WO2021130809A1 - 半導体装置および半導体モジュール - Google Patents

半導体装置および半導体モジュール Download PDF

Info

Publication number
WO2021130809A1
WO2021130809A1 PCT/JP2019/050304 JP2019050304W WO2021130809A1 WO 2021130809 A1 WO2021130809 A1 WO 2021130809A1 JP 2019050304 W JP2019050304 W JP 2019050304W WO 2021130809 A1 WO2021130809 A1 WO 2021130809A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electrode
semiconductor
semiconductor substrate
semiconductor device
insulating film
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/050304
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
直斗 鹿口
Original Assignee
三菱電機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱電機株式会社 filed Critical 三菱電機株式会社
Priority to JP2021566392A priority Critical patent/JP7204953B2/ja
Priority to DE112019007994.8T priority patent/DE112019007994T5/de
Priority to CN201980103124.3A priority patent/CN114830333A/zh
Priority to PCT/JP2019/050304 priority patent/WO2021130809A1/ja
Priority to US17/756,019 priority patent/US20220406893A1/en
Publication of WO2021130809A1 publication Critical patent/WO2021130809A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/26—Testing of individual semiconductor devices
    • G01R31/2644—Adaptations of individual semiconductor devices to facilitate the testing thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/10—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode not carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
    • H01L29/1095—Body region, i.e. base region, of DMOS transistors or IGBTs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/16—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table
    • H01L29/1608—Silicon carbide
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/26—Testing of individual semiconductor devices
    • G01R31/2607—Circuits therefor
    • G01R31/2608—Circuits therefor for testing bipolar transistors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/26—Testing of individual semiconductor devices
    • G01R31/2607—Circuits therefor
    • G01R31/2621—Circuits therefor for testing field effect transistors, i.e. FET's
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
    • H01L22/14—Measuring as part of the manufacturing process for electrical parameters, e.g. resistance, deep-levels, CV, diffusions by electrical means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/30—Structural arrangements specially adapted for testing or measuring during manufacture or treatment, or specially adapted for reliability measurements
    • H01L22/32—Additional lead-in metallisation on a device or substrate, e.g. additional pads or pad portions, lines in the scribe line, sacrificed conductors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/70—Bipolar devices
    • H01L29/72—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
    • H01L29/739—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals controlled by field-effect, e.g. bipolar static induction transistors [BSIT]
    • H01L29/7393—Insulated gate bipolar mode transistors, i.e. IGBT; IGT; COMFET
    • H01L29/7395—Vertical transistors, e.g. vertical IGBT
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/7801—DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
    • H01L29/7802—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors

Definitions

  • This disclosure relates to semiconductor devices and semiconductor modules.
  • High voltage leakage characteristics are required for power semiconductor devices to which a high voltage is applied.
  • the withstand voltage leak characteristic may decrease due to the influence of humidity (moisture).
  • humidity moisture
  • the defect of the humidity factor is not found until the main withstand voltage is lowered, and is often found by a system error. In the worst case, the decrease in withstand voltage causes the destruction of the power semiconductor device and its system.
  • Patent Document 1 proposes a semiconductor chip for detecting moisture absorbed in a low-k material or peeling of the low-k material due to the moisture.
  • the semiconductor chip includes a plurality of capacitor electrodes between the guard ring and the circuit element, or outside the guard ring.
  • the semiconductor chip makes it possible to grasp the damaged part of the guard ring due to moisture or peeling by detecting the change in capacitance between the capacitor electrodes.
  • the present disclosure has been made to solve the above problems, and an object of the present disclosure is to provide a semiconductor device capable of determining withstand voltage characteristics and reducing costs.
  • the semiconductor device includes a semiconductor substrate, a first electrode, a second electrode, and an insulating film.
  • the semiconductor substrate includes a semiconductor element on the front surface and a back electrode on the back surface that controls the operation of the semiconductor element.
  • the first electrode and the second electrode are provided in the terminal region formed on the outer peripheral portion of the semiconductor substrate and outside the active region in which the semiconductor element is formed.
  • the insulating film is provided between the first electrode and the second electrode.
  • the second electrode is provided on an insulating interlayer film provided on the surface of the semiconductor substrate.
  • the first electrode is in contact with the front surface of the semiconductor substrate, is provided on the end side of the semiconductor substrate with respect to the second electrode, and is electrically connected to the back surface electrode.
  • FIG. It is sectional drawing which shows the structure of the semiconductor device in Embodiment 1.
  • FIG. It is a top view which shows the structure of the semiconductor device in Embodiment 1.
  • FIG. It is a top view which shows an example of the structure of the packaged semiconductor device.
  • It is a figure which shows the cross section of the structure shown in FIG. 3 and the electric circuit.
  • It is a block diagram which shows the structure of the semiconductor module in Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure which shows an example of the relationship between the capacity with respect to humidity, and the withstand voltage of a semiconductor device.
  • It is a flowchart which shows the measuring method of the withstand voltage characteristic of the semiconductor device in Embodiment 1.
  • It is sectional drawing which shows the structure of the semiconductor device in the modification of Embodiment 1.
  • FIG. It is a top view which shows the structure of the semiconductor device in the modification of Embodiment 1.
  • FIG. It is a top view which shows the structure of the semiconductor device in Embodiment 2.
  • FIG. It is a top view which shows the structure of the semiconductor device in the modification of Embodiment 2.
  • FIG. 1 and 2 are a cross-sectional view and a plan view showing the configuration of the semiconductor device 1 according to the first embodiment, respectively.
  • FIG. 1 shows a cross section at AA'shown in FIG.
  • FIG. 3 is a plan view showing an example of the configuration of the packaged semiconductor device 1.
  • the semiconductor device 1 includes a semiconductor substrate 2, a semiconductor element (not shown), a front electrode 3, a back electrode 4, a first electrode 10, a second electrode 20, an insulating film 5, a protective film 6, a sealing material 11, and an electrode terminal. Includes 12.
  • the semiconductor element is provided on the surface of the semiconductor substrate 2 and below the surface electrode 3.
  • the semiconductor element is formed of, for example, a semiconductor such as Si or a so-called wide bandgap semiconductor such as SiC or GaN.
  • the semiconductor element is, for example, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), a diode or the like.
  • the semiconductor element is, for example, a power semiconductor element (power semiconductor element).
  • the semiconductor substrate 2 and the semiconductor element in the first embodiment are formed of a wide bandgap semiconductor.
  • the surface electrode 3 is provided on the surface of the semiconductor substrate 2 corresponding to the active region in which the semiconductor element is formed.
  • the surface electrode 3 controls the operation of the semiconductor element.
  • the operation is, for example, a switching operation of an IGBT, MOSFET, or the like.
  • the back surface electrode 4 is provided on the back surface of the semiconductor substrate 2.
  • the back electrode 4 controls the operation of the semiconductor element.
  • the front surface electrode 3 includes two electrode pads (not shown) connected to the gate electrode and the emitter electrode, respectively, and the back surface electrode 4 corresponds to the electrode pad connected to the collector electrode.
  • the front electrode 3 includes two electrode pads (not shown) connected to the gate electrode and the source electrode, respectively, and the back electrode 4 corresponds to an electrode pad connected to the drain electrode.
  • the semiconductor element is a diode
  • the front electrode 3 is an electrode pad connected to the anode
  • the back electrode 4 is an electrode pad connected to the cathode.
  • the first electrode 10 and the second electrode 20 are provided in the terminal region 8 outside the active region in which the semiconductor element is formed.
  • the terminal region 8 is formed on the outside of the surface electrode 3, that is, on the outer peripheral portion of the semiconductor substrate 2.
  • the second electrode 20 is provided on the insulating interlayer film 7 provided on the surface of the semiconductor substrate 2.
  • the first electrode 10 is in contact with the surface of the semiconductor substrate 2 and is provided on the end side of the semiconductor substrate 2 with respect to the second electrode 20.
  • the first electrode 10 may be provided on the surface of the semiconductor substrate 2 via a contact electrode (not shown) provided on the surface of the semiconductor substrate 2.
  • the first electrode 10 is preferably provided in the vicinity of the end portion (end face) of the semiconductor substrate 2.
  • the first electrode 10 and the second electrode 20 are separated from the surface electrode 3 and the semiconductor element to the extent that they do not participate in the operation of the semiconductor element. That is, the first electrode 10 and the second electrode 20 are independent.
  • the first electrode 10 is electrically connected to the back surface electrode 4 via a minute resistor on the end surface of the semiconductor substrate 2. Further, the first electrode 10 and the second electrode 20 in the first embodiment are made of the same material as the surface electrode 3.
  • the first electrode 10, the second electrode 20, and the surface electrode 3 are made of, for example, Al, AlSi, or the like.
  • the first electrode 10 and the second electrode 20 are provided in a region of the outer peripheral portion of the semiconductor substrate 2 where the electrode terminal 12 is located in a direction protruding to the outside.
  • the first electrode 10 and the second electrode 20 are provided on the proximal end portion 12A side of the electrode terminal 12 in the outer peripheral portion of the semiconductor substrate 2.
  • the insulating film 5 is provided between the first electrode 10 and the second electrode 20.
  • the first electrode 10, the second electrode 20, and the insulating film 5 form a capacitive structure in the terminal region 8.
  • the capacity varies depending on the degree of moisture absorption of the insulating film 5.
  • the protective film 6 has an insulating property and covers the surface of the semiconductor substrate 2.
  • the protective film 6 has two openings. A part 20A of the second electrode 20 and the surface electrode 3 are exposed from the two openings, respectively.
  • the first electrode 10 is covered with the protective film 6, and the first electrode 10 is not exposed.
  • the insulating film 5 and the protective film 6 in the first embodiment are made of the same material as each other.
  • the insulating film 5 and the protective film 6 are made of polyimide.
  • the sealing material 11 seals the structure shown in FIG. 1, that is, the structure including the semiconductor substrate 2, the first electrode 10, the second electrode 20, the insulating film 5, and the like.
  • the semiconductor device 1 in the first embodiment is packaged by a sealing material 11, and the package is a resin-sealed mold package.
  • the package is not limited to the configuration, and may be a configuration for sealing the semiconductor substrate 2 or the like housed in the case.
  • the electrode terminal 12 is connected to any one of the second electrode 20, the front electrode 3 and the back electrode 4 inside the sealing material 11.
  • one end of the electrode terminal 12 located at the center in FIG. 3 is an internal wiring 13 such as a wire. It is connected to a part 20A of the second electrode 20 via.
  • one end of the electrode terminal 12 located below in FIG. 3 is connected to the back surface electrode 4 via the internal wiring 13.
  • the other end of each electrode terminal 12 projects to the outside of the sealing material 11.
  • the other end can be connected to an external circuit, and is connected to, for example, a control unit 16 described later.
  • FIG. 4 is a diagram showing a cross section of the configuration shown in FIG. 3 and an electric circuit.
  • the first electrode 10 is connected to the back surface electrode 4 via a minute resistor on the end face of the semiconductor substrate 2.
  • FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the semiconductor module 15 in the first embodiment.
  • the semiconductor module 15 includes the above-mentioned semiconductor device 1 and a control unit 16.
  • the control unit 16 stores in advance the relationship between the capacitance between the first electrode 10 and the second electrode 20 with respect to humidity and the relationship with the withstand voltage of the semiconductor device 1 with respect to humidity in a memory or the like.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of the relationship between the capacity and the withstand voltage of the semiconductor device 1 with respect to humidity.
  • the control unit 16 determines the humidity at which the withstand voltage function of the semiconductor device 1 is lost, based on the relationship between the withstand voltage of the semiconductor device 1 and the humidity. Then, the control unit 16 sets the capacitance at the humidity at which the withstand voltage function is lost as a threshold value based on the relationship of the capacitance between the first electrode 10 and the second electrode 20 with respect to the humidity.
  • the control unit 16 is based on the threshold value and the detection capacitance between the first electrode 10 and the second electrode 20 obtained by applying a voltage between the second electrode 20 and the back surface electrode 4. , Determine the withstand voltage function of the semiconductor device 1. For example, the control unit 16 outputs an error before the detection capacity exceeds the threshold value, that is, when the detection capacity indicates a value within a predetermined range from the threshold value.
  • the function of the control unit 16 is realized by a processing circuit (not shown).
  • the processing circuit includes, for example, a processor and a memory.
  • the function of the control unit 16 is realized when the processor executes a program stored in the memory.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a method of measuring the withstand voltage characteristic of the semiconductor device 1 according to the first embodiment.
  • step S1 the control unit 16 applies a voltage between the second electrode 20 and the back electrode 4.
  • the voltage is applied through, for example, an electrode terminal 12 connected to the second electrode 20 and an electrode terminal 12 connected to the back surface electrode 4. Since the first electrode 10 is electrically connected to the back surface electrode 4 via a minute resistor on the end surface of the semiconductor substrate 2, the first electrode 10 and the back surface electrode 4 are separated from each other except for the voltage drop due to the minute resistance. Is short. That is, both potentials can be regarded as the same potential (common potential).
  • the control unit 16 considers that the first electrode 10 and the back surface electrode 4 have the same potential, and obtains the capacitance (detection capacitance) between the first electrode 10 and the second electrode 20.
  • the control unit 16 has a capacitance (detection capacitance) between the first electrode 10 and the second electrode 20 based on the result of applying a voltage between the second electrode 20 and the back electrode 4 and their design values. Ask for.
  • This capacity measurement is performed in a state where the semiconductor device 1 is not operating. Further, although the capacitance can be measured even when the semiconductor device 1 is not packaged, the semiconductor device 1 is packaged for the capacitance measurement because the intrusion direction and the degree of intrusion of moisture are important parameters related to the withstand voltage characteristic. It is preferably carried out in a state.
  • step S2 the control unit 16 determines the relationship between the capacitance between the first electrode 10 and the second electrode 20 and the withstand voltage of the semiconductor device 1 with respect to humidity (FIG. 6), and the first electrode 10 and the second electrode 20.
  • the withstand voltage function of the semiconductor device 1 is determined based on the detection capacity between the two.
  • the control unit 16 outputs an error before the detection capacity exceeds the threshold value, that is, when the detection capacity indicates a value within a predetermined range from the threshold value. This error indicates a state in which moisture has entered the package and the withstand voltage function of the semiconductor device 1 cannot be ensured. Since the error is output before the detection capacitance exceeds the threshold value, the semiconductor device 1 is prevented from being destroyed.
  • the semiconductor device 1 in the first embodiment includes a semiconductor substrate 2, a first electrode 10, a second electrode 20, and an insulating film 5.
  • the semiconductor substrate 2 includes a semiconductor element on the front surface and a back surface electrode 4 on the back surface that controls the operation of the semiconductor element.
  • the first electrode 10 and the second electrode 20 are provided in the terminal region 8 formed on the outer peripheral portion of the semiconductor substrate 2.
  • the terminal region 8 is located outside the active region in which the semiconductor element is formed.
  • the insulating film 5 is provided between the first electrode 10 and the second electrode 20.
  • the second electrode 20 is provided on the insulating interlayer film 7 provided on the surface of the semiconductor substrate 2.
  • the first electrode 10 is in contact with the surface of the semiconductor substrate 2 and is provided on the end side of the semiconductor substrate 2 with respect to the second electrode 20.
  • the first electrode 10 is electrically connected to the back surface electrode 4.
  • the semiconductor device 1 in the first embodiment includes an insulating protective film 6 that covers the surface of the semiconductor substrate 2. A part 20A of the second electrode 20 is exposed from the opening of the protective film 6. The first electrode 10 is covered with a protective film 6.
  • the capacitance between the first electrode 10 and the second electrode 20 is detected by applying a voltage between the second electrode 20 and the back electrode 4.
  • the volume is monitored as appropriate, and the intrusion status of water is determined based on the fluctuation of the volume.
  • preventive measures such as stopping the semiconductor device 1 or the system in which the semiconductor device 1 is used are taken. Since the semiconductor device 1 is prevented from being destroyed, its reliability is improved. Further, a voltage for capacitance measurement is applied between the second electrode 20 and the back surface electrode 4. Therefore, the semiconductor device 1 does not require an opening for connecting the internal wiring to the first electrode 10. Further, wiring for connecting the first electrode 10 and the back surface electrode 4 is also unnecessary. As a result, the size of the semiconductor device 1 is reduced and the cost is reduced. As described above, the semiconductor device 1 according to the first embodiment realizes cost reduction as well as determination of withstand voltage characteristics.
  • first electrode 10, the second electrode 20, and the surface electrode 3 of the semiconductor device 1 in the first embodiment are made of the same material.
  • the insulating film 5 and the protective film 6 are made of the same material.
  • the first electrode 10, the second electrode 20, and the surface electrode 3 are manufactured by the same process.
  • the insulating film 5 and the protective film 6 are produced by the same process. Therefore, the manufacturing cost is reduced.
  • the semiconductor device 1 in the first embodiment includes a sealing material 11 and an electrode terminal 12.
  • the sealing material 11 seals the semiconductor substrate 2, the first electrode 10, the second electrode 20, and the insulating film 5.
  • One end of the electrode terminal 12 is connected to any one of the second electrode 20, the back surface electrode 4, and the front surface electrode 3 inside the sealing material 11, and the other end protrudes to the outside of the sealing material 11.
  • the first electrode 10 and the second electrode 20 are provided on the base end portion 12A side where the electrode terminal 12 protrudes from the sealing material 11 in the outer peripheral portion of the semiconductor substrate 2.
  • the semiconductor substrate 2 in the first embodiment is formed of a wide bandgap semiconductor.
  • the first electrode 10 and the second electrode 20 are made of metal, when the first electrode 10 and the second electrode 20 are provided in the terminal region 8, careful electric field strength design is required. Depending on the structure of the first electrode 10 and the second electrode 20, the function of the semiconductor device 1 is deteriorated, and the quality is deteriorated. Considering manufacturing variations and the like, it is necessary to design a terminal structure in which a margin is secured in advance.
  • the semiconductor substrate 2 in the first embodiment is formed of a wide bandgap semiconductor (SiC, GaN, etc.), even if the electric field strength inside the semiconductor substrate 2 is increased by the second electrode 20, the influence is small. .. Therefore, the design becomes easy and the cost is reduced.
  • the semiconductor module 15 in the first embodiment includes the above-mentioned semiconductor device 1 and the control unit 16.
  • the control unit 16 In the control unit 16, the relationship between the capacitance between the first electrode 10 and the second electrode 20 and the withstand voltage of the semiconductor device 1 with respect to humidity, and the voltage being applied between the second electrode 20 and the back electrode 4.
  • the withstand voltage function of the semiconductor device 1 is determined based on the detection capacitance between the first electrode 10 and the second electrode 20 obtained in 1.
  • Such a semiconductor module 15 outputs an error based on a predetermined criterion set for the detection capacity. Since an error is output before the withstand voltage function of the semiconductor device 1 cannot be ensured, the reliability of the semiconductor device 1 is improved.
  • FIG. 8 shows a cross section at BB'shown in FIG.
  • the insulating film 5A in the modified example of the first embodiment is made of a material different from that of the protective film 6.
  • the insulating film 5A is made of, for example, a material containing any one of CaF 2 , Al 2 O 3 and Si 3 N 4.
  • the protective film 6 is made of polyimide.
  • the normal capacity is adjusted by selecting the material of the insulating film 5A.
  • the detection sensitivity of the capacitance change due to humidity is adjusted by the material selection. As a result, malfunctions such as excessive detection are prevented.
  • the semiconductor device and the semiconductor module according to the second embodiment will be described.
  • the second embodiment is a subordinate concept of the first embodiment, and the semiconductor device in the second embodiment includes each configuration of the semiconductor device 1 in the first embodiment. The same configuration and operation as in the first embodiment will not be described.
  • FIG. 10 is a plan view showing the configuration of the semiconductor device 1B according to the second embodiment.
  • the first electrode 10 and the second electrode 20 are provided in an annular shape along the outer peripheral portion of the semiconductor substrate 2. In other words, the first electrode 10 and the second electrode 20 are arranged on the entire outer peripheral portion.
  • the cross-sectional area that determines the capacitance between the first electrode 10 and the second electrode 20 becomes large.
  • the cross-sectional area is determined by the product of the film thickness of the first electrode 10 or the second electrode 20 and the length of the first electrode 10 or the second electrode 20.
  • the film thicknesses of the first electrode 10 and the second electrode 20 are preferably values that satisfy ⁇ 50% of the film thickness of the surface electrode 3.
  • the distance between the first electrode 10 and the second electrode 20 is preferably one-third or less of the width of the terminal region 8.
  • FIG. 11 is a plan view showing the configuration of the semiconductor device 1C in the modified example of the second embodiment.
  • a part 20A of the second electrode 20 connected to the electrode terminal 12 does not need to be provided on the base end portion 12A side of the electrode terminal 12.
  • the size of the area is arbitrary. Even with such a configuration, the same effect as described above is obtained.
  • each embodiment can be freely combined, and each embodiment can be appropriately modified or omitted.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

耐圧特性の判定とともにコスト削減が可能な半導体装置の提供を目的とする。半導体装置は、半導体基板、第１電極、第２電極および絶縁膜を含む。半導体基板は、表面に半導体素子を含み、裏面に半導体素子の動作を制御する裏面電極を含む。第１電極および第２電極は、半導体基板の外周部に形成された終端領域であって半導体素子が形成された活性領域の外側の終端領域に設けられる。絶縁膜は、第１電極と第２電極との間に設けられる。第２電極は、半導体基板の表面に設けられた絶縁性の層間膜上に設けられている。第１電極は、半導体基板の表面にコンタクトし、かつ、第２電極よりも半導体基板の端部側に設けられ、裏面電極と電気的に接続されている。

Description

半導体装置および半導体モジュール
　本開示は、半導体装置および半導体モジュールに関する。
　高電圧が印加される電力半導体装置には、高い耐圧リーク特性が求められる。その耐圧リーク特性は、湿度（水分）の影響により低下する場合がある。しかし、湿度要因の不具合は、主耐圧が低下するまで判明せず、システムエラーによって判明することが多い。耐圧の低下は、最悪の場合、電力半導体装置やそのシステムの破壊を引き起こす。
　特許文献１には、ｌｏｗ－ｋ材料に吸収された水分、または、その水分に起因するｌｏｗ－ｋ材料の剥離を検出するための半導体チップが提案されている。その半導体チップは、ガードリングと回路素子との間、または、ガードリングの外側に、複数のキャパシタ電極を含む。半導体チップは、キャパシタ電極間の静電容量の変化の検出により、水分や剥離に起因したガードリングの損傷箇所を把握可能にしている。
特開２００５－２２８８５４号公報
　終端領域に容量が形成される場合、その容量を形成する２つの電極に配線するための領域として、２か所以上の開口が必要である。特にそれら電極にワイヤが接続される場合には、その開口はワイヤ径に応じた面積を有することが必要となる。そのため、半導体装置のサイズが増大し、ひいてはコストが上昇する。
　本開示は、上記の課題を解決するためになされたものであり、耐圧特性の判定とともにコスト削減が可能な半導体装置の提供を目的とする。
　本開示に係る半導体装置は、半導体基板、第１電極、第２電極および絶縁膜を含む。半導体基板は、表面に半導体素子を含み、裏面に半導体素子の動作を制御する裏面電極を含む。第１電極および第２電極は、半導体基板の外周部に形成された終端領域であって半導体素子が形成された活性領域の外側の終端領域に設けられる。絶縁膜は、第１電極と第２電極との間に設けられる。第２電極は、半導体基板の表面に設けられた絶縁性の層間膜上に設けられている。第１電極は、半導体基板の表面にコンタクトし、かつ、第２電極よりも半導体基板の端部側に設けられ、裏面電極と電気的に接続されている。
　本開示によれば、耐圧特性の判定とともにコスト削減を実現する半導体装置の提供が可能である。
　本開示の目的、特徴、局面、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白になる。
実施の形態１における半導体装置の構成を示す断面図である。 実施の形態１における半導体装置の構成を示す平面図である。 パッケージ化された半導体装置の構成の一例を示す平面図である。 図３に示される構成の断面と電気回路とを示す図である。 実施の形態１における半導体モジュールの構成を示すブロック図である。 湿度に対する容量および半導体装置の耐圧の関係の一例を示す図である。 実施の形態１における半導体装置の耐圧特性の測定方法を示すフローチャートである。 実施の形態１の変形例における半導体装置の構成を示す断面図である。 実施の形態１の変形例における半導体装置の構成を示す平面図である。 実施の形態２における半導体装置の構成を示す平面図である。 実施の形態２の変形例における半導体装置の構成を示す平面図である。
　＜実施の形態１＞
　図１および図２は、それぞれ、実施の形態１における半導体装置１の構成を示す断面図および平面図である。図１は、図２に示されるＡ－Ａ’における断面を示す。図３は、パッケージ化された半導体装置１の構成の一例を示す平面図である。
　半導体装置１は、半導体基板２、半導体素子（図示せず）、表面電極３、裏面電極４、第１電極１０、第２電極２０、絶縁膜５、保護膜６、封止材１１および電極端子１２を含む。
　半導体素子は、半導体基板２の表面かつ表面電極３の下方に設けられている。半導体素子は、例えば、Ｓｉ等の半導体、または、ＳｉＣ、ＧａＮ等のいわゆるワイドバンドギャップ半導体によって形成されている。半導体素子は、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）、ダイオード等である。半導体素子は、例えば、電力用半導体素子（パワー半導体素子）である。実施の形態１における半導体基板２および半導体素子は、ワイドバンドギャップ半導体で形成されている。
　表面電極３は、半導体素子が形成された活性領域に対応して半導体基板２の表面に設けられている。表面電極３は、半導体素子の動作を制御する。動作とは、例えば、ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング動作である。
　裏面電極４は、半導体基板２の裏面に設けられている。裏面電極４は、半導体素子の動作を制御する。半導体素子がＩＧＢＴの場合、表面電極３はゲート電極およびエミッタ電極にそれぞれ接続される２つの電極パッド（図示せず）を含み、裏面電極４はコレクタ電極に接続される電極パッドに対応する。半導体素子がＭＯＳＦＥＴの場合、表面電極３はゲート電極およびソース電極にそれぞれ接続される２つの電極パッド（図示せず）を含み、裏面電極４はドレイン電極に接続される電極パッドに対応する。半導体素子がダイオードの場合、表面電極３はアノードに接続される電極パッドであり、裏面電極４はカソードに接続される電極パッドである。
　第１電極１０および第２電極２０は、半導体素子が形成された活性領域の外側の終端領域８に設けられている。その終端領域８は、表面電極３の外側、つまり半導体基板２の外周部に形成されている。第２電極２０は、半導体基板２の表面に設けられた絶縁性の層間膜７上に設けられている。第１電極１０は、半導体基板２の表面にコンタクトし、かつ、第２電極２０よりも半導体基板２の端部側に設けられている。第１電極１０は、半導体基板２の表面に設けられるコンタクト電極（図示せず）を介して半導体基板２の表面に設けられていてもよい。第１電極１０は、半導体基板２の端部（端面）の近傍に設けられていることが好ましい。第１電極１０および第２電極２０は、半導体素子の動作に関与しない程度に表面電極３および半導体素子から離れている。つまり、第１電極１０および第２電極２０は独立している。第１電極１０は、半導体基板２の端面における微小抵抗を介して、裏面電極４に電気的に接続されている。また、実施の形態１における第１電極１０および第２電極２０は、表面電極３と同一の材料で形成されている。第１電極１０、第２電極２０および表面電極３は、例えば、Ａｌ、ＡｌＳｉ等で形成されている。
　第１電極１０および第２電極２０は、図３に示されるように、半導体基板２の外周部のうち、電極端子１２が外部に突出している方向に位置する領域に設けられる。言い換えると、第１電極１０および第２電極２０は、半導体基板２の外周部のうち、電極端子１２の基端部１２Ａ側に設けられる。
　絶縁膜５は、第１電極１０と第２電極２０との間に設けられている。第１電極１０、第２電極２０および絶縁膜５は、終端領域８において容量構造を形成している。その容量は、絶縁膜５の吸湿の程度により変化する。
　保護膜６は、絶縁性を有し、半導体基板２の表面を覆っている。保護膜６は２つの開口を有する。その２つの開口からは、第２電極２０の一部２０Ａおよび表面電極３がそれぞれ露出している。一方で、第１電極１０は保護膜６に覆われており、第１電極１０は露出していない。実施の形態１における絶縁膜５および保護膜６は、互いに、同一の材料で形成されている。例えば、絶縁膜５および保護膜６は、ポリイミドで形成されている。
　封止材１１は、図１に示される構造、つまり半導体基板２、第１電極１０、第２電極２０および絶縁膜５等を含む構造を封止している。実施の形態１における半導体装置１は、封止材１１によってパッケージ化されており、そのパッケージは、樹脂封止のモールドパッケージである。ただし、パッケージは、その構成に限定されるものではなく、ケース内に収容された半導体基板２等を封止する構成であってもよい。
　電極端子１２は、封止材１１の内部の第２電極２０、表面電極３および裏面電極４のうちのいずれかに接続される。図３においては、封止材１１の内部における内部配線１３の詳細な構造の図示は省略しているが、例えば、図３において中央に位置する電極端子１２の一端は、ワイヤ等の内部配線１３を介して、第２電極２０の一部２０Ａに接続されている。同様に、図３において下方に位置する電極端子１２の一端は、内部配線１３を介して、裏面電極４に接続されている。各電極端子１２の他端は、封止材１１の外部に突出している。その他端は外部回路と接続可能であり、例えば、後述する制御部１６に接続される。図４は、図３に示される構成の断面と電気回路とを示す図である。第１電極１０は、半導体基板２の端面における微小抵抗を介して、裏面電極４に接続されている。
　図５は、実施の形態１における半導体モジュール１５の構成を示すブロック図である。半導体モジュール１５は、上記の半導体装置１と制御部１６とを含む。
　制御部１６は、湿度に対する第１電極１０と第２電極２０との間の容量の関係、および、湿度に対する半導体装置１の耐圧の関係のそれぞれを、予めメモリ等に記憶している。図６は、湿度に対する容量および半導体装置１の耐圧の関係の一例を示す図である。制御部１６は、湿度に対する半導体装置１の耐圧の関係に基づいて、半導体装置１の耐圧機能が失われる湿度を決定する。そして、制御部１６は、湿度に対する第１電極１０と第２電極２０との間の容量の関係に基づいて、耐圧機能が失われる湿度における容量を閾値に設定する。制御部１６は、その閾値と、第２電極２０と裏面電極４との間に電圧が印加されることで求められる第１電極１０と第２電極２０との間の検出容量と、に基づいて、半導体装置１の耐圧機能を判定する。例えば、制御部１６は、検出容量が閾値を超える前に、すなわち、検出容量が閾値から予め定められた範囲内の値を示す場合に、エラーを出力する。
　制御部１６の機能は、処理回路（図示せず）により実現される。処理回路は、例えば、プロセッサとメモリとを含む。プロセッサがメモリに格納されるプログラムを実行することにより、制御部１６の機能が実現される。
　次に、半導体モジュール１５の制御部１６による半導体装置１の耐圧特性の測定方法を説明する。図７は、実施の形態１における半導体装置１の耐圧特性の測定方法を示すフローチャートである。
　ステップＳ１にて、制御部１６は、第２電極２０と裏面電極４との間に電圧を印加する。電圧は、例えば、第２電極２０に接続されている電極端子１２と、裏面電極４に接続されている電極端子１２とを通じて印加される。第１電極１０は、半導体基板２の端面における微小抵抗を介して、裏面電極４に電気的に接続されているため、その微小抵抗による電圧降下を除けば、第１電極１０と裏面電極４とはショートしている。つまり両者の電位は、同電位（共通電位）とみなせる。制御部１６は、第１電極１０と裏面電極４とが同電位であるとみなして、第１電極１０と第２電極２０との間の容量（検出容量）を求める。または、第１電極１０と裏面電極４との間に他の抵抗または容量が含まれる場合であっても、それら抵抗および容量は半導体装置１の設計値として予め決定されている。制御部１６は、第２電極２０と裏面電極４との間に電圧を印加した結果と、それら設計値とに基づいて、第１電極１０と第２電極２０との間の容量（検出容量）を求める。
　この容量測定は、半導体装置１が動作していない状態で行われる。また、半導体装置１がパッケージ化されていない状態でも容量測定は可能であるが、水分の侵入方向および侵入程度が耐圧特性に関する重要なパラメータであるため、容量測定は半導体装置１がパッケージ化された状態で行われることが好ましい。
　ステップＳ２にて、制御部１６は、湿度に対する第１電極１０と第２電極２０との間の容量および半導体装置１の耐圧の関係（図６）と、第１電極１０と第２電極２０との間の検出容量と、に基づいて、半導体装置１の耐圧機能を判定する。ここでは、制御部１６は、検出容量が閾値を超える前に、すなわち、検出容量が閾値から予め定められた範囲内の値を示す場合に、エラーを出力する。このエラーは、パッケージ内に水分が侵入し、半導体装置１の耐圧機能が確保できなくなった状態を示している。検出容量が閾値を超える前にエラーが出力されるため、半導体装置１の破壊が防止される。
　以上をまとめると、実施の形態１における半導体装置１は、半導体基板２、第１電極１０、第２電極２０および絶縁膜５を含む。半導体基板２は、表面に半導体素子を含み、裏面に半導体素子の動作を制御する裏面電極４を含む。第１電極１０および第２電極２０は、半導体基板２の外周部に形成された終端領域８に設けられる。その終端領域８は、半導体素子が形成された活性領域の外側に位置する。絶縁膜５は、第１電極１０と第２電極２０との間に設けられる。第２電極２０は、半導体基板２の表面に設けられた絶縁性の層間膜７上に設けられている。第１電極１０は、半導体基板２の表面にコンタクトし、かつ、第２電極２０よりも半導体基板２の端部側に設けられている。第１電極１０は、裏面電極４と電気的に接続されている。
　また、実施の形態１における半導体装置１は、半導体基板２の表面を覆う絶縁性の保護膜６を含む。第２電極２０の一部２０Ａは、保護膜６の開口から露出している。第１電極１０は、保護膜６に覆われている。
　このような構成により、第２電極２０と裏面電極４との間の電圧印加により、第１電極１０と第２電極２０との間の容量が検出される。その容量は適宜モニタリングされ、容量の変動に基づいて、水分の侵入状況が判定される。水分の侵入が過剰であると判定される場合には、例えば、半導体装置１またはその半導体装置１が使用されているシステムを停止するなどの予防策が講じられる。半導体装置１の破壊が未然に防止されるため、その信頼性が向上する。また、容量測定のための電圧は、第２電極２０と裏面電極４との間に印加される。そのため、半導体装置１は、第１電極１０に内部配線を接続するための開口を必要としない。また、第１電極１０と裏面電極４とを接続する配線も不要である。その結果、半導体装置１のサイズが小型化され、コストが削減される。このように、実施の形態１における半導体装置１は、耐圧特性の判定とともにコスト削減を実現する。
　また、実施の形態１における半導体装置１の第１電極１０、第２電極２０および表面電極３は、同一の材料で形成されている。また、絶縁膜５と保護膜６とは、同一の材料で形成されている。
　このような構成により、第１電極１０、第２電極２０および表面電極３は、同一のプロセスで作製される。同様に、絶縁膜５および保護膜６は、同一のプロセスで作製される。そのため、製造コストが削減される。
　実施の形態１における半導体装置１は、封止材１１および電極端子１２を含む。封止材１１は、半導体基板２、第１電極１０、第２電極２０および絶縁膜５を封止する。電極端子１２は、一端が封止材１１の内部の第２電極２０、裏面電極４および表面電極３のうちのいずれかに接続され、他端が封止材１１の外部に突出している。第１電極１０と第２電極２０とは、半導体基板２の外周部のうち、電極端子１２が封止材１１から突出する基端部１２Ａ側に設けられる。
　水分は、電極端子１２の基端部１２Ａから封止材１１の内部に侵入しやすい。容量を形成する第１電極１０および第２電極２０が、その電極端子１２の基端部１２Ａの方向に設けられることにより、水分の検出感度が向上する。
　また、実施の形態１における半導体基板２は、ワイドバンドギャップ半導体によって形成されている。
　第１電極１０および第２電極２０は金属であることから、第１電極１０および第２電極２０が終端領域８に設けられる場合、綿密な電界強度設計が要求される。第１電極１０および第２電極２０の構造によっては、半導体装置１の機能の低下が引き起こされ、ひいては品質が低下する。製造ばらつき等を考慮すると、予めマージンが確保された終端構造の設計が必要である。実施の形態１における半導体基板２が、ワイドバンドギャップ半導体（ＳｉＣ、ＧａＮ等）で形成される場合、第２電極２０によって半導体基板２の内部の電界強度が高くなったとしても、その影響は小さい。そのため、設計が容易となり、低コスト化を実現する。
　また、実施の形態１における半導体モジュール１５は、上記の半導体装置１と制御部１６とを含む。制御部１６は、湿度に対する第１電極１０と第２電極２０との間の容量および半導体装置１の耐圧についての関係と、第２電極２０と裏面電極４との間に電圧が印加されることで求められる第１電極１０と第２電極２０との間の検出容量と、に基づいて、半導体装置１の耐圧機能を判定する。
　このような半導体モジュール１５は、検出容量について予め設定された判定基準に基づいて、エラーを出力する。半導体装置１の耐圧機能が確保できなくなる前に、エラーが出力されるため、半導体装置１の信頼性が向上する。
　（実施の形態１の変形例）
　図８および図９は、それぞれ、実施の形態１の変形例における半導体装置１Ａの構成を示す断面図および平面図である。図８は、図９に示されるＢ－Ｂ’における断面を示す。
　実施の形態１の変形例における絶縁膜５Ａは、保護膜６とは異なる材料で形成されている。絶縁膜５Ａは、例えば、ＣａＦ２、Ａｌ２Ｏ３およびＳｉ３Ｎ４のうちいずれかを含む材料で形成されている。保護膜６は、ポリイミドで形成されている。
　絶縁膜５Ａの材料選択により、正常時の容量が調整される。言い換えると、湿度による容量変化の検出感度が、その材料選択により調整される。その結果、過剰な検出など誤作動が防止される。
　＜実施の形態２＞
　実施の形態２における半導体装置および半導体モジュールを説明する。実施の形態２は実施の形態１の下位概念であり、実施の形態２における半導体装置は、実施の形態１における半導体装置１の各構成を含む。なお、実施の形態１と同様の構成および動作については説明を省略する。
　図１０は、実施の形態２における半導体装置１Ｂの構成を示す平面図である。第１電極１０と第２電極２０とは、半導体基板２の外周部に沿って、環状に設けられている。言い換えると、第１電極１０と第２電極２０とは、外周部の全体に配置されている。
　このような構成により、第１電極１０と第２電極２０との間の容量を決定する断面積が大きくなる。その断面積は、第１電極１０または第２電極２０の膜厚と、第１電極１０または第２電極２０の長さとの積で求められる。また容量Ｃは、絶縁膜５の誘電率をε、断面積をＳ、第１電極１０と第２電極２０との距離をｄとしたとき、Ｃ＝ε×Ｓ／ｄで表される。第１電極１０および第２電極２０が、半導体基板２の外周部の全体に配置されることで、断面積Ｓが増加し、容量Ｃが大きくなる。その結果、検知感度が高まる。
　また、断面積Ｓおよび距離ｄによって、用途に応じた検出感度を有する半導体装置１Ｂの設計が可能である。検出感度が必要に応じて調整されるため、過剰な検出など誤作動が防止される。例えば、第１電極１０および第２電極２０の膜厚は、表面電極３の膜厚に対し±５０％を満たす値であることが好ましい。第１電極１０と第２電極２０との間隔は、終端領域８の幅の３分の１以下であることが好ましい。
　（実施の形態２の変形例）
　図１１は、実施の形態２の変形例における半導体装置１Ｃの構成を示す平面図である。電極端子１２と接続される第２電極２０の一部２０Ａは、電極端子１２の基端部１２Ａ側に設けられる必要はない。またその領域の大きさは任意である。このような構成であっても、上記と同様の効果を奏する。
　なお、本開示は、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。
　本開示は詳細に説明されたが、上記した説明は、全ての局面において、例示であって、本開示がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この開示の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
　１　半導体装置、１Ａ　半導体装置、１Ｂ　半導体装置、１Ｃ　半導体装置、２　半導体基板、３　表面電極、４　裏面電極、５　絶縁膜、５Ａ　絶縁膜、６　保護膜、７　層間膜、８　終端領域、１０　第１電極、１１　封止材、１２　電極端子、１２Ａ　基端部、１３　内部配線、１５　半導体モジュール、１６　制御部、２０　第２電極、２０Ａ　第２電極の一部。

Claims (8)

  1. 　表面に半導体素子を含み、裏面に前記半導体素子の動作を制御する裏面電極を含む、半導体基板と、
    　前記半導体基板の外周部に形成された終端領域であって前記半導体素子が形成された活性領域の外側の前記終端領域に設けられる第１電極と、第２電極と、
    　前記第１電極と前記第２電極との間に設けられる絶縁膜と、を備え、
    　前記第２電極は、前記半導体基板の前記表面に設けられた絶縁性の層間膜上に設けられており、
    　前記第１電極は、前記半導体基板の前記表面にコンタクトし、かつ、前記第２電極よりも前記半導体基板の端部側に設けられ、前記裏面電極と電気的に接続されている、半導体装置。
  2. 　前記絶縁膜は、ポリイミド、ＣａＦ２、Ａｌ２Ｏ３およびＳｉ３Ｎ４のうちのいずれかを含む、請求項１に記載の半導体装置。
  3. 　前記半導体基板の前記表面を覆う絶縁性の保護膜をさらに備え、
    　前記第１電極は、前記保護膜に覆われており、
    　前記第２電極の一部は、前記保護膜の開口から露出している、請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
  4. 　前記第１電極と、前記第２電極と、前記半導体基板の前記表面に設けられ前記半導体素子の前記動作を制御する表面電極とは、同一の材料で形成されており、
    　前記絶縁膜と前記保護膜とは、同一の材料で形成されている、請求項３に記載の半導体装置。
  5. 　前記半導体基板、前記第１電極、前記第２電極および前記絶縁膜を封止する封止材と、
    　一端が前記封止材の内部の前記第２電極、前記裏面電極、および、前記半導体基板の前記表面に設けられ前記半導体素子の前記動作を制御する表面電極のうちのいずれかに接続され、他端が前記封止材の外部に突出している電極端子をさらに備え、
    　前記第１電極と前記第２電極とは、前記半導体基板の前記外周部のうち、前記電極端子が前記封止材から突出する基端部側に設けられる、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の半導体装置。
  6. 　前記第１電極と前記第２電極とは、前記半導体基板の前記外周部に沿って、環状に設けられている、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の半導体装置。
  7. 　前記半導体基板は、ワイドバンドギャップ半導体によって形成されている、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の半導体装置。
  8. 　請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の半導体装置と、
    　湿度に対する前記第１電極と前記第２電極との間の容量および前記半導体装置の耐圧の関係と、前記第２電極と前記裏面電極との間に電圧が印加されることで求められる前記第１電極と前記第２電極との間の検出容量と、に基づいて、前記半導体装置の耐圧機能を判定する制御部と、を備える半導体モジュール。
PCT/JP2019/050304 2019-12-23 2019-12-23 半導体装置および半導体モジュール WO2021130809A1 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021566392A JP7204953B2 (ja) 2019-12-23 2019-12-23 半導体装置および半導体モジュール
DE112019007994.8T DE112019007994T5 (de) 2019-12-23 2019-12-23 Halbleitervorrichtung und Halbleitermodul
CN201980103124.3A CN114830333A (zh) 2019-12-23 2019-12-23 半导体装置及半导体模块
PCT/JP2019/050304 WO2021130809A1 (ja) 2019-12-23 2019-12-23 半導体装置および半導体モジュール
US17/756,019 US20220406893A1 (en) 2019-12-23 2019-12-23 Semiconductor device and semiconductor module

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2019/050304 WO2021130809A1 (ja) 2019-12-23 2019-12-23 半導体装置および半導体モジュール

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021130809A1 true WO2021130809A1 (ja) 2021-07-01

Family

ID=76575761

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2019/050304 WO2021130809A1 (ja) 2019-12-23 2019-12-23 半導体装置および半導体モジュール

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20220406893A1 (ja)
JP (1) JP7204953B2 (ja)
CN (1) CN114830333A (ja)
DE (1) DE112019007994T5 (ja)
WO (1) WO2021130809A1 (ja)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005228854A (ja) * 2004-02-12 2005-08-25 Toshiba Corp 半導体チップおよび半導体チップのテスト方法
JP2011151270A (ja) * 2010-01-22 2011-08-04 Toyota Motor Corp 半導体装置及び半導体チップ
JP2011258591A (ja) * 2010-06-04 2011-12-22 Mitsubishi Electric Corp 半導体素子の検査方法、半導体素子の検査装置、及び半導体素子

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005228854A (ja) * 2004-02-12 2005-08-25 Toshiba Corp 半導体チップおよび半導体チップのテスト方法
JP2011151270A (ja) * 2010-01-22 2011-08-04 Toyota Motor Corp 半導体装置及び半導体チップ
JP2011258591A (ja) * 2010-06-04 2011-12-22 Mitsubishi Electric Corp 半導体素子の検査方法、半導体素子の検査装置、及び半導体素子

Also Published As

Publication number Publication date
US20220406893A1 (en) 2022-12-22
DE112019007994T5 (de) 2022-10-13
JP7204953B2 (ja) 2023-01-16
JPWO2021130809A1 (ja) 2021-07-01
CN114830333A (zh) 2022-07-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5526849B2 (ja) 半導体装置
US9761663B2 (en) Semiconductor device
US9698107B2 (en) Semiconductor device and method of manufacturing a semiconductor device
US7667279B2 (en) Semiconductor device
GB2257297A (en) Sensing current in mos semiconductor devices
JP2019071395A (ja) 半導体装置
US5923048A (en) Semiconductor integrated circuit device with test element
WO2021130809A1 (ja) 半導体装置および半導体モジュール
US5418383A (en) Semiconductor device capable of previously evaluating characteristics of power output element
US11373941B2 (en) Sense MOSFET electrically connected to a source pad via a plurality of source extraction ports
JP7006292B2 (ja) 半導体装置
JP3612226B2 (ja) 半導体装置及び半導体モジュール
US10247688B2 (en) Moisture detecting system and method for use in an IGBT or a MOSFET
JP2021042956A (ja) 湿度検知装置
US20210181136A1 (en) Humidity sensor
US7205581B2 (en) Thyristor structure and overvoltage protection configuration having the thyristor structure
CN113410209B (zh) 一种修调电路
US20230296659A1 (en) Crack detector units and the related semiconductor dies and methods
JP6133611B2 (ja) 半導体装置
US11942471B2 (en) Semiconductor chip, semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device
JP7173661B2 (ja) 湿度検出装置
WO2021229837A1 (ja) 半導体装置
JPS63275158A (ja) 半導体装置
JPH05152508A (ja) 半導体装置
JP2002190531A (ja) 半導体装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19957684

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021566392

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19957684

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1