JP2006093252A - Semiconductor device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device which can easily control a switching element without making a chip large in size. <P>SOLUTION: The semiconductor device 10 is provided with bonding pads 11 and 12 and a thermosensitive element 14. The thermosensitive element 14 is provided with a first element 14a which is formed so as to connect the bonding pads 11 and 12, a second element 14b which is formed so as to surround the outer circumference of the bonding pad 11 from one end of the first element 14a, and a third element 14c which is formed so as to surround the bonding pad 12 from the other end of the first element 14a in the reverse direction to the direction surrounding the second element 14b, when the semiconductor 10 is viewed from the upper side. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、半導体装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device.

現在、電力制御用スイッチング素子として、駆動が容易なパワーMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)やIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等を使用した半導体装置が多く用いられている。このような半導体装置には、スイッチング素子の状態検知を目的とした、スイッチング素子を制御する機能(制御部)を内蔵したものがある。   Currently, semiconductor devices using power MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors), IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors), and the like, which are easy to drive, are widely used as power control switching elements. Some of such semiconductor devices have a built-in function (control unit) for controlling the switching element for the purpose of detecting the state of the switching element.

例えば、特許文献1には、スイッチング素子部が動作中、スイッチング素子の熱による部品破壊を防止するために、半導体基板またはスイッチング素子の温度を検出し、その検出温度に応じて制御部でスイッチング素子部の動作を制御する、感熱素子部を内蔵した半導体装置が提案されている。
特許第2701824号公報
For example, in Patent Document 1, the temperature of a semiconductor substrate or a switching element is detected in order to prevent component destruction due to heat of the switching element while the switching element unit is operating, and the control unit detects the temperature of the switching element according to the detected temperature. A semiconductor device having a built-in thermal element for controlling the operation of the part has been proposed.
Japanese Patent No. 2701824

ところで、感熱素子部は、スイッチング素子部の近傍に配置されることが好ましい。これは、感熱素子部が、発熱源であるスイッチング素子部の温度を検出する役割を有するためである。また、感熱素子部をスイッチング素子部の近傍に配置しないと、スイッチング素子部で発生した熱の伝達に時間的ロスが生じ、スイッチング素子部の制御が困難になるおそれがあり、制御部がスイッチング素子部の温度変化に対応できず、場合によっては部品劣化、部品破壊を起こしてしまう。   By the way, it is preferable that the thermal element portion is disposed in the vicinity of the switching element portion. This is because the thermal element portion has a role of detecting the temperature of the switching element portion that is a heat generation source. Further, if the thermal element unit is not arranged in the vicinity of the switching element unit, there is a possibility that time loss occurs in the transfer of heat generated in the switching element unit, making it difficult to control the switching element unit. It cannot cope with the temperature change of the part, and in some cases, part deterioration and part destruction occur.

また、ボンディングパッド51,52は、放熱板としての役割を有する。このため、スイッチング素子部と感熱素子部との間にボンディングパッドがあると、感熱素子部で検知した温度とスイッチング素子部の温度とに違いが生じやすくなり、正確にスイッチング素子部の温度を検知することができない。   The bonding pads 51 and 52 have a role as a heat sink. For this reason, if there is a bonding pad between the switching element part and the thermal element part, the difference between the temperature detected by the thermal element part and the temperature of the switching element part is likely to occur, and the temperature of the switching element part is accurately detected. Can not do it.

例えば、図8に示すように、半導体装置50の端部に配置された2つのボンディングパッド51,52を繋ぐように感熱素子部53が配置されている場合には、感熱素子部53と対向する面、または、近接する箇所、例えば、領域54、55のスイッチング素子部の温度は検知しやすく、領域56〜59のスイッチング素子部の温度は検知しにくい。よって、検知する精度を上げようとすると、スイッチング素子部を配置する箇所が限定されてしまう。スイッチング素子部を配置する箇所、すなわち、感熱素子部53とスイッチング素子部とが対向する面、または、近接する面を多くする(有効面積を広くする)方法が考えられるが、この方法では、チップサイズが大きくなってしまう。   For example, as shown in FIG. 8, when the thermal element portion 53 is arranged so as to connect the two bonding pads 51 and 52 arranged at the end portion of the semiconductor device 50, it faces the thermal element portion 53. It is easy to detect the temperature of the switching elements in the surface or in the vicinity, for example, the regions 54 and 55, and the temperature of the switching elements in the regions 56 to 59 is difficult to detect. Therefore, if it is going to raise the precision to detect, the location which arrange | positions a switching element part will be limited. A method of increasing the number of locations where the switching element unit is arranged, that is, the surface where the thermal element unit 53 and the switching element unit face each other, or the adjacent surface (enlarge the effective area) can be considered. The size will increase.

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、チップサイズを大きくすることなく、スイッチング素子部の温度を容易に検知し、制御することができる半導体装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、チップサイズを大きくすることなく、スイッチング素子部の温度を正確に検知することができる半導体装置を提供することを目的とする。
さらに、本発明は、感熱素子部の配置を工夫することで感熱素子部とスイッチング素子部が対向する面、または、近接する面を多くし、チップサイズを小さくすることができる半導体装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device that can easily detect and control the temperature of the switching element portion without increasing the chip size.
It is another object of the present invention to provide a semiconductor device that can accurately detect the temperature of the switching element portion without increasing the chip size.
Furthermore, the present invention provides a semiconductor device capable of reducing the chip size by devising the arrangement of the heat sensitive element part to increase the face where the heat sensitive element part and the switching element part face each other or the face close to each other. For the purpose.

上記目的を達成するため、本発明の半導体装置は、
スイッチング機能を有する半導体領域と、該半導体領域の状態を検知する検知部と、該検知部に電気的に接続された一対の電極パッドと、を有する半導体装置であって、
前記検知部は、
前記一対の電極パッドを繋ぐように形成された第1の素子部と、
前記第1の素子部の一端から一方の電極パッドの外周を取り囲むように形成された第2の素子部と、
前記第1の素子部の他端から他方の電極パッドの外周を取り囲むように形成されるとともに、前記第2の素子部を取り囲む方向と反対方向に取り囲むように形成された第3の素子部と、
を備えている、ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a semiconductor device of the present invention includes:
A semiconductor device having a semiconductor region having a switching function, a detection unit for detecting a state of the semiconductor region, and a pair of electrode pads electrically connected to the detection unit,
The detector is
A first element portion formed so as to connect the pair of electrode pads;
A second element portion formed so as to surround the outer periphery of one electrode pad from one end of the first element portion;
A third element portion formed so as to surround the outer periphery of the other electrode pad from the other end of the first element portion, and to surround the second element portion in a direction opposite to the direction surrounding the second element portion; ,
It is characterized by having.

前記第2の素子部及び第3の素子部は、前記一対の電極パッドの対向する辺に沿ってそれぞれ延びるように形成され、さらに、当該電極パッドを取り囲むように隣接する辺に延びるように形成されていることが好ましい。   The second element portion and the third element portion are formed to extend along opposite sides of the pair of electrode pads, respectively, and are formed to extend to adjacent sides so as to surround the electrode pads. It is preferable that

前記第1の素子部は、前記一対の電極パッドの対向する辺の中央近傍を繋ぐように形成されていることが好ましい。   The first element portion is preferably formed so as to connect the vicinity of the center of the opposing sides of the pair of electrode pads.

本発明によれば、チップサイズを大きくすることなく、スイッチング素子部の温度を容易に検知し、制御することができる。また、本発明によれば、チップサイズを大きくすることなく、スイッチング素子部の温度を正確に検知することができる。さらに、本発明によれば、感熱素子部の配置を工夫することで感熱素子部とスイッチング素子部が対向する面、または、近接する面を多くし、チップサイズを小さくすることができる。   According to the present invention, the temperature of the switching element portion can be easily detected and controlled without increasing the chip size. Further, according to the present invention, the temperature of the switching element unit can be accurately detected without increasing the chip size. Furthermore, according to the present invention, by devising the arrangement of the heat sensitive element part, the surface where the heat sensitive element part and the switching element part face each other or the adjacent face can be increased, and the chip size can be reduced.

以下、本発明の実施の形態の半導体装置について説明する。図1は本実施の形態の半導体装置の平面図である。   Hereinafter, a semiconductor device according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a plan view of the semiconductor device of this embodiment.

半導体装置10は、例えば、図1に示すように、上方から見た状態で(平面視)長方形に形成されている。半導体装置10は、一対の電極パッドとしてのボンディングパッド11,12と、スイッチング機能を有するスイッチング素子部13と、スイッチング素子部13の状態、例えば、温度を検知する検知部としての感熱素子部14と、を備えている。なお、本実施の形態では、スイッチング素子部13の動作を制御する制御部がスイッチング素子部13とは別の基板に形成されている。   For example, as illustrated in FIG. 1, the semiconductor device 10 is formed in a rectangular shape as viewed from above (plan view). The semiconductor device 10 includes bonding pads 11 and 12 as a pair of electrode pads, a switching element part 13 having a switching function, a state of the switching element part 13, for example, a thermal element part 14 as a detection part that detects temperature. It is equipped with. In the present embodiment, the control unit that controls the operation of the switching element unit 13 is formed on a separate substrate from the switching element unit 13.

ボンディングパッド11,12は、例えば、半導体装置10を上方から見た状態で長方形となるように形成されている。本実施の形態では、ボンディングパッド11は半導体装置10の長辺方向の一端側(図1の左側)に形成され、ボンディングパッド12が他端側(図1の右側)に形成されている。このボンディングパッド11,12の形状は、長方形の他、正方形、円形、小判型等の非円形であってもよい。   The bonding pads 11 and 12 are formed, for example, in a rectangular shape when the semiconductor device 10 is viewed from above. In the present embodiment, the bonding pad 11 is formed on one end side (left side in FIG. 1) of the semiconductor device 10 in the long side direction, and the bonding pad 12 is formed on the other end side (right side in FIG. 1). The bonding pads 11 and 12 may have a non-circular shape such as a square, a circle, or an oval shape in addition to a rectangle.

スイッチング素子部13としては、例えば、パワーMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)やIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)が用いられており、その構成の詳細については後述する。   As the switching element unit 13, for example, a power MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) or an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) is used. Details of the configuration will be described later.

感熱素子部14は、後述するように、例えば、多結晶シリコン(ポリシリコン)ダイオードから構成されている。感熱素子部14は、半導体装置10を上方から見た状態で、2つのボンディングパッド11,12を繋ぐように形成された第1の素子部14aと、第1の素子部14aの一端からボンディングパッド11の外周を取り囲むように形成された第2の素子部14bと、第1の素子部14aの他端からボンディングパッド12の外周を取り囲むように形成されるとともに、第2の素子部14bを取り囲む方向と反対方向に取り囲むように形成された第3の素子部14cと、を備えている。   As will be described later, the thermal element 14 is composed of, for example, a polycrystalline silicon (polysilicon) diode. The thermal element unit 14 includes a first element unit 14a formed to connect the two bonding pads 11 and 12 with the semiconductor device 10 viewed from above, and a bonding pad from one end of the first element unit 14a. 11 is formed so as to surround the outer periphery of the bonding pad 12 from the other end of the first element portion 14a and surrounds the second element portion 14b. And a third element portion 14c formed so as to surround in the direction opposite to the direction.

ここで、第2の素子部14bを取り囲む方向と反対方向に取り囲むとは、図1に示すように、第2の素子部14bがボンディングパッド11の辺11aの上側に向かって延びるように形成されている場合には、第3の素子部14cがボンディングパッド12の辺12aの下側に向かって延びるように、半導体装置10を上方から見た状態で、反対方向に延びるように形成されていることをいう。   Here, surrounding in the direction opposite to the direction surrounding the second element portion 14b is formed so that the second element portion 14b extends toward the upper side of the side 11a of the bonding pad 11, as shown in FIG. When the semiconductor device 10 is viewed from above, the third element portion 14c extends toward the lower side of the side 12a of the bonding pad 12 so as to extend in the opposite direction. That means.

このように、第1の素子部14aの端部から第2の素子部14b及び第3の素子部14cがボンディングパッド11,12の外周を取り囲むように形成され、第3の素子部14cが第2の素子部14bを取り囲む方向と反対方向に取り囲むように形成されているので、スイッチング素子部13と感熱素子部14とが対向するように配置することができる面(有効面積)を増やすことができる。このため、感熱素子部14をスイッチング素子部13の近傍に配置することができ、スイッチング素子部13から感熱素子部14への熱応答がよくなり、スイッチング素子部13から発生した熱の伝達に時間的ロスが生じにくくなる。この結果、チップサイズを大きくすることなく、スイッチング素子部13の温度を容易に検知し、制御することができる。また、チップサイズを大きくすることなく、スイッチング素子部13の温度を正確に検知することができる。さらに、有効面積を同じにした場合には、チップサイズを小さくすることができる。   In this way, the second element portion 14b and the third element portion 14c are formed so as to surround the outer periphery of the bonding pads 11 and 12 from the end of the first element portion 14a, and the third element portion 14c is 2 is formed so as to surround in the direction opposite to the direction surrounding the second element portion 14b, the surface (effective area) on which the switching element portion 13 and the thermal element portion 14 can be arranged to face each other is increased. it can. For this reason, the thermal element unit 14 can be disposed in the vicinity of the switching element unit 13, the thermal response from the switching element unit 13 to the thermal element unit 14 is improved, and it takes time to transfer the heat generated from the switching element unit 13. It becomes difficult to cause a loss. As a result, the temperature of the switching element unit 13 can be easily detected and controlled without increasing the chip size. Further, the temperature of the switching element unit 13 can be accurately detected without increasing the chip size. Further, when the effective area is the same, the chip size can be reduced.

第1の素子部14aは、2つのボンディングパッド11,12を繋ぐように、これらの間に形成されていればよく、例えば、半導体装置10を上方から見た状態で、ボンディングパッド11及びボンディングパッド12に接していなくともよい。また、第1の素子部14aは、ボンディングパッド11,12の間を直線状に繋ぐように形成されていなくてもよい。例えば、波状に繋ぐように形成されていてもよい。   The first element portion 14a only needs to be formed between the two bonding pads 11 and 12 so as to connect them. For example, when the semiconductor device 10 is viewed from above, the bonding pad 11 and the bonding pad are connected. 12 may not be in contact. Further, the first element portion 14a may not be formed so as to connect the bonding pads 11 and 12 in a straight line. For example, you may form so that it may connect in a wave shape.

第2の素子部14b及び第3の素子部14cは、第1の素子部14aの端部からボンディングパッド11またはボンディングパッド12の外周を取り囲むように形成されるとともに、両者が反対方向に取り囲むように形成されていればよく、ボンディングパッド11,12の形状に応じて、その形状は異なる。   The second element portion 14b and the third element portion 14c are formed so as to surround the outer periphery of the bonding pad 11 or the bonding pad 12 from the end of the first element portion 14a, and so as to surround both in the opposite direction. The shape of the bonding pads 11 and 12 is different depending on the shape of the bonding pads 11 and 12.

例えば、ボンディングパッド11,12が矩形状(長方形状)に形成されている場合、図1に示すように、第1の素子部14aは、ボンディングパッド11,12の対向する辺11a,12aを繋ぐように形成される。第2の素子部14bは、ボンディングパッド11の外周である辺11aに沿って、例えば、上側に向かって延びるように形成される。また、第3の素子部14cは、ボンディングパッド12の外周である辺12aに沿って、例えば、下側に向かって延びるように形成される。   For example, when the bonding pads 11 and 12 are formed in a rectangular shape (rectangular shape), as shown in FIG. 1, the first element portion 14 a connects the opposite sides 11 a and 12 a of the bonding pads 11 and 12. Formed as follows. The second element portion 14b is formed to extend upward, for example, along the side 11a that is the outer periphery of the bonding pad 11. The third element portion 14c is formed so as to extend downward, for example, along the side 12a that is the outer periphery of the bonding pad 12.

ここで、第2の素子部14bは、辺11aに沿って延びるように形成され、さらにボンディングパッド11を取り囲むように辺11bに沿って延びるように形成されていることが好ましい。また、第3の素子部14cは、辺12aに沿って延びるように形成され、さらにボンディングパッド12を取り囲むように辺12bに沿って延びるように形成されていることが好ましい。このように、第2の素子部14b及び第3の素子部14cが辺11b、12bに沿って延びるように形成されていることにより、有効面積をさらに増やすことができる。このため、チップサイズを大きくすることなく、スイッチング素子部13の温度をさらに容易に検知し、制御することができる。また、チップサイズを大きくすることなく、スイッチング素子部13の温度をさらに正確に検知することができる。さらに、有効面積を同じにした場合には、チップサイズをより小さくすることができる。   Here, the second element portion 14b is preferably formed so as to extend along the side 11a, and further formed so as to extend along the side 11b so as to surround the bonding pad 11. The third element portion 14 c is preferably formed so as to extend along the side 12 a and further so as to extend along the side 12 b so as to surround the bonding pad 12. Thus, the effective area can be further increased by forming the second element part 14b and the third element part 14c so as to extend along the sides 11b and 12b. For this reason, the temperature of the switching element unit 13 can be detected and controlled more easily without increasing the chip size. Further, the temperature of the switching element unit 13 can be detected more accurately without increasing the chip size. Furthermore, when the effective area is the same, the chip size can be further reduced.

この第2の素子部14b及び第3の素子部14cは、ボンディングパッド11,12を取り囲むようにさらに屈曲させて延ばすように形成されていることが好ましい。   The second element portion 14b and the third element portion 14c are preferably formed so as to be further bent and extended so as to surround the bonding pads 11 and 12.

また、感熱素子部14は、半導体装置10を上方から見た状態で点対称となるように形成されていることが好ましい。例えば、ボンディングパッド11,12が長方形に形成されている場合には、第1の素子部14aが2つのボンディングパッド11,12の辺11a及び辺12aの中央を繋ぐように形成されることが好ましい。また、感熱素子部14の屈曲する箇所は、湾曲させるように形成することが好ましい。   Moreover, it is preferable that the thermosensitive element part 14 is formed so as to be point-symmetric when the semiconductor device 10 is viewed from above. For example, when the bonding pads 11 and 12 are formed in a rectangular shape, the first element portion 14a is preferably formed so as to connect the sides 11a and the sides 12a of the two bonding pads 11 and 12 with each other. . Moreover, it is preferable to form the bending part of the thermal element part 14 so that it may curve.

次に、半導体装置10の構成について詳細に説明する。図2は図1のA−A’断面図であり、図3は図1のB−B’断面図である。図2及び図3に示すように、半導体装置10は、半導体基板20と、ゲート絶縁膜31と、ゲート電極32と、第1の絶縁膜33と、感熱素子部14を構成するポリシリコンダイオード34と、ボンディングパッド11,12と、第2の絶縁膜35と、第3の絶縁膜37と、ドレイン電極38と、ソース電極39と、を備えている。   Next, the configuration of the semiconductor device 10 will be described in detail. 2 is a cross-sectional view taken along line A-A ′ of FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line B-B ′ of FIG. 1. As shown in FIGS. 2 and 3, the semiconductor device 10 includes a semiconductor substrate 20, a gate insulating film 31, a gate electrode 32, a first insulating film 33, and a polysilicon diode 34 constituting the thermal element 14. Bonding pads 11 and 12, a second insulating film 35, a third insulating film 37, a drain electrode 38, and a source electrode 39.

半導体基板20は、ドレイン領域21と、ドリフト領域22と、ベース領域23と、ソース領域24と、Pウエル領域25とを備えている。   The semiconductor substrate 20 includes a drain region 21, a drift region 22, a base region 23, a source region 24, and a P well region 25.

ドレイン領域21は、ドリフト領域22よりも相対的に不純物濃度の高い、N+型半導体領域から構成されている。ドリフト領域22は、ドレイン領域21の上面に形成されている。ドリフト領域22は、ドレイン領域21よりも相対的に不純物濃度の低いN型半導体領域から構成されている。 The drain region 21 is composed of an N + type semiconductor region having an impurity concentration relatively higher than that of the drift region 22. The drift region 22 is formed on the upper surface of the drain region 21. The drift region 22 is composed of an N-type semiconductor region having a lower impurity concentration than the drain region 21.

ベース領域23は、ドリフト領域22(半導体基板20)の表面に形成されている。ベース領域23は、例えば、半導体基板20を上方から見た状態で、帯状、または、ドット状に複数形成されている。ベース領域23は、p型半導体領域から構成されている。   Base region 23 is formed on the surface of drift region 22 (semiconductor substrate 20). For example, the base region 23 is formed in a plurality of strips or dots when the semiconductor substrate 20 is viewed from above. The base region 23 is composed of a p-type semiconductor region.

ソース領域24は、ベース領域23の表面領域に形成され、例えば、ベース領域23の外周縁に沿って環状に形成されている。このため、ソース領域24の外周側には、ベース領域23が環状に露出する。ソース領域24は、ドリフト領域22よりも不純物濃度の高いn型半導体領域から構成されている。 The source region 24 is formed in the surface region of the base region 23, and is formed in an annular shape along the outer peripheral edge of the base region 23, for example. For this reason, the base region 23 is annularly exposed on the outer peripheral side of the source region 24. The source region 24 is composed of an n + type semiconductor region having an impurity concentration higher than that of the drift region 22.

Pウエル領域25は、ドリフト領域22の表面領域に形成されている。Pウエル領域25は、p型半導体領域から構成されている。Pウエル領域25は、主として、半導体基板20の耐圧(ドレイン−ソース間電圧VDSS)を向上させる機能を有する。なお、ベース領域23とPウエル領域25とは同一の拡散工程で形成されないことが多い。 The P well region 25 is formed in the surface region of the drift region 22. The P well region 25 is composed of a p-type semiconductor region. The P well region 25 mainly has a function of improving the breakdown voltage (drain-source voltage V DSS ) of the semiconductor substrate 20. The base region 23 and the P well region 25 are often not formed in the same diffusion process.

ゲート絶縁膜31は、ソース領域24とドリフト領域22とに挟まれたベース領域23の上面に形成されている。ゲート絶縁膜31は、例えば、シリコン酸化膜から形成されている。このソース領域24とドリフト領域22とに挟まれたベース領域23は、チャネル領域として機能し、スイッチング素子部を形成する。   The gate insulating film 31 is formed on the upper surface of the base region 23 sandwiched between the source region 24 and the drift region 22. The gate insulating film 31 is made of, for example, a silicon oxide film. The base region 23 sandwiched between the source region 24 and the drift region 22 functions as a channel region and forms a switching element portion.

ゲート電極32は、ゲート絶縁膜31の上面に形成されている。ゲート電極32は、例えば、ポリシリコン、アルミニウム、銅、ニッケル等の金属からなる導体膜から構成され、CVD等により形成されている。ゲート電極32に所定の電圧(ゲート電圧)が印加されると、ベース領域23の表面近傍にチャネルが形成される。   The gate electrode 32 is formed on the upper surface of the gate insulating film 31. The gate electrode 32 is made of a conductor film made of a metal such as polysilicon, aluminum, copper, or nickel, and is formed by CVD or the like. When a predetermined voltage (gate voltage) is applied to the gate electrode 32, a channel is formed near the surface of the base region 23.

第1の絶縁膜33は、Pウエル領域25の上面に形成されている。第1の絶縁膜33は、例えば、シリコン酸化膜から形成されている。   The first insulating film 33 is formed on the upper surface of the P well region 25. The first insulating film 33 is made of, for example, a silicon oxide film.

ポリシリコンダイオード34は、第1の絶縁膜33の上面に形成されている。ポリシリコンダイオード34は、例えば、多結晶シリコン(ポリシリコン)からなるダイオードからなり、感熱素子部14を構成する。   The polysilicon diode 34 is formed on the upper surface of the first insulating film 33. The polysilicon diode 34 is made of, for example, a diode made of polycrystalline silicon (polysilicon), and constitutes the thermal element unit 14.

ポリシリコンダイオード34は、P型領域34aとN型領域34bとを備えている。P型領域34aとN型領域34bとの界面にはPN接合が形成されており、ポリシリコンダイオード34は、PN接合ダイオードを構成している。本実施の形態では、図1に示すように、上方から見た状態で、P型領域34aとN型領域34bとが並列に形成されており、図1の破線部分にPN接合が形成されている。なお、図2〜図4では、ポリシリコンダイオード34のP型領域34aとN型領域34bとを明確に示すためにP型領域34aを黒く塗りつぶしている。   The polysilicon diode 34 includes a P-type region 34a and an N-type region 34b. A PN junction is formed at the interface between the P-type region 34a and the N-type region 34b, and the polysilicon diode 34 constitutes a PN junction diode. In this embodiment, as shown in FIG. 1, the P-type region 34a and the N-type region 34b are formed in parallel in a state viewed from above, and a PN junction is formed in the broken line portion of FIG. Yes. In FIGS. 2 to 4, the P-type region 34 a is painted black to clearly show the P-type region 34 a and the N-type region 34 b of the polysilicon diode 34.

ボンディングパッド11,12は、Pウエル領域25の上面に第1の絶縁膜33を介して形成されている。なお、ボンディングパッド11,12上には、例えば、ボンディングワイヤからなる図示しない接続導体が接続されており、この接続導体が制御部に接続されている。   The bonding pads 11 and 12 are formed on the upper surface of the P well region 25 via the first insulating film 33. Note that a connection conductor (not shown) made of, for example, a bonding wire is connected to the bonding pads 11 and 12, and this connection conductor is connected to the control unit.

第2の絶縁膜35は、ゲート電極32及びポリシリコンダイオード34を覆うように、ポリシリコンダイオード34の上面、ポリシリコンダイオード34が形成されていない第1の絶縁膜33の上面、ゲート電極32を覆うように、ゲート電極32の上面、ゲート電極32が形成されていないゲート絶縁膜31の上面等に形成されている。第2の絶縁膜35は、例えば、シリコン酸化膜から形成されている。   The second insulating film 35 covers the upper surface of the polysilicon diode 34, the upper surface of the first insulating film 33 where the polysilicon diode 34 is not formed, and the gate electrode 32 so as to cover the gate electrode 32 and the polysilicon diode 34. It is formed on the upper surface of the gate electrode 32, the upper surface of the gate insulating film 31 where the gate electrode 32 is not formed, and so on. The second insulating film 35 is formed from, for example, a silicon oxide film.

第2の絶縁膜35には、ポリシリコンダイオード34のP型領域34aの上面に対応する位置に開孔35aが形成され、N型領域34bの上面に対応する位置に開孔35bが形成されている。開孔35a内には、ボンディングパッド・ダイオード間接続配線36aが配置され、ボンディングパッド・ダイオード間接続配線36aがボンディングパッド11に電気的に接続されている。また、開孔35b内には、ボンディングパッド・ダイオード間接続配線36bが配置され、ボンディングパッド・ダイオード間接続配線36bがボンディングパッド12に電気的に接続されている。   In the second insulating film 35, an opening 35a is formed at a position corresponding to the upper surface of the P-type region 34a of the polysilicon diode 34, and an opening 35b is formed at a position corresponding to the upper surface of the N-type region 34b. Yes. A bonding pad / diode connection wiring 36 a is disposed in the opening 35 a, and the bonding pad / diode connection wiring 36 a is electrically connected to the bonding pad 11. A bonding pad / diode connection wiring 36b is disposed in the opening 35b, and the bonding pad / diode connection wiring 36b is electrically connected to the bonding pad 12.

第3の絶縁膜37は、ボンディングパッド・ダイオード間接続配線36a、36b及び第2の絶縁膜35の上面に形成されている。第3の絶縁膜37は、例えば、シリコン酸化膜から形成されている。   The third insulating film 37 is formed on the upper surfaces of the bonding pad / diode connection wirings 36 a and 36 b and the second insulating film 35. The third insulating film 37 is made of, for example, a silicon oxide film.

ドレイン電極38は、ドレイン領域21の下面に形成されている。ドレイン電極38は、例えば、金、銀、銅、ニッケル等の金属から構成されている。
ソース電極39は、露出したベース領域23及びソース領域24及びPウエル領域25の上面に形成され、ベース領域23とソース領域24とPウエル領域25とを電気的に接続する。ソース電極39は、例えば、金、銀、銅、ニッケル等の金属から構成されている。ドレイン電極38とソース電極39とが半導体装置10の一対の主電極を構成する。
The drain electrode 38 is formed on the lower surface of the drain region 21. The drain electrode 38 is made of a metal such as gold, silver, copper, or nickel.
The source electrode 39 is formed on the exposed upper surface of the base region 23, the source region 24, and the P well region 25, and electrically connects the base region 23, the source region 24, and the P well region 25. The source electrode 39 is made of a metal such as gold, silver, copper, or nickel. The drain electrode 38 and the source electrode 39 constitute a pair of main electrodes of the semiconductor device 10.

このように構成された半導体装置10では、第1の素子部14aの端部から第2の素子部14b及び第3の素子部14cがボンディングパッド11,12の外周を取り囲むように形成され、第3の素子部14cが第2の素子部14bの取り囲む方向と反対方向に取り囲むように形成されている。このため、従来の半導体装置に比べて、有効面積を増やすことができる。   In the semiconductor device 10 configured as described above, the second element portion 14b and the third element portion 14c are formed so as to surround the outer periphery of the bonding pads 11 and 12 from the end of the first element portion 14a. The third element portion 14c is formed so as to surround in a direction opposite to the direction surrounding the second element portion 14b. For this reason, an effective area can be increased compared with the conventional semiconductor device.

以上説明したように、本実施の形態によれば、感熱素子部14が第2の素子部14b及び第3の素子部14cを備えているので、有効面積を増やすことができる。有効面積を増やすことができるので、チップサイズを大きくすることなく、スイッチング素子部13の温度を容易に検知し、制御することができる。また、チップサイズを大きくすることなく、スイッチング素子部13の温度を正確に検知することができる。さらに、有効面積を同じにした場合には、チップサイズを小さくすることができる。   As described above, according to the present embodiment, since the thermal element unit 14 includes the second element unit 14b and the third element unit 14c, the effective area can be increased. Since the effective area can be increased, the temperature of the switching element unit 13 can be easily detected and controlled without increasing the chip size. Further, the temperature of the switching element unit 13 can be accurately detected without increasing the chip size. Further, when the effective area is the same, the chip size can be reduced.

本実施の形態によれば、第2の素子部14bが辺11bに沿って延びるように形成され、第3の素子部14cが辺12bに沿って延びるように形成されているので、有効面積をさらに増やすことができる。   According to the present embodiment, the second element portion 14b is formed so as to extend along the side 11b, and the third element portion 14c is formed so as to extend along the side 12b. It can be increased further.

なお、本発明は、上記の実施の形態に限られず、種々の変形、応用が可能である。以下、本発明に適用可能な他の実施の形態について説明する。   In addition, this invention is not restricted to said embodiment, A various deformation | transformation and application are possible. Hereinafter, other embodiments applicable to the present invention will be described.

上記実施の形態では、半導体装置10を上方から見た状態で、P型領域34aとN型領域34bとが並列に形成されている場合を例に本発明を説明したが、例えば、図4に示すように、P型領域34aとN型領域34bとが上方から見て直列にかつ交互に複数配置されるように形成してもよい。ただし、P型領域34aとN型領域34bとが逆方向特性を有する箇所においては、アルミニウムなどで予め短絡しておくことが望ましい。   In the above embodiment, the present invention has been described by taking as an example the case where the P-type region 34a and the N-type region 34b are formed in parallel with the semiconductor device 10 viewed from above. For example, FIG. As shown, a plurality of P-type regions 34a and N-type regions 34b may be arranged in series and alternately as viewed from above. However, it is desirable that the P-type region 34a and the N-type region 34b be short-circuited in advance with aluminum or the like at a portion where the reverse characteristics are present.

上記実施の形態では、半導体装置10を上方から見た状態で、感熱素子部14が点対称となるように、第1の素子部14aが2つのボンディングパッド11,12の辺11aと辺12aとの中央を繋ぐように形成されている場合を例に本発明を説明したが、例えば、図5に示すように、辺11aと辺12aとの中央以外を繋ぐように形成してもよい。この場合にも、有効面積を増やすことができる。   In the above-described embodiment, the first element portion 14a includes the sides 11a and 12a of the two bonding pads 11 and 12 so that the thermal element portion 14 is point-symmetric when the semiconductor device 10 is viewed from above. Although the present invention has been described by way of example in which the centers of the sides 11a and 12a are connected to each other, for example, as shown in FIG. Also in this case, the effective area can be increased.

上記実施の形態では、第2の素子部14bが辺11bに沿って取り囲むように形成され、第3の素子部14cが辺12bに沿って取り囲むように形成されている場合を例に本発明を説明したが、例えば、図6に示すように、第2の素子部14bが辺11aのみに沿って延びるように形成され、第3の素子部14cが辺12aのみに沿って延びるように形成されていてもよい。この場合にも、従来の半導体装置に比べ、有効面積を増やすことができる。   In the above embodiment, the present invention is described by taking as an example the case where the second element portion 14b is formed so as to surround the side 11b and the third element portion 14c is formed so as to surround the side 12b. As described above, for example, as shown in FIG. 6, the second element portion 14b is formed so as to extend only along the side 11a, and the third element portion 14c is formed so as to extend only along the side 12a. It may be. Also in this case, the effective area can be increased as compared with the conventional semiconductor device.

上記実施の形態では、半導体装置10を上方から見た状態で、感熱素子部14がボンディングパッド11,12に接するように形成されている場合を例に本発明を説明したが、例えば、感熱素子部14とボンディングパッド11,12とが一部重なるように形成してもよい。   In the above embodiment, the present invention has been described by taking as an example the case where the thermal element portion 14 is formed so as to be in contact with the bonding pads 11 and 12 when the semiconductor device 10 is viewed from above. The portion 14 and the bonding pads 11 and 12 may be formed so as to partially overlap.

上記実施の形態では、半導体装置10を上方から見た状態で、ボンディングパッド11,12が長方形に形成されている場合を例に本発明を説明したが、正方形、円形、小判型等の非円形であってもよい。例えば、ボンディングパッド11,12が円形に形成されている場合、第2の素子部14b及び第3の素子部14cがボンディングパッド11,12の外周(円周)に沿うように形成される。また、図7に示すように、ボンディングパッド11,12の外周(円周)を取り囲むように感熱素子部14を形成してもよい。   In the above embodiment, the present invention has been described by taking as an example the case where the bonding pads 11 and 12 are formed in a rectangular shape when the semiconductor device 10 is viewed from above, but a non-circular shape such as a square shape, a circular shape, or an oval shape is used. It may be. For example, when the bonding pads 11 and 12 are formed in a circular shape, the second element portion 14 b and the third element portion 14 c are formed along the outer periphery (circumference) of the bonding pads 11 and 12. In addition, as shown in FIG. 7, the thermal element portion 14 may be formed so as to surround the outer periphery (circumference) of the bonding pads 11 and 12.

上記実施の形態では、スイッチング素子部13の動作を制御する制御部がスイッチング素子部13とは別の基板に形成されている場合を例に本発明を説明したが、制御部とスイッチング素子部13とを同一基板上に形成してもよい。   In the above embodiment, the present invention has been described by taking as an example the case where the control unit that controls the operation of the switching element unit 13 is formed on a substrate different from the switching element unit 13. May be formed on the same substrate.

上記実施の形態では、感熱素子部14としてポリシリコンダイオードを用いた場合を例に本発明を説明したが、本発明はポリシリコンダイオードに限定されるものではなく、スイッチング素子部13の所望の状態を検知できるものであればよい。例えば、スイッチング素子部13の温度を検知する方法としては、ポリシリコンダイオード等の温度−順方向電圧特性(VF特性)を用いる方法、温度−順方向電流特性(IF特性)を用いる方法、サーミスタ等の抵抗の温度−抵抗特性を用いる方法などがある。   In the above embodiment, the present invention has been described by taking the case where a polysilicon diode is used as the thermal element 14 as an example. However, the present invention is not limited to the polysilicon diode, and a desired state of the switching element 13. As long as it can detect. For example, as a method of detecting the temperature of the switching element unit 13, a method using temperature-forward voltage characteristics (VF characteristics) of a polysilicon diode or the like, a method using temperature-forward current characteristics (IF characteristics), a thermistor, etc. There is a method using the temperature-resistance characteristic of the resistor.

上記実施の形態では、ドレイン領域21及びドリフト領域22がN型半導体領域の場合を例に本発明を説明したが、ドレイン領域21及びドリフト領域22をP型半導体領域とし、対応する各部材の導電型を反転してもよい。   In the above embodiment, the present invention has been described by taking the case where the drain region 21 and the drift region 22 are N-type semiconductor regions as an example. However, the drain region 21 and the drift region 22 are P-type semiconductor regions, and the conductivity of each corresponding member. The mold may be inverted.

本実施の形態の半導体装置の平面図である。It is a top view of the semiconductor device of this Embodiment. 図1のA−A’断面図である。It is A-A 'sectional drawing of FIG. 図1のB−B’断面図である。It is B-B 'sectional drawing of FIG. 他の実施の形態の半導体装置の平面図である。It is a top view of the semiconductor device of other embodiments. 他の実施の形態の半導体装置の平面図である。It is a top view of the semiconductor device of other embodiments. 他の実施の形態の半導体装置の平面図である。It is a top view of the semiconductor device of other embodiments. 他の実施の形態の半導体装置の平面図である。It is a top view of the semiconductor device of other embodiments. 従来の半導体装置の平面図である。It is a top view of the conventional semiconductor device.

符号の説明Explanation of symbols

10 半導体装置
11,12 ボンディングパッド
11a,11b,12a,12b 辺
13 スイッチング素子部
14 感熱素子部
14a 第1の素子部
14b 第2の素子部
14c 第3の素子部
20 半導体基板
21 ドレイン領域
22 ドリフト領域
23 ベース領域
24 ソース領域
25 Pウエル領域
31 ゲート絶縁膜
32 ゲート電極
33 第1の絶縁膜
34 ポリシリコンダイオード
35 第2の絶縁膜
37 第3の絶縁膜
38 ドレイン電極
39 ソース電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Semiconductor device 11, 12 Bonding pad 11a, 11b, 12a, 12b Side 13 Switching element part 14 Thermal element part 14a 1st element part 14b 2nd element part 14c 3rd element part 20 Semiconductor substrate 21 Drain region 22 Drift Region 23 base region 24 source region 25 P well region 31 gate insulating film 32 gate electrode 33 first insulating film 34 polysilicon diode 35 second insulating film 37 third insulating film 38 drain electrode 39 source electrode

Claims (3)

スイッチング機能を有する半導体領域と、該半導体領域の状態を検知する検知部と、該検知部に電気的に接続された一対の電極パッドと、を有する半導体装置であって、
前記検知部は、
前記一対の電極パッドを繋ぐように形成された第1の素子部と、
前記第1の素子部の一端から一方の電極パッドの外周を取り囲むように形成された第2の素子部と、
前記第1の素子部の他端から他方の電極パッドの外周を取り囲むように形成されるとともに、前記第2の素子部を取り囲む方向と反対方向に取り囲むように形成された第3の素子部と、
を備えている、ことを特徴とする半導体装置。
A semiconductor device having a semiconductor region having a switching function, a detection unit for detecting a state of the semiconductor region, and a pair of electrode pads electrically connected to the detection unit,
The detector is
A first element portion formed so as to connect the pair of electrode pads;
A second element part formed so as to surround the outer periphery of one electrode pad from one end of the first element part;
A third element part formed so as to surround the outer periphery of the other electrode pad from the other end of the first element part, and to surround the second element part in a direction opposite to the direction surrounding the second element part; ,
A semiconductor device comprising:
前記第2の素子部及び第3の素子部は、前記一対の電極パッドの対向する辺に沿ってそれぞれ延びるように形成され、さらに、当該電極パッドを取り囲むように隣接する辺に延びるように形成されている、ことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。   The second element portion and the third element portion are formed to extend along opposite sides of the pair of electrode pads, respectively, and are formed to extend to adjacent sides so as to surround the electrode pads. The semiconductor device according to claim 1, wherein: 前記第1の素子部は、前記一対の電極パッドの対向する辺の中央近傍を繋ぐように形成されている、ことを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置。   3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first element portion is formed so as to connect the vicinity of the center of the opposing sides of the pair of electrode pads.
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