JP2019212930A - 半導体装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】パワートランジスタの異常発熱を正しく検出する。【解決手段】半導体装置１００は、縦型構造のパワートランジスタＮ１と、パワートランジスタＮ１の異常発熱を検出する温度検出素子１０ａと、を有する。パワートランジスタはＮ１、半導体基板２００の第１主面側（表面側）に形成された第１電極２０８と、半導体基板２００の第２主面側（裏面側）に形成された第２電極２０９と、第１電極２０８上で偏在配置されたパッド２１０ａ〜２１０ｆと、を含む。温度検出素子１０ａは、パッド２１０ａ〜２１０ｆの偏在配置により特定されるパワートランジスタＮ１の最大発熱箇所（最も電流の集中しやすいパッド２１０ｂの近傍）に形成されている。【選択図】図４

Description

本発明は、半導体装置に関する。
従来より、パワートランジスタを有する半導体装置の多くは、パワートランジスタの異常発熱を検出する温度検出素子を備えている。
なお、上記に関連する従来技術の一例としては、特許文献１や特許文献２を挙げることができる。
特開２００６−１００６９０号公報 特開２０１１−００３７６７号公報
しかしながら、従来の半導体装置では、異常発熱の検出精度（延いては温度保護回路の信頼性）について更なる改善の余地があった。
本明細書中に開示されている発明は、本願の発明者により見出された上記課題に鑑み、パワートランジスタの異常発熱を正しく検出することのできる半導体装置を提供することを目的とする。
本明細書中に開示されている半導体装置は、縦型構造のパワートランジスタと、前記パワートランジスタの異常発熱を検出する温度検出素子と、を有し、前記パワートランジスタは、半導体基板の第１主面側に形成された第１電極と、前記半導体基板の第２主面側に形成された第２電極と、前記第１電極上で偏在配置された少なくとも一つのパッドと、を含み、前記温度検出素子は、前記パッドの偏在配置により特定される前記パワートランジスタの最大発熱箇所に形成されている構成（第１の構成）とされている。
なお、第１の構成から成る半導体装置において、前記パッドは複数であり、最も電流の集中しやすいパッドが唯一に特定されるように前記第１電極上で偏在配置されている構成（第２の構成）にするとよい。
また、第１の構成から成る半導体装置において、前記パッドは単一であり、その周囲における電流密度分布が特定の方向へ偏るように前記第１電極上で偏在配置されている構成（第３の構成）にするとよい。
また、第１〜第３いずれかの構成から成る半導体装置において、記第２電極は、前記半導体基板に電源電圧を印加するための基板電極である構成（第４の構成）にするとよい。
また、第４の構成から成る半導体装置は、前記半導体基板の前記第１主面側に形成された電源ラインと、前記基板電極と前記電源ラインとの間を接続するビアと、を有する構成（第５の構成）にするとよい。
また、第１〜第５いずれかの構成から成る半導体装置において、前記パワートランジスタは、前記第１電極が負荷に接続されて前記第２電極が電源端に接続されたハイサイドスイッチとして機能する構成（第６の構成）にするとよい。
また、第１〜第５いずれかの構成から成る半導体装置において、前記パワートランジスタは、前記第１電極が接地端に接続されて前記第２電極が負荷に接続されたローサイドスイッチとして機能する構成（第７の構成）にするとよい。
また、第１〜第７いずれかの構成から成る半導体装置において、前記第１電極には、前記温度検出素子の配線を端辺まで引き出すためのスリットが形成されている構成（第８の構成）にするとよい。
また、第８の構成から成る半導体装置において、前記温度検出素子は、前記パッドの近傍に設けられており、前記スリットは、前記温度検出素子から見て、前記パッドとは反対の方向に向けて形成されている構成（第９の構成）にするとよい。
また、第２の構成から成る半導体装置において、前記複数のパッドは、それらのうちで最も温度保護回路に近いパッドの角部に最も電流が集中するように、前記第１電極上で偏在配置されている構成（第１０の構成）にするとよい。
また、第１０の構成から成る半導体装置において、前記温度検出素子は、前記角部の近傍に設けられている構成（第１１の構成）にするとよい。
また、第１０または第１１の構成から成る半導体装置において、前記温度検出素子は、前記角部から前記第１電極の端辺に至る複数の方向のうち、前記角部から各端辺までの距離が長い方向に配置されている構成（第１２の構成）にするとよい。
また、第１０〜第１２いずれかの構成から成る半導体装置において、前記複数のパッドは、主パッドと、前記主パッドよりも小さい副パッドと、を含む構成（第１３の構成）にするとよい。
また、本明細書中に開示されている半導体装置は、横型構造のパワートランジスタと、前記パワートランジスタの異常発熱を検出する温度検出素子とを有し、前記パワートランジスタは、半導体基板上に形成されたチャネル領域と、前記チャネル領域から前記半導体基板の端辺に向けて敷設された電極と、前記電極上に配列されたパッド列と、前記パッド列よりも前記チャネル領域寄りに配置された電流集中パッドと、を含み、前記温度検出素子は、前記電流集中パッドの近傍に形成されている構成（第１４の構成）とされている。
なお、第１〜第１４いずれかの構成から成る半導体装置は、前記温度検出素子で前記パワートランジスタの異常発熱が検出されたときに前記パワートランジスタを強制的にオフさせる温度保護回路をさらに有する構成（第１５の構成）にするとよい。
また、本明細書中に開示されている電子機器は、第１５の構成から成る半導体装置を有する構成（第１６の構成）とされている。
また、本明細書中に開示されている車両は、バッテリと、前記バッテリから電源電圧の供給を受けて動作する第１６の構成から成る電子機器と、を有する構成（第１７の構成）とされている。
本明細書中に開示されている半導体装置によれば、パワートランジスタの異常発熱を正しく検出して温度保護回路の信頼性を高めることが可能となる。
半導体装置の全体構成を示すブロック図 トランジスタＮ１の第１実施形態を示す模式図 トランジスタＮ１の第２実施形態を示す模式図 トランジスタＮ１の第３実施形態を示す模式図 トランジスタＮ１の第４実施形態を示す模式図 電源ラインの敷設例を示す模式図 トランジスタＮ１の第５実施形態を示す模式図 ローサイドスイッチへの適用例を示す回路図 ローサイドスイッチへの適用例を示す模式図 トランジスタＮ１の第６実施形態を示す模式図 ＩＣレイアウトの一具体例を示す模式図 図１１における破線領域Ａの拡大図 車両の一構成例を示す外観図
＜半導体装置＞
図１は、半導体装置の全体構成を示すブロック図である。本構成例の半導体装置１００は、車載用ハイサイドスイッチＩＣであり、装置外部との電気的な接続を確立する手段として、複数の外部端子（ＩＮピン、ＧＮＤピン、ＯＵＴピン、ＳＴピン、ＶＢＢピン）を備えている。ＩＮピンは、ＣＭＯＳロジックＩＣなどから制御信号の外部入力を受け付けるための入力端子である。ＧＮＤピンは、接地端子である。ＯＵＴピンは、負荷（エンジン制御用ＥＣＵ［electronic control unit］、エアコン、ボディ機器など）が外部接続される出力端子である。ＳＴピンは、ＣＭＯＳロジックＩＣなどに自己診断信号を外部出力するための出力端子である。ＶＢＢピンは、バッテリから電源電圧Ｖｂｂ（例えば４．５Ｖ〜１８Ｖ）の供給を受け付けるための電源端子である。なお、ＶＢＢピンは、大電流を流すために複数並列（例えば４ピン並列）に設けてもよい。
また、本構成例の半導体装置１００は、内部電源回路１と、定電圧生成回路２と、発振回路３と、チャージポンプ回路４と、ロジック回路５と、ゲート制御回路６と、クランプ回路７と、入力回路８と、基準生成回路９と、温度保護回路１０と、減電圧保護回路１１と、オープン保護回路１２と、過電流保護回路１３と、Ｎチャネル型ＭＯＳ電界効果トランジスタＮ１〜Ｎ３と、抵抗Ｒ１及びＲ２と、センス抵抗Ｒｓと、ツェナダイオードＺ１及びＺ２と、を集積化して成る。
内部電源回路１は、ＶＢＢピンとＧＮＤピンとの間に接続されており、電源電圧Ｖｂｂから所定の内部電源電圧ＶＲＥＧを生成して半導体装置１００の各部に供給する。なお、内部電源回路１は、イネーブル信号ＥＮの論理レベルに応じて動作可否が制御される。より具体的に述べると、内部電源回路１は、イネーブル信号ＥＮがイネーブル時の論理レベル（例えばハイレベル）であるときに動作状態となり、イネーブル信号ＥＮがディセーブル時の論理レベル（例えばローレベル）であるときに停止状態となる。
定電圧生成回路２は、ＶＢＢピンとＧＮＤピンとの間に接続されており、電源電圧Ｖｂｂに応じたハイ電圧ＶＨ（＝電源電圧Ｖｂｂ）と、ハイ電圧ＶＨよりも定電圧ＲＥＦ（＝例えば５Ｖ）だけ低いロー電圧ＶＬ（＝Ｖｂｂ−ＲＥＦ）とを生成して発振回路３及びチャージポンプ回路４に供給する。なお、定電圧生成回路２は、イネーブル信号ＥＮ及び異常保護信号Ｓ５ａの論理レベルに応じて動作可否が制御される。より具体的に述べると、定電圧生成回路２は、イネーブル信号ＥＮがイネーブル時の論理レベル（例えばハイレベル）であるとき、若しくは、異常保護信号Ｓ５ａが異常未検出時の論理レベル（例えばハイレベル）であるときに動作状態となり、イネーブル信号ＥＮがディセーブル時の論理レベル（例えばローレベル）であるとき、若しくは、異常保護信号Ｓ５ａが異常検出時の論理レベル（例えばローレベル）であるときに停止状態となる。
発振回路３は、ハイ電圧ＶＨとロー電圧ＶＬの供給を受けて動作し、所定周波数のクロック信号ＣＬＫを生成してチャージポンプ回路４に出力する。なお、クロック信号ＣＬＫは、ハイ電圧ＶＨとロー電圧ＶＬとの間でパルス駆動される矩形波信号である。
チャージポンプ回路４は、ハイ電圧ＶＨとロー電圧ＶＬの供給を受けて動作し、クロック信号ＣＬＫを用いてフライングキャパシタを駆動することにより、電源電圧Ｖｂｂよりも高い昇圧電圧ＶＣＰを生成してゲート制御回路６及び過電流保護回路１３に供給する。
ロジック回路５は、内部電源電圧ＶＲＥＧの供給を受けて動作し、ゲート制御信号Ｓ５ｂを生成してゲート制御回路６に出力する。ゲート制御信号Ｓ５は、トランジスタＮ１及びＮ２をオンさせるときにハイレベル（＝ＶＲＥＧ）となり、トランジスタＮ１及びＮ２をオフさせるときにローレベル（＝ＧＮＤ）となる２値信号である。また、ロジック回路５は、温度保護信号Ｓ１０、減電圧保護信号Ｓ１１、オープン保護信号Ｓ１２、及び、過電流保護信号Ｓ１３をそれぞれ監視し、必要に応じた異常保護動作を行う機能を備えている。より具体的に述べると、ロジック回路５は、半導体装置１００に何らかの異常が検出されたときに、異常保護信号Ｓ５ａを異常検出時の論理レベルとして定電圧生成回路２を停止させるとともに、ゲート制御信号Ｓ５ｂをローレベルとしてトランジスタＮ１及びＮ２をいずれも強制的にオフさせる。また、ロジック回路５は、異常検出結果に応じてトランジスタＮ３のゲート信号Ｓ５ｃを生成する機能も備えている。
ゲート制御回路６は、昇圧電圧ＶＣＰの印加端とＯＵＴピン（＝出力電圧Ｖｏｕｔの印加端）との間に接続されており、ゲート制御信号Ｓ５ｂの電流能力を高めたゲート電圧ＶＧを生成してトランジスタＮ１及びＮ２のゲートに出力する。ゲート電圧ＶＧは、ゲート制御信号Ｓ５ｂがハイレベルであるときにハイレベル（＝ＶＣＰ）となり、ゲート制御信号Ｓ５ｂがローレベルであるときにローレベル（＝Ｖｏ）となる。なお、ゲート制御回路６は、過電流保護信号Ｓ１３の論理レベルに応じて動作可否が制御される。より具体的に述べると、ゲート制御回路６は、過電流保護信号Ｓ１３が異常未検出時の論理レベル（例えばローレベル）であるときに動作状態となり、過電流保護信号Ｓ１３が異常検出時の論理レベル（例えばハイレベル）であるときに停止状態となる。
クランプ回路７は、ＶＢＢピンとトランジスタＮ１及びＮ２の両ゲートとの間に接続されている。ＯＵＴピンに誘導性負荷が接続されるアプリケーションでは、トランジスタＮ１をオンからオフへ切り替える際、誘導性負荷の逆起電力によりＯＵＴピンが負電圧となる。そのため、エネルギー吸収用にクランプ回路７（いわゆるアクティブクランプ回路）が設けられている。なお、Ｖｂｂ−（Ｖｃｌｐ＋Ｖｇｓ）で表されるアクティブクランプ電圧は、例えば４８Ｖに設定するとよい（ただし、Ｖｂｂは電源電圧、ＶｃｌｐはＯＵＴピンの負側クランプ電圧、ＶｇｓはトランジスタＮ１のゲート・ソース間電圧）。
入力回路８は、ＩＮピンから制御信号の入力を受け付けてイネーブル信号ＥＮを生成するシュミットトリガである。
基準生成回路９は、内部電源電圧ＶＲＥＧの供給を受けて動作し、所定の基準電圧Ｖｒｅｆや基準電流Ｉｒｅｆを生成して半導体装置１００の各部に供給する。なお、例えば、基準電圧Ｖｒｅｆや基準電流Ｉｒｅｆは、内部電源回路１において内部電源電圧ＶＲＥＧの目標値を設定したり、各種保護回路９〜１３において異常検出用の閾値を設定したりするために用いられる。
温度保護回路１０は、内部電源電圧ＶＲＥＧの供給を受けて動作し、トランジスタＮ１の異常発熱を検出する温度検出素子（不図示）を含み、その検出結果（＝異常発熱が生じているか否か）に応じた温度保護信号Ｓ１０を生成してロジック回路５に出力する。温度保護信号Ｓ１０は、例えば、異常未検出時にローレベル（＝ＧＮＤ）となり、異常検出時にハイレベル（＝ＶＲＥＧ）となる２値信号である。
減電圧保護回路１１は、内部電源電圧ＶＲＥＧの供給を受けて動作し、電源電圧Ｖｂｂないしは内部電源電圧ＶＲＥＧの監視結果（＝減電圧異常が生じているか否か）に応じた減電圧保護信号Ｓ１１を生成してロジック回路５に出力する。減電圧保護信号Ｓ１１は、例えば、異常未検出時にローレベル（＝ＧＮＤ）となり、異常検出時にハイレベル（＝ＶＲＥＧ）となる２値信号である。
オープン保護回路１２は、電源電圧Ｖｂｂと内部電源電圧ＶＲＥＧの供給を受けて動作し、出力電圧Ｖｏｕｔの監視結果（＝負荷のオープン異常が生じているか否か）に応じたオープン保護信号Ｓ１２を生成してロジック回路５に出力する。なお、オープン保護信号Ｓ１２は、例えば、異常未検出時にローレベル（＝ＧＮＤ）となり、異常検出時にハイレベル（＝ＶＲＥＧ）となる２値信号である。
過電流保護回路１３は、昇圧電圧ＶＣＰの印加端とＯＵＴピン（＝出力電圧Ｖｏｕｔの印加端）との間に接続されており、センス電圧Ｖｓの監視結果（＝過電流が生じているか否か）に応じた過電流保護信号Ｓ１３を生成してロジック回路５に出力する。過電流保護信号Ｓ１３は、例えば、異常未検出時にローレベル（＝ＧＮＤ）となり、異常検出時にハイレベル（＝ＶＲＥＧ）となる２値信号である。
トランジスタＮ１は、ドレインがＶＢＢピンに接続されてソースがＯＵＴピンに接続されたパワートランジスタであり、バッテリから負荷に向けた出力電流Ｉ１が流れる電流経路を導通／遮断するためのスイッチ素子（ハイサイドスイッチ）として機能する。なお、トランジスタＮ１は、ゲート電圧ＶＧがハイレベルであるときにオンし、ゲート電圧ＶＧがローレベルであるときにオフする。
なお、トランジスタＮ１のオン抵抗が低いほど、ＯＵＴピンの地絡時（＝接地端ないしはこれに準ずる低電位端への短絡時）に過電流が流れやすくなり、異常発熱を生じやすくなる。従って、トランジスタＮ１のオン抵抗を下げるほど、温度保護回路１０や過電流保護回路１３の重要性が高くなる。
トランジスタＮ２は、トランジスタＮ１に対して並列接続されたミラートランジスタであり、出力電流Ｉ１に応じたミラー電流Ｉ２を生成する。トランジスタＮ１とトランジスタＮ２とのサイズ比は、ｍ：１（ただしｍ＞１、例えばｍ＝１０００）である。従って、ミラー電流Ｉ２は、出力電流Ｉ１を１／ｍに減じた大きさとなる。なお、トランジスタＮ２は、トランジスタＮ１と同じく、ゲート電圧ＶＧがハイレベルであるときにオンし、ゲート電圧ＶＧがローレベルであるときにオフする。
トランジスタＮ３は、ドレインがＳＴピンに接続されてソースがＧＮＤピンに接続されたオープンドレイン形式のトランジスタである。なお、トランジスタＮ３は、ゲート信号Ｓ５ｃがハイレベルであるときにオンし、ゲート信号Ｓ５ｃがローレベルであるときにオフする。すなわち、ＳＴピンから外部出力される自己診断信号は、ゲート信号Ｓ５ｃのハイレベルであるとき（＝トランジスタＮ３がオンしているとき）にローレベルとなり、ゲート信号Ｓ５ｃがローレベルであるとき（＝トランジスタＮ３がオフしているとき）にハイレベルとなる。
抵抗Ｒ１は、ＩＮピンと入力回路８の入力端との間に接続されており、過大なサージ電流などを抑制するための電流制限抵抗として機能する。
抵抗Ｒ２は、入力回路８の入力端とＧＮＤピンとの間に接続されており、ＩＮピンがオープン状態であるときに入力回路８への入力論理レベルをローレベル（＝ディセーブル時の論理レベル）に確定させるためのプルダウン抵抗として機能する。
センス抵抗Ｒｓは、トランジスタＮ２のソースとＯＵＴピンとの間に接続されており、ミラー電流Ｉ２に応じたセンス電圧Ｖｓ（＝Ｉ２×Ｒｓ）を生成する電流検出素子として機能する。
ツェナダイオードＺ１は、トランジスタＮ１及びＮ２のゲートとＯＵＴピンとの間で、カソードがトランジスタＮ１及びＮ２のゲート側となり、アノードがＯＵＴピン側となる向きに接続されている。このように接続されたツェナダイオードＺ１は、ＶＢＢピンにバッテリを接続してＯＵＴピンに負荷を接続した正規接続状態において、トランジスタＮ１及びＮ２のゲート・ソース間電圧を所定の上限値以下に制限するクランプ素子（サージ電圧吸収素子）として機能する。
ツェナダイオードＺ２は、トランジスタＮ１及びＮ２のゲートとＯＵＴピンとの間で、アノードがトランジスタＮ１及びＮ２のゲート側となり、カソードがＯＵＴピン側となる向きに接続されている。このように接続されたツェナダイオードＺ２は、ＶＢＢピンに負荷を接続してＯＵＴピンにバッテリを接続した逆接続状態において、ＯＵＴピンからトランジスタＮ１及びＮ２のゲートに至る電流経路を遮断するための逆接続保護素子として機能する。
上記したように、半導体装置１００は、ＣＭＯＳロジック（ロジック回路５など）と、パワーＭＯＳデバイス（トランジスタＮ１など）と、を１チップ上に組み込んだモノリシックパワーＩＣとして構成されている。
＜パワートランジスタ（第１実施形態）＞
図２は、トランジスタＮ１の第１実施形態を示す模式図である。本図の上段には、トランジスタＮ１の上面図が描写されており、パッドの配置レイアウトやパッド周辺の電流密度分布（延いては温度分布）が描写されている。なお、上面図のハッチング領域は、斜線密度（濃度）が高い領域ほど電流密度が高いことを示している。一方、本図の下段には、トランジスタＮ１を上面図の一点鎖線α１−α２で切断したときの縦断面図が描写されている。なお、図示の便宜上、層の厚さ、トレンチゲートのサイズや数、パッドのサイズや数、温度検出素子１０ａのサイズなどについては、実際と異なっている場合がある。
本実施形態のトランジスタＮ１は、縦型構造（トレンチゲート型）のパワートランジスタであり、半導体基板２００と、半導体基板２００の表面側（＝第１主面側に相当）に形成されたソース電極２０８（＝第１電極に相当）と、半導体基板２００の裏面側（＝第２主面側に相当）に形成されたドレイン電極２０９（＝第２電極に相当）と、ソース電極２０８上に複数形成されたワイヤボンディング用のパッド２１０ａ〜２１０ｆとを有する。
半導体基板２００は、その土台としてｎ型半導体基板層２０１を含む。ｎ型半導体基板層２０１の表面には、低濃度ｎ型半導体層２０２が形成されている。さらに、低濃度ｎ型半導体層２０２の表面には、高濃度ｐ型半導体層２０３が形成されている。
また、半導体基板２００には、高濃度ｐ型半導体層２０３の表面から低濃度ｎ型半導体層２０２に至るトレンチゲートが複数形成されている。トレンチゲートの内壁面は、ゲート酸化膜２０４で被覆されており、かつ、その内部にゲートポリシリコン２０５が充填されている。また、高濃度ｐ型半導体層２０３の表面近傍において、トレンチゲートの周囲には、高濃度ｎ型半導体領域２０６が形成されている。なお、トレンチゲートの表面は、層間絶縁膜２０７で被覆されている。
さらに、半導体基板２００の表面には、パワートランジスタ形成領域の全体を被覆するようにソース電極２０８が形成されている。一方、半導体基板２００の裏面には、パワートランジスタ形成領域の全体を被覆するようにドレイン電極２０９が形成されている。
このような縦型構造のトランジスタＮ１では、複数のトレンチゲート毎に単位セルが構成されており、多数の単位セルを並列接続することによって、一つのパワートランジスタが形成されている。特に、トレンチゲート型のトランジスタＮ１であれば、単位セルを微細化することができるので、トランジスタＮ１の低オン抵抗化（数十ｍΩ）を実現することが可能である。
また、本実施形態のトランジスタＮ１では、ソース電極２０８上で６個のパッド２１０ａ〜２１０ｆが上下左右に均等な間隔で格子状（縦３個×横２個）に配置されている。このような配置レイアウトを採用した場合、ドレイン電極２０９からソース電極２０８に至る電流は、パワートランジスタ形成領域内を均等に流れるので、パッド２１０ａ〜２１０ｆそれぞれの周囲における電流密度分布は、全方位に偏りのないものとなる。従って、トランジスタＮ１の発熱箇所を分散させることができるので、半導体装置１００の安全性を高めたり製品寿命を延ばしたりすることが可能となる。
なお、上面図のハッチング領域で示したように、トランジスタＮ１は、通常、パッド２１０ａ〜２１０ｆの近傍で発熱を生じやすい。これを鑑みると、トランジスタＮ１の異常発熱を検出するための温度検出素子１０ａ（例えば、ベース・エミッタ間電圧Ｖｂｅが温度依存性を持つバイポーラトランジスタ）は、複数のパッド２１０ａ〜２１０ｆのうち、最も発熱の大きいものの近傍に設けることが望ましい。
なお、本実施形態のトランジスタＮ１では、ソース電極２０８上でパッド２１０ａ〜２１０ｆを均等配置したことに伴い、同等の発熱箇所が複数存在している。そこで、本図の例では、パッド２１０ａ〜２１０ｆそれぞれの周囲における電流密度分布（延いては温度分布）には差がないという前提の下、パッド２１０ｂの左側近傍におけるパワートランジスタ形成領域内に温度検出素子１０ａが形成されている。
ただし、トランジスタＮ１の製造ばらつきなどにより、パッド２１０ｂ以外に電流集中が生じた場合や、パッド２１０ｂの周囲における電流密度分布に偏りが生じた場合には、トランジスタＮ１の最大発熱箇所を正しく監視することができていない状態（＝より温度の低い箇所を監視している状態）となる。このような状態に陥ると、温度検出素子１０ａによる異常発熱の検出が遅れるので、トランジスタＮ１の熱破壊を生じるおそれがある。
＜パワートランジスタ（第２実施形態）＞
図３は、トランジスタＮ１の第２実施形態を示す模式図である。本実施形態のトランジスタＮ１は、先の第１実施形態（図２）をベースとしつつ、パッド２１０ａ〜２１０ｆの配置レイアウトに工夫を凝らした点に特徴を有する。そこで、第１実施形態と同様の構成要素については、図２と同一の符号を付すことで重複した説明を割愛し、以下では、第２実施形態の特徴部分について重点的な説明を行う。
本実施形態のトランジスタＮ１において、パッド２１０ａ〜２１０ｆは、ソース電極２０８の全面に均等配置されておらず、ソース電極２０８の右半面だけに寄せるように偏在配置されている。このような偏在配置に伴い、ドレイン電極２０９からソース電極２０８の左反面に流れる電流は、パッド２１０ａ〜２１０ｆのうち、左列に並ぶパッド２１０ａ〜２１０ｃに対して、それぞれの左側方向から集中的に流れ込む。
従って、パッド２１０ａ〜２１０ｆそれぞれの周囲における電流密度分布については、パッド２１０ａ〜２１０ｃの左側近傍が最も電流密度の高い領域となり、延いては、トランジスタＮ１の最大発熱箇所となる。これに鑑み、本図の例では、パッド２１０ｂの左側近傍におけるパワートランジスタ形成領域内に温度検出素子１０ａが形成されている。
このように、本実施形態におけるパッド２１０ａ〜２１０ｆの配置レイアウトを採用すれば、電流の集中しやすいパッド２１０ａ〜２１０ｃを意図的に限定し、温度検出素子１０ａを形成すべき最大発熱箇所を絞り込むことができるので、温度検出素子１０ａによる異常発熱の検出精度（延いては温度保護回路１０の信頼性）を高めることが可能となる。
＜パワートランジスタ（第３実施形態）＞
図４は、トランジスタＮ１の第３実施形態を示す模式図である。本実施形態のトランジスタＮ１は、先の第２実施形態（図３）をベースとしつつ、パッド２１０ａ〜２１０ｆの配置レイアウトにさらなる工夫を凝らした点に特徴を有する。そこで、第２実施形態と同様の構成要素については、図３と同一の符号を付すことで重複した説明を割愛し、以下では、第３実施形態の特徴部分について重点的な説明を行う。
先の第２実施形態では、パッド２１０ａ〜２１０ｆのうち、電流の集中しやすい３つのパッド２１０ａ〜２１０ｃを絞り込むことができるが、それらのパッド２１０ａ〜２１０ｃには同条件で電流が流れる。そのため、トランジスタＮ１の製造ばらつきなどにより、温度検出素子１０ａに近いパッド２１０ｂではなく、パッド２１０ａやパッド２１０ｃにより大きな電流が集中して流れることも完全には否定できない。
そこで、本実施形態のトランジスタＮ１では、上記３つのパッド２１０ａ〜２１０ｃのうち、パッド２１０ｂだけがソース電極２０８の中央寄り（左端寄り）に突出して配置されている。このような偏在配置に伴い、ドレイン電極２０９からソース電極２０８の左反面に流れる電流は、パッド２１０ａ〜２１０ｆのうち、ソース電極２０８の左端に最も近いパッド２１０ｂに対して、その左側方向から集中的に流れ込む。
従って、パッド２１０ａ〜２１０ｆそれぞれの周囲における電流密度分布については、パッド２１０ｂの左側近傍が最も電流密度の高い領域となり、延いては、トランジスタＮ１の最大発熱箇所となる。これに鑑み、本図の例では、パッド２１０ｂの左側近傍におけるパワートランジスタ形成領域内に温度検出素子１０ａが形成されている。
このように、本実施形態におけるパッド２１０ａ〜２１０ｆの配置レイアウトを採用すれば、最も電流の集中しやすいパッド２１０ｂを唯一に特定することができるので、温度検出素子１０ａを形成すべき最大発熱箇所を唯一に特定することが可能となる。従って、温度検出素子１０ａによる異常発熱の検出精度（延いては温度保護回路１０の信頼性）を高めることが可能となる。
なお、図３や図４では、説明の便宜上、電流集中パッドとそれ以外のパッドとの間で、それぞれの周囲における電流密度に顕著な差があるかのような描写を行ったが、特定のパッドに対する過度な電流集中は、メタル層やボンディングワイヤの局部劣化を招くので、本来的にはできる限り忌避すべきである。
これを鑑みると、パッド２１０ａ〜２１０ｆの配置レイアウトについては、パッド２１０ａ〜２１０ｆそれぞれの周囲における電流密度の差が必要最小限となるように、すなわち、トランジスタＮ１の製造ばらつきなどが生じた場合であっても、電流集中パッドとそれ以外のパッドとの間で、電流密度の大小関係が逆転しない程度の差を付けるように、ソース電極２０８上でパッド２１０ａ〜２１０ｆを適切に偏在配置することが望ましい。
＜パワートランジスタ（第４実施形態）＞
図５は、トランジスタＮ１の第４実施形態を示す模式図である。本実施形態のトランジスタＮ１は、先の第１実施形態（図２）をベースとしつつ、パッド２１０ａ〜２１０ｆを単一のパッド２１０ｇに集約し、さらに、そのパッド２１０ｇの配置レイアウトに工夫を凝らした点に特徴を有する。そこで、第１実施形態と同様の構成要素については、図２と同一の符号を付すことで重複した説明を割愛し、以下では、第４実施形態の特徴部分について重点的な説明を行う。
パッド２１０ｇは大径（例えば数百μｍ）のボンディングワイヤを接続することのできる大電流用パッドであり、ソース電極２０８上に一つだけ設けられている。特に、本図の例では、ソース電極２０８の重心点から紙面右方向へずれた位置にパッド２１０ｇが偏在配置されている。このような偏在配置に伴い、パッド２１０ｇの周囲における電流密度分布は、全方位に均等なものではなく、特定の方向（本図の例ではパッド２１０ｇの左側）に電流密度の高い領域が偏ったものとなり、延いては、当該領域がトランジスタＮ１の最大発熱箇所となる。これに鑑み、本図の例では、パッド２１０ｇの左側近傍におけるパワートランジスタ形成領域内に温度検出素子１０ａが形成されている。
このように、ソース電極２０８上に単一のパッド２１０ｇを設ける場合であっても、これをソース電極２０８上で偏在配置することにより、パッド２１０ｇの周囲で最も電流の集中しやすい領域を唯一に特定することができるので、温度検出素子１０ａを形成すべき最大発熱箇所を唯一に特定することが可能となる。従って、温度検出素子１０ａによる異常発熱の検出精度（延いては温度保護回路１０の信頼性）を高めることが可能となる。
＜電源ライン＞
図６は、半導体装置１００における電源ラインの敷設例を示す模式図である。本図の半導体装置１００は、ｎ型半導体基板層を土台とする半導体基板３００（図２〜図５の半導体基板２００に相当）を有する。
半導体基板３００には、縦型構造のトランジスタＮ１が形成されるパワートランジスタ形成領域３０１（図２〜図５それぞれの下段を参照）が作り込まれている。パワートランジスタ形成領域３０１の表面側（第１主面側に相当）には、ソース電極３０２が形成されている。ソース電極３０２は、パッドを介してＯＵＴピンに接続されている。一方、パワートランジスタ形成領域３０１の裏面側（第２主面側に相当）には、ドレイン電極３０３が形成されている。ドレイン電極３０３は、ＶＢＢピンに接続されている。
なお、半導体基板３００の裏面には、その全面に亘ってｎ型半導体基板層に電源電圧Ｖｂｂ（系内の最高電圧）を印加するための基板電極（裏面電極）が形成されている。従って、上記のドレイン電極３０３としては、半導体基板３００の基板電極をそのまま流用することができる。
また、半導体基板３００には、パワートランジスタ形成領域３０１のほかにも、複数の回路形成領域３０４ａ及び３０４ｂが作り込まれている。これらの回路形成領域３０４ａ及び３０４ｂには、電源電圧Ｖｂｂの供給を受けて動作する回路ブロック（内部電源回路１や定電圧生成回路２など）が形成されている。
ここで、半導体基板３００の表面側に電源パッドを設け、その電源パッドから回路形成領域３０４ａ及び３０４ｂに電源電圧Ｖｂｂを供給しようとする場合、回路形成領域３０４ａ及び３０４ｂの配置レイアウトによっては、電源パッドから回路形成領域３０４ａ及び３０４ｂに至る最短距離で電源ラインを敷設することができず、電源ラインを不必要に引き回さなければならない状況も想定される。
上記の状況を回避すべく、本構成例の半導体装置１００では、半導体基板３００の表面上には、回路形成領域３０４ａ及び３０４ｂ毎に別個独立した電源ライン３０５ａ及び３０５ｂが敷設されており、かつ、半導体基板３００の内部には、半導体基板３００の裏面全面に形成された基板電極（＝ドレイン電極３０３）と電源ライン３０５ａ及び３０５ｂとの間をそれぞれ電気的に接続する層間ビア３０６ａ及び３０６ｂが形成されている。なお、層間ビア３０６ａ及び３０６ｂは、それぞれ、回路形成領域３０４ａ及び３０４ｂの近傍に設けることが望ましい。
このような構成とすることにより、電源パッドから電源ライン３０５ａ及び３０５ｂを引き回す必要がなくなる。従って、回路形成領域３０４ａ及び３０４ｂの配置レイアウトに依ることなく、電源ライン３０５ａ及び３０５ｂの敷設距離を必要最小限に抑えることが可能となる。
なお、図２〜図６では、トランジスタＮ１の縦型構造としてトレンチゲート型を採用した場合を例に挙げて説明を行ったが、トランジスタＮ１の縦型構造としては、プレーナゲート型を採用してもよい。
また、トランジスタＮ１を横型構造とする場合においても、その電極上でパッドの偏在配置を行うことにより、温度検出素子１０ａの形成位置を適切に決定することができる。以下では、図７を参照しながら、この点について詳細に説明する。
＜パワートランジスタ（第５実施形態）＞
図７は、トランジスタＮ１の第５実施形態を示す模式図（上面図）である。本実施形態のトランジスタＮ１は、横型構造のパワートランジスタであり、半導体基板４００と、半導体基板４００上に形成されたチャネル領域４０１と、チャネル領域４０１から半導体基板４００の端辺に向けて敷設されたソース電極４０２及びドレイン電極４０３と、各電極上にそれぞれ形成されたワイヤボンディング用のパッド列４０４及び４０５と、を含むほか、さらに、ソース電極４０２上でパッド列４０４よりもチャネル領域４０１寄りに偏在配置された電流集中パッド４０６を含む。
上記した電流集中パッド４０６の偏在配置に伴い、ドレイン電極４０３からソース電極４０２に流れる電流は、チャネル領域４０１に最も近い電流集中パッド４０６に対して集中的に流れ込む。なお、本図中の白抜き矢印は、ドレイン電極４０３からチャネル領域４０１を介してソース電極４０２に流れる電流を示しており、矢印の太さは電流の大きさを示している。
従って、電流集中パッド４０６の近傍が最も電流密度の高い領域となり、延いては、トランジスタＮ１の最大発熱箇所となる。これに鑑み、本図の例では、電流集中パッド４０６の近傍に温度検出素子１０ａが形成されている。
このように、横型のトランジスタＮ１においても、ソース電極４０２上で電流集中パッド４０６を偏在配置することにより、温度検出素子１０ａを形成すべき最大発熱箇所を唯一に特定することが可能となる。従って、温度検出素子１０ａによる異常発熱の検出精度（延いては温度保護回路１０の信頼性）を高めることが可能となる。
＜ローサイドスイッチへの適用＞
上記では、いずれもハイサイドスイッチを適用対象としてパッドの配置レイアウトに関する説明を行ったが、これまでに説明してきたパッドの配置レイアウトについては、ローサイドスイッチ（図８を参照）にも適用することが可能である。
図９は、ローサイドスイッチへの適用例を示す模式図であり、ここでは、先出の第４実施形態（図５）と同じパッドの配置レイアウトを適用したローサイドスイッチＬＳＷが例示されている。本図で示したように、ローサイドスイッチＬＳＷへの適用時には、ソース電極２１０ｇ（＝第１電極に相当）がＧＮＤピンに接続されて、ドレイン電極２０９（＝第２電極に相当）がＯＵＴピンに接続された構成となる。
＜パワートランジスタ（第６実施形態）＞
図１０は、トランジスタＮ１の第６実施形態を示す模式図である。本実施形態では、先出の第３実施形態（図４）をベースとしつつ、実機に即してより具体的な構造が描写されている。なお、本図下段には、本図上段の破線領域（＝温度検出素子１０ａの周辺領域）における縦断面図が描写されている。
本図上段で示すように、ソース電極２０８には、パッド２１０ｂの近傍に設けられた温度検出素子１０ａのメタル配線１０ｂを自身の端辺まで引き出すためのスリット２０８ａが形成されている。このように、温度検出素子１０ａは、厳密的に述べると、トランジスタＮ１の内部に埋め込まれているのではなく、トランジスタＮ１を部分的に切り欠いた領域（＝スリット２０８ａの形成領域）に配置されている。
なお、スリット２０８ａは、温度検出素子１０ａから見て、パッド２１０ｂとは反対の方向に向けて一直線に形成されている。このような構成とすることにより、パッド２１０ａ〜２１０ｆへの電流経路を極力遮断せずに、メタル配線１０ｂをソース電極２０８の端辺まで引き出すことが可能となる。
次に、本図下段の縦断面図について説明する。本実施形態では、温度検出素子１０ａとしてダイオードが用いられている。具体的に述べると、低濃度ｎ型半導体層２０２には、ダイオードのアノードに相当する高濃度ｐ型半導体領域１０ａ１が形成されており、高濃度ｐ型半導体領域１０ａ１の内部には、ダイオードのカソードに相当する高濃度ｎ型半導体領域１０ａ２が形成されている。このようなｐｎ接合により形成されたダイオードは、その順方向降下電圧Ｖｆがジャンクション温度Ｔｊに依存して変化するので、温度検出素子１０ａとして好適である。
次に、トランジスタＮ１の構成要素について補足的に説明する。これまでの実施形態でも説明してきたように、トランジスタＮ１では、複数のトレンチゲート毎に単位セルが構成されており、多数の単位セルを並列接続することによって、一つのパワートランジスタが形成されている。例えば、パッド２１０ｂのサイズは一辺７０μｍ以上であり、トレンチゲートの幅及び間隔は数μｍである。従って、本図で示したように、パッド２１０ｂの直下には、複数のトレンチゲートが存在することになる。
なお、本実施形態では、先出の第３実施形態（図４）をベースとして説明を行ったが、第１実施形態（図１）、第２実施形態（図３）、及び、第４実施形態（図５）をベースとした場合でも、上記と同様の構造を採用することが可能である。
＜ＩＣレイアウト＞
図１１は、ＩＣレイアウトの一具体例を示す模式図である。本図の半導体装置５００には、２チャンネル分のＮチャネル型ＭＯＳ電界効果トランジスタ５１０及び５２０（それぞれ先出のトランジスタＮ１に相当）が集積化されている。
なお、トランジスタ５１０及び５２０は、それぞれ、半導体装置５００の中央部ではなく側辺部に寄せて配置されている。一方、半導体装置５００の中央部には、自身に入力される制御信号に応じてトランジスタ５１０及び５２０をそれぞれオン／オフするためのドライバＤＲＶ（図１のゲート制御回路６などがこれに相当）と、温度異常検出時にトランジスタ５１０及び５２０をいずれも強制オフするための温度保護回路ＴＳＤ（図１の温度保護回路１０に相当）が形成されている。また、半導体装置５００の残余領域には、その他の回路要素ｏｔｈｅｒｓ（図１のチャージポンプ回路４などがこれに相当）が形成されている。
また、トランジスタ５１０及び５２０は、半導体装置５００の平面視において、Ｌ字型に形成されている。このようなレイアウトを採用することにより、インダクタなどの誘導性負荷に対する耐量を高めることが可能となる。
また、トランジスタ５１０及び５２０は、半導体装置５００の平面視において、左右対称にレイアウトされている。このようなレイアウトを採用することにより、特性の均等性や配線の敷設容易性を高めることが可能となる。
次に、トランジスタ５１０におけるパッドの偏在配置について説明する。トランジスタ５１０のソース電極５１１上には、複数（ここでは２つ）の主パッド５１２ａ及び５１２ｂと、これよりも小さい複数（ここでは７つ）の副パッド５１３が形成されている。
例えば、ソース電極５１１の下には、均等的にトランジスタ素子（単位セル）が配置されていると仮定した場合、それぞれのトランジスタ素子から流れる電流は、ソース電極５１１上に配置された各パッド（５１２ａ、５１２ｂ、５１３）に集中する。また、１つのトランジスタ素子に着目すると、そのトランジスタ素子に流れる電流の導通経路は、パッドの配置位置により固定されている。なぜなら、電流は最短の経路（最も抵抗値の小さい経路）に流れる性質を持つからである。
すなわち、トランジスタ５１０を形成する無数のトランジスタ素子から各パッド（５１２ａ、５１２ｂ、５１３）に至る無数の電流経路は、各パッドの配置位置により決定されている。そして、トランジスタ５１０の形成領域内で最も電流が集中しているところは、トランジスタ素子からの電流経路が最も集中しているところである。例えば、図１２（＝図１１における破線領域Ａの拡大図）を見ると、ソース電極５１１上で電流が最も集中する場所は、主パッド５１２ａ右下の角部Ｐ１であることが分かる。
具体的に説明すると、エリアｚｏｎｅ１内のトランジスタ素子から流れる電流は、いずれも角部Ｐ１に流れ込む。一方、角部Ｐ１との比較例として、副パッド５１３右下の角部Ｐ２を参照すると、エリアｚｏｎｅ２内のトランジスタ素子から流れる電流は、いずれも角部Ｐ２に流れ込む。なお、エリアｚｏｎｅ２は、主パッド５１２ａの右辺からの距離と副パッド５１３の角部Ｐ２からの距離とが互いに等しくなる点ｘ１及びｘ２により特定される。図１２から分かるように、エリアｚｏｎｅ１の面積は、エリアｚｏｎｅ２の面積よりも大きいので、角部Ｐ１の電流密度は、角部Ｐ２の電流密度よりも大きい。その他のパッド角部についても、上記と同様の考察を行うことにより、ソース電極５１１上において主パッド５１２ａ右下の角部Ｐ１の電流密度が最も大きいことを証明することができる。
このように、各パッド（５１２ａ、５１２ｂ、５１３）は、それらのうちで最も温度保護回路ＴＳＤに近いパッドの角部（本図の例では、主パッド５１２ａ右下の角部Ｐ１）に最も電流が集中するように、ソース電極５１１上で偏在配置されている。
なお、トランジスタ５１０の温度を検出する温度検出素子Ｄ１０（先出の温度検出素子１０ａに相当）は、トランジスタ５１０の形成領域内において、最も熱集中を生じやすい箇所に配設することが望ましい。図１２の例では、先にも述べたように、主パッド５１２ａ右下の角部Ｐ１に最も電流が集中することから、当該部位の近傍に温度検出素子Ｄ１０を設けることが望ましいと言える。
ここで、「近傍」についての具体例を挙げる。例えば、図１１において、半導体装置５００の長辺（＝紙面左右方向の長さ）が２．８ｍｍである場合、温度検出素子Ｄ１０からトランジスタ５１０の端辺（＝ソース電極５１１の右側端辺）までの距離は、例えば０．２ｍｍとすればよく、また、温度検出素子Ｄ１０から主パッド５１２ａまでの距離は、例えば０．０２ｍｍとすればよい。すなわち、温度検出素子Ｄ１０から主パッド５１２ａまでの距離は、温度検出素子Ｄ１０からトランジスタ５１０の端辺までの距離の５％〜２０％程度（例えば１０％）に設計すればよい。
なお、温度検出素子Ｄ１０は、主パッド５１２ａ右下の角部Ｐ１からソース電極５１１の右側端辺に至る第１方向（＝紙面左右方向）と、ソース電極５１１の下側端辺に至る第２方向（＝紙面上下方向）のうち、角部Ｐ１から各端辺までの距離が長い方向に配置するとよい。
また、図１１及び図１２では明示されていないが、ソース電極５１１には、先の図１０と同じく、温度検出素子Ｄ１０の配設位置から自身の右側端辺に至る直線状のスリットが形成されているものとする。
また、トランジスタ５２０についても、トランジスタ５１０と左右が反転されている以外、上記と同様のＩＣレイアウトが採用されている。すなわち、トランジスタ５１０におけるパッドの偏在配置を説明する中で参照した符号の十の位を「１」から「２」に読み替えれば、トランジスタ５２０についての説明として理解することができる。
＜車両への適用＞
図１３は、車両の一構成例を示す外観図である。本構成例の車両Ｘは、バッテリ（本図では不図示）と、バッテリから電源電圧Ｖｂｂの供給を受けて動作する種々の電子機器Ｘ１１〜Ｘ１８と、を搭載している。なお、本図における電子機器Ｘ１１〜Ｘ１８の搭載位置については、図示の便宜上、実際とは異なる場合がある。
電子機器Ｘ１１は、エンジンに関連する制御（インジェクション制御、電子スロットル制御、アイドリング制御、酸素センサヒータ制御、及び、オートクルーズ制御など）を行うエンジンコントロールユニットである。
電子機器Ｘ１２は、ＨＩＤ［high intensity discharged lamp］やＤＲＬ［daytime running lamp］などの点消灯制御を行うランプコントロールユニットである。
電子機器Ｘ１３は、トランスミッションに関連する制御を行うトランスミッションコントロールユニットである。
電子機器Ｘ１４は、車両Ｘの運動に関連する制御（ＡＢＳ［anti-lock brake system］制御、ＥＰＳ［electric power steering］制御、電子サスペンション制御など）を行うボディコントロールユニットである。
電子機器Ｘ１５は、ドアロックや防犯アラームなどの駆動制御を行うセキュリティコントロールユニットである。
電子機器Ｘ１６は、ワイパー、電動ドアミラー、パワーウィンドウ、ダンパー（ショックアブソーバー）、電動サンルーフ、及び、電動シートなど、標準装備品やメーカーオプション品として、工場出荷段階で車両Ｘに組み込まれている電子機器である。
電子機器Ｘ１７は、車載Ａ／Ｖ［audio/visual］機器、カーナビゲーションシステム、及び、ＥＴＣ［electronic toll collection system］など、ユーザオプション品として任意で車両Ｘに装着される電子機器である。
電子機器Ｘ１８は、車載ブロア、オイルポンプ、ウォーターポンプ、バッテリ冷却ファンなど、高耐圧系モータを備えた電子機器である。
なお、先に説明した半導体装置１００は、電子機器Ｘ１１〜Ｘ１８のいずれにも組み込むことが可能である。
＜その他の変形例＞
なお、上記の実施形態では、車載用ハイサイドスイッチＩＣを例に挙げて説明を行ったが、本明細書中に開示されている発明の適用対象は、これに限定されるものではなく、その他の用途に供される車載用ＩＰＤ［intelligent power device］（車載用ローサイドスイッチＩＣや車載用電源ＩＣなど）を始めとして、パワートランジスタを有する半導体装置全般に広く適用することが可能である。
すなわち、本明細書中に開示されている発明は、上記実施形態のほか、その技術的創作の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。すなわち、上記実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。
本明細書中に開示されている発明は、車載用ＩＰＤなどに利用することが可能である。
１ 内部電源回路
２ 定電圧生成回路
３ 発振回路
４ チャージポンプ回路
５ ロジック回路
６ ゲート制御回路
７ クランプ回路
８ 入力回路
９ 基準生成回路
１０ 温度保護回路
１０ａ 温度検出素子
１０ａ１ 高濃度ｐ型半導体領域
１０ａ２ 高濃度ｎ型半導体領域
１０ｂ メタル配線
１１ 減電圧保護回路
１２ オープン保護回路
１３ 過電流保護回路
１００ 半導体装置
２００ 半導体基板
２０１ ｎ型半導体基板層
２０２ 低濃度ｎ型半導体層
２０３ 高濃度ｐ型半導体層
２０４ ゲート酸化膜
２０５ ゲートポリシリコン
２０６ 高濃度ｎ型半導体領域
２０７ 層間絶縁膜
２０８ ソース電極（第１電極）
２０８ａ スリット
２０９ ドレイン電極（第２電極）
２１０ａ〜２１０ｇ パッド
３００ 半導体基板
３０１ パワートランジスタ形成領域
３０２ ソース電極
３０３ ドレイン電極（基板電極）
３０４ａ、３０４ｂ 回路形成領域
３０５ａ、３０５ｂ 電源ライン
３０６ａ、３０６ｂ 層間ビア
４００ 半導体基板
４０１ チャネル領域
４０２ ソース電極
４０３ ドレイン電極
４０４、４０５ パッド列
４０６ 電流集中パッド
５００ 半導体装置
５１０、５２０ Ｎチャネル型ＭＯＳ電界効果トランジスタ
５１１、５２１ ソース電極
５１２ａ、５１２ｂ、５２２ａ、５２２ｂ 主パッド
５１３、５２３ 副パッド
Ｄ１０、Ｄ２０ 温度検出素子（ダイオード）
Ｎ１ Ｎチャネル型ＭＯＳ電界効果トランジスタ（パワートランジスタ）
Ｎ２ Ｎチャネル型ＭＯＳ電界効果トランジスタ（電流検出トランジスタ）
Ｎ３ Ｎチャネル型ＭＯＳ電界効果トランジスタ（信号出力トランジスタ）
Ｒ１、Ｒ２ 抵抗
Ｒｓ センス抵抗
Ｚ１、Ｚ２ ツェナダイオード
ＬＳＷ ローサイドスイッチ
Ｘ 車両
Ｘ１１〜Ｘ１８ 電子機器

Claims (13)

  1. パワートランジスタと、
    前記パワートランジスタの異常発熱を検出する温度検出素子と、
    を有し、
    前記パワートランジスタは、
    半導体基板の第１主面側に形成された第１電極と、
    前記第１電極上で偏在配置された複数のパッドと、
    を含み、
    前記複数のパッドは、最も電流の集中しやすいパッドが唯一に特定されるように前記第１電極上で偏在配置されており、
    前記温度検出素子は、前記複数のパッドの偏在配置により特定される前記パワートランジスタの最大発熱箇所に形成されていることを特徴とする半導体装置。
  2. パワートランジスタと、
    前記パワートランジスタの異常発熱を検出する温度検出素子と、
    を有し、
    前記パワートランジスタは、
    半導体基板の第１主面側に形成された第１電極と、
    前記第１電極上で偏在配置された単一のパッドと、
    を含み、
    前記パッドは、その周囲における電流密度分布が特定の方向へ偏るように前記第１電極上で偏在配置されており、
    前記温度検出素子は、前記パッドの偏在配置により特定される前記パワートランジスタの最大発熱箇所に形成されていることを特徴とする半導体装置。
  3. 前記パワートランジスタは、前記第１電極が負荷に接続されたハイサイドスイッチとして機能することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
  4. 前記パワートランジスタは、前記第１電極が接地端に接続されたローサイドスイッチとして機能することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
  5. 前記第１電極には、前記温度検出素子の配線を端辺まで引き出すためのスリットが形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の半導体装置。
  6. 前記温度検出素子は、前記パッドの近傍に設けられており、
    前記スリットは、前記温度検出素子から見て、前記パッドとは反対の方向に向けて形成されていることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置。
  7. 前記複数のパッドは、それらのうちで最も温度保護回路に近いパッドの角部に最も電流が集中するように、前記第１電極上で偏在配置されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
  8. 前記温度検出素子は、前記角部の近傍に設けられていることを特徴とする請求項７に記載の半導体装置。
  9. 前記温度検出素子は、前記角部から前記第１電極の端辺に至る複数の方向のうち、前記角部から各端辺までの距離が長い方向に配置されていることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の半導体装置。
  10. 前記複数のパッドは、主パッドと、前記主パッドよりも小さい副パッドと、を含むことを特徴とする請求項７〜請求項９のいずれか一項に記載の半導体装置。
  11. 前記温度検出素子で前記パワートランジスタの異常発熱が検出されたときに前記パワートランジスタを強制的にオフさせる温度保護回路をさらに有することを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載の半導体装置。
  12. 請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載の半導体装置を有することを特徴とする電子機器。
  13. バッテリと、
    前記バッテリから電源電圧の供給を受けて動作する請求項１２に記載の電子機器と、
    を有することを特徴とする車両。
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