JP5428208B2 - Semiconductor device - Google Patents

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Description

この発明は、負荷に負荷電流を供給するメイン半導体素子と、このメイン半導体素子と並列接続され、メイン半導体素子と共にカレントミラー回路を構成して負荷電流を検出するためのセンス半導体素子とを同一の半導体基板に備えた半導体装置に関する。   According to the present invention, a main semiconductor element that supplies a load current to a load, and a sense semiconductor element that is connected in parallel with the main semiconductor element and forms a current mirror circuit together with the main semiconductor element to detect the load current are the same. The present invention relates to a semiconductor device provided on a semiconductor substrate.

従来、この種の半導体装置においてメイン半導体素子およびセンス半導体素子には、両半導体素子のセル数の比に比例した電流が流れる。たとえば、メイン半導体素子を構成するセル(以下、メインセルという)の数が10000、センス半導体素子を構成するセル(以下、センスセルという)の数が10とすると、1000:1のカレントミラー比で電流が流れる。   Conventionally, in this type of semiconductor device, a current proportional to the ratio of the number of cells of both semiconductor elements flows through the main semiconductor element and the sense semiconductor element. For example, assuming that the number of cells constituting the main semiconductor element (hereinafter referred to as main cell) is 10,000 and the number of cells constituting the sense semiconductor element (hereinafter referred to as sense cell) is 10, the current mirror ratio is 1000: 1. Flows.

上記の構成では、メイン半導体素子に電流が多く流れるため、そのオン抵抗はセンス半導体素子のオン抵抗に比べて抵抗値が非常に小さい。このため、配線抵抗とオン抵抗の抵抗値比率は、メイン半導体素子とセンス半導体素子とで異なってしまう。たとえば、メイン半導体素子のオン抵抗、配線抵抗の抵抗値をそれぞれ110mΩ、40mΩとし、センス半導体素子のオン抵抗、配線抵抗の抵抗値をそれぞれ110Ω、40mΩとすると、メイン半導体素子の方がセンス半導体素子に比べて配線抵抗の抵抗値比率が高くなる。   In the above configuration, since a large amount of current flows through the main semiconductor element, its on-resistance has a very small resistance value compared to the on-resistance of the sense semiconductor element. For this reason, the resistance value ratio between the wiring resistance and the on-resistance differs between the main semiconductor element and the sense semiconductor element. For example, if the on-resistance and wiring resistance of the main semiconductor element are 110 mΩ and 40 mΩ, respectively, and the on-resistance and wiring resistance of the sense semiconductor element are 110 and 40 mΩ, respectively, the main semiconductor element is the sense semiconductor element. The resistance ratio of the wiring resistance is higher than

また、MOSトランジスタなどの半導体素子における配線には、通常、金属配線、たとえばAl配線が用いられる。Al配線とMOSトランジスタの温度特性は、たとえば、前者が約3000ppm/T、後者が約4500ppm/Tと異なっている。このため、上述の抵抗値比率の相違により、カレントミラー回路比の精度は、温度によって変化し、電流検出精度が悪化するという問題があった。   Further, metal wiring, for example, Al wiring, is usually used for wiring in a semiconductor element such as a MOS transistor. For example, the temperature characteristics of the Al wiring and the MOS transistor are different from about 3000 ppm / T in the former and about 4500 ppm / T in the latter. For this reason, due to the difference in the resistance value ratio described above, the accuracy of the current mirror circuit ratio varies depending on the temperature, and there is a problem that the current detection accuracy deteriorates.

そこで、その問題を解決する半導体装置として、特許文献1に記載の二重拡散型電界効果トランジスタ(DMOS,Double-diffused MOSFET)が提案されている。このDMOSは、負荷に負荷電流を供給するメインDMOSと、負荷電流を検出するセンスDMOSとを同一半導体基板内に形成している。メインおよびセンスDMOSは、ドレイン端子およびゲート端子を共用しており、カレントミラー回路を構成している。   Therefore, as a semiconductor device that solves the problem, a double-diffused field effect transistor (DMOS, Double-diffused MOSFET) described in Patent Document 1 has been proposed. In this DMOS, a main DMOS that supplies a load current to a load and a sense DMOS that detects the load current are formed in the same semiconductor substrate. The main and sense DMOSs share a drain terminal and a gate terminal, and constitute a current mirror circuit.

メインDMOSのソースには、ソース端子およびケルビン端子が接続され、センスDMOSのソースには、電流検出用のミラー端子が接続されている。センスDMOSのソースおよびミラー端子間には、抵抗が接続されている。この抵抗は、センスDMOSの外縁表面部に形成されたn−型の拡散層に電極を接続して構成されている。
そして、ドレイン領域の抵抗成分と抵抗の温度係数(温度に対する抵抗値の変化)を同じに設定することにより、オン抵抗比(カレントミラー比)のゲート電圧およびチャネル温度依存性を小さくする。
A source terminal and a Kelvin terminal are connected to the source of the main DMOS, and a mirror terminal for current detection is connected to the source of the sense DMOS. A resistor is connected between the source of the sense DMOS and the mirror terminal. This resistor is configured by connecting an electrode to an n− type diffusion layer formed on the outer peripheral surface portion of the sense DMOS.
Then, by setting the resistance component of the drain region and the temperature coefficient of resistance (change in resistance value with respect to temperature) to be the same, the dependence of the on-resistance ratio (current mirror ratio) on the gate voltage and channel temperature is reduced.

特許第3237612号公報(第23段落、図18)。Japanese Patent No. 3237612 (23rd paragraph, FIG. 18).

しかし、上記特許文献1に記載の半導体装置は、センスDMOSのソースおよびミラー端子間に接続された抵抗が、センスDMOSの外縁表面部に形成されたn−型の拡散層に電極を接続して構成されている構造であるため、抵抗を配置するための占有領域が素子外縁に必要となるので、半導体装置のサイズが横方向に拡大してしまうという問題がある。   However, in the semiconductor device described in Patent Document 1, a resistor connected between the source and the mirror terminal of the sense DMOS has an electrode connected to an n− type diffusion layer formed on the outer peripheral surface portion of the sense DMOS. Since the structure is configured, an occupation region for disposing the resistor is required on the outer edge of the element, which causes a problem that the size of the semiconductor device is increased in the lateral direction.

そこでこの発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、半導体装置のサイズを大きくすることなく、メインおよびセンスDMOS間におけるオン抵抗比の誤差を小さくし、電流検出精度を高めることを目的とする。   Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problem, and reduces the on-resistance ratio error between the main and sense DMOSs without increasing the size of the semiconductor device, thereby improving the current detection accuracy. With the goal.

この発明は、上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、第1導電型の第1半導体層(4)と、前記第1半導体層の表層部に形成された第2導電型の第2半導体層(5)と、前記第2半導体層の表層部に形成された第1導電型の第3半導体層(7)と、前記第2半導体層の表層部に選択的に形成され、前記第2半導体層よりも不純物濃度の高い第2導電型の第4半導体層(6)と、ゲート絶縁膜を介して前記第3半導体層の表層部から形成されたゲート電極(8)と、層間絶縁膜を介して前記第3および第4半導体層と電気的に接続された第1電極(10)と、前記ゲート電極に印加する電圧によって前記第1電極との間で電流を流す第2電極(2)と、を有する複数のセルから構成され、負荷(70)に負荷電流(IS)を供給するメイン半導体素子(20)と、前記負荷電流を検出するために前記メイン半導体素子と並列接続され、前記メイン半導体素子と共にカレントミラー回路を構成し、前記メイン半導体素子を構成するセルの数よりも少ないセルにより構成されたセンス半導体素子(30)と、を備えた半導体装置(1)において、セルを構成する前記第3半導体層の抵抗値が、前記メイン半導体素子を構成する各セルよりも前記センス半導体素子を構成する各セルの方が大きいという技術的手段を用いる。   In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, there is provided a first conductive type first semiconductor layer (4) and a second conductive type formed on a surface layer portion of the first semiconductor layer. The second semiconductor layer (5), the third semiconductor layer (7) of the first conductivity type formed in the surface layer portion of the second semiconductor layer, and the surface layer portion of the second semiconductor layer. A fourth conductivity type fourth semiconductor layer (6) having an impurity concentration higher than that of the second semiconductor layer, and a gate electrode (8) formed from a surface layer portion of the third semiconductor layer via a gate insulating film, The first electrode (10) electrically connected to the third and fourth semiconductor layers through the interlayer insulating film and the first electrode is configured to pass a current between the first electrode by a voltage applied to the gate electrode. It consists of a plurality of cells having two electrodes (2), and supplies a load current (IS) to a load (70) A main semiconductor element (20) connected in parallel with the main semiconductor element for detecting the load current, and forming a current mirror circuit together with the main semiconductor element, the number of cells constituting the main semiconductor element In a semiconductor device (1) comprising a sense semiconductor element (30) constituted by a small number of cells, the resistance value of the third semiconductor layer constituting the cell is greater than that of each cell constituting the main semiconductor element. The technical means that each cell constituting the sense semiconductor element is larger is used.

セルを構成する第3半導体層(7)の抵抗値(いわゆるソース抵抗)が、メイン半導体素子(20)を構成する各セルよりもセンス半導体素子(30)を構成する各セルの方が大きい。つまり、従来のように、抵抗を配置するための占有領域をセンス半導体素子の外縁に設ける必要がない。
したがって、半導体装置(1)のサイズを大きくすることなく、メインおよびセンス半導体素子間におけるオン抵抗比の誤差を小さくし、電流検出精度を高めることができる。
The resistance value (so-called source resistance) of the third semiconductor layer (7) constituting the cell is larger in each cell constituting the sense semiconductor element (30) than in each cell constituting the main semiconductor element (20). That is, unlike the conventional case, it is not necessary to provide an occupied region for arranging the resistor at the outer edge of the sense semiconductor element.
Therefore, the error of the on-resistance ratio between the main and sense semiconductor elements can be reduced and the current detection accuracy can be increased without increasing the size of the semiconductor device (1).

請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の半導体装置(1)において、セルを構成する前記第3半導体層(7)と前記第1電極(10)とが電気的に接続されている領域(11)の面積が、前記メイン半導体素子(20)を構成する各セルよりも前記センス半導体素子(30)を構成する各セルの方が小さいという技術的手段を用いる。   According to a second aspect of the present invention, in the semiconductor device (1) according to the first aspect, the third semiconductor layer (7) and the first electrode (10) constituting the cell are electrically connected. The technical means is used in which each cell constituting the sense semiconductor element (30) has a smaller area (11) than the cells constituting the main semiconductor element (20).

第3半導体層(7)と第1電極(10)とが電気的に接続されている領域(11)、いわゆるコンタクト面積を小さくすると、第3半導体層の抵抗値を大きくすることができる。
したがって、センス半導体素子(30)の各セルにおける第3半導体層の第1電極とのコンタクト面積をメイン半導体素子(20)の各セルよりも小さくすることにより、センス半導体素子を構成する各セルの第3半導体層の抵抗値をメイン半導体素子を構成する各セルよりも大きくすることができる。
When the region (11) where the third semiconductor layer (7) and the first electrode (10) are electrically connected, that is, the so-called contact area is reduced, the resistance value of the third semiconductor layer can be increased.
Therefore, by making the contact area with the first electrode of the third semiconductor layer in each cell of the sense semiconductor element (30) smaller than each cell of the main semiconductor element (20), each cell constituting the sense semiconductor element is arranged. The resistance value of the third semiconductor layer can be made larger than each cell constituting the main semiconductor element.

請求項3に記載の発明では、請求項1または請求項2に記載の半導体装置(1)において、隣接するセルを構成する前記ゲート電極(8)の表層部の平面形状がストライプ状であるという技術的手段を用いる。   According to a third aspect of the present invention, in the semiconductor device (1) according to the first or second aspect, the planar shape of the surface layer portion of the gate electrode (8) constituting the adjacent cell is a stripe shape. Use technical means.

隣接するセルを構成するゲート電極(8)の表層部の平面形状がストライプ状であるため、セル内におけるしきい値電圧の変動が小さいので、メインおよびセンス半導体素子間におけるオン抵抗比の誤差をより一層小さくし、電流検出精度をより一層高めることができる。   Since the planar shape of the surface layer portion of the gate electrode (8) constituting the adjacent cell is a stripe shape, the fluctuation of the threshold voltage in the cell is small, so that the ON resistance ratio error between the main and sense semiconductor elements is reduced. The current detection accuracy can be further increased by further reducing the current detection accuracy.

請求項4に記載の発明では、請求項2に記載の半導体装置(1)において、各セルには、前記第4半導体層(6)がそれぞれ複数ずつ形成されており、各セルにおいて隣接する前記第4半導体層間の前記第3半導体層(7)と前記第1電極(10)とが電気的に接続されている領域(11)の面積が、前記メイン半導体素子(20)よりも前記センス半導体素子(30)の方が小さいという技術的手段を用いる。   According to a fourth aspect of the present invention, in the semiconductor device (1) according to the second aspect, a plurality of the fourth semiconductor layers (6) are formed in each cell, and the cells adjacent to each other are formed in each cell. The area of the region (11) in which the third semiconductor layer (7) and the first electrode (10) between the fourth semiconductor layers are electrically connected is larger than that of the main semiconductor element (20). The technical means that the element (30) is smaller is used.

セルにおいて隣接する第4半導体層(6)間の第3半導体層(7)と第1電極(10)とが電気的に接続されている領域(11)、いわゆるコンタクト面積を小さくすると、第3半導体層の抵抗値を大きくすることができる。
したがって、センス半導体素子(30)の各セルにおいて第4半導体層(6)間の第3半導体層(7)と第1電極(10)とのコンタクト面積をメイン半導体素子(20)の各セルよりも小さくすることにより、センス半導体素子を構成する各セルの第3半導体層の抵抗値をメイン半導体素子を構成する各セルよりも大きくすることができる。
When the region (11) in which the third semiconductor layer (7) between the fourth semiconductor layers (6) adjacent to each other in the cell and the first electrode (10) are electrically connected, the so-called contact area is reduced, the third The resistance value of the semiconductor layer can be increased.
Therefore, in each cell of the sense semiconductor element (30), the contact area between the third semiconductor layer (7) and the first electrode (10) between the fourth semiconductor layers (6) is larger than that of each cell of the main semiconductor element (20). The resistance value of the third semiconductor layer of each cell constituting the sense semiconductor element can be made larger than that of each cell constituting the main semiconductor element.

請求項5に記載の発明では、請求項1または請求項2に記載の半導体装置(1)において、隣接するセルを構成する前記ゲート電極(8)の表層部によって囲まれた領域の平面形状が多角形であるという技術的手段を用いる。   In the invention according to claim 5, in the semiconductor device (1) according to claim 1 or 2, the planar shape of the region surrounded by the surface layer portion of the gate electrode (8) constituting the adjacent cell is Use technical means of polygons.

セルの各辺を合わせてスペースを詰めることができるため、セルの集積度を高めることができる。   Since the space can be reduced by combining the sides of the cell, the degree of cell integration can be increased.

請求項6に記載の発明では、請求項5に記載の半導体装置(1)において、前記センス半導体素子(30)を構成する各セルにおける前記第3半導体層(7)と前記第1電極(10)とが電気的に接続されている領域(11)が、前記多角形である平面形状のセルの領域の外縁のうち角部に対応した領域を除く辺部に対応した領域に形成されてなるという技術的手段を用いる。 According to a sixth aspect of the present invention, in the semiconductor device (1) according to the fifth aspect, the third semiconductor layer (7) and the first electrode (10) in each cell constituting the sense semiconductor element (30). ) Are electrically connected to each other, and the region (11) is formed in a region corresponding to a side portion excluding a region corresponding to a corner portion of an outer edge of the polygonal planar cell region. The technical means is used.

セルの辺部において結晶面方位が高次の辺部の方が低次の辺部よりもしきい値電圧が高くなることが知られている。また、不純物を拡散して第2半導体層(5)を形成する際、横方向に拡散した不純物の濃度が、2次元効果により、セルの辺部よりも角部の方が薄くなる。このため、第2半導体層と、それに接する第3半導体層(7)とにより形成されるチャネル領域における不純物の濃度が、セルの辺部よりも角部の方が薄くなり、しきい値電圧がセルの辺部よりも角部の方が低くなることも知られている。   It is known that the threshold voltage is higher in the side portion of the cell where the crystal plane orientation is higher than in the lower side portion. Further, when forming the second semiconductor layer (5) by diffusing impurities, the concentration of the impurity diffused in the lateral direction becomes thinner at the corner than at the side of the cell due to the two-dimensional effect. For this reason, the impurity concentration in the channel region formed by the second semiconductor layer and the third semiconductor layer (7) in contact with the second semiconductor layer is lower at the corner than at the side of the cell, and the threshold voltage is reduced. It is also known that corners are lower than cell edges.

そこで、センス半導体素子(30)を構成する各セルにおける第3半導体層と第1電極(10)とが電気的に接続されている領域を、多角形である平面形状のセルの領域の外縁のうち角部に対応した領域を除く辺部に対応した領域、すなわち、しきい値電圧の高い領域(電流密度の小さい領域)に形成することにより、第3半導体層と第1電極(10)とが電気的に接続されている領域と、しきい値電圧の低い領域(電流密度の大きい領域)との間の距離を長くすることができるため、第3半導体層の抵抗値を大きくすることができる。
請求項7に記載の発明では、請求項5に記載の半導体装置(1)において、前記センス半導体素子(30)を構成する各セルにおける前記第3半導体層(7)と前記第1電極(10)とが電気的に接続されている領域(11)が、前記多角形である平面形状のセルの領域の外縁のうちしきい値電圧が低くなる結晶面方位の辺部に対応した領域を除く前記しきい値電圧が高くなる結晶面方位の辺部に対応した領域に形成されてなるという技術的手段を用いる。
Accordingly, the region where the third semiconductor layer and the first electrode (10) in each cell constituting the sense semiconductor element (30) are electrically connected is defined as the outer edge of the polygonal planar cell region. The third semiconductor layer and the first electrode (10) are formed in a region corresponding to the side portion excluding a region corresponding to the corner portion, that is, a region having a high threshold voltage (region having a low current density). Since the distance between the electrically connected region and the region with low threshold voltage (region with high current density) can be increased, the resistance value of the third semiconductor layer can be increased. it can.
According to a seventh aspect of the present invention, in the semiconductor device (1) according to the fifth aspect, the third semiconductor layer (7) and the first electrode (10) in each cell constituting the sense semiconductor element (30). ) Are electrically connected to the region (11) excluding the region corresponding to the side of the crystal plane orientation where the threshold voltage is low, among the outer edges of the polygonal planar cell region The technical means of forming in the area | region corresponding to the side part of the crystal plane orientation to which the said threshold voltage becomes high is used.

請求項に記載の発明では、請求項1ないし請求項のいずれか1つに記載の半導体装置(1)において、各セルにおいて前記第3半導体層(7)と第4半導体層(6)とが接触する部分の表面積の大きさが前記メイン半導体素子(20)と前記センス半導体素子(30)とで異なるという技術的手段を用いる。 According to an eighth aspect of the present invention, in the semiconductor device (1) according to any one of the first to seventh aspects, the third semiconductor layer (7) and the fourth semiconductor layer (6) in each cell. The technical means that the size of the surface area of the portion in contact with is different between the main semiconductor element (20) and the sense semiconductor element (30) is used.

第3半導体層(7)と第4半導体層(6)とが接触する部分の表面積の大きさを変えることにより、第3半導体層と第1電極(10)とのコンタクト面積を変えることができるため、第3半導体層の抵抗値を変えることができる。
したがって、センス半導体素子を構成する各セルの第3半導体層(7)と第4半導体層(6)とが接触する部分の表面積の大きさをメイン半導体素子(20)の各セルと異ならせることにより、センス半導体素子(30)を構成する各セルの第3半導体層の抵抗値を調整することができる。
By changing the surface area of the portion where the third semiconductor layer (7) and the fourth semiconductor layer (6) are in contact, the contact area between the third semiconductor layer and the first electrode (10) can be changed. Therefore, the resistance value of the third semiconductor layer can be changed.
Therefore, the surface area of the portion where the third semiconductor layer (7) and the fourth semiconductor layer (6) of each cell constituting the sense semiconductor element are in contact with each cell of the main semiconductor element (20) is different. Thus, the resistance value of the third semiconductor layer of each cell constituting the sense semiconductor element (30) can be adjusted.

請求項に記載の発明では、請求項1ないし請求項のいずれか1つに記載の半導体装置(1)において、前記センス半導体素子(30)を構成する各セルの前記第3半導体層(7)の表層部上の一部に前記第1電極が形成されることで前記表層部上の残部に前記第1電極が形成されていない領域(12)が配置されてなるという技術的手段を用いる。 According to a ninth aspect of the present invention, in the semiconductor device (1) according to any one of the first to eighth aspects, the third semiconductor layer (30) of each cell constituting the sense semiconductor element (30). 7) The technical means that the region (12) where the first electrode is not formed is arranged in the remaining part of the surface layer part by forming the first electrode on a part of the surface layer part of 7). Use.

第3半導体層(7)の表層部において第1電極(10)を形成しない領域(12)を配置すると、その第3半導体層と第1電極とのコンタクト面積を小さくすることができるため、その第3半導体層の抵抗値を大きくすることができる。
したがって、センス半導体素子(30)の各セルにおいて第3半導体層(7)の表層部において第1電極(10)を形成しない領域(12)を配置することにより、センス半導体素子を構成する各セルの第3半導体層の抵抗値を調整することができる。
If the region (12) where the first electrode (10) is not formed is arranged in the surface layer portion of the third semiconductor layer (7), the contact area between the third semiconductor layer and the first electrode can be reduced. The resistance value of the third semiconductor layer can be increased.
Accordingly, in each cell of the sense semiconductor element (30), each cell constituting the sense semiconductor element is arranged by disposing the region (12) where the first electrode (10) is not formed in the surface layer portion of the third semiconductor layer (7). The resistance value of the third semiconductor layer can be adjusted.

請求項10に記載の発明では、請求項1ないし請求項のいずれか1つに記載の半導体装置(1)において、前記第3半導体層(7)よりも不純物濃度の低い第1導電型の第5半導体層(13)が、前記センス半導体素子(30)を構成する各セルの第3半導体層に形成されてなるという技術的手段を用いる。 According to a tenth aspect of the present invention, in the semiconductor device (1) according to any one of the first to ninth aspects, the first conductivity type having a lower impurity concentration than the third semiconductor layer (7). The technical means that the fifth semiconductor layer (13) is formed in the third semiconductor layer of each cell constituting the sense semiconductor element (30) is used.

第3半導体層(7)よりも不純物濃度の低い第1導電型の第5半導体層(13)を、センス半導体素子(30)を構成する各セルの第3半導体層に形成することにより、第3半導体層の抵抗値の調整範囲を拡大することができる。   By forming the first conductivity type fifth semiconductor layer (13) having a lower impurity concentration than the third semiconductor layer (7) in the third semiconductor layer of each cell constituting the sense semiconductor element (30), The adjustment range of the resistance value of the three semiconductor layers can be expanded.

請求項1に記載の発明では、請求項1ないし請求項10のいずれか1つに記載の半導体装置(1)において、前記メイン半導体素子(20)およびセンス半導体素子(30)を構成する各セルの前記第2電極(2)が接続された複数層からなる裏面電極膜(D)が前記半導体基板の裏面に形成されており、前記裏面電極膜のうち、前記センス半導体素子に対応する範囲には前記裏面電極膜の1層以上が形成されていない領域(D1)が配置されてなるという技術的手段を用いる。 In the invention according to claim 1 1, constituting the semiconductor device according to any one of claims 1 to 10 (1), said main semiconductor element (20) and sense the semiconductor elements (30) each A back electrode film (D) composed of a plurality of layers connected to the second electrode (2) of the cell is formed on the back surface of the semiconductor substrate, and the range corresponding to the sense semiconductor element in the back electrode film A technical means is used in which a region (D1) in which one or more layers of the back electrode film are not formed is disposed.

第2電極膜(D)のうち、センス半導体素子(30)に対応する範囲には第2電極膜の1層以上が形成されていない領域(D1)が配置されてなるため、センス半導体素子(30)を構成する各セルの第1電極(10)および第2電極膜間の抵抗値を大きくすることができる。
したがって、センス半導体素子の抵抗値を調整することができる。
In the second electrode film (D), a region (D1) where one or more layers of the second electrode film are not formed is arranged in a range corresponding to the sense semiconductor element (30). 30), the resistance value between the first electrode (10) and the second electrode film of each cell can be increased.
Therefore, the resistance value of the sense semiconductor element can be adjusted.

請求項1に記載の発明では、請求項1ないし請求項1のいずれか1つに記載の半導体装置(1)において、前記メイン半導体素子(20)を構成する各セルの前記第1電極(10)を接続してなるメイン側第1電極膜(21)と、前記センス半導体素子(30)を構成する各セルの前記第1電極を接続してなるセンス側第1電極膜(31)とが前記半導体基板の表層部に形成されてなるという技術的手段を用いる。 In the invention according to claim 1 2, in the semiconductor device according to any one of claims 1 to 1 1 (1), the first electrode of each cell constituting the main semiconductor element (20) A main first electrode film (21) formed by connecting (10) and a first electrode film (31) formed by connecting the first electrode of each cell constituting the sense semiconductor element (30). Is used on the surface layer portion of the semiconductor substrate.

請求項1に記載の発明では、請求項1に記載の半導体装置(1)において、前記メイン側第1電極膜(21)に接続されたメイン側端子(S)と、前記センス側第1電極膜(31)に接続されたセンス側端子(M)と、前記メイン側第1電極膜において前記メイン側端子とは異なる箇所に接続された電圧検出端子(K)と、を備えており、前記センス側端子および電圧検出端子が、前記センス半導体素子に流れる電流を検出するための電流検出回路(50)に接続可能に構成されており、前記センス半導体素子(30)の配線抵抗値(Rc)と、前記センス側端子および前記電流検出回路間の配線抵抗値(Rd)とを加算した配線抵抗値(Rc+Rd)が、前記メイン側端子および電圧検出端子間の配線抵抗値(Rb)を前記メイン側端子の配線抵抗値(Ra+Rb)から減算した配線抵抗値とほぼ等しくなるように構成されてなるという技術的手段を用いる。 In the invention according to claim 1 3, in the semiconductor device according to claim 1 2 (1), a main terminal (S) connected to said main-side first electrode film (21), the said sensing side A sense-side terminal (M) connected to one electrode film (31); and a voltage detection terminal (K) connected to a location different from the main-side terminal in the main-side first electrode film. The sense-side terminal and the voltage detection terminal are configured to be connectable to a current detection circuit (50) for detecting a current flowing through the sense semiconductor element, and a wiring resistance value of the sense semiconductor element (30) ( Rc) and a wiring resistance value (Rc + Rd) obtained by adding together the wiring resistance value (Rd) between the sense side terminal and the current detection circuit gives the wiring resistance value (Rb) between the main side terminal and the voltage detection terminal. The main side Using technical means to become configured to be substantially equal to the wiring resistance value obtained by subtracting from the wiring resistance value (Ra + Rb) of the child.

センス半導体素子の配線抵抗値(Rc)と、センス側端子(M)および電流検出回路(50)間の配線抵抗値(Rd)とを加算した配線抵抗値(Rc+Rd)が、メイン側端子(S)および電圧検出端子(K)間の配線抵抗値(Rb)をメイン側端子の配線抵抗値(Ra+Rb)から減算した配線抵抗値(Ra)とほぼ等しくなるように構成されてなるため、メインおよびセンス半導体素子間におけるオン抵抗比(カレントミラー比)の誤差を小さくすることができるので、電流検出精度を高めることができる。   A wiring resistance value (Rc + Rd) obtained by adding the wiring resistance value (Rc) of the sense semiconductor element and the wiring resistance value (Rd) between the sense side terminal (M) and the current detection circuit (50) is the main side terminal (S ) And the wiring resistance value (Rb) between the voltage detection terminals (K) and the wiring resistance value (Ra) obtained by subtracting the wiring resistance value (Ra + Rb) of the main terminal from the main and Since an error in the on-resistance ratio (current mirror ratio) between the sense semiconductor elements can be reduced, current detection accuracy can be increased.

請求項1に記載の発明では、請求項1または請求項1に記載の半導体装置(1)において、前記センス側第1電極膜(31)と電気的に接続されたセンス側端子(M)が、前記センス側第1電極膜と離間して配置されてなるという技術的手段を用いる。 In the invention described in claim 1 4, claim 1 2 or claim 1 in third semiconductor device according to (1), the sense-side first electrode layer (31) electrically connected to to sense terminal ( M) uses a technical means that is arranged apart from the sense-side first electrode film.

センス側第1電極膜(31)と電気的に接続されたセンス側端子(M)が、センス側第1電極膜と離間して配置されてなるため、センス側第1電極膜およびセンス側端子間に抵抗を付けることができる。
したがって、センス半導体素子の抵抗値を調整することができる。
Since the sense side terminal (M) electrically connected to the sense side first electrode film (31) is disposed apart from the sense side first electrode film, the sense side first electrode film and the sense side terminal You can put a resistance in between.
Therefore, the resistance value of the sense semiconductor element can be adjusted.

請求項1に記載の発明では、請求項1に記載の半導体装置(1)において、前記センス側第1電極膜(31)と前記センス側端子(M)とがポリシリコン抵抗(15)により接続されてなるという技術的手段を用いる。 In the invention according to claim 1 5, wherein the semiconductor device according to claim 1 4 (1), the sense-side first electrode film (31) and said sense terminal (M) is a polysilicon resistor (15) The technical means of being connected by is used.

ポリシリコン抵抗の抵抗値は、ポリシリコン層にイオン注入する不純物の量によって決まるため、そのイオン注入量を制御することにより、センス半導体素子(30)の抵抗値を高精度で調整することができる。   Since the resistance value of the polysilicon resistor is determined by the amount of impurities implanted into the polysilicon layer, the resistance value of the sense semiconductor element (30) can be adjusted with high accuracy by controlling the ion implantation amount. .

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

<第1実施形態>
この発明に係る第1実施形態について図を参照して説明する。以下の各実施形態では、この発明に係る半導体装置として、縦型MOSトランジスタ素子(VDMOS,Vertical Diffused Metal Oxide Semiconductor)を説明する。図1は、VDMOSの適用例を示す回路図である。
<First Embodiment>
A first embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, a vertical MOS transistor element (VDMOS, Vertical Diffused Metal Oxide Semiconductor) will be described as a semiconductor device according to the present invention. FIG. 1 is a circuit diagram showing an application example of VDMOS.

(VDMOSの主要構成)
図1に示すように、VDMOS1は、負荷70に負荷電流ISを供給するためのメインVDMOS20と、負荷電流ISを検出するためのセンスVDMOS30とが備えられている。メインVDMOS20およびセンスVDMOS30は、同一の半導体基板(たとえば、SOI基板)に形成されており、メインVDMOS20およびセンスVDMOS30は、それぞれVDMOSとして機能する複数のセルから構成されている。図1に示す例では、メインVDMOS20およびセンスVDMOS30は、それぞれNチャネル型VDMOSである。
(Main configuration of VDMOS)
As shown in FIG. 1, the VDMOS 1 includes a main VDMOS 20 for supplying a load current IS to a load 70 and a sense VDMOS 30 for detecting the load current IS. The main VDMOS 20 and the sense VDMOS 30 are formed on the same semiconductor substrate (for example, an SOI substrate), and the main VDMOS 20 and the sense VDMOS 30 are each composed of a plurality of cells that function as VDMOSs. In the example shown in FIG. 1, the main VDMOS 20 and the sense VDMOS 30 are each an N-channel type VDMOS.

メインVDMOS20およびセンスVDMOS30は、ドレイン端子Dおよびゲート端子Gがそれぞれ共通接続されており、カレントミラー回路を構成している。この実施形態では、両VDMOSのオン抵抗比(カレントミラー比)は、約1,000に設定されている。したがって、両VDMOSを構成するセルのセル比も約1,000であり、セル数は、メインVDMOS20が、約20,000であり、センスVDMOS30が、20である。   The main VDMOS 20 and the sense VDMOS 30 have a drain terminal D and a gate terminal G connected in common, and constitute a current mirror circuit. In this embodiment, the on-resistance ratio (current mirror ratio) of both VDMOSs is set to about 1,000. Therefore, the cell ratio of the cells constituting both VDMOSs is also about 1,000, the number of cells is about 20,000 for the main VDMOS 20, and 20 for the sense VDMOS 30.

メインVDMOS20のソース端子Sには、負荷70が接続されており、ドレイン端子Dには、電源(図示せず)が接続されている。また、ソース端子Sには、メインVDMOS20のソース電圧を検出するためのケルビン端子Kが接続されている。センスVDMOS30のソース電極には、ミラー端子Mが接続されている。ミラー端子Mはボンディングワイヤ16(図2)によって検出回路50のオペアンプ51の反転入力端子51aに接続されている。   A load 70 is connected to the source terminal S of the main VDMOS 20, and a power supply (not shown) is connected to the drain terminal D. Further, the Kelvin terminal K for detecting the source voltage of the main VDMOS 20 is connected to the source terminal S. A mirror terminal M is connected to the source electrode of the sense VDMOS 30. The mirror terminal M is connected to the inverting input terminal 51a of the operational amplifier 51 of the detection circuit 50 by the bonding wire 16 (FIG. 2).

ケルビン端子Kはボンディングワイヤ17によってオペアンプ51の非反転入力端子51bに接続されている。オペアンプ51の出力は、ゲート電圧を制御するための制御回路60に接続されており、制御回路60は、ゲート端子Gにゲート電圧を印加するためのゲート駆動回路80に接続されている。   The Kelvin terminal K is connected to the non-inverting input terminal 51 b of the operational amplifier 51 by the bonding wire 17. The output of the operational amplifier 51 is connected to a control circuit 60 for controlling the gate voltage, and the control circuit 60 is connected to a gate drive circuit 80 for applying a gate voltage to the gate terminal G.

上記の回路では、メインVDMOS20およびセンスVDMOS30が、ドレイン端子Dから流れ込む電流をそのオン抵抗比(カレントミラー比)に応じて分流し、ミラー端子M側に流れる電流IMからソース端子S側に流れる電流ISを検出する。抵抗R1の両端電圧(抵抗R1の電圧降下)からソース端子Sに流れる電流ISを検出し、その検出した電流値に基づいて制御回路60がゲート電圧を決定し、負荷電流ISを制御する。   In the above circuit, the main VDMOS 20 and the sense VDMOS 30 divide the current flowing from the drain terminal D according to the on-resistance ratio (current mirror ratio), and the current flowing from the current IM flowing to the mirror terminal M side to the source terminal S side. Detect IS. The current IS flowing to the source terminal S is detected from the voltage across the resistor R1 (voltage drop across the resistor R1), and the control circuit 60 determines the gate voltage based on the detected current value to control the load current IS.

図2は、VDMOS1の平面説明図である。VDMOS1の表層部には、メインVDMOS20を構成する各メインセルの各ソース電極間を接続してなる配線層としてのメイン側ソース電極膜21が形成されている。メイン側ソース電極膜21には、パッド状のソース端子Sが接続されている。また、VDMOS1の表面角部には、センスVDMOS30を構成する各センスセルの各ソース電極間を接続してなる配線層としてのセンス側ソース電極膜31が形成されている。センス側ソース電極膜31には、パッド状のミラー端子(センス側ソース端子)Mが接続されている。   FIG. 2 is an explanatory plan view of the VDMOS 1. On the surface layer portion of the VDMOS 1, a main-side source electrode film 21 is formed as a wiring layer connecting the source electrodes of the main cells constituting the main VDMOS 20. A pad-like source terminal S is connected to the main-side source electrode film 21. Further, a sense-side source electrode film 31 as a wiring layer formed by connecting the source electrodes of the sense cells constituting the sense VDMOS 30 is formed at the corner of the surface of the VDMOS 1. A pad-like mirror terminal (sense-side source terminal) M is connected to the sense-side source electrode film 31.

VDMOS1の裏面には、メインVDMOS20およびセンスVDMOS30を構成する各セルのドレイン電極間を共通接続してなるドレイン電極膜2(図3(b))が形成されている。ドレイン電極膜2にはドレイン端子D(図1)が接続されている。この実施形態では、メイン側ソース電極膜21、センス側ソース電極膜31およびドレイン電極膜2は、それぞれAl(アルミニウム)によりベタ状に形成されている。   On the back surface of the VDMOS 1, a drain electrode film 2 (FIG. 3B) formed by commonly connecting the drain electrodes of the cells constituting the main VDMOS 20 and the sense VDMOS 30 is formed. A drain terminal D (FIG. 1) is connected to the drain electrode film 2. In this embodiment, the main-side source electrode film 21, the sense-side source electrode film 31, and the drain electrode film 2 are each formed in a solid shape from Al (aluminum).

メイン側ソース電極膜21およびセンス側ソース電極膜31の周囲には、メインVDMOS20およびセンスVDMOS30を構成する各セルのゲート電極8(図3)間を共通接続してなるゲート電極膜(ゲートランナ)5が形成されている。ゲート電極膜5には、パッド状のゲート端子Gが接続されている。メイン側ソース電極膜21、センス側ソース電極膜31およびゲート電極膜5の境界には、電極膜が形成されていない絶縁領域1aが形成されている。   Around the main-side source electrode film 21 and the sense-side source electrode film 31, a gate electrode film (gate runner) is formed by commonly connecting the gate electrodes 8 (FIG. 3) of the cells constituting the main VDMOS 20 and the sense VDMOS 30. 5 is formed. A pad-shaped gate terminal G is connected to the gate electrode film 5. At the boundary between the main-side source electrode film 21, the sense-side source electrode film 31 and the gate electrode film 5, an insulating region 1a where no electrode film is formed is formed.

メイン側ソース電極膜21には、メインVDMOS20の電圧を検出するためのパッド状のケルビン端子Kが接続されている。
この実施形態では、ソース端子Sは、矩形状に形成されたメイン側ソース電極膜21の長手方向一端近傍に配置されており、ケルビン端子Kは、メイン側ソース電極膜21の長手方向他端の一方の角部近傍に配置されている。
A pad-shaped Kelvin terminal K for detecting the voltage of the main VDMOS 20 is connected to the main-side source electrode film 21.
In this embodiment, the source terminal S is disposed in the vicinity of one end in the longitudinal direction of the main-side source electrode film 21 formed in a rectangular shape, and the Kelvin terminal K is disposed at the other end in the longitudinal direction of the main-side source electrode film 21. It is arranged near one corner.

ドレイン端子Dからソース端子Sに流れるドレイン電流のメイン側ソース電極膜21上の経路(以下、ドレイン電流経路という)14が、メイン側ソース電極膜21に設定された始点P1および終点P2間の経路であるとする。始点P1およびケルビン端子K間のドレイン電流経路14におけるメイン側ソース電極膜21の配線抵抗値をRa、ケルビン端子Kおよびソース端子S間のドレイン電流経路14におけるメイン側ソース電極膜21の配線抵抗値をRbとする。   A path (hereinafter referred to as a drain current path) 14 of the drain current flowing from the drain terminal D to the source terminal S on the main-side source electrode film 21 is a path between the start point P1 and the end point P2 set in the main-side source electrode film 21. Suppose that The wiring resistance value of the main-side source electrode film 21 in the drain current path 14 between the starting point P1 and the Kelvin terminal K is Ra, and the wiring resistance value of the main-side source electrode film 21 in the drain current path 14 between the Kelvin terminal K and the source terminal S. Is Rb.

また、センス側ソース電極膜31の配線抵抗値をRc、センスVDMOS30において調整することにより付加された抵抗値を調整抵抗値Rs、ミラー端子Mおよびオペアンプ51の反転入力端子51a間の配線抵抗値をRdとする。
ケルビン端子Kは、配線抵抗値Ra,Rbの調整度合いに応じて配置され、配線抵抗値Rbを大きくする場合は、図2に示すように、ソース端子Sから極力離れた位置に配置される。
In addition, the wiring resistance value of the sense side source electrode film 31 is Rc, the resistance value added by adjusting the sense VDMOS 30 is the adjustment resistance value Rs, the wiring resistance value between the mirror terminal M and the inverting input terminal 51 a of the operational amplifier 51 is Let Rd.
The Kelvin terminal K is arranged according to the adjustment degree of the wiring resistance values Ra and Rb. When the wiring resistance value Rb is increased, the Kelvin terminal K is arranged at a position as far as possible from the source terminal S as shown in FIG.

メインVDMOS20およびセンスVDMOS30のオン抵抗比を等しくするためには、Ra=(Rc+Rd)に設定する必要がある。そこで、この実施形態では、センスVDMOS30に対して調整抵抗値Rsを加えることにより、メインVDMOS20およびセンスVDMOS30のオン抵抗比の誤差を極力小さくする。以下、センスVDMOS30に調整抵抗値Rsを加えるための構成を説明する。   In order to equalize the on-resistance ratio of the main VDMOS 20 and the sense VDMOS 30, it is necessary to set Ra = (Rc + Rd). Therefore, in this embodiment, the error of the on-resistance ratio between the main VDMOS 20 and the sense VDMOS 30 is minimized by adding the adjustment resistance value Rs to the sense VDMOS 30. Hereinafter, a configuration for adding the adjustment resistance value Rs to the sense VDMOS 30 will be described.

(セル構造)
図3は、メインVDMOS20を構成するメインセルの構造を示す説明図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のA−A矢視断面図である。図4は、センスVDMOS30を構成するセンスセルの構造を示す説明図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のA−A矢視断面図である。図5は、センスセルの構造を示す説明図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のA−A矢視断面図である。
(Cell structure)
3A and 3B are explanatory views showing the structure of the main cell constituting the main VDMOS 20, wherein FIG. 3A is a plan view and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 4A and 4B are explanatory views showing the structure of the sense cell constituting the sense VDMOS 30, wherein FIG. 4A is a plan view and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 5A and 5B are explanatory views showing the structure of the sense cell, where FIG. 5A is a plan view and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.

図3(a)および図4(a)に示すように、メインセルMaおよびセンスセルSeを構成するゲート電極8の表層部における平面形状は、共にストライプ状を呈している。隣接するゲート電極8間には、ストライプ状を呈するN+型ソース層7が配置されており、そのN+型ソース層7の中には、複数のP+型ボディ層6がN+型ソース層7の延びる方向に沿って複数配置されている。隣接するゲート電極8の中心間が1つのセル(単位セル)を構成し、そのセルが幅方向に繰返し形成されている。   As shown in FIGS. 3A and 4A, the planar shapes of the surface layer portions of the gate electrodes 8 constituting the main cell Ma and the sense cell Se are both striped. An N + type source layer 7 having a stripe shape is disposed between adjacent gate electrodes 8, and a plurality of P + type body layers 6 extend from the N + type source layer 7 in the N + type source layer 7. A plurality are arranged along the direction. A center cell between adjacent gate electrodes 8 forms one cell (unit cell), and the cell is repeatedly formed in the width direction.

図3(b)および図4(b)に示すように、メインセルMaおよびセンスセルSeは、ドレイン電極2と、その表層部に形成されたN+型層3と、その表層部に形成されたN−型層4と、その表層部に形成されたチャネルP層5と、その表層部に形成されたN+型ソース層7と、チャネルP層5の表層部に選択的に形成されたP+型ボディ層6と、このP+型ボディ層6間におけるN+型ソース層7の表層部からN−型層4の内部にかけて形成されたトレンチ8aと、このトレンチ8aの内部にゲート酸化膜(図示せず)を介して形成されたゲート電極8とを備える。メインVDMOS20は、図3(b)に示すように、層間絶縁膜9を介して各メインセルMaの表層部を覆うように形成されたメイン側ソース電極膜21を備えており、センスVDMOS30は、図4(b)に示すように、層間絶縁膜9を介して各センスセルSeの表層部を覆うように形成されたセンス側ソース電極膜31を備える。   As shown in FIGS. 3B and 4B, the main cell Ma and the sense cell Se include the drain electrode 2, an N + type layer 3 formed on the surface layer portion thereof, and an N formed on the surface layer portion thereof. − Type layer 4, channel P layer 5 formed on the surface layer portion, N + type source layer 7 formed on the surface layer portion, and P + type body selectively formed on the surface layer portion of channel P layer 5 Layer 6, trench 8 a formed from the surface layer portion of N + -type source layer 7 to the inside of N − -type layer 4 between P + -type body layer 6, and a gate oxide film (not shown) in trench 8 a And a gate electrode 8 formed via As shown in FIG. 3B, the main VDMOS 20 includes a main-side source electrode film 21 formed so as to cover the surface layer portion of each main cell Ma via the interlayer insulating film 9, and the sense VDMOS 30 As shown in FIG. 4B, a sense-side source electrode film 31 is provided so as to cover the surface layer portion of each sense cell Se with the interlayer insulating film 9 interposed therebetween.

図3(a)において符号11で囲まれた領域は、メイン側ソース電極膜21と、N+型ソース層7およびP+型ボディ層6とのコンタクト領域(電気的に接続されている領域)を示す。コンタクト領域11は、層間絶縁膜9に貫通形成されたコンタクトホール(図示せず)によって規定されている。メインセルMaのコンタクト領域11の平面形状は、ストライプ状を呈しており、N+型ソース層7およびP+型ボディ層6における各コンタクト幅は同じC1に設定されている。セルピッチはE1に設定されている。   In FIG. 3A, a region surrounded by reference numeral 11 represents a contact region (electrically connected region) between the main-side source electrode film 21 and the N + type source layer 7 and the P + type body layer 6. . The contact region 11 is defined by a contact hole (not shown) formed through the interlayer insulating film 9. The planar shape of the contact region 11 of the main cell Ma has a stripe shape, and the contact widths in the N + type source layer 7 and the P + type body layer 6 are set to the same C1. The cell pitch is set to E1.

図4(a)および図5(a)に示すように、センスセルSeにおけるセンス側ソース電極膜31と、N+型ソース層7およびP+型ボディ層6とのコンタクト領域11は、メインセルMaのコンタクト領域11と形状が異なる。センスセルSeのP+型ボディ層6におけるコンタクト幅はメインセルMaと同じC1であるが、N+型ソース層7におけるコンタクト幅C2が、メインセルMaのコンタクト幅C1よりも狭くなっている(C2<C1)。   As shown in FIGS. 4A and 5A, the contact region 11 between the sense-side source electrode film 31 and the N + type source layer 7 and the P + type body layer 6 in the sense cell Se is a contact of the main cell Ma. The shape is different from the region 11. The contact width of the sense cell Se in the P + type body layer 6 is the same C1 as that of the main cell Ma, but the contact width C2 in the N + type source layer 7 is narrower than the contact width C1 of the main cell Ma (C2 <C1). ).

つまり、センスセルSeのN+型ソース層7とセンス側ソース電極膜31とのコンタクト面積が、メインセルMaのN+型ソース層7とメイン側ソース電極膜21とのコンタクト面積よりも小さくなっている。なお、センスセルSeは、コンタクト領域11が異なる以外は、メインセルMaと同じ構造である。   That is, the contact area between the N + type source layer 7 of the sense cell Se and the sense side source electrode film 31 is smaller than the contact area between the N + type source layer 7 and the main side source electrode film 21 of the main cell Ma. The sense cell Se has the same structure as the main cell Ma except that the contact region 11 is different.

このように、センスセルSeにおけるN+型ソース層7のコンタクト面積がメインセルMaよりも小さいため、センスVDMOS30における調整抵抗値RsとしてのN+型ソース層7の抵抗値を大きくすることができる。また、コンタクト幅C2を変えることにより、調整抵抗値Rsを調整することができる。   Thus, since the contact area of the N + type source layer 7 in the sense cell Se is smaller than that of the main cell Ma, the resistance value of the N + type source layer 7 as the adjustment resistance value Rs in the sense VDMOS 30 can be increased. Further, the adjustment resistance value Rs can be adjusted by changing the contact width C2.

図6は、メインVDMOS20およびセンスVDMOS30の単位面積当りのオン抵抗比を示す説明図である。図7は、センスVDMOSに調整抵抗を備えていないVDMOSのオン抵抗比を示す説明図である。
図7に示すVDMOSでは、センスVDMOSにおいて調整抵抗が存在しないため、メインVDMOSの配線抵抗値Ra≠センスVDMOSの配線抵抗値(Rc+Rd)である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing the on-resistance ratio per unit area of the main VDMOS 20 and the sense VDMOS 30. FIG. 7 is an explanatory diagram showing the on-resistance ratio of a VDMOS that does not include an adjustment resistor in the sense VDMOS.
In the VDMOS shown in FIG. 7, since there is no adjustment resistor in the sense VDMOS, the wiring resistance value Ra of the main VDMOS is not equal to the wiring resistance value (Rc + Rd) of the sense VDMOS.

しかし、図6に示すように、上記実施形態のVDMOS1によれば、センスVDMOS30において調整抵抗値Rsを加えることができるため、メインVDMOS20の配線抵抗値Ra=(センスVDMOS30の配線抵抗値(Rc+Rd)+調整抵抗値Rs)にすることができる。   However, as shown in FIG. 6, according to the VDMOS 1 of the above embodiment, since the adjustment resistance value Rs can be added in the sense VDMOS 30, the wiring resistance value Ra of the main VDMOS 20 = (wiring resistance value (Rc + Rd) of the sense VDMOS 30) + Adjustment resistance value Rs).

つまり、従来のように、抵抗を配置するための占有領域をセンスVDMOS30の外縁に設ける必要がない。
したがって、VDMOS1のサイズを大きくすることなく、メインおよびセンスVDMOS間におけるオン抵抗比の誤差を小さくし、電流検出精度を高めることができる。
また、P+型ボディ層6のコンタクト面積が、N+型ソース層7のコンタクト面積よりも大きいため、寄生トランジスタが動作し難くなるので、破壊され難くすることができる。
In other words, unlike the prior art, it is not necessary to provide an occupied area for arranging the resistor at the outer edge of the sense VDMOS 30.
Therefore, the error of the on-resistance ratio between the main and sense VDMOS can be reduced and the current detection accuracy can be increased without increasing the size of the VDMOS 1.
Further, since the contact area of the P + type body layer 6 is larger than the contact area of the N + type source layer 7, the parasitic transistor becomes difficult to operate, so that it is difficult to be destroyed.

(調整抵抗値Rsの調整方法1)
次に、調整抵抗値Rsの調整方法1について図を参照して説明する。図8(a)は、センスセルSeの平面説明図である。
(Adjustment resistance value Rs adjustment method 1)
Next, the adjustment method 1 of the adjustment resistance value Rs will be described with reference to the drawings. FIG. 8A is a plan view of the sense cell Se.

図8(a)に示すように、センスセルSeでは、各P+型ボディ層6それぞれにコンタクト領域11が独立して形成されており、隣接するP+型ボディ層6間では、コンタクト領域11同士が接続されていない構成になっている。N+型ソース層7とのコンタクト領域11は、相対向するP+型ボディ層6の端部から小面積で突出して形成されている。   As shown in FIG. 8A, in the sense cell Se, a contact region 11 is independently formed in each P + type body layer 6, and the contact regions 11 are connected between adjacent P + type body layers 6. It has not been configured. The contact region 11 with the N + type source layer 7 is formed so as to protrude in a small area from the end of the P + type body layer 6 facing each other.

その突出部11a間の間隔L1を長くすると、N+型ソース層7の抵抗値を大きくすることができ、間隔L1を短くすると、N+型ソース層7の抵抗値を小さくすることができる。つまり、センスセルSeにおいて、相対向するP+型ボディ層6に形成された突出部11a間の間隔L1を変えることにより、センスVDMOS30の調整抵抗値Rsを微調整することができる。   Increasing the distance L1 between the protruding portions 11a can increase the resistance value of the N + -type source layer 7, and decreasing the distance L1 can decrease the resistance value of the N + -type source layer 7. That is, in the sense cell Se, the adjustment resistance value Rs of the sense VDMOS 30 can be finely adjusted by changing the interval L1 between the protruding portions 11a formed in the opposing P + type body layer 6.

(調整抵抗値Rsの調整方法2)
次に、調整抵抗値Rsの調整方法2について図を参照して説明する。図8(b)は、センスセルSeの平面説明図である。
(Adjustment resistance value Rs adjustment method 2)
Next, the adjustment method 2 of the adjustment resistance value Rs will be described with reference to the drawings. FIG. 8B is a plan view of the sense cell Se.

センスセルSeのN+型ソース層7のうち、隣接するP+型ボディ層6間のN+型ソース層7の表層部に対応して形成されたセンス側ソース電極膜31には、センス側ソース電極膜31が形成されていない領域12が配置されている。   Of the N + type source layer 7 of the sense cell Se, the sense side source electrode film 31 is formed on the sense side source electrode film 31 formed corresponding to the surface layer portion of the N + type source layer 7 between the adjacent P + type body layers 6. A region 12 where no is formed is arranged.

つまり、上記領域12が配置されている分、N+型ソース層7とセンス側ソース電極膜31とのコンタクト面積を小さくすることができるため、N+型ソース層7の抵抗値を大きくすることができる。領域12の面積を大きくすると、N+型ソース層7の抵抗値が大きくなり、領域12の面積を小さくすると、N+型ソース層7の抵抗値が小さくなる。
したがって、領域12の面積を変えることにより、センスVDMOS30の調整抵抗値Rsを微調整することができる。
That is, since the contact area between the N + type source layer 7 and the sense-side source electrode film 31 can be reduced by the amount of the region 12, the resistance value of the N + type source layer 7 can be increased. . When the area of the region 12 is increased, the resistance value of the N + type source layer 7 is increased, and when the area of the region 12 is decreased, the resistance value of the N + type source layer 7 is decreased.
Therefore, the adjustment resistance value Rs of the sense VDMOS 30 can be finely adjusted by changing the area of the region 12.

(調整抵抗値Rsの調整方法3)
次に、調整抵抗値Rsの調整方法3について図を参照して説明する。図9は、センスセルSeの平面説明図である。
(Adjustment resistance value Rs adjustment method 3)
Next, the adjustment method 3 of the adjustment resistance value Rs will be described with reference to the drawings. FIG. 9 is an explanatory plan view of the sense cell Se.

N+型ソース層7またはP+型ボディ層6の大きさを、メインセルMaとセンスセルSeとで異ならせることにより、調整抵抗値Rsを調整する。たとえば、図9(a)に示すように、センスセルSeのP+型ボディ層6のうち、ゲート電極8が延びている方向(長手方向)に対応する長さL2を変える。   The adjustment resistance value Rs is adjusted by making the size of the N + type source layer 7 or the P + type body layer 6 different between the main cell Ma and the sense cell Se. For example, as shown in FIG. 9A, the length L2 corresponding to the direction (longitudinal direction) in which the gate electrode 8 extends in the P + type body layer 6 of the sense cell Se is changed.

つまり、P+型ボディ層6間に形成されているN+型ソース層7の配置間隔L3を変える。N+型ソース層7の長さL3を短くすると、N+型ソース層7のコンタクト領域が小さくなるため、N+型ソース層7の抵抗値が大きくなり、長さL3を長くすると、N+型ソース層7のコンタクト領域が大きくなるため、N+型ソース層7の抵抗値が小さくなる。   That is, the arrangement interval L3 of the N + type source layer 7 formed between the P + type body layers 6 is changed. When the length L3 of the N + type source layer 7 is shortened, the contact region of the N + type source layer 7 is reduced. Therefore, the resistance value of the N + type source layer 7 is increased, and when the length L3 is increased, the N + type source layer 7 is increased. Therefore, the resistance value of the N + type source layer 7 is reduced.

したがって、センスセルSeにおけるゲート電極8が延びている方向に対応するP+型ボディ層6またはN+型ソース層7の長さを変えることにより、センスVDMOS30の調整抵抗値Rsを微調整することができる。   Therefore, the adjustment resistance value Rs of the sense VDMOS 30 can be finely adjusted by changing the length of the P + type body layer 6 or the N + type source layer 7 corresponding to the extending direction of the gate electrode 8 in the sense cell Se.

また、図9(b)に示すように、P+型ボディ層6およびN+型ソース層7におけるコンタクト領域11の長さを変えることにより、センスVDMOS30の調整抵抗値Rsを微調整することもできる。   Further, as shown in FIG. 9B, the adjustment resistance value Rs of the sense VDMOS 30 can be finely adjusted by changing the length of the contact region 11 in the P + type body layer 6 and the N + type source layer 7.

(調整抵抗値Rsの調整方法4)
次に、調整抵抗値Rsの調整方法4について図を参照して説明する。図10は、センスセルSeの説明図であり、(a)は平面説明図、(b)は(a)のA−A矢視断面図である。
(Adjustment resistance value Rs adjustment method 4)
Next, the adjustment method 4 of the adjustment resistance value Rs will be described with reference to the drawings. 10A and 10B are explanatory diagrams of the sense cell Se, where FIG. 10A is an explanatory plan view, and FIG. 10B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.

センスセルSeのN+型ソース層7のうち、ゲート電極8に沿った部分と、コンタクト領域11とを除く部分に、N+型ソース層7よりも不純物濃度の低いN−層13が形成されている。これにより、N+型ソース層7の抵抗値を大きくすることができる。N−層13に注入する不純物濃度の上昇に対応してN+型ソース層7の抵抗値が高くなる。
つまり、センスセルSeのN+型ソース層7にN−層13を形成することにより、センスVDMOS30における調整抵抗値Rsの調整範囲を拡大することができる。
An N− layer 13 having an impurity concentration lower than that of the N + type source layer 7 is formed in the N + type source layer 7 of the sense cell Se except for the portion along the gate electrode 8 and the contact region 11. Thereby, the resistance value of the N + type source layer 7 can be increased. The resistance value of the N + -type source layer 7 increases in accordance with the increase in the impurity concentration injected into the N − layer 13.
That is, by forming the N− layer 13 in the N + type source layer 7 of the sense cell Se, the adjustment range of the adjustment resistance value Rs in the sense VDMOS 30 can be expanded.

(変更例)
図11は第1実施形態の変更例を示す説明図である。図11(a)に示すように、ゲート電極8に沿った部分にもN−層13を拡大して形成することもできる。この構造によれば、センスVDMOS30における調整抵抗値Rsの調整範囲をさらに拡大することができる。
(Example of change)
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a modification of the first embodiment. As shown in FIG. 11A, the N− layer 13 can be enlarged and formed also in a portion along the gate electrode 8. According to this structure, the adjustment range of the adjustment resistance value Rs in the sense VDMOS 30 can be further expanded.

また、図11(b)に示すように、(a)に示した構造において、コンタクト領域11をメインセルMaと同じにすることもできる。この構造によれば、メインセルMaとセンスセルSeとでコンタクト領域11を変更しなくても、センスVDMOS30における調整抵抗値Rsを付けることができる。   Further, as shown in FIG. 11B, in the structure shown in FIG. 11A, the contact region 11 can be made the same as the main cell Ma. According to this structure, the adjustment resistance value Rs in the sense VDMOS 30 can be attached without changing the contact region 11 between the main cell Ma and the sense cell Se.

<第2実施形態>
次に、この発明の第2実施形態について図を参照して説明する。この実施形態に係るVDMOSは、セルの形状が四角形であることを特徴とする。図12は、セルの平面説明図であり、(a)はメインセルMaの平面説明図、(b)はセンスセルSeの平面説明図である。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The VDMOS according to this embodiment is characterized in that the shape of the cell is a quadrangle. FIG. 12 is an explanatory plan view of the cell, (a) is an explanatory plan view of the main cell Ma, and (b) is an explanatory plan view of the sense cell Se.

図12(a)に示すように、メインセルMaは、ゲート電極8の表層部によって囲まれた領域の平面形状が四角形になっている。平面視四角形の枠状に形成されたゲート電極8の内側には、平面視四角形のN+型ソース層7が形成されており、その内側には、平面視四角形のP+型ボディ層6が形成されている。N+型ソース層7には、P+型ボディ層6を囲むように枠状のコンタクト領域11が形成されている。   As shown in FIG. 12A, in the main cell Ma, the planar shape of the region surrounded by the surface layer portion of the gate electrode 8 is a quadrangle. An N + type source layer 7 having a square shape in plan view is formed inside the gate electrode 8 formed in a frame shape having a square shape in plan view, and a P + type body layer 6 having a square shape in plan view is formed inside the gate electrode 8. ing. A frame-shaped contact region 11 is formed in the N + type source layer 7 so as to surround the P + type body layer 6.

図12(b)に示すように、センスセルSeは、メインセルMaと同じ構造の形状のゲート電極8、N+型ソース層7およびP+型ボディ層6を有する。N+型ソース層7とのコンタクト領域は、メインセルよりも縮小されている。この実施形態では、N+型ソース層7とのコンタクト領域11bは、センスセルSeの4つの辺部30aの中央部と対応する位置のP+型ボディ層6の端部から突出して形成されている。   As shown in FIG. 12B, the sense cell Se includes a gate electrode 8, an N + type source layer 7 and a P + type body layer 6 having the same structure as the main cell Ma. The contact region with the N + type source layer 7 is smaller than the main cell. In this embodiment, the contact region 11b with the N + type source layer 7 is formed to project from the end of the P + type body layer 6 at a position corresponding to the center of the four sides 30a of the sense cell Se.

このように、センスセルSeにおけるN+型ソース層7とのコンタクト領域を縮小することにより、センスセルSeにおけるN+型ソース層7の抵抗値を大きくすることができるため、センスVDMOS30に調整抵抗値Rsを付けることができる。
つまり、従来のように、抵抗を配置するための占有領域をセンスVDMOS30の外縁に設ける必要がない。
As described above, since the resistance value of the N + type source layer 7 in the sense cell Se can be increased by reducing the contact region with the N + type source layer 7 in the sense cell Se, the adjustment resistance value Rs is attached to the sense VDMOS 30. be able to.
In other words, unlike the prior art, it is not necessary to provide an occupied area for arranging the resistor at the outer edge of the sense VDMOS 30.

したがって、VDMOS1のサイズを大きくすることなく、メインおよびセンスVDMOS間におけるオン抵抗比の誤差を小さくし、電流検出精度を高めることができる。
また、P+型ボディ層6のコンタクト面積が、N+型ソース層7のコンタクト面積よりも大きいため、寄生トランジスタが動作し難くなるため、破壊され難くすることができる。なお、メインセルMaおよびセンスセルSeは、平面視の形状が六角形、八角形などでもよい。また、コンタクト領域11bは、所定の辺部30aに対応する部位にのみ形成してもよい。
Therefore, the error of the on-resistance ratio between the main and sense VDMOS can be reduced and the current detection accuracy can be increased without increasing the size of the VDMOS 1.
Further, since the contact area of the P + type body layer 6 is larger than the contact area of the N + type source layer 7, the parasitic transistor is difficult to operate and can be hardly destroyed. The main cell Ma and the sense cell Se may have a hexagonal shape, an octagonal shape, or the like in plan view. Further, the contact region 11b may be formed only at a portion corresponding to the predetermined side portion 30a.

<第3実施形態>
次に、この発明の第3実施形態について図を参照して説明する。この実施形態に係るVDMOSは、センスセルにおいてしきい値電圧の高い部位にのみN+型ソース層7のコンタクト領域を設けたことを特徴とする。図13(a)は、センスセルSeの平面説明図である。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the invention will be described with reference to the drawings. The VDMOS according to this embodiment is characterized in that the contact region of the N + type source layer 7 is provided only in a portion having a high threshold voltage in the sense cell. FIG. 13A is an explanatory plan view of the sense cell Se.

不純物を拡散してチャネルP層5(図4(b))を形成する際、横方向に拡散した不純物の濃度が、2次元効果により、セルの辺部よりも角部の方が薄くなる。このため、チャネルP層5と、それに接するN+型ソース層7とにより形成されるチャネル領域における不純物の濃度が、セルの辺部よりも角部の方が薄くなり、しきい値電圧がセルの辺部よりも角部の方が低くなることが知られている。   When the channel P layer 5 (FIG. 4B) is formed by diffusing impurities, the concentration of the impurity diffused in the lateral direction becomes thinner at the corners than at the sides of the cell due to the two-dimensional effect. For this reason, the impurity concentration in the channel region formed by the channel P layer 5 and the N + type source layer 7 in contact with the channel P layer 5 is lighter at the corners than at the sides of the cells, and the threshold voltage is It is known that the corner is lower than the side.

そこで、センスセルSeにおけるN+型ソース層7のうち、しきい値電圧の高いセンスセルSeの辺部に対応した領域のみにコンタクト領域を形成することにより、N+型ソース層7の抵抗値を大きくする。   Therefore, the resistance value of the N + type source layer 7 is increased by forming a contact region only in a region corresponding to the side portion of the sense cell Se having a high threshold voltage in the N + type source layer 7 in the sense cell Se.

図13(a)に示す例では、コンタクト領域11は、四角形に形成されている。P+型ボディ層6のうち、センスセルSeの各辺部30aの中央部に対応する部位からN+型ソース層7がP+型ボディ層6の内部に入り込んでいる。その入り込んだ部分のN+型ソース層7aが、コンタクト領域である。   In the example shown in FIG. 13A, the contact region 11 is formed in a square shape. In the P + type body layer 6, the N + type source layer 7 enters the inside of the P + type body layer 6 from a portion corresponding to the central portion of each side 30 a of the sense cell Se. The N + type source layer 7a in the part where it enters is a contact region.

以上のように、センスセルSeにおけるN+型ソース層7とのコンタクト領域が、しきい値電圧の高い領域にのみ形成されているため、各センスセルSeにおけるN+型ソース層7の抵抗値を大きくすることができる。
同様に、図12(b)に示したセンスセルSeのコンタクト領域11bも、しきい値電圧の高い辺部に対応した領域にのみ形成されているため、コンタクト領域の縮小と相俟ってN+型ソース層7の抵抗値を大きくすることができる。
なお、メインセルMaおよびセンスセルSeは、平面視の形状が六角形、八角形などでもよい。また、N+型ソース層7aは、所定の辺部30aに対応する部位にのみ形成してもよい。
As described above, since the contact region with the N + type source layer 7 in the sense cell Se is formed only in the region having a high threshold voltage, the resistance value of the N + type source layer 7 in each sense cell Se is increased. Can do.
Similarly, since the contact region 11b of the sense cell Se shown in FIG. 12B is also formed only in the region corresponding to the side portion having a high threshold voltage, the N + type is coupled with the reduction of the contact region. The resistance value of the source layer 7 can be increased.
The main cell Ma and the sense cell Se may have a hexagonal shape, an octagonal shape, or the like in plan view. Further, the N + type source layer 7a may be formed only at a portion corresponding to the predetermined side portion 30a.

(変更例1)
図13(b)は第3実施形態の変更例1に係るセンスセルの平面説明図である。センスセルSeのN+型ソース層7のうち、コンタクト領域11に対応するN+型ソース層7aを除く部分に、N+型ソース層7よりも不純物濃度の低いN−層13が形成されている。このように、センス側ソース電極膜31とのコンタクト位置を変更することにより、チャネルからソースコンタクトまでの距離が長くなるため、N+型ソース層7の抵抗値を大きくすることができる。また、N−層13の不純物濃度の上昇に対応してN+型ソース層7の抵抗値が高くなる。
(Modification 1)
FIG. 13B is an explanatory plan view of a sense cell according to the first modification of the third embodiment. An N− layer 13 having an impurity concentration lower than that of the N + type source layer 7 is formed in a portion of the N + type source layer 7 of the sense cell Se excluding the N + type source layer 7a corresponding to the contact region 11. Thus, by changing the contact position with the sense-side source electrode film 31, the distance from the channel to the source contact is increased, so that the resistance value of the N + type source layer 7 can be increased. In addition, the resistance value of the N + type source layer 7 increases in response to the increase in the impurity concentration of the N− layer 13.

つまり、センスセルのN+型ソース層7のチャネル領域にN−層13を形成することにより、センスVDMOS30における調整抵抗値Rsの調整範囲を拡大することができる。なお、メインセルMaおよびセンスセルSeは、平面視の形状が六角形、八角形などでもよい。また、N+型ソース層7aは、所定の辺部30aに対応する部位にのみ形成してもよい。   That is, by forming the N− layer 13 in the channel region of the N + type source layer 7 of the sense cell, the adjustment range of the adjustment resistance value Rs in the sense VDMOS 30 can be expanded. The main cell Ma and the sense cell Se may have a hexagonal shape, an octagonal shape, or the like in plan view. Further, the N + type source layer 7a may be formed only at a portion corresponding to the predetermined side portion 30a.

(変更例2)
図14は第3実施形態の変更例2に係るセンスセルSeの平面説明図である。平面視正方形のメインセルMaに対して、センスセルSeは平面視長方形に形成されており、P+型ボディ層6のうち、センスセルSeの対向する短辺部の中央部に対応する部位からN+型ソース層7がP+型ボディ層6の内部に入り込んでいる。
(Modification 2)
FIG. 14 is an explanatory plan view of a sense cell Se according to Modification 2 of the third embodiment. The sense cell Se is formed in a rectangular shape in plan view with respect to the main cell Ma having a square shape in plan view, and an N + type source from a portion of the P + type body layer 6 corresponding to the central portion of the opposing short side portion of the sense cell Se. Layer 7 penetrates into P + type body layer 6.

また、コンタクト領域11の境界は、P+型ボディ層6とN+型ソース層7との境界に形成されており、P+型ボディ層6の短辺部では凹状に形成されている。その凹状に形成された境界11dにより、チャネル領域における電流経路が回り込んだ分、長くなる。
このように構成することにより、N+型ソース層7のコンタクト領域の縮小と相俟ってセンスセルSeの抵抗値を大きくすることができる。
The boundary of the contact region 11 is formed at the boundary between the P + type body layer 6 and the N + type source layer 7, and the P + type body layer 6 is formed in a concave shape at the short side. Due to the concave boundary 11d, the current path in the channel region wraps around and becomes longer.
With this configuration, the resistance value of the sense cell Se can be increased in combination with the reduction of the contact region of the N + type source layer 7.

なお、P+型ボディ層6の長辺部にN+型ソース層7bを形成した構成でも上記と同等の効果を奏することができる。また、P+型ボディ層6の各辺部にN+型ソース層7bを形成してもよいし、その形成数は限定されない。   Note that the same effect as described above can be obtained even when the N + type source layer 7b is formed on the long side portion of the P + type body layer 6. Further, the N + type source layer 7b may be formed on each side portion of the P + type body layer 6, and the number of the N + type source layers 7b is not limited.

<第4実施形態>
次に、この発明の第4実施形態について図を参照して説明する。この実施形態に係るVDMOSは、セルの平面形状が六角形であることを特徴とする。図15は、セルの平面説明図であり、(a)はメインセルMaの平面説明図、(b)はセンスセルSeの平面説明図である。
<Fourth embodiment>
Next, a fourth embodiment of the invention will be described with reference to the drawings. The VDMOS according to this embodiment is characterized in that the planar shape of the cell is a hexagon. FIG. 15 is an explanatory plan view of the cell, (a) is an explanatory plan view of the main cell Ma, and (b) is an explanatory plan view of the sense cell Se.

メインセルMaおよびセンスセルSeは、ゲート電極8の表層部によって囲まれた領域の平面形状が六角形に形成されている。ゲート電極8の内側には六角形のN+型ソース層7が形成されており、その内側には六角形のP+型ボディ層6が形成されている。N+型ソース層7およびP+型ボディ層6は相似形である。   In the main cell Ma and the sense cell Se, the planar shape of the region surrounded by the surface layer portion of the gate electrode 8 is formed in a hexagon. A hexagonal N + type source layer 7 is formed inside the gate electrode 8, and a hexagonal P + type body layer 6 is formed inside the gate electrode 8. The N + type source layer 7 and the P + type body layer 6 are similar.

図15(a)に示すように、メインセルMaのコンタクト領域11は、P+型ボディ層6の全域を含み、かつ、その周縁の所定領域を含む大きさに形成されており、コンタクト領域11の形状は、P+型ボディ層6と相似形である。一方、センスセルSeにおけるN+型ソース層7とのコンタクト領域11は、メインセルよりも縮小されており、図15(b)に示す例では、コンタクト領域11に含まれるN+型ソース層7cが、P+型ボディ層6の周囲4箇所に形成されている。   As shown in FIG. 15A, the contact region 11 of the main cell Ma is formed in a size including the entire region of the P + type body layer 6 and a predetermined region on the periphery thereof. The shape is similar to that of the P + type body layer 6. On the other hand, the contact region 11 with the N + type source layer 7 in the sense cell Se is smaller than the main cell. In the example shown in FIG. 15B, the N + type source layer 7c included in the contact region 11 is P +. It is formed at four locations around the mold body layer 6.

これにより、各センスセルSeにおけるN+型ソース層7の抵抗値を大きくすることができるため、センスVDMOS30に調整抵抗値Rsを付けることができる。
つまり、従来のように、抵抗を配置するための占有領域をセンスVDMOS30の外縁に設ける必要がない。
Thereby, since the resistance value of the N + type source layer 7 in each sense cell Se can be increased, the adjustment resistance value Rs can be attached to the sense VDMOS 30.
In other words, unlike the prior art, it is not necessary to provide an occupied area for arranging the resistor at the outer edge of the sense VDMOS 30.

したがって、VDMOS1のサイズを大きくすることなく、メインおよびセンスVDMOS間におけるオン抵抗比の誤差を小さくし、電流検出精度を高めることができる。
また、P+型ボディ層6のコンタクト面積が、N+型ソース層7のコンタクト面積よりも大きいため、寄生トランジスタが動作し難くなるため、破壊され難くすることができる。
Therefore, the error of the on-resistance ratio between the main and sense VDMOS can be reduced and the current detection accuracy can be increased without increasing the size of the VDMOS 1.
Further, since the contact area of the P + type body layer 6 is larger than the contact area of the N + type source layer 7, the parasitic transistor is difficult to operate and can be hardly destroyed.

(変更例1)
第4実施形態の変更例1に係るVDMOSは、センスセルSeにおいて、しきい値電圧の高い部位にのみN+型ソース層7のコンタクト領域を設けたことを特徴とする。図16(a)は、センスセルSeの平面説明図である。
(Modification 1)
The VDMOS according to the first modification of the fourth embodiment is characterized in that, in the sense cell Se, the contact region of the N + type source layer 7 is provided only in a portion having a high threshold voltage. FIG. 16A is a plan view of the sense cell Se.

セルの辺部では、結晶面方位が高次の辺部の方が低次の辺部よりも、しきい値電圧が高くなることが知られている。
そこで、センスセルSeにおけるN+型ソース層7のうち、しきい値電圧の高い辺部に対応した領域のみにコンタクト領域を形成することにより、N+型ソース層7の抵抗値を大きくする。
It is known that the threshold voltage of the side portion of the cell is higher in the side portion having a higher crystal plane orientation than in the lower side portion.
Therefore, the resistance value of the N + type source layer 7 is increased by forming a contact region only in a region corresponding to the side portion having a high threshold voltage in the N + type source layer 7 in the sense cell Se.

図16(a)に示す例では、センスセルSeは平面視正六角形に形成されており、六角形の内角は総て120°である。相対向する2つの辺部30aの結晶面方位は(100)面であり、それ以外の4つの辺部30bの結晶面方位は(023)面である。つまり、しきい値電圧は、辺部30aに対応する部分よりも辺部30bに対応する部分の方が高い。
そこで、コンタクト領域11に含まれるN+型ソース層7dが、4つの辺部30bのうち、1組の対向する2つの辺部30bに対応する部位にのみ形成されている。
In the example shown in FIG. 16A, the sense cells Se are formed in a regular hexagonal shape in plan view, and the hexagonal interior angles are all 120 °. The crystal plane orientation of the two opposing side portions 30a is the (100) plane, and the crystal plane orientation of the other four side portions 30b is the (023) plane. That is, the threshold voltage is higher in the portion corresponding to the side portion 30b than in the portion corresponding to the side portion 30a.
Therefore, the N + type source layer 7d included in the contact region 11 is formed only in a portion corresponding to one pair of two opposing side portions 30b among the four side portions 30b.

以上のように、センスセルSeにおけるN+型ソース層7とのコンタクト領域が、しきい値電圧の高い領域にのみ形成されているため、各センスセルSeにおけるN+型ソース層7の抵抗値を大きくすることができる。   As described above, since the contact region with the N + type source layer 7 in the sense cell Se is formed only in the region having a high threshold voltage, the resistance value of the N + type source layer 7 in each sense cell Se is increased. Can do.

なお、センスセルSeの他の形状として、相対向する2つの角部の内角が90°で、他の4つの角部の内角が135°の六角形であり、90°を成す2組の辺が、結晶面方位(100)に沿った辺であり、残りの辺が結晶面方位(110)に沿った辺である形状もある。この場合は、内角135°を成す辺に対応する部位にのみ前記N+型ソース層7dを形成すれば、上記と同等の効果を奏することができる。   As another shape of the sense cell Se, two opposing corners are hexagons having an inner angle of 90 ° and the other four corners having an inner angle of 135 °. There is also a shape in which the side is along the crystal plane orientation (100) and the remaining side is the side along the crystal plane orientation (110). In this case, if the N + type source layer 7d is formed only in the portion corresponding to the side forming the inner angle of 135 °, the same effect as described above can be obtained.

(変更例2)
図16(b)は第4実施形態の変更例2に係るセンスセルSeの平面説明図である。センスセルSeのN+型ソース層7のうち、コンタクト領域11に対応するN+型ソース層7dを除く部分に、N+型ソース層7よりも不純物濃度の低いN−層13が形成されている。これにより、N+型ソース層7の抵抗値を大きくすることができる。
(Modification 2)
FIG. 16B is an explanatory plan view of the sense cell Se according to the modification 2 of the fourth embodiment. An N− layer 13 having an impurity concentration lower than that of the N + type source layer 7 is formed in a portion of the N + type source layer 7 of the sense cell Se excluding the N + type source layer 7d corresponding to the contact region 11. Thereby, the resistance value of the N + type source layer 7 can be increased.

また、N−層13の不純物濃度の上昇に対応してN+型ソース層7の抵抗値が高くなる。
つまり、センスセルSeのN+型ソース層7のチャネル領域にN−層13を形成することにより、調整抵抗値Rsの調整範囲を拡大することができる。
In addition, the resistance value of the N + type source layer 7 increases in response to the increase in the impurity concentration of the N− layer 13.
That is, the adjustment range of the adjustment resistance value Rs can be expanded by forming the N− layer 13 in the channel region of the N + type source layer 7 of the sense cell Se.

(変更例3)
図17(a)は第4実施形態の変更例3に係るセンスセルSeの平面説明図である。センスセルSeはメインセルMaとは異なる形状の六角形に形成されており、N+型ソース層7のコンタクト領域の面積がメインセルよりも縮小されている。また、センスセルSeは縦長に形成されており、センス側ソース電極膜31とコンタクトするN+型ソース層7eとチャネル領域との間隔L6が、センスセルSeのどの領域においても均等になるように形成されている。これにより、N+型ソース層7の各領域における抵抗値を均一化することができる。
(Modification 3)
FIG. 17A is an explanatory plan view of a sense cell Se according to Modification 3 of the fourth embodiment. The sense cell Se is formed in a hexagonal shape different from the main cell Ma, and the area of the contact region of the N + type source layer 7 is smaller than that of the main cell. Further, the sense cell Se is formed in a vertically long shape so that the distance L6 between the N + type source layer 7e that contacts the sense side source electrode film 31 and the channel region is uniform in any region of the sense cell Se. Yes. Thereby, the resistance value in each region of the N + type source layer 7 can be made uniform.

(変更例4)
図17(b)は第4実施形態の変更例4に係るセンスセルSeの平面説明図である。センスセルSeは、平面視六角形に形成されており、対向する1組の長い辺部30bの結晶面方位が(100)面であり、残りの4つの短い辺部30aの結晶面方位が(111)面になっている。つまり、しきい値電圧の低い辺部30bを延ばして長辺とすることにより、しきい値電圧の低い領域を、センス側ソース電極膜31とコンタクトするN+型ソース層7eから離すことができるため、N+型ソース層7の抵抗値を大きくすることができる。
(Modification 4)
FIG. 17B is an explanatory plan view of the sense cell Se according to Modification 4 of the fourth embodiment. The sense cell Se is formed in a hexagonal shape in plan view, the crystal plane orientation of the pair of long side portions 30b facing each other is the (100) plane, and the crystal plane orientations of the remaining four short side portions 30a are (111). ) That is, by extending the side portion 30b having a low threshold voltage to be a long side, the region having a low threshold voltage can be separated from the N + type source layer 7e in contact with the sense-side source electrode film 31. , The resistance value of the N + type source layer 7 can be increased.

<第5実施形態>
次に、この発明の第5実施形態について図を参照して説明する。この実施形態に係るVDMOSは、ドレイン電極膜2のうち、センスVDMOS30に対応する領域にドレイン電極膜2を形成しないことを特徴とする。図18(a)は、ドレイン電極膜2の平面説明図であり、(b)はセンスセルSeの断面図である。
<Fifth Embodiment>
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The VDMOS according to this embodiment is characterized in that the drain electrode film 2 is not formed in a region corresponding to the sense VDMOS 30 in the drain electrode film 2. FIG. 18A is a plan view of the drain electrode film 2, and FIG. 18B is a cross-sectional view of the sense cell Se.

図18(a)に示すように、VDMOS1の裏面に形成されたドレイン電極膜2のうち、センスVDMOS30に対応する領域には、ドレイン電極膜2の形成されていない非形成領域2aが配置されている。これにより、図18(b)に示すように、ドレイン電極膜2からセンスセルSeに流れ込む電流は、N+型層3を横方向に通過し、迂回する経路となるため、その分、抵抗ΔRsが付加される。   As shown in FIG. 18A, in the drain electrode film 2 formed on the back surface of the VDMOS 1, a non-formation region 2a where the drain electrode film 2 is not formed is arranged in a region corresponding to the sense VDMOS 30. Yes. As a result, as shown in FIG. 18B, the current flowing from the drain electrode film 2 into the sense cell Se passes through the N + type layer 3 in the lateral direction and becomes a detour path, so that the resistance ΔRs is added accordingly. Is done.

つまり、ドレイン電極膜2のうち、センスVDMOS30に対応する領域にドレイン電極膜2の形成されていない非形成領域2aを配置することにより、センスVDMOS30の調整抵抗値Rsを調整することができる。また、非形成領域2aを大きくすると、抵抗ΔRsが大きくなるため、非形成領域2aの大きさによって抵抗ΔRsを微調整することができる。   That is, the adjustment resistance value Rs of the sense VDMOS 30 can be adjusted by disposing the non-formation region 2 a where the drain electrode film 2 is not formed in a region corresponding to the sense VDMOS 30 in the drain electrode film 2. Further, when the non-forming region 2a is increased, the resistance ΔRs is increased. Therefore, the resistance ΔRs can be finely adjusted depending on the size of the non-forming region 2a.

また、ドレイン電極膜2のうち、センスVDMOS30に対応する領域にドレイン電極膜2を全く形成しないのではなく、ドレイン電極膜2を構成する複数層のうち1層以上を選択的に形成しないようにすることもできる。たとえば、ドレイン電極膜2が、最下層から、Au(またはAg)、Ni、Ti、Alの順に積層されて形成されている場合は、電極酸化防止用のAu(またはAg)からなる層を形成しないようにする。また、Au(またはAg)および半田濡れ性の良いNiからなる層を形成しないようにする。さらに、非形成領域2aに調整抵抗Rsを調整するための抵抗を形成してもよい。   Also, the drain electrode film 2 is not formed at all in the region corresponding to the sense VDMOS 30 in the drain electrode film 2, but one or more layers among the plurality of layers constituting the drain electrode film 2 are not selectively formed. You can also For example, when the drain electrode film 2 is formed by stacking Au (or Ag), Ni, Ti, and Al in this order from the bottom layer, a layer made of Au (or Ag) for preventing electrode oxidation is formed. Do not. Further, a layer made of Ni (or Ag) and Ni having good solder wettability is not formed. Furthermore, a resistor for adjusting the adjustment resistor Rs may be formed in the non-formation region 2a.

<第6実施形態>
次に、この発明の第6実施形態について図を参照して説明する。この実施形態に係るVDMOSは、ミラー端子Mがセンス側ソース電極膜31と離間して配置されてなることを特徴とする。図19は、ミラー端子Mおよびセンス側ソース電極膜31の配置関係を示す平面説明図である。
<Sixth Embodiment>
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The VDMOS according to this embodiment is characterized in that the mirror terminal M is disposed apart from the sense-side source electrode film 31. FIG. 19 is an explanatory plan view showing the positional relationship between the mirror terminal M and the sense-side source electrode film 31.

図19(a)に示すように、ミラー端子Mがセンス側ソース電極膜31と離間して配置されており、ミラー端子Mおよびセンス側ソース電極膜31は、配線31aによって接続されている。これにより、配線31aの抵抗ΔRsが付加されるため、センスVDMOS30の調整抵抗値Rsを大きくすることができる。また、配線31aの長さおよび幅の少なくとも一方を変えることにより、抵抗ΔRsの大きさを変えることができるため、調整抵抗値Rsを微調整することができる。この実施形態では、配線31aは、Alにより形成されている。   As shown in FIG. 19A, the mirror terminal M is disposed away from the sense-side source electrode film 31, and the mirror terminal M and the sense-side source electrode film 31 are connected by a wiring 31a. Thereby, since the resistance ΔRs of the wiring 31a is added, the adjustment resistance value Rs of the sense VDMOS 30 can be increased. In addition, since the magnitude of the resistance ΔRs can be changed by changing at least one of the length and the width of the wiring 31a, the adjustment resistance value Rs can be finely adjusted. In this embodiment, the wiring 31a is made of Al.

図19(b)に示す例では、ミラー端子Mおよびセンス側ソース電極膜31は、ポリシリコン抵抗15によって接続されている。これにより、ポリシリコン抵抗15の抵抗ΔRsが付加されるため、センスVDMOS30の調整抵抗値Rsを大きくすることができる。また、ポリシリコン抵抗の抵抗値は、ポリシリコン層にイオン注入する不純物の量によって決まるため、そのイオン注入量を制御することにより、抵抗ΔRsの大きさを変えることができるため、調整抵抗値Rsを高精度で微調整することができる。   In the example shown in FIG. 19B, the mirror terminal M and the sense-side source electrode film 31 are connected by the polysilicon resistor 15. Thereby, since the resistance ΔRs of the polysilicon resistor 15 is added, the adjustment resistance value Rs of the sense VDMOS 30 can be increased. In addition, since the resistance value of the polysilicon resistor is determined by the amount of impurities ion-implanted into the polysilicon layer, the magnitude of the resistance ΔRs can be changed by controlling the ion implantation amount. Can be finely adjusted with high accuracy.

<他の実施形態>
(1)前述の各実施形態において、センスセルSeのチャネル領域におけるN+型ソース層7およびP+型ボディ層6の面積比率はメインセルMaと同じに形成し、センスセルSeのN+型ソース層7の面積をメインセルMaよりも広くすることにより、センスセルSeのN+型ソース層7の抵抗値を大きくすることもできる。
(2)前述の各実施形態では、この発明に係る半導体装置としてVDMOSを例に挙げて説明したが、横型MOSトランジスタ素子(LDMOS,Lateral Double Diffused MOS)にもこの発明を適用することができる。また、ゲート電極は、プレーナ型でもよい。さらに、Pチャネル型のMOSにも適用することができる。
<Other embodiments>
(1) In each of the embodiments described above, the area ratio of the N + -type source layer 7 and the P + -type body layer 6 in the channel region of the sense cell Se is the same as that of the main cell Ma, and the area of the N + -type source layer 7 of the sense cell Se Can be made wider than the main cell Ma, the resistance value of the N + type source layer 7 of the sense cell Se can be increased.
(2) In the above-described embodiments, the VDMOS has been described as an example of the semiconductor device according to the present invention. However, the present invention can also be applied to a lateral MOS transistor element (LDMOS, Lateral Double Diffused MOS). The gate electrode may be a planar type. Furthermore, the present invention can also be applied to a P-channel type MOS.

(3)前述の各実施形態では、この発明に係る半導体装置としてMOSを例に挙げて説明したが、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT,Insulated Gate Bipolar Transistor)にもこの発明を適用することができる。この場合、VDMOS1のソース電極に対応する部分がエミッタ電極になり、ドレイン電極に対応する部分がコレクタ電極になる。 (3) In each of the above-described embodiments, the MOS device has been described as an example of the semiconductor device according to the present invention. However, the present invention can also be applied to an insulated gate bipolar transistor (IGBT). In this case, a portion corresponding to the source electrode of the VDMOS 1 becomes an emitter electrode, and a portion corresponding to the drain electrode becomes a collector electrode.

なお、特許請求の範囲などで記載した「ほぼ等しい」とは、完全に等しくなる場合の他、実質的に等しくなる場合も含むことを意味する。   In addition, “substantially equal” described in the claims and the like means including not only completely equal but also substantially equal.

VDMOSの適用例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the example of application of VDMOS. VDMOS1の平面説明図である。It is a plane explanatory view of VDMOS1. メインVDMOS20を構成するメインセルの構造を示す説明図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のA−A矢視断面図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the main cell which comprises the main VDMOS20, (a) is a top view, (b) is AA arrow sectional drawing of (a). センスVDMOS30を構成するセンスセルの構造を示す説明図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のA−A矢視断面図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the sense cell which comprises sense VDMOS30, (a) is a top view, (b) is AA arrow sectional drawing of (a). センスセルの構造を示す説明図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のA−A矢視断面図である。It is explanatory drawing which shows the structure of a sense cell, (a) is a top view, (b) is AA arrow sectional drawing of (a). メインVDMOS20およびセンスVDMOS30の単位面積当りのオン抵抗比を示す説明図である。5 is an explanatory diagram showing an on-resistance ratio per unit area of the main VDMOS 20 and the sense VDMOS 30. FIG. センスVDMOSに調整抵抗を備えていないVDMOSのオン抵抗比を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows ON resistance ratio of VDMOS which is not provided with adjustment resistance in sense VDMOS. センスセルSeの平面説明図である。It is a plane explanatory view of sense cell Se. センスセルSeの平面説明図である。It is a plane explanatory view of sense cell Se. センスセルSeの説明図であり、(a)は平面説明図、(b)は(a)のA−A矢視断面図である。It is explanatory drawing of sense cell Se, (a) is plane explanatory drawing, (b) is AA arrow sectional drawing of (a). 第1実施形態の変更例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of a change of 1st Embodiment. 第2実施形態に係るセルの平面説明図であり、(a)はメインセルMaの平面説明図、(b)はセンスセルSeの平面説明図である。It is a plane explanatory view of a cell concerning a 2nd embodiment, (a) is a plane explanatory view of main cell Ma, and (b) is a plane explanatory view of sense cell Se. (a)は、第3実施形態に係るセンスセルSeの平面説明図であり、(b)は第3実施形態の変更例1に係るセンスセルの平面説明図である。(A) is plane | planar explanatory drawing of the sense cell Se which concerns on 3rd Embodiment, (b) is plane | planar explanatory drawing of the sense cell which concerns on the modification 1 of 3rd Embodiment. 第3実施形態の変更例2に係るセンスセルSeの平面説明図である。It is a plane explanatory view of sense cell Se concerning modification 2 of a 3rd embodiment. 第4実施形態に係るセルの平面説明図であり、(a)はメインセルMaの平面説明図、(b)はセンスセルSeの平面説明図である。It is a plane explanatory view of a cell concerning a 4th embodiment, (a) is a plane explanatory view of main cell Ma, and (b) is a plane explanatory view of sense cell Se. (a)は、第4実施形態の変更例1に係るセンスセルSeの平面説明図であり、(b)は第4実施形態の変更例2に係るセンスセルSeの平面説明図である。(A) is plane | planar explanatory drawing of the sense cell Se which concerns on the modification 1 of 4th Embodiment, (b) is plane | planar explanatory drawing of the sense cell Se which concerns on the modification 2 of 4th Embodiment. (a)は第4実施形態の変更例3に係るセンスセルSeの平面説明図であり、(b)は第4実施形態の変更例4に係るセンスセルSeの平面説明図である。(A) is plane explanatory drawing of the sense cell Se which concerns on the modification 3 of 4th Embodiment, (b) is plane explanatory drawing of the sense cell Se which concerns on the modification 4 of 4th Embodiment. (a)は、第5実施形態に係るドレイン電極膜2の平面説明図であり、(b)はセンスセルSeの断面図である。(A) is plane explanatory drawing of the drain electrode film 2 which concerns on 5th Embodiment, (b) is sectional drawing of sense cell Se. 第6実施形態におけるミラー端子Mおよびセンス側ソース電極膜31の配置関係を示す平面説明図である。It is a plane explanatory view showing the arrangement relation of mirror terminal M and sense side source electrode film 31 in a 6th embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1・・VDMOS(半導体装置)、5・・ゲート電極膜、11・・コンタクト領域、
20・・メインVDMOS(メイン半導体素子)、
21・・メイン側ソース電極膜(メイン側第1電極膜)、
30・・センスVDMOS(センス半導体素子)、
31・・センス側ソース電極膜(センス側第1電極膜)、
50・・電流検出回路、
K・・ケルビン端子(電圧検出端子)、
M・・ミラー端子(センス側端子)、Ma・・メインセル、Ra〜Rd・・配線抵抗、
Rs・・調整抵抗、S・・ソース端子(メイン側端子)、Se・・センスセル。
1 ... VDMOS (semiconductor device) 5 ... Gate electrode film 11 ... Contact region
20 .. Main VDMOS (main semiconductor element),
21..Main side source electrode film (main side first electrode film),
30..Sense VDMOS (sense semiconductor element),
31..Sense-side source electrode film (sense-side first electrode film),
50 .. Current detection circuit,
K ·· Kelvin terminal (voltage detection terminal),
M ·· mirror terminal (sense side terminal), Ma ·· main cell, Ra to Rd ·· wiring resistance,
Rs ... adjustment resistor, S ... source terminal (main side terminal), Se ... sense cell.

Claims (15)

第1導電型の第1半導体層と、前記第1半導体層の表層部に形成された第2導電型の第2半導体層と、前記第2半導体層の表層部に形成された第1導電型の第3半導体層と、前記第2半導体層の表層部に選択的に形成され、前記第2半導体層よりも不純物濃度の高い第2導電型の第4半導体層と、ゲート絶縁膜を介して前記第3半導体層の表層部から形成されたゲート電極と、層間絶縁膜を介して前記第3および第4半導体層と電気的に接続された第1電極と、前記ゲート電極に印加する電圧によって前記第1電極との間で電流を流す第2電極と、を有する複数のセルから構成され、負荷に負荷電流を供給するメイン半導体素子と、
前記負荷電流を検出するために前記メイン半導体素子と並列接続され、前記メイン半導体素子と共にカレントミラー回路を構成し、前記メイン半導体素子を構成するセルの数よりも少ないセルにより構成されたセンス半導体素子と、
を備えた半導体装置において、
セルを構成する前記第3半導体層の抵抗値が、前記メイン半導体素子よりも前記センス半導体素子の方が大きいことを特徴とする半導体装置。
A first conductivity type first semiconductor layer; a second conductivity type second semiconductor layer formed on a surface layer portion of the first semiconductor layer; and a first conductivity type formed on a surface layer portion of the second semiconductor layer. A third semiconductor layer, a second conductive type fourth semiconductor layer selectively formed in a surface layer portion of the second semiconductor layer and having an impurity concentration higher than that of the second semiconductor layer, and a gate insulating film A gate electrode formed from a surface layer portion of the third semiconductor layer, a first electrode electrically connected to the third and fourth semiconductor layers through an interlayer insulating film, and a voltage applied to the gate electrode A main semiconductor element configured to include a plurality of cells having a second electrode for passing a current between the first electrode and a load current to a load;
A sense semiconductor element that is connected in parallel with the main semiconductor element to detect the load current, forms a current mirror circuit together with the main semiconductor element, and includes fewer cells than the cells constituting the main semiconductor element When,
In a semiconductor device comprising:
A semiconductor device, wherein a resistance value of the third semiconductor layer constituting a cell is larger in the sense semiconductor element than in the main semiconductor element.
セルを構成する前記第3半導体層と前記第1電極とが電気的に接続されている領域の面積が、前記メイン半導体素子よりも前記センス半導体素子の方が小さいことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。   The area of a region where the third semiconductor layer and the first electrode constituting the cell are electrically connected is smaller in the sense semiconductor element than in the main semiconductor element. A semiconductor device according to 1. 隣接するセルを構成する前記ゲート電極の表層部の平面形状がストライプ状であ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。   3. The semiconductor device according to claim 1, wherein a planar shape of a surface layer portion of the gate electrode constituting an adjacent cell is a stripe shape. 4. 各セルには、前記第4半導体層がそれぞれ複数ずつ形成されており、
各セルにおいて隣接する前記第4半導体層間の前記第3半導体層と前記第1電極とが電気的に接続されている領域の面積が、前記メイン半導体素子よりも前記センス半導体素子の方が小さいことを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。
Each cell is formed with a plurality of the fourth semiconductor layers,
In each cell, the area of the region where the third semiconductor layer and the first electrode between the adjacent fourth semiconductor layers are electrically connected is smaller in the sense semiconductor element than in the main semiconductor element. The semiconductor device according to claim 2.
隣接するセルを構成する前記ゲート電極の表層部によって囲まれた領域の平面形状が多角形であ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。   3. The semiconductor device according to claim 1, wherein a planar shape of a region surrounded by a surface layer portion of the gate electrode constituting an adjacent cell is a polygon. 前記センス半導体素子を構成する各セルにおける前記第3半導体層と前記第1電極とが電気的に接続されている領域が、前記多角形である平面形状のセルの領域の外縁のうち角部に対応した領域を除く辺部に対応した領域に形成されてなることを特徴とする請求項5に記載の半導体装置。 The region where the third semiconductor layer and the first electrode in each cell constituting the sense semiconductor element are electrically connected is at the corner of the outer edge of the planar cell region which is the polygon. 6. The semiconductor device according to claim 5, wherein the semiconductor device is formed in a region corresponding to a side portion excluding the corresponding region. 前記センス半導体素子を構成する各セルにおける前記第3半導体層と前記第1電極とが電気的に接続されている領域が、前記多角形である平面形状のセルの領域の外縁のうちしきい値電圧が低くなる結晶面方位の辺部に対応した領域を除く前記しきい値電圧が高くなる結晶面方位の辺部に対応した領域に形成されてなることを特徴とする請求項に記載の半導体装置。 A region where the third semiconductor layer and the first electrode in each cell constituting the sense semiconductor element are electrically connected is a threshold value among outer edges of the planar cell region which is the polygon. 6. The method according to claim 5 , wherein the voltage is formed in a region corresponding to the side portion of the crystal plane orientation where the threshold voltage is increased, excluding a region corresponding to the side portion of the crystal plane orientation where the voltage is lowered. Semiconductor device. 各セルにおいて前記第3半導体層と第4半導体層とが接触する部分の表面積の大きさが前記メイン半導体素子と前記センス半導体素子とで異なることを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか1つに記載の半導体装置。 Of claims 1 to 7 the size of the surface area of the third semiconductor layer and the portion where the fourth semiconductor layer in contact in each cell, characterized in that the different between the main semiconductor element and the sensing semiconductor device The semiconductor device according to any one of the above. 前記センス半導体素子を構成する各セルの前記第3半導体層の表層部上の一部に前記第1電極が形成されることで前記表層部上の残部に前記第1電極が形成されていない領域が配置されてなることを特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれか1つに記載の半導体装置。 Region in which the first electrode is not formed on the remaining portion of the surface layer portion by forming the first electrode on a portion of the surface layer portion of the third semiconductor layer of each cell constituting the sense semiconductor element The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is arranged . 前記第3半導体層よりも不純物濃度の低い第1導電型の第5半導体層が、前記センス半導体素子を構成する各セルの第3半導体層に形成されてなることを特徴とする請求項1ないし請求項9のいずれか1つに記載の半導体装置。 The fifth semiconductor layer of the first conductivity type having an impurity concentration lower than that of the third semiconductor layer is formed in the third semiconductor layer of each cell constituting the sense semiconductor element. The semiconductor device according to claim 9. 前記メイン半導体素子およびセンス半導体素子を構成する各セルの前記第2電極が接続された複数層からなる裏面電極膜が前記半導体基板の裏面に形成されており、
前記裏面電極膜のうち、前記センス半導体素子に対応する範囲には前記裏面電極膜の1層以上が形成されていない領域が配置されてなることを特徴とする請求項1ないし請求項10のいずれか1つに記載の半導体装置。
A back electrode film composed of a plurality of layers connected to the second electrode of each cell constituting the main semiconductor element and the sense semiconductor element is formed on the back surface of the semiconductor substrate;
11. The region according to claim 1, wherein one or more layers of the back electrode film are not formed in a range corresponding to the sense semiconductor element in the back electrode film. The semiconductor device as described in any one.
前記メイン半導体素子を構成する各セルの前記第1電極を接続してなるメイン側第1電極膜と、
前記センス半導体素子を構成する各セルの前記第1電極を接続してなるセンス側第1電極膜とが前記半導体基板の表層部に形成されてなることを特徴とする請求項1ないし請求項11のいずれか1つに記載の半導体装置。
A main-side first electrode film formed by connecting the first electrodes of the cells constituting the main semiconductor element;
Claims 1, characterized in that the sense side first electrode film formed by connecting the first electrode of each cell constituting the sense semiconductor element is being made form a surface portion of said semiconductor substrate 11. The semiconductor device according to any one of 11 above.
前記メイン側第1電極膜に接続されたメイン側端子と、
前記センス側第1電極膜に接続されたセンス側端子と、
前記メイン側第1電極膜において前記メイン側端子とは異なる箇所に接続された電圧検出端子と、を備えており、
前記センス側端子および電圧検出端子が、前記センス半導体素子に流れる電流を検出するための電流検出回路に接続可能に構成されており、
前記センス半導体素子の配線抵抗値と、前記センス側端子および前記電流検出回路間の配線抵抗値とを加算した配線抵抗値が、前記メイン側端子および電圧検出端子間の配線抵抗値を前記メイン側端子の配線抵抗値から減算した配線抵抗値とほぼ等しくなるように構成されてなることを特徴とする請求項12に記載の半導体装置。
A main-side terminal connected to the main-side first electrode film;
A sense side terminal connected to the sense side first electrode film;
A voltage detection terminal connected to a location different from the main side terminal in the main side first electrode film,
The sense side terminal and the voltage detection terminal are configured to be connectable to a current detection circuit for detecting a current flowing through the sense semiconductor element,
The wiring resistance value obtained by adding the wiring resistance value of the sense semiconductor element and the wiring resistance value between the sense side terminal and the current detection circuit is the wiring resistance value between the main side terminal and the voltage detection terminal. the semiconductor device according to claim 1 2, characterized in that is configured to be substantially equal to the wiring resistance value obtained by subtracting from the wiring resistance value of the terminal.
前記センス側第1電極膜と電気的に接続されたセンス側端子が、前記センス側第1電極膜と離間して配置されてなることを特徴とする請求項12または請求項13に記載の半導体装置。 The sense-side first electrode layer electrically connected to the sense terminal is according to claim 1 2 or claim 13, characterized in that are arranged spaced apart from the sense-side first electrode film Semiconductor device. 前記センス側第1電極膜と前記センス側端子とがポリシリコン抵抗により接続されてなることを特徴とする請求項14に記載の半導体装置。15. The semiconductor device according to claim 14, wherein the sense-side first electrode film and the sense-side terminal are connected by a polysilicon resistor.
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