JP2015222743A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置に関し、特に、短絡時の過電流による素子破壊を防止する技術に関する。 The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a technique for preventing element destruction due to overcurrent during a short circuit.
電力用スイッチング素子では短絡事故等により短絡状態、すなわち負荷(インダクタンス等)が接続されていない状態で動作する場合があり、この状態で半導体素子がオンすると、スイッチング素子には大きな過電流が流れる。この過電流が流れ続けると素子自身に急激な温度上昇がおこり、素子が破壊する。この過電流の流れ始めから破壊に至るまでの時間は短絡耐量と呼ばれ、スイッチング素子の重要な指標の一つである。 The power switching element may operate in a short-circuit state due to a short-circuit accident or the like, that is, in a state where a load (inductance or the like) is not connected. When the semiconductor element is turned on in this state, a large overcurrent flows through the switching element. If this overcurrent continues to flow, the temperature of the device itself rises rapidly and the device is destroyed. The time from the start of the overcurrent flow to the breakdown is called short-circuit withstand capability and is one of the important indicators of the switching element.
特許文献1のスイッチング素子には上部電極上に熱伝導部材が備えられており、短絡状態で動作して過電流が流れた場合、半導体素子のうち、熱伝導部材の裏面側の領域では、電流が流れることで発生する熱が熱伝導部材を介して拡散する。しかしながら、半導体素子のうち、熱伝導部材の裏面側以外の領域では、電流が流れることで発生する熱を、熱伝導部材を介して拡散させることが難しい。そのため、特許文献1の半導体素子が短絡状態で動作する場合、熱伝導部材の裏面側以外の領域が高温となって半導体装置全体としての短絡耐量が低下する。
The switching element of
特許文献2では半導体素子上部電極上に熱伝導部材を備え、熱伝導部材の裏面側以外の素子周辺領域では、熱伝導部材裏面側の素子中心領域と比較して、P型不純物濃度を高くして閾値電圧を高く、もしくはトレンチ幅を狭くしてゲート抵抗を大きくすることで、オン状態となる時間を短くしている。この半導体素子が短絡状態で動作した場合、素子周辺領域のオン状態となる時間が素子中心領域と比較して短く、これにより熱伝導部材から離れた素子周辺領域に印加されるエネルギー密度を素子中心領域よりも小さくなり、素子周辺領域の温度上昇を抑制し、短絡耐量の低下を抑制することができる。
In
特許文献2の半導体素子が短絡状態で動作した場合、素子周辺領域が素子中心領域と比べてオン状態となる時間が短く、素子周辺領域の温度上昇を抑制し、短絡耐量の低下を抑制することができる。しかしながら、素子周辺領域を異なるP型不純物濃度とするには、素子中心領域と素子周辺領域のP型不純物領域形成工程を分ける必要があり、作製工程が増加して生産性が低下してしまう。また、ゲート抵抗を大きくするとスイッチング速度が低下するという関連性があるため、トレンチ幅を狭くしてゲート抵抗を大きくする方法では、スイッチング速度が低下し、スイッチング損失が大きくなってしまう。これはSi半導体素子より高速で動作可能な炭化珪素半導体素子で特に問題となる。
When the semiconductor element of
本明細書では、半導体装置が短絡状態で動作する場合における短絡耐量が高く、高速スイッチング可能で、生産性の高い半導体装置を提供することを目的とする。 An object of the present specification is to provide a semiconductor device that has high short-circuit tolerance when the semiconductor device operates in a short-circuit state, is capable of high-speed switching, and has high productivity.
本発明に係る半導体装置は、半導体基板と、半導体基板上に形成されたドリフト層と、ドリフト層の表層に形成された複数のベース層と、複数のベース層の表層にそれぞれ形成され、ドリフト層との間のベース層の表層をそれぞれチャネル領域と規定する複数のソース領域と、チャネル領域上にそれぞれ形成されたゲート酸化膜と、ゲート酸化膜上にそれぞれ形成されたゲート電極と、ゲート電極上に層間絶縁膜を介して形成され、ソース領域と電気的に接続するソース電極と、ソース電極上に接合材を介して接合された熱伝導部材と、を備え、熱伝導部材が設けられた領域が素子中心領域、当該素子中心領域の外周の領域が素子周辺領域として規定され、素子周辺領域におけるベース層のチャネル領域は、素子中心領域におけるベース層のチャネル領域に比べてチャネル長が大きい。 A semiconductor device according to the present invention includes a semiconductor substrate, a drift layer formed on the semiconductor substrate, a plurality of base layers formed on a surface layer of the drift layer, and a surface layer of the plurality of base layers. A plurality of source regions each defining a surface layer of the base layer as a channel region, a gate oxide film formed on the channel region, a gate electrode formed on the gate oxide film, and a gate electrode A source electrode electrically connected to the source region and a heat conductive member bonded to the source electrode via a bonding material, and the region provided with the heat conductive member Is defined as the element central region, and the outer peripheral region of the element central region is defined as the element peripheral region. The channel region of the base layer in the element peripheral region is defined by the base layer in the element central region. Greater channel length than the Yaneru region.
本発明に係る半導体装置は、半導体基板と、半導体基板上に形成されたドリフト層と、ドリフト層の表層に形成された複数のベース層と、複数のベース層の表層にそれぞれ形成され、ドリフト層との間のベース層の表層をそれぞれチャネル領域と規定する複数のソース領域と、チャネル領域上にそれぞれ形成されたゲート酸化膜と、ゲート酸化膜上にそれぞれ形成されたゲート電極と、ゲート電極上に層間絶縁膜を介して形成され、ソース領域と電気的に接続するソース電極と、ソース電極上に接合材を介して接合された熱伝導部材と、を備え、熱伝導部材が設けられた領域が素子中心領域、当該素子中心領域の外周の領域が素子周辺領域として規定され、素子周辺領域におけるベース層のチャネル領域は、素子中心領域におけるベース層のチャネル領域に比べてチャネル長が大きい。従って、短絡時に流れる電流を素子周辺領域において素子中心領域におけるよりも小さくすることができ、発熱が抑制され、短絡耐量が向上する。また、複数のチャネル長を有するセル構造は、チャネル長が異なるセルを配置したマスクを用いて同一工程で形成が可能であるため、工程を増やすことなく容易に製造できる。また、チャネル長の調整は、ゲート抵抗を大きくするものでもない。 A semiconductor device according to the present invention includes a semiconductor substrate, a drift layer formed on the semiconductor substrate, a plurality of base layers formed on a surface layer of the drift layer, and a surface layer of the plurality of base layers. A plurality of source regions each defining a surface layer of the base layer as a channel region, a gate oxide film formed on the channel region, a gate electrode formed on the gate oxide film, and a gate electrode A source electrode electrically connected to the source region and a heat conductive member bonded to the source electrode via a bonding material, and the region provided with the heat conductive member Is defined as the element central region, and the outer peripheral region of the element central region is defined as the element peripheral region. The channel region of the base layer in the element peripheral region is defined by the base layer in the element central region. Greater channel length than the Yaneru region. Therefore, the current flowing at the time of a short circuit can be made smaller in the element peripheral region than in the element central region, heat generation is suppressed, and the short circuit tolerance is improved. In addition, a cell structure having a plurality of channel lengths can be easily formed without increasing the number of steps because it can be formed in the same step using a mask in which cells having different channel lengths are arranged. Further, adjusting the channel length does not increase the gate resistance.
<A.実施の形態1>
<A−1.基本構成>
図1は、実施の形態1に係る半導体装置101の断面図である。以下、半導体装置101をMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)チップとして説明を行うが、半導体装置101はIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等、絶縁ゲート構造を備えた他の半導体チップであっても良い。半導体装置101は、半導体基板9の中央部側の素子中心領域1と、素子中心領域を取り囲む半導体基板9の外周側の素子周辺領域2とに区別される。素子中心領域1に形成されるセル構造を短チャネルセル12と称してその断面構造を図2に、素子周辺領域2に形成されるセル構造を長チャネルセル11と称してその断面構造を図3に、それぞれ示している。
<A.
<A-1. Basic configuration>
FIG. 1 is a cross-sectional view of the
半導体装置101は、半導体基板9、裏面電極10、ドリフト層8、ベース層18、ソース領域13、ベースコンタクト19、ゲート酸化膜16、ゲート電極15、耐圧構造7、層間絶縁膜14、ソース電極6、保護膜5、接合材4及び熱伝導部材3を備えている。半導体基板9は、珪素を用いても良いが、炭化珪素を用いれば、より低損失、高速動作、高温動作可能なMOSFETを形成できる。
The
半導体基板9の第1主面上にはドリフト層8がエピタキシャル成長で形成され、第2主面上には裏面電極10が形成される。そして、ドリフト層8の表層には、複数のベース層18が形成される。各ベース層18の表層には、ソース領域13が形成される。ベースコンタクト19は、ソース領域13の表面から裏面までを貫通し、ベース層18に接触して形成される。ソース領域13とドリフト層8の表層に挟まれたベース層18の表層が、オン動作時に反転層が形成されるチャネル領域17となる。ベース層18のうち、ソース領域13の一部及びベースコンタクト19を除いた領域上、及びドリフト層8上に、ゲート酸化膜16を介してゲート電極15が形成される。ここで、ゲート酸化膜16には酸化珪素を、ゲート電極15にはポリシリコンを用いることができる。また、ドリフト層2の素子終端には、耐圧を保持するために耐圧構造7が形成される。なお、ベース層18、ソース領域13、ベースコンタクト19及び耐圧構造7は、イオン注入及び活性化アニールにより形成される。
A
ゲート電極15上には、表面にコンタクトホールを有する層間絶縁膜14が形成される。ソース電極6はソース電極であり、層間絶縁膜14上に形成され、層間絶縁膜14によりゲート電極15と絶縁される一方、層間絶縁膜14の開口を通じてソース領域13の一部及びベースコンタクト19と電気的に接触する。ここで、層間絶縁膜14には酸化珪素を、ソース電極6にはアルミニウム又は銅を用いることができる。
An interlayer insulating
素子中心領域1において、ソース電極6上には半田などの接合材4を介して熱伝導部材3が設けられる。熱伝導部材3はソース電極6と電気的に接触している。素子周辺領域2において、熱伝導部材3が設けられていないソース電極6上、及びソース電極6が設けられていない層間絶縁膜14上には保護膜5が形成される。保護膜5は、半導体装置101の沿面放電を避けるために設けられるものであり、そのため絶縁性を有する樹脂、例えばポリイミドによって形成される。空気中での放電は印加電界が3kV/mmを超えると発生するため、沿面放電を回避するには、半導体装置101の端部(チップ端)から熱伝導部材3までの保護膜5の長さが、素子耐圧を3kV/mmで割った距離以上であることが必要である。よって、保護膜5の長さ、言い換えれば素子周辺領域2の幅(図1の左右方向)は、チップ端から(素子耐圧/3kV)mm以上とすべきである。保護膜5の開口部分においてソース電極6に熱伝導部材3を接合するため、ソース電極6から熱伝導部材3への放熱の観点からは保護膜5の開口面積が大きいことが望ましい。しかし、上記の通り沿面放電を防ぐために、チップ端から(素子耐圧/3kV)mm以上は保護膜5で覆う必要がある。
In the
熱伝導部材3は、MOSFETが短絡状態で動作して過電流が流れた場合、発生する熱をソース電極6から吸収し、熱伝導部材3を介して拡散するためのものである。従って、熱伝導部材3の熱伝導率は、保護膜5より高いことが望ましい。そのような材料として、例えばCu,Ni,Al若しくはMo等の金属、若しくはその合金、又はそれらの積層構造を用いることが出来る。また、熱伝導部材3の厚さを半導体基板9の厚さより厚くして、熱伝導部材3の熱容量を大きくすることが望ましい。熱伝導部材3の接合方法としては、例えば、ソース電極6上にめっき、スパッタ又は蒸着法などによりNi膜を形成し、当該Ni膜と熱伝導部材3を半田で接合することが出来る。
The
図4は、図1に示す半導体装置101(半導体チップ)の上面図である。図4のB−B断面図が図1に相当する。半導体装置101には、ソース電極6としてのソース電極と、ゲート電極15が接続されるゲートパッド25が形成されている。ソース電極とゲートパッド25を取り囲むように、半導体装置101の最外周部には耐圧構造7が形成される。なお、耐圧構造7の一部上にソース電極6が延在していても良い。
FIG. 4 is a top view of the semiconductor device 101 (semiconductor chip) shown in FIG. 4 corresponds to FIG. 1. In the
図5に示すように、半導体装置101は、裏面電極10が接合材4によりベース板21に接合される。ベース板には、外部端子22が接合材4で接合されており、これにより裏面電極10が外部と電気的に接続される。また、熱伝導部材3にワイヤボンド接合がなされ、これによりソース電極6が外部と電気的に接続される。半導体装置101は封止樹脂23で封止され、パッケージ内に収納される。
As shown in FIG. 5, in the
ドリフト層8、ベース層18、ソース領域13、ベースコンタクト19、ゲート酸化膜16及びゲート電極15が、合わせて一つのセルを構成している。図1に示すように、当該セルは半導体基板9上に複数配置されている。図2,3を比較して分かるように、素子周辺領域2に形成される長チャネルセル11のチャネル長LCが、素子中心領域1に形成される短チャネルセル12のチャネル長LCよりも大きいことが、半導体装置101の特徴である。
The
図6は、MOSFETの短絡動作時の飽和電流の、チャネル長特性を示している。図6の横軸がチャネル長[μm]を示し、縦軸が飽和電流[A]を示している。図6を見ると、飽和電流はチャネル長に比例して低下しており、チャネル長に比例して短絡耐量が向上することが分かる。従って、図2,3に示したように、熱伝導部材3を介して放熱が行えない素子周辺領域2において、素子中心領域1よりもチャネル長を大きくすることによって、電流値を小さくし、発熱を抑え、短絡耐量の向上が図られる。
FIG. 6 shows the channel length characteristics of the saturation current when the MOSFET is short-circuited. The horizontal axis of FIG. 6 indicates the channel length [μm], and the vertical axis indicates the saturation current [A]. As can be seen from FIG. 6, the saturation current decreases in proportion to the channel length, and the short-circuit resistance improves in proportion to the channel length. Therefore, as shown in FIGS. 2 and 3, in the element
素子中心領域1での熱伝導部材3による短絡耐量増加効果よりも、素子周辺領域2のチャネル長を大きくすることによる短絡耐量増加効果が大きくなるようにチャネル長を大きくする必要がある。こうすることにより、短絡動作時の素子周辺領域2に流れる電流を抑制することが出来る。
It is necessary to increase the channel length so that the effect of increasing the short-circuit resistance by increasing the channel length of the element
また、チャネル長を素子周辺領域2と素子中心領域1とで変える本実施の形態の構成は、チャネル長が異なるセルを配置したマスクを用いて同一工程で形成できるため、工程数の増加なく製造することができ、生産性が良い。
In addition, the configuration of the present embodiment in which the channel length is changed between the element
<A−2.セルピッチ>
素子周辺領域2におけるチャネル長LCを素子中心領域1におけるチャネル長LCよりも大きくした分、素子周辺領域2において、隣り合うベース層18の間隔、すなわちJFET長LJを小さくすることにより、素子中心領域1と素子周辺領域2のセルピッチを統一することが望ましい。両者のセルピッチを統一することによって、図4のA部拡大図である図7に示すように、素子周辺領域2と素子中心領域1の境界となる角の部分等でセルの間隔を広げることなく、両セルを配置できる。セルの間隔が広がると、ゲート酸化膜16に印加される電界が大きくなるため、ゲート酸化膜16の寿命が短くなってしまうが、上記の構成によりこのような問題を避けることが出来る。
<A-2. Cell pitch>
Since the channel length LC in the element
なお、図3では、セルピッチを調整するためJFET長LJを小さくする構成を示したが、ソースコンタクト20の幅や、ベースコンタクト19の幅を小さくすることによって、セルピッチの調整を行っても良い。
Although FIG. 3 shows a configuration in which the JFET length LJ is reduced to adjust the cell pitch, the cell pitch may be adjusted by reducing the width of the
あるいは、同じく図4のA部拡大図である図8に示すように、素子周辺領域2の長チャネルセル11のセルピッチCPを、短チャネルセル12のセルピッチCPの整数倍(図7は1倍の例ともいえる)としても良い。図8は、長チャネルセル11のセルピッチCPと短チャネルセル12のセルピッチCPが、2:1となる場合を示している。この場合も、素子周辺領域2と素子中心領域1の境界となる角の部分等でセルの間隔を広げることなく、両セルを配置できる。従って、ゲート酸化膜16に過大な電界が印加され、寿命が短くなることを避けることが出来る。
Alternatively, as shown in FIG. 8 which is also an enlarged view of the portion A in FIG. 4, the cell pitch CP of the
図8に例示したセルピッチの調整は、JFET長LJ、ソースコンタクト20の幅又はベースコンタクト19の幅の少なくともいずれかを調整することにより行う。しかし、JFET長LJを大きくすると、JFET部分のゲート酸化膜16に印加される電界が大きくなってしまい、ゲート酸化膜16の寿命が短くなってしまう。そこで、素子周辺領域2のJFET長は、素子中心領域1のJFET長以下となるようにする。
The cell pitch exemplified in FIG. 8 is adjusted by adjusting at least one of the JFET length LJ, the width of the
<A−3.変形例>
上記の説明では、熱伝導部材3をソース電極6に接合するための接合材4には半田を用いるとした。しかし、半田に代えて焼結銀接合を用いても良い。焼結銀接合によれば、半田接合より熱伝導性が良いため短絡時に発生する熱を効率よく熱伝導部材3に拡散することができ、短絡耐量をより向上させることができる。
<A-3. Modification>
In the above description, solder is used as the
また、図5では、熱伝導部材3にワイヤボンドを接合して外部との電気的な接続を行うことを示したが、図9のように、熱伝導部材3と外部端子22を接合材4で直接接合することによって、外部と電気的に接続しても良い。
Further, FIG. 5 shows that a wire bond is bonded to the
<A−4.効果>
本発明の実施の形態1に係る半導体装置101では、例えばMOSFETであり、ソース電極6上に接合材4を介して熱伝導部材3が接合される。また、熱伝導部材3が設けられた領域が素子中心領域1、素子中心領域1の外周の領域が素子周辺領域2として規定され、素子周辺領域2におけるベース層18のチャネル領域17は、素子中心領域1におけるベース層18のチャネル領域17に比べてチャネル長が大きい。素子周辺領域2では、熱伝導部材3を介した放熱が行えないが、素子中心領域1よりもチャネル長を大きくすることによって、電流値を小さく、発熱を抑えられ、短絡耐量が向上する。また、素子周辺領域2と素子中心領域1とで異なるチャネル長を有する構成は、チャネル長が異なるセルを配置したマスクを用いて同一工程で形成できるため、工程数の増加なく製造することができ、生産性が良い。また、ゲート抵抗を大きくするものではないので、スイッチング損失が大きくなることもない。
<A-4. Effect>
The
また、半導体装置101において、素子周辺領域2におけるセルピッチCPと素子中心領域1におけるセルピッチCPとの比が整数となるように、隣り合うベース層18の間隔(JFET長LJ)、ソースコンタクト20の幅、又はベースコンタクト19の幅の少なくともいずれかが決定される。これにより、素子周辺領域2と素子中心領域1の境界となる角の部分等でセルの間隔を広げることなく、両セルを配置できる。セルの間隔が広がると、ゲート酸化膜16に印加される電界が大きくなるため、ゲート酸化膜16の寿命が短くなってしまうが、上記の構成によりこのような問題を避けることが出来る。
In the
また、素子周辺領域2におけるチャネル領域17のチャネル長を素子中心領域1におけるチャネル領域17のチャネル長よりも大きくした分、素子周辺領域2において隣り合うベース層18の間隔(JFET長LJ)、ソースコンタクト20の幅、又はベースコンタクト19の幅の少なくともいずれかを、素子中心領域1におけるものよりも小さくし、素子中心領域1と素子周辺領域2のセルピッチを統一しても良い。これにより、素子周辺領域2と素子中心領域1の境界となる角の部分等でセルの間隔を広げることなく、両セルを配置でき、ゲート酸化膜16の寿命低下を避けることが出来る。
Further, since the channel length of the
また、熱伝導部材3は、Cu,Ni,Al,Mo、これらの合金、又はこれらの積層構造からなる。さらに、熱伝導部材3を半導体基板9より厚くする。こうした構成により、短絡動作時の過電流による発熱を熱伝導部材3によって放熱することが可能となる。
Moreover, the heat
また、接合材4に焼結銀を用いれば、半田と比べて熱伝導性が良いため、短絡動作時の過電流による発熱を効率よく熱伝導部材3によって放熱することができ、短絡耐量をより向上させることができる。
In addition, if sintered silver is used for the
また、熱伝導部材3は、ソース電極6と電気的に接続され、アルミ、銅若しくはその合金又はこれらの積層構造からなるワイヤボンド24により外部電極と電気的に接続される。あるいは、熱伝導部材3は、接合材4を用いて外部電極と電気的に接続される。こうした構成により、ソース電極6が外部と電気的に接続される。
The
また、半導体基板9に炭化珪素を用いることにより、珪素に比べてより低損失、高速動作、高温動作可能な半導体装置となる。
Further, by using silicon carbide for the
<B.実施の形態2>
実施の形態1に係る半導体装置101において、素子周辺領域2の長チャネルセル11は全て同じ長さのチャネル長を有していた。しかし、実施の形態2に係る半導体装置では、素子周辺領域2において熱伝導部材3から離れる程チャネル長を大きくする。それ以外の構成は、実施の形態1に係る半導体装置101と同様であり、実施の形態1で記載した変形例は実施の形態2にも適用可能である。
<B. Second Embodiment>
In the
<B−1.構成>
図10は、実施の形態2に係る半導体装置102の断面図を示している。図11は半導体装置102の平面図を示しており、図11のD−D断面図が図10に相当する。また、図12は図11のC部拡大図である。半導体装置102は、素子周辺領域2において、短チャネルセル12よりチャネル長の大きい長チャネルセル11Aと、そのチップ外周方向に長チャネルセル11Aよりチャネル長の大きい長チャネルセル11Bを備えている。図10では、長チャネルセル11A,11Bを同一断面においてそれぞれ一つずつ示しているが、その個数は一つに限らない。
<B-1. Configuration>
FIG. 10 is a cross-sectional view of the
図12では、長チャネルセル11Bのセルピッチを長チャネルセル11Aのセルピッチの2倍としている。また、同一断面方向に2つの長チャネルセル11Aを配置している。実施の形態1では、長チャネルセル11及び短チャネルセル12のセルピッチを統一、又は整数比とすることについて述べたが、長チャネルセル11A,11Bのセルピッチも同様に、統一、又は整数比となるようにすることが望ましい。
In FIG. 12, the cell pitch of the
このように、素子周辺領域2において、熱伝導部材3から離れる程チャネル長が大きくなるようにセルを配置することが、半導体装置102の特徴である。従って、長チャネルセル11A,11Bの2段階に限らず、さらに多段階でチャネル長が大きくなるようにセルを配置しても良い。素子周辺領域2の全面でチャネル長を均一にしていれば、MOSFETの短絡動作時に熱伝導部材3から離れる方向、すなわちチップの中心から外周に向かって温度が高くなる温度勾配が生じる。しかし、熱伝導部材3から離れる程チャネル長が大きくなるようにセルを配置することにより、当該温度勾配が抑制され、短絡耐量がより一層向上する。
As described above, the feature of the
<B−2.効果>
実施の形態2の半導体装置102において、素子周辺領域2では熱伝導部材3から離れるにつれてセルのチャネル長が大きくなる。この構成により、MOSFETの短絡動作時に熱伝導部材3から離れる方向に向かって温度が高くなる温度勾配を抑制し、短絡耐量を高めることができる。
<B-2. Effect>
In the
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。 It should be noted that the present invention can be freely combined with each other within the scope of the invention, and each embodiment can be appropriately modified or omitted.
1 素子中心領域、2 素子周辺領域、3 熱伝導部材、4 接合材、5 保護膜、6 ソース電極、7 耐圧構造、8 ドリフト層、9 半導体基板、10 裏面電極、11 長チャネルセル、12 短チャネルセル、13 ソース領域、14 層間絶縁膜、15 ゲート電極、16 ゲート酸化膜、17 チャネル領域、18 ベース層、19 ベースコンタクト、21 ベース板、22 外部端子、23 封止樹脂、24 ワイヤボンド、25 ゲートパッド、101,102 半導体装置。
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記半導体基板上に形成されたドリフト層と、
前記ドリフト層の表層に形成された複数のベース層と、
前記複数のベース層の表層にそれぞれ形成され、前記ドリフト層との間の前記ベース層の表層をそれぞれチャネル領域と規定する複数のソース領域と、
前記チャネル領域上にそれぞれ形成されたゲート酸化膜と、
前記ゲート酸化膜上にそれぞれ形成されたゲート電極と、
前記ゲート電極上に層間絶縁膜を介して形成され、前記ソース領域と電気的に接続するソース電極と、
前記ソース電極上に接合材を介して接合された熱伝導部材と、を備え、
前記熱伝導部材が設けられた領域が素子中心領域、当該素子中心領域の外周の領域が素子周辺領域として規定され、
前記素子周辺領域における前記ベース層の前記チャネル領域は、前記素子中心領域における前記ベース層の前記チャネル領域に比べてチャネル長が大きい、
半導体装置。 A semiconductor substrate;
A drift layer formed on the semiconductor substrate;
A plurality of base layers formed on a surface layer of the drift layer;
A plurality of source regions, each formed on a surface layer of the plurality of base layers, each defining a surface layer of the base layer between the drift layer and a channel region;
Gate oxide films respectively formed on the channel regions;
Gate electrodes respectively formed on the gate oxide film;
A source electrode formed on the gate electrode through an interlayer insulating film and electrically connected to the source region;
A heat conducting member bonded on the source electrode via a bonding material,
A region where the heat conducting member is provided is defined as an element central region, and an outer peripheral region of the element central region is defined as an element peripheral region.
The channel region of the base layer in the device peripheral region has a larger channel length than the channel region of the base layer in the device central region.
Semiconductor device.
請求項1に記載の半導体装置。 The distance between the adjacent base layers, the width of the source contact, or the width of the base contact is determined so that the ratio of the cell pitch in the element peripheral region and the cell pitch in the element center region is an integer.
The semiconductor device according to claim 1.
請求項2に記載の半導体装置。 Since the channel length of the channel region in the device peripheral region is larger than the channel length of the channel region in the device central region, the interval between the base layers adjacent to each other in the device peripheral region, the width of the source contact, or the base contact At least one of the widths of the element is smaller than that in the element center region, and the cell pitch of the element center region and the element peripheral region is unified.
The semiconductor device according to claim 2.
請求項1から3のいずれか1項に記載の半導体装置。 In the element peripheral region, the channel length of the cell increases as the distance from the heat conducting member increases.
The semiconductor device according to claim 1.
請求項1から4のいずれか1項に記載の半導体装置。 The heat conducting member is made of Cu, Ni, Al, Mo, alloys thereof, or a laminated structure thereof.
The semiconductor device according to claim 1.
請求項1から5のいずれか1項に記載の半導体装置。 The heat conducting member is thicker than the semiconductor substrate;
The semiconductor device according to claim 1.
請求項1から6のいずれか1項に記載の半導体装置。 The bonding material is sintered silver.
The semiconductor device according to claim 1.
請求項1から7のいずれか1項に記載の半導体装置。 The heat conducting member is electrically connected to the source electrode, and is electrically connected to an external electrode by wire bonding made of aluminum, copper or an alloy thereof, or a laminated structure thereof.
The semiconductor device according to claim 1.
請求項1から7のいずれか1項に記載の半導体装置。 The heat conducting member is electrically connected to the source electrode and electrically connected to an external electrode using a bonding material.
The semiconductor device according to claim 1.
請求項1から9のいずれか1項に記載の半導体装置。 Silicon carbide is used for the semiconductor substrate;
The semiconductor device according to claim 1.
請求項1から10のいずれか1項に記載の半導体装置。 The semiconductor device is a MOSFET;
The semiconductor device according to claim 1.
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