JP4620889B2 - 電力用半導体装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置、特に、温度センサを備えた電力用半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電力用半導体装置は、取り扱う電力が大きく発熱量も大きいため、過熱の防止機構を設けることが重要となっている。近年、過熱防止のために電力用半導体素子を形成した基板上に温度センサを設けておき、温度を監視するようになっている。この温度センサとしては、例えば、基板上に電力用半導体素子と同様にしてポリシリコンからなるダイオードを形成する。このように同一基板上に温度センサを設け、基板温度を監視し、電力用半導体素子の加熱を未然に防止している。
【０００３】
まず、この温度センサの構成について以下に説明する。図１１は、電力用半導体素子（ＩＧＢＴ）８０と、温度センサ６０とを備えた電力用半導体装置５０の断面構造を示す断面図である。この図１１に示すように、この電力用半導体装置５０の温度センサ６０は、基板５１上に形成したＰ型領域５２の上に絶縁膜５４を介して設けられた２つのダイオード７０、７１とからなる。この温度センサ６０は、温度検出用のアノード６２とカソード６４との間を順方向に接続する温度検出用ダイオード７０と、アノード６２とカソード６４との間を逆方向に接続するダイオード７１とを備えている。この温度センサ６０では、温度検出用ダイオード７０により、アノード６２とカソード６４との間の順方向電圧ＶＦが温度依存性を有することを用いて温度検出する方法が一般的である。また、アノード６２とカソード６４との間を逆方向に接続するもう一つのダイオード７１を設けることによって、制御回路等で発生する逆電圧をクランプしている。この逆方向に接続するダイオード７１を逆電圧クランプ用ダイオードと呼ぶ。この逆電圧クランプ用ダイオード７１については温度依存性を考慮しなくてもよいので、基板５１上の面積効率を考慮して、通常、一つのダイオードが用いられる。
【０００４】
また、温度検出用ダイオード７０のアノード６２とカソード６４との間における順方向電圧ＶＦの温度変化率は通常小さいので、通常、複数個のダイオードを直列接続して温度変化率を大きくしている。例えば、図１３の（ａ）は、温度検出用ダイオードとして２つのダイオード７０ａ、７０ｂを直列接続し、逆電圧クランプ用ダイオードとして一つのダイオード７１を用いた場合の平面図である。また、図１３の（ｂ）は、図１３の（ａ）のＤ−Ｄ’線に沿った断面図である。この場合に、各ダイオード７０、７１の直下の絶縁膜５４の厚みは略等しい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の電力用半導体装置５０の温度センサ６０では、電磁妨害波などの外乱ノイズによる誤動作が問題となっており、実際の使用上の制約となっている。つまり、この電力用半導体装置５０には、配線としては示されていない寄生容量が存在するため、電磁妨害波等が侵入した際、温度センサ６０を構成するダイオード７０、７１の往路と復路とにそれぞれ発生する起電力に差が生じ、誤動作の原因となる。
【０００６】
まず、この電力用半導体装置５０で配線としては示されていない寄生容量について説明する。図１２は、図１１に示す電力用半導体装置５０の等価回路図である。この温度センサ６０の各ダイオード７０、７１を構成する互いに異なる２つの導電型の領域５６、５８は、図１１に示すように、ＳｉＯ２からなる絶縁膜５６を介して、電力用半導体素子８０のベース領域であるＰ型領域５２と対向して形成されている。このＰ型領域５２は、エミッタ電位と同電位となり、温度センサ６０を構成するダイオード７０、７１は絶縁膜５６上に形成されているので、図１２の等価回路に示すように、温度センサ６０を構成する各ダイオード７０、７１の各導電型の領域と、ベース領域７８との間には、それぞれ寄生容量Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４が発生する。
【０００７】
従来、この寄生容量Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４については考慮されていなかった。例えば、各ダイオードを構成する互いに異なる２つの導電型の各領域の面積は、通常異なるので、各ダイオードの両端に形成される寄生容量の大きさは異なっている（Ｃ１≠Ｃ２、Ｃ３≠Ｃ４）。さらに、図１３の（ａ）の平面図に示すように、温度検出用ダイオードとして、２つのダイオード７０ａ、７０ｂを直列接続した場合には、温度検出用ダイオード７０ａ、７０ｂと電力用半導体素子８０のベース領域７８との間に形成される総容量は、逆電圧クランプ用ダイオード７１とベース領域７８との間に形成される総容量の略２倍となる（Ｃ１＝２×Ｃ３、Ｃ２＝２×Ｃ４）。このため、電磁波ノイズ等の外乱ノイズが侵入した場合には、温度センサ６０を構成する各ダイオード７０ａ、７０ｂ、７１の往路と復路とにそれぞれ発生する起電力に差が生じ、誤動作を生じる。さらに、温度検出用ダイオード７０ａ、７０ｂと逆電圧クランプ用ダイオード７１の回路間でも起電力に差が生じるため、誤動作を生じる。
【０００８】
なお、特開平８−２３６７０９号公報、特開平１０−１１６９８７号公報、特開昭５８−２５２６４号公報に記載の半導体装置では、半導体基板上にパワー素子と感熱素子部を形成すると共に、半導体基板と感熱素子部との間に絶縁膜を設けて、感熱素子部の寄生動作を防止している。しかし、上述の通り、特開平８−２３６７０９号公報等では、上記感熱素子部は絶縁体を介して半導体基板と対向しているので、寄生容量が生じるが、この寄生容量については考慮されていない。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、電磁妨害波等の外乱ノイズに対しても誤動作を抑制できる温度センサを備えた電力用半導体装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る電力用半導体装置は、基板上に形成された電力用半導体素子と、
前記基板上に形成された少なくとも一つの温度検出用ダイオードを含む温度センサと
を備える電力用半導体装置であって、
前記ダイオードを構成する互いに異なる２つの導電型の領域のうち一方の領域と前記半導体素子のベース領域との間で形成される容量と、前記２つの導電型の他方の領域と前記半導体素子のベース領域との間で形成される容量とは、互いに実質的に等しいことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る電力用半導体装置は、前記温度検出用ダイオードが前記半導体素子のベース領域と対向する総面積は、前記逆電圧クランプ用ダイオードが前記半導体素子のベース領域と対向する総面積が互いに等しいことを特徴とする。
【００１２】
さらに、本発明に係る電力用半導体装置は、前記電力用半導体装置であって、前記温度センサは、
温度検出用のアノードとカソードとの間で順方向に接続された前記温度検出用ダイオードと、
前記アノードと前記カソードとの間で逆方向に接続され、逆方向に生じる電圧をクランプする少なくとも一つの逆電圧クランプ用ダイオードと
を備えることを特徴とする。
【００１３】
またさらに、本発明に係る電力用半導体装置は、前記電力用半導体装置であって、前記温度検出用ダイオードにおける各導電型の領域と、前記半導体素子のベース領域との間で形成される各容量の総容量は、
前記逆電圧クランプ用ダイオードにおける各導電型の領域と、前記半導体素子のベース領域との間で形成される各容量の総容量と実質的に等しいことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る電力用半導体装置は、前記電力用半導体装置であって、前記逆電圧クランプ用ダイオードは、前記半導体素子のベース領域と対向する面積が前記温度検出用ダイオードと実質的に等しいことを特徴とする。
【００１５】
さらに、本発明に係る電力用半導体装置は、前記電力用半導体装置であって、前記温度検出用ダイオードは、複数のダイオードを直列接続して構成されたことを特徴とする。
【００１６】
またさらに、本発明に係る電力用半導体装置は、前記電力用半導体装置であって、前記温度検出用ダイオードは、絶縁膜を介して前記半導体素子のベース領域に対向する総面積と、前記絶縁膜の厚みとの比が、
前記逆電圧クランプ用ダイオードが絶縁膜を介して前記半導体素子のベース領域に対向する総面積と、前記絶縁膜の厚みとの比と実質的に等しいことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態に係る電力用半導体装置について、以下に図１から図９を用いて説明する。
【００１８】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１に係る電力用半導体装置は、電力用半導体素子が形成されている基板上に、少なくとも１つの温度検出用ダイオードを含む温度センサを備えている。また、この温度検出用ダイオードを構成する異なる２つの導電型の各領域の面積は、互いに実質的に等しい。そこで、この温度検出用ダイオードを構成する異なる２つの導電型の領域のうち一方の領域と上記電力用半導体素子のベース領域との間で形成される容量と、上記２つの導電型の他方の領域と上記電力用半導体素子のベース領域との間で形成される容量とは、実質的に等しい。これによって電磁妨害波等の外乱ノイズによる誤動作を抑制することができる。
【００１９】
具体的には、この電力用半導体装置１０の温度センサ２０は、Ｐ型ポリシリコン１６の領域の周囲をＮ型ポリシリコン１８の領域で取り囲んで形成されている１つの温度検出用ダイオード３０で構成されている。この温度検出用ダイオード３０においては、Ｐ型ポリシリコン１６の領域の面積は、Ｎ型ポリシリコン１８の領域の面積と実質的に等しい。また、Ｐ型ポリシリコン１６の領域は、アルミ配線１５で温度検出用のアノード２２と接続され、Ｎ型ポリシリコン１８の領域はアルミ配線１５でカソード２４と接続されている。さらに、この温度センサ２０は、図１の（ｂ）の断面図に示すように、電力用半導体素子４０が形成された基板１１上に、１個のダイオード３０からなる温度検出用ダイオードを備えている。さらに詳細には、このダイオード３０は、基板１１上に、電力用半導体素子４０のベース領域であるＰ型領域１２と、ＳｉＯ２からなる絶縁膜１４とを介して、形成されている。
【００２０】
また、この電力用半導体装置１０は、図３の断面図に示すように、同一の基板１１上に電力用半導体素子４０と、温度センサ２０とを備えている。この温度センサ２０を構成する温度検出用ダイオード３０は、電力用半導体素子４０のベース領域であるＰ型領域１２とＳｉＯ２からなる絶縁膜１４を介して、形成されている。このため、図２の等価回路図に示すように、温度検出用ダイオード３０を構成する各導電型の領域１６、１８とベース領域３８との間には、寄生容量Ｃ１、Ｃ２が形成される。この寄生容量Ｃは、下記式で示されるように、各導電型１６、１８の面積に比例すると共に、各導電型１６、１８の領域とＰ型領域１２との間にある絶縁膜１４の厚さに反比例する。
Ｃ＝ε・Ｓ／ｄ
ここで、εは絶縁膜１４の誘電率であり、Ｓは面積、ｄは絶縁膜１４の厚さである。この電力用半導体装置１０では、上述した通り、各導電型１６、１８の領域の面積を実質的に等しいので、上記式によって、各寄生容量Ｃ１、Ｃ２は実質的に等しい。そこで、電磁妨害波等による誤動作を抑制することができる。
【００２１】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係る電力用半導体装置は、温度検出用のアノードとカソードとの間を順方向に接続する温度検出用ダイオードと、上記アノードとカソードとの間を反対方向に接続する逆電圧クランプ用ダイオードとを設けている。さらに、上記温度検出用ダイオードは、電力用半導体素子のベース領域であるＰ型領域と対向する面積について、上記逆電圧クランプ用ダイオードと実質的に等しい。これによって、上記温度検出用ダイオードの各導電型と電力用半導体素子のベース領域との間で形成される総容量は、上記逆電圧クランプ用ダイオードの各導電型と電力用半導体素子のベース領域との間で形成される総容量と実質的に等しい。これによって、電磁妨害波等が侵入した場合にも、温度検出用ダイオードと逆電圧クランプ用ダイオードの各回路間に生じる起電力差は実質的に解消され、温度センサの誤動作を抑制することができる。
【００２２】
具体的には、この電力用半導体装置１０は、実施の形態１に係る電力用半導体装置と比較すると、図４の（ａ）と（ｂ）に示すように、温度検出用の端子であるアノード２２とカソード２４との間を逆方向に接続する逆電圧クランプ用ダイオード３１を設けている点で相違する。さらに、上記温度検出用ダイオード３０の総面積は、上記逆電圧クランプ用ダイオード３１の総面積と実質的に等しい。図４の（ｂ）の断面図に示すように、各ダイオード３０、３１とＰ型領域１２との間にある絶縁膜１４の厚さは実質的に等しい。そこで、図５の等価回路図において、温度検出用ダイオード３０とベース領域であるＰ型領域１２との間に形成される総容量（Ｃ１＋Ｃ２）は、逆電圧クランプ用ダイオード３１とベース領域であるＰ型領域１２との間に形成される総容量（Ｃ３＋Ｃ４）と実質的に等しい。なお、一つのダイオードにおいても、各導電型１６、１８の領域の面積は、互いに等しい。そのため、一つのダイオードの両端に形成される容量はそれぞれ実質的に等しい（Ｃ１＝Ｃ２、Ｃ３＝Ｃ４）。
【００２３】
実施の形態３．
本発明の実施の形態３に係る電力用半導体装置では、温度センサとして、２つのダイオードを直列接続して構成され、アノードからカソードへ順方向に接続する温度検出用ダイオードと、カソードからアノードへ逆方向に接続する一つの逆電圧クランプ用ダイオードとを備えている。さらに、上記逆電圧クランプ用ダイオードの面積は、温度検出用ダイオードを構成する２つのダイオードの総面積と実質的に等しい。これによって、温度検出用ダイオードの各導電型の領域と電力用半導体素子のベース領域との間で形成される総容量は、逆電圧クランプ用ダイオードの各導電型の領域と電力用半導体素子のベース領域との間で形成される総容量と実質的に等しい。そこで、電磁妨害波等の外乱ノイズの侵入があった場合にも、温度センサの誤動作を抑制することができる。
【００２４】
具体的には、この電力用半導体装置１０は、実施の形態２に係る電力用半導体装置と比較すると、図６に示すように、温度検出用ダイオードを構成する２つのダイオード３０ａ、３０ｂの総面積は、逆電圧クランプ用ダイオード３１の総面積と等しい点で相違する。さらに詳細には、逆電圧クランプ用ダイオードの総面積は、温度検出用ダイオード３０ａ、３０ｂの各ダイオードの面積の約２倍に調整されている。この温度検出用ダイオードの２つのダイオード３０ａ、３０ｂは、それぞれ面積が実質的に等しい。
【００２５】
実施の形態４．
本発明の実施の形態４に係る電力用半導体装置では、温度検出用ダイオードは、その総面積と電力用半導体素子のベース領域であるＰ型領域の上に形成された絶縁膜の厚さとの比について、逆電圧クランプ用ダイオードの面積と絶縁膜の厚さとの比と実質的に等しい。これによって、温度検出用ダイオードの各導電型の領域と電力用半導体素子のベース領域との間で形成される総容量は、逆電圧クランプ用ダイオードの各導電型の領域と電力用半導体素子のベース領域との間で形成される総容量と実質的に等しい。そこで、電磁妨害波等の外乱ノイズの侵入があった場合にも、温度センサの誤動作を抑制することができる。
【００２６】
具体的には、この電力用半導体装置１０は、実施の形態３に係る電力用半導体装置と比較すると、図７の（ａ）と（ｂ）に示すように、温度検出用ダイオード３０ａ、３０ｂは、電力用半導体素子４０のベース領域であるＰ型領域１２との間にある絶縁膜１４の厚さｄ１を逆電圧クランプ用ダイオード３１の直下の絶縁膜１４の厚さｄ２の２倍に調整されている点で相違する。これによって、温度検出用ダイオード３０ａ、３０ｂの総面積Ｓ１と絶縁膜の厚さｄ１との比（Ｓ１／ｄ１）は、逆電圧クランプ用ダイオード３１の面積Ｓ２と絶縁膜の厚さｄ２との（Ｓ２／ｄ２）と実質的に等しい（（Ｓ１／ｄ１）＝（Ｓ２／ｄ２））。なお、容量は、面積に比例すると共に、膜厚に反比例することが知られている。そのため、図８の等価回路図で、温度検出用ダイオード３０ａ、３０ｂとベース領域３８との間で形成される総容量（Ｃ１＋Ｃ２＋Ｃ３＋Ｃ４）は、逆電圧クランプ用ダイオード３１とベース領域３８との間で形成される総容量（Ｃ５＋Ｃ６）と実質的に等しい。
【００２７】
実施の形態５．
本発明の実施の形態５に係る電力用半導体装置は、温度検出用ダイオードとして２個のダイオードを直列接続すると共に、逆電圧クランプ用ダイオードとして２個のダイオードを直列接続している。さらに、各ダイオードは、面積が実質的に等しい。これによって、温度検出用ダイオードの各導電型の領域と電力用半導体素子のベース領域との間で形成される総容量は、逆電圧クランプ用ダイオードの各導電型の領域と電力用半導体素子のベース領域との間で形成される総容量と実質的に等しい。そこで、電磁妨害波等の外乱ノイズの侵入があった場合にも、温度センサの誤動作を抑制することができる。
【００２８】
具体的には、この電力用半導体装置１０は、実施の形態４に係る電力用半導体装置と比較すると、図９に示すように、絶縁膜１４の厚さは各ダイオード３０ａ、３０ｂ、３１ａ、３１ｂにおいて等しいと共に、逆電圧クランプ用ダイオードとして２個のダイオード３１ａ、３１ｂを直列接続している点で相違する。そのため、図１０の等価回路図で、温度検出用ダイオード３０ａ、３０ｂとベース領域３８との間で形成される総容量（Ｃ１＋Ｃ２＋Ｃ３＋Ｃ４）は、逆電圧クランプ用ダイオード３１ａ、３１ｂとベース領域３８との間で形成される総容量（Ｃ５＋Ｃ６＋Ｃ７＋Ｃ８）と実質的に等しい。
【００２９】
【発明の効果】
以上、詳述した通り、本発明に係る電力用半導体装置によれば、電力用半導体素子が形成されている基板上に、少なくとも１つの温度検出用ダイオードを含む温度センサを備えている。また、この温度検出用ダイオードを構成する異なる２つの導電型の一方の領域と上記電力用半導体素子のベース領域との間で形成される容量と、上記２つの導電型の他方の領域と上記電力用半導体素子のベース領域との間で形成される容量とは、実質的に等しい。これによって電磁妨害波等の外乱ノイズによる起電力差を解消し、温度センサの誤動作を抑制することができる。
【００３０】
また、本発明に係る電力用半導体装置によれば、この電力用半導体装置に含まれる温度検出用ダイオードを構成する異なる２つの導電型の各領域は、上記電力用半導体素子のベース領域と対向する面積が互いに等しい。そこで、各導電型の各領域と上記ベース領域の間で形成される各容量は、実質的に等しい。これによって電磁妨害波等の外乱ノイズによる起電力差を解消し、温度センサの誤動作を抑制することができる。
【００３１】
さらに、本発明に係る電力用半導体装置によれば、温度センサとして、温度検出用のアノードとカソードとの間を反対方向に接続する逆電圧クランプ用ダイオードとを設けている。これによって、上記アノードと上記カソードとの間で逆方向に発生する逆電圧をクランプして所定値以上に変化させないようにできる。
【００３２】
またさらに、本発明に係る電力用半導体装置によれば、温度検出用ダイオードと、電力用半導体素子のベース領域との間で形成される総容量は、逆電圧クランプ用ダイオードと、電力用半導体素子のベース領域との間で形成される総容量と実質的に等しい。これによって、電磁妨害波等が侵入した場合にも、温度検出用ダイオードと逆電圧クランプ用ダイオードの各回路間に生じる起電力差は実質的に解消され、温度センサの誤動作を抑制することができる。
【００３３】
また、本発明に係る電力用半導体装置によれば、温度検出用ダイオードが電力用半導体素子のベース領域と対向する総面積は、逆電圧クランプ用ダイオードが電力用半導体素子のベース領域と対向する総面積と実質的に等しい。そのため、上記温度検出用ダイオードの各導電型と電力用半導体素子のベース領域との間で形成される総容量は、上記逆電圧クランプ用ダイオードの各導電型と電力用半導体素子のベース領域との間で形成される総容量と実質的に等しい。これによって、電磁妨害波等が侵入した場合にも、温度検出用ダイオードと逆電圧クランプ用ダイオードの各回路間に生じる起電力差は実質的に解消され、温度センサの誤動作を抑制することができる。
【００３４】
さらに、本発明に係る電力用半導体装置によれば、温度検出用ダイオードは、複数のダイオードを直列接続して構成されている。これによって、アノードとカソードとの間に生じる順方向電圧ＶＦを増幅され、温度検出の精度が向上する。
【００３５】
またさらに、本発明に係る電力用半導体装置によれば、温度検出用ダイオードが、絶縁膜を介して半導体素子のベース領域に対向する総面積と、前記絶縁膜の厚みとの比は、逆電圧クランプ用ダイオードが絶縁膜を介して半導体素子のベース領域に対向する総面積と、絶縁膜の厚みとの比と実質的に等しい。そのため、上記温度検出用ダイオードの各導電型と電力用半導体素子のベース領域との間で形成される総容量は、上記逆電圧クランプ用ダイオードの各導電型と電力用半導体素子のベース領域との間で形成される総容量と実質的に等しい。これによって、電磁妨害波等が侵入した場合にも、温度検出用ダイオードと逆電圧クランプ用ダイオードの各回路間に生じる起電力差は実質的に解消され、温度センサの誤動作を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （ａ）は、本発明の実施の形態１に係る電力用半導体装置の温度センサの平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
【図２】 本発明の実施の形態１に係る電力用半導体装置の等価回路図である。
【図３】 本発明の実施の形態１に係る電力用半導体装置の電力用半導体素子と温度センサとの断面図である。
【図４】 （ａ）は、本発明の実施の形態２に係る電力用半導体装置の温度センサの平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。
【図５】 本発明の実施の形態２に係る電力用半導体装置の等価回路図である。
【図６】 本発明の実施の形態３に係る電力用半導体装置の温度センサの平面図である。
【図７】 （ａ）は、本発明の実施の形態４に係る電力用半導体装置の温度センサの平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＣ−Ｃ’線に沿った断面図である。
【図８】 本発明の実施の形態４に係る電力用半導体装置の等価回路図である。
【図９】 本発明の実施の形態５に係る電力用半導体装置の温度センサの平面図である。
【図１０】 本発明の実施の形態５に係る電力用半導体装置の等価回路図である。
【図１１】 従来の電力用半導体装置の電力用半導体素子と温度センサとの断面図である。
【図１２】 図１１の電力用半導体装置の等価回路図である。
【図１３】 （ａ）は、従来の電力用半導体装置の温度センサの平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＤ−Ｄ’線に沿った断面図である。
【符号の説明】
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７、Ｃ８ 寄生容量、１０ 電力用半導体装置、１１ 基板、１２ Ｐ型領域、１３ Ｎ型領域、１４ 絶縁膜（ＳｉＯ２）、１５ アルミ配線、１６ Ｐ型ポリシリコン、１８ Ｎ型ポリシリコン２０ 温度センサ、２２ アノード、２４ カソード、３０、３０ａ、３０ｂ 温度検出用ダイオード、３１、３１ａ、３１ｂ 逆電圧クランプ用ダイオード
３２ ゲート、３４ コレクタ、３６ エミッタ、３８ ベース領域、４０ 電力用トランジスタ（ＩＧＢＴ）、５０ 電力用半導体装置、５１ 基板、５２ Ｐ型領域、５３ Ｎ型領域、５４ 絶縁膜（ＳｉＯ２）、５５ アルミ配線、５６ Ｐ型ポリシリコン領域、５８ Ｎ型ポリシリコン領域、６０ 温度センサ、６２ アノード、６４ カソード、７０、７０ａ、７０ｂ 温度検出用ダイオード、７１ 逆電圧クランプ用ダイオード、７２ ゲート、７４ コレクタ、７６エミッタ、７８ ベース、８０ 電力用トランジスタ（ＩＧＢＴ）
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置、特に、温度センサを備えた電力用半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電力用半導体装置は、取り扱う電力が大きく発熱量も大きいため、過熱の防止機構を設けることが重要となっている。近年、過熱防止のために電力用半導体素子を形成した基板上に温度センサを設けておき、温度を監視するようになっている。この温度センサとしては、例えば、基板上に電力用半導体素子と同様にしてポリシリコンからなるダイオードを形成する。このように同一基板上に温度センサを設け、基板温度を監視し、電力用半導体素子の加熱を未然に防止している。
【０００３】
まず、この温度センサの構成について以下に説明する。図１１は、電力用半導体素子（ＩＧＢＴ）８０と、温度センサ６０とを備えた電力用半導体装置５０の断面構造を示す断面図である。この図１１に示すように、この電力用半導体装置５０の温度センサ６０は、基板５１上に形成したＰ型領域５２の上に絶縁膜５４を介して設けられた２つのダイオード７０、７１とからなる。この温度センサ６０は、温度検出用のアノード６２とカソード６４との間を順方向に接続する温度検出用ダイオード７０と、アノード６２とカソード６４との間を逆方向に接続するダイオード７１とを備えている。この温度センサ６０では、温度検出用ダイオード７０により、アノード６２とカソード６４との間の順方向電圧ＶＦが温度依存性を有することを用いて温度検出する方法が一般的である。また、アノード６２とカソード６４との間を逆方向に接続するもう一つのダイオード７１を設けることによって、制御回路等で発生する逆電圧をクランプしている。この逆方向に接続するダイオード７１を逆電圧クランプ用ダイオードと呼ぶ。この逆電圧クランプ用ダイオード７１については温度依存性を考慮しなくてもよいので、基板５１上の面積効率を考慮して、通常、一つのダイオードが用いられる。
【０００４】
また、温度検出用ダイオード７０のアノード６２とカソード６４との間における順方向電圧ＶＦの温度変化率は通常小さいので、通常、複数個のダイオードを直列接続して温度変化率を大きくしている。例えば、図１３の（ａ）は、温度検出用ダイオードとして２つのダイオード７０ａ、７０ｂを直列接続し、逆電圧クランプ用ダイオードとして一つのダイオード７１を用いた場合の平面図である。また、図１３の（ｂ）は、図１３の（ａ）のＤ−Ｄ’線に沿った断面図である。この場合に、各ダイオード７０、７１の直下の絶縁膜５４の厚みは略等しい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の電力用半導体装置５０の温度センサ６０では、電磁妨害波などの外乱ノイズによる誤動作が問題となっており、実際の使用上の制約となっている。つまり、この電力用半導体装置５０には、配線としては示されていない寄生容量が存在するため、電磁妨害波等が侵入した際、温度センサ６０を構成するダイオード７０、７１の往路と復路とにそれぞれ発生する起電力に差が生じ、誤動作の原因となる。
【０００６】
まず、この電力用半導体装置５０で配線としては示されていない寄生容量について説明する。図１２は、図１１に示す電力用半導体装置５０の等価回路図である。この温度センサ６０の各ダイオード７０、７１を構成する互いに異なる２つの導電型の領域５６、５８は、図１１に示すように、ＳｉＯ２からなる絶縁膜５６を介して、電力用半導体素子８０のベース領域であるＰ型領域５２と対向して形成されている。このＰ型領域５２は、エミッタ電位と同電位となり、温度センサ６０を構成するダイオード７０、７１は絶縁膜５６上に形成されているので、図１２の等価回路に示すように、温度センサ６０を構成する各ダイオード７０、７１の各導電型の領域と、ベース領域７８との間には、それぞれ寄生容量Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４が発生する。
【０００７】
従来、この寄生容量Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４については考慮されていなかった。例えば、各ダイオードを構成する互いに異なる２つの導電型の各領域の面積は、通常異なるので、各ダイオードの両端に形成される寄生容量の大きさは異なっている（Ｃ１≠Ｃ２、Ｃ３≠Ｃ４）。さらに、図１３の（ａ）の平面図に示すように、温度検出用ダイオードとして、２つのダイオード７０ａ、７０ｂを直列接続した場合には、温度検出用ダイオード７０ａ、７０ｂと電力用半導体素子８０のベース領域７８との間に形成される総容量は、逆電圧クランプ用ダイオード７１とベース領域７８との間に形成される総容量の略２倍となる（Ｃ１＝２×Ｃ３、Ｃ２＝２×Ｃ４）。このため、電磁波ノイズ等の外乱ノイズが侵入した場合には、温度センサ６０を構成する各ダイオード７０ａ、７０ｂ、７１の往路と復路とにそれぞれ発生する起電力に差が生じ、誤動作を生じる。さらに、温度検出用ダイオード７０ａ、７０ｂと逆電圧クランプ用ダイオード７１の回路間でも起電力に差が生じるため、誤動作を生じる。
【０００８】
なお、特開平８−２３６７０９号公報、特開平１０−１１６９８７号公報、特開昭５８−２５２６４号公報に記載の半導体装置では、半導体基板上にパワー素子と感熱素子部を形成すると共に、半導体基板と感熱素子部との間に絶縁膜を設けて、感熱素子部の寄生動作を防止している。しかし、上述の通り、特開平８−２３６７０９号公報等では、上記感熱素子部は絶縁体を介して半導体基板と対向しているので、寄生容量が生じるが、この寄生容量については考慮されていない。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、電磁妨害波等の外乱ノイズに対しても誤動作を抑制できる温度センサを備えた電力用半導体装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る電力用半導体装置は、基板上に形成された電力用半導体素子と、
前記基板上に形成された少なくとも一つの温度検出用ダイオードを含む温度センサと
を備える電力用半導体装置であって、
前記ダイオードを構成する互いに異なる２つの導電型の領域のうち一方の領域と前記半導体素子のベース領域との間で形成される容量と、前記２つの導電型の他方の領域と前記半導体素子のベース領域との間で形成される容量とは、互いに実質的に等しいことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る電力用半導体装置は、前記温度検出用ダイオードが前記半導体素子のベース領域と対向する総面積は、前記逆電圧クランプ用ダイオードが前記半導体素子のベース領域と対向する総面積が互いに等しいことを特徴とする。
【００１２】
さらに、本発明に係る電力用半導体装置は、前記電力用半導体装置であって、前記温度センサは、
温度検出用のアノードとカソードとの間で順方向に接続された前記温度検出用ダイオードと、
前記アノードと前記カソードとの間で逆方向に接続され、逆方向に生じる電圧をクランプする少なくとも一つの逆電圧クランプ用ダイオードと
を備えることを特徴とする。
【００１３】
またさらに、本発明に係る電力用半導体装置は、前記電力用半導体装置であって、前記温度検出用ダイオードにおける各導電型の領域と、前記半導体素子のベース領域との間で形成される各容量の総容量は、
前記逆電圧クランプ用ダイオードにおける各導電型の領域と、前記半導体素子のベース領域との間で形成される各容量の総容量と実質的に等しいことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る電力用半導体装置は、前記電力用半導体装置であって、前記逆電圧クランプ用ダイオードは、前記半導体素子のベース領域と対向する面積が前記温度検出用ダイオードと実質的に等しいことを特徴とする。
【００１５】
さらに、本発明に係る電力用半導体装置は、前記電力用半導体装置であって、前記温度検出用ダイオードは、複数のダイオードを直列接続して構成されたことを特徴とする。
【００１６】
またさらに、本発明に係る電力用半導体装置は、前記電力用半導体装置であって、前記温度検出用ダイオードは、絶縁膜を介して前記半導体素子のベース領域に対向する総面積と、前記絶縁膜の厚みとの比が、
前記逆電圧クランプ用ダイオードが絶縁膜を介して前記半導体素子のベース領域に対向する総面積と、前記絶縁膜の厚みとの比と実質的に等しいことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態に係る電力用半導体装置について、以下に図１から図９を用いて説明する。
【００１８】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１に係る電力用半導体装置は、電力用半導体素子が形成されている基板上に、少なくとも１つの温度検出用ダイオードを含む温度センサを備えている。また、この温度検出用ダイオードを構成する異なる２つの導電型の各領域の面積は、互いに実質的に等しい。そこで、この温度検出用ダイオードを構成する異なる２つの導電型の領域のうち一方の領域と上記電力用半導体素子のベース領域との間で形成される容量と、上記２つの導電型の他方の領域と上記電力用半導体素子のベース領域との間で形成される容量とは、実質的に等しい。これによって電磁妨害波等の外乱ノイズによる誤動作を抑制することができる。
【００１９】
具体的には、この電力用半導体装置１０の温度センサ２０は、Ｐ型ポリシリコン１６の領域の周囲をＮ型ポリシリコン１８の領域で取り囲んで形成されている１つの温度検出用ダイオード３０で構成されている。この温度検出用ダイオード３０においては、Ｐ型ポリシリコン１６の領域の面積は、Ｎ型ポリシリコン１８の領域の面積と実質的に等しい。また、Ｐ型ポリシリコン１６の領域は、アルミ配線１５で温度検出用のアノード２２と接続され、Ｎ型ポリシリコン１８の領域はアルミ配線１５でカソード２４と接続されている。さらに、この温度センサ２０は、図１の（ｂ）の断面図に示すように、電力用半導体素子４０が形成された基板１１上に、１個のダイオード３０からなる温度検出用ダイオードを備えている。さらに詳細には、このダイオード３０は、基板１１上に、電力用半導体素子４０のベース領域であるＰ型領域１２と、ＳｉＯ２からなる絶縁膜１４とを介して、形成されている。
【００２０】
また、この電力用半導体装置１０は、図３の断面図に示すように、同一の基板１１上に電力用半導体素子４０と、温度センサ２０とを備えている。この温度センサ２０を構成する温度検出用ダイオード３０は、電力用半導体素子４０のベース領域であるＰ型領域１２とＳｉＯ２からなる絶縁膜１４を介して、形成されている。このため、図２の等価回路図に示すように、温度検出用ダイオード３０を構成する各導電型の領域１６、１８とベース領域３８との間には、寄生容量Ｃ１、Ｃ２が形成される。この寄生容量Ｃは、下記式で示されるように、各導電型１６、１８の面積に比例すると共に、各導電型１６、１８の領域とＰ型領域１２との間にある絶縁膜１４の厚さに反比例する。
Ｃ＝ε・Ｓ／ｄ
ここで、εは絶縁膜１４の誘電率であり、Ｓは面積、ｄは絶縁膜１４の厚さである。この電力用半導体装置１０では、上述した通り、各導電型１６、１８の領域の面積を実質的に等しいので、上記式によって、各寄生容量Ｃ１、Ｃ２は実質的に等しい。そこで、電磁妨害波等による誤動作を抑制することができる。
【００２１】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係る電力用半導体装置は、温度検出用のアノードとカソードとの間を順方向に接続する温度検出用ダイオードと、上記アノードとカソードとの間を反対方向に接続する逆電圧クランプ用ダイオードとを設けている。さらに、上記温度検出用ダイオードは、電力用半導体素子のベース領域であるＰ型領域と対向する面積について、上記逆電圧クランプ用ダイオードと実質的に等しい。これによって、上記温度検出用ダイオードの各導電型と電力用半導体素子のベース領域との間で形成される総容量は、上記逆電圧クランプ用ダイオードの各導電型と電力用半導体素子のベース領域との間で形成される総容量と実質的に等しい。これによって、電磁妨害波等が侵入した場合にも、温度検出用ダイオードと逆電圧クランプ用ダイオードの各回路間に生じる起電力差は実質的に解消され、温度センサの誤動作を抑制することができる。
【００２２】
具体的には、この電力用半導体装置１０は、実施の形態１に係る電力用半導体装置と比較すると、図４の（ａ）と（ｂ）に示すように、温度検出用の端子であるアノード２２とカソード２４との間を逆方向に接続する逆電圧クランプ用ダイオード３１を設けている点で相違する。さらに、上記温度検出用ダイオード３０の総面積は、上記逆電圧クランプ用ダイオード３１の総面積と実質的に等しい。図４の（ｂ）の断面図に示すように、各ダイオード３０、３１とＰ型領域１２との間にある絶縁膜１４の厚さは実質的に等しい。そこで、図５の等価回路図において、温度検出用ダイオード３０とベース領域であるＰ型領域１２との間に形成される総容量（Ｃ１＋Ｃ２）は、逆電圧クランプ用ダイオード３１とベース領域であるＰ型領域１２との間に形成される総容量（Ｃ３＋Ｃ４）と実質的に等しい。なお、一つのダイオードにおいても、各導電型１６、１８の領域の面積は、互いに等しい。そのため、一つのダイオードの両端に形成される容量はそれぞれ実質的に等しい（Ｃ１＝Ｃ２、Ｃ３＝Ｃ４）。
【００２３】
実施の形態３．
本発明の実施の形態３に係る電力用半導体装置では、温度センサとして、２つのダイオードを直列接続して構成され、アノードからカソードへ順方向に接続する温度検出用ダイオードと、カソードからアノードへ逆方向に接続する一つの逆電圧クランプ用ダイオードとを備えている。さらに、上記逆電圧クランプ用ダイオードの面積は、温度検出用ダイオードを構成する２つのダイオードの総面積と実質的に等しい。これによって、温度検出用ダイオードの各導電型の領域と電力用半導体素子のベース領域との間で形成される総容量は、逆電圧クランプ用ダイオードの各導電型の領域と電力用半導体素子のベース領域との間で形成される総容量と実質的に等しい。そこで、電磁妨害波等の外乱ノイズの侵入があった場合にも、温度センサの誤動作を抑制することができる。
【００２４】
具体的には、この電力用半導体装置１０は、実施の形態２に係る電力用半導体装置と比較すると、図６に示すように、温度検出用ダイオードを構成する２つのダイオード３０ａ、３０ｂの総面積は、逆電圧クランプ用ダイオード３１の総面積と等しい点で相違する。さらに詳細には、逆電圧クランプ用ダイオードの総面積は、温度検出用ダイオード３０ａ、３０ｂの各ダイオードの面積の約２倍に調整されている。この温度検出用ダイオードの２つのダイオード３０ａ、３０ｂは、それぞれ面積が実質的に等しい。
【００２５】
実施の形態４．
本発明の実施の形態４に係る電力用半導体装置では、温度検出用ダイオードは、その総面積と電力用半導体素子のベース領域であるＰ型領域の上に形成された絶縁膜の厚さとの比について、逆電圧クランプ用ダイオードの面積と絶縁膜の厚さとの比と実質的に等しい。これによって、温度検出用ダイオードの各導電型の領域と電力用半導体素子のベース領域との間で形成される総容量は、逆電圧クランプ用ダイオードの各導電型の領域と電力用半導体素子のベース領域との間で形成される総容量と実質的に等しい。そこで、電磁妨害波等の外乱ノイズの侵入があった場合にも、温度センサの誤動作を抑制することができる。
【００２６】
具体的には、この電力用半導体装置１０は、実施の形態３に係る電力用半導体装置と比較すると、図７の（ａ）と（ｂ）に示すように、温度検出用ダイオード３０ａ、３０ｂは、電力用半導体素子４０のベース領域であるＰ型領域１２との間にある絶縁膜１４の厚さｄ１を逆電圧クランプ用ダイオード３１の直下の絶縁膜１４の厚さｄ２の２倍に調整されている点で相違する。これによって、温度検出用ダイオード３０ａ、３０ｂの総面積Ｓ１と絶縁膜の厚さｄ１との比（Ｓ１／ｄ１）は、逆電圧クランプ用ダイオード３１の面積Ｓ２と絶縁膜の厚さｄ２との（Ｓ２／ｄ２）と実質的に等しい（（Ｓ１／ｄ１）＝（Ｓ２／ｄ２））。なお、容量は、面積に比例すると共に、膜厚に反比例することが知られている。そのため、図８の等価回路図で、温度検出用ダイオード３０ａ、３０ｂとベース領域３８との間で形成される総容量（Ｃ１＋Ｃ２＋Ｃ３＋Ｃ４）は、逆電圧クランプ用ダイオード３１とベース領域３８との間で形成される総容量（Ｃ５＋Ｃ６）と実質的に等しい。
【００２７】
実施の形態５．
本発明の実施の形態５に係る電力用半導体装置は、温度検出用ダイオードとして２個のダイオードを直列接続すると共に、逆電圧クランプ用ダイオードとして２個のダイオードを直列接続している。さらに、各ダイオードは、面積が実質的に等しい。これによって、温度検出用ダイオードの各導電型の領域と電力用半導体素子のベース領域との間で形成される総容量は、逆電圧クランプ用ダイオードの各導電型の領域と電力用半導体素子のベース領域との間で形成される総容量と実質的に等しい。そこで、電磁妨害波等の外乱ノイズの侵入があった場合にも、温度センサの誤動作を抑制することができる。
【００２８】
具体的には、この電力用半導体装置１０は、実施の形態４に係る電力用半導体装置と比較すると、図９に示すように、絶縁膜１４の厚さは各ダイオード３０ａ、３０ｂ、３１ａ、３１ｂにおいて等しいと共に、逆電圧クランプ用ダイオードとして２個のダイオード３１ａ、３１ｂを直列接続している点で相違する。そのため、図１０の等価回路図で、温度検出用ダイオード３０ａ、３０ｂとベース領域３８との間で形成される総容量（Ｃ１＋Ｃ２＋Ｃ３＋Ｃ４）は、逆電圧クランプ用ダイオード３１ａ、３１ｂとベース領域３８との間で形成される総容量（Ｃ５＋Ｃ６＋Ｃ７＋Ｃ８）と実質的に等しい。
【００２９】
【発明の効果】
以上、詳述した通り、本発明に係る電力用半導体装置によれば、電力用半導体素子が形成されている基板上に、少なくとも１つの温度検出用ダイオードを含む温度センサを備えている。また、この温度検出用ダイオードを構成する異なる２つの導電型の一方の領域と上記電力用半導体素子のベース領域との間で形成される容量と、上記２つの導電型の他方の領域と上記電力用半導体素子のベース領域との間で形成される容量とは、実質的に等しい。これによって電磁妨害波等の外乱ノイズによる起電力差を解消し、温度センサの誤動作を抑制することができる。
【００３０】
また、本発明に係る電力用半導体装置によれば、この電力用半導体装置に含まれる温度検出用ダイオードを構成する異なる２つの導電型の各領域は、上記電力用半導体素子のベース領域と対向する面積が互いに等しい。そこで、各導電型の各領域と上記ベース領域の間で形成される各容量は、実質的に等しい。これによって電磁妨害波等の外乱ノイズによる起電力差を解消し、温度センサの誤動作を抑制することができる。
【００３１】
さらに、本発明に係る電力用半導体装置によれば、温度センサとして、温度検出用のアノードとカソードとの間を反対方向に接続する逆電圧クランプ用ダイオードとを設けている。これによって、上記アノードと上記カソードとの間で逆方向に発生する逆電圧をクランプして所定値以上に変化させないようにできる。
【００３２】
またさらに、本発明に係る電力用半導体装置によれば、温度検出用ダイオードと、電力用半導体素子のベース領域との間で形成される総容量は、逆電圧クランプ用ダイオードと、電力用半導体素子のベース領域との間で形成される総容量と実質的に等しい。これによって、電磁妨害波等が侵入した場合にも、温度検出用ダイオードと逆電圧クランプ用ダイオードの各回路間に生じる起電力差は実質的に解消され、温度センサの誤動作を抑制することができる。
【００３３】
また、本発明に係る電力用半導体装置によれば、温度検出用ダイオードが電力用半導体素子のベース領域と対向する総面積は、逆電圧クランプ用ダイオードが電力用半導体素子のベース領域と対向する総面積と実質的に等しい。そのため、上記温度検出用ダイオードの各導電型と電力用半導体素子のベース領域との間で形成される総容量は、上記逆電圧クランプ用ダイオードの各導電型と電力用半導体素子のベース領域との間で形成される総容量と実質的に等しい。これによって、電磁妨害波等が侵入した場合にも、温度検出用ダイオードと逆電圧クランプ用ダイオードの各回路間に生じる起電力差は実質的に解消され、温度センサの誤動作を抑制することができる。
【００３４】
さらに、本発明に係る電力用半導体装置によれば、温度検出用ダイオードは、複数のダイオードを直列接続して構成されている。これによって、アノードとカソードとの間に生じる順方向電圧ＶＦを増幅され、温度検出の精度が向上する。
【００３５】
またさらに、本発明に係る電力用半導体装置によれば、温度検出用ダイオードが、絶縁膜を介して半導体素子のベース領域に対向する総面積と、前記絶縁膜の厚みとの比は、逆電圧クランプ用ダイオードが絶縁膜を介して半導体素子のベース領域に対向する総面積と、絶縁膜の厚みとの比と実質的に等しい。そのため、上記温度検出用ダイオードの各導電型と電力用半導体素子のベース領域との間で形成される総容量は、上記逆電圧クランプ用ダイオードの各導電型と電力用半導体素子のベース領域との間で形成される総容量と実質的に等しい。これによって、電磁妨害波等が侵入した場合にも、温度検出用ダイオードと逆電圧クランプ用ダイオードの各回路間に生じる起電力差は実質的に解消され、温度センサの誤動作を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （ａ）は、本発明の実施の形態１に係る電力用半導体装置の温度センサの平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
【図２】 本発明の実施の形態１に係る電力用半導体装置の等価回路図である。
【図３】 本発明の実施の形態１に係る電力用半導体装置の電力用半導体素子と温度センサとの断面図である。
【図４】 （ａ）は、本発明の実施の形態２に係る電力用半導体装置の温度センサの平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。
【図５】 本発明の実施の形態２に係る電力用半導体装置の等価回路図である。
【図６】 本発明の実施の形態３に係る電力用半導体装置の温度センサの平面図である。
【図７】 （ａ）は、本発明の実施の形態４に係る電力用半導体装置の温度センサの平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＣ−Ｃ’線に沿った断面図である。
【図８】 本発明の実施の形態４に係る電力用半導体装置の等価回路図である。
【図９】 本発明の実施の形態５に係る電力用半導体装置の温度センサの平面図である。
【図１０】 本発明の実施の形態５に係る電力用半導体装置の等価回路図である。
【図１１】 従来の電力用半導体装置の電力用半導体素子と温度センサとの断面図である。
【図１２】 図１１の電力用半導体装置の等価回路図である。
【図１３】 （ａ）は、従来の電力用半導体装置の温度センサの平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＤ−Ｄ’線に沿った断面図である。
【符号の説明】
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７、Ｃ８ 寄生容量、１０ 電力用半導体装置、１１ 基板、１２ Ｐ型領域、１３ Ｎ型領域、１４ 絶縁膜（ＳｉＯ２）、１５ アルミ配線、１６ Ｐ型ポリシリコン、１８ Ｎ型ポリシリコン２０ 温度センサ、２２ アノード、２４ カソード、３０、３０ａ、３０ｂ 温度検出用ダイオード、３１、３１ａ、３１ｂ 逆電圧クランプ用ダイオード
３２ ゲート、３４ コレクタ、３６ エミッタ、３８ ベース領域、４０ 電力用トランジスタ（ＩＧＢＴ）、５０ 電力用半導体装置、５１ 基板、５２ Ｐ型領域、５３ Ｎ型領域、５４ 絶縁膜（ＳｉＯ２）、５５ アルミ配線、５６ Ｐ型ポリシリコン領域、５８ Ｎ型ポリシリコン領域、６０ 温度センサ、６２ アノード、６４ カソード、７０、７０ａ、７０ｂ 温度検出用ダイオード、７１ 逆電圧クランプ用ダイオード、７２ ゲート、７４ コレクタ、７６エミッタ、７８ ベース、８０ 電力用トランジスタ（ＩＧＢＴ）
Claims (8)
- 基板上に形成された電力用半導体素子と、
前記基板上に形成された少なくとも一つの温度検出用ダイオードを含む温度センサと
を備える電力用半導体装置であって、
前記ダイオードを構成する互いに異なる２つの導電型の領域のうち一方の領域と前記半導体素子のベース領域との間で形成される容量と、前記２つの導電型の他方の領域と前記半導体素子のベース領域との間で形成される容量とは、互いに実質的に等しいことを特徴とする電力用半導体装置。 - 前記ダイオードを構成する互いに異なる２つの導電型の各領域は、前記半導体素子のベース領域と対向する面積が互いに等しいことを特徴とする請求項１に記載の電力用半導体装置。
- 前記温度センサは、
温度検出用のアノードとカソードとの間で順方向に接続された前記温度検出用ダイオードと、
前記アノードと前記カソードとの間で逆方向に接続され、逆方向に生じる電圧をクランプする少なくとも一つの逆電圧クランプ用ダイオードと
を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の電力用半導体装置。 - 前記逆電圧クランプ用ダイオードを構成する互いに異なる２つの導電型の領域のうち一方の領域と前記半導体素子のベース領域との間で形成される容量と、前記２つの導電型の他方の領域と前記半導体素子のベース領域との間で形成される容量とは、互いに実質的に等しいことを特徴とする請求項３に記載の電力用半導体装置。
- 前記温度検出用ダイオードにおける各導電型の領域と、前記半導体素子のベース領域との間で形成される各容量の総容量は、
前記逆電圧クランプ用ダイオードにおける各導電型の領域と、前記半導体素子のベース領域との間で形成される各容量の総容量と実質的に等しいことを特徴とする請求項３に記載の電力用半導体装置。 - 前記逆電圧クランプ用ダイオードが前記半導体素子のベース領域と対向する総面積は、前記温度検出用ダイオードが前記半導体素子のベース領域と対向する総面積と実質的に等しいことを特徴とする請求項３から５のいずれか一項に記載の電力用半導体装置。
- 前記温度検出用ダイオードは、複数のダイオードを直列接続して構成され、
前記直列接続されている各ダイオードは、前記各ダイオードを構成する互いに異なる２つの導電型の領域のうち一方の領域と前記半導体素子のベース領域との間で形成される容量と、前記２つの導電型の他方の領域と前記半導体素子のベース領域との間で形成される容量とは、互いに実質的に等しいことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の電力用半導体装置。 - 前記温度検出用ダイオードは、絶縁膜を介して前記半導体素子のベース領域に対向する総面積と、前記絶縁膜の厚みとの比が、
前記逆電圧クランプ用ダイオードが絶縁膜を介して前記半導体素子のベース領域に対向する総面積と、前記絶縁膜の厚みとの比と実質的に等しいことを特徴とする請求項３から７のいずれか一項に記載の電力用半導体装置。
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