JP2011096699A - Semiconductor device, and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置およびその製造方法に関し、より詳細には、炭化珪素半導体を用いた半導体装置およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a semiconductor device using a silicon carbide semiconductor and a manufacturing method thereof.
炭化珪素(SiC)半導体を用いた半導体装置は、シリコン(Si)半導体で形成された半導体装置と比較して、高電圧、大電流および高温での動作に優れているので、次世代の電力用半導体装置として開発が進められている。SiC半導体は、Si半導体よりも大電流および高温での動作に優れているが、それでも過剰な大電流が流れると、発熱によって素子が破壊される。このような素子の破壊を防ぐ技術が、たとえば特許文献1に開示されている。 A semiconductor device using a silicon carbide (SiC) semiconductor is superior in operation at a high voltage, a large current, and a high temperature as compared with a semiconductor device formed of a silicon (Si) semiconductor. Development as a semiconductor device is underway. SiC semiconductors are superior in operation at high currents and high temperatures than Si semiconductors. However, if an excessively large current flows, the element is destroyed by heat generation. A technique for preventing such element destruction is disclosed in Patent Document 1, for example.
特許文献1に開示される半導体装置では、素子と同一の基板上にPN接合の温度センサが形成されている。半導体装置は、温度センサによって素子の温度を検出し、素子の破壊に至る発熱がある場合は、温度センサに接続される保護回路によって素子の動作を停止するように構成される。 In the semiconductor device disclosed in Patent Document 1, a PN junction temperature sensor is formed on the same substrate as the element. The semiconductor device is configured to detect the temperature of an element by a temperature sensor and to stop the operation of the element by a protection circuit connected to the temperature sensor when there is heat generation leading to destruction of the element.
前述の特許文献1に開示される半導体装置では、温度センサを形成するために、以下の製造工程が必要になる。まず、基板の絶縁膜上に多結晶半導体膜を成膜し、部分的にマスクしてイオン注入を行う。次いで、パターニングおよびアニールを行うことによって、多結晶半導体膜のPN接合の温度センサを形成する。そして、温度センサを構成するP型およびN型の各半導体膜に、外部接続のための金属配線と金属電極パッドとを形成する。このように特許文献1に開示される半導体装置では、製造工程数が多くなるので、歩留まりが低下するとともに、製造コストが上昇するという問題がある。 In the semiconductor device disclosed in Patent Document 1 described above, the following manufacturing process is required to form a temperature sensor. First, a polycrystalline semiconductor film is formed on the insulating film of the substrate, and ion implantation is performed while partially masking. Next, patterning and annealing are performed to form a PN junction temperature sensor of the polycrystalline semiconductor film. Then, metal wiring and metal electrode pads for external connection are formed on each of the P-type and N-type semiconductor films constituting the temperature sensor. As described above, the semiconductor device disclosed in Patent Document 1 has a problem in that the number of manufacturing steps increases, so that the yield decreases and the manufacturing cost increases.
またPN接合の温度センサは、半導体装置の電流が流れる主要部分以外の領域に形成する必要があるので、PN接合の温度センサを設けると、チップサイズが大きくなり、製造コストが上昇するという問題が生じる。また、半導体装置は前述の主要部分で発熱するが、PN接合の温度センサは、前述のように主要部分以外の領域に形成されるので、発熱の検出が遅れ、過熱などの異常の検出が遅れるという問題がある。 In addition, since the PN junction temperature sensor needs to be formed in a region other than the main portion through which the current of the semiconductor device flows, the provision of the PN junction temperature sensor increases the chip size and increases the manufacturing cost. Arise. In addition, the semiconductor device generates heat in the main part described above. However, since the temperature sensor of the PN junction is formed in a region other than the main part as described above, detection of heat generation is delayed and detection of abnormality such as overheating is delayed. There is a problem.
本発明の目的は、大形化することなく、発熱を迅速に検出することができ、かつ比較的少ない製造工程数で製造することができる半導体装置およびその製造方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a semiconductor device that can quickly detect heat generation without increasing its size, and can be manufactured with a relatively small number of manufacturing steps, and a manufacturing method thereof.
本発明の半導体装置は、外部と接続される外部出力電極と、前記外部出力電極を覆う絶縁膜とを備える半導体素子と、前記半導体素子の温度を検出する温度センサとを備え、前記温度センサは、金属材料から成る配線状の温度センサ配線部と、金属材料から成り、前記温度センサ配線部の両端部に接続され、外部と接続される温度センサ電極部とを備え、前記温度センサ配線部および前記温度センサ電極部は、前記半導体素子の前記絶縁膜上であって、前記外部出力電極のうち、外部と接続される電極パッドが形成される領域以外の領域上に設けられることを特徴とする。 A semiconductor device of the present invention includes a semiconductor element including an external output electrode connected to the outside, an insulating film that covers the external output electrode, and a temperature sensor that detects a temperature of the semiconductor element, and the temperature sensor A temperature sensor wiring portion made of a metal material, and a temperature sensor electrode portion made of a metal material, connected to both ends of the temperature sensor wiring portion and connected to the outside, and the temperature sensor wiring portion and The temperature sensor electrode portion is provided on the insulating film of the semiconductor element and on an area of the external output electrode other than an area where an electrode pad connected to the outside is formed. .
本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に設けられる半導体素子と、前記半導体素子の温度を検出する温度センサとを備える半導体装置の製造方法であって、前記半導体基板上に、外部と接続される外部出力電極を含む半導体素子本体を形成する工程と、前記外部出力電極を覆うように絶縁膜を形成して、前記半導体素子を形成する工程と、前記絶縁膜上であって、前記外部出力電極のうち、外部と接続される電極パッドが形成される領域以外の領域上に、金属材料から成る金属膜を形成する工程と、前記金属膜を部分的に除去することによって、配線状の温度センサ配線部と、前記温度センサ配線部の両端部に接続され、外部と接続される温度センサ電極部とを形成して、前記温度センサを形成する工程とを備えることを特徴とする。 A method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device comprising a semiconductor element provided on a semiconductor substrate and a temperature sensor for detecting the temperature of the semiconductor element, the semiconductor device being externally provided on the semiconductor substrate. Forming a semiconductor element body including an external output electrode to be connected; forming an insulating film so as to cover the external output electrode; and forming the semiconductor element; and on the insulating film, Of the external output electrodes, a step of forming a metal film made of a metal material on a region other than a region where an electrode pad connected to the outside is formed, and by partially removing the metal film, a wiring shape Forming a temperature sensor wiring portion and a temperature sensor electrode portion connected to both ends of the temperature sensor wiring portion and connected to the outside to form the temperature sensor. .
本発明の半導体装置によれば、半導体素子と温度センサとを備えて、半導体装置が構成される。温度センサの温度センサ配線部および温度センサ電極部は、いずれも金属材料から成るので、同時に形成することが可能である。これによって、従来技術のようにPN接合素子で温度センサを構成する場合と比較して、温度センサを形成するための製造工程数を削減することができるので、比較的少ない製造工程数で半導体装置を製造することができる。したがって、量産性を向上させることができるとともに、製造コストを低減することができる。 According to the semiconductor device of the present invention, the semiconductor device includes the semiconductor element and the temperature sensor. Since both the temperature sensor wiring portion and the temperature sensor electrode portion of the temperature sensor are made of a metal material, they can be formed at the same time. As a result, the number of manufacturing processes for forming the temperature sensor can be reduced as compared with the case where the temperature sensor is configured with a PN junction element as in the prior art, so that the semiconductor device can be manufactured with a relatively small number of manufacturing processes. Can be manufactured. Therefore, mass productivity can be improved and manufacturing cost can be reduced.
また温度センサは、半導体素子の外部出力電極を覆う絶縁膜上であって、外部出力電極の電極パッドが形成される領域以外の領域上に設けられる。これによって、半導体素子の有効面積を減少させることなく、温度センサを設けることができるので、温度センサを設けることによる大形化および製造コストの上昇を抑制することができる。また前述のように外部出力電極の電極パッドが形成される領域以外の領域に温度センサを設けることによって、外部出力電極の発熱を迅速に検出することができるので、従来技術に比べて、外部出力電極の過熱などの異常をより早く検出することができる。外部出力電極は、半導体素子の中でも、発熱による破壊が起こりやすい部分である。この外部出力電極の異常を、前述のように従来技術に比べてより早く検出することができるので、発熱による半導体素子の破壊をより確実に防ぐことができる。 The temperature sensor is provided on an insulating film covering the external output electrode of the semiconductor element and on a region other than the region where the electrode pad of the external output electrode is formed. As a result, the temperature sensor can be provided without reducing the effective area of the semiconductor element, so that an increase in size and an increase in manufacturing cost due to the provision of the temperature sensor can be suppressed. In addition, as described above, by providing a temperature sensor in a region other than the region where the electrode pad of the external output electrode is formed, heat generation of the external output electrode can be detected quickly. Abnormalities such as electrode overheating can be detected more quickly. The external output electrode is a portion that is easily damaged by heat generation in the semiconductor element. Since the abnormality of the external output electrode can be detected earlier than the conventional technique as described above, it is possible to more reliably prevent the semiconductor element from being destroyed by heat generation.
本発明の半導体装置の製造方法によれば、半導体基板上に半導体素子本体が形成され、この半導体素子本体の外部出力電極を覆うように絶縁膜が形成される。この絶縁膜上であって、外部出力電極のうちの電極パッドが形成される領域以外の領域上に金属膜が形成される。この金属膜が部分的に除去されて、温度センサ配線部と温度センサ電極部とを備える温度センサが形成される。これによって、温度センサ配線部と温度センサ電極部とを同時に形成することができるので、従来技術のようにPN接合素子で温度センサを構成する場合と比較して、温度センサを形成するための製造工程数を削減することができる。したがって、比較的少ない製造工程数で半導体装置を製造することができるので、量産性を向上させることができるとともに、製造コストを低減することができる。 According to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the semiconductor element body is formed on the semiconductor substrate, and the insulating film is formed so as to cover the external output electrode of the semiconductor element body. A metal film is formed on the insulating film on a region other than the region where the electrode pad of the external output electrode is formed. The metal film is partially removed to form a temperature sensor including a temperature sensor wiring portion and a temperature sensor electrode portion. As a result, the temperature sensor wiring part and the temperature sensor electrode part can be formed at the same time, so that the manufacturing for forming the temperature sensor is performed as compared with the case where the temperature sensor is configured with a PN junction element as in the prior art. The number of processes can be reduced. Therefore, a semiconductor device can be manufactured with a relatively small number of manufacturing steps, so that mass productivity can be improved and manufacturing cost can be reduced.
また温度センサ配線部および温度センサ電極部は、半導体素子の外部出力電極を覆う絶縁膜上であって、外部出力電極の電極パッドが形成される領域以外の領域上に形成されるので、温度センサを設けることによる大形化および製造コストの上昇を抑制することができる。また外部出力電極の発熱を迅速に検出することのできる半導体装置を実現することができるので、従来技術に比べて、外部出力電極の過熱などの異常をより早く検出することができ、発熱による半導体素子の破壊をより確実に防ぐことができる半導体装置を製造することができる。 Further, the temperature sensor wiring part and the temperature sensor electrode part are formed on the insulating film covering the external output electrode of the semiconductor element and on the region other than the region where the electrode pad of the external output electrode is formed. Therefore, it is possible to suppress the increase in size and the manufacturing cost due to the provision of. In addition, it is possible to realize a semiconductor device that can quickly detect the heat generation of the external output electrode, so that it is possible to detect abnormalities such as overheating of the external output electrode earlier than in the prior art. A semiconductor device that can more reliably prevent element destruction can be manufactured.
<第1の実施の形態>
図1は、本発明の第1の実施の形態である半導体装置1を示す平面図である。図2は、図1の切断面線II−IIから見た半導体装置1を示す断面図である。図1では、理解を容易にするために、図2に示す保護膜33を取除いた状態の半導体装置1を示す。本実施の形態では、半導体装置1は、炭化珪素(SiC)半導体を用いた半導体装置である。半導体装置1は、電力用半導体装置として好適に用いられる。半導体装置1は、半導体基板である炭化珪素(SiC)基板11上に、金属酸化物半導体(Metal Oxide Semiconductor;略称:MOS)構造の電界効果トランジスタ(Field Effect Transistor;略称:FET)10が形成されている。以下、MOS構造のFETを「MOSFET」という。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a plan view showing a semiconductor device 1 according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view showing the semiconductor device 1 as viewed along the section line II-II in FIG. FIG. 1 shows the semiconductor device 1 with the
半導体装置1の外部出力パッドは、図1に示すように、SiC基板11の厚み方向一方側の表面全体に形成されたドレイン電極19と、SiC基板11の厚み方向他方側に形成されたソース電極出力パッド35、ゲート電極出力パッド36および2つの温度センサ出力パッド34とを備えて構成される。ドレイン電極19は、それ自体が外部出力パッドとして機能する。ソース電極出力パッド35は、ソース電極20の外部出力パッドである。ゲート電極出力パッド36は、ゲート電極17の外部出力パッドである。温度センサ出力パッド34は、温度センサ41の外部出力パッドである。
As shown in FIG. 1, the external output pad of the semiconductor device 1 includes a
温度センサ41は、金属の配線抵抗体で形成される温度センサ配線部31と、温度センサ配線部31に電気的に接続される温度センサ電極部32とを備えて構成される。温度センサ電極部32は、外部出力電極として機能する。温度センサ配線部31は、ソース電極出力パッド35を囲繞するように、ソース電極出力パッド35の外側周囲に配設されている。温度センサ配線部31は、温度センサ41の外部出力電極である温度センサ電極部32と同じ金属、たとえばアルミニウム(Al)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、チタン(Ti)およびタングステン(W)から選ばれる1種または2種以上の金属で形成される。図1では、理解を容易にするために、温度センサ配線部31を太線の実線で示す。
The
MOSFET10は、本実施の形態では、nチャネル型MOSFETである。MOSFET10は、図2に示すように、SiC基板11と、ドリフト領域12と、ソース領域13と、ベース領域14と、高濃度のp型(以下「p+」という場合がある)の領域であるp+コンタクト領域15と、ゲート酸化膜16と、ゲート電極17と、層間絶縁膜18と、ドレイン電極19と、ソース電極20と、裏面接続電極21と、厚膜絶縁膜24と、外部出力ゲート電極25と、シリサイド膜28とを備えて構成される。SiC基板11、ドリフト領域12、ソース領域13、ベース領域14、p+コンタクト領域15、ゲート酸化膜16、ゲート電極17、層間絶縁膜18、ドレイン電極19、ソース電極20、裏面接続電極21および厚膜絶縁膜24は、半導体素子本体を構成する。
外部出力ゲート電極25は、ゲート電極17に電気的に接続され、ゲート電極17の外部出力電極として機能する。外部出力ゲート電極25は、図1に示すように、ソース電極20を囲繞するように設けられ、ソース電極20の周囲で、複数のゲート用コンタクトホール23を介してゲート電極17と電気的に接続される。外部出力ゲート電極25は、ゲート電極17の外部出力パッド36を構成する。外部出力ゲート電極25は、たとえばアルミニウムによって形成される。
The external
ソース電極20は、それ自体が外部出力電極として機能する。以下、ソース電極20を、「外部出力ソース電極20」という場合がある。ソース電極20は、ソース用コンタクトホール22を介して、ソース領域13とp+コンタクト領域15とに電気的に接続される。ソース電極20は、外部出力ゲート電極25と同じ金属、たとえばアルミニウムによって形成される。
The source electrode 20 itself functions as an external output electrode. Hereinafter, the
温度センサ41の温度センサ配線部31と温度センサ電極部32とは、ソース電極20上に形成される上層絶縁膜30上に形成される。温度センサ配線部31上には、たとえばポリイミド膜で構成される保護膜33が形成される。保護膜33は、ソース電極出力パッド35、ゲート電極出力パッド36、および2つの温度センサ出力パッド34の部分で開口されている。ソース電極出力パッド35の部分では、上層絶縁膜30も開口されている。ソース電極出力パッド35は、ソース電極20のうち、上層絶縁膜30および保護膜33に形成されるソース開口43を通して露出する部分で構成される。ゲート電極出力パッド36は、外部出力ゲート電極25のうち、保護膜33に形成されるゲート開口44を通して露出する部分で構成される。温度センサ出力パッド34は、温度センサ電極部32のうち、保護膜33に形成されるセンサ開口42を通して露出する部分で構成される。
The temperature
SiC基板11は、たとえば、高濃度のn型(以下「n+」という場合がある)の半導体基板であり、たとえばウェハによって実現される。SiC基板11は、SiCから成り、シリコン(Si)基板よりもバンドギャップの広いワイドバンドギャップを有する半導体基板である。SiC基板11上には、低濃度のn型(以下「n−」という場合がある)の半導体層であるドリフト領域12が形成されている。ドリフト領域12は、SiC基板11上にエピタキシャル成長させて形成される。
ドリフト領域12の表層部の所定の領域に、電流出力領域であるn+型のソース領域13と、p型のベース領域14と、p+型のp+コンタクト領域15とが形成されている。ベース領域14は、ソース領域13を囲繞するドリフト領域12の表層部に選択的に形成される。ベース領域14は、その表面からの深さ寸法が、ソース領域13の表面からの深さ寸法よりも大きく形成される。ソース領域13は、ベース領域14の表層部に選択的に形成される。
In a predetermined region of the surface layer portion of the
ソース領域13の中央には、p+コンタクト領域15が形成されている。p+コンタクト領域15は、ソース電極20とベース領域14との電気的なコンタクトを取るためのものである。以下では、ドリフト領域12、ソース領域13、ベース領域14およびp+コンタクト領域15を総称して、「第1SiC領域12〜15」という場合がある。またソース領域13およびp+コンタクト領域15を総称して、「第2SiC領域13,15」という場合がある。
A p +
ドリフト領域12上には、ゲート酸化膜16を介して、たとえばポリシリコン膜から成るゲート電極17が形成されている。ゲート電極17は、図2に示すように、ソース電極20の周囲に形成された厚膜絶縁膜24上まで延設されている。厚膜絶縁膜24は、ゲート酸化膜16よりも厚く形成される。本実施の形態では、厚膜絶縁膜24として、酸化膜、たとえば酸化珪素膜が用いられる。厚膜絶縁膜24は、酸化膜に限定されるものではなく、本発明の他の実施の形態では、酸化膜の代わりに他の絶縁膜を厚膜絶縁膜24として用いてもよい。
A
またゲート電極17を覆うように、層間絶縁膜18が形成されている。層間絶縁膜18は、たとえば酸化膜から成る。層間絶縁膜18およびゲート酸化膜16には、第2SiC領域13,15とソース電極20とのコンタクトを取るために、第1のコンタクトホールであるソース用コンタクトホール22が開口されている。ソース用コンタクトホール22は、第2SiC領域13,15上の層間絶縁膜18およびゲート酸化膜16をエッチング除去して形成される。また層間絶縁膜23には、ドリフト領域12上に厚膜絶縁膜24を介して形成されたゲート電極17と外部出力ゲート電極25とのコンタクトを取るために、第2のコンタクトホールであるゲート用コンタクトホール23が開口されている。ゲート用コンタクトホール23は、当該ゲート電極17上の層間絶縁膜23をエッチング除去して形成される。
An interlayer insulating
外部出力ソース電極20は、ソース用コンタクトホール22内で、ソース領域13とp+コンタクト領域15とに電気的に接続されている。他方、外部出力ソース電極20の周辺部の層間絶縁膜18上には、たとえばアルミニウム膜から成る外部出力ゲート電極25が形成されている。外部出力ゲート電極25は、ゲート用コンタクトホール23内で、ゲート電極17に電気的に接続されている。
The external
SiC基板11の厚み方向他方側の表面上には、ドレイン電極19が形成されている。本実施の形態では、ドレイン電極19は、金属膜およびシリサイド膜から成る。ドレイン電極19を構成するシリサイド膜は、たとえばニッケルシリサイド(NiSi)膜である。ドレイン電極19上には、裏面接続電極21が形成される。本実施の形態では、裏面接続電極21は、第1金属膜21aと第2金属膜21bとの積層膜から成る。裏面接続電極21は、たとえば、第1金属膜21aがニッケル(Ni)膜であり、第2金属膜21bが金(Au)膜である、ニッケル(Ni)/金(Au)の積層膜から成る。
A
外部出力ソース電極20と裏面接続電極19との間に高電圧を印加しても、ゲート電極17に電圧を印加していない場合には、ゲート電極17の直下に形成されているベース領域14にはチャネルが形成されないので、電子が流れない。したがってゲート電極17に電圧を印加していない場合には、半導体装置1はオフ状態となる。ゲート電極17に正電圧を印加すると、ベース領域14の上側にチャネルが形成され、ソース領域13から、チャネル領域であるベース領域14、ドリフト領域12、SiC基板11、ドレイン電極19の経路で電子が流れるようになる。したがってゲート電極17に電圧を印加した場合には、半導体装置1はオン状態となる。このように、ゲート電極17に印加する電圧であるゲート電圧によって、半導体装置1において電流が流れるか否か、すなわち半導体装置1のオン、オフを制御することができる。
Even when a high voltage is applied between the external
次に本発明の第1の実施の形態における半導体装置1の製造方法について説明する。図3〜図6は、本発明の第1の実施の形態における半導体装置1の製造方法を説明するための図である。図3は、層間絶縁膜18の形成が終了した段階の状態を示す断面図である。まず、SiC基板11上に、エピタキシャル成長によって、炭化珪素から成るn型の半導体層であるドリフト領域12を形成する。
Next, a method for manufacturing the semiconductor device 1 according to the first embodiment of the present invention will be described. 3 to 6 are views for explaining a method of manufacturing the semiconductor device 1 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state in which the formation of the
次いで、たとえば写真製版およびイオン注入によって、ドリフト領域12の表層部である上部に、p型のベース領域14を選択的に形成するとともに、ベース領域14の上部に、n+型のソース領域13および、p導電型のベースコンタクト領域であるp+コンタクト領域15を選択的に形成する。具体的に述べると、ベース領域14、ソース領域13およびp+コンタクト領域15は、各領域に不純物イオンを注入した後、1500℃以上の高温でアニールして活性化することによって形成される。n型の領域であるソース領域13となる部分には、n型不純物、たとえば窒素(N)イオンが注入される。p型の領域であるベース領域14およびp+コンタクト領域15となる部分には、p型不純物、たとえばアルミニウム(Al)イオンが注入される。
Next, a p-
次に、たとえば化学気相成長(Chemical Vapor Deposition;略称:CVD)法によって、ドリフト領域12上に、厚膜絶縁膜24となる絶縁膜として、膜厚が1μm程度の酸化膜を形成する。その後、写真製版およびエッチングによって、MOSFET10の単位セル形成部10Aに形成された前記酸化膜を除去する。これによって、MOSFET10の単位セル形成部10Aの周辺部に厚膜絶縁膜24が形成される。
Next, an oxide film having a thickness of about 1 μm is formed as an insulating film to be the thick insulating
その後、酸素および水蒸気を含む雰囲気中で、1000℃程度の温度下で、MOSFET10の単位セル形成部10Aの第1SiC領域12〜15の上部を酸化することによって、ゲート酸化膜16として、熱酸化膜を形成する。以下、ゲート酸化膜16は、熱酸化膜であるものとして説明するが、ゲート酸化膜16は、これに限ったものではなく、CVD法で形成した酸化膜でもよいし、それら酸化膜の組み合わせであってもよい。
Thereafter, by oxidizing the upper portions of the
次に、たとえばCVD法によって、ゲート電極17となるポリシリコン膜である多結晶シリコン膜を形成して、写真製版およびエッチングを行う。これによって、MOSFET10の単位セル形成部10Aにおいて、ドリフト領域12とソース領域13とに挟まれたベース領域14上に、ゲート酸化膜16を介してゲート電極17を形成する。また、MOSFET10の単位セル形成部10Aの周辺部において、ドリフト領域12上に、厚膜絶縁膜24を介してゲート電極17を形成する。MOSFET10の単位セル形成部10Aにおいて、ゲート電極17は、隣り合う2つのソース領域13間にわたって形成される。
Next, a polycrystalline silicon film that is a polysilicon film to be the
このようにして、図3に示すように、ドリフト領域12とソース領域13とに挟まれたベース領域14上、およびドリフト領域12上に、ゲート酸化膜16および厚膜絶縁膜24から成る第1の絶縁膜40を介して、多結晶シリコン膜から成るゲート電極17を形成する。次に、たとえばCVD法によって、第2の絶縁膜である層間絶縁膜18として、酸化膜を形成する。以上のような製造工程を経ることによって、図3に示す構造が得られる。
In this way, as shown in FIG. 3, the first composed of the
図4は、ドレイン電極19の形成が終了した段階の状態を示す断面図である。前述のようにして層間絶縁膜18を形成した後、写真製版および反応性イオンエッチング(Reactive Ion Etching;略称:RIE)を行う。これによって、MOSFET10の単位セル形成部10Aのゲート酸化膜16および層間絶縁膜18を部分的にエッチングして、n+型のソース領域13の表面およびp+コンタクト領域15の表面を部分的に露出するソース用コンタクトホール22を形成する。またMOSFET10の単位セル形成部10Aの周辺部の層間絶縁膜18を部分的にエッチングして、ゲート電極17の表面を部分的に露出するゲート用コンタクトホール23を形成する。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state where the formation of the
次いで、ソース用コンタクトホール22を通して露出するソース領域13の表面に、シリサイド膜28を形成する。シリサイド膜28としては、たとえばNiSi膜を形成する。NiSi膜は、たとえばスパッタ法によってNi膜を堆積させて1000℃程度の熱処理をして、ソース用コンタクトホール22で露出したソース領域13の表面であるSiC表面とNi膜とを反応させて形成する。次いで、ソース用コンタクトホール22およびゲート用コンタクトホール23を充填するように、層間絶縁膜18上に、たとえばスパッタ法によって、膜厚が3μm以上5μm以下程度の金属膜を形成する。金属膜は、たとえばアルミニウム膜である。次いで、この金属膜を、写真製版およびエッチングを行うことによって部分的に除去して、外部出力ソース電極20および外部出力ゲート電極25を形成する。
Next, a
次いで、SiC基板11の厚み方向他方側の表面に、シリサイド膜および金属膜を順次形成し、ドレイン電極19を形成する。シリサイド膜としては、たとえばNiSi膜を形成する。NiSi膜は、たとえばスパッタ法によってNi膜を堆積させて1000℃程度の熱処理をして、SiC基板11の表面とNi膜とを反応させて形成する。このようにして、外部出力ソース電極20、外部出力ゲート電極25およびドレイン電極19を含む半導体素子本体が形成される。以上のような製造工程を経ることによって、図4に示す構造が得られる。
Next, a silicide film and a metal film are sequentially formed on the surface on the other side in the thickness direction of the
図5は、温度センサ配線部31および温度センサ電極部32の形成が終了した段階の状態を示す断面図である。外部出力ソース電極20および外部出力ゲート電極25を形成した後は、まず、外部出力ソース電極20および外部出力ゲート電極25の上に上層絶縁膜30を形成する。上層絶縁膜30は、外部出力ソース電極20および外部出力ゲート電極25、ならびに外部出力ソース電極20と外部出力ゲート電極25との間で露出する層間絶縁膜18を覆うように形成される。上層絶縁膜30は、たとえば、プラズマCVD法によって形成した酸化珪素膜または窒化珪素膜である。上層絶縁膜30は、これに限定されず、シラノールをアルコールなどの溶剤に溶かした溶液または有機シロキサン樹脂などをスピン塗布法によって塗布して形成した無機または有機のSOG(Spin On Glass)などでもよい。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state in which the formation of the temperature
次いで、上層絶縁膜30上に金属膜を形成した後、写真製版およびエッチングを行って金属膜を部分的に除去して、温度センサ配線部31および温度センサ電極部32を形成する。これによって、温度センサ41が形成される。温度センサ配線部31および温度センサ電極部32となる金属膜は、たとえばアルミニウム、白金、パラジウム、チタンおよびタングステンから選ばれる1種または2種以上から成る金属膜である。以上のような製造工程を経ることによって、図5に示す構造が得られる。
Next, after forming a metal film on the upper insulating
図6は、保護膜33および裏面接続電極21の形成が終了した段階の状態を示す断面図である。前述のようにして形成した温度センサ配線部31および温度センサ電極部32の上に、たとえばスピン塗布法によって、保護膜33として、ポリイミド膜を形成する。次いで、写真製版およびエッチングを行うことによって、温度センサ出力パッド34およびソース電極出力パッド35の部分を開口する。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state where the formation of the
温度センサ出力パッド34の部分では、温度センサ電極部32上の保護膜33がエッチングによって開口される。この保護膜33に形成されるセンサ開口42を通して露出する温度センサ電極部32の部分が、温度センサ出力パッド34となる。ソース電極出力パッド35の部分では、外部出力ソース電極20上の保護膜33と上層絶縁膜30とがエッチングによって開口される。この保護膜33と上層絶縁膜30とに形成されるソース開口43を通して露出する外部出力ソース電極20の部分が、ソース電極出力パッド35となる。
In the portion of the temperature
次いで、SiC基板11の厚み方向他方側の表面に形成されたドレイン電極19上に、たとえばスパッタ法によって、第1金属膜21aとしてNi膜、第2金属膜21bとしてAu膜を順次形成して、ニッケルおよび金の積層膜から成る裏面接続電極21を形成する。以上のような製造工程を経ることによって、図6に示す構造が得られる。
Next, an Ni film as the first metal film 21a and an Au film as the second metal film 21b are sequentially formed on the
以上のように図3〜図6に示す製造工程を経ることによって、図1および図2に示す半導体装置1が製造される。半導体装置1の外部への電気的な接続は、ワイヤボンド法によって行われる。具体的には、ワイヤを、温度センサ出力パッド34、ソース電極出力パッド35およびゲート電極出力パッド36にそれぞれ接続することによって行われる。ワイヤとしては、たとえばアルミニウムから成るワイヤが用いられる。
The semiconductor device 1 shown in FIGS. 1 and 2 is manufactured through the manufacturing steps shown in FIGS. 3 to 6 as described above. Electrical connection to the outside of the semiconductor device 1 is performed by a wire bond method. Specifically, the wire is connected to the temperature
半導体装置1において、電流は、半導体基板11の厚み方向一方側のソース電極20から、半導体基板11の厚み方向他方側のドレイン電極19に流れるので、ソース電極出力パッド35に接続されるワイヤには、他のパッド34,36に接続されるワイヤに比べて、大電流が流れる。したがって、ソース電極出力パッド35に接続するワイヤとしては、大電流によるワイヤの溶断を防ぐために、たとえば200μm以上400μm以下程度の比較的太い直径のワイヤを複数本用いて、複数本のワイヤをソース電極出力パッド35に接続する。ゲート電極出力パッド36および温度センサ出力パッド34には、電流は殆ど流れないので、ワイヤとしては、100μm以下の比較的細い直径のワイヤを1本だけ用いてもよいし、ソース電極出力パッド35に接続するワイヤと同じ直径のワイヤを用いてもよい。
In the semiconductor device 1, current flows from the
ソース電極出力パッド35にワイヤを接続することによって、ソース電極20へのワイヤボンドが行われる。ソース電極20へのワイヤボンドは、電流を分散させるために、ソース電極20全体に複数本のワイヤを接続して行うことが望ましいが、ソース電極20の周辺部およびゲート電極17の周辺にはワイヤを接続しにくいので、ワイヤは接続しない。したがって、ソース電極出力パッド35は、図1に示すようにソース電極20の内側で矩形状に開口していればよい。ソース電極20のソース電極出力パッド35以外の領域は、外部との接続に使用されない領域となる。このソース電極20の接続に使用されない領域である、ソース電極20のソース電極出力パッド35以外の領域上に、温度センサ配線部31および温度センサ電極部32が形成される。
By connecting a wire to the source
次に、本発明の温度センサ41による温度検出方法について説明する。温度センサ41の温度センサ配線部31は、たとえば数十Ω以上数kΩ以下の金属配線抵抗体である。温度センサ41は、温度センサ配線部31の両端に接続される2つの温度センサ電極部32間の抵抗を測定することによって、温度を検出する。2つの温度センサ電極部32間の抵抗は、たとえば、2つの温度センサ電極部32間に微小な定電流を流して、2つの温度センサ電極部32間の電圧を測定することによって測定される。
Next, a temperature detection method using the
温度センサ配線部31を構成する金属としては、抵抗温度係数(Temperature Coefficient of Resistance;略称:TCR)が高く、MOSFET10上に容易に形成でき、かつ特性が安定している金属を用いる。金属の抵抗は、温度が上がると高くなる。たとえば、白金抵抗体のTCRは、約4000ppm/℃であるので、100Ωの白金抵抗体を用いた場合は、0.4Ω/℃の感度を有する温度センサ41になる。
As a metal constituting the temperature
各温度センサ電極部32の外部出力パッドであるセンサ出力パッド34は、不図示の温度検出回路に接続される。温度検出回路は、2つの温度センサ電極部32間に定電流を流して測定される電圧に基づいて温度を検出する。このようにセンサ出力パッド34を温度検出回路に接続することによって、素子の温度、本実施の形態ではMOSFET10の温度を監視することが可能になる。したがって、温度検出回路から出力される信号を用いて、MOSFET10の温度が所定の温度以上になったときに、MOSFET10の動作を停止する保護回路を構成することができる。
A
次に、温度検出機能を有する保護回路の動作について説明する。MOSFET10に過電流が流れてMOSFET10の温度が上昇すると、2つの温度センサ電極部32間の抵抗が上昇する。MOSFET10の温度が、MOSFET10の破壊につながる所定の温度以上に上昇したときには、2つの温度センサ電極部32間の抵抗値は、前記所定の温度に対応する所定の抵抗値まで上昇している。この所定の抵抗値以上に上昇すると、保護回路は、MOSFET10の動作を停止して、MOSFET10の温度上昇を抑え、MOSFET10の破壊を防ぐ。
Next, the operation of the protection circuit having a temperature detection function will be described. When an overcurrent flows through the
以上のように本実施の形態の半導体装置1によれば、温度センサ41は、金属材料から成り、ソース電極20上の上層絶縁膜30上に形成された金属配線抵抗体から成る温度センサ配線部31と、温度センサ電極部32とで構成された構造になっている。この構造では、従来技術のようにPN接合素子などで温度センサを構成する場合と比較して、イオン注入工程およびマスク工程などが減り、製造工程数が減る。すなわち、温度センサを形成するための製造工程数を削減することができる。これによって、比較的少ない製造工程数で半導体装置1を製造することができる。したがって、量産性を向上させることができるとともに、製造コストを低減することができる。
As described above, according to the semiconductor device 1 of the present embodiment, the
また、従来技術のようにポリシリコンを用いたPN接合素子で構成される温度センサの場合、製造工程数を削減するために、MOSFET10のゲート電極17を構成するポリシリコン膜と、PN接合素子のポリシリコン膜とは、1つの工程で形成される。この場合、PN接合素子は、MOSFET10の単位セル形成部10A以外の領域、具体的には、単位セル形成部10Aの周囲の領域に形成する必要がある。また温度センサであるPN接合素子の出力電極も、MOSFET10の単位セル形成部10A以外の領域、具体的には、単位セル形成部10Aの周囲の領域に形成する必要がある。これによって、チップサイズが大きくなってしまい、製造コストが上昇してしまう。MOSFET10のゲート電極17と、温度センサであるPN接合素子のポリシリコン膜とを兼ねることもできるが、信号を取り出す配線を形成する必要があり、チップサイズが大きくなってしまい、製造コストが上昇してしまう。
Further, in the case of a temperature sensor constituted by a PN junction element using polysilicon as in the prior art, in order to reduce the number of manufacturing steps, a polysilicon film constituting the
これに対して、本実施の形態の半導体装置1によれば、温度センサ41は、ソース電極20のソース電極出力パッド35Aが形成される領域以外の領域上に形成されるので、温度センサ41を内蔵しても、チップサイズは大きくならない。つまり、MOSFET10の有効面積を減少させることなく、温度センサ41を設けることができるので、本実施の形態では、大形化することなく、温度センサ41を設けることができる。したがって、温度センサ41を設けることによる大形化および製造コストの上昇を抑制することができる。
On the other hand, according to the semiconductor device 1 of the present embodiment, the
またSiC半導体は、Siに比べると耐熱性が高いので、過電流による発熱では、MOSFET10の単位セル形成部10Aの各電極を構成する金属配線が破壊される。前述のように、電流はソース電極20からドレイン電極19に流れるので、まず、ソース電極20を構成する金属配線が破壊される。
In addition, since the SiC semiconductor has higher heat resistance than Si, the heat generated by overcurrent destroys the metal wiring that constitutes each electrode of the unit
従来技術のように、ポリシリコンを用いたPN接合素子で温度センサを構成する場合は、温度センサは、MOSFET10の単位セル形成部10A以外の領域、具体的には、単位セル形成部10Aの周囲の領域に形成する必要がある。したがって、発熱の検出が遅れ、過熱などの異常の検出が遅れてしまう。
When the temperature sensor is configured with a PN junction element using polysilicon as in the prior art, the temperature sensor is a region other than the unit
これに対して、本実施の形態の半導体装置1によれば、温度センサ41は、ソース電極20上の上層絶縁膜30上に形成されているので、ソース電極20の発熱を迅速に検出することができる。これによって、従来技術に比べて、ソース電極20の過熱などの異常をより早く検出することができる。ソース電極20は、前述のように、MOSFET10の中でも、発熱による破壊が起こりやすい部分である。本実施の形態では、このソース電極20の異常を、従来技術に比べて、より早く検出することができるので、発熱によるMOSFET10の破壊をより確実に防ぐことができる。したがって、信頼性を向上させることができる。
On the other hand, according to the semiconductor device 1 of the present embodiment, since the
<第2の実施の形態>
図7は、本発明の第2の実施の形態である半導体装置1Aを示す平面図である。本実施の形態の半導体装置1Aは、前述の第1の実施の形態の半導体装置1と構成が類似しているので、対応する箇所には同一の参照符を付して、第1の実施の形態と共通する説明を省略する。
<Second Embodiment>
FIG. 7 is a plan view showing a
本実施の形態の半導体装置1Aは、前述の第1の実施の形態の半導体装置1と同様に、SiC基板11上にMOSFET10が形成されている。半導体装置1Aの外部出力パッドは、SiC基板11の厚み方向他方側の表面全体に形成されたドレイン電極と、SiC基板11の厚み方向一方側に形成されたソース電極出力パッド35A、ゲート電極出力パッド36および2つの温度センサ出力パッド34とを備えて構成される。
In the
第1の実施の形態では、ソース電極出力パッド35を規定するソース開口43は、ソース電極20の内側に大きく形成された1個の開口であったが、本実施の形態の半導体装置1Aでは、ソース電極出力パッド35Aを規定するソース開口51は、3×3の9個に分割されている。換言すれば、ソース電極出力パッド35Aは、9個の部分に分割されている。以下、ソース電極出力パッド35Aの分割された各部分を、パッド部分50という。
In the first embodiment, the source opening 43 that defines the source
ソース電極出力パッド35Aの各パッド部分50は、ソース電極20の一部分であり、各ソース開口51を通して露出する。パッド部分50は、行列状に配置される。本実施の形態では、9個のパッド部分50は、3個ずつ、3列に配置される。ソース電極20に接続されるワイヤは、各パッド部分50にそれぞれ接続される。各パッド部分50には、1本または複数本のワイヤが接続される。
Each
温度センサ41Aは、第1の実施の形態における温度センサ41と同様に、温度センサ配線部31Aと温度センサ電極部32とを備えて構成される。温度センサ配線部31Aは、第1の実施の形態における温度センサ配線部31と同様に、金属の配線抵抗体で形成される。本実施の形態では、温度センサ配線部31Aは、ソース電極出力パッド35Aのパッド部分50を規定するソース開口51同士の間の上層絶縁膜30上に配置されている。より詳細には、温度センサ配線部31Aは、各ソース開口51を囲繞するように配置されている。ソース開口51の列が隣り合う部分では、温度センサ配線部31Aは、ソース開口51の隣り合う2つの列間に配置されている。さらに具体的には、温度センサ配線部31Aを構成する配線抵抗体は、一方の温度センサ電極部32から出て、ソース開口51の各列に沿って屈曲して、他方の温度センサ電極部32に達する。
Similar to the
本実施の形態における半導体装置1Aの製造方法および動作は、第1の実施の形態と同一であるので、説明を省略する。本実施の形態においても、第1の実施の形態と同様に、温度センサ41Aは、金属材料から成り、ソース電極20上の上層絶縁膜30上に形成された金属配線抵抗体から成る温度センサ配線部31Aと、温度センサ電極部32とで構成された構造になっている。
Since the manufacturing method and operation of
この構造の温度センサ41Aでは、第1の実施の形態における温度センサ41と同様に、従来技術のようにPN接合素子などで温度センサを構成する場合と比較して、イオン注入工程およびマスク工程などが減り、製造工程数が減る。これによって、比較的少ない製造工程数で半導体装置1Aを製造することができるので、量産性を向上させることができるとともに、製造コストを低減することができる。
In the
また本実施の形態の半導体装置1Aによれば、温度センサ41Aは、第1の実施の形態における温度センサ41と同様に、ソース電極20のソース電極出力パッド35Aが形成される領域以外の領域上に形成されるので、温度センサ41Aを内蔵しても、チップサイズは大きくならない。したがって、大形化することなく、温度センサ41Aを設けることができるので、温度センサ41Aを設けることによる大形化および製造コストの上昇を抑制することができる。
Further, according to the
またSiC半導体は、Siに比べると耐熱性が高いので、過電流による発熱では、まずMOSFET10の単位セル形成部10Aの各電極を構成する金属配線、特にソース電極20を構成する金属配線が破壊される。本実施の形態の半導体装置1Aによれば、前述の第1の実施の形態と同様に、温度センサ41Aは、ソース電極20上の上層絶縁膜30上に形成されているので、発熱による破壊が起こりやすいソース電極20の発熱を迅速に検出することができる。これによって、従来技術に比べて、ソース電極20の過熱などの異常をより早く検出することができる。したがって、従来技術に比べて、発熱によるMOSFET10の破壊をより確実に防ぐことができるので、信頼性を向上させることができる。
In addition, since the SiC semiconductor has higher heat resistance than Si, the heat generated by overcurrent first destroys the metal wiring constituting each electrode of the unit
また本実施の形態では、分割開口されたソース開口51同士の間の上層絶縁膜30上に温度センサ配線部31Aが配置されているので、ソース電極20のいずれの場所が発熱しても、発熱を迅速に検出することができる。したがって、過熱などの異常をより確実に検出することができるので、半導体装置1Aの破壊をより確実に防ぐことができる。
In the present embodiment, the temperature
<第3の実施の形態>
図8は、本発明の第3の実施の形態である半導体装置1Bを示す平面図である。本実施の形態の半導体装置1Bは、前述の第1の実施の形態の半導体装置1および第2の実施の形態の半導体装置1Aと構成が類似しているので、対応する箇所には同一の参照符を付して、第1および第2の実施の形態と共通する説明を省略する。
<Third Embodiment>
FIG. 8 is a plan view showing a
本実施の形態の半導体装置1Bは、前述の第2の実施の形態の半導体装置1Aと同様に、ソース電極出力パッド35Aを規定するソース開口51が、3×3の9個に分割されている。ソース電極20に接続されるワイヤは、9個に分割された各パッド部分50に接続される。各パッド部分50には、1本または複数本のワイヤが接続される。
In the
温度センサ41Bは、第1および第2の実施の形態における温度センサ41,41Aと同様に、温度センサ配線部31Bと温度センサ電極部32とを備えて構成される。温度センサ配線部31Bは、第2の実施の形態における温度センサ配線部31Aと同様に、金属の配線抵抗体で形成され、ソース電極出力パッド35Aのパッド部分50を規定するソース開口51同士の間の上層絶縁膜30上に配置されている。前述の第2の実施の形態では、ソース開口51同士の間の上層絶縁膜30上に温度センサ配線部31Aがほぼ均一に配置されているのに対して、本実施の形態では、ある特定の領域に集中して温度センサ配線部31Bが配置されている。図8では、温度センサ配線部31Bが、ソース電極20の中心部のパッド部分50を規定するソース開口51の周囲の上層絶縁膜30に集中して配置されている場合の配置例を示している。
Similar to the
本実施の形態における半導体装置1Bの製造方法および動作は、第1の実施の形態と同一であるので、説明を省略する。本実施の形態においても、第1の実施の形態と同様に、温度センサ41Bは、金属材料から成り、ソース電極20上の上層絶縁膜30上に形成された金属配線抵抗体から成る温度センサ配線部31Bと、温度センサ電極部32とで構成された構造になっている。
Since the manufacturing method and operation of the
この構造の温度センサ41Bでは、第1および第2の実施の形態における温度センサ41,41Aと同様に、従来技術のようにPN接合素子などで温度センサを構成する場合と比較して、イオン注入工程およびマスク工程などが減り、製造工程数が減る。これによって、比較的少ない製造工程数で半導体装置1Bを製造することができるので、量産性を向上させることができるとともに、製造コストを低減することができる。
In the temperature sensor 41B having this structure, as in the case of the
また本実施の形態の半導体装置1Bによれば、温度センサ41Bは、第1および第2の実施の形態における温度センサ41,41Aと同様に、ソース電極20のソース電極出力パッド35Aが形成される領域以外の領域上に形成されるので、温度センサ41Bを内蔵しても、チップサイズは大きくならない。したがって、大形化することなく、温度センサ41Bを設けることができるので、温度センサ41Bを設けることによる大形化および製造コストの上昇を抑制することができる。
Further, according to the
またSiC半導体は、Siに比べると耐熱性が高いので、過電流による発熱では、まずMOSFET10の単位セル形成部10Aの各電極を構成する金属配線、特にソース電極20を構成する金属配線が破壊される。本実施の形態の半導体装置1Bによれば、前述の第1および第2の実施の形態と同様に、温度センサ41Bは、ソース電極20上の上層絶縁膜30上に形成されているので、発熱による破壊が起こりやすいソース電極20の発熱を迅速に検出することができる。これによって、従来技術に比べて、ソース電極20の過熱などの異常をより早く検出することができるので、発熱によるMOSFET10の破壊をより確実に防ぐことができる。したがって、信頼性を向上させることができる。
In addition, since the SiC semiconductor has higher heat resistance than Si, the heat generated by overcurrent first destroys the metal wiring constituting each electrode of the unit
また本実施の形態では、ソース電極20の中心部のパッド部分50を規定するソース開口51の周囲の上層絶縁膜30に集中して、温度センサ配線部31Bが配置されている。これによって、半導体装置1Bが、ソース電極20の中心部のパッド部分50の周辺に発熱が起こりやすい構造または動作条件になっている場合に、前述の第2の実施の形態に比べて、発熱を感度良く検出することができ、過熱などの異常を感度良く検出することができる。したがって、半導体装置1Bの破壊をより確実に防ぐことができる。
In the present embodiment, the temperature
図8では、ソース電極20の中心部のパッド部分50を規定するソース開口51の周囲の上層絶縁膜30に集中して温度センサ配線部31Bが配置されている例を示したが、温度センサ配線部31Bの配置はこれに限定されない。半導体装置1Bの動作条件および構造、ならびにソース電極出力パッド35Aへのワイヤの接続本数および接続位置によっては、ソース電極20の中心部よりも、周辺部、上部または下部などの他の領域で発熱が起こりやすい場合がある。この場合は、発熱が起こりやすい領域上の上層絶縁膜30に集中して温度センサ配線部31Bを配置することが好ましい。これによって、発熱が起こりやすい領域の異常を感度良く検出することができるので、半導体装置の破壊をより確実に防ぐことができる。
8 shows an example in which the temperature
以上に述べた第2および第3の実施の形態では、ソース電極出力パッド35Aを規定するソース開口51が、3×3の9個に分割されている例を示したが、ソース開口51の分割状態は、これに限定されない。たとえば、2×2の4個または3×5の15個など、どのような分割でもよい。
In the second and third embodiments described above, an example is shown in which the source opening 51 that defines the source
また以上に述べた第1〜第3の実施の形態では、MOSFET10は、nチャネル型MOSFETであるが、ドーパントの極性を反転させて、pチャネル型MOSFETとしてもよい。
In the first to third embodiments described above, the
1,1A,1B 半導体装置、10 MOSFET、11 SiC基板、12 ドリフト領域、13 ソース領域、14 ベース領域、15 p+コンタクト領域、16 ゲート酸化膜、17 ゲート電極、18 層間酸化膜、19 ドレイン電極、20 ソース電極、21 裏面接続電極、22 ソース用コンタクトホール、23 ゲート用コンタクトホール、24 厚膜絶縁膜、25 外部出力ゲート電極、30 上層絶縁膜、31,31A,31B 温度センサ配線部、32 温度センサ電極部、33 保護膜、34 温度センサ出力パッド、35,35A ソース電極出力パッド、36 ゲート電極出力パッド、41,41A,41B 温度センサ。 1, 1A, 1B Semiconductor device, 10 MOSFET, 11 SiC substrate, 12 drift region, 13 source region, 14 base region, 15 p + contact region, 16 gate oxide film, 17 gate electrode, 18 interlayer oxide film, 19 drain electrode, 20 source electrode, 21 back surface connection electrode, 22 source contact hole, 23 gate contact hole, 24 thick film insulating film, 25 external output gate electrode, 30 upper layer insulating film, 31, 31A, 31B temperature sensor wiring section, 32 temperature Sensor electrode unit, 33 protective film, 34 temperature sensor output pad, 35, 35A source electrode output pad, 36 gate electrode output pad, 41, 41A, 41B temperature sensor.
Claims (4)
前記半導体素子の温度を検出する温度センサとを備え、
前記温度センサは、金属材料から成る配線状の温度センサ配線部と、金属材料から成り、前記温度センサ配線部の両端部に接続され、外部と接続される温度センサ電極部とを備え、
前記温度センサ配線部および前記温度センサ電極部は、前記半導体素子の前記絶縁膜上であって、前記外部出力電極のうち、外部と接続される電極パッドが形成される領域以外の領域上に設けられることを特徴とする半導体装置。 A semiconductor element comprising an external output electrode connected to the outside, and an insulating film covering the external output electrode;
A temperature sensor for detecting the temperature of the semiconductor element;
The temperature sensor includes a wiring-like temperature sensor wiring portion made of a metal material, and a temperature sensor electrode portion made of a metal material, connected to both ends of the temperature sensor wiring portion, and connected to the outside.
The temperature sensor wiring portion and the temperature sensor electrode portion are provided on the insulating film of the semiconductor element and on a region of the external output electrode other than a region where an electrode pad connected to the outside is formed. A semiconductor device.
前記温度センサ配線部は、前記開口同士の間の前記絶縁膜上に配置されることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 The electrode pad includes a plurality of pad portions exposed through a plurality of openings formed in the insulating film,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the temperature sensor wiring portion is disposed on the insulating film between the openings.
前記半導体基板上に、外部と接続される外部出力電極を含む半導体素子本体を形成する工程と、
前記外部出力電極を覆うように絶縁膜を形成して、前記半導体素子を形成する工程と、
前記絶縁膜上であって、前記外部出力電極のうち、外部と接続される電極パッドが形成される領域以外の領域上に、金属材料から成る金属膜を形成する工程と、
前記金属膜を部分的に除去することによって、配線状の温度センサ配線部と、前記温度センサ配線部の両端部に接続され、外部と接続される温度センサ電極部とを形成して、前記温度センサを形成する工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method for manufacturing a semiconductor device comprising a semiconductor element provided on a semiconductor substrate and a temperature sensor for detecting the temperature of the semiconductor element,
Forming a semiconductor element body including an external output electrode connected to the outside on the semiconductor substrate;
Forming an insulating film so as to cover the external output electrode, and forming the semiconductor element;
Forming a metal film made of a metal material on a region of the external output electrode other than a region of the external output electrode where an electrode pad connected to the outside is formed;
By partially removing the metal film, a temperature sensor wiring portion having a wiring shape and a temperature sensor electrode portion connected to both ends of the temperature sensor wiring portion and connected to the outside are formed, and the temperature And a step of forming a sensor.
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