JP2021132143A - Semiconductor device simulation method and manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、半導体装置のシミュレーション方法及び製造方法に関する。 The present disclosure relates to a method for simulating and manufacturing a semiconductor device.
近年,デバイス構造設計において,TCAD(Technology Computer Aided Design)と呼ばれる、計算機上での半導体装置シミュレーション及び設計に必要なソフトウェアを利用する技術により、デバイス構造設計の効率化が図られている。 In recent years, in device structure design, efficiency of device structure design has been improved by a technique called TCAD (Technology Computer Aided Design), which uses software necessary for semiconductor device simulation and design on a computer.
その一例として、縦型構造のパワーデバイス半導体の設計では、半導体装置の構造やレイアウトを模擬したシミュレーションモデルを作成し、作成したシミュレーションモデルをシミュレータ上で動作させることで、当該デバイス動作時の電気特性を計算することができる。この結果、実際のデバイス製作から測定までの工程をシミュレーションで代用することができる。 As an example, in the design of a power device semiconductor with a vertical structure, a simulation model that simulates the structure and layout of the semiconductor device is created, and the created simulation model is operated on the simulator to obtain electrical characteristics during operation of the device. Can be calculated. As a result, the process from the actual device manufacturing to the measurement can be substituted by the simulation.
特開2002−373899(特許文献1)には、周期性を持った繰り返し構造を有する縦型パワーデバイス半導体のシミュレーション方法の一例が示される。特許文献1では、並列配置される複数の単位セル間で、実際のデバイスではフローティング状態となるバッファ層同士が抵抗を介して接続されることで同電位とされた構成をシミュレーションすることで、実デバイスを想定したチップ規模での特性シミュレーションを可能としている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-373899 (Patent Document 1) provides an example of a method for simulating a vertical power device semiconductor having a repeating structure having periodicity. In Patent Document 1, a configuration in which buffer layers that are in a floating state in an actual device are connected via a resistor between a plurality of unit cells arranged in parallel to have the same potential is actually simulated. It enables characteristic simulation on a chip scale assuming a device.
実デバイスでは、同一構造の複数の単位セルが周期的に並列に構成されている。この際に、各単位セルは、共通の電極、特に、縦型構造のデバイスでは、半導体の両主面(表面及び裏面)にそれぞれ形成された電極によって並列接続される。このような電極へ電圧を供給するための一手法として、ワイヤボンディングによって、電極を電源と接続することが公知である。 In a real device, a plurality of unit cells having the same structure are periodically configured in parallel. At this time, each unit cell is connected in parallel by a common electrode, particularly in a device having a vertical structure, by electrodes formed on both main surfaces (front surface and back surface) of the semiconductor. As a method for supplying a voltage to such an electrode, it is known to connect the electrode to a power source by wire bonding.
しかしながら、デバイスの微細化の影響から、電極の薄肉化に伴い、水平方向の抵抗成分が比較的大きくなると、電極面内の異なる位置間での抵抗成分が無視できなくなる。この結果、電極面の一点に電圧が供給されるワイヤボンディングでは、ワイヤの接続位置に依存して、主表面上に形成された電極面内に電位差が生じることで、並列接続された複数の単位セル間でも動作(代表的には、電流量)に偏りが発生することが懸念される。 However, due to the influence of the miniaturization of the device, when the resistance component in the horizontal direction becomes relatively large with the thinning of the electrode, the resistance component between different positions in the electrode surface cannot be ignored. As a result, in wire bonding in which a voltage is supplied to one point on the electrode surface, a potential difference is generated in the electrode surface formed on the main surface depending on the connection position of the wire, so that a plurality of units connected in parallel are connected. There is a concern that the operation (typically, the amount of current) may be biased between cells.
一方で、特許文献1のシミュレーション方法では、複数の単位セル間で各電極の電位は共通とされていることが明らかであるため、上述した電極面内での単位セル間の動作の偏りをシミュレーションすることができない。 On the other hand, in the simulation method of Patent Document 1, it is clear that the potential of each electrode is common among a plurality of unit cells, so that the bias of the operation between the unit cells in the electrode plane described above is simulated. Can not do it.
本開示は、このような問題点を解決するためになされたものであって、本開示の目的は、複数の単位セルと共通に接続された電極面内での抵抗成分の影響による複数の単位セル間での動作の偏りを模擬することが可能な半導体装置のシミュレーション方法を提供することである。 The present disclosure has been made to solve such a problem, and an object of the present disclosure is a plurality of units due to the influence of a resistance component in an electrode plane commonly connected to a plurality of unit cells. It is an object of the present invention to provide a simulation method of a semiconductor device capable of simulating a bias of operation between cells.
本開示のある局面によれば、半導体装置のシミュレーション方法であって、解析対象となる半導体装置は、半導体基板に周期的に形成される複数の単位セルを有し、かつ、複数の単位セルの各々と電気的に接続される電極面が半導体基板の主面に形成される。シミュレーション方法は、シミュレータが複数の単位セルを形成するための入力を受け付けるステップと、シミュレータが、複数の単位セルのうちの隣接する2個ずつの単位セルにおいて、2個ずつの単位セルのうちの第1の単位セルと電極面との第1の接続点と、2個ずつの単位セルのうちの第2の単位セルと電極面との第2の接続点との間に抵抗成分を配置するための入力を受け付けるステップと、シミュレータが、電極面上の接続端子点に対して予め定められた電位を半導体装置の外部から印可するための入力を受け付けるステップと、シミュレータが、接続端子点に予め定められた電位が印可された下で、複数の単位セルと電極面との接続点との電位をそれぞれ別個のものとして、複数の単位セルのそれぞれの動作を別個に解析する演算処理を実行するステップとを備える。 According to a certain aspect of the present disclosure, in the method of simulating a semiconductor device, the semiconductor device to be analyzed has a plurality of unit cells periodically formed on a semiconductor substrate, and the plurality of unit cells are formed. Electrode surfaces that are electrically connected to each are formed on the main surface of the semiconductor substrate. The simulation method consists of a step in which the simulator accepts an input for forming a plurality of unit cells, and a simulator in which two adjacent unit cells in the plurality of unit cells are included in each of the two unit cells. A resistance component is arranged between the first connection point between the first unit cell and the electrode surface and the second connection point between the second unit cell and the electrode surface of the two unit cells. A step in which the simulator accepts an input for applying a predetermined potential to the connection terminal point on the electrode surface from the outside of the semiconductor device, and a step in which the simulator accepts an input for applying the input to the connection terminal point in advance. Under the specified potentials, the potentials of the connection points between the plurality of unit cells and the electrode surfaces are set as separate ones, and the arithmetic processing for separately analyzing the operation of each of the plurality of unit cells is executed. With steps.
本開示の他のある局面によれば、半導体装置のシミュレーション方法であって、解析対象となる半導体装置は、半導体基板に周期的に形成される複数の単位セルを有し、かつ、複数の単位セルの各々と電気的に接続される電極面が半導体基板の主面に形成される。シミュレーション方法は、シミュレーションモデルを用いて、電極面上の接続端子点に対して予め定められた電位が半導体装置の外部から印可された下で、複数の単位セルと電極面との接続点との電位をそれぞれ別個のものとして、複数の単位セルのそれぞれの動作を別個に解析する。シミュレーションモデルでは、並列配置された複数の単位セルのうちの隣接する2個ずつの単位セルにおいて、2個ずつの単位セルのうちの第1の単位セルと電極面との第1の接続点と、2個ずつの単位セルのうちの第2の単位セルと電極面との第2の接続点との間に抵抗成分が配置される。 According to another aspect of the present disclosure, in a method for simulating a semiconductor device, the semiconductor device to be analyzed has a plurality of unit cells periodically formed on a semiconductor substrate and has a plurality of units. Electrode surfaces that are electrically connected to each of the cells are formed on the main surface of the semiconductor substrate. In the simulation method, a simulation model is used to apply a predetermined potential to the connection terminal point on the electrode surface from the outside of the semiconductor device, and then the connection point between the plurality of unit cells and the electrode surface is used. The operation of each of the plurality of unit cells is analyzed separately, with the potentials being separate. In the simulation model, in two adjacent unit cells among a plurality of parallel unit cells, the first unit cell of the two unit cells and the first connection point of the electrode surface are used. A resistance component is arranged between the second unit cell of the two unit cells and the second connection point between the electrode surface and the electrode surface.
本開示の更に他のある局面によれば、半導体装置の製造方法であって、上記複数の単位セルが形成された半導体基板を準備する工程と、半導体基板の主面に、点接触によって予め定められた電位を供給される電極面を形成する工程と、電極面上に予め定められた電位を供給するためのワイヤをボンディングする工程とを備える。ワイヤは、半導体装置のシミュレーション方法によって、複数の単位セルの動作の偏りを定量化するパラメータ値に基づき電極面上に決定された接続端子点に対応した位置にボンディングされる。 According to still another aspect of the present disclosure, which is a method of manufacturing a semiconductor device, the step of preparing a semiconductor substrate on which the plurality of unit cells are formed and the main surface of the semiconductor substrate are predetermined by point contact. It includes a step of forming an electrode surface to which a predetermined potential is supplied and a step of bonding a wire for supplying a predetermined potential on the electrode surface. The wire is bonded to a position corresponding to a connection terminal point determined on the electrode surface based on a parameter value for quantifying the bias of the operation of a plurality of unit cells by a method of simulating a semiconductor device.
本開示によれば、複数の単位セルと、当該複数の単位セルと共通に接続された電極面との接続点間に抵抗成分を接続したシミュレーションを行うことで、電極面内での抵抗成分によって生じる電位差に起因する複数の単位セル間での動作の偏りをシミュレーションすることが可能となる。 According to the present disclosure, by performing a simulation in which a resistance component is connected between a connection point between a plurality of unit cells and an electrode surface commonly connected to the plurality of unit cells, the resistance component in the electrode surface can be used. It is possible to simulate the bias of operation among a plurality of unit cells due to the generated potential difference.
以下に、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では、図中の同一又は相当部分には同一符号を付して、その説明は原則的に繰返さないものとする。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. In the following, the same or corresponding parts in the drawings will be designated by the same reference numerals, and the explanations will not be repeated in principle.
図1は、本実施の形態に係る半導体装置のシミュレーション方法の対象となる半導体装置の構造例を説明する断面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a structural example of a semiconductor device that is a target of the semiconductor device simulation method according to the present embodiment.
図1を参照して、半導体装置2は、半導体基板100の第1の主面及び第2の主面のそれぞれに電極が形成された、縦型構造を有する。以下では、紙面上側の第1の主面を「表面」とも称し、紙面下側の第2の主面を「裏面」とも称する。
With reference to FIG. 1, the
図1の例では、半導体装置2は、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)であり、第1の主面には、エミッタ電極としての表面電極40が形成されるとともに、第1主面と対向する第2の主面には、コレクタ電極としての裏面電極50が形成される。
In the example of FIG. 1, the
半導体装置2は、複数の単位セル5の繰り返し構造を有している。複数の単位セル5の第1の主面側は、IGBTのエミッタを形成しており、共通の表面電極40と電気的に接続される。同様に、複数の単位セル5の第2の主面側は、IGBTのコレクタを形成しており、共通の裏面電極50と電気的に接続される。表面電極40及び裏面電極50は、半導体装置2の外部(例えば、電源又はアース)と電気的に接続されて、電位を供給される。
The
本実施の形態では、表面電極(エミッタ電極)40に対しては、ワイヤボンディングによって点接触の態様で電位が供給されるものとして説明を進める。即ち、表面電極(エミッタ電極)40は、「電極面」の一実施例に対応する。 In the present embodiment, the description will proceed assuming that the surface electrode (emitter electrode) 40 is supplied with an electric potential in the form of point contact by wire bonding. That is, the surface electrode (emitter electrode) 40 corresponds to one embodiment of the “electrode surface”.
一方で、裏面電極(コレクタ電極)50に対しては、面接触の態様で電位が供給されるものとする。例えば、裏面電極(コレクタ電極)50の全面に対して、数百(μm)程度の厚みを有する金属板が接触固定されており、当該金属板に電位を供給することによって、裏面電極(コレクタ電極)50に対して電位が供給される。 On the other hand, it is assumed that the potential is supplied to the back surface electrode (collector electrode) 50 in the form of surface contact. For example, a metal plate having a thickness of about several hundreds (μm) is contact-fixed to the entire surface of the back surface electrode (collector electrode) 50, and by supplying an electric potential to the metal plate, the back surface electrode (collector electrode) ) 50 is supplied with an electric potential.
図2には、図1に示された各単位セル5の構造例が示される。
FIG. 2 shows a structural example of each
図2を参照して、単位セル5は、半導体基板100に形成された、n−ドリフト層10、pベース領域60、n+エミッタ領域70、p+コンタクト領域80、及び、表面単位電極(エミッタ単位電極)40uを有する。pベース領域60、n+エミッタ領域70、p+コンタクト領域80、は、半導体基板100のn−ドリフト層10よりも第1の主面側に形成される。
With reference to FIG. 2, the
高濃度のp+コンタクト領域80は、エミッタ単位電極40uとの良好なオーミック接触を得るために、n+エミッタ領域70上(第1の主面側)に選択的に形成される。表面単位電極(エミッタ単位電極)40uは、図1の表面電極(エミッタ電極)40の一部分に相当する。
The high concentration p + contact region 80 is selectively formed on the n + emitter region 70 (first main surface side) in order to obtain good ohmic contact with the
単位セル5は、ゲート絶縁膜20と、絶縁膜75と、ゲート電極30とを更に有する。ゲート電極30は、ゲート絶縁膜20によって区画されたトレンチ内に導体を埋め込むことで形成される。絶縁膜75は、ゲート電極30と、表面電極(エミッタ電極)40とを絶縁するために設けられる。
The
更に、単位セル5は、半導体基板100のn−ドリフト層10よりも第2の主面側に形成された、n+バッファ層90、p+コレクタ層95、及び、裏面単位電極(コレクタ電極)50uを有する。高濃度のp+コレクタ層95は、裏面単位電極(コレクタ単位電極)50uとの良好なオーミック接触を得るために、半導体基板100の第2の主面側に形成される。裏面単位電極(コレクタ単位電極)50uは、図1の裏面電極(コレクタ電極)50の一部分に相当する。単位セル5は、ゲート電極30に印可される電圧に応じて、コレクタ−エミッタ電流Ice(以下、単に電流Iceとも称する)が制御される、IGBTの基本単位を構成する。
Further, the unit cell 5 includes an n +
再び図1を参照して、第2の主面側において、n+バッファ層90、p+コレクタ層95、及び、裏面電極(コレクタ電極)50は、並列接続される複数の単位セル5(図1では4個)の間で共通して連続的に形成される。即ち、図2の裏面単位電極50uの集合体によって、図1の裏面電極(コレクタ電極)50が構成される。
With reference to FIG. 1 again, on the second main surface side, the n + buffer layer 90, the p + collector layer 95, and the back surface electrode (collector electrode) 50 are connected in parallel to a plurality of unit cells 5 (FIG. 1). In 1), it is commonly and continuously formed among 4). That is, the back surface electrode (collector electrode) 50 of FIG. 1 is configured by the aggregate of the back
同様に、第1の主面側では、pベース領域60、n+エミッタ領域70、及び、表面電極(エミッタ電極)40は、並列接続される複数の単位セル5の間で共通して連続的に形成される。即ち、図2の表面単位電極40uの集合体によって、図1の表面電極(エミッタ電極)40が構成される。
Similarly, on the first main surface side, the p-
この結果、図1に示された複数(4個)の単位セル5の等価的な電気回路図として、図3が得られる。
As a result, FIG. 3 is obtained as an equivalent electric circuit diagram of the plurality (4)
図3を参照して、図1及び図2に示された各単位セル5は、IGBTセル5xを構成する。半導体装置2は、複数のIGBTセル5xが並列接続されることで構成される。
With reference to FIG. 3, each
複数のIGBTセル5xの各々のゲートは、ゲート接続端子220を介して、ゲート電源電圧VGを供給するゲート電源250の電源電圧側(+側)と電気的に接続される。ゲート電源電圧VGが各ゲートに供給されることで、並列接続された複数のIGBTセル5xがオンされた状態がシミュレーションできる。
Each gate of the plurality of
複数のIGBTセル5xの各々のコレクタは、電源電圧VDDを供給する主回路電源260と電気的に接続される。一方で、複数のIGBTセル5xの各々のエミッタは、接地電圧GNDを供給するアース265、及び、ゲート電源250の基準電圧側(−側)と電気的に接続される。
Each collector of the plurality of
上述のように、複数のIGBTセル5xのコレクタに対しては、裏面電極(コレクタ電極)50が、面接触の態様で外部素子(例えば、電源電圧VDDを供給する導体)と接続されることで、電源電圧VDDが供給される。
As described above, for the collectors of the plurality of
これに対して、複数のIGBTセル5xのエミッタと、アース265との電気的接続は、複数のIGBTセル5xのエミッタに共通の表面電極(エミッタ電極)40が、アース265と、ワイヤで接続されることによって実現される。以下では、表面電極(エミッタ電極)40上での、アース265との間のワイヤ接続点を、主電極端子210とも称する。ゲート電源250の基準電圧側(−側)は、表面電極(エミッタ電極)40と電気的に接続される。シミュレーション上は、ゲート電源250の基準電圧側(−側)の電位をGNDとして、基準電圧側(+側)からゲート電源電圧VGが、各ゲート電極30へ供給される。
On the other hand, in the electrical connection between the emitters of the plurality of
表面電極(エミッタ電極)40上には、エミッタ電位をモニタするための小信号電極端子230が設けられる。半導体装置2では、小信号電極端子230と、ゲート電極30及びコレクタ電極50との間の電圧を測定することで、ゲート−エミッタ間電圧(以下、単に「ゲート電圧」とも称する)及びコレクタ−エミッタ間電圧を測定することができる。通常、小信号電極端子230は、ボンディング等の実装面からの制約内で、なるべく主電極端子210と近接した個所に設けられる。
A small
複数のIGBTセル5xのエミッタは、接続点210a〜210dにおいて、アース265と電気的に接続される。接続点210a〜210dの各々は、図1における、各単位セル5と、共通の表面電極(エミッタ電極)40との電気的接続点に相当する。図3の例では、主電極端子210は、接続点210dに対応して設けられ、小信号電極端子230は、接続点210a及び接続点210bの間に設けられている。
The emitters of the plurality of
図4は、ワイヤボンディングされた半導体装置の一例を示す概略的な平面図である。図4には、図1の半導体装置2を第1の主面側(表面側)から見た平面図が示される。
FIG. 4 is a schematic plan view showing an example of a wire-bonded semiconductor device. FIG. 4 shows a plan view of the
図4を参照して、表面電極(エミッタ電極)40上に、アース265と接続されたワイヤW1との接続点が設けられる。当該接続点の位置は、図3の主電極端子210の位置に対応する。
With reference to FIG. 4, a connection point between the ground 265 and the wire W1 connected to the ground 265 is provided on the surface electrode (emitter electrode) 40. The position of the connection point corresponds to the position of the
同様に、表面電極(エミッタ電極)40上には、半導体装置2の外部の電圧測定用ノードと接続されたワイヤW2との接続点が設けられる。ワイヤW2の接続点の位置は、図3の小信号電極端子230の位置に対応する。
Similarly, a connection point between the external voltage measurement node of the
更に、第1の主面側には、エミッタ電極40とは絶縁され、かつ、各単位セル5のゲート電極30と電気的に接続されたゲート端子42が配置される。ゲート端子42は、ワイヤW3を介して、ゲート電源250の電源電圧側(+側)と接続される。
Further, on the first main surface side, a
図4のエミッタ電極40の下には、任意の個数の単位セル5が配列されており、図1で説明したように、各単位セル5のエミッタ領域に対して、共通のエミッタ電極40が接続されている。エミッタ電極(表面電極)40の長辺は、幅Wを有する。エミッタ電極(表面電極)40上において、主電極端子210及び小信号電極端子230の間の距離はL1で示される。
An arbitrary number of
図4中に点線で表記されるように、主電極端子210の位置は、ワイヤW1のボンディング位置によって変更することができる。
As shown by the dotted line in FIG. 4, the position of the
図3の回路図上では、複数のIGBTセル5xのエミッタと接地電圧GNDとの接続点210a〜210dは、同電位のノードとして表記される。しかしながら、図4から理解されるように、図3中の、接地電圧GNDが供給される主電極端子210と、接続点210a〜210dのそれぞれとの間には、電極面内での距離が存在する。
In the circuit diagram of FIG. 3, the
デバイスの微細化の進展により、表面電極(エミッタ電極)40の薄手化が進む影響で、電極面内(水平方向)において当該距離に依存した抵抗成分が発生することが懸念される。例えば、当該電極の厚さが数(μm)オーダーであると、水平方向の抵抗成分が大きくなり、電極面内で発生する電位差が数(V)になることも想定される。 With the progress of miniaturization of the device, there is a concern that a resistance component depending on the distance is generated in the electrode surface (horizontal direction) due to the influence of the thinning of the surface electrode (emitter electrode) 40. For example, if the thickness of the electrode is on the order of several (μm), it is assumed that the resistance component in the horizontal direction becomes large and the potential difference generated in the electrode surface becomes several (V).
このような抵抗成分が存在すると、複数のIGBTセル5xの間でエミッタ電位が異なることになる。これにより、各IGBTセル5xのゲート電極30に共通のゲート電源電圧VGが供給されても、複数のIGBTセル5xの間で、ゲート−エミッタ間電圧(ゲート電圧)が異なってくることが懸念される。
In the presence of such a resistance component, the emitter potential differs among the plurality of
一般的に、IGBTのオン領域では、コレクタ−エミッタ間電圧が同一であっても、ゲート電圧が異なると、コレクタ−エミッタ電流Iceが異なってくる。従って、上述した、表面電極(コレクタ電極)50内での水平方向の抵抗成分の影響により、複数のIGBTセル5xの間でのゲート電圧の不均衡が生じると、複数のIGBTセル5xの動作、具体的には、電流Iceの大きさに偏りが生じることが懸念される。
Generally, in the on region of the IGBT, even if the collector-emitter voltage is the same, if the gate voltage is different, the collector-emitter current Ice will be different. Therefore, when the gate voltage imbalance among the plurality of
これに対して、図1のデバイス構造、及び、図3の回路図に基づいて、ワイヤによる点接触を介して接地電圧GNDを供給される、複数のIGBTセル5xのエミッタを同電位としてシミュレーションを行った場合には、上述した複数のIGBTセル5xの間の電流偏りを評価することが困難である。
On the other hand, based on the device structure of FIG. 1 and the circuit diagram of FIG. 3, the simulation is performed with the emitters of a plurality of
このため、本実施の形態では、以下に説明するシミュレーションモデルを用いて、半導体装置のシミュレーションを実行する。 Therefore, in the present embodiment, the simulation of the semiconductor device is executed by using the simulation model described below.
図5は、本実施の形態に係る半導体装置のシミュレーションモデルの第1の例を説明する断面図である。図5に示されるシミュレーションモデル2xは、デバイスの断面構造又は3次元構造を解析対象とするデバイスシミュレータを用いたシミュレーションに用いることを想定している。
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a first example of a simulation model of the semiconductor device according to the present embodiment. The
図5を参照して、シミュレーションモデル2xは、複数の単位セル5と、抵抗体を示す連結導体200と、主電極端子210と、小信号電極端子230とを備える。単位セル5の各々の構造は、図2と同様である。連結導体200は、隣接する単位セル5の表面単位電極(エミッタ単位電極)40uの間を接続する。
With reference to FIG. 5, the
連結導体200が有する電気抵抗値によって、単位セル5のエミッタ間の抵抗成分(水平方向)を模擬することができる。即ち、連結導体200を含むシミュレーションモデルとすることにより、図3の回路図での各IGBTセル5xのエミッタ間の抵抗成分を考慮したシミュレーションを行うことが可能となる。
The resistance component (horizontal direction) between the emitters of the
更に、主電極端子210をいずれの単位セル5のエミッタ単位電極40uに設けるかによって、図3における、主電極端子210と、各IGBTセル5xのエミッタとの間の抵抗成分を、両者の間に存在する連結導体200によって模擬することができる。小信号電極端子230は、実装時のレイアウトに対応させて、その配置箇所に位置する単位セル5の表面単位電極(エミッタ単位電極)40uに設けられる。
Further, depending on which
表面電極(エミッタ電極)40の抵抗率ρ(Ω・m)、及び、厚みdを用いると、エミッタ電極40上の距離Lの2点間の電気抵抗値Rは、概ね、下記の式(1)によって示される。
Using the resistivity ρ (Ω · m) of the surface electrode (emitter electrode) 40 and the thickness d, the electrical resistance value R between the two points at the distance L on the
R=ρ・L・(W・d) …(1)
図5のシミュレーションモデル2xでは、単位セル5内ではエミッタ単位電極40uを同電位とする一方で、表面電極(エミッタ電極)40内での単位セル5間の抵抗成分の電気抵抗値に対応させて、連結導体200の形状及び寸法、並びに、材質(抵抗率)を設定する。これにより、表面電極(エミッタ電極)40内の水平方向の抵抗成分を考慮に入れたシミュレーションが可能となる。
R = ρ ・ L ・ (W ・ d)… (1)
In the
図5のシミュレーションモデル2xでは、表面単位電極(エミッタ単位電極)40u及び裏面単位電極(コレクタ単位電極)50uは、「第1の単位電極」及び「第2の単位電極」の一実施例に対応し、ゲート電極30は「制御電極」の一実施例に対応する。又、連結導体200によって水平方向の「抵抗成分」が表現される。更に、主電極端子210は、半導体装置2の外部から電位の供給を受ける「接続端子点」の一実施例に対応する。
In the
図6には、図5のシミュレーションモデル2xを用いた半導体装置のシミュレーション方法の一例を示すフローチャートが示される。図6は、本実施の形態に係る半導体装置のシミュレーション方法を実現するための汎用的なデバイスシミュレータでの制御処理を示す。
FIG. 6 shows a flowchart showing an example of a method of simulating a semiconductor device using the
図6を参照して、シミュレータは、ステップ(以下、単に「S」とも表記する)101では、単位セル5をデバイスシミュレータ上に作成するための入力を受け付ける。例えば、図2の構造を規定するための入力が受け付けられる。
With reference to FIG. 6, the simulator receives an input for creating the
更に、シミュレータは、S102では、並列接続される複数の単位セル5を並列に配列するための入力を受け付ける。これにより、図1及び図4に示された、半導体装置2全体での表面電極(エミッタ電極)40に対する、各単位セル5の電極面(水平面)内の位置が規定される。この段階では、各単位セル5の表面単位電極40uは、電気的に互いに独立である。同様に、各単位セル5の裏面単位電極50uについても、電気的に互いに独立である。
Further, in S102, the simulator accepts an input for arranging a plurality of
シミュレータは、S103において、隣り合う単位セル5の裏面単位電極(コレクタ単位電極)50u同士を、抵抗体を介さずに接続するための入力を受け付ける。これにより、面接触の態様で給電される裏面電極(コレクタ電極)50については、各単位セル5間で同電位となる様にシミュレーションが行われる。
In S103, the simulator receives an input for connecting the back surface unit electrodes (collector unit electrodes) 50u of
シミュレータは、S104では、隣り合う単位セル5の裏面電極50同士を、抵抗体、例えば、図5に示された連結導体200を介して接続するための入力を受け付ける。
In S104, the simulator receives an input for connecting the back electrode 50s of
更に、S105では、実デバイスの表面電極(エミッタ電極)40において、水平方向に発生する抵抗値が、計算される。例えば、実機測定実験、又は、表面電極40の寸法及び材質を模擬した導体板に対するシミュレーションによって、当該水平方向の抵抗値を別途求めることができる。
Further, in S105, the resistance value generated in the horizontal direction is calculated at the surface electrode (emitter electrode) 40 of the actual device. For example, the resistance value in the horizontal direction can be separately obtained by an actual measurement experiment or a simulation of a conductor plate simulating the dimensions and materials of the
シミュレータは、S106では、S104で入力された抵抗体(連結導体200)の電気抵抗値を示すパラメータ(寸法及び電気抵抗値)の入力を受け付ける。この際に、S105で事前に求められた表面電極40全体での抵抗値(水平方向)と対応させて、各抵抗体(連結導体200)のパラメータは決定されることになる。
In S106, the simulator accepts the input of the parameters (dimensions and electric resistance value) indicating the electric resistance value of the resistor (connecting conductor 200) input in S104. At this time, the parameters of each resistor (connecting conductor 200) are determined in correspondence with the resistance value (horizontal direction) of the
シミュレータは、S107では、図5で説明したように、いずれかの単位セル5のエミッタ単位電極(表面単位電極)40u上に、主電極端子210を設けるための入力を受け付ける。これにより、エミッタ電極40の任意の位置に主電極端子210が配置される。この結果、任意の位置に配置された、主電極端子210と、各単位セル5のエミッタ(エミッタ単位電極40u)との間には、連結導体200による水平成分の抵抗体が存在することになる。又、S107では、小信号電極端子230についても、いずれかの単位セル5の表面単位電極40u上に設けるための入力が受け付けられる。これにより、表面電極(エミッタ電極)40の任意の位置に小信号電極端子230が配置される。
In S107, as described with reference to FIG. 5, the simulator receives an input for providing the
シミュレータは、S108では、裏面電極(コレクタ電極)50の任意の位置に、主回路電源260と接続されるメイン端子を設けるための入力を受け付ける。尚、S103での入力によって各単位セル5のコレクタ単位電極50uは同電位で接続されるので、当該メイン端子の裏面電極(コレクタ電極)50内での位置(水平方向)に依存せず、シミュレーション結果は同一となる。
In S108, the simulator receives an input for providing a main terminal connected to the main
シミュレータは、S109では、メイン端子に電源電圧VDDを印可し、主電極端子210に接地電圧GNDを印可するための入力を受け付ける。これにより、表面電極(エミッタ電極)40では、主電極端子210に対して接地電圧GNDが与えられる態様でシミュレーションが行われる。更に、S109では、各単位セル5のゲート電極30に対して、ゲート電源250の電源電圧を印可するための入力が受け付けられる。これにより、並列接続された複数の単位セル5がオンした状態でのデバイス動作をシミュレーションすることができる。
In S109, the simulator receives an input for applying the power supply voltage VDD to the main terminal and applying the ground voltage GND to the
シミュレータは、S110では、S109による電圧印可状態の下での複数の単位セル5のそれぞれの電流Iceをシミュレーションするための演算処理を実行する。そして、S111では、S110で求められた演算結果(Ice)を出力する。
In S110, the simulator executes arithmetic processing for simulating the current Ice of each of the plurality of
例えば、ゲート電源電圧VGを固定する一方で、電源電圧VDD、即ち、複数の単位セル5のコレクタ−エミッタ間電圧Vceを振った下で、複数の単位セル5のそれぞれでの電流Iceを算出することができる。S111では、このようにして得られたシミュレーション結果(Ice)を図示することも可能である。
For example, while fixing the gate power supply voltage VG, the power supply voltage VDD, that is, the current Ice in each of the plurality of
図7は、シミュレーション結果の図示の例を説明するグラフである。図7では、4個の単位セル5が並列接続された半導体装置のシミュレーション結果として、4個の単位セル(IGBTセル)5のそれぞれでの、電源電圧VDDを変化させた下での電流Iceの特性線301〜304が示される。
FIG. 7 is a graph illustrating an illustrated example of simulation results. In FIG. 7, as a simulation result of a semiconductor device in which four
図7を参照して、同一の電源電圧VDDの印可に対して、4個の単位セル5の間では、連結導体200の存在によってエミッタ電位が均一とはならない。この結果、ある電源電圧VDD(主回路電源260)及びゲート電源電圧VGに対して、4個の単位セル5間で電流Iceが異なってくる。
With reference to FIG. 7, the emitter potential is not uniform between the four
電源電圧VDDを変化させた下で、4個の単位セル5のそれぞれについて、各VDDで算出された電流Iceをプロットすることで、図7に示された特性線301〜304を得ることができる。
By plotting the current Ice calculated by each VDD for each of the four
予め定められた電圧(例えば、VDD=10(V))での、4個の単位セル5の電流Iceのばらつきを示すパラメータ値Iprによって、複数の単位セル5間での電流偏りを定量的に評価することができる。例えば、当該パラメータ値Iprは、図7中に示す様に、4個の単位セル5の電流Iceのうちの最大値及び最小値の差によって定義することが可能である。
Quantitatively the current bias among the plurality of
ここで、表面電極(エミッタ電極)40内での主電極端子210の位置が変わると、主電極端子210と、各単位セル5のエミッタ(エミッタ単位電極40u相当)との距離が変わることから、水平方向の抵抗成分も変化する。従って、主電極端子210の位置が変わると、図7に示した特性線301〜304も変化して、パラメータ値Iprも変化することが理解される。言い換えると、パラメータ値Iprを最小化、即ち、並列接続された複数の単位セル5の間での電流偏りを最小化できる、表面電極40内での主電極端子210の位置が存在することになる。
Here, if the position of the
再び図5を参照して、表面電極40に対するワイヤW1のボンディング位置によって、主電極端子210の水平面内での位置が変化する。例えば、図5中に示された、主電極端子の候補点の集合(210♯)の中で、ワイヤW1の接続点の位置(即ち、主電極端子210の位置)を変化させて、図6のS107〜S111のシミュレーション処理を繰り返し実行すると、主電極端子210の各候補点に対する特性線301〜304(図7)を得ることができる。そして、特性線301〜304から得られるパラメータ値Iprが最小となるときの主電極端子210の位置を「最適なボンディング位置」として求めることができる。
With reference to FIG. 5 again, the position of the
尚、図4等では、説明を簡単にするために1本のワイヤによって、主電極端子210及び小信号電極端子230が接地電圧GNDと接続される例を説明したが、実際には、複数本のワイヤの並列接続を用いて、主電極端子210を構成することも可能である。この場合には、複数本のワイヤの中心位置とステッチ間隔を、主電極端子210の位置を示すパラメータとすることができる。
In FIG. 4 and the like, for the sake of simplicity, an example in which the
図5及び図6では、デバイスシミュレーションツールを想定したシミュレーションについて説明したが、本実施の形態に係る半導体装置のシミュレーション方法は、電気回路を解析対象とする回路シミュレータを用いて実現することも可能である。 Although the simulation assuming the device simulation tool has been described in FIGS. 5 and 6, the simulation method of the semiconductor device according to the present embodiment can also be realized by using a circuit simulator for analyzing an electric circuit. be.
図8は、本実施の形態に係る半導体装置のシミュレーションモデルの第2の例を説明する回路図である。図8に示されるシミュレーションモデル2yは、電気回路図を解析対象とする回路シミュレータを用いたシミュレーションに用いることができる。
FIG. 8 is a circuit diagram illustrating a second example of a simulation model of the semiconductor device according to the present embodiment. The
図8を参照して、シミュレーションモデル2yは、図3に示された電気回路図と比較して、隣接するIGBTセル5xのエミッタ間に抵抗素子Rxが接続されている点で異なる。抵抗素子Rxは、図5のシミュレーションモデル2xでの連結導体200と同様に、表面電極(エミッタ電極)40内での単位セル5のエミッタ間の抵抗成分(水平方向)を模擬するものである。
With reference to FIG. 8, the
更に、主電極端子210を接続点210a〜210dのいずれに設けるかによって、主電極端子210と、各IGBTセル5xのエミッタとの間の抵抗成分を、両者の間に接続される抵抗素子Rxによって模擬することができる。同様に、小信号電極端子230についても、接続点210a〜210dのいずれかに対応して設けることができる。
Further, depending on which of the
一方で、シミュレーションモデル2yにおいて、複数の単位セル5のコレクタと、主回路電源260のVDD側(+側)との間は、抵抗素子を介することなく接続される。即ち、面接触の態様で電源電圧VDDが供給される各IGBTセル5xのコレクタについては、シミュレーションモデル2xと同様に、複数のIGBTセル5xの間で同電位となる様にシミュレーションが行われる。
On the other hand, in the
図8のシミュレーションモデル2yでは、各IGBTセル5xは、「単位素子」の一実施例に対応し、各IGBTセル5xのコレクタ及びエミッタは、「第1の単位電極」及び「第2の単位電極」の一実施例に対応し、ゲートは、「制御電極」の一実施例に対応する。又、抵抗素子Rxによって水平方向の「抵抗成分」が表現される。更に、主電極端子210は、「接続端子点」の一実施例に対応する。
In the
図8のシミュレーションモデル2yを用いて図6のフローチャートを実行する場合には、S101(図6)では、回路シミュレータが、単位IGBTセル5xの基本特性(Vce−Ice特性)を規定する入力を受付けることができる。更に、S102及びS103(図6)では、回路シミュレータが、図8のうちの、複数のIGBTセル5xの並列接続部分の構成の入力を受け付ける。そして、S104(図6)では、回路シミュレータに対して、隣接するIGBTセル5xのエミッタ間に抵抗素子Rx(図8)を接続するための入力が、回路シミュレータに受付けられる。
When executing the flowchart of FIG. 6 using the
そして、図6(S105)と同様に、事前に求められた実デバイスの表面電極40の水平方向での抵抗値から、各抵抗素子Rxの電気抵抗値を求めることができる。S106では、回路シミュレータは、抵抗素子Rxの電気抵抗値の入力を受け付ける。更に、S107及びS108では、主電極端子210及び小信号電極端子230をいずれのIGBTセル5xのエミッタと同電位のノードに設けるかによって、表面電極40の任意の位置に、主電極端子210及び小信号電極端子230を設けたシミュレーションが可能となる。
Then, similarly to FIG. 6 (S105), the electric resistance value of each resistance element Rx can be obtained from the resistance value in the horizontal direction of the
そして、S109では、図8のシミュレーションモデル2yに、電源電圧VDD、ゲート電源電圧VG、及び、接地電圧GNDを印可する入力が、回路シミュレータに受付けられる。更に、S110では、複数のIGBTセル5xの電流Iceをシミュレーションする演算処理が、回路シミュレータによって実行される。
Then, in S109, inputs for applying the power supply voltage VDD, the gate power supply voltage VG, and the ground voltage GND to the
S110の演算処理では、抵抗素子Rxの配置によって、複数のIGBTセル5xのエミッタ電位が不揃いとなるため、基準特性(Vce−Ice)が同一である複数のIGBTセル5xの間で、電流Iceに差異が生じる。この結果、回路シミュレータを用いてシミュレーションモデル2yを解析対象とした場合にも、図7のシミュレーション結果(特性線301〜304)を得ることが可能である。
In the arithmetic processing of S110, the emitter potentials of the plurality of
この結果、シミュレーションモデル2yを用いた回路シミュレーションによっても、デバイスシミュレータを用いた場合と同様に、主電極端子210の位置に対する、特性線301〜304(パラメータ値Ipr)を得ることができる。この結果、並列接続された複数の単位セル5の間での電流偏りを最小化できる「最適なボンディング位置」を求めることが可能である。
As a result, the
このように、本実施の形態に係る半導体装置のシミュレーション方法によれば、並列接続された複数の単位セルに共通に、第1の主面又は第2の主面に形成された、ワイヤボンディングによって電位が供給される電極について、水平方向(電極面内)での抵抗成分を考慮したシミュレーションによって、複数の単位セルの間での電流偏りを模擬することが可能である。 As described above, according to the simulation method of the semiconductor device according to the present embodiment, the wire bonding formed on the first main surface or the second main surface is common to the plurality of unit cells connected in parallel. It is possible to simulate the current bias between a plurality of unit cells by simulating the electrode to which the potential is supplied in consideration of the resistance component in the horizontal direction (in the electrode plane).
この結果、並列接続された複数の単位セルの間での電流偏りを抑制するための当該電極面内での最適なボンディング位置をシミュレーションによって求めることが可能となる。 As a result, it is possible to obtain the optimum bonding position in the electrode plane for suppressing the current bias between a plurality of unit cells connected in parallel by simulation.
図9は、本実施の形態に係る半導体装置のシミュレーション方法を適用した半導体装置の製造方法を説明する概略的なフローチャートである。 FIG. 9 is a schematic flowchart illustrating a method of manufacturing a semiconductor device to which the method of simulating a semiconductor device according to the present embodiment is applied.
図9を参照して、工程(以下、単に「P」とも表記する)100では、図6で説明したフローチャートに沿って、シミュレーションモデル2x又は2yを解析対象とした、本実施の形態に係るシミュレーション方法によって、主電極端子210の位置決めのためのワイヤボンディング位置が決定される。例えば、上述したパラメータ値Iprを最小化するような「最適なボンディング位置」に対応させて、P100でのワイヤボンディング位置を決めることができる。
With reference to FIG. 9, in step 100 (hereinafter, also simply referred to as “P”) 100, a simulation according to the present embodiment in which the
P110では、図1の構造において、表面電極(エミッタ極電極)40を除く部位が製造された半導体基板100が準備される。そして、P120では、P110で準備された半導体基板100の表面(第1の主面)に、複数の単位セル5に共通の表面電極(エミッタ極電極)40が形成される。
In P110, in the structure of FIG. 1, a semiconductor substrate 100 is prepared in which a portion other than the surface electrode (emitter electrode) 40 is manufactured. Then, in P120, a surface electrode (emitter electrode) 40 common to the plurality of
その後、P120では、P100で決定されたワイヤボンディング位置に従って、表面電極(エミッタ極電極)40に対して、図5に示したワイヤW1〜W3がボンディングされる。これにより、本実施の形態に係る半導体装置のシミュレーション方法によって求められたワイヤボンディング位置に従って、並列接続された複数の単位セル間での電流偏りが抑制された半導体装置(例えば、IGBTデバイス)を製造することが可能である。 After that, in P120, the wires W1 to W3 shown in FIG. 5 are bonded to the surface electrode (emitter electrode) 40 according to the wire bonding position determined in P100. As a result, a semiconductor device (for example, an IGBT device) in which the current bias between a plurality of unit cells connected in parallel is suppressed according to the wire bonding position obtained by the semiconductor device simulation method according to the present embodiment is manufactured. It is possible to do.
尚、P100は、P110及びP120の前に完了することが好ましいが、P130よりも毎に完了していれば、P110及び/又はP120と並列に処理することも可能である。 It is preferable that P100 is completed before P110 and P120, but if it is completed every time more than P130, it can be processed in parallel with P110 and / or P120.
又、図1及び図2では、トレンチゲートを有する縦型構造のセル構成を例示したが、単位セルの構成は特に限定されるものではなく、同一の繰り返し単位(単位セル)が複数個並列接続される構成であれば、各単位セルの構造は任意である。 Further, in FIGS. 1 and 2, a cell configuration having a vertical structure having a trench gate is illustrated, but the configuration of the unit cell is not particularly limited, and a plurality of the same repeating units (unit cells) are connected in parallel. The structure of each unit cell is arbitrary as long as it is configured.
更に、本実施の形態では、表面電極において水平方向の抵抗成分を考慮したシミュレーションについて説明したが、点接触の態様で電位が供給される電極面であれば、いずれの面に設けられた電極に対しても同様のシミュレーションを実行することが可能である。又、複数の電極面に対して点接触の態様で電位が供給される半導体装置であっても、各電極面について同様のシミュレーションモデルの適用が可能である。 Further, in the present embodiment, the simulation in which the resistance component in the horizontal direction is taken into consideration in the surface electrode has been described, but if the electrode surface is to which the potential is supplied in the mode of point contact, the electrode provided on any surface can be used. However, it is possible to execute the same simulation. Further, even in a semiconductor device in which an electric potential is supplied to a plurality of electrode surfaces in a point contact manner, the same simulation model can be applied to each electrode surface.
更に、本実施の形態では、IGBTの単位セルが並列接続された半導体装置のシミュレーション方法及び製造方法を説明したが、同一の繰り返し単位(単位セル)が複数個並列接続され、更に、第1又は第2の主面において、当該複数個の単位セルに共通で、かつ、ワイヤボンディングによって電位が供給される電極を備える構造を有するものであれば、IGBT以外の任意のデバイスを構成する半導体装置に対して、本実施の形態に係るシミュレーション方法及び製造方法を適用することが可能である。 Further, in the present embodiment, the simulation method and the manufacturing method of the semiconductor device in which the unit cells of the IGBT are connected in parallel have been described, but a plurality of the same repeating units (unit cells) are connected in parallel, and further, the first or the first or On the second main surface, as long as it has a structure common to the plurality of unit cells and having an electrode to which an electric potential is supplied by wire bonding, it can be used as a semiconductor device constituting an arbitrary device other than an IGBT. On the other hand, it is possible to apply the simulation method and the manufacturing method according to the present embodiment.
今回開示された実施の形態はすべ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る。本開示による技術的範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be considered that the embodiments disclosed this time are exemplary in all respects and not restrictive. The technical scope of the present disclosure is indicated by the scope of claims rather than the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.
2 半導体装置、2x,2y シミュレーションモデル、5 単位セル、5x セル、10 n−ドリフト層、20 ゲート絶縁膜、30 ゲート電極、40 表面電極(エミッタ電極)、40u 表面単位電極(エミッタ単位電極)、42 ゲート端子、50 裏面電極(コレクタ電極)、50u 裏面単位電極(コレクタ単位電極)、60 pベース領域、70 n+エミッタ領域、75 絶縁膜、80 p+コンタクト領域、90 n+バッファ層、95 p+コレクタ層、100 半導体基板、200 連結導体、210 主電極端子、210a〜210d 接続点、220 ゲート接続端子、230 小信号電極端子、250 ゲート電源、260 主回路電源、265 アース、301〜304 特性線、GND 接地電圧、Ice コレクタ−エミッタ電流、Ipr パラメータ値(電流偏り)、Rx 抵抗素子、VDD 電源電圧(主回路)、VG ゲート電源電圧、W1〜W3 ワイヤ。 2 Semiconductor device, 2x, 2y simulation model, 5 unit cell, 5x cell, 10 n - drift layer, 20 gate insulating film, 30 gate electrode, 40 surface electrode (emitter electrode), 40u surface unit electrode (emitter unit electrode), 42 Gate terminal, 50 backside electrode (collector electrode), 50u backside unit electrode (collector unit electrode), 60 p base region, 70 n + emitter region, 75 insulation film, 80 p + contact region, 90 n + buffer layer, 95 p + collector layer, 100 semiconductor substrate, 200 connecting conductor, 210 main electrode terminal, 210a to 210d connection point, 220 gate connection terminal, 230 small signal electrode terminal, 250 gate power supply, 260 main circuit power supply, 265 ground, 301-304 Characteristic line, GND ground voltage, Ice collector-emitter current, Ipr parameter value (current bias), Rx resistance element, VDD power supply voltage (main circuit), VG gate power supply voltage, W1 to W3 wires.
Claims (7)
シミュレータが、前記複数の単位セルを形成するための入力を受け付けるステップと、
前記シミュレータが、前記複数の単位セルのうちの隣接する2個ずつの単位セルにおいて、前記2個ずつの単位セルのうちの第1の単位セルと前記電極面との第1の接続点と、前記2個ずつの単位セルのうちの第2の単位セルと前記電極面との第2の接続点との間に抵抗成分を配置するための入力を受け付けるステップと、
前記シミュレータが、前記電極面上の接続端子点に対して予め定められた電位を前記半導体装置の外部から印可するための入力を受け付けるステップと、
前記シミュレータが、前記接続端子点に前記予め定められた電位が印可された下で、前記複数の単位セルと前記電極面との接続点との電位をそれぞれ別個のものとして、前記複数の単位セルのそれぞれの動作を別個に解析する演算処理を実行するステップとを備える、半導体装置のシミュレーション方法。 Simulation of a semiconductor device having a plurality of unit cells periodically formed on a semiconductor substrate and having an electrode surface electrically connected to each of the plurality of unit cells formed on the main surface of the semiconductor substrate. It ’s a method,
A step in which the simulator accepts inputs for forming the plurality of unit cells,
In the two adjacent unit cells of the plurality of unit cells, the simulator determines that the first unit cell of the two unit cells and the first connection point of the electrode surface are connected to each other. A step of accepting an input for arranging a resistance component between the second unit cell of the two unit cells and the second connection point of the electrode surface, and
A step in which the simulator receives an input for applying a predetermined potential to a connection terminal point on the electrode surface from the outside of the semiconductor device, and
The simulator sets the potentials of the plurality of unit cells and the connection points of the electrode surfaces as separate ones under the condition that the predetermined potentials are applied to the connection terminal points, and the plurality of unit cells. A method of simulating a semiconductor device, which comprises a step of executing an arithmetic process for separately analyzing each operation of the semiconductor device.
前記複数の単位セルの各々は、前記半導体基板の第1の主面に形成された第1の単位電極と、前記半導体基板の前記第1の主面と対向する第2の主面に形成された第2の単位電極と、前記半導体基板において前記第1及び第2の単位電極間に形成された複数の半導体層と、前記第1及び第2の単位電極の間に前記複数の半導体層を介して流れる電流量を制御するための電圧が入力される制御電極とを有するように、前記シミュレータに入力され、
前記シミュレータに入力された前記抵抗成分は、
前記第1の主面及び前記第2の主面の少なくとも一方において、前記複数の単位セルのうちの隣接する2個ずつの単位セルの前記第1又は第2の単位電極間を接続する連結導体を有する、請求項1記載の半導体装置のシミュレーション方法。 The simulator is a device simulator for analyzing the cross-sectional structure or the three-dimensional structure of the device.
Each of the plurality of unit cells is formed on a first unit electrode formed on the first main surface of the semiconductor substrate and a second main surface of the semiconductor substrate facing the first main surface. A second unit electrode, a plurality of semiconductor layers formed between the first and second unit electrodes on the semiconductor substrate, and the plurality of semiconductor layers between the first and second unit electrodes. It is input to the simulator so as to have a control electrode into which a voltage for controlling the amount of current flowing through is input.
The resistance component input to the simulator
A connecting conductor connecting the first or second unit electrodes of two adjacent unit cells of the plurality of unit cells on at least one of the first main surface and the second main surface. The method for simulating a semiconductor device according to claim 1.
前記複数の単位セルは、電気的に並列接続された複数の単位素子として前記シミュレータに入力され、
前記複数の単位素子の各々は、
第1の単位電極と、
第2の単位電極と、
前記第1及び第2の単位電極の間に形成される複数の半導体層と、
前記第1及び第2の単位電極の間に流れる電流量を制御するための電圧が入力される制御電極とを有し、
前前記シミュレータに入力された前記抵抗成分は、前記複数の単位素子のうちの隣接する2個ずつの単位素子の、前記第1の単位電極間及び前記第2の単位電極間の少なくとも一方を接続する抵抗素子を有する、請求項1記載の半導体装置のシミュレーション方法。 The simulator is a device simulator for analyzing an electric circuit diagram.
The plurality of unit cells are input to the simulator as a plurality of unit elements electrically connected in parallel.
Each of the plurality of unit elements
The first unit electrode and
The second unit electrode and
A plurality of semiconductor layers formed between the first and second unit electrodes, and
It has a control electrode to which a voltage for controlling the amount of current flowing between the first and second unit electrodes is input.
The resistance component input to the simulator connects at least one of the two adjacent unit elements of the plurality of unit elements between the first unit electrode and the second unit electrode. The method for simulating a semiconductor device according to claim 1, further comprising a resistance element.
並列配置された前記複数の単位セルのうちの隣接する2個ずつの単位セルにおいて、前記2個ずつの単位セルのうちの第1の単位セルと前記電極面との第1の接続点と、前記2個ずつの単位セルのうちの第2の単位セルと前記電極面との第2の接続点との間に抵抗成分を配置したシミュレーションモデルを用いて、
前記電極面上の接続端子点に対して予め定められた電位が前記半導体装置の外部から印可された下で、前記複数の単位セルと前記電極面との接続点との電位をそれぞれ別個のものとして、前記複数の単位セルのそれぞれの動作を別個に解析する、半導体装置のシミュレーション方法。 Simulation of a semiconductor device having a plurality of unit cells periodically formed on a semiconductor substrate and having an electrode surface electrically connected to each of the plurality of unit cells formed on the main surface of the semiconductor substrate. It ’s a method,
In two adjacent unit cells of the plurality of unit cells arranged in parallel, a first connection point between the first unit cell of the two unit cells and the electrode surface, and Using a simulation model in which a resistance component is arranged between the second unit cell of the two unit cells and the second connection point between the electrode surface and the electrode surface, a simulation model is used.
Under the condition that a predetermined potential is applied to the connection terminal point on the electrode surface from the outside of the semiconductor device, the potentials of the plurality of unit cells and the connection point between the electrode surface are separate. As a method for simulating a semiconductor device, the operation of each of the plurality of unit cells is analyzed separately.
前記複数の単位セルの各々は、前記半導体基板の第1の主面に形成された第1の単位電極と、前記半導体基板の前記第1の主面と対向する第2の主面に形成された第2の単位電極と、前記半導体基板において前記第1及び第2の単位電極間に形成された複数の半導体層と、前記第1及び第2の単位電極の間に前記複数の半導体層を介して流れる電流量を制御するための電圧が入力される制御電極とを有するようにモデル化され、
前記抵抗成分は、前記第1の主面及び前記第2の主面の少なくとも一方において、前記複数の単位セルのうちの隣接する2個ずつの単位セルの前記第1又は第2の単位電極間を接続する連結導体を有するようモデル化される、請求項4記載の半導体装置のシミュレーション方法。 The simulation model is analyzed by a device simulator that analyzes the cross-sectional structure or three-dimensional structure of the device.
Each of the plurality of unit cells is formed on a first unit electrode formed on the first main surface of the semiconductor substrate and a second main surface of the semiconductor substrate facing the first main surface. A second unit electrode, a plurality of semiconductor layers formed between the first and second unit electrodes on the semiconductor substrate, and the plurality of semiconductor layers between the first and second unit electrodes. Modeled to have a control electrode to which a voltage is input to control the amount of current flowing through it.
The resistance component is formed between the first or second unit electrodes of two adjacent unit cells of the plurality of unit cells on at least one of the first main surface and the second main surface. 4. The method of simulating a semiconductor device according to claim 4, which is modeled to have a connecting conductor to connect the two.
前記複数の単位セルは、電気的に並列接続された複数の単位素子としてモデル化され、 前記複数の単位素子の各々は、第1の単位電極と、第2の単位電極と、前記第1及び第2の単位電極の間に形成される複数の半導体層と、前記第1及び第2の単位電極の間に流れる電流量を制御するための電圧が入力される制御電極とを有するようにモデル化され、
前記抵抗成分は、前記複数の単位素子のうちの隣接する2個ずつの単位素子の、前記第1の単位電極間及び前記第2の単位電極間の少なくとも一方を接続する抵抗素子を有するようにモデル化される、請求項4記載の半導体装置のシミュレーション方法。 The simulation model is analyzed by a device simulator that analyzes an electric circuit diagram.
The plurality of unit cells are modeled as a plurality of unit elements electrically connected in parallel, and each of the plurality of unit elements includes a first unit electrode, a second unit electrode, and the first and the first unit electrodes. A model having a plurality of semiconductor layers formed between the second unit electrodes and a control electrode to which a voltage for controlling the amount of current flowing between the first and second unit electrodes is input. Being made
The resistance component has a resistance element that connects at least one of the first unit electrode and the second unit electrode of two adjacent unit elements of the plurality of unit elements. The method for simulating a semiconductor device according to claim 4, which is modeled.
前記半導体基板の前記主面に、点接触によって前記予め定められた電位を供給される前記電極面を形成する工程と、
請求項1〜6のいずれか1項に記載された半導体装置のシミュレーション方法によって、前記複数の単位セルの動作の偏りを定量化するパラメータ値に基づき前記電極面上に決定された前記接続端子点に対応した位置に、前記予め定められた電位を供給するためのワイヤをボンディングする工程とを備える、半導体装置の製造方法。
The step of preparing the semiconductor substrate on which the plurality of unit cells are formed, and
A step of forming the electrode surface to which the predetermined potential is supplied by point contact on the main surface of the semiconductor substrate, and
The connection terminal point determined on the electrode surface based on a parameter value for quantifying the bias of the operation of the plurality of unit cells by the method of simulating the semiconductor device according to any one of claims 1 to 6. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising a step of bonding a wire for supplying a predetermined potential to a position corresponding to the above.
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