JP2011108751A - Semiconductor device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device including a temperature sensing element capable of ensuring a superior temperature followability. <P>SOLUTION: The semiconductor device 12 includes: a semiconductor substrate 13 forming active regions 4a, 4b and 4c and inactive regions 2a and 2b; a temperature sensing diode 10 formed to the upper parts of the inactive regions 2a and 2b in the upper part of the semiconductor substrate 13; and emitter electrodes 8a, 8b and 8c formed to the surfaces of the active regions 4a, 4b and 4c. The temperature sensing diode 10 is formed within a height range including a part in the height range of the emitter electrode 8b, and includes: a P-type anode region 18; and an N-type cathode region 16. The anode region 18 surrounds part of the active region 4b, the cathode region 16 is brought into contact with the outer periphery of the anode region 18 and the outer periphery of the cathode region 16 is surrounded by the active region 4b in a plan view in the semiconductor substrate 13. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、半導体装置に関する。特に、半導体基板内に発生する熱を検知するための温度検知素子を備える半導体装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device. In particular, the present invention relates to a semiconductor device including a temperature detection element for detecting heat generated in a semiconductor substrate.

半導体基板内に発生する熱を検知するための温度検知素子が開発されている。通常の温度検知素子は、ｎ型領域と、ｎ型領域に接するｐ型領域と、を有するｐｎ接合ダイオード構造を有している。温度検知素子は半導体基板の上方に形成され、ｐｎ接合ダイオードの順方向電圧に基づいて半導体基板の温度を検知する。   A temperature detecting element for detecting heat generated in a semiconductor substrate has been developed. A normal temperature sensing element has a pn junction diode structure having an n-type region and a p-type region in contact with the n-type region. The temperature detection element is formed above the semiconductor substrate and detects the temperature of the semiconductor substrate based on the forward voltage of the pn junction diode.

特許文献１に、温度検知素子を備える半導体装置が開示されている。この半導体装置は、活性領域と非活性領域が形成されている半導体基板と、その半導体基板の上方であって非活性領域の上方に形成されている温度検知素子と、活性領域の表面に形成されている表面電極とを備える。温度検知素子は、ｎ型領域と、４つのｐ型領域を有している。半導体基板を平面視したときに、ｎ型領域は活性領域を囲んでおり、４つのｐ型領域はそれぞれｎ型領域の外周の一部に接している。これによって、ｎ型領域の外周には、４つのｐｎ接合が形成されている。この半導体装置では、ｎ型領域の外周に形成されている４つのｐｎ接合が温度検知素子として機能する。   Patent Document 1 discloses a semiconductor device including a temperature detection element. This semiconductor device is formed on the surface of a semiconductor substrate in which an active region and an inactive region are formed, a temperature detection element formed above the semiconductor substrate and above the inactive region, and the surface of the active region. A surface electrode. The temperature sensing element has an n-type region and four p-type regions. When the semiconductor substrate is viewed in plan, the n-type region surrounds the active region, and each of the four p-type regions is in contact with a part of the outer periphery of the n-type region. As a result, four pn junctions are formed on the outer periphery of the n-type region. In this semiconductor device, four pn junctions formed on the outer periphery of the n-type region function as temperature detection elements.

特開２０００−３１２９０号公報JP 2000-31290 A

特許文献１の半導体装置では、半導体基板内の活性領域に発生する熱が、温度検知素子の内周側にのみ伝達される。このため、半導体基板内の活性領域で発生した熱が温度検知素子のｐｎ接合まで伝達されるまでに時間を要する。このため、従来の温度検知素子では、良好な温度追従性を確保することができない。   In the semiconductor device of Patent Document 1, heat generated in the active region in the semiconductor substrate is transmitted only to the inner peripheral side of the temperature detection element. For this reason, it takes time until the heat generated in the active region in the semiconductor substrate is transferred to the pn junction of the temperature detection element. For this reason, the conventional temperature detection element cannot ensure good temperature followability.

本明細書で開示される技術は、上記の課題を解決するために創作されたものである。本明細書で開示される技術は、温度検知素子を備える半導体装置において、良好な温度追従性を確保できる技術を提供することを目的とする。   The technology disclosed in this specification has been created to solve the above problems. An object of the technology disclosed in this specification is to provide a technology capable of ensuring good temperature followability in a semiconductor device including a temperature detection element.

本明細書で開示される技術は、活性領域と非活性領域が形成されている半導体基板と、半導体基板の上方であって非活性領域の上方に形成されている温度検知素子と、活性領域の表面に形成されている表面電極と、を備える半導体装置に関する。温度検知素子は、表面電極の高さ範囲内の少なくとも一部を含む高さ範囲に形成されており、第１導電型の第１領域と、第２導電型の第２領域と、を有している。半導体基板を平面視したときに、第１領域は、活性領域の少なくとも一部を囲んでおり、第２領域は、第１領域の外周に接しており、第２領域の外周の少なくとも一部が活性領域によって囲まれている。   The technology disclosed in this specification includes a semiconductor substrate in which an active region and an inactive region are formed, a temperature detection element formed above the semiconductor substrate and above the inactive region, and an active region The present invention relates to a semiconductor device comprising a surface electrode formed on a surface. The temperature detection element is formed in a height range including at least a part of the height range of the surface electrode, and includes a first conductivity type first region and a second conductivity type second region. ing. When the semiconductor substrate is viewed in plan, the first region surrounds at least a part of the active region, the second region is in contact with the outer periphery of the first region, and at least a part of the outer periphery of the second region is Surrounded by active areas.

上記の半導体装置では、半導体基板を平面視したときに第２領域の外側に位置する活性領域の熱が、当該活性領域から表面電極等を介して温度検知素子に伝達される。さらに、半導体基板を平面視したときに第１領域の内側に位置する活性領域の熱が、当該活性領域から表面電極等を介して温度検知素子に伝達される。温度検知素子の外周側と内周側の両方に熱が伝達されるため、従来の温度検知素子に比して、活性領域で発生した熱が温度検知素子のｐｎ接合に伝達されるまでの時間が短い。この結果、従来の温度検知素子に比して、良好な温度追従性を確保することができる。   In the semiconductor device, the heat of the active region located outside the second region when the semiconductor substrate is viewed in plan is transmitted from the active region to the temperature detection element via the surface electrode or the like. Furthermore, the heat of the active region located inside the first region when the semiconductor substrate is viewed in plan is transferred from the active region to the temperature detection element via the surface electrode or the like. Since heat is transferred to both the outer peripheral side and the inner peripheral side of the temperature detection element, the time until the heat generated in the active region is transferred to the pn junction of the temperature detection element as compared with the conventional temperature detection element Is short. As a result, it is possible to ensure good temperature followability as compared with the conventional temperature detection element.

上記の半導体装置では、温度検知素子が、一対の第１領域と第２領域のみを有することが好ましい。この技術では、第１領域と第２領域にそれぞれ接続する配線を、一対のみ用意すればよい。このため、配線を簡略化することができる。   In the semiconductor device described above, it is preferable that the temperature detection element has only a pair of first region and second region. In this technique, only a pair of wirings connected to the first region and the second region may be prepared. For this reason, wiring can be simplified.

上記の半導体装置では、半導体基板を平面視したときに、温度検知素子が周方向の一部が開放された環状に形成されており、その開放された一端において、第１領域と第２領域の一方にアノード配線が接続されており、第１領域と前記第２領域の他方にカソード配線が接続されていることが好ましい。この技術によると、ワイヤボンディングをしなくとも、温度検知素子にアノード配線とカソード配線を接続することができる。   In the above semiconductor device, when the semiconductor substrate is viewed in plan, the temperature detecting element is formed in an annular shape in which a part in the circumferential direction is opened. It is preferable that an anode wiring is connected to one side and a cathode wiring is connected to the other of the first region and the second region. According to this technique, the anode wiring and the cathode wiring can be connected to the temperature detecting element without wire bonding.

本明細書で開示される技術によると、温度検知素子を備える半導体装置において、良好な温度追従性を確保することができる。   According to the technology disclosed in this specification, it is possible to ensure good temperature followability in a semiconductor device including a temperature detection element.

第１実施例に係る半導体装置１２の平面図を示す。1 is a plan view of a semiconductor device 12 according to a first embodiment. 温度検知ダイオード１０の平面図を示す。A top view of temperature sensing diode 10 is shown. 第２実施例に係る半導体装置３２の平面図を示す。The top view of the semiconductor device 32 which concerns on 2nd Example is shown. 温度検知ダイオード３０の平面図を示す。The top view of the temperature detection diode 30 is shown. 半導体装置３２の一部の断面図を示す。FIG. 3 shows a cross-sectional view of a part of the semiconductor device 32. 第３実施例に係る温度検知ダイオード６０の平面図を示す。The top view of the temperature detection diode 60 which concerns on 3rd Example is shown. 第４実施例に係る温度検知ダイオード７０の平面図を示す。The top view of the temperature detection diode 70 which concerns on 4th Example is shown. 第５実施例に係る温度検知ダイオード８０の平面図を示す。The top view of the temperature detection diode 80 which concerns on 5th Example is shown.

下記に説明する実施例に記載されている技術の一部を列記する。
（形態１）第１領域の外周の全周に第２領域が接している。
（形態２）温度検知素子が、半導体基板内で最も発熱量が大きい領域の表面側に形成されている。 Some of the techniques described in the embodiments described below are listed.
(Mode 1) The second region is in contact with the entire outer periphery of the first region.
(Mode 2) The temperature detecting element is formed on the surface side of the region where the heat generation amount is the largest in the semiconductor substrate.

（第１実施例）
図１に、第１実施例に係る半導体装置８の平面図を示す。半導体装置８の半導体基板１３には、活性領域４ａ、４ｂ、４ｃと非活性領域２ａ、２ｂが形成されている。半導体基板１３の上方であって非活性領域２ｂの上方には、温度検知ダイオード１０が形成されている。活性領域４ａ、４ｂ、４ｃの表面にはそれぞれエミッタ電極８ａ、８ｂ、８ｃと、複数の信号パッド１４が形成されている。活性領域４ａ、４ｂ、４ｃ内にはＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）素子構造が形成されている。信号パッド１４は、ゲートパッド、アノードパッド、カソードパッド等により構成されており、各パッドには図示しない外部配線が接続されている。図１の参照符号６は、半導体基板１３内で最も発熱量が大きい領域（以下、最大発熱領域と称する）を示している。なお、半導体基板１３の表面には、パッシベーション膜、層間絶縁膜、酸化膜、配線等が形成されているが、図１では明瞭化のため図示を省略している。 (First embodiment)
FIG. 1 is a plan view of a semiconductor device 8 according to the first embodiment. Active regions 4 a, 4 b, 4 c and inactive regions 2 a, 2 b are formed on the semiconductor substrate 13 of the semiconductor device 8. A temperature detection diode 10 is formed above the semiconductor substrate 13 and above the inactive region 2b. Emitter electrodes 8a, 8b, 8c and a plurality of signal pads 14 are formed on the surfaces of the active regions 4a, 4b, 4c, respectively. An IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) element structure is formed in the active regions 4a, 4b, and 4c. The signal pad 14 includes a gate pad, an anode pad, a cathode pad, and the like, and external wirings (not shown) are connected to the pads. Reference numeral 6 in FIG. 1 indicates a region in the semiconductor substrate 13 that generates the largest amount of heat (hereinafter referred to as a maximum heat generation region). Note that a passivation film, an interlayer insulating film, an oxide film, a wiring, and the like are formed on the surface of the semiconductor substrate 13, but the illustration is omitted in FIG.

図２に、温度検知ダイオード１０の平面図を示す。温度検知ダイオード１０は、エミッタ電極８ｂの高さ範囲内の一部を含む高さ範囲に形成されている。図２に示すように、温度検知ダイオード１０は、ｐ型のアノード領域１８と、ｎ型のカソード領域１６を有している。アノード領域１８とカソード領域１６の境界には、ｐｎ接合１７が形成されている。また、図２に示すように、アノード領域１８は、活性領域４ｂの一部を囲んでいる。カソード領域１６は、アノード領域１８の外周に接しており、カソード領域１６の外周は活性領域４ｂによって囲まれている。なお、アノード領域１８の表面の一部には、図示しないアノードコンタクト孔が形成されている。アノードコンタクト孔を介して図示しないアノード配線の一端がアノード領域１８にワイヤボンディングされている。アノード配線の他端は、信号パッド１４のうちのアノードパッドにワイヤボンディングされている。カソード領域１６の表面の一部には、図示しないカソードコンタクト孔が形成されている。カソードコンタクト孔を介して図示しないカソード配線の一端がカソード領域１６にワイヤボンディングされている。カソード配線の他端は、信号パッド１４のうちのカソードパッドにワイヤボンディングされている。   FIG. 2 is a plan view of the temperature detection diode 10. The temperature detection diode 10 is formed in a height range including a part of the height range of the emitter electrode 8b. As shown in FIG. 2, the temperature detection diode 10 has a p-type anode region 18 and an n-type cathode region 16. A pn junction 17 is formed at the boundary between the anode region 18 and the cathode region 16. As shown in FIG. 2, the anode region 18 surrounds a part of the active region 4b. The cathode region 16 is in contact with the outer periphery of the anode region 18, and the outer periphery of the cathode region 16 is surrounded by the active region 4b. An anode contact hole (not shown) is formed in a part of the surface of the anode region 18. One end of an anode wiring (not shown) is wire-bonded to the anode region 18 through the anode contact hole. The other end of the anode wiring is wire-bonded to the anode pad of the signal pad 14. A cathode contact hole (not shown) is formed in a part of the surface of the cathode region 16. One end of a cathode wiring (not shown) is wire-bonded to the cathode region 16 through the cathode contact hole. The other end of the cathode wiring is wire-bonded to the cathode pad of the signal pad 14.

半導体装置１２では、半導体基板１３内の活性領域４ｂで発生する熱が、エミッタ電極８ｂを介して温度検知ダイオード１０の外周側と内周側の両方に伝達される。このため、従来の温度検知ダイオードに比して、活性領域４ｂで発生した熱がｐｎ接合１７に伝達されるまでの時間が短い。この結果、従来の温度検知ダイオードに比して、良好な温度追従性を確保することができる。   In the semiconductor device 12, heat generated in the active region 4b in the semiconductor substrate 13 is transmitted to both the outer peripheral side and the inner peripheral side of the temperature detection diode 10 through the emitter electrode 8b. For this reason, compared with the conventional temperature detection diode, the time until the heat generated in the active region 4b is transferred to the pn junction 17 is short. As a result, it is possible to ensure good temperature followability as compared with the conventional temperature detection diode.

また、半導体装置１２では、温度検知ダイオード１０が、一対のアノード領域１８とカソード領域１６のみを有する。アノード領域１８とカソード領域１６にそれぞれ接続するアノード配線とカソード配線を一対のみ用意すればよいため、配線を簡略化することができる。   In the semiconductor device 12, the temperature detection diode 10 has only a pair of anode region 18 and cathode region 16. Since only one pair of anode wiring and cathode wiring connected to the anode region 18 and the cathode region 16 is prepared, the wiring can be simplified.

また、半導体装置１２では、温度検知ダイオード１０が、最大発熱領域６内に形成されている。このため、温度検知ダイオード１０で検知される温度と半導体基板１３の実際の温度との誤差を小さくすることができる。   In the semiconductor device 12, the temperature detection diode 10 is formed in the maximum heat generation region 6. For this reason, the error between the temperature detected by the temperature detection diode 10 and the actual temperature of the semiconductor substrate 13 can be reduced.

また、半導体装置１２では、カソード領域１６がアノード領域１８の外周の全周に接しているため、ｐｎ接合１７におけるアノード領域１８とカソード領域１６の接触面積が大きい。このため、従来の温度検知ダイオードに比して、良好な温度追従性を確保することができる。   Further, in the semiconductor device 12, since the cathode region 16 is in contact with the entire outer periphery of the anode region 18, the contact area between the anode region 18 and the cathode region 16 in the pn junction 17 is large. For this reason, compared with the conventional temperature detection diode, favorable temperature followability can be ensured.

また、半導体装置１２では、半導体基板１３を平面視したときに、温度検知ダイオード１０の内側に活性領域４ｂが形成されているため、温度検知ダイオード１０内に無駄な領域を形成することがない。この結果、温度検知ダイオード１０を小型化することができ、温度検知ダイオード１０の製造コストを低減することができる。   Further, in the semiconductor device 12, when the semiconductor substrate 13 is viewed in plan, the active region 4 b is formed inside the temperature detection diode 10, so that a useless region is not formed in the temperature detection diode 10. As a result, the temperature detection diode 10 can be reduced in size, and the manufacturing cost of the temperature detection diode 10 can be reduced.

（第２実施例）
図３に、第２実施例に係る半導体装置３２の平面図を示す。半導体装置３２と半導体装置１２は同一構造であり、温度検知ダイオード３０の構造のみ異なる。このため、図３において、図１の参照符号に２０を加えた部位は、図１で説明した部位と同一であり、その詳細な説明を省略する。 (Second embodiment)
FIG. 3 is a plan view of a semiconductor device 32 according to the second embodiment. The semiconductor device 32 and the semiconductor device 12 have the same structure, and only the structure of the temperature detection diode 30 is different. For this reason, in FIG. 3, the part which added 20 to the referential mark of FIG. 1 is the same as the part demonstrated in FIG. 1, The detailed description is abbreviate | omitted.

図４に、温度検知ダイオード３０の平面図を示す。図４に示すように、温度検知ダイオード３０は、ｐ型のアノード領域３８と、ｎ型のカソード領域３６を有している。アノード領域３８とカソード領域３６の境界には、ｐｎ接合３７が形成されている。アノード領域３８は、活性領域２４ｂの一部を囲んでいる。カソード領域３６は、アノード領域３８の外周に接しており、カソード領域３６の外周は活性領域２４ｂによって囲まれている。また、温度検知ダイオード３０は、周方向の一部が開放された環状に形成されている。開放された一端４２ｂでは、アノード領域３８にアノード配線４６が接続されており、カソード領域３６にカソード配線４８が接続されている。アノード配線４６は、アノード領域３８上を、アノード領域３８に沿って伸びている。アノード配線４６の他端は、信号パッド３４のうちのアノードパッドに接続されている。カソード配線４８は、カソード領域３６上を、カソード領域３６に沿って伸びている。カソード配線４８の他端は、信号パッド３４のうちのカソードパッドに接続されている。アノード領域３８の内側には、アノード領域３８の内周に沿ってゲート配線４４ａが形成されている。カソード領域３６の外側には、カソード領域３６の外側に沿ってゲート配線４４ｂが形成されている。ゲート配線４４ａ、４４ｂは、信号パッド３４のうちのゲートパッドに接続されている。   FIG. 4 shows a plan view of the temperature detection diode 30. As shown in FIG. 4, the temperature detection diode 30 has a p-type anode region 38 and an n-type cathode region 36. A pn junction 37 is formed at the boundary between the anode region 38 and the cathode region 36. The anode region 38 surrounds a part of the active region 24b. The cathode region 36 is in contact with the outer periphery of the anode region 38, and the outer periphery of the cathode region 36 is surrounded by the active region 24b. The temperature detection diode 30 is formed in an annular shape in which a part in the circumferential direction is opened. At the opened one end 42 b, the anode wiring 46 is connected to the anode region 38, and the cathode wiring 48 is connected to the cathode region 36. The anode wiring 46 extends along the anode region 38 on the anode region 38. The other end of the anode wiring 46 is connected to the anode pad of the signal pad 34. The cathode wiring 48 extends along the cathode region 36 on the cathode region 36. The other end of the cathode wiring 48 is connected to the cathode pad of the signal pad 34. Inside the anode region 38, a gate wiring 44 a is formed along the inner periphery of the anode region 38. A gate wiring 44 b is formed outside the cathode region 36 along the outside of the cathode region 36. The gate wirings 44 a and 44 b are connected to the gate pad of the signal pad 34.

図５に、図３のV−V断面の断面図を示す。半導体基板３３内の活性領域２４ｂには、ＩＧＢＴ素子構造が形成されている。まず、活性領域２４ｂの構造について説明する。図５に示すように、活性領域２４ｂでは、半導体基板３３内に、ドリフト領域５０と、ボディ領域５３と、トレンチゲート電極群５２ａ、５２ｂ、５２ｃが形成されている。ドリフト領域５０は、ｎ−型であり、半導体基板３３の一部に形成されている。ボディ領域５３は、ｐ型であり、半導体基板３３の他の一部に形成されており、ドリフト領域５０と隣接している。トレンチゲート電極群５２ａ、５２ｂ、５２ｃは、それぞれ、トレンチゲート構造をしており、電極部とその電極部の壁面を被覆している絶縁膜と、によって構成されている。トレンチゲート電極群５２ａ、５２ｂ、５２ｃの近傍には、図示しないエミッタ領域と、図示しないボディコンタクト領域が形成されている。エミッタ領域は、ｎ＋型であり、半導体基板３３の表面に臨む範囲に形成されているとともにボディ領域５３に接しており、ボディ領域５３によってドリフト領域５０から分離されている。ボディコンタクト領域は、ｐ＋型であり、半導体基板３３の表面とボディ領域５３とエミッタ領域とに接しており、ドリフト領域５０から分離されている。半導体基板３３の裏面に臨む範囲には、図示しないコレクタ領域が形成されている。コレクタ領域は、ｐ＋型であり、ドリフト領域５０によってボディ領域５３から分離されている。 FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line VV in FIG. An IGBT element structure is formed in the active region 24b in the semiconductor substrate 33. First, the structure of the active region 24b will be described. As shown in FIG. 5, in the active region 24b, a drift region 50, a body region 53, and trench gate electrode groups 52a, 52b, and 52c are formed in a semiconductor substrate 33. The drift region 50 is n − type and is formed in a part of the semiconductor substrate 33. Body region 53 is p-type, is formed in another part of semiconductor substrate 33, and is adjacent to drift region 50. Each of the trench gate electrode groups 52a, 52b, and 52c has a trench gate structure, and includes an electrode portion and an insulating film that covers the wall surface of the electrode portion. An emitter region (not shown) and a body contact region (not shown) are formed in the vicinity of the trench gate electrode groups 52a, 52b, and 52c. The emitter region is n + type, is formed in a range facing the surface of the semiconductor substrate 33, is in contact with the body region 53, and is separated from the drift region 50 by the body region 53. The body contact region is p + type, is in contact with the surface of the semiconductor substrate 33, the body region 53, and the emitter region, and is separated from the drift region 50. A collector region (not shown) is formed in a range facing the back surface of the semiconductor substrate 33. The collector region is p + type and is separated from the body region 53 by the drift region 50.

活性領域２４ｂでは、半導体基板３３の表面に、エミッタ電極２８ｂが形成されている。エミッタ電極２８ｂはエミッタ領域と導通している。半導体基板３３の裏面には、図示しないコレクタ電極が形成されている。また、トレンチゲート電極群５２ａ、５２ｂ、５２ｃのうち、両端に位置するトレンチゲート電極では、電極部が半導体基板３３の表面にまで露出している。露出している電極部は、電極部の上方に形成されているゲート配線４４ａ、４４ｂにそれぞれ接続されている。露出している電極部は、層間絶縁膜５４によって被覆されている。また、露出している電極部は、層間絶縁膜５４によって、エミッタ電極２８ｂから絶縁されている。   In the active region 24b, an emitter electrode 28b is formed on the surface of the semiconductor substrate 33. The emitter electrode 28b is electrically connected to the emitter region. A collector electrode (not shown) is formed on the back surface of the semiconductor substrate 33. In addition, the trench gate electrodes located at both ends of the trench gate electrode groups 52 a, 52 b, and 52 c are exposed to the surface of the semiconductor substrate 33. The exposed electrode part is connected to gate wirings 44a and 44b formed above the electrode part, respectively. The exposed electrode part is covered with an interlayer insulating film 54. Further, the exposed electrode portion is insulated from the emitter electrode 28 b by the interlayer insulating film 54.

続いて、非活性領域２２ａ、２２ｂの構造について説明する。非活性領域２２ａでは、半導体基板３３の表面に層間絶縁膜５４のみが形成されている。非活性領域２２ｂの表面には、酸化膜５８が形成されている。酸化膜５８の表面には、温度検知ダイオード３０が形成されている。温度検知ダイオード３０は、エミッタ電極２８ｂの高さ範囲Ｈ１内の一部を含む高さ範囲に形成されている。温度検知ダイオード３０は、酸化膜５８によって、半導体基板３３の表面から絶縁されている。温度検知ダイオード３０上には、アノード配線４６とカソード配線４８が形成されている。温度検知ダイオード３０は、層間絶縁膜５４及びパッシベーション膜５６によって、半導体基板３３の表面に露出している上記の電極部とゲート配線４４ａ、４４ｂとから絶縁されている。パッシベーション膜５６は、例えばポリイミドで形成されており、活性領域２４ｂ内のＩＧＢＴ素子構造を外的な損傷から保護する機能を果たす。   Next, the structure of the inactive regions 22a and 22b will be described. In the inactive region 22 a, only the interlayer insulating film 54 is formed on the surface of the semiconductor substrate 33. An oxide film 58 is formed on the surface of the non-active region 22b. A temperature detection diode 30 is formed on the surface of the oxide film 58. The temperature detection diode 30 is formed in a height range including a part in the height range H1 of the emitter electrode 28b. The temperature detection diode 30 is insulated from the surface of the semiconductor substrate 33 by the oxide film 58. An anode wiring 46 and a cathode wiring 48 are formed on the temperature detection diode 30. The temperature detection diode 30 is insulated from the above-described electrode portion exposed on the surface of the semiconductor substrate 33 and the gate wirings 44 a and 44 b by the interlayer insulating film 54 and the passivation film 56. The passivation film 56 is made of, for example, polyimide, and functions to protect the IGBT element structure in the active region 24b from external damage.

第２実施例の半導体装置３２では、温度検知ダイオード３０の開放された一端４２ｂにおいて、アノード領域３８にアノード配線４６が接続されており、カソード領域３６にカソード配線４８が接続されている。このため、ワイヤボンディングをしなくとも、温度検知ダイオード３０にアノード配線４６とカソード配線４８を接続することができる。   In the semiconductor device 32 of the second embodiment, the anode wiring 46 is connected to the anode region 38 and the cathode wiring 48 is connected to the cathode region 36 at the open one end 42 b of the temperature detection diode 30. For this reason, the anode wiring 46 and the cathode wiring 48 can be connected to the temperature detection diode 30 without wire bonding.

（第３実施例）
図６に、第３実施例に係る温度検知ダイオード６０の平面図を示す。温度検知ダイオード６０と温度検知ダイオード１０は同一構造であり、温度検知ダイオード１０の形状のみ異なる。このため、図６において、図２の参照符号に５０を加えた部位は、図２で説明した部位と同一であり、その詳細な説明を省略する。温度検知ダイオード６０は、円状に形成されている。温度検知ダイオード６０がこのような形状であっても、従来の温度検知ダイオードに比して、良好な温度追従性を確保することができる。 (Third embodiment)
FIG. 6 is a plan view of the temperature detection diode 60 according to the third embodiment. The temperature detection diode 60 and the temperature detection diode 10 have the same structure, and only the shape of the temperature detection diode 10 is different. For this reason, in FIG. 6, the part which added 50 to the referential mark of FIG. 2 is the same as the part demonstrated in FIG. 2, The detailed description is abbreviate | omitted. The temperature detection diode 60 is formed in a circular shape. Even if the temperature detection diode 60 has such a shape, it is possible to ensure good temperature followability as compared with the conventional temperature detection diode.

（第４実施例）
図７に、第４実施例に係る温度検知ダイオード７０の平面図を示す。温度検知ダイオード７０と温度検知ダイオード１０は同一構造であり、温度検知ダイオード１０の形状のみ異なる。このため、図７において、図２の参照符号に６０を加えた部位は、図２で説明した部位と同一であり、その詳細な説明を省略する。温度検知ダイオード６０は、多角形状に形成されている。温度検知ダイオード７０がこのような形状であっても、従来の温度検知ダイオードに比して、良好な温度追従性を確保することができる。 (Fourth embodiment)
FIG. 7 is a plan view of a temperature detection diode 70 according to the fourth embodiment. The temperature detection diode 70 and the temperature detection diode 10 have the same structure, and only the shape of the temperature detection diode 10 is different. For this reason, in FIG. 7, the part which added 60 to the referential mark of FIG. 2 is the same as the part demonstrated in FIG. 2, The detailed description is abbreviate | omitted. The temperature detection diode 60 is formed in a polygonal shape. Even if the temperature detection diode 70 has such a shape, it is possible to ensure good temperature followability as compared with the conventional temperature detection diode.

（第５実施例）
図８に、第５実施例に係る温度検知ダイオード８０の平面図を示す。温度検知ダイオード８０と温度検知ダイオード１０は同一構造であり、温度検知ダイオード８０の形状のみ異なる。このため、図８において、図２の参照符号に７０を加えた部位は、図２で説明した部位と同一であり、その詳細な説明を省略する。温度検知ダイオード７０は、円状に形成されている。また、アノード領域がカソード領域によって囲まれている。このため、アノード領域の内周に接するカソード領域の界面と、アノード領域の外周に接するカソード領域の界面とにそれぞれｐｎ接合８７が形成されている。さらに、温度検知ダイオード８０は、周方向の一部が開放されている。この場合であっても、温度検知ダイオード８０は、従来の温度検知ダイオードに比して、良好な温度追従性を確保することができる。 (5th Example)
FIG. 8 is a plan view of a temperature detection diode 80 according to the fifth embodiment. The temperature detection diode 80 and the temperature detection diode 10 have the same structure, and only the shape of the temperature detection diode 80 is different. For this reason, in FIG. 8, the part which added 70 to the referential mark of FIG. 2 is the same as the part demonstrated in FIG. 2, and the detailed description is abbreviate | omitted. The temperature detection diode 70 is formed in a circular shape. The anode region is surrounded by the cathode region. Therefore, pn junctions 87 are formed at the interface of the cathode region in contact with the inner periphery of the anode region and the interface of the cathode region in contact with the outer periphery of the anode region, respectively. Further, the temperature detection diode 80 is partially open in the circumferential direction. Even in this case, the temperature detection diode 80 can ensure good temperature followability as compared with the conventional temperature detection diode.

上記の実施例の構成と本発明の対応関係を記載しておく。温度検知ダイオード１０、３０、６０、７０、８０が、「温度検知素子」の一例である。エミッタ電極が、「表面電極」の一例である。アノード領域が、「第１領域」の一例である。カソード領域が、「第２領域」の一例である。   The correspondence between the configuration of the above embodiment and the present invention will be described. The temperature detection diodes 10, 30, 60, 70, and 80 are examples of the “temperature detection element”. The emitter electrode is an example of a “surface electrode”. The anode region is an example of the “first region”. The cathode region is an example of a “second region”.

上記の実施例の変形例を以下に列挙する。
（１）第１、第２実施例の半導体装置１２、３２では、温度検知ダイオード１０、３０がそれぞれ最大発熱領域６、２６内に形成されている。しかしながら、温度検知ダイオード１０、３０が形成される箇所は限定されない。温度検知ダイオード１０、３０がそれぞれ最大発熱領域６、２６外に形成されていてもよい。例えば、温度検知ダイオード１０、３０が、活性領域４ａ、４ｃ、２４ａ、２４ｃの上方に形成されていてもよい。また、温度検知ダイオード１０、３０が、隣接する２つの活性領域の上方を跨いで形成されていれもよい。 The modifications of the above embodiment are listed below.
(1) In the semiconductor devices 12 and 32 of the first and second embodiments, the temperature detection diodes 10 and 30 are formed in the maximum heat generating regions 6 and 26, respectively. However, the location where the temperature detection diodes 10 and 30 are formed is not limited. The temperature detection diodes 10 and 30 may be formed outside the maximum heat generating regions 6 and 26, respectively. For example, the temperature detection diodes 10 and 30 may be formed above the active regions 4a, 4c, 24a, and 24c. Further, the temperature detection diodes 10 and 30 may be formed across the two adjacent active regions.

（２）第２、第５実施例の温度検知ダイオード３０、８０は、周方向の一部が開放されている環状に形成されている。しかしながら、開放されている箇所は一部に限定されない。温度検知ダイオード３０、８０の周方向の複数の個所が開放されていてもよい。この場合、温度検知ダイオード３０、８０が、二対以上のアノード領域とカソード領域を有していてもよい。 (2) The temperature detection diodes 30 and 80 of the second and fifth embodiments are formed in an annular shape in which a part in the circumferential direction is opened. However, the opened part is not limited to a part. A plurality of locations in the circumferential direction of the temperature detection diodes 30 and 80 may be opened. In this case, the temperature detection diodes 30 and 80 may have two or more pairs of anode regions and cathode regions.

（３）第１〜第５実施例の温度検知ダイオード１０等では、アノード領域１８等の幅とカソード領域１６等の幅が均等に形成されている。しかしながら、アノード領域１８等の幅とカソード領域１６等の幅は不均等であってもよい。アノード領域１８等の幅とカソード領域１６等の幅が小さいほど、温度検知ダイオード１０等の外周側と内周側の両方に伝達された熱がｐｎ接合１７等に伝達するまでの時間が短い。このため、温度検知ダイオード１０等では、アノード領域１８等の幅とカソード領域１６等の幅が小さいほど、良好な温度追従性を確保することができる。 (3) In the temperature detection diode 10 and the like of the first to fifth embodiments, the width of the anode region 18 and the like and the width of the cathode region 16 and the like are formed uniformly. However, the width of the anode region 18 and the like and the width of the cathode region 16 and the like may be unequal. The smaller the width of the anode region 18 and the like and the width of the cathode region 16 and the like, the shorter the time until the heat transferred to both the outer peripheral side and the inner peripheral side of the temperature detection diode 10 etc. is transferred to the pn junction 17 etc. For this reason, in the temperature detection diode 10 or the like, the smaller the width of the anode region 18 or the like and the width of the cathode region 16 or the like, the better the temperature followability can be secured.

以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。例えば、上記の実施例の半導体装置では、半導体基板内の活性領域にＩＧＢＴ素子構造が形成されているが、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）素子構造が形成されていてもよい。   As mentioned above, although the Example of this invention was described in detail, these are only illustrations and do not limit a claim. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. For example, in the semiconductor device of the above embodiment, the IGBT element structure is formed in the active region in the semiconductor substrate, but a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) element structure may be formed.

また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。   The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology exemplified in this specification or the drawings can achieve a plurality of objects at the same time, and has technical usefulness by achieving one of the objects.

２ａ、２ｂ：非活性領域
４ａ、４ｂ、４ｃ、２４ａ、２４ｂ、２４ｃ：活性領域
６、２６：最大発熱領域
８ａ、８ｂ、８ｃ、２８ａ、２８ｂ、２８ｃ：エミッタ電極
１０、３０、６０、７０、８０：温度検知ダイオード
１２、３２：半導体装置
１４、３４：信号パッド
１６、３６、６６、７６、８６：カソード領域
１７、３７、６７、７７、８７：ｐｎ接合
１８、３８、６８、７８、８８：アノード領域
４２ａ、４２ｂ、８５ａ、８５ｂ：開放された一端
４４ａ、４４ｂ：ゲート配線
４６：アノード配線
４８：カソード配線 2a, 2b: non-active regions 4a, 4b, 4c, 24a, 24b, 24c: active regions 6, 26: maximum heating regions 8a, 8b, 8c, 28a, 28b, 28c: emitter electrodes 10, 30, 60, 70, 80: Temperature detection diode 12, 32: Semiconductor device 14, 34: Signal pad 16, 36, 66, 76, 86: Cathode region 17, 37, 67, 77, 87: Pn junction 18, 38, 68, 78, 88 : Anode regions 42a, 42b, 85a, 85b: open ends 44a, 44b: gate wiring 46: anode wiring 48: cathode wiring

Claims (3)

活性領域と非活性領域が形成されている半導体基板と、その半導体基板の上方であって前記非活性領域の上方に形成されている温度検知素子と、前記活性領域の表面に形成されている表面電極と、を備える半導体装置であり、
前記温度検知素子は、
前記表面電極の高さ範囲内の少なくとも一部を含む高さ範囲に形成されており、
第１導電型の第１領域と、第２導電型の第２領域と、を有しており、
前記半導体基板を平面視したときに、
前記第１領域は、前記活性領域の少なくとも一部を囲んでおり、
前記第２領域は、前記第１領域の外周に接しており、その第２領域の外周の少なくとも一部が前記活性領域によって囲まれている、
ことを特徴とする半導体装置。 A semiconductor substrate on which an active region and an inactive region are formed, a temperature detection element formed above the semiconductor substrate and above the inactive region, and a surface formed on the surface of the active region An electrode, and a semiconductor device,
The temperature sensing element is
It is formed in a height range including at least part of the height range of the surface electrode,
A first conductivity type first region and a second conductivity type second region;
When the semiconductor substrate is viewed in plan view,
The first region surrounds at least a portion of the active region;
The second region is in contact with the outer periphery of the first region, and at least a part of the outer periphery of the second region is surrounded by the active region.
A semiconductor device. 前記温度検知素子は、一対の前記第１領域と前記第２領域のみを有することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the temperature detection element has only a pair of the first region and the second region. 前記半導体基板を平面視したときに、
前記温度検知素子は周方向の一部が開放された環状に形成されており、
その開放された一端において、前記第１領域と前記第２領域の一方にアノード配線が接続されており、前記第１領域と前記第２領域の他方にカソード配線が接続されている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。 When the semiconductor substrate is viewed in plan view,
The temperature detection element is formed in an annular shape in which a part in the circumferential direction is opened,
At one open end, an anode wiring is connected to one of the first region and the second region, and a cathode wiring is connected to the other of the first region and the second region.
The semiconductor device according to claim 1, wherein:
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012011536A1 (en) * 2010-07-22 2012-01-26 富士電機株式会社 Semiconductor device
JP2014053554A (en) * 2012-09-10 2014-03-20 Renesas Electronics Corp Semiconductor device and method for manufacturing the same
WO2015098379A1 (en) * 2013-12-26 2015-07-02 ローム株式会社 Semiconductor device, and design method for same
JP2016018848A (en) * 2014-07-07 2016-02-01 トヨタ自動車株式会社 Semiconductor device
JP2018129557A (en) * 2018-05-24 2018-08-16 ローム株式会社 Semiconductor chip

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006093252A (en) * 2004-09-22 2006-04-06 Sanken Electric Co Ltd Semiconductor device

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006093252A (en) * 2004-09-22 2006-04-06 Sanken Electric Co Ltd Semiconductor device

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012011536A1 (en) * 2010-07-22 2012-01-26 富士電機株式会社 Semiconductor device
JP2014053554A (en) * 2012-09-10 2014-03-20 Renesas Electronics Corp Semiconductor device and method for manufacturing the same
WO2015098379A1 (en) * 2013-12-26 2015-07-02 ローム株式会社 Semiconductor device, and design method for same
JP2015126113A (en) * 2013-12-26 2015-07-06 ローム株式会社 Semiconductor device and design method of the same
JP2016018848A (en) * 2014-07-07 2016-02-01 トヨタ自動車株式会社 Semiconductor device
JP2018129557A (en) * 2018-05-24 2018-08-16 ローム株式会社 Semiconductor chip

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