JP2012169348A - Semiconductor device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device that can accurately detect a current flowing through a main cell, can improve the linearity of current detection and hardly receives the influence of the use of a high voltage.SOLUTION: A main cell is placed on both sides of a sense cell, and an emitter of the sense cell is sandwiched by an emitter of the main cell. The structure can bring a density of current flowing through the emitter of the sense cell closer to a density of current flowing through the emitter of the main cell to bring a mirror ratio closer to a longitudinal emitter length ratio of the sense cell to the main cell. The density of the current flowing through the emitter of the sense cell can be brought closer to the density of the current flowing through the emitter of the main cell to inhibit a current amount per unit area from increasing to a higher level in the sense cell than in the main cell at switching or high current application. This can suppress a current variation and breakdown capacity can be improved.

Description

本発明は、横型IGBTをメインセルとセンスセルとに分け、メインセルに流れる電流をセンスセルにて検出するようにした半導体装置に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor device in which a lateral IGBT is divided into a main cell and a sense cell, and a current flowing through the main cell is detected by the sense cell.

従来、特許文献1において、横型IGBTが形成されたメインセルに加えて、横型IGBTのエミッタに流れる電流を検出する電流検出部(センスセル)を備えた半導体集積回路が開示されている。この半導体集積回路は、メインセルに形成された横型IGBTと同じ構造としつつエミッタ長さを変えた電流検出用の横型IGBTを電流検出部に形成し、これらをカレントミラー接続した構造とされている。このような構造では、メインセルの横型IGBTのエミッタに流れる電流を所定比率に減少させた電流が電流検出部のエミッタに流れることから、電流検出部に流れる電流に基づいてメインセルのエミッタに流れる電流を検出することができる。具体的には、この半導体集積回路では、半導体チップ内において、横型IGBTを構成する各部を複数セル並列的に並べることによってメインセルを構成すると共に、メインセルから離れた半導体チップの端部に電流検出部を配置した構造としている。   Conventionally, Patent Document 1 discloses a semiconductor integrated circuit provided with a current detection unit (sense cell) for detecting a current flowing in an emitter of a lateral IGBT in addition to a main cell in which a lateral IGBT is formed. This semiconductor integrated circuit has the same structure as that of the lateral IGBT formed in the main cell, but has a structure in which a lateral IGBT for current detection with different emitter lengths is formed in the current detection unit and these are connected in a current mirror. . In such a structure, a current obtained by reducing the current flowing through the emitter of the lateral IGBT of the main cell to a predetermined ratio flows through the emitter of the current detection unit, and therefore flows through the emitter of the main cell based on the current flowing through the current detection unit. Current can be detected. Specifically, in this semiconductor integrated circuit, a main cell is formed by arranging a plurality of cells constituting a lateral IGBT in parallel in a semiconductor chip, and a current is applied to an end of the semiconductor chip away from the main cell. The detection unit is arranged.

特公平08−34709号公報Japanese Patent Publication No. 08-34709

しかしながら、上記従来公報に示される半導体集積回路では、電流検出部を半導体チップのうちメインセルから離れた端部に配置していることから、電流検出部に流れる電流密度とメインセルのエミッタに流れる電流密度が大きく異なり、ミラー比がメインセルのIGBTのエミッタの長さ比と大きく異なってくる。すなわち、横型IGBTでは、導電率変調の影響により、MOSFET等と比べて配置場所による電流密度の差が大きく出やすいため、このような現象が発生する。このため、正確にメインセルのエミッタに流れる電流を検出することができない。また、電流密度によって電流検出部に流れる電流の比率が変わるため、電流検出部で検出される電流(センス電流)とメインセルのエミッタに流れる電流とが比例しなくなり、電流検出の直線性が悪くなる。   However, in the semiconductor integrated circuit disclosed in the above-mentioned conventional publication, since the current detection unit is arranged at the end of the semiconductor chip that is away from the main cell, the current density flowing in the current detection unit and the current cell emitter flow. The current density is greatly different, and the mirror ratio is greatly different from the length ratio of the IGBT emitter of the main cell. That is, in the lateral IGBT, a difference in current density depending on the arrangement location tends to be larger than that of a MOSFET or the like due to the influence of conductivity modulation, and this phenomenon occurs. For this reason, the current flowing through the emitter of the main cell cannot be detected accurately. In addition, since the ratio of the current flowing through the current detection unit varies depending on the current density, the current (sense current) detected by the current detection unit and the current flowing through the emitter of the main cell are not proportional, and current detection linearity is poor. Become.

また、例えば図8に示すメインセル100とセンスセル101を有する回路構成に上記従来公報に示される半導体集積回路の構成を適用しようとした場合において、電流検出部に流れる電流値を検出するための出力電圧形成用のセンス抵抗Rsの両端電圧を大きくしようとセンス抵抗Rsの抵抗値を大きくすると、センスセル101のエミッタ電位が上昇する。このため、エミッタ電極に対して電気的に接続されるp型ボディ層の電位が上昇することになり、p型ボディ層とn-型ドリフト層との間に形成されるPN接合が順バイアスされ、出力が不安定になる。このため、センス抵抗Rsの両端電圧、つまり出力電圧の最大電圧を0.3V程度に抑える必要がある。そして、コレクタに高い電圧(例えば、200〜600V)が印加される場合には、この高い電圧とのカップリングにより、出力電圧が影響を受け、正しい電圧を出力することができなくなる。 Further, for example, when the configuration of the semiconductor integrated circuit disclosed in the above-mentioned conventional publication is applied to the circuit configuration having the main cell 100 and the sense cell 101 shown in FIG. 8, an output for detecting the current value flowing through the current detection unit. When the resistance value of the sense resistor Rs is increased so as to increase the voltage across the sense resistor Rs for voltage formation, the emitter potential of the sense cell 101 increases. For this reason, the potential of the p-type body layer electrically connected to the emitter electrode rises, and the PN junction formed between the p-type body layer and the n -type drift layer is forward-biased. The output becomes unstable. For this reason, it is necessary to suppress the voltage across the sense resistor Rs, that is, the maximum voltage of the output voltage to about 0.3V. When a high voltage (for example, 200 to 600 V) is applied to the collector, the output voltage is affected by the coupling with the high voltage, and a correct voltage cannot be output.

本発明は上記点に鑑みて、正確にメインセルに流れる電流を検出することができると共に、電流検出の直線性を向上させられ、高い電圧が用いられる場合でもその影響を受け難い横型IGBTを備えた半導体装置を提供することを目的とする。   In view of the above points, the present invention includes a lateral IGBT that can accurately detect the current flowing through the main cell, can improve the linearity of current detection, and is not easily affected even when a high voltage is used. An object of the present invention is to provide a semiconductor device.

上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、第1導電型のドリフト層(2)を有する半導体基板(1)に備えた第1導電型のドリフト層(2)の表層部において、一方向を長手方向として形成された第2導電型のコレクタ領域(4)と、ドリフト層(2)の内における該ドリフト層(2)の表層部において、コレクタ領域(4)と平行な直線状の部分を有する第2導電型のチャネル層(6)と、チャネル層(6)内における該チャネル層(6)の表層部において、該チャネル層(6)の終端部よりも内側で終端するように形成され、コレクタ領域(4)の長手方向と同方向を長手方向とする直線状の部分を有する第1導電型のエミッタ領域(7)とを備え、チャネル層(6)の表面のうち、エミッタ領域(7)とドリフト層(2)との間に挟まれた部分をチャネル領域として、該チャネル領域の表面に形成されたゲート絶縁膜(10)を備えていると共に、ゲート絶縁膜(10)の表面に形成されたゲート電極(11)を備え、コレクタ領域(4)と電気的に接続された第1電極(12)と、エミッタ領域(7)およびチャネル層(6)と電気的に接続された第2電極(13)との間に流す電流を制御することで、負荷への電流供給のオンオフを制御する横型IGBTを有する半導体装置において、エミッタ領域(7)を分割することで、負荷への電流供給のオンオフを制御する横型IGBTを備えたメインセルと、該メインセルと同じ構造の横型IGBTを電流検出用素子として備えたセンスセルとを構成し、該センスセルの両側にメインセルが配置されることで該センスセルがメインセルに挟まれた構造とすることを特徴としている。   To achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, in the surface layer portion of the first conductivity type drift layer (2) provided in the semiconductor substrate (1) having the first conductivity type drift layer (2). A collector region (4) of the second conductivity type formed with one direction as a longitudinal direction, and a straight line parallel to the collector region (4) in the surface layer portion of the drift layer (2) in the drift layer (2) And a channel layer (6) of the second conductivity type having a shape-like portion and a surface layer portion of the channel layer (6) in the channel layer (6), which is terminated inside the terminal portion of the channel layer (6) Of the first conductivity type emitter region (7) having a linear portion having the same direction as the longitudinal direction of the collector region (4), of the surface of the channel layer (6) , Emitter region (7) and drift layer (2) And a gate insulating film (10) formed on the surface of the channel region, and a gate electrode (11) formed on the surface of the gate insulating film (10). A first electrode (12) electrically connected to the collector region (4) and a second electrode (13) electrically connected to the emitter region (7) and the channel layer (6) In a semiconductor device having a lateral IGBT for controlling on / off of current supply to the load by controlling the current flowing in the load, a lateral IGBT for controlling on / off of current supply to the load by dividing the emitter region (7) And a sense cell having a lateral IGBT having the same structure as that of the main cell as a current detection element, and the main cell is disposed on both sides of the sense cell. Suseru is characterized in that interposed at the main cell.

このように、センスセルの両側にメインセルが配置されるようにし、センスセルのエミッタ領域(7)がメインセルのエミッタ領域(7)に挟まれた構造となるようにしている。このため、メインセルのエミッタ領域(7)に流れる電流密度とセンスセルのエミッタ領域(7)に流れる電流密度とを近づけることができ、ミラー比がメインセルとセンスセルそれぞれのエミッタ領域(7)の長手方向における長さの比に近くなる。また、センスセルのエミッタ領域(7)に流れる電流密度とセンスセルのエミッタ領域(7)に流れる電流密度とを近づけられるため、スイッチング時や大電流が流れる時に流れる単位面積当たりの電流量がメインセル側と比較してセンスセル側において大きくなることを抑制できる。このため、電流の偏りを抑制することができ、破壊耐量を向上させることができる。   Thus, the main cell is arranged on both sides of the sense cell, and the emitter region (7) of the sense cell is sandwiched between the emitter region (7) of the main cell. For this reason, the current density flowing in the emitter region (7) of the main cell and the current density flowing in the emitter region (7) of the sense cell can be made closer, and the mirror ratio is the length of the emitter region (7) of each of the main cell and the sense cell. It becomes close to the ratio of length in the direction. Further, since the current density flowing in the emitter region (7) of the sense cell and the current density flowing in the emitter region (7) of the sense cell can be made closer, the amount of current per unit area flowing when switching or when a large current flows is on the main cell side. As compared with the above, it is possible to suppress an increase on the sense cell side. For this reason, current bias can be suppressed and the breakdown tolerance can be improved.

したがって、センスセルによって正確にメインセルに流れる電流を検出することができると共に、電流検出の直線性を向上させられる半導体装置とすることが可能となる。また、高い電圧が用いられる場合でもその影響を受け難い半導体装置とすることが可能となる。   Therefore, the current flowing through the main cell can be accurately detected by the sense cell, and the semiconductor device can be improved in the linearity of current detection. In addition, even when a high voltage is used, it is possible to obtain a semiconductor device that is hardly affected by the influence.

請求項2に記載の発明では、チャネル層(6)内には該チャネル層(6)よりも高不純物濃度とした第2導電型のボディ層(9)が備えられており、センスセルとメインセルとの間においてボディ層(9)が分断されることで、該ボディ層(9)がジャンクション分離されていることを特徴としている。   According to the second aspect of the present invention, the channel layer (6) is provided with the second conductivity type body layer (9) having a higher impurity concentration than the channel layer (6). The body layer (9) is divided between the two and the body layer (9) is junction-separated.

このように、ボディ層(9)をジャンクション分離することで、ボディ層(9)を通じてのリークを防止することができる。   Thus, the junction separation of the body layer (9) can prevent leakage through the body layer (9).

請求項3に記載の発明では、センスセルは、該センスセルの両側のメインセルの中央位置に配置されていることを特徴としている。   According to a third aspect of the present invention, the sense cell is arranged at the center position of the main cell on both sides of the sense cell.

このように、センスセルがメインセルのエミッタ領域(7)を構成する直線部のほぼ中央部に配置されるようにしている。このような配置にすることで、センスセルに流れ込むキャリア量がメインセルの平均的なキャリア濃度を反映した値となり、ミラー比をセル長さ比に近づけることができ、さらに電流値によるミラー比の変動を抑制することが可能となる。   In this way, the sense cell is arranged at the substantially central portion of the straight line portion constituting the emitter region (7) of the main cell. With this arrangement, the amount of carriers flowing into the sense cell becomes a value that reflects the average carrier concentration of the main cell, the mirror ratio can be brought close to the cell length ratio, and the mirror ratio varies with the current value. Can be suppressed.

請求項4に記載の発明では、チャネル層(6)内には該チャネル層(6)よりも高不純物濃度とした第2導電型のコンタクト層(8)が備えられ、センスセルのうちメインセル側の端部およびメインセルのうちセンスセル側の端部において、コンタクト層(8)にはエミッタ領域(7)側の端部に向けて延設された分離層(8a)が備えられていることを特徴としている。   According to the fourth aspect of the present invention, the channel layer (6) is provided with a second conductivity type contact layer (8) having a higher impurity concentration than the channel layer (6), and the main cell side of the sense cells. The contact layer (8) is provided with an isolation layer (8a) extending toward the end on the emitter region (7) side at the end of the main cell and the end on the sense cell side of the main cell. It is a feature.

このように、分離層(8a)を備えることで、メインセル側およびセンスセル側それぞれにおいて、エミッタ領域(7)とボディ層(9)およびドリフト層(2)によって構成される寄生トランジスタが動作することを防止できる。   Thus, by providing the isolation layer (8a), the parasitic transistor constituted by the emitter region (7), the body layer (9), and the drift layer (2) operates on the main cell side and the sense cell side, respectively. Can be prevented.

請求項5に記載の発明では、チャネル層(6)とエミッタ領域(7)の直線状の部分は、コレクタ領域(4)を挟んだ両側に配置され、チャネル層(6)は、コレクタ領域(4)の先端部を囲むコーナー部分を有することで長円形状とされており、セルがコレクタ領域(4)の長手方向と垂直な方向に複数個並べられて配置され、最も外側の直線状のエミッタ領域(7)が分割されることで、センスセルが構成されていることを特徴としている。   In the invention according to claim 5, the linear portions of the channel layer (6) and the emitter region (7) are arranged on both sides of the collector region (4), and the channel layer (6) 4) It has an oval shape by having a corner portion surrounding the tip, and a plurality of cells are arranged in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the collector region (4), and the outermost linear shape A sense cell is formed by dividing the emitter region (7).

このように、チャネル層(6)を長円形状のレイアウトとしたセルを複数個並べて配置した構造とすることができる。この場合、例えば、最も外側の直線状のエミッタ領域(7)を分割することでセンスセルを構成することができる。   In this way, a structure in which a plurality of cells having an oval layout for the channel layer (6) are arranged side by side can be obtained. In this case, for example, the sense cell can be configured by dividing the outermost linear emitter region (7).

このようにすれば、例えば、請求項6に記載したように、センスセルにおけるエミッタ領域(7)に接続される第2電極(13)に電気的に接続されるセンス抵抗(Rs)を備える場合において、半導体基板(1)の表面に形成される層間絶縁膜を介して1層目に形成される1層目配線にて構成されたセンス配線(15b)が第2電極(13)に直接電気的に接続され、センス抵抗(Rs)とも直接電気的に接続された構造とすることができる。   In this case, for example, in the case of including the sense resistor (Rs) electrically connected to the second electrode (13) connected to the emitter region (7) in the sense cell as described in claim 6. The sense wiring (15b) constituted by the first layer wiring formed in the first layer through the interlayer insulating film formed on the surface of the semiconductor substrate (1) is directly electrically connected to the second electrode (13). The sense resistor (Rs) may be directly electrically connected to the sensor resistor.

このような構造とすれば、センス抵抗(Rs)の基準電位を安定して得ることが可能となるため、より電流検出精度を向上させることが可能となる。   With such a structure, the reference potential of the sense resistor (Rs) can be stably obtained, so that the current detection accuracy can be further improved.

また、請求項7に記載したように、センス配線(15b)をコレクタ領域(4)とは反対側に引き出すことで、コレクタ領域(4)に接続された第1電極(12)に電気的に接続される共通配線(16)と重ならない構造とすることもできる。   Further, as described in claim 7, by pulling out the sense wiring (15b) to the side opposite to the collector region (4), the first electrode (12) connected to the collector region (4) is electrically connected. It can also be set as the structure which does not overlap with the common wiring (16) connected.

このような構造によれば、共通配線(16)とメイン配線(15a)およびセンス配線(15b)が重ならないような配線レイアウトにできる。このため、高い電位差が生じる第1電極(12)側からの電位変動によるカップリング電流の影響を低減でき、センスセルでの高い電流検出精度を確保することが可能となる。また、ビアホールなどを通じて多層の配線を経由して外部に電流を取り出す構造と比較して、最短経路を通じて外部への電流取り出しが行えるため、ノイズの影響を軽減することができ、より高い電流検出精度を確保することが可能となる。   According to such a structure, the wiring layout can be such that the common wiring (16), the main wiring (15a), and the sense wiring (15b) do not overlap. For this reason, the influence of the coupling current due to the potential fluctuation from the first electrode (12) side where a high potential difference occurs can be reduced, and high current detection accuracy in the sense cell can be ensured. In addition, compared to a structure in which current is extracted to the outside through multilayer wiring through via holes, etc., current can be extracted to the outside through the shortest path, so that the influence of noise can be reduced and higher current detection accuracy can be achieved. Can be secured.

請求項8に記載の発明では、センスセルの両側に配置されたメインセルにおけるエミッタ領域(7)に接続される第2電極(13)に電気的に接続されるメイン配線(15a)を有し、センス抵抗(Rs)は、センス配線(15b)とメイン配線(15a)との間に接続されることで、センスセルの両側に配置されたメインセルの第2電極(13)の電位を基準電位としていることを特徴としている。   In the invention according to claim 8, the main wiring (15a) electrically connected to the second electrode (13) connected to the emitter region (7) in the main cell arranged on both sides of the sense cell, The sense resistor (Rs) is connected between the sense wiring (15b) and the main wiring (15a) so that the potential of the second electrode (13) of the main cell arranged on both sides of the sense cell is used as a reference potential. It is characterized by being.

このように、センスセルの両側に配置されたメインセルのメイン配線(15a)にセンス抵抗(Rs)が接続されるようにすることで、最も近くのメイン配線(15a)にセンス抵抗(Rs)を接続することができると共に、基準電位を安定して得ることが可能となる。したがって、より電流検出精度を向上させることが可能となる。   In this way, the sense resistor (Rs) is connected to the main wiring (15a) of the main cell arranged on both sides of the sense cell, so that the sense resistor (Rs) is connected to the nearest main wiring (15a). In addition to being able to connect, it is possible to stably obtain the reference potential. Therefore, the current detection accuracy can be further improved.

請求項9に記載の発明では、センス抵抗(Rs)は、センスセルにおけるセンス配線(15b)と、センスセルの両側に配置されたメインセルそれぞれのメイン配線(15a)の間の双方に備えられていることを特徴としている。   In the invention described in claim 9, the sense resistor (Rs) is provided both between the sense wiring (15b) in the sense cell and the main wiring (15a) of each of the main cells arranged on both sides of the sense cell. It is characterized by that.

このように、センス配線(15b)の両側に位置するメイン配線(15a)とセンス配線(15b)との間において、センス抵抗(Rs)が配置されるようにすれば、センス抵抗(Rs)をセンスセルの配線の両側に等しい抵抗値で配置することができる。このため、センスセルの両側において、メインセルの動作が均一になり、よりセンスセルでの電流検出精度を向上させることが可能となる。   Thus, if the sense resistor (Rs) is arranged between the main wire (15a) and the sense wire (15b) located on both sides of the sense wire (15b), the sense resistor (Rs) is reduced. They can be arranged with equal resistance values on both sides of the sense cell wiring. Therefore, the operation of the main cell becomes uniform on both sides of the sense cell, and the current detection accuracy in the sense cell can be further improved.

このような半導体装置は、例えば、請求項10に記載したように、半導体基板として、支持基板(1a)の上に埋込酸化膜(1b)を介して活性層(1c)を備えたSOI基板(1)を用い、活性層(1c)に横型IGBTを形成する場合に適用することができる。   Such a semiconductor device includes, for example, an SOI substrate including, as a semiconductor substrate, an active layer (1c) on a support substrate (1a) via a buried oxide film (1b) as a semiconductor substrate. This can be applied to the case where a lateral IGBT is formed in the active layer (1c) using (1).

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。   In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.

本発明の第1実施形態にかかる半導体装置に備えられる横型IGBTの断面構成を示した図である。It is the figure which showed the cross-sectional structure of horizontal type IGBT with which the semiconductor device concerning 1st Embodiment of this invention is equipped. 図1−aとは別断面での横型IGBTの断面構成を示した図である。It is the figure which showed the cross-sectional structure of horizontal IGBT in a cross section different from FIG. 図1−a、bに示す横型IGBTの上面レイアウト図である。FIG. 3 is a top surface layout diagram of the lateral IGBT shown in FIGS. 本発明の第2実施形態にかかる横型IGBTの断面構成を示した図である。It is the figure which showed the cross-sectional structure of horizontal IGBT concerning 2nd Embodiment of this invention. 図3に示す横型IGBTの上面レイアウト図である。FIG. 4 is a top surface layout diagram of the lateral IGBT shown in FIG. 3. 図3に示す横型IGBTの配線レイアウト図である。FIG. 4 is a wiring layout diagram of the lateral IGBT shown in FIG. 3. 本発明の第3実施形態にかかる横型IGBTの上面レイアウト図である。It is a top surface layout diagram of a lateral IGBT according to a third embodiment of the present invention. 本発明の第4実施形態にかかるインバータ回路を構成した半導体装置の上面レイアウト図である。It is a top surface layout diagram of the semiconductor device which constituted the inverter circuit concerning a 4th embodiment of the present invention. メインセルとセンスセルを有する半導体集積回路に電流検出用のセンス抵抗を接続した場合の回路図である。It is a circuit diagram when a sense resistor for current detection is connected to a semiconductor integrated circuit having a main cell and a sense cell.

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the same or equivalent parts are denoted by the same reference numerals in the drawings.

(第1実施形態)
本発明の第1実施形態について説明する。本実施形態では、nチャネルタイプの横型IGBTが備えられた半導体装置に適用した場合について説明する。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, a case where the present invention is applied to a semiconductor device provided with an n-channel type lateral IGBT will be described.

図1−a、bは、本実施形態にかかる横型IGBTの断面構成を示した図である。また、図2は、図1−a、bに示す横型IGBTの上面レイアウト図である。図1−aは、図2におけるA−A’線上の断面、図1−bは、図2におけるB−B’断面に相当している。なお、図2は断面図ではないが、図を見易くするために部分的にハッチングを示してある。以下、これらの図を参照して、本実施形態にかかる横型IGBTの構造について説明する。   FIGS. 1A and 1B are views showing a cross-sectional configuration of the lateral IGBT according to the present embodiment. FIG. 2 is a top surface layout diagram of the lateral IGBT shown in FIGS. 1A corresponds to the cross section along line A-A ′ in FIG. 2, and FIG. 1B corresponds to the cross section along B-B ′ in FIG. 2. Although FIG. 2 is not a cross-sectional view, hatching is partially shown for easy understanding of the drawing. Hereinafter, the structure of the lateral IGBT according to the present embodiment will be described with reference to these drawings.

図1−a、bに示すように、本実施形態では、SOI基板1を用いて横型IGBTを形成しており、負荷(図示せず)への電流供給のオンオフを行うための横型IGBTが形成されたメインセルに加えて、メインセルと同じ構造の横型IGBTを電流検出用素子として備えたセンスセルも形成している。   As shown in FIGS. 1A and 1B, in this embodiment, a lateral IGBT is formed using the SOI substrate 1, and a lateral IGBT for turning on / off current supply to a load (not shown) is formed. In addition to the main cell thus formed, a sense cell including a lateral IGBT having the same structure as the main cell as a current detection element is also formed.

SOI基板1は、シリコンなどによって構成された支持基板1a上に、埋込酸化膜(ボックス)1bを介してシリコンからなる活性層1cを形成することにより構成されている。本実施形態では、活性層1cがn-型ドリフト層2として機能しており、このn-型ドリフト層2の表層部に、メインセルおよびセンスセルにおける横型IGBTを構成する各部が形成されている。 The SOI substrate 1 is formed by forming an active layer 1c made of silicon on a support substrate 1a made of silicon or the like via a buried oxide film (box) 1b. In this embodiment, the active layer 1c the n - is functioning as a type drift layer 2, the the n - surface portion of the type drift layer 2, the components constituting the lateral IGBT is formed in the main cell and sensing cell.

SOI基板1における埋込酸化膜1bの厚みや活性層1c(n-型ドリフト層2)の厚さおよび不純物濃度に関しては任意であるが、所望の耐圧が得られる設計としてある。例えば、高い耐圧が得られるようにするためには埋込酸化膜1bの厚みは4μm以上であることが望ましく、特に、耐圧が安定して600V以上確保できるようにするためには厚みを5μm以上にするのが好ましい。また、活性層1cについては、耐圧が安定して600V以上確保できるようにするためには、厚さ15μm以下のときにはn型不純物濃度が1×1014〜1.2×1015cm-3、厚さ20μmのときにはn型不純物濃度が1×1014〜8×1014cm-3とすると好ましい。 The thickness of the buried oxide film 1b in the SOI substrate 1, the thickness of the active layer 1c (n type drift layer 2), and the impurity concentration are arbitrary, but are designed to obtain a desired breakdown voltage. For example, the thickness of the buried oxide film 1b is preferably 4 μm or more in order to obtain a high breakdown voltage, and in particular, the thickness is 5 μm or more in order to ensure a stable breakdown voltage of 600 V or more. Is preferable. For the active layer 1c, the n-type impurity concentration is 1 × 10 14 to 1.2 × 10 15 cm −3 when the thickness is 15 μm or less in order to ensure a stable withstand voltage of 600 V or more. When the thickness is 20 μm, the n-type impurity concentration is preferably 1 × 10 14 to 8 × 10 14 cm −3 .

-型ドリフト層2の表面には、LOCOS酸化膜3が形成されており、LOCOS酸化膜3によって横型IGBTを構成する各部が分離されている。そして、n-型ドリフト層2の表層部のうち、LOCOS酸化膜3が形成されていない部分に、一方向を長手方向とするp+型コレクタ領域4が形成されている。このp+型コレクタ領域4の周囲はn-型ドリフト層2よりも高不純物濃度とされたn型バッファ層5にて囲まれている。 A LOCOS oxide film 3 is formed on the surface of the n -type drift layer 2, and each part constituting the lateral IGBT is separated by the LOCOS oxide film 3. A p + -type collector region 4 having one direction as a longitudinal direction is formed in a portion of the surface layer portion of the n -type drift layer 2 where the LOCOS oxide film 3 is not formed. The periphery of the p + -type collector region 4 is surrounded by an n-type buffer layer 5 having a higher impurity concentration than the n -type drift layer 2.

また、n-型ドリフト層2の表層部のうち、LOCOS酸化膜3が形成されていない部分に、p+型コレクタ領域4と平行に直線状のチャネルpウェル層6、n+型エミッタ領域7、p+型コンタクト層8およびp型ボディ層9が形成されている。 Further, in the surface layer portion of the n -type drift layer 2, a linear channel p-well layer 6 and an n + -type emitter region 7 parallel to the p + -type collector region 4 are formed in a portion where the LOCOS oxide film 3 is not formed. , P + -type contact layer 8 and p-type body layer 9 are formed.

チャネルpウェル層6は、表面にチャネル領域を形成するための部分であり、例えば厚みが2μm以下、幅が6μm以下とされている。このチャネルpウェル層6は、図2に示すように、p+型コレクタ領域4(および後述するコレクタ電極12)と同方向を長手方向として形成されている。 The channel p well layer 6 is a part for forming a channel region on the surface, and has a thickness of 2 μm or less and a width of 6 μm or less, for example. As shown in FIG. 2, the channel p-well layer 6 is formed with the same direction as the p + -type collector region 4 (and collector electrode 12 described later) as the longitudinal direction.

また、n+型エミッタ領域7は、チャネルpウェル層6の表層部において、チャネルpウェル層6の終端位置よりも内側で終端するように形成されており、p+型コレクタ領域4の長手方向と同方向を長手方向として形成されている。本実施形態では、n+型エミッタ領域7がp型コンタクト層8およびp型ボディ層9を挟んだ両側に一本ずつ配置してある。 Further, the n + -type emitter region 7 is formed in the surface layer portion of the channel p-well layer 6 so as to terminate inside the termination position of the channel p-well layer 6, and the longitudinal direction of the p + -type collector region 4 And the same direction as the longitudinal direction. In this embodiment, one n + -type emitter region 7 is arranged on each side of the p-type contact layer 8 and the p-type body layer 9.

+型コンタクト層8は、チャネルpウェル層6をエミッタ電位に固定するためのものであり、チャネルpウェル層6よりも高不純物濃度とされている。このp+型コンタクト層8も、図2に示すようにp+型コレクタ領域4(および後述するコレクタ電極12)と同方向を長手方向として形成されている。 The p + -type contact layer 8 is for fixing the channel p-well layer 6 to the emitter potential, and has a higher impurity concentration than the channel p-well layer 6. The p + type contact layer 8 is also formed with the same direction as the p + type collector region 4 (and collector electrode 12 described later) as the longitudinal direction, as shown in FIG.

p型ボディ層9は、コレクタからエミッタへ表面を経由して流れるホール電流により生じる電圧ドロップを低減する役割を果たす。このp型ボディ層9も、p+型コレクタ領域4(および後述するコレクタ電極12)と同方向を長手方向として形成されている。このp型ボディ層9により、n+型エミッタ領域7とチャネルpウェル層6およびn-型ドリフト層2にて構成される寄生npnトランジスタが動作し難くなるようにでき、ターンオフ時間をより改善することが可能となる。 The p-type body layer 9 serves to reduce a voltage drop caused by a hole current flowing from the collector to the emitter via the surface. The p-type body layer 9 is also formed with the same direction as the p + -type collector region 4 (and a collector electrode 12 described later) as the longitudinal direction. This p-type body layer 9 makes it difficult for the parasitic npn transistor constituted by the n + -type emitter region 7, the channel p-well layer 6 and the n -type drift layer 2 to operate, and further improves the turn-off time. It becomes possible.

このように構成されたチャネルpウェル層6、n+型エミッタ領域7、p+型コンタクト層8およびp型ボディ層9を1組として、図1−a、bおよび図2に示すように、これら各部が2組、p+型コレクタ領域4の長手方向に対する垂直方向に並べて配置されている。そして、図1−bおよび図2に示すように、これら各部が中央位置において2箇所分断されることで3つの領域に分割され、その中央部をセンスセルとし、センスセルの両側にメインセルが配置されるようにしている。つまり、センスセルのエミッタがメインセルのエミッタに挟まれた構造となるようにしている。そして、センスセルとメインセルとの間において、p型ボディ層9も分断されるようにしており、センスセルとメインセルそれぞれのp型ボディ層9の間がジャンクション分離されるようにしている。これにより、p型ボディ層9を通じてのリークを防止することができる。 As shown in FIGS. 1A and 1B and FIG. 2, the channel p-well layer 6, the n + -type emitter region 7, the p + -type contact layer 8 and the p-type body layer 9 configured as described above are taken as a set. Two sets of these portions are arranged side by side in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the p + -type collector region 4. As shown in FIG. 1B and FIG. 2, each of these parts is divided into two regions at the central position to be divided into three regions. The central part is used as a sense cell, and main cells are arranged on both sides of the sense cell. I try to do it. That is, the emitter of the sense cell is sandwiched between the emitters of the main cell. The p-type body layer 9 is also divided between the sense cell and the main cell, and the p-type body layer 9 of each of the sense cell and the main cell is junction-separated. Thereby, leakage through the p-type body layer 9 can be prevented.

さらに、分断されたn+型エミッタ領域7の間、つまりセンスセルのうちメインセル側およびメインセルのうちセンスセル側において、p+型コンタクト層8の端部からn+型エミッタ領域7の端部に向けて、p+型コンタクト層8の長手方向と垂直方向に延設されたp+型分離層8aを備えてある。このp+型分離層8aを備えることで、メインセル側およびセンスセル側それぞれにおいて、n+型エミッタ領域7とp型ボディ層9およびnー型ドリフト層2によって構成される寄生トランジスタが動作することを防止できるようにしている。 Further, between the divided n + -type emitter region 7, that is, on the main cell side of the sense cell and on the sense cell side of the main cell, from the end of the p + -type contact layer 8 to the end of the n + -type emitter region 7. A p + type separation layer 8 a extending in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the p + type contact layer 8 is provided. By providing this p + type isolation layer 8a, a parasitic transistor constituted by the n + type emitter region 7, the p type body layer 9, and the n − type drift layer 2 operates on the main cell side and the sense cell side, respectively. It is possible to prevent.

また、チャネルpウェル層6の表面には、ゲート絶縁膜10を介してドープトPoly−Siなどで構成されたゲート電極11が配置されている。このゲート電極11に対してゲート電圧を印加することで、チャネルpウェル層6の表面部にチャネル領域が形成されるようになっている。   A gate electrode 11 made of doped Poly-Si or the like is disposed on the surface of the channel p well layer 6 with a gate insulating film 10 interposed therebetween. By applying a gate voltage to the gate electrode 11, a channel region is formed on the surface portion of the channel p-well layer 6.

また、p+型コレクタ領域4の表面には、p+型コレクタ領域4に対して電気的に接続されたコレクタ電極12が形成されていると共に、n+型エミッタ領域7およびp+型コンタクト層8の表面には、これらn+型エミッタ領域7およびp+型コンタクト層8に対して電気的に接続されたエミッタ電極13が形成されている。そして、本実施形態では、pウェル層6、n+型エミッタ領域7、p+型コンタクト層8およびp型ボディ層9の組を隣接させて2組備えた構造としていることから、エミッタ電極13も2つ並んで形成されており、隣り合う組のエミッタ電極13同士が電気的に接続されている。 Further, a collector electrode 12 electrically connected to the p + type collector region 4 is formed on the surface of the p + type collector region 4, and the n + type emitter region 7 and the p + type contact layer are formed. An emitter electrode 13 electrically connected to the n + -type emitter region 7 and the p + -type contact layer 8 is formed on the surface of 8. In this embodiment, the emitter electrode 13 has a structure in which two pairs of the p well layer 6, the n + type emitter region 7, the p + type contact layer 8 and the p type body layer 9 are provided adjacent to each other. Are formed side by side, and adjacent emitter electrodes 13 are electrically connected to each other.

さらに、図1−a、b中には図示していないが、図2に示すように、メインセルのエミッタ電極13が電気的に接続されるメインエミッタ配線(メイン配線)15aとセンスセルのエミッタ電極13が電気的に接続されるセンスエミッタ配線(センス配線)15bが共にコレクタと反対側に引き出されており、メインエミッタ配線15aに関してはさらにn+型エミッタ領域7の長手方向と同方向にも延設されている。また、コレクタ電極12に電気的に接続されるコレクタ配線(共通配線)16に関しては、コレクタ電極12の長手方向と同方向に延設されている。これらメインエミッタ配線15aやセンスエミッタ配線15bおよびコレクタ配線16は、図示しない層間絶縁膜を介して形成される1stAl配線などの1層目の配線によって構成されている。 Further, although not shown in FIGS. 1A and 1B, as shown in FIG. 2, the main emitter wiring (main wiring) 15a to which the emitter electrode 13 of the main cell is electrically connected and the emitter electrode of the sense cell are connected. Sense emitter wiring (sense wiring) 15b electrically connected to 13 is drawn to the opposite side of the collector, and the main emitter wiring 15a further extends in the same direction as the longitudinal direction of the n + -type emitter region 7. It is installed. The collector wiring (common wiring) 16 electrically connected to the collector electrode 12 extends in the same direction as the longitudinal direction of the collector electrode 12. The main emitter wiring 15a, the sense emitter wiring 15b, and the collector wiring 16 are constituted by a first layer wiring such as a 1stAl wiring formed through an interlayer insulating film (not shown).

このような構成とすることで、コレクタ配線16とメインエミッタ配線15aおよびセンスエミッタ配線15bが重ならないような配線レイアウトにできる。このため、高い電位差が生じるコレクタからの電位変動によるカップリング電流の影響を低減でき、センスセルでの高い電流検出精度を確保することが可能となる。   With such a configuration, the wiring layout can be such that the collector wiring 16, the main emitter wiring 15a, and the sense emitter wiring 15b do not overlap. For this reason, it is possible to reduce the influence of the coupling current due to the potential fluctuation from the collector where a high potential difference occurs, and to ensure high current detection accuracy in the sense cell.

以上のような構造により、本実施形態にかかる横型IGBTが構成されている。このように構成される横型IGBTでは、ゲート電極11に対して所望のゲート電圧を印加すると、n+型エミッタ領域7とn-型ドリフト層2の間に挟まれたゲート電極11の下方に位置するチャネルpウェル層6の表層部にチャネル領域が形成され、エミッタ電極13およびn+型エミッタ領域7からチャネル領域を通じてn-型ドリフト層2内に電子が流れ込む。これに伴って、コレクタ電極12およびp+型コレクタ領域4を通じてn-型ドリフト層2内にホールが流れ込み、n-型ドリフト層2内において導電率変調が起きる。これにより、エミッタ―コレクタ間に大電流を流すというIGBT動作を行う。 The horizontal IGBT according to the present embodiment is configured by the above structure. In the lateral IGBT configured as described above, when a desired gate voltage is applied to the gate electrode 11, the lateral IGBT is positioned below the gate electrode 11 sandwiched between the n + -type emitter region 7 and the n -type drift layer 2. A channel region is formed in the surface layer portion of the channel p-well layer 6 to be operated, and electrons flow into the n -type drift layer 2 from the emitter electrode 13 and the n + -type emitter region 7 through the channel region. Along with this, n through the collector electrode 12 and the p + -type collector region 4 - hole flows into the type drift layer 2, n - conductivity modulation occurs in the type drift layer 2. Thereby, an IGBT operation of flowing a large current between the emitter and the collector is performed.

そして、本実施形態では、センスセルの両側にメインセルが配置されるようにし、センスセルのエミッタがメインセルのエミッタに挟まれた構造となるようにしている。このため、メインセルのエミッタに流れる電流密度とセンスセルのエミッタに流れる電流密度とを近づけることができ、ミラー比がメインセルとセンスセルそれぞれのエミッタの長手方向における長さの比に近くなる。また、センスセルのエミッタに流れる電流密度とセンスセルのエミッタに流れる電流密度とを近づけられるため、スイッチング時や大電流が流れる時に流れる単位面積当たりの電流量がメインセル側と比較してセンスセル側において大きくなることを抑制できる。このため、電流の偏りを抑制することができ、破壊耐量を向上させることができる。   In this embodiment, the main cell is arranged on both sides of the sense cell so that the emitter of the sense cell is sandwiched between the emitters of the main cell. For this reason, the current density flowing through the emitter of the main cell can be made closer to the current density flowing through the emitter of the sense cell, and the mirror ratio becomes close to the ratio of the lengths of the main cell and the sense cell in the longitudinal direction of the emitter. Also, since the current density flowing through the emitter of the sense cell and the current density flowing through the emitter of the sense cell can be made closer, the amount of current per unit area that flows when switching or when a large current flows is larger on the sense cell side than on the main cell side. Can be suppressed. For this reason, current bias can be suppressed and the breakdown tolerance can be improved.

したがって、センスセルによって正確にメインセルに流れる電流を検出することができると共に、電流検出の直線性を向上させられる半導体装置とすることが可能となる。また、高い電圧が用いられる場合でもその影響を受け難い半導体装置とすることが可能となる。   Therefore, the current flowing through the main cell can be accurately detected by the sense cell, and the semiconductor device can be improved in the linearity of current detection. In addition, even when a high voltage is used, it is possible to obtain a semiconductor device that is hardly affected by the influence.

(第2実施形態)
本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対して横型IGBTの構成、具体的には横型IGBTの上面レイアウトを変更したものであり、その他に関しては第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
(Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, the configuration of the lateral IGBT, specifically, the top surface layout of the lateral IGBT is changed with respect to the first embodiment, and the other aspects are the same as those in the first embodiment. Only different parts will be described.

図3は、本実施形態にかかる横型IGBTの断面図である。図4は、本実施形態にかかる横型IGBTの上面レイアウト図であり、図5は、本実施形態にかかる横型IGBTの配線レイアウト図である。なお、図3は、図4のC−C’断面に相当している。また、図5は、配線レイアウトを見易くするために、横型IGBTを構成する各部を省略し、チャネルpウェル6とセンスセルのみを模式的に図示してある。   FIG. 3 is a cross-sectional view of the lateral IGBT according to the present embodiment. FIG. 4 is a top surface layout diagram of the lateral IGBT according to the present embodiment, and FIG. 5 is a wiring layout diagram of the lateral IGBT according to the present embodiment. 3 corresponds to the C-C ′ cross section of FIG. 4. Further, FIG. 5 schematically shows only the channel p-well 6 and the sense cell, omitting each part constituting the lateral IGBT in order to make the wiring layout easy to see.

図3および図4に示すように、本実施形態でも、一方向を長手方向としてp+型コレクタ領域4を形成すると共に、このp+型コレクタ領域4の周囲を囲むようにn型バッファ層5を形成している。そして、本実施形態では、これらp+型コレクタ領域およびn型バッファ層5を中心として、チャネルpウェル層6、n+型エミッタ領域7、p+型コンタクト層8およびp型ボディ層9を形成している。 As shown in FIGS. 3 and 4, also in this embodiment, the p + type collector region 4 is formed with one direction as the longitudinal direction, and the n type buffer layer 5 is surrounded so as to surround the p + type collector region 4. Is forming. In this embodiment, the channel p-well layer 6, n + -type emitter region 7, p + -type contact layer 8 and p-type body layer 9 are formed around the p + -type collector region and the n-type buffer layer 5. is doing.

具体的には、チャネルpウェル層6は、図4に示すように、p+型コレクタ領域4を中心として、p+型コレクタ領域4の周囲を1周囲むように同心状に配置されている。n+型エミッタ領域7は、チャネルpウェル層6の表層部において、p+型コレクタ領域4の長手方向と同方向を長手方向として形成されている。このn+型エミッタ領域7は、図4に示したようにp+型コレクタ領域4のコーナー部、つまり一方向を長手方向としたp+型コレクタ領域4の両端には形成されておらず、p+型コレクタ領域4と平行に配置された直線状のレイアウトとされている。本実施形態では、n+型エミッタ領域7がp型コンタクト層8およびp型ボディ層9を挟んだ両側に一本ずつ配置してある。p+型コンタクト層8は、図4に示すようにp+型コレクタ領域4を中心として、p+型コレクタ領域4の周囲を1周囲むように同心状に配置されている。p型ボディ層9も、p+型コレクタ領域4を中心として、p+型コレクタ領域4の周囲を1周囲むように同心状に配置されている。 Specifically, the channel p well layer 6, as shown in FIG. 4, around the p + -type collector region 4, are disposed around the p + -type collector region 4 to 1 around unnecessarily concentric. The n + -type emitter region 7 is formed in the surface layer portion of the channel p-well layer 6 with the same direction as the longitudinal direction of the p + -type collector region 4 as the longitudinal direction. The n + -type emitter region 7, a corner portion of the p + -type collector region 4 as shown in FIG. 4, that is not formed at both ends of the p + -type collector region 4 in which the one-way to the longitudinal direction, The linear layout is arranged in parallel with the p + -type collector region 4. In this embodiment, one n + -type emitter region 7 is arranged on each side of the p-type contact layer 8 and the p-type body layer 9. p + -type contact layer 8 around the p + -type collector region 4 as shown in FIG. 4, is disposed around the p + -type collector region 4 to 1 around unnecessarily concentric. p-type body layer 9 is also around the p + -type collector region 4, are disposed around the p + -type collector region 4 to 1 around unnecessarily concentric.

このように、図3および図4に示されるように、これらチャネルpウェル層6、n+型エミッタ領域7、p+型コンタクト層8およびp型ボディ層9は、各セル毎に、p+型コレクタ領域4を挟んだ両側に配置されている。このため、隣り合うセル間では、図4に示したように、チャネルpウェル層6、n+型エミッタ領域7、p+型コンタクト層8およびp型ボディ層9の組が2組並んだ状態となっている。そして、このようなレイアウトに対応して、ゲート電極11やコレクタ電極12およびエミッタ電極13が所望部位に電気的に接続されるようにレイアウトされている。 Thus, as shown in FIGS. 3 and 4, the channel p-well layer 6, the n + -type emitter region 7, the p + -type contact layer 8 and the p-type body layer 9 have p + + for each cell. They are arranged on both sides of the mold collector region 4. Therefore, between adjacent cells, as shown in FIG. 4, two sets of channel p-well layer 6, n + -type emitter region 7, p + -type contact layer 8 and p-type body layer 9 are arranged. It has become. Corresponding to such a layout, the gate electrode 11, the collector electrode 12, and the emitter electrode 13 are laid out so as to be electrically connected to a desired part.

さらに、本実施形態では、コレクタ−ゲート間に形成されたLOCOS酸化膜3の表面に、ドープトPoly−Siが延設されたフィールドプレートを構成する抵抗層14を形成してあり、コレクタ−ゲート間の電位勾配の偏りがなくなるようにしている。具体的には、抵抗層14は、図4に示すように、コレクタ電極12を中心として渦巻状に巻回された構造とされ、図3に示すように、その一端がコレクタ電極12に電気的に接続されていると共に、他端がゲート電極11に接続されている。このため、抵抗層14は、コレクタ電極12に接続された部位がコレクタ電位とされ、そこから内部抵抗によって徐々に電圧降下しながらエミッタ側に進んでいく。このため、抵抗層14の電位がコレクタ電極12からの距離に応じた電位勾配となり、LOCOS酸化膜3を介して抵抗層14の下方に位置しているn-型ドリフト層2中の電位勾配も一定に保たれるようにできる。これにより、電位勾配に偏りがある場合に発生し得る電界集中を抑制することができ、耐圧を向上させられると共に、インパクトイオン化を抑制でき、スイッチング時(ターンオフ時)のスイッチング時間増加を抑制することが可能となる。 Furthermore, in the present embodiment, the resistance layer 14 constituting the field plate in which doped Poly-Si is extended is formed on the surface of the LOCOS oxide film 3 formed between the collector and gate, In this way, the bias of the potential gradient is eliminated. Specifically, as shown in FIG. 4, the resistance layer 14 has a structure wound in a spiral around the collector electrode 12, and one end thereof is electrically connected to the collector electrode 12 as shown in FIG. 3. And the other end is connected to the gate electrode 11. For this reason, the portion of the resistance layer 14 connected to the collector electrode 12 is set to the collector potential, and proceeds from the resistance layer 14 to the emitter side while gradually decreasing the voltage due to the internal resistance. Therefore, the potential of the resistance layer 14 becomes a potential gradient corresponding to the distance from the collector electrode 12, and the potential gradient in the n type drift layer 2 located below the resistance layer 14 via the LOCOS oxide film 3 is also It can be kept constant. As a result, electric field concentration that can occur when there is a bias in the potential gradient can be suppressed, the withstand voltage can be improved, impact ionization can be suppressed, and an increase in switching time during switching (turn-off) can be suppressed. Is possible.

このような構造により長円形状にレイアウトされた横型IGBTが構成されており、この長円形状にレイアウトされた横型IGBTによって、メインセルおよびセンスセルを構成している。具体的には、複数の長円形状のレイアウト構造の横型IGBTによってメインセルを構成しつつ、p+型コレクタ領域4の長手方向に対して垂直な方向に複数個並べては位置し、そのうちの最も外側のエミッタの直線部を用いてセンスセルが構成されるようにしている。そして、これらメインセルおよびセンスセルの双方をトレンチ分離構造1dによって囲むことで、同じトレンチ島内にメインセルおよびセンスセルが配置されるようにしている。 With such a structure, a lateral IGBT laid out in an oval shape is configured, and the main cell and the sense cell are configured by the lateral IGBT laid out in an oval shape. Specifically, a main cell is formed by a plurality of horizontal IGBTs having an elliptical layout structure, and a plurality of them are arranged side by side in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the p + -type collector region 4. A sense cell is configured by using a linear portion of the outer emitter. Then, both the main cell and the sense cell are surrounded by the trench isolation structure 1d, so that the main cell and the sense cell are arranged in the same trench island.

以上のような構造により、本実施形態にかかる横型IGBTを備えた半導体装置が構成されている。このように構成される半導体装置に備えられた横型IGBTでは、センスセルの両側にメインセルが配置され、センスセルのエミッタがメインセルのエミッタに挟まれた構造となる。そして、このような構造において、図5に示すように、センスセルの両側に位置するメインセルのエミッタ電極13が電気的に接続されるメインエミッタ配線15aとセンスセルのエミッタ電極13が電気的に接続されるセンスエミッタ配線15bが、共に、コレクタと反対側に引き出されるようにしている。また、コレクタ電極12に電気的に接続されるコレクタ配線16に関しては、コレクタ電極12の長手方向と同方向に延設されたのち、各セルのコレクタ配線16が共通化されてまとめられるようにしている。   The semiconductor device including the lateral IGBT according to the present embodiment is configured by the structure as described above. In the lateral IGBT provided in the semiconductor device configured as described above, a main cell is disposed on both sides of the sense cell, and the emitter of the sense cell is sandwiched between the emitters of the main cell. In such a structure, as shown in FIG. 5, the main emitter wiring 15a electrically connected to the emitter electrode 13 of the main cell located on both sides of the sense cell and the emitter electrode 13 of the sense cell are electrically connected. Both sense emitter wirings 15b are drawn to the opposite side of the collector. Further, the collector wiring 16 electrically connected to the collector electrode 12 is extended in the same direction as the longitudinal direction of the collector electrode 12, and then the collector wiring 16 of each cell is made common and collected. Yes.

このような構造によれば、第1実施形態と同様に、コレクタ配線16とメインエミッタ配線15aおよびセンスエミッタ配線15bが重ならないような配線レイアウトにできる。このため、高い電位差が生じるコレクタからの電位変動によるカップリング電流の影響を低減でき、センスセルでの高い電流検出精度を確保することが可能となる。また、本実施形態の構造によれば、ビアホールなどを通じて多層の配線を経由して外部に電流を取り出す構造と比較して、最短経路を通じて外部への電流取り出しが行えるため、ノイズの影響を軽減することができ、より高い電流検出精度を確保することが可能となる。   According to such a structure, as in the first embodiment, the wiring layout can be such that the collector wiring 16, the main emitter wiring 15a, and the sense emitter wiring 15b do not overlap. For this reason, it is possible to reduce the influence of the coupling current due to the potential fluctuation from the collector where a high potential difference occurs, and to ensure high current detection accuracy in the sense cell. In addition, according to the structure of the present embodiment, compared to a structure in which current is extracted to the outside via multilayer wiring through via holes or the like, current can be extracted to the outside through the shortest path, thereby reducing the influence of noise. Therefore, higher current detection accuracy can be ensured.

また、図5に示すように、センスエミッタ配線15bと当該センスエミッタ配線15bに隣接しているメインエミッタ配線15aとの間にセンス抵抗Rsが配置されるようにしている。すなわち、図8に示したように、センス抵抗Rsの両端電圧を検出することによりメインセルのエミッタに流れる電流を検出することになるが、センス抵抗Rsの一端はセンスセルのエミッタに接続され、他端はメインセルのエミッタに接続されることで基準電位が取られる形態とされる。このため、センスエミッタ配線15bとメインエミッタ配線15aとの間にセンス抵抗Rsが配置されるようにすることで、センス抵抗Rsの基準電位が得られるようにしている。これにより、最も近くのメインエミッタ配線15aにセンス抵抗Rsを接続することができる。そして、センス抵抗Rsを直接1層目配線で構成されるメインエミッタ配線15aに接続することができ、基準電位を安定して得ることが可能となる。したがって、より電流検出精度を向上させることが可能となる。   Further, as shown in FIG. 5, a sense resistor Rs is arranged between the sense emitter wiring 15b and the main emitter wiring 15a adjacent to the sense emitter wiring 15b. That is, as shown in FIG. 8, the current flowing through the emitter of the main cell is detected by detecting the voltage across the sense resistor Rs, but one end of the sense resistor Rs is connected to the emitter of the sense cell. The end is connected to the emitter of the main cell to take a reference potential. For this reason, the reference potential of the sense resistor Rs is obtained by arranging the sense resistor Rs between the sense emitter wire 15b and the main emitter wire 15a. As a result, the sense resistor Rs can be connected to the closest main emitter wiring 15a. The sense resistor Rs can be directly connected to the main emitter wiring 15a constituted by the first layer wiring, and the reference potential can be obtained stably. Therefore, the current detection accuracy can be further improved.

なお、センス抵抗Rsは、横型IGBTが形成されたトレンチ島とは絶縁分離された位置に形成された拡散抵抗の他、層間絶縁膜上に形成したPoly−Si抵抗や薄膜抵抗等、どのような構造の抵抗によって構成されていても良い。   Note that the sense resistor Rs is not limited to a diffused resistor formed at a position isolated from the trench island where the lateral IGBT is formed, but also a Poly-Si resistor or a thin film resistor formed on the interlayer insulating film. You may be comprised by the resistance of the structure.

また、本実施形態では、フィールドプレートを構成する抵抗層14を備えているため、耐圧確保が可能となるが、その反面、スイッチング時に抵抗層14も電位変化するのでノイズ発生源となり得る。しかしながら、センスエミッタ配線15bをコレクタと反対側に引き出しているため、センスエミッタ配線15bが抵抗層14と重なることも防止され、抵抗層14がノイズ発生源となってもそれによる電流検出精度の悪化を抑制することが可能となる。   In addition, in this embodiment, since the resistance layer 14 constituting the field plate is provided, it is possible to ensure a withstand voltage, but on the other hand, the potential of the resistance layer 14 also changes during switching, which can be a noise generation source. However, since the sense emitter wiring 15b is drawn out on the side opposite to the collector, the sense emitter wiring 15b is prevented from overlapping with the resistance layer 14, and even if the resistance layer 14 becomes a noise generation source, the current detection accuracy is thereby deteriorated. Can be suppressed.

さらに、本実施形態では、センスセルがメインセルのエミッタを構成する直線部のほぼ中央部に配置されるようにしている。このような配置にすることで、センスセルに流れ込むホール量がメインセルの平均的なホール濃度を反映した値となり、ミラー比をセル長さ比に近づけることができるため、さらに電流値によるミラー比の変動を抑制することが可能となる。   Further, in the present embodiment, the sense cell is arranged substantially at the center of the straight line portion constituting the emitter of the main cell. With this arrangement, the amount of holes flowing into the sense cell becomes a value reflecting the average hole concentration of the main cell, and the mirror ratio can be made closer to the cell length ratio. It becomes possible to suppress fluctuations.

なお、本実施形態では、長円形状のレイアウト構造のセルを二つのみ備えた横型IGBTを例に挙げたが、それ以上の数であっても構わない。その場合であっても、複数の長円形状のレイアウト構造の横型IGBTによってメインセルを構成しつつ、そのうちの最も外側のエミッタの直線部を用いてセンスセルが構成されるようにすることで、上記と同様の効果を得ることができる。   In the present embodiment, a lateral IGBT including only two cells having an oval layout structure is taken as an example, but the number may be larger than that. Even in such a case, the main cell is formed by the lateral IGBTs having a plurality of oval-shaped layout structures, and the sense cell is formed by using the linear portion of the outermost emitter of the main cells. The same effect can be obtained.

(第3実施形態)
本発明の第3実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対してセンス抵抗Rsの接続形態の具体的な構造を示したものであり、その他に関しては第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
(Third embodiment)
A third embodiment of the present invention will be described. This embodiment shows a specific structure of the connection form of the sense resistor Rs with respect to the first embodiment, and the other parts are the same as those of the first embodiment, and therefore different from the first embodiment. Only will be described.

図6は、本実施形態にかかる横型IGBTの上面レイアウト図である。この図に示すように、本実施形態では、センスエミッタ配線15bとその両側に隣接しているメインエミッタ配線15aとの間の双方にセンス抵抗Rsが配置されるようにしている。   FIG. 6 is a top surface layout diagram of the lateral IGBT according to the present embodiment. As shown in this figure, in this embodiment, a sense resistor Rs is arranged between both the sense emitter wiring 15b and the main emitter wiring 15a adjacent to both sides thereof.

このように、センスエミッタ配線15bの両側に位置するメインエミッタ配線15aとセンスエミッタ配線15bとの間において、センス抵抗Rsが配置されるようにすれば、センス抵抗Rsをセンスセルの配線の両側に等しい抵抗値で配置することができる。このため、センスセルの両側において、メインセルの動作が均一になり、よりセンスセルでの電流検出精度を向上させることが可能となる。   Thus, if the sense resistor Rs is arranged between the main emitter line 15a and the sense emitter line 15b located on both sides of the sense emitter line 15b, the sense resistor Rs is equal to both sides of the sense cell line. It can be arranged with a resistance value. Therefore, the operation of the main cell becomes uniform on both sides of the sense cell, and the current detection accuracy in the sense cell can be further improved.

なお、ここでは第1実施形態に対してセンス抵抗Rsの具体的な構造を示したが、第2実施形態のように各セルが長円形状の上面レイアウトとされる場合においても、同様の構造を適用することにより、上記と同様の効果を得ることができる。   Although the specific structure of the sense resistor Rs is shown here with respect to the first embodiment, the same structure is provided even when each cell has an elliptical top layout as in the second embodiment. By applying, effects similar to the above can be obtained.

(第4実施形態)
本発明の第4実施形態について説明する。本実施形態は、第1〜第3実施形態で説明した横型IGBTを備えた半導体装置を、インバータ回路を構成する半導体装置に適用した場合について説明する。なお、ここでは第2実施形態に示した横型IGBTの上面レイアウトが適用された場合を例に挙げて説明するが、第1、第3実施形態の上面レイアウトであっても構わない。
(Fourth embodiment)
A fourth embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, a case will be described in which the semiconductor device including the lateral IGBT described in the first to third embodiments is applied to a semiconductor device constituting an inverter circuit. Here, the case where the top surface layout of the lateral IGBT shown in the second embodiment is applied will be described as an example, but the top surface layout of the first and third embodiments may be used.

図7は、本実施形態にかかるインバータ回路を構成した半導体装置の上面レイアウト図である。この図に示すインバータ回路は、バッテリなどの主電源から印加される高電圧(例えば288V)に基づいて三相モータを駆動するものであり、半導体装置は、インバータ回路の基本構成を集積回路として1チップ化したインバータドライバICを構成する。具体的には、半導体装置外部に備えられた制御マイコン(図示せず)によって三相モータの駆動が制御され、モータ駆動時に制御マイコンが三相モータの各相に順番に交流電流が供給されるようにインバータ回路を制御することで三相モータを駆動する。   FIG. 7 is a top surface layout diagram of the semiconductor device constituting the inverter circuit according to the present embodiment. The inverter circuit shown in this figure drives a three-phase motor based on a high voltage (for example, 288 V) applied from a main power source such as a battery. A semiconductor device has a basic configuration of an inverter circuit as an integrated circuit. A chip inverter driver IC is configured. Specifically, the driving of a three-phase motor is controlled by a control microcomputer (not shown) provided outside the semiconductor device, and the control microcomputer supplies alternating current to each phase of the three-phase motor in turn when the motor is driven. Thus, the three-phase motor is driven by controlling the inverter circuit.

半導体装置は、直列接続した上下アーム20a〜20fが三相分並列接続たインバータ出力回路20と、三相分の上下アーム20a〜20f、つまり6個分のアーム20a〜20fを制御するための回路など、各種回路が備えられた制御回路部21が備えられた構成とされている。   The semiconductor device includes an inverter output circuit 20 in which upper and lower arms 20a to 20f connected in series are connected in parallel for three phases, and a circuit for controlling upper and lower arms 20a to 20f for three phases, that is, six arms 20a to 20f. For example, the control circuit unit 21 including various circuits is provided.

図7に示すように、三相分の上アーム20a、20c、20eと三相分の下アーム20b、20d、20fは、紙面左右方向において交互にレイアウトされている。本実施形態では図2の紙面左から順に下アーム20b、上アーム20a、上アーム20c、下アーム20d、下アーム20f、上アーム20eの順に交互に配置されている。また、これら各上下アーム20a〜20fに対応して各種回路が備えられることで制御回路部21が構成されている。そして、各アーム20a〜20fに備えられる横型IGBT22a〜22fとフリーホイールダイオード(以下、FWDという)23a〜23fおよび制御回路部21がそれぞれトレンチ分離構造1dによって絶縁分離された構造とされている。   As shown in FIG. 7, the upper arms 20a, 20c, 20e for the three phases and the lower arms 20b, 20d, 20f for the three phases are alternately laid out in the horizontal direction on the paper. In this embodiment, the lower arm 20b, the upper arm 20a, the upper arm 20c, the lower arm 20d, the lower arm 20f, and the upper arm 20e are alternately arranged in this order from the left in FIG. The control circuit unit 21 is configured by providing various circuits corresponding to the upper and lower arms 20a to 20f. The lateral IGBTs 22a to 22f, the free wheel diodes (hereinafter referred to as FWD) 23a to 23f, and the control circuit unit 21 provided in the arms 20a to 20f are insulated and separated by the trench isolation structure 1d.

このような構造において、長円形状の上面レイアウトとされた横型IGBT22a〜22fのセルが一方向(紙面上下方向)に複数個並べて配置され、そのうち最も制御回路部21側のセルにおける外周側にセンスセル24a〜24fを配置するようにしている。そして、図示していないが、センスセル24a〜24fにおけるセンスエミッタ配線がメインセルにおけるメインエミッタ配線およびFWD23a〜23fのアノード配線やカソード配線と重ならないように配置してある。   In such a structure, a plurality of horizontal IGBTs 22a to 22f having an elliptical top layout are arranged in one direction (up and down in the drawing), and the sense cell is arranged on the outermost side of the cell on the control circuit unit 21 side. 24a to 24f are arranged. Although not shown, the sense emitter wirings in the sense cells 24a to 24f are arranged so as not to overlap the main emitter wiring in the main cells and the anode wiring and cathode wiring of the FWDs 23a to 23f.

このように、インバータ回路を構成した半導体装置についても、横型IGBTの電流検出のためのセンスセルについて、第1〜第3実施形態と同様の構造を適用することができる。そして、このような構造において、複数個並べて配置された横型IGBT22a〜22fのセルのうち最も制御回路部21側のセルにおける外周側にセンスセル24a〜24fを配置している。このため、センスセル24a〜24fにおけるセンスエミッタ配線がメインセルにおけるメインエミッタ配線およびFWD23a〜23fのアノード配線やカソード配線、つまり横型IGBT22a〜22fやFWD23a〜23fの高電位配線と重ならない配置にできる。したがって、センスセルからの検出電圧(センス抵抗Rsの出力電圧)が例えば300mV以下という低い電圧であっても、横型IGBT22a〜22fやFWD23a〜23fの高電位(例えば最大300V程度)との干渉によって、検出電圧が変動することを防止することが可能となる。   As described above, the same structure as that of the first to third embodiments can be applied to the sense cell for detecting the current of the lateral IGBT also for the semiconductor device configuring the inverter circuit. In such a structure, the sense cells 24a to 24f are arranged on the outermost side of the cells on the control circuit unit 21 side among the plurality of lateral IGBTs 22a to 22f arranged side by side. For this reason, the sense emitter wirings in the sense cells 24a to 24f can be arranged so as not to overlap the main emitter wiring in the main cell and the anode wiring and cathode wiring of the FWDs 23a to 23f, that is, the high potential wirings of the lateral IGBTs 22a to 22f and FWDs 23a to 23f. Therefore, even if the detection voltage from the sense cell (the output voltage of the sense resistor Rs) is a low voltage of, for example, 300 mV or less, it is detected due to interference with the high potentials of the lateral IGBTs 22a to 22f and FWDs 23a to 23f (for example, about 300V at maximum) It is possible to prevent the voltage from fluctuating.

また、このような構成とすることで、FWD23a〜23fに発生するリカバリ電流の影響を軽減できると共に、制御回路部21に接続される配線長を最短にできることから、より横型IGBT22a〜22fの発生するノイズの影響を軽減できる。   Further, by adopting such a configuration, the influence of the recovery current generated in the FWDs 23a to 23f can be reduced, and the length of the wiring connected to the control circuit unit 21 can be minimized, so that the lateral IGBTs 22a to 22f are generated more. The influence of noise can be reduced.

(他の実施形態)
上記各実施形態では、横型IGBTを備えた半導体装置の構成の一例を挙げて説明したが、適宜設計変更可能である。
(Other embodiments)
In each of the above embodiments, an example of the configuration of a semiconductor device including a lateral IGBT has been described, but the design can be changed as appropriate.

例えば、上記各実施形態では、横型IGBTをSOI基板1に形成する場合について説明したが、SOI構造ではない単なるシリコン基板などの半導体基板に形成しても良い。また、横型IGBTの構造を変更しても良い。例えば、第2実施形態では、抵抗層14を形成することで、より電位勾配が均等になるようにしたが、抵抗層14を形成しなくても良い。また、抵抗層14の他端をゲート電極11に接続しているが、エミッタ電極13に接続した構造としても構わない。   For example, in each of the above embodiments, the case where the lateral IGBT is formed on the SOI substrate 1 has been described. However, the lateral IGBT may be formed on a semiconductor substrate such as a simple silicon substrate that does not have an SOI structure. Further, the structure of the lateral IGBT may be changed. For example, in the second embodiment, the resistance layer 14 is formed to make the potential gradient more uniform, but the resistance layer 14 may not be formed. Further, although the other end of the resistance layer 14 is connected to the gate electrode 11, a structure in which it is connected to the emitter electrode 13 may be used.

さらに、上記各実施形態では、第1導電型をn型、第2導電型をp型としたnチャネルタイプの横型IGBTを例に挙げて説明したが、各構成要素の導電型を反転させたpチャネルタイプの横型IGBTに対しても本発明を適用することができる。すなわち、ドリフト層をn-型ドリフト層2で構成すると共にチャネル層をチャネルpウェル層6で構成し、コレクタ領域をp+型コレクタ領域4、エミッタ領域をn+型エミッタ領域7で構成したnチャネルタイプの横型IGBTを例に挙げたが、これらの導電型を反転させることで、pチャネルタイプの横型IGBTとすることができる。 Furthermore, in each of the above embodiments, the n-channel type lateral IGBT in which the first conductivity type is n-type and the second conductivity type is p-type has been described as an example, but the conductivity type of each component is inverted. The present invention can also be applied to a p-channel type lateral IGBT. In other words, the drift layer is composed of the n type drift layer 2, the channel layer is composed of the channel p well layer 6, the collector region is composed of the p + type collector region 4, and the emitter region is composed of the n + type emitter region 7. Although a channel type lateral IGBT is taken as an example, a p-channel type lateral IGBT can be obtained by inverting these conductivity types.

1 SOI基板
1a 支持基板
1b 埋込酸化膜
1c 活性層
2 n-型ドリフト層
4 p+型コレクタ領域
6 チャネルpウェル層
7 n+型エミッタ領域
8 p+型コンタクト層
9 p型ボディ層
10 ゲート絶縁膜
11 ゲート電極
12 コレクタ電極
13 エミッタ電極
14 抵抗層
20 アーム(上下アーム)
21 制御回路部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 SOI substrate 1a Support substrate 1b Embedded oxide film 1c Active layer 2 n type drift layer 4 p + type collector region 6 channel p well layer 7 n + type emitter region 8 p + type contact layer 9 p type body layer 10 gate Insulating film 11 Gate electrode 12 Collector electrode 13 Emitter electrode 14 Resistance layer 20 Arm (upper and lower arms)
21 Control circuit

Claims (10)

第1導電型のドリフト層(2)を有する半導体基板(1)と、
前記ドリフト層(2)内における該ドリフト層(2)の表層部において、一方向を長手方向として形成された第2導電型のコレクタ領域(4)と、
前記ドリフト層(2)の内における該ドリフト層(2)の表層部において、前記コレクタ領域(4)と平行な直線状の部分を有する第2導電型のチャネル層(6)と、
前記チャネル層(6)内における該チャネル層(6)の表層部において、該チャネル層(6)の終端部よりも内側で終端するように形成され、前記コレクタ領域(4)の長手方向と同方向を長手方向とする直線状の部分を有する第1導電型のエミッタ領域(7)と、
前記チャネル層(6)の表面のうち、前記エミッタ領域(7)と前記ドリフト層(2)との間に挟まれた部分をチャネル領域として、該チャネル領域の表面に形成されたゲート絶縁膜(10)と、
前記ゲート絶縁膜(10)の表面に形成されたゲート電極(11)と、
前記コレクタ領域(4)と電気的に接続された第1電極(12)と、
前記エミッタ領域(7)および前記チャネル層(6)と電気的に接続された第2電極(13)と、を有したセルが備えられ、負荷への電流供給のオンオフを制御する横型IGBTを有する半導体装置であって、
前記エミッタ領域(7)が分割されることで、前記負荷への電流供給のオンオフを制御する横型IGBTを備えたメインセルと、該メインセルと同じ構造の横型IGBTを電流検出用素子として備えたセンスセルとが構成され、該センスセルの両側に前記メインセルが配置されることで該センスセルが前記メインセルに挟まれた構造とされていることを特徴とする横型IGBTを有する半導体装置。
A semiconductor substrate (1) having a drift layer (2) of the first conductivity type;
A collector region (4) of a second conductivity type formed with one direction as a longitudinal direction in a surface layer portion of the drift layer (2) in the drift layer (2);
A channel layer (6) of a second conductivity type having a linear portion parallel to the collector region (4) in a surface layer portion of the drift layer (2) in the drift layer (2);
A surface layer portion of the channel layer (6) in the channel layer (6) is formed so as to terminate inside the terminal portion of the channel layer (6), and is the same as the longitudinal direction of the collector region (4). A first conductivity type emitter region (7) having a linear portion with the direction as a longitudinal direction;
A portion of the surface of the channel layer (6) sandwiched between the emitter region (7) and the drift layer (2) is defined as a channel region, and a gate insulating film ( 10) and
A gate electrode (11) formed on the surface of the gate insulating film (10);
A first electrode (12) electrically connected to the collector region (4);
A cell having a second electrode (13) electrically connected to the emitter region (7) and the channel layer (6) is provided, and has a lateral IGBT for controlling on / off of current supply to a load. A semiconductor device,
By dividing the emitter region (7), a main cell having a lateral IGBT for controlling on / off of current supply to the load and a lateral IGBT having the same structure as the main cell are provided as a current detection element. A semiconductor device having a lateral IGBT, characterized in that a sense cell is configured, and the main cell is disposed on both sides of the sense cell so that the sense cell is sandwiched between the main cells.
前記チャネル層(6)内には該チャネル層(6)よりも高不純物濃度とした第2導電型のボディ層(9)が備えられており、前記センスセルと前記メインセルとの間において前記ボディ層(9)が分断されることで、該ボディ層(9)がジャンクション分離されていることを特徴とする請求項1に記載の横型IGBTを有する半導体装置。   A second conductivity type body layer (9) having a higher impurity concentration than the channel layer (6) is provided in the channel layer (6), and the body is interposed between the sense cell and the main cell. The semiconductor device having a lateral IGBT according to claim 1, wherein the body layer (9) is junction-separated by dividing the layer (9). 前記センスセルは、該センスセルの両側の前記メインセルの中央位置に配置されていることを特徴とする請求項1または2に記載の横型IGBTを有する半導体装置。   3. The semiconductor device having a lateral IGBT according to claim 1, wherein the sense cell is arranged at a center position of the main cell on both sides of the sense cell. 前記チャネル層(6)内には該チャネル層(6)よりも高不純物濃度とした第2導電型のコンタクト層(8)が備えられ、
前記センスセルのうち前記メインセル側の端部および前記メインセルのうち前記センスセル側の端部において、前記コンタクト層(8)には前記エミッタ領域(7)側の端部に向けて延設された分離層(8a)が備えられていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の横型IGBTを有する半導体装置。
A contact layer (8) of the second conductivity type having a higher impurity concentration than the channel layer (6) is provided in the channel layer (6).
The contact layer (8) extends toward the emitter region (7) side end at the main cell side end of the sense cell and the sense cell side end of the main cell. The semiconductor device having a lateral IGBT according to any one of claims 1 to 3, further comprising a separation layer (8a).
前記チャネル層(6)と前記エミッタ領域(7)の直線状の部分は、前記コレクタ領域(4)を挟んだ両側に配置され、
前記チャネル層(6)は、前記コレクタ領域(4)の先端部を囲むコーナー部分を有することで長円形状とされており、
前記セルが前記コレクタ領域(4)の長手方向と垂直な方向に複数個並べられて配置され、最も外側の直線状の前記エミッタ領域(7)が分割されることで、前記センスセルが構成されていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1つに記載の横型IGBTを有する半導体装置。
Linear portions of the channel layer (6) and the emitter region (7) are disposed on both sides of the collector region (4),
The channel layer (6) has an oval shape by having a corner portion surrounding the tip of the collector region (4),
A plurality of the cells are arranged in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the collector region (4), and the outermost linear emitter region (7) is divided to constitute the sense cell. The semiconductor device having a lateral IGBT according to claim 1, wherein the semiconductor device has a lateral IGBT.
前記センスセルにおける前記エミッタ領域(7)に接続される前記第2電極(13)に電気的に接続されるセンス抵抗(Rs)を有し、
前記半導体基板(1)の表面に形成される層間絶縁膜を介して1層目に形成される1層目配線にて構成されたセンス配線(15b)が前記第2電極(13)に直接電気的に接続されていると共に前記センス抵抗(Rs)とも直接電気的に接続されていることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1つに記載の横型IGBTを有する半導体装置。
A sense resistor (Rs) electrically connected to the second electrode (13) connected to the emitter region (7) in the sense cell;
A sense wiring (15b) composed of a first-layer wiring formed as a first layer via an interlayer insulating film formed on the surface of the semiconductor substrate (1) is directly connected to the second electrode (13). 6. The semiconductor device having a lateral IGBT according to claim 1, wherein the semiconductor device is electrically connected and is also directly electrically connected to the sense resistor (Rs). 7.
前記センス配線(15b)は、前記コレクタ領域(4)とは反対側に引き出されることで、前記コレクタ領域(4)に接続された前記第1電極(12)に電気的に接続される共通配線(16)と重ならない構造とされていることを特徴とする請求項6に記載の横型IGBTを有する半導体装置。   The sense wiring (15b) is pulled out to the opposite side of the collector region (4), thereby being electrically connected to the first electrode (12) connected to the collector region (4). The semiconductor device having a lateral IGBT according to claim 6, wherein the semiconductor device has a structure that does not overlap with (16). 前記センスセルの両側に配置された前記メインセルにおける前記エミッタ領域(7)に接続される前記第2電極(13)に電気的に接続されるメイン配線(15a)を有し、
前記センス抵抗(Rs)は、前記センス配線(15b)と前記メイン配線(15a)との間に接続されることで、前記センスセルの両側に配置された前記メインセルの前記第2電極(13)の電位を基準電位としていることを特徴とする請求項6または7に記載の横型IGBTを有する半導体装置。
A main wiring (15a) electrically connected to the second electrode (13) connected to the emitter region (7) in the main cell disposed on both sides of the sense cell;
The sense resistor (Rs) is connected between the sense line (15b) and the main line (15a), so that the second electrode (13) of the main cell disposed on both sides of the sense cell. The semiconductor device having a lateral IGBT according to claim 6, wherein the potential is a reference potential.
前記センス抵抗(Rs)は、前記センスセルにおける前記センス配線(15b)と、前記センスセルの両側に配置された前記メインセルそれぞれの前記メイン配線(15a)の間の双方に備えられていることを特徴とする請求項8に記載の横型IGBTを有する半導体装置。   The sense resistor (Rs) is provided both between the sense wiring (15b) in the sense cell and the main wiring (15a) of each of the main cells arranged on both sides of the sense cell. A semiconductor device having the lateral IGBT according to claim 8. 前記半導体基板は、支持基板(1a)の上に埋込酸化膜(1b)を介して活性層(1c)を備えたSOI基板(1)であり、前記活性層(1c)に前記横型IGBTが形成されていることを特徴とする請求項1ないし9のいずれか1つに記載の横型IGBTを有する半導体装置。   The semiconductor substrate is an SOI substrate (1) having an active layer (1c) on a support substrate (1a) through a buried oxide film (1b), and the lateral IGBT is formed on the active layer (1c). The semiconductor device having a lateral IGBT according to claim 1, wherein the semiconductor device is formed.
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