Struktur der Oberseite der Halbleitervorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Halbleitermodule 300, 400 weisen die Halbleitervorrichtungen 100 vor. In 20 sind jeweils beispielhafte Oberseiten der Halbleitervorrichtung 100-1 und der Halbleitervorrichtung 100-2 gezeigt. Die Halbleitervorrichtung 100-1 wird auf einer Seite (der Seite des Kühlmittelauslasses 98) der Halbleitermodule 300, 400 in der Strömungswegrichtung des Kühlmittels bereitgestellt. Zudem wird die Halbleitervorrichtung 100-2 auf der anderen Seite (der Seite des Kühlmitteleinlasses 97) der Strömungswegrichtung des Kühlmittels in den Halbleitermodulen 300, 400 bereitgestellt.
  • Die Halbleitervorrichtung 100-1 umfasst den aktiven Abschnitt 120 und den Randabschlussstrukturabschnitt 90. In dem aktiven Abschnitt 120 sind ein Halbleiterelement-Hauptabschnitt 125 und ein Halbleiterelement-Abtastabschnitt 124 gebildet. Der Halbleiterelement-Hauptabschnitt 125 ist mit den Transistorabschnitten 70 und den Diodenabschnitten 80 versehen. Bei dem vorliegenden Beispiel werden die Transistorabschnitte 70 und die Diodenabschnitte 80 bereitgestellt, um sich entlang der X-Achsenrichtung zu erstrecken. Zudem werden bei dem vorliegenden Beispiel die Transistorabschnitte 70 und die Diodenabschnitte 80 in der Y-Achsenrichtung abwechselnd bereitgestellt.
  • In der Halbleitervorrichtung 100-1 werden die Gate-Kontaktfläche 116, die Blind-Gate-Kontaktfläche 115 und eine Vielzahl von Detektionskontaktflächen 126 oberhalb der Oberseite 21 des Halbleitersubstrats 10 bereitgestellt. Bei einem Beispiel sind die Detektionskontaktflächen 126 die Anodenkontaktfläche 119, die Kathodenkontaktfläche 118 und die Abtast-Emitter-Kontaktfläche 122. In der Halbleitervorrichtung 100-1 werden die Detektionskontaktflächen 126 auf einer der Endseiten, die sich in der X-Achsenrichtung gegenüberstehen, (auf der negativen Seite der X-Achse) bereitgestellt, und die Gate-Kontaktfläche 116 und die Blind-Gate-Kontaktfläche 115 werden auf der anderen der Endseiten (auf der positiven Seite der X-Achse) bereitgestellt. Es sei zu beachten, dass die Anzahl und die Typen der Kontaktflächen, die in dem Halbleitersubstrat 10 bereitgestellt werden, 10 nicht auf diejenigen eingeschränkt sind, die in 20 gezeigt werden.
  • In der Halbleitervorrichtung 100-1 wird der Halbleiterelement-Abtastabschnitt 124 oberhalb der Oberseite 21 des Halbleitersubstrats 10 bereitgestellt. Bei dem vorliegenden Beispiel wird der Halbleiterelement-Abtastabschnitt 124 auf einer der Endseiten, die sich in der X-Achsenrichtung gegenüberstehen, (auf der negativen Seite der X-Achse) bereitgestellt. Der Halbleiterelement-Abtastabschnitt 124 ist an die Abtast-Emitter-Kontaktfläche 122 angeschlossen, und die Abtast-Emitter-Kontaktfläche 122 ist an die Abtast-Emitter-Klemme (SE) angeschlossen.
  • Die Kathodenkontaktfläche 118 und die Anodenkontaktfläche 119 sind jeweils an die Anode und die Kathode der Temperaturabtastdiode des Temperaturdetektionsabschnitts 110 angeschlossen. Die Gate-Kontaktfläche 116 ist mit den Gate-Metallschichten der Transistorabschnitte 70 verbunden. Die Blind-Gate-Kontaktfläche 115 ist eine Kontaktfläche, die zur Abschirmung von Blindgräben zu verwenden ist.
  • Die Halbleitervorrichtung 100-1 umfasst einen Gate-Kanal 50, der den Transistorabschnitten 70 eine Gate-Spannung zuführt. Bei einem Beispiel wird der Gate-Kanal 50 oberhalb der Oberseite 21 des Halbleitersubstrats 10 bereitgestellt und ist gegenüber der Oberseite 21 durch die Zwischenschicht-Dielektrikumsfolie 38 isoliert.
  • Der Gate-Kanal 50 wird bereitgestellt, um von oben gesehen zwischen einer Endseite des Halbleitersubstrats 10 und jeder Kontaktfläche hindurchzugehen. Der Gate-Kanal 50 wird bei dem vorliegenden Beispiel bereitgestellt, um zwischen jeder von der Gate-Kontaktfläche 116, der Kathodenkontaktfläche 118, der Anodenkontaktfläche 119 und der Abtast-Emitter-Kontaktfläche 122 und der Endseite, die diesen Kontaktflächen am nächsten ist, hindurchzugehen und um zu der Endseite parallel zu sein. Der Gate-Kanal 50 ist mit der Gate-Kontaktfläche 116 verbunden. Zudem wird der Gate-Kanal 50 bereitgestellt, um den aktiven Abschnitt 120 zwischen den anderen Endseiten des Halbleitersubstrats 10 und dem aktiven Abschnitt 120 zu umgeben. D.h. der Gate-Kanal 50 wird bei dem vorliegenden Beispiel bereitgestellt, um einen Ring entlang den einzelnen Endseiten des Halbleitersubstrats 10 zu bilden.
  • Die Gate-Kanäle 48 umgehen einzelne Kontaktflächen in einer XY-Ebene und sind mit dem Gate-Kanal 50 verbunden. Die Gate-Kanäle 48 können oberhalb des aktiven Abschnitts 120 bereitgestellt werden. Die Gate-Kanäle 48 können bereitgestellt werden, um in der X-Achsenrichtung entlang dem Temperaturdetektionsabschnitt 110 und der Temperaturdetektionsleitung 112 zu verlaufen.
  • Der Randabschlussstrukturabschnitt 90 wird an der Oberseite des Halbleitersubstrats 10 und zwischen dem Gate-Kanal 50 und der äußeren Peripherie 140 des Halbleitersubstrats 10 bereitgestellt. Der Randabschlussstrukturabschnitt 90 kann angeordnet sein, um einen Ring zu bilden, um den Gate-Kanal 50 an der Oberseite des Halbleitersubstrats 10 zu umgeben. Der Randabschlussstrukturabschnitt 90 ist bei dem vorliegenden Beispiel entlang der äußeren Peripherie 140 des Halbleitersubstrats 10 angeordnet.
  • Die Halbleitervorrichtung 100-1 umfasst einen Detektionsabschnitt 108. Bei einem Beispiel ist der Detektionsabschnitt 108 der Temperaturdetektionsabschnitt 110 oder der Halbleiterelement-Abtastabschnitt 124. Die Halbleitervorrichtung 100-1 weist eine Detektionskontaktfläche 126 auf, die an den Detektionsabschnitt 108 angeschlossen ist. Dagegen umfasst die Halbleitervorrichtung 100-2 einen Detektionsabschnitt 108, aber keine Detektionskontaktfläche 126.
  • Der Temperaturdetektionsabschnitt 110 wird oberhalb des aktiven Abschnitts 120 bereitgestellt. Der Temperaturdetektionsabschnitt 110 kann in der Mitte des aktiven Abschnitts 120 bereitgestellt werden, wenn das Halbleitersubstrat 10 von oben gesehen ist. Der Temperaturdetektionsabschnitt 110 weist eine Längsseite auf, die sich in einer vorbestimmten Längsrichtung erstreckt. Obwohl die Längsrichtung bei dem vorliegenden Beispiel die X-Achsenrichtung ist, kann die Längsrichtung anders als die X-Achsenrichtung sein. Der Temperaturdetektionsabschnitt 110 kann sich über einen oder mehrere Transistorabschnitte 70 und einen oder mehrere Diodenabschnitte 80 erstrecken.
  • Die Temperaturdetektionsleitung 112 wird oberhalb des aktiven Abschnitts 120 bereitgestellt. Die Temperaturdetektionsleitung 112 ist mit dem Temperaturdetektionsabschnitt 110 verbunden. Auf der Oberseite 21 des Halbleitersubstrats 10 erstreckt sich die Temperaturdetektionsleitung 112 bis zu einem Endabschnitt des aktiven Abschnitts 120 und ist mit der Kathodenkontaktfläche 118 und der Anodenkontaktfläche 119 verbunden. Die Temperatur des Temperaturdetektionsabschnitts 110 kann durch Messen elektrischer Kennwerte des Temperaturdetektionsabschnitts 110 anhand der Kathodenkontaktfläche 118 und der Anodenkontaktfläche 119 detektiert werden.
  • Die Temperaturdetektionsleitung 112 ist bei dem vorliegenden Beispiel aus Aluminium (Al) gebildet. Die Temperaturdetektionsleitung 112 kann durch Sputtern von Aluminium (Al) gebildet werden. D.h. eine Leitung, welche die Temperaturdetektionsleitung 112 und die Kathodenkontaktfläche 118 verbindet, und eine Leitung, welche die Temperaturdetektionsleitung 112 und die Anodenkontaktfläche 119 verbindet, kann durch Ätzen von Aluminium (Al), nachdem das Aluminium (Al) gesputtert wurde, gebildet werden. Es sei zu beachten, dass die Temperaturdetektionsleitung 112 aus Polysilizium gebildet sein kann.
  • Die Halbleitervorrichtung 100-2 weist eine Konfiguration auf, die durch Umkehren der Halbleitervorrichtung 100-1 in der X-Achsenrichtung erzielt wird. Die Flächen der aktiven Abschnitte 120 der Halbleitervorrichtung 100-1 und der Halbleitervorrichtung 100-2 sind gleich. Aus diesem Grund fließt im Betrieb der Halbleitervorrichtung 100-1 und der Halbleitervorrichtung 100-2 im Wesentlichen der gleiche Strom in der Halbleitervorrichtung 100-1 und der Halbleitervorrichtung 100-2.
  • In der Halbleitervorrichtung 100-1 sind die Kathodenkontaktfläche 118, die Anodenkontaktfläche 119 und die Abtast-Emitter-Kontaktfläche 122 und der Halbleiterelement-Abtastabschnitt 124 auf einer der Endseiten, die sich in der X-Achsenrichtung gegenüberstehen, (auf der negativen Seite der X-Achse) angeordnet, und die Gate-Kontaktfläche 116 ist auf der anderen der Endseiten (auf der positiven Seite der X-Achse) angeordnet. In der Halbleitervorrichtung 100-2, werden die Detektionskontaktflächen 126 nicht bereitgestellt, und eine Gate-Kontaktfläche 116 ist auf einer der Endseiten (auf der negativen Seite der X-Achse) angeordnet.
  • In der Halbleitervorrichtung 100-2 können der Temperaturdetektionsabschnitt 110 und der Halbleiterelement-Abtastabschnitt 124 als Detektionsabschnitt 108 eingebaut sein. D.h. die Halbleitervorrichtungen 100-1, 100-2 können der gleiche Chip sein. Falls jedoch insbesondere als die Detektionskontaktfläche 126 in der Halbleitervorrichtung 100-2 die Abtast-Emitter-Kontaktfläche 122, die an den Halbleiterelement-Abtastabschnitt 124 angeschlossen ist, bereitgestellt wird, und die Abtast-Emitter-Kontaktfläche 122 freigegeben wird, gibt es Bedenken, dass das Gate-Potential des Halbleiterelement-Abtastabschnitts 124 instabil werden könnte und der Betrieb des Elements beeinträchtigt werden könnte. Obwohl ein derartiger Nachteil dadurch behoben werden kann, dass die Abtast-Emitter-Kontaktfläche 122 als Detektionskontaktfläche 126 an das Emitter-Potential angeschlossen wird, sind zusätzliche Leitungen notwendig, und dies kann der Verkleinerung der Produkte entgegenwirken. Aus diesem Grund können bei dem vorliegenden Beispiel Signale von dem Temperaturdetektionsabschnitt 110 und dem Halbleiterelement-Abtastabschnitt 124, die eingebaut sind, ungültig gemacht werden, so dass sie nicht ausgegeben werden können. Insbesondere können diese Detektionsabschnitte 108 abgedeckt sein, beispielsweise wenn die Emitter-Elektrode 52 auf das Halbleitersubstrat 10 abgeschieden wird, ohne die Detektionskontaktfläche 126 bereitzustellen. Zudem kann eine Schutzfolie, die aus Polyimid oder dergleichen gebildet ist, die Detektionsabschnitte 108, die mit der Emitter-Elektrode 52 abgedeckt sind, von oben abdecken, oder eine Schutzfolie, die aus Polyimid oder dergleichen gebildet ist, kann die Detektionsabschnitte 108, die nicht mit der Emitter-Elektrode 52 abgedeckt sind, von oben abdecken.
  • Bei den Halbleitermodulen 300, 400 weist die Halbleitervorrichtung 100-3 die gleiche Konfiguration wie die der Halbleitervorrichtung 100-1 bei dem vorliegenden Beispiel auf. Zudem weist die Halbleitervorrichtung 100-4 die gleiche Konfiguration wie die der Halbleitervorrichtung 100-2 bei dem vorliegenden Beispiel auf.
  • 21 ist ein schematisches Schaltbild einer Halbleiterschaltungsvorrichtung 500 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 21 gezeigt, umfasst die Halbleiterschaltungsvorrichtung 500 bei dem vorliegenden Beispiel die Halbleitervorrichtung 100. Die Halbleitervorrichtung 100 weist den Halbleiterelement-Hauptabschnitt 125 und den Halbleiterelement-Abtastabschnitt 124 auf (siehe 22 und 23), die in dem Halbleitersubstrat 10 bereitgestellt werden. Der Halbleiterelement-Hauptabschnitt 125 umfasst die Transistorabschnitte 70 und die Diodenabschnitte 80. Der Halbleiterelement-Abtastabschnitt 124 umfasst einen anderen Transistorabschnitt 71, der anders als die Transistorabschnitte 70 ist, und einen anderen Diodenabschnitt 81, der mit Bezug auf den Transistorabschnitt 71 auf der inneren Seite angeordnet ist und anders als die Diodenabschnitte 80 ist.
  • Zudem umfasst die Halbleiterschaltungsvorrichtung 500 eine Steuerschaltung 172, die Folgendes umfasst: eine Stromdetektionsschaltung 220, die den Durchlassstrom und den Rückwärtsstrom des Halbleiterelement-Abtastabschnitts 124 detektiert; eine Temperaturdetektionsschaltung 210, welche die Temperatur der Halbleitervorrichtung 100 detektiert; und eine Gate-Treiberschaltung 230, die ein Signal ausgibt, das von dem Stromwert des Rückwärtsstroms abhängig ist. Dabei gelten die zuvor erwähnten Erklärungen bei dem vorliegenden Beispiel jeweils für die Halbleitervorrichtung 100 und die Steuerschaltung 172.
  • In der Halbleitervorrichtung 100 ist die Gate-Klemme (G) gleichbedeutend mit der Gate-Kontaktfläche 116. Die Anodenklemme (A) ist gleichbedeutend mit der Anodenkontaktfläche 119 und ist mit der Temperaturdetektionsschaltung 210 verbunden, die außerhalb der Halbleitervorrichtung 100 bereitgestellt wird. Die Kathodenklemme (K) ist gleichbedeutend mit der Kathodenkontaktfläche 118 und ist außerhalb der Halbleitervorrichtung 100 geerdet. Die Abtast-Emitter-Klemme (SE) ist gleichbedeutend mit der Abtast-Emitter-Kontaktfläche 122, und die Stromdetektionsschaltung 220 und der Abtastwiderstand Rse, die außerhalb der Halbleitervorrichtung 100 bereitgestellt werden, sind stromabwärts von der Abtast-Emitter-Kontaktfläche 122 parallel geschaltet. Die Temperaturdetektionsschaltung 210 detektiert eine Temperatur basierend auf Spannungsänderungen der Temperaturabtastdiode des Temperaturdetektionsabschnitts 110. Beispielsweise weist die Temperaturabtastdiode negative Temperaturkennwerte auf, die der Widerstand verringert, wenn die Temperatur ansteigt. Die Stromdetektionsschaltung 220 konvertiert einen Spannungsabfall des Abtastwiderstands Rse in Strom und detektiert Strom, der in den Halbleiterelement-Hauptabschnitt 125 fließt, gemäß dem Flächenverhältnis zwischen dem Halbleiterelement-Hauptabschnitt 125 und dem Halbleiterelement-Abtastabschnitt 124. Die Gate-Treiberschaltung 230 steuert das Gate der Halbleitervorrichtung 100 an. Die Gate-Treiberschaltung 230 kann ein Signal, das eine anormale Wärmeerzeugung angibt, von der Temperaturdetektionsschaltung 210 oder ein Signal, das einen Überstrom angibt, von der Stromdetektionsschaltung 220 empfangen und eine Schutzmaßnahme treffen, um das Gate und so weiter auszuschalten.
  • 22 ist eine vergrößerte Ansicht eines Schnitts, der den Halbleiterelement-Abtastabschnitt 124 und seine Umgebung in 20 umfasst. Wie ebenfalls in 21 gezeigt, besteht ein Merkmal bei dem vorliegenden Beispiel darin, dass der Halbleiterelement-Abtastabschnitt 124 aus einem so genannten rückwärtsleitenden IGBT besteht, der den Transistorabschnitt 71 und den Diodenabschnitt 81 aufweist. Der Halbleiterelement-Abtastabschnitt 124 weist eine Störstellenkonzentration auf, die in Draufsicht höher als die der Basisregionen 14 ist, und ist von der Wannenregion 11 des zweiten Leitfähigkeitstyps (P-dotiert) umgegeben, die tiefer als die Grabenabschnitte ist. Dabei ist bei dem vorliegenden Beispiel der Diodenabschnitt 81 mit Bezug auf den Transistorabschnitt 71 auf der inneren Seite angeordnet, indem der Diodenabschnitt 81 von dem Transistorabschnitt 71 umgeben ist.
  • Der Diodenabschnitt 81 kann eine Region sein, die in Gedanken auf der Oberseite 21 erscheint, wenn eine Region, in der die Kathodenregion 82 an der Unterseite 23 bereitgestellt wird, in Gedanken auf die Oberseite 21 projiziert wird. Da bei dem vorliegenden Beispiel der Diodenabschnitt 81 von dem Transistorabschnitt 71 umgegeben ist, kann der Zufluss von Ladungsträgern von der Wannenregion 11 in die Kathodenregion 82 des Diodenabschnitts 81 verhindert werden. Es sei zu beachten, dass das Flächenverhältnis zwischen dem Transistorabschnitt 71 und dem Diodenabschnitt 81 in dem Halbleiterelement-Abtastabschnitt 124 gleich dem Flächenverhältnis zwischen den Transistorabschnitten 70 und den Diodenabschnitten 80 bei der in 20 gezeigten Halbleitervorrichtung 100 sein kann.
  • 23 ist eine andere vergrößerte Ansicht eines Schnitts, der den Halbleiterelement-Abtastabschnitt 124 und seine Umgebung in 20 umfasst. Das vorliegende Beispiel ist dadurch anders als der in 22 gezeigte Halbleiterelement-Abtastabschnitt, dass ein Diodenabschnitt 81 von zwei Transistorabschnitten 71 eingefasst ist. Der Diodenabschnitt 81 kann eine Region sein, die in Gedanken auf der Oberseite 21 erscheint, falls eine Region, in der die Kathodenregion 82 an der Unterseite 23 bereitgestellt wird, in Gedanken auf die Oberseite 21 projiziert wird.
  • Eine Region, die sich in Draufsicht in dem Halbleiterelement-Abtastabschnitt 124 aber nicht in dem Transistorabschnitt 71 und dem Diodenabschnitt 81 befindet, kann mit der Kollektor-Region 22 an der Unterseite 23 bereitgestellt werden. Da bei dem vorliegenden Beispiel die Kathodenregion 82 von der Wannenregion 11 getrennt ist, und der Diodenabschnitt 81 mit Bezug auf den Transistorabschnitt 71 auf der inneren Seite angeordnet ist, kann der Zufluss von Ladungsträgern von der Wannenregion 11 in die Kathodenregion 82 des Diodenabschnitts 81s verhindert werden. Es sei zu beachten, dass das Flächenverhältnis zwischen dem Transistorabschnitt 71 und dem Diodenabschnitt 81 in dem Halbleiterelement-Abtastabschnitt 124 gleich dem Flächenverhältnis zwischen den Transistorabschnitten 70 und den Diodenabschnitten 80 in der in 20 gezeigten Halbleitervorrichtung 100 sein kann.
  • 24 ist eine Figur, die eine Beziehung zwischen der Spannung Vce und dem Strom Ic der in 21 gezeigten Halbleitervorrichtung 100 zeigt. Wie in 24 gezeigt, da der Betrieb der Transistorabschnitte 70, 71 beginnt, wenn die Spannung Vce von null in der positiven Richtung erhöht wird, steigt der Strom Ic in der positiven Richtung zusammen mit dem Anstieg der Spannung Vce an. Da der Betrieb der Diodenabschnitte 80, 81 beginnt, wenn die Spannung Vce von null in der negativen Richtung erhöht wird, steigt der Strom Ic in der negativen Richtung zusammen mit dem Anstieg der Spannung Vce an.
  • 25 ist eine Figur, welche die Stromabtastkennlinien der in 21 gezeigten Halbleitervorrichtung 100 zeigt. Bei einem Beispiel wird in 25 der Betrieb für den Fall, dass die Gate-Spannung Vg, die 15 (V) beträgt, angelegt wird, und für den Fall, dass die Gate-Spannung Vg (Vg = 0 (V)) nicht angelegt wird, gezeigt. Wie in 25 gezeigt, nimmt bei dem vorliegenden Beispiel der Abtaststrom Is in der Halbleitervorrichtung 100 in der positiven Richtung zusammen mit dem Anstieg der Abtastspannung Vse in der positiven Richtung zu. Zudem nimmt in der Halbleitervorrichtung 100 bei dem vorliegenden Beispiel, da der Halbleiterelement-Abtastabschnitt 124 aus einem rückwärts leitenden IGBT besteht, der Strom Is in der negativen Richtung zusammen mit dem Anstieg der Spannung Vse in der negativen Richtung zu. Zudem nimmt auch, wenn die Spannung Vg gleich null ist, der Strom Is in der negativen Richtung zusammen mit dem Anstieg der Spannung Vse in der negativen Richtung zu. Wenn die Spannung Vg gleich null ist, ist der Anstieg des Stroms Ic in der negativen Richtung zusammen mit dem Anstieg der Spannung Vse in der negativen Richtung stärker als für den Fall, dass die Spannung Vg 15 V beträgt. Es sei zu beachten, dass das vorliegende Beispiel nicht das einzige Beispiel ist und der Halbleiterelement-Abtastabschnitt 124 nur aus einem Transistorabschnitt 71 ohne Diodenabschnitt 81 bestehen kann.
  • 26 ist eine Figur, die einen Schnitt zeigt, der die letzte Leiterplatte 162 und ihre Umgebung in der -Y-Achsenrichtung des in 16 gezeigten Halbleitermoduls 300 umfasst. In 26 wird auch die Strömungswegrichtung eines Kühlmittels, das in dem Kühlabschnitt 114 fließt, gezeigt.
  • Die Flächen der aktiven Abschnitte 120 der Halbleitervorrichtung 100-1 und der Halbleitervorrichtung 100-2, die in dem Leitungsmuster 170-1 angeordnet sind, sind die gleichen. Aus diesem Grund fließt während des Betriebs der Halbleitervorrichtung 100-1 und der Halbleitervorrichtung 100-2 im Wesentlichen der gleiche Strom in der Halbleitervorrichtung 100-1 und der Halbleitervorrichtung 100-2, und das Ausmaß der Wärmeerzeugung der Halbleitervorrichtung 100-1 und der Halbleitervorrichtung 100-2 kann im Wesentlichen das gleiche sein. Damit die Wärmeerzeugung gleich oder niedriger als eine zulässige Temperatur bleibt, erfolgt eine Kühlung, indem man ein Kühlmittel von dem Kühlmitteleinlass 97 des Kühlabschnitts 114 zu dem Kühlmittelauslass 98 desselben fließen lässt. Da man wie zuvor erwähnt das Kühlmittel von dem Kühlmitteleinlass 97 zu dem Kühlmittelauslass 98 fließen lässt, erwärmt es sich dabei durch die Wärmeerzeugung der Halbleitervorrichtungen 100-2, 100-4, die auf der anderen Seite (auf der positiven Seite der X-Achse) einer vorbestimmten Strömungswegrichtung angeordnet sind, und die Halbleitervorrichtungen 100-1, 100-3, die auf einer Seite (auf der negativen Seite der X-Achse) der vorbestimmten Strömungswegrichtung angeordnet sind, werden durch das Kühlmittel gekühlt, das sich im Vergleich dazu, wenn es durch den Kühlmitteleinlass 97 fließt, erwärmt hat. Dabei ist die andere Seite die stromaufwärtige Seite, und die eine Seite ist die stromabwärtige Seite. Entsprechend müssen nur die Detektionsabschnitte 108 der Halbleitervorrichtungen 100, die stromabwärts angeordnet sind, überwacht werden, um die Halbleitervorrichtungen 100, die an den Halbleitermodulen 300, 400 montiert sind, unter zulässigen Bedingungen (auf oder unter einer zulässigen Temperatur oder mit zulässigem Strom oder weniger) zu verwenden. Nachstehend wird dies unter Verwendung von 27 ausführlich erklärt.
  • 27 ist eine Figur, welche die Temperatur eines Kühlmittels in dem in 26 gezeigten Halbleitermodul 300 für jede Position in der X-Achsenrichtung zeigt. Wie in 27 gezeigt, wird die Temperatur des Kühlmittels an dem Kühlmitteleinlass 97 als Temperatur T1 bezeichnet. Die Temperatur des Kühlmittels an der Halbleitervorrichtung 100-2, die auf der stromaufwärtigen Seite des Kühlmittels angeordnet ist, wird als Temperatur T2 bezeichnet. Die Temperatur des Kühlmittels an der Halbleitervorrichtung 100-1, die stromabwärts von dem Kühlmittel angeordnet ist, wird als Temperatur T3 bezeichnet. Die Temperatur des Kühlmittels an dem Kühlmittelauslass 98 wird als Temperatur T4 bezeichnet.
  • Da das Kühlmittel, das von dem Kühlmitteleinlass 97 aus eingelassen wird (siehe 17), die Halbleitervorrichtung 100-2 und die Halbleitervorrichtung 100-4 abkühlt, nimmt seine Temperatur auf Grund des Kühlvorgangs zu. Aus diesem Grund ist die Temperatur T2 höher als die Temperatur T1. Da das Kühlmittel, das die Halbleitervorrichtung 100-2 und die Halbleitervorrichtung 100-4 abgekühlt hat, als Nächstes die Halbleitervorrichtung 100-1 und die Halbleitervorrichtung 100-3 abkühlt, steigt die Temperatur auf Grund dieses Kühlvorgangs weiter an. Aus diesem Grund ist die Temperatur T3 höher als die Temperatur T2. Die Temperatur des Kühlmittels, das die Halbleitervorrichtung 100-1 und die Halbleitervorrichtung 100-3 abgekühlt hat, steigt nicht an, da es an dem Kühlmittelauslass keine Halbleitervorrichtungen 100 gibt. Aus diesem Grund ist die Temperatur T4 niedriger als die Temperatur T3. Aus diesem Grund kann durch das Überwachen der Temperatur T3 der Halbleitervorrichtung 100-1 und der Halbleitervorrichtung 100-3 beurteilt werden, ob sich die einzelnen Halbleitervorrichtungen 100 in einem überhitzten Zustand befinden oder nicht. Die Temperatur T2 der Halbleitervorrichtung 100-2 und der Halbleitervorrichtung 100-4 muss nicht überwacht werden.
  • Da bei dem Beispiel aus 26 die Halbleitervorrichtung 100-1 und die Halbleitervorrichtung 100-3, die auf einer Seite (der negativen Seite der X-Achse) der Strömungswegrichtung des Kühlmittels angeordnet sind, überwacht werden, um zu beurteilen, ob sie sich in einem überhitzten Zustand befinden oder nicht, werden die Detektionskontaktflächen 126 (die Anodenkontaktfläche 119, die Kathodenkontaktfläche 118 und die Abtast-Emitter-Kontaktfläche 122) an die Leitungsmuster 166 angeschlossen. Die Leitungsmuster 166 sind mit den Relaisklemmen 96 verbunden, die an dem Gehäuse 88 des Halbleitermoduls 300 bereitgestellt werden, und die Relaisklemmen 96 sind mit den Steuerklemmen 99 verbunden. Dadurch kann der Überhitzungszustand der Halbleitervorrichtungen 100 von außerhalb des Halbleitermoduls 300 überwacht werden.
  • Da die Halbleitervorrichtung 100-2 und die Halbleitervorrichtung 100-4, die auf der anderen Seite (der positiven Seite der X-Achse) der Strömungswegrichtung des Kühlmittels angeordnet sind, nicht überwacht werden, um zu beurteilen, ob sie sich in einem überhitzten Zustand befinden oder nicht, können die Detektionsabschnitte 108 der Halbleitervorrichtung 100-2 und der Halbleitervorrichtung 100-4 deaktiviert werden. Insbesondere ist es nicht notwendig, die Detektionskontaktflächen 126 bereitzustellen. Da zudem die Detektionskontaktflächen 126 in der Halbleitervorrichtung 100-2 und der Halbleitervorrichtung 100-4 nicht bereitgestellt werden, müssen die Leitungsmuster 166, die Relaisklemmen 96 und die Steuerklemmen 99 nicht bereitgestellt werden.
  • Bei dem vorliegenden Beispiel verbinden die externen Leitungen 130-1 die Halbleitervorrichtungen 100-1, 100-2 mit dem Leitungsmuster 170-2. Das Leitungsmuster 170-2 ist mit dem Leitungsmuster 169-1 verbunden, das zwischen der Halbleitervorrichtung 100-1 und der Halbleitervorrichtung 100-2 angeordnet ist, und das Leitungsmuster 169-1 ist mit einem Leitungsmuster 166 verbunden. Das eine Leitungsmuster 166 ist mit einer Relaisklemme 96 verbunden. Zudem verbinden die externen Leitungen 130-2 die Halbleitervorrichtung 100-3 und die Halbleitervorrichtung 100-4 mit dem Leitungsmuster 168. Das Leitungsmuster 168 ist mit dem Leitungsmuster 169-2 verbunden, das zwischen der Halbleitervorrichtung 100-3 und der Halbleitervorrichtung 100-4 angeordnet ist, und das Leitungsmuster 169-2 ist mit einem anderen Leitungsmuster 166 verbunden. Das eine andere Leitungsmuster 166 ist mit einer anderen Relaisklemme 96 verbunden. Da bei dem vorliegenden Beispiel die Leitungsmuster 169 zwischen zwei Halbleitervorrichtungen 100 angeordnet sind und als Relaisklemmen dienen, können die Leitungsmuster 166 auf der anderen Seite (der positiven Seite der X-Achse) der Strömungswegrichtung des Kühlmittels angeordnet sein.
  • Da das Halbleitermodul 300 bei dem vorliegenden Beispiel keine Detektionskontaktflächen 126 der Halbleitervorrichtung 100-2 und der Halbleitervorrichtung 100-4 aufweist, werden auch die diesen entsprechenden Leitungsmuster 166, Relaisklemmen 96 und Steuerklemmen 99 nicht bereitgestellt. Aus diesem Grund kann die Anzahl der Steuerklemmen 99, die aus dem Halbleitermodul 300 herauszuführen sind, reduziert werden, und die Verkleinerung wird ermöglicht.
  • Obwohl bei dem Halbleitermodul 300 bei dem vorliegenden Beispiel sowohl der Temperaturdetektionsabschnitt 110 als auch der Halbleiterelement-Abtastabschnitt 124 stromabwärts von den Halbleitervorrichtungen 100 bereitgestellt werden, die stromaufwärts und stromabwärts von einem Kühlmittel angeordnet sind und einen Strang bilden, kann es sein, dass nur einer davon angeordnet ist.
  • Obwohl bei dem vorliegenden Beispiel zwei Halbleitervorrichtungen 100 angeordnet sind, indem sie in einem Strang parallel geschaltet sind, können drei oder mehrere Halbleitervorrichtungen 100 angeordnet sein, indem sie parallel geschaltet sind. Je größer die Anzahl von Halbleitervorrichtungen 100, die in einem Strang angeordnet sind, desto erheblicher ist die Wirkung der Verkleinerung, die durch das Anordnen der Steuerklemmen 99 auf einer Seite in der Strömungswegrichtung des Kühlmittels und das Nicht-Anordnen auf der anderen Seite, erreicht wird. Es sei zu beachten, dass die vorbestimmte Strömungswegrichtung eine stromaufwärtige Seite auf der Seite, auf der die Detektionsabschnitte 108 im Voraus deaktiviert werden, und eine stromabwärtige Seite auf der Seite, von der aus Signale aus den Detektionsabschnitten 108 entnommen werden, aufweisen kann.
  • Wie in 26 gezeigt, können die Leitungsmuster 164 als Gate-Klemmen des Halbleitermoduls 300 zwischen der Halbleitervorrichtung 100-1 und der Halbleitervorrichtung 100-2 in der Strömungswegrichtung des Kühlmittels angeordnet sein. Die Gate-Kontaktfläche 116 der Halbleitervorrichtung 100-1 und die Gate-Kontaktfläche 116 der Halbleitervorrichtung 100-2 können jeweils mit den Leitungsmustern 164 als Gate-Klemmen verbunden sein. Dadurch dass die Leitungsmuster 164 als Gate-Klemmen zwischen der Halbleitervorrichtung 100-1 und der Halbleitervorrichtung 100-2 in der Strömungswegrichtung des Kühlmittels angeordnet sind, können die Gate-Klemmen durch die Halbleitervorrichtung 100-1 und die Halbleitervorrichtung 100-2 gemeinsam genutzt werden. Dadurch kann die Anzahl von Gate-Klemmen des Halbleitermoduls 300 reduziert werden, und die Verkleinerung wird ermöglicht.
  • Ein Leitungsmuster 164 als Gate-Klemme ist über eine Leitung 137 mit einem Leitungsmuster 166 verbunden. Zudem ist das eine Leitungsmuster 166 mit einer Relaisklemme 96 verbunden, die an dem Gehäuse 88 bereitgestellt wird. Die Relaisklemme 96 ist über eine Leitung 139 mit einer Steuerklemme 99 verbunden. D.h. eine Gate-Spannung wird über die Steuerklemmen 99, die Leitungen 139, eine Relaisklemme 96, die Leitungen 131, ein Leitungsmuster 166, die Leitungen 137 und die Gate-Klemmen 164 an die beiden Halbleitervorrichtungen 100 angelegt.
  • Die Leitungen 131, die Leitungen 137 und die Leitungen 139 können Metallleitungen sein, die aus Aluminium, Kupfer, Gold oder dergleichen gebildet sind. Die Leitungen 137 können dicker als die Leitungen 131 und die Leitungen 139 sein. Da die Leitungen 137 länger als die Leitungen 131 und die Leitungen 139 sind, nimmt die Menge der Wärme, die durch die Leitungen 137 auf Grund von Strom erzeugt wird, leichter als die der Leitungen 131 und der Leitungen 139 zu, und die Leitungen 137 trennen sich leichter. Aus diesem Grund kann dadurch, dass die Leitungen 137 dicker als die Leitung 131 und die Leitungen 139 gestaltet werden, eine Trennung der Leitungen 137 unterbunden werden.
  • Wie in 26 gezeigt, können in der Halbleitervorrichtung 100-1 und der Halbleitervorrichtung 100-2 die Gate-Kontaktfläche 116 einer der Halbleitervorrichtungen, nämlich der Halbleitervorrichtung 100-2, und die Gate-Kontaktfläche 116 der anderen der Halbleitervorrichtungen, nämlich der Halbleitervorrichtung 100-1, angeordnet sein, um sich in der Strömungswegrichtung des Kühlmittels gegenüberzustehen. D.h. in der Strömungswegrichtung des Kühlmittels können die Leitungsmuster 164 als Gate-Klemmen zwischen der Gate-Kontaktflächenendseite 117 der Halbleitervorrichtung 100-1 und der Gate-Kontaktflächenendseite 117 der Halbleitervorrichtung 100-2 angeordnet sein. Dadurch dass die beiden Halbleitervorrichtungen 100 derartig angeordnet werden, können die Leitungen zwischen den Gate-Kontaktflächen 116 und den Leitungsmustern 164 als Gate-Klemmen der beiden Halbleitervorrichtungen 100 verkürzt werden. Da zudem eine Gate-Klemme von zwei Halbleitervorrichtungen 100 gemeinsam genutzt wird, kann das Halbleitermodul 300 verkleinert werden.
  • Es sei zu beachten, dass obwohl in der Konfiguration bei der zuvor erwähnten Ausführungsform die Leitungen 131, die mit den Steuerklemmen 99 verbunden sind, nach oben und nach unten herausgezogen werden (X-Achsenrichtung), dies nicht das einzige Beispiel ist und eine andere Anordnung übernommen werden kann. Beispielsweise können die Leitungen 131 nach links und nach rechts (Y-Achsenrichtung) aus den Halbleitervorrichtungen 100 herausgezogen werden. Zudem kann es sein, dass die Steuerklemmen 99 bei einer Konfiguration nicht in einer Reihe in der Y-Achsenrichtung angeordnet sind.
  • Obwohl die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, ist der technische Umfang der Erfindung nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen eingeschränkt. Es ist für den Fachmann ersichtlich, dass diverse Änderungen und Verbesserungen zu den zuvor beschriebenen Ausführungsformen hinzugefügt werden können. Es geht ebenfalls aus dem Umfang der Ansprüche hervor, dass die Ausführungsformen, zu denen derartige Änderungen oder Verbesserungen hinzugefügt wurden, im technischen Umfang der Erfindung enthalten sein können.
  • Die Vorgänge, Arbeitsabläufe, Schritte und Phasen jedes Prozesses, der durch ein Gerät, ein System, ein Programm und ein Verfahren ausgeführt wird, die in den Ansprüchen, den Ausführungsformen oder Diagrammen gezeigt werden, in einer beliebigen Reihenfolge ausgeführt werden können, solange die Reihenfolge nicht durch „zuvor“, „bevor“ oder dergleichen angegeben wird, und solange die Ausgabe eines vorhergehenden Prozesses nicht in einem späteren Prozess verwendet wird. Selbst wenn der Prozessablauf unter Verwendung von Begriffen, wie etwa „erster“ oder „nächster“ in den Ansprüchen, den Ausführungsformen oder den Diagrammen beschrieben wird, bedeutet dies nicht unbedingt, dass der Prozess in dieser Reihenfolge ausgeführt werden muss.
  • Bezugszeichenliste
  • 10: Halbleitersubstrat; 11: Wannenregion; 12: Emitter-Region; 14: Basisregion; 15: Kontaktregion; 16: Sammelregion; 18: Drift-Region; 20: Pufferregion; 21: Oberseite; 22: Kollektor-Region; 23: Unterseite; 24: Kollektor-Elektrode; 25: Verbindungsabschnitt; 29: gerader Leitungsabschnitt; 30: Blind-Trench-Abschnitt; 31: Randabschnitt; 32: Blindisolierfolie; 34: leitfähiger Blindabschnitt; 38: Zwischenschicht-Dielektrikumsfolie; 39: gerader Leitungsabschnitt; 40: Gate-Trench-Abschnitt; 41: Randabschnitt; 42: Gate-Isolierfolie; 44: leitfähiger Gate-Abschnitt; 48: Gate-Kanal; 49: Kontaktloch; 50: Gate-Kanal; 51: Gate-Kanal; 52: Emitter-Elektrode; 53: Lötmetallschicht; 54: Kontaktloch; 56: Kontaktloch; 60: Mesa-Abschnitt; 63: Seitenwand; 70: Transistorabschnitt; 71: Transistorabschnitt; 80: Diodenabschnitt; 81: Diodenabschnitt; 82: Kathodenregion; 84: Durchgangsloch; 86: Hauptklemme; 88: Gehäuse; 90: Randabschluss-Strukturabschnitt; 92: Schutzring; 93: Vertiefung; 94: Unterseite; 95: Kühlrippe; 96: Relaisklemme; 97: Kühlmitteleinlass; 98: Kühlmittelauslass; 99: Steuerklemme; 100: Halbleitervorrichtung; 108: Detektionsabschnitt; 110: Temperaturdetektionsabschnitt; 112: Temperaturdetektionsleitung; 114: Kühlabschnitt; 115: Blind-Gate-Kontaktfläche; 116: Gate-Kontaktfläche; 117: Gate-Kontaktflächenendseite; 118: Kathodenkontaktfläche; 119: Anodenkontaktfläche; 120: aktiver Abschnitt; 122: Abtast-Emitter-Kontaktfläche; 124: Halbleiterelement-Abtastabschnitt; 125: Halbleiterelement-Hauptabschnitt; 126: Detektionskontaktfläche; 130: externe Leitung; 131: Leitung; 132: Verbindungsteil; 133: Verbindungsteil; 134: Leiterrahmen; 136: erster Teil; 137: Leitung; 138: zweiter Teil; 139: Leitung; 140: äußere Peripherie; 141: Region; 142: Leitungszweigabschnitt; 144: Überbrückungsabschnitt; 146: Region; 147: gerade Linie; 148: Schutzfolie; 149: Grenzfläche; 152: N-dotierte Region; 153: Leitung; 154: P-dotierte Region; 155; 157: Metallschicht; 162: Leiterplatte; 164: Leitungsmuster (Gate-Klemme); 166: Leitungsmuster; 168: Leitungsmuster; 169: Leitungsmuster; 170: Leitungsmuster; 172: Steuerschaltung; 178: Leiterrahmen; 180: erster Kontaktierungsabschnitt; 182: zweiter Kontaktierungsabschnitt; 184: Überbrückungsabschnitt; 186: Leitungszweigabschnitt; 188: Leitungszweigabschnitt; 190: Öffnung; 192: Formabschnitt; 198: Abziehabschnitt; 200: Halbleiterbaugruppe; 210: Temperaturdetektionsschaltung; 220: Stromdetektionsschaltung; 300: Halbleitermodul; 400: Halbleitermodul; 500: Halbleiterschaltungsvorrichtung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2008235405 [0002]
    • JP 2017183530 [0002]

Claims (31)

  1. Halbleitervorrichtung, die mit einem Halbleitersubstrat versehen ist, wobei die Halbleitervorrichtung Folgendes umfasst: einen oder mehrere Transistorabschnitte, der bzw. die in dem Halbleitersubstrat bereitgestellt wird bzw. werden; einen oder mehrere Diodenabschnitte, der bzw. die in dem Halbleitersubstrat bereitgestellt wird bzw. werden, und angeordnet ist bzw. sind, um mit dem Transistorabschnitt in einer Aufstellungsrichtung parallel zu einer Oberseite des Halbleitersubstrats abzuwechseln; einen Temperaturdetektionsabschnitt, der oberhalb der Oberseite des Halbleitersubstrats bereitgestellt wird und eine Längsseite in einer vorbestimmten Längsrichtung aufweist; eine Oberseitenelektrode, die oberhalb der Oberseite des Halbleitersubstrats bereitgestellt wird; und eine oder mehrere externe Leitungen, die einen Verbindungsteil aufweist bzw. aufweisen, der mit der Oberseitenelektrode verbunden ist, und die Oberseitenelektrode an eine Schaltung außerhalb der Halbleitervorrichtung elektrisch anschließt, wobei sich der Temperaturdetektionsabschnitt über den einen oder die mehreren Transistorabschnitte und den einen oder die mehreren Diodenabschnitte in der Längsrichtung erstreckt, und der Verbindungsteil mindestens einer der externen Leitungen von oben gesehen um den Temperaturdetektionsabschnitt herum angeordnet ist.
  2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Verbindungsteil der mindestens einen der externen Leitungen oberhalb des einen oder der mehreren Transistorabschnitte und des einen oder der mehreren Diodenabschnitte angeordnet ist.
  3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei, wenn eine Länge des Temperaturdetektionsabschnitts in der Längsrichtung als Detektionsabschnittslänge bezeichnet wird, ein Abstand zwischen dem Verbindungsteil der mindestens einen der externen Leitungen und dem Temperaturdetektionsabschnitt von oben gesehen gleich oder kürzer als die Detektionsabschnittslänge ist.
  4. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Diodenabschnitte mit einer vorbestimmten Aufstellungsteilung in der Aufstellungsrichtung angeordnet sind, und der Verbindungsteil der mindestens einen der externen Leitungen von oben gesehen von dem Temperaturdetektionsabschnitt um einen Abstand, der gleich oder kürzer als 500 % der Aufstellungsteilung ist, beabstandet ist.
  5. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 4, wobei die eine oder die mehreren externen Leitungen Drähte sind und eine Vielzahl von externen Leitungen umfassen, die an die Oberseitenelektrode angeschlossen sind, die Verbindungsteile von mindestens zweien der externen Leitungen von oben gesehen von dem Temperaturdetektionsabschnitt um einen Abstand, der gleich oder kürzer als 500 % der Aufstellungsteilung ist, beabstandet sind, und der Temperaturdetektionsabschnitt von oben gesehen von zwei beliebigen Verbindungsteilen eingefasst ist, die von dem Temperaturdetektionsabschnitt um den Abstand, der gleich oder kürzer als 500 % der Aufstellungsteilung ist, beabstandet sind.
  6. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die externen Leitungen Drähte sind, und wenn eine längsgerichtete Länge der Verbindungsteile der externen Leitungen von oben gesehen als Verbindungsabschnittslänge bezeichnet wird, ein Abstand zwischen dem Verbindungsteil der mindestens einen der externen Leitungen und dem Temperaturdetektionsabschnitt von oben gesehen gleich oder kürzer als die Verbindungsabschnittslänge ist.
  7. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die eine oder die mehreren externen Leitungen Drähte sind und eine Vielzahl von externen Leitungen umfassen, die an die Oberseitenelektrode angeschlossen sind, die Verbindungsteile der externen Leitungen in vorbestimmten Leitungsintervallen in einer Richtung, die zur Längsrichtung rechtwinklig ist, bereitgestellt werden, und ein Abstand zwischen dem Verbindungsteil der mindestens einen der externen Leitungen und dem Temperaturdetektionsabschnitt von oben gesehen gleich oder kürzer als das Leitungsintervall ist.
  8. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die externen Leitungen Drähte sind, und der Verbindungsteil mindestens einer der externen Leitungen von oben gesehen bereitgestellt wird, um dem Temperaturdetektionsabschnitt in einer Richtung, die zur Längsrichtung rechtwinklig ist, gegenüberzustehen.
  9. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8, wobei zwei Verbindungsteile von oben gesehen um den Temperaturdetektionsabschnitt herum angeordnet sind und entlang einer Richtung, die zur Längsrichtung des Temperaturdetektionsabschnitts parallel ist, angeordnet sind, und jeder der beiden Verbindungsteile angeordnet ist, um in der Längsrichtung einem Teil des Temperaturdetektionsabschnitts gegenüberzustehen.
  10. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, wobei mindestens ein zusätzlicher Verbindungsteil um den Temperaturdetektionsabschnitt herum von oben gesehen angeordnet ist, und der Temperaturdetektionsabschnitt von oben gesehen im Innern einer rechteckigen Region angeordnet ist, welche die Verbindungsteile abgrenzt.
  11. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die externen Leitungen Drähte sind und eine Vielzahl von externen Leitungen umfassen, und die Verbindungsteile der Vielzahl von externen Leitungen sind von oben gesehen um den Temperaturdetektionsabschnitt herum weiter als in einer Region, die nicht um den Temperaturdetektionsabschnitt herum geht, angeordnet.
  12. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die externen Leitungen ein Leiterrahmen sind.
  13. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Verbindungsteile der externen Leitungen umfassen: zwei erste Teile, die angeordnet sind, um den Temperaturdetektionsabschnitt in einer Richtung, die zur Längsrichtung des Temperaturdetektionsabschnitts rechtwinklig ist, einzufassen; und einen zweiten Teil, der die beiden ersten Teile verbindet.
  14. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 13, umfassend eine Temperaturdetektionsleitung, die oberhalb der Oberseite des Halbleitersubstrats bereitgestellt wird und mit dem Temperaturdetektionsabschnitt verbunden ist, wobei der zweite Teil der Verbindungsteile von oben gesehen im Verhältnis zu dem Temperaturdetektionsabschnitt gegenüber der Temperaturdetektionsleitung angeordnet ist.
  15. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, umfassend: eine Gate-Kontaktfläche, die oberhalb der Oberseite des Halbleitersubstrats bereitgestellt wird und mit einer Gate-Metallschicht der Transistorabschnitte verbunden ist; und eine Temperaturdetektionsleitung, die oberhalb der Oberseite des Halbleitersubstrats bereitgestellt wird und mit dem Temperaturdetektionsabschnitt verbunden ist, wobei die Gate-Kontaktfläche von oben gesehen im Verhältnis zu dem Temperaturdetektionsabschnitt gegenüber der Temperaturdetektionsleitung angeordnet ist.
  16. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 15, umfassend eine Kathodenkontaktfläche und eine Anodenkontaktfläche, die oberhalb der Oberseite des Halbleitersubstrats bereitgestellt werden und mit der Temperaturdetektionsleitung verbunden sind, wobei die Kathodenkontaktfläche und die Anodenkontaktfläche im Verhältnis zu dem Temperaturdetektionsabschnitt gegenüber der Gate-Kontaktfläche angeordnet sind.
  17. Halbleiterbaugruppe, umfassend: die Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16; und die externe Schaltung.
  18. Halbleiterbaugruppe nach Anspruch 17, umfassend zwei Halbleitervorrichtungen, die jeweils die Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 sind, wobei jede der Halbleitervorrichtungen Folgendes aufweist: eine Gate-Kontaktfläche, die oberhalb der Oberseite des Halbleitersubstrats bereitgestellt wird und mit einer Gate-Metallschicht der Transistorabschnitte verbunden ist; eine Temperaturdetektionsleitung, die oberhalb der Oberseite des Halbleitersubstrats bereitgestellt wird und mit dem Temperaturdetektionsabschnitt verbunden ist; und eine Kathodenkontaktfläche und eine Anodenkontaktfläche, die oberhalb der Oberseite des Halbleitersubstrats bereitgestellt werden und mit der Temperaturdetektionsleitung verbunden sind, wobei die Gate-Kontaktfläche von oben gesehen im Verhältnis zu dem Temperaturdetektionsabschnitt gegenüber der Temperaturdetektionsleitung angeordnet ist, die Kathodenkontaktfläche und die Anodenkontaktfläche im Verhältnis zu dem Temperaturdetektionsabschnitt gegenüber der Gate-Kontaktfläche angeordnet sind, und wenn bei jeder der Halbleitervorrichtungen eine Endseite, die zu den einzelnen Endseiten des Halbleitersubstrats gehört und der Gate-Kontaktfläche von oben gesehen am nächsten ist, als eine Gate-Kontaktflächenendseite bezeichnet wird, die beiden Halbleitervorrichtungen derart angeordnet sind, dass die Gate-Kontaktflächenendseiten einander gegenüberstehen.
  19. Halbleitermodul, umfassend: ein Gehäuse, das eine Steuerklemme aufweist; und zwei Halbleitervorrichtungen, die im Innern des Gehäuses angeordnet sind und parallel geschaltet sind, wobei die beiden Halbleitervorrichtungen jeweils einen Detektionsabschnitt aufweisen, das Gehäuse einen Kühlabschnitt aufweist, durch den ein Kühlmittel in einer vorbestimmten Strömungswegrichtung fließt, der Detektionsabschnitt der Halbleitervorrichtung, der auf einer Seite in der Strömungswegrichtung angeordnet ist, an die Steuerklemme angeschlossen ist, und der Detektionsabschnitt der Halbleitervorrichtung, der auf der anderen Seite in der Strömungswegrichtung angeordnet ist, nicht an die Steuerklemme angeschlossen ist.
  20. Halbleitermodul nach Anspruch 19, wobei der Detektionsabschnitt ein Temperaturdetektionsabschnitt oder ein Halbleiterelement-Abtastabschnitt, der Strom detektiert, ist.
  21. Halbleitermodul nach Anspruch 19 oder 20, wobei das Gehäuse einen Kühlmitteleinlass, durch den ein Kühlmittel eingelassen wird, und einen Kühlmittelauslass, durch den ein Kühlmittel ausgelassen wird, aufweist, und eine Seite, die näher an dem Kühlmittelauslass liegt, die eine Seite ist, und eine Seite, die näher an dem Kühlmitteleinlass liegt, die andere Seite ist.
  22. Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 19 bis 21, wobei die Halbleitervorrichtung, die auf der einen Seite in der Strömungswegrichtung angeordnet ist, eine Detektionskontaktfläche aufweist, die an den Detektionsabschnitt angeschlossen ist, und die Halbleitervorrichtung, die auf der anderen Seite in der Strömungswegrichtung angeordnet ist, keine Detektionskontaktfläche auf einer Oberfläche der Halbleitervorrichtung aufweist.
  23. Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 19 bis 22, wobei die beiden Halbleitervorrichtungen jeweils eine Emitter-Elektrode aufweisen, und der Detektionsabschnitt der Halbleitervorrichtung, der auf der anderen Seite in der Strömungswegrichtung angeordnet ist, mit der Emitter-Elektrode der Halbleitervorrichtung abgedeckt ist.
  24. Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 19 bis 23, ferner umfassend eine Vielzahl von Leitungsmustern, in denen die zwei Halbleitervorrichtungen angeordnet sind, wobei das Gehäuse mindestens eine zusätzliche Steuerklemme aufweist, und die Steuerklemmen auf der einen Seite in Reihe angeordnet sind.
  25. Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 19 bis 24, wobei die beiden Halbleitervorrichtungen jeweils Folgendes aufweisen: einen Transistorabschnitt; und eine Gate-Kontaktfläche, die mit einer Gate-Metallschicht der Transistorabschnitte verbunden ist, wobei die beiden Halbleitervorrichtungen in der Strömungswegrichtung in Reihe angeordnet sind, eine Gate-Klemme zwischen den beiden Halbleitervorrichtungen in der Strömungswegrichtung bereitgestellt wird, und jede der Gate-Kontaktflächen der beiden Transistorabschnitte an die Gate-Klemme angeschlossen ist.
  26. Halbleitermodul nach Anspruch 25, wobei die Gate-Kontaktfläche einer der Halbleitervorrichtungen und die Gate-Kontaktfläche der anderen der Halbleitervorrichtungen angeordnet sind, um sich in der Strömungswegrichtung gegenüberzustehen.
  27. Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 19 bis 26, wobei die Flächen der aktiven Abschnitte der beiden Halbleitervorrichtungen die gleichen sind.
  28. Halbleitermodul, umfassend: eine Vielzahl von Leitungsmustern; eine Halbleitervorrichtung, die auf den Leitungsmustern angeordnet und eine plattierte Oberfläche aufweist; und einen Leiterrahmen, dessen eines Ende mit der Oberfläche der Halbleitervorrichtung gebondet ist, und dessen anderes Ende mit den Leitungsmustern gebondet ist, wobei der Leiterrahmen Folgendes aufweist: einen Überbrückungsabschnitt, der sich von der Oberfläche der Halbleitervorrichtung entfernend vorsteht; eine Öffnung, die in dem Überbrückungsabschnitt bereitgestellt wird; und einen Formabschnitt, der oberhalb und unterhalb des Überbrückungsabschnitts angeordnet ist.
  29. Halbleitermodul nach Anspruch 28, wobei der Überbrückungsabschnitt zwischen dem einen Ende und dem anderen Ende bereitgestellt wird, und mindestens eine zusätzliche Öffnung bereitgestellt wird.
  30. Halbleitermodul nach Anspruch 28 oder 29, wobei die Halbleitervorrichtung einen Temperaturdetektionsabschnitt oberhalb einer Oberseite eines Halbleitersubstrat aufweist, und der Leiterrahmen mit der Oberfläche der Halbleitervorrichtung derart gebondet ist, dass der Leiterrahmen den Temperaturdetektionsabschnitt einfasst.
  31. Halbleiterschaltungsvorrichtung, umfassend: einen Halbleiterelement-Hauptabschnitt, der in einem Halbleitersubstrat bereitgestellt wird und einen Transistorabschnitt und einen Diodenabschnitt umfasst; einen Halbleiterelement-Abtastabschnitt, der in dem Halbleitersubstrat bereitgestellt wird und umfasst: einen anderen Transistorabschnitt, der anders als der Transistorabschnitt ist; und einen anderen Diodenabschnitt, der mit Bezug auf den anderen Transistorabschnitt auf einer inneren Seite angeordnet ist und anders als der Diodenabschnitt ist; eine Stromdetektionsschaltung, die einen Durchlassstrom und einen Rückwärtsstrom des Halbleiterelement-Abtastabschnitts detektiert; und eine Gate-Treiberschaltung, die ein Signal ausgibt, das von einem Stromwert des Rückwärtsstroms abhängig ist.
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