DE112018002905T5 - Halbleitervorrichtung und verfahren zur herstellung einerhalbleitervorrichtung - Google Patents

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external wiring
diode
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Akio Yamano
Aiko TAKASAKI
Hiroaki Ichikawa
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Fuji Electric Co Ltd
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Fuji Electric Co Ltd
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Abstract

Es wird eine Halbleitervorrichtung zur Verringerung einer thermischen Ermüdung in einem Übergangsabschnitt einer externen Verdrahtung zur Verbesserung einer langfristigen Zuverlässigkeit bereitgestellt, die Halbleitervorrichtung enthaltend ein Halbleitersubstrat, einen Transistorabschnitt und einen Diodenabschnitt, die abwechselnd entlang einer ersten Richtung parallel zu einer Vorderfläche des Halbleitersubstrats im Inneren des Halbleitersubstrats angeordnet sind, eine Oberflächenelektrode, die über dem Transistorabschnitt und dem Diodenabschnitt bereitgestellt ist und die elektrisch mit dem Transistorabschnitt und dem Diodenabschnitt verbunden ist, eine externe Verdrahtung, die mit der Oberflächenelektrode verbunden ist, und die eine Kontaktbreite mit der Oberflächenelektrode in der ersten Richtung hat, wobei die Kontaktbreite größer als zumindest eine einer Breite des Transistorabschnitts in der ersten Richtung und einer Breite des Diodenabschnitts in der ersten Richtung ist.

Description

  • HINTERGRUND
  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halbleitervorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung.
  • STAND DER TECHNIK
  • Im Allgemeinen ist eine Halbleitervorrichtung bekannt, die einen Transistorabschnitt, der einen bipolaren Transistor mit isoliertem Gate (Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT) enthält, und einen Diodenabschnitt, der eine Diode enthält, aufweist (siehe zum Beispiel Patentdokument 1). Die in Patentdokument 1 dargestellte Halbleitervorrichtung hat eine ebene Form, in der der Transistorabschnitt und der Diodenabschnitt bei Betrachtung aus einer Hauptflächenrichtung des Substrats abwechselnd in einem Streifenmuster angeordnet sind. Ebenso kann eine externe Verdrahtung mit einer Oberflächenelektrode außerhalb der Halbleitervorrichtung verbunden sein. Eine Technologie zum Einstellen der Anzahl einer Vielzahl externer Verdrahtungen, die mit einem Peripherieabschnitt einer Oberflächenelektrode verbunden sind, auf weniger als die Anzahl externer Verdrahtungen, die mit einem mittleren Abschnitt der Oberflächenelektrode verbunden sind, ist bekannt (siehe zum Beispiel Patentdokument 2).
  • [Patentdokument]
    • [Patentdokument 1] Japanische Patentveröffentlichung Nr. 2008-53648
    • [Patentdokument 2] Japanische Patentveröffentlichung Nr. 2003-188378
  • KURZDARSTELLUNG
  • Für eine Halbleitervorrichtung ist bevorzugt, eine thermische Ermüdung in einem Übergangsabschnitt einer externen Verdrahtung zu verringern, um langfristige Zuverlässigkeit zu erhöhen.
  • In einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine Halbleitervorrichtung ein Halbleitersubstrat enthalten. Die Halbleitervorrichtung kann einen Transistorabschnitt und einen Diodenabschnitt enthalten. Der Transistorabschnitt und der Diodenabschnitt können abwechselnd entlang einer ersten Richtung innerhalb des Halbleitersubstrats angeordnet sein. Die erste Richtung kann eine Richtung parallel zu einer Vorderfläche des Halbleitersubstrats sein. Die Halbleitervorrichtung kann eine Oberflächenelektrode enthalten. Die Oberflächenelektrode kann über dem Transistorabschnitt und dem Diodenabschnitt bereitgestellt sein. Die Oberflächenelektrode kann elektrisch mit dem Transistorabschnitt und dem Diodenabschnitt verbunden sein. Die Halbleitervorrichtung kann eine externe Verdrahtung enthalten. Die externe Verdrahtung kann mit der Oberflächenelektrode verbunden sein. Die externe Verdrahtung kann eine Kontaktbreite mit der Oberflächenelektrode in der ersten Richtung haben, wo die Kontaktbreite größer ist als zumindest eine einer Breite des Transistorabschnitts in der ersten Richtung und einer Breite des Diodenabschnitts in der ersten Richtung.
  • Die Kontaktbreite kann größer sein als jede der Breite des Transistorabschnitts in der ersten Richtung und der Breite des Diodenabschnitts in der ersten Richtung.
  • Die Breite des Transistorabschnitts in der ersten Richtung kann größer sein als eine Breite des Diodenabschnitts in der ersten Richtung.
  • Die Dicke des Halbleitersubstrats kann größer sein als die Hälfte der Breite des Diodenabschnitts in der ersten Richtung.
  • Die Dicke des Halbleitersubstrats kann größer sein als die Hälfte der Breite des Transistorabschnitts in der ersten Richtung.
  • Die externe Verdrahtung kann sich entlang der ersten Richtung erstrecken.
  • Die externe Verdrahtung kann so bereitgestellt sein, dass eine Region, in der die externe Verdrahtung mit der Oberflächenelektrode in Kontakt ist, bei Betrachtung von der Vorderflächenseite des Halbleitersubstrats eine Grenze zwischen dem Transistorabschnitt und dem Diodenabschnitt überlappt.
  • Falls die Oberflächenelektrode in einen mittleren Abschnitt und einen Außenumfangsabschnitt unterschieden wird, der bei Betrachtung von der Vorderfläche des Halbleitersubstrats den mittleren Abschnitt umgibt, kann die externe Verdrahtung mit dem Außenumfangsabschnitt verbunden sein.
  • Die externe Verdrahtung kann zumindest eine erste externe Verdrahtung und zumindest eine zweite externe Verdrahtung enthalten. Die erste externe Verdrahtung und die zweite externe Verdrahtung können, bei Betrachtung von der Vorderfläche des Halbleitersubstrats, mit gegenüberliegenden Ecken der Oberflächenelektrode verbunden sein.
  • Die Halbleitervorrichtung kann ferner eine Lötmittelschicht unter dem Halbleitersubstrat enthalten. Eine Summe der Dicke des Halbleitersubstrats und der Dicke der Lötmittelschicht kann größer sein als die Breite des Transistorabschnitts in der ersten Richtung.
  • Die Halbleitervorrichtung kann ferner eine Lötmittelschicht unter dem Halbleitersubstrat enthalten. Eine Summe der Dicke des Halbleitersubstrats und der Dicke der Lötmittelschicht kann größer sein als die Breite des Diodenabschnitts in der ersten Richtung.
  • Die Breite des Diodenabschnitts in der ersten Richtung kann kleiner sein als 540 µm. Die Breite des Diodenabschnitts in der ersten Richtung kann kleiner sein als 320 µm. Die Breite des Transistorabschnitts in der ersten Richtung zweimal oder mehr und dreimal oder weniger so groß sein wie die Breite des Diodenabschnitts in der ersten Richtung.
  • Ein Übergangsabschnitt, in dem die externe Verdrahtung mit der Oberflächenelektrode in Kontakt ist, kann über die Regionen des Transistorabschnitts und des Diodenabschnitts angeordnet sein.
  • Ein Mittelpunkt in der ersten Richtung des Übergangsabschnitts, in dem die externe Verdrahtung mit der Oberflächenelektrode in Kontakt ist, kann über der Grenze zwischen dem Transistorabschnitt und dem Diodenabschnitt angeordnet sein.
  • Der Übergangsabschnitt, in dem die externe Verdrahtung mit der Oberflächenelektrode in Kontakt ist, kann sich in einer Richtung orthogonal zur ersten Richtung erstrecken.
  • Der Übergangsabschnitt, in dem die externe Verdrahtung mit der Oberflächenelektrode in Kontakt ist, kann sich in einer Richtung parallel zur ersten Richtung erstrecken.
  • Die Oberflächenelektrode kann ein leitfähiges Material sein, enthaltend Aluminium.
  • Die externe Verdrahtung kann eine Vielzahl externer Verdrahtungen enthalten, von welchen sich jede, während sie mit der Oberflächenelektrode in Kontakt ist, in einer Vielzahl von Übergangsabschnitten erstreckt.
  • Jeder der Vielzahl von Übergangsabschnitten kann, bei Betrachtung von der Vorderflächenseite des Halbleitersubstrats, die Grenze zwischen dem Transistorabschnitt und dem Diodenabschnitt überlappen.
  • Die Halbleitervorrichtung kann einen Schutzfilm auf einer oberen Fläche der Oberflächenelektrode enthalten. Der Schutzfilm kann eine erste Öffnung enthalten, die die Oberflächenelektrode freilegt. Die erste Öffnung kann einen vorragenden Abschnitt in einer Draufsicht enthalten. Ein vorragendes Teil des vorragenden Abschnitts kann in einer Richtung parallel zur ersten Richtung angeordnet sein. Ein Randabschnitt des vorragenden Abschnitts senkrecht zur ersten Richtung kann entlang der Grenze zwischen dem Transistorabschnitt und dem Diodenabschnitt angeordnet sein. Die erste Öffnung kann einen vertieften Abschnitt in einer Draufsicht haben. Ein Bodenabschnitt des vertieften Abschnitts kann in einer Richtung parallel zur ersten Richtung angeordnet sein. Ein Randabschnitt des vertieften Abschnitts senkrecht zur ersten Richtung kann entlang der Grenze zwischen dem Transistorabschnitt und dem Diodenabschnitt angeordnet sein.
  • In einem zweite Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung bereitgestellt. Die Halbleitervorrichtung kann ein Halbleitersubstrat, einen Transistorabschnitt und einen Diodenabschnitt enthalten, die abwechselnd entlang einer ersten Richtung parallel zu einer Vorderfläche des Halbleitersubstrats im Inneren des Halbleitersubstrats angeordnet sind, eine Oberflächenelektrode, die über dem Transistorabschnitt und dem Diodenabschnitt bereitgestellt ist und die elektrisch mit dem Transistorabschnitt und dem Diodenabschnitt verbunden ist, und eine externe Verdrahtung, die mit der Oberflächenelektrode verbunden ist und die eine Kontaktbreite mit der Oberflächenelektrode in der ersten Richtung hat, wo die Kontaktbreite größer als zumindest eine von einer Breite des Transistorabschnitts in der ersten Richtung und einer Breite des Diodenabschnitts in der ersten Richtung ist. Das Herstellungsverfahren kann einen Schritt zum Bilden eines Schutzfilms auf einer oberen Fläche der Oberflächenelektrode enthalten. Das Herstellungsverfahren kann einen Schritt zum Bilden, im Schutzfilm, einer ersten Öffnung, die die Oberflächenelektrode freilegt, nach dem Schritt zum Bilden des Schutzfilms enthalten. Die externe Verdrahtung kann unter Verwendung der ersten Öffnung positioniert werden, um mit der Oberflächenelektrode verbunden zu werden.
  • Die erste Öffnung kann in einer Draufsicht einen vorragenden Abschnitt haben. Das vorragende Teil des vorragenden Abschnitts kann in einer Richtung parallel zur ersten Richtung gebildet werden. Ein Randabschnitt des vorragenden Abschnitts senkrecht zur ersten Richtung kann entlang der Grenze zwischen dem Transistorabschnitt und dem Diodenabschnitt gebildet werden.
  • Die erste Öffnung kann in der Draufsicht einen vertieften Abschnitt haben. Ein Bodenabschnitt des vertieften Abschnitts kann in einer Richtung parallel zur ersten Richtung gebildet werden. Der Randabschnitt des vertieften Abschnitts senkrecht zur ersten Richtung kann entlang der Grenze zwischen dem Transistorabschnitt und dem Diodenabschnitt gebildet werden.
  • Die Kurzdarstellung beschreibt nicht unbedingt alle notwendigen Merkmale der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Die vorliegende Erfindung kann auch eine Teilkombination der oben beschriebenen Merkmale sein.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt eine Vorderfläche einer Halbleitervorrichtung 100 in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 2 zeigt ein Beispiel des Querschnitts A-A' in 1.
    • 3 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Beispiels des Querschnitts A-A' in 1.
    • 4 zeigt eine Vorderfläche einer Halbleitervorrichtung 101 in einem Vergleichsbeispiel.
    • 5 zeigt ein Beispiel einer Wärmestreuung während eines Betriebs eines Diodenabschnitts 80 im Vergleichsbeispiel.
    • 6 zeigt ein Beispiel einer Wärmestreuung während eines Betriebs eines Transistorabschnitt 70 im Vergleichsbeispiel.
    • 7 zeigt ein Beispiel einer Wärmestreuung in der Halbleitervorrichtung 100 in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 8 zeigt ein Beispiel einer Temperaturverteilung in einem Fall, wo Strom durch den Transistorabschnitt 70 in der Halbleitervorrichtung 100 fließt, in dem der Diodenabschnitt 80 eine Breite von 540 µm hat.
    • 9 zeigt ein Beispiel einer Temperaturverteilung in einem Fall, wo Strom durch den Transistorabschnitt 70 in der Halbleitervorrichtung 100 fließt, in dem der Diodenabschnitt 80 eine Breite von 310 µm hat.
    • 10 zeigt ein Beispiel einer Temperaturverteilung in einem Fall, wo Strom durch den Transistorabschnitt 70 in der Halbleitervorrichtung 100 fließt, in dem der Diodenabschnitt 80 eine Breite von 200 µm hat.
    • 11 zeigt ein Beispiel einer Temperaturverteilung in einem Fall, wo Strom durch den Diodenabschnitt 80 in der Halbleitervorrichtung 100 fließt, in dem der Diodenabschnitt 80 eine Breite von 540 µm hat.
    • 12 zeigt ein Beispiel einer Temperaturverteilung in einem Fall, wo Strom durch den Diodenabschnitt 80 in der Halbleitervorrichtung 100 fließt, in dem der Diodenabschnitt 80 eine Breite von 310 µm hat.
    • 13 zeigt ein Beispiel einer Wärmestreuung in einem Fall, wo Strom durch den Diodenabschnitt 80 in der Halbleitervorrichtung 100 fließt, in dem der Diodenabschnitt 80 eine Breite von 540 µm hat.
    • 14 zeigt ein Beispiel einer Wärmestreuung in einem Fall, wo Strom durch den Diodenabschnitt 80 in der Halbleitervorrichtung 100 fließt, in dem der Diodenabschnitt 80 eine Breite von 310 µm hat.
    • 15 zeigt ein Beispiel einer Wärmestreuung in einem Fall, wo Strom durch den Diodenabschnitt 80 in der Halbleitervorrichtung 100 fließt, in dem der Diodenabschnitt 80 eine Breite von 200 µm hat.
    • 16 zeigt ein Beispiel einer Temperaturverteilung in einem Fall, wo Strom durch den Diodenabschnitt 80 in der Halbleitervorrichtung 100 fließt.
    • 17 zeigt ein Beispiel einer Relation zwischen der Breite des Diodenabschnitts 80 und einer Widerstandskapazität gegen einen destruktiven Ausfall.
    • 18 zeigt die Vorderfläche der Halbleitervorrichtung 100 in einem anderen Beispiel.
    • 19 zeigt ein Beispiel des Querschnitts A-A' in 18.
    • 20 zeigt ein Beispiel des Querschnitts der Halbleitervorrichtung 100 in einem anderen Beispiel.
    • 21 zeigt die Vorderfläche der Halbleitervorrichtung 100 in einem anderen Beispiel.
    • 22 zeigt die Vorderfläche der Halbleitervorrichtung 100 in einem anderen Beispiel.
    • 23 zeigt die Vorderfläche der Halbleitervorrichtung 100 in einem anderen Beispiel.
    • 24 zeigt die Vorderfläche der Halbleitervorrichtung 100 in einem anderen Beispiel.
    • 25 zeigt ein Beispiel des Querschnitts B-B' in 24, wenn eine Drahtbondingposition auf dem Transistorabschnitt 70 ist.
    • 26 zeigt ein Beispiel des Querschnitts B-B' in 24, wenn die Drahtbondingposition auf der Grenze zwischen dem Transistorabschnitt und dem Diodenabschnitt ist.
    • 27 zeigt ein Beispiel des Querschnitts B-B' in 24, wenn die Drahtbondingposition auf dem Diodenabschnitt ist.
    • 28 zeigt eine Relation zwischen der Drahtbondingposition und einer Drahtkontaktpunkttemperatur.
    • 29 zeigt die Vorderfläche der Halbleitervorrichtung 100 in einem anderen Beispiel.
    • 30 zeigt die Vorderfläche der Halbleitervorrichtung 100 in einem anderen Beispiel.
    • 31 zeigt die Vorderfläche der Halbleitervorrichtung 100 in einem anderen Beispiel.
    • 32 zeigt die Vorderfläche der Halbleitervorrichtung 100 in einem anderen Beispiel.
    • 33 zeigt die Vorderfläche der Halbleitervorrichtung 100 in einem anderen Beispiel.
    • 34 zeigt die Vorderfläche der Halbleitervorrichtung 100 in einem anderen Beispiel.
    • 35 zeigt ein Beispiel einer Wärmestreuung der Halbleitervorrichtung 100, die in 33 dargestellt ist.
    • 36 zeigt ein Beispiel einer Wärmestreuung der Halbleitervorrichtung 100, die in 34 dargestellt ist.
    • 37 zeigt ein Beispiel des Querschnitts eines Halbleitermoduls 200, das die Halbleitervorrichtung 100 enthält.
    • 38A zeigt ein Beispiel einer Positionierung des Drahtbonding der Halbleitervorrichtung 100.
    • 38B zeigt eine vergrößerte Ansicht des Abschnitts V von 38A.
    • 39A zeigt ein anderes Beispiel der Positionierung des Drahtbonding der Halbleitervorrichtung 100.
    • 39B zeigt eine vergrößerte Ansicht des Abschnitts W von 39A.
  • BESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • In der Folge wird (werden) eine (einige) Ausführungsform(en) der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Ausführungsform(en) schränkt (schränken) die Erfindung gemäß den Ansprüchen nicht ein und alle Kombinationen der Merkmale, die in der (den) Ausführungsform(en) beschrieben sind, sind nicht unbedingt für Mittel wesentlich, die durch Aspekte der Erfindung bereitgestellt sind.
  • In der vorliegenden Beschreibung werden technische Belange unter Verwendung orthogonaler Koordinatenachsen einer X-Achse, einer Y-Achse und einer Z-Achse beschrieben. Die orthogonalen Koordinatenachsen werden nur zur Spezifizierung relativer Positionen der Komponenten verwendet und sollen besondere Richtungen nicht einschränken. Zum Beispiel gibt die Z-Achse keine Richtung an, die auf eine Höhenrichtung in Bezug auf den Boden beschränkt ist. Es ist zu beachten, dass eine positive Z-Achsenrichtung und eine negative Z-Achsenrichtung Richtungen sind, die einander entgegengesetzt sind. Wenn der Begriff „Z-Achsenrichtung“ beschrieben wird, ohne die Begriffe „positiv“ und „negativ“ zu beschreiben, bedeutet dies eine Richtung parallel zur positiven Z-Achse und zur negativen Z-Achse.
  • 1 zeigt eine Vorderfläche einer Halbleitervorrichtung 100 in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels ist ein Halbleiter, der einen Transistorabschnitt 70 und einen Diodenabschnitt 80 im Inneren eines Halbleitersubstrats 10 aufweist. Ein Randabschlussstrukturabschnitt 400 ist an einem Außenumfang des Transistorabschnitts 70 und des Diodenabschnitts 80 enthalten. Gemäß der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels ist durch Begrenzen zumindest einer von einer Breite des Transistorabschnitts 70 und einer Breite des Diodenabschnitts 80 auf einen vorbestimmten Wert oder weniger ein Temperaturschwankungsbereich entsprechend Positionen innerhalb einer XY-Ebene der Halbleitervorrichtung 100 klein.
  • Das Halbleitersubstrat 10 des vorliegenden Beispiels ist ein Silizium- (in der Folge Si) Substrat. In einem anderen Beispiel kann das Halbleitersubstrat 10 auch ein Verbindungshalbleitersubstrat sein, wie Siliziumcarbid (SiC). Der Transistorabschnitt 70 ist eine Region, die einen Transistor wie einen bipolaren Transistor mit isoliertem Gate (IGBT) enthält. Der Diodenabschnitt 80 ist eine Region, die eine Diode wie eine Freilaufdiode (Free Wheel Diode, FWD) enthält.
  • Im vorliegenden Beispiel sind der Transistorabschnitt 70 und der Diodenabschnitt 80 abwechselnd entlang der X-Achsenrichtung angeordnet. Das Halbleitersubstrat 10 kann eine ebene Form haben, in der der Transistorabschnitt 70 und der Diodenabschnitt 80 bei Betrachtung von der Vorderflächenrichtung des Halbleitersubstrats 10 abwechselnd in einem Streifenmuster angeordnet sind. Der Transistorabschnitt 70 und der Diodenabschnitt 80 können sich jeweils in der Y-Achsenrichtung erstrecken. Die X-Achsenrichtung ist eine erste Richtung parallel zur Vorderfläche des Halbleitersubstrats 10. Die Y-Achsenrichtung ist eine zweite Richtung, die parallel zur Vorderfläche des Halbleitersubstrats 10 ist und orthogonal zur ersten Richtung ist. Im vorliegenden Beispiel ist die Vorderfläche des Halbleitersubstrats 10 parallel zur XY-Ebene.
  • Eine Oberflächenelektrode ist über dem Halbleitersubstrat 10 bereitgestellt. In 1, um eine Anordnung des Transistorabschnitts 70 und des Diodenabschnitts 80 zu zeigen, wurde die Oberflächenelektrode weggelassen. Die Oberflächenelektrode ist elektrisch mit dem Transistorabschnitt 70 und dem Diodenabschnitt 80 durch ein Kontaktloch und dergleichen, verbunden. Eine Gate-Elektrode 90 kann über dem Halbleitersubstrat 10 bereitgestellt sein. Die Oberflächenelektrode und die Gate-Elektrode 90 sind voneinander getrennt bereitgestellt. Die Gate-Elektrode 90 ist durch ein Kontaktloch mit einer Gate-Verdrahtung in Kontakt.
  • Die Oberflächenelektrode und die Gate-Elektrode 90 sind aus einem Material gebildet, das Metall enthält. Zum Beispiel ist zumindest eine Teilregion jeder Elektrode aus Aluminium oder Aluminiumlegierung gebildet. Jede Elektrode kann in einer unteren Schicht der Region, die aus Aluminium und dergleichen gebildet ist, ein Sperrschichtmetall haben, das aus Titan, Titanverbindung oder dergleichen gebildet ist. Ferner kann innerhalb des Kontaktlochs auch ein Stopfen bereitgestellt sein, wobei der Stopfen durch Einbetten von Wolfram und dergleichen gebildet wird, sodass das Sperrschichtmetall mit Aluminium und dergleichen in Kontakt ist. Es ist zu beachten, dass zumindest eine Teilregion jeder Elektrode auch aus Kupfer oder Kupferlegierung gebildet sein kann und ein richtiges Material gemäß einem Material einer externen Verdrahtung 2 gewählt wird.
  • Die Halbleitervorrichtung 100 hat externe Verdrahtungen 2a, 2b, 2c, 2d, 2e und 2f (in der Folge können sie gemeinsam als die externe Verdrahtung 2 bezeichnet werden). Die externe Verdrahtung 2 kann ein Draht sein, der elektrisch mit einem Emitter des Transistorabschnitts 70 verbunden ist. Die externe Verdrahtung 2 ist mit der Oberflächenelektrode verbunden. Die externe Verdrahtung 2 kann ein Aluminiumdraht, ein Aluminiumlegierungsdraht, ein Aluminium-Siliziumdraht, ein Kupferdraht, ein Kupferlegierungsdraht, ein Golddraht oder ein plattierter Draht sein. Der plattierte Draht hat ein Kernmaterial und einen Außenumfangsabschnitt, der das Kernmaterial umgibt. Das Kernmaterial kann aus Eisen oder Eisenlegierung gebildet sein und der Außenumfangsabschnitt kann aus Aluminium oder Aluminiumlegierung gebildet sein. Ein Drahtdurchmesser der externen Verdrahtung 2 ist vorzugsweise 300 µm oder mehr und 600 µm, und bevorzugter 400 µm oder mehr und 500 µm.
  • Im vorliegenden Beispiel ist eine Vielzahl externer Verdrahtungen 2 durch Teilen in eine Gruppe der externen Verdrahtungen 2a, 2b und 2c, und eine Gruppe der externen Verdrahtungen 2d, 2e und 2f angeordnet. Die Anzahl und die Anordnung externer Verdrahtungen 2 sind jedoch nicht auf den in 1 dargestellten Fall beschränkt. Die externe Verdrahtung 2 hat eine Kontaktbreite D1 mit einer Oberflächenelektrode in der X-Achsenrichtung, wo die Kontaktbreite D1 größer als zumindest eine einer Breite D3 des Transistorabschnitts 70 in der X-Achsenrichtung und einer Breite D2 des Diodenabschnitts 80 in der X-Achsenrichtung ist. Jede der Vielzahl externer Verdrahtungen 2 hat die Kontaktbreite D1 mit der Oberflächenelektrode in der X-Achsenrichtung, wo die Kontaktbreite D1 größer sein kann als zumindest eine der Breite D3 des Transistorabschnitts 70 in der X-Achsenrichtung und der Breite D2 des Diodenabschnitts 80 in der X-Achsenrichtung.
  • 2 zeigt ein Beispiel des Querschnitts A-A' in 1. 2 zeigt eine schematische Struktur des Querschnitts A-A', eine detaillierte Struktur fehlt. Im vorliegenden Beispiel wird eine Hauptfläche auf der Seite der Oberflächenelektrode 52 des Halbleitersubstrats 10 als eine Vorderfläche bezeichnet und die andere Hauptfläche, an der gegenüberliegenden Seite zur Vorderfläche, wird als eine Rückfläche bezeichnet. Eine Richtung von der Rückfläche zur Vorderfläche wird einfach als eine „obere“ Richtung bezeichnet und eine Richtung, die der Richtung entgegengesetzt ist, wird einfach als eine „untere“ Richtung bezeichnet.
  • Die Halbleitervorrichtung 100 enthält einen Gate-Grabenabschnitt 40 und einen Dummy-Grabenabschnitt 30, die im Inneren des Halbleitersubstrats 10 nahe der Vorderfläche gebildet sind. Der Gate-Grabenabschnitt 40 und der Dummy-Grabenabschnitt 30 sind Beispiele eines Grabenabschnitts. Die Halbleitervorrichtung 100 enthält eine Kollektorelektrode 24. Die Kollektorelektrode 24 ist an der Rückfläche des Halbleitersubstrats 10 gebildet. In der vorliegenden Beschreibung wird eine Richtung, die die Oberflächenelektrode 52 und die Kollektorelektrode 24 verbindet, als eine Tiefenrichtung bezeichnet.
  • Die Breite D3 des Transistorabschnitts 70 in der X-Achsenrichtung ist größer als die Breite D2 des Diodenabschnitts 80 in der X-Achsenrichtung. Die Breite D3 des Transistorabschnitts 70 ist zweimal oder mehr und dreimal oder weniger so groß wie die Breite D2 des Diodenabschnitts. Die Breite D2 des Diodenabschnitts 80 kann 100 µm oder mehr sein und bevorzugter kann die Breite D2 des Diodenabschnitts 80 150 µm oder mehr sein. Andererseits kann die Breite D3 des Transistorabschnitts 70 200 µm oder mehr sein. Bevorzugter kann die Breite D3 des Transistorabschnitts 70 300 µm oder mehr sein.
  • Da zumindest eine der Breite D2 des Diodenabschnitts 80 und der Breite D3 des Transistorabschnitts 70 kleiner ist. wird die I-V Eigenschaft, wenn eine Vorwärtsspannung Vf an den Diodenabschnitt 80 angelegt wird, leichter durch eine Gate-Spannung des Transistorabschnitts 70 beeinflusst. Im Speziellen, da die Breite D2 des Diodenabschnitts 80 oder dergleichen kleiner ist, ist ein Widerstandswert des Diodenabschnitts 80 größer, wenn ein Vorwärtsstrom fließt. Es wird davon ausgegangen, dass dies durch die Erhöhung der Anzahl von Grenzen zwischen dem Transistorabschnitt 70 und dem Diodenabschnitt 80 verursacht wird, da zumindest eine der Breite D2 des Diodenabschnitts 80 und der Breite D3 des Transistorabschnitts 70 kleiner ist.
  • Daher ist, von einem Standpunkt zur Verringerung des Einflusses auf die Eigenschaft, wenn die Vorwärtsspannung Vf angelegt wird, die Breite D2 des Diodenabschnitts 80 vorzugsweise 100 µm oder mehr und kann bevorzugter 150 µm oder mehr sein. Ebenso ist von einem Standpunkt aus zu verhindern, dass die Anzahl der Grenzen zwischen dem Diodenabschnitt 80 und dem Transistorabschnitt 70 übermäßig zunimmt, die Breite D3 des Transistorabschnitts 70 vorzugsweise 200 µm oder mehr und kann bevorzugter 300 µm oder mehr sein.
  • Andererseits ist es, von einem Standpunkt einer Vereinheitlichung einer Temperaturverteilung im Halbleitersubstrat 10 während des Betriebs des Transistorabschnitts 70 und während des Betriebs des Diodenabschnitts 80, wünschenswert, dass die Breite D2 des Diodenabschnitts 80 320 µm oder weniger ist. Ebenso ist vom Standpunkt einer Vereinheitlichung der Temperaturverteilung die Breite D3 des Transistorabschnitts 70 vorzugsweise 1000 µm oder weniger und ist bevorzugter, 500 µm oder weniger.
  • Die externe Verdrahtung 2 kann einen Übergangsabschnitt 4 und einen Speisungsabschnitt 6 enthalten. Der Übergangsabschnitt 4 ist ein Abschnitt, der mit der Oberflächenelektrode 52 verbunden ist, wenn Drahtbonding durchgeführt wird. Im Übergangsabschnitt 4 ist eine Länge entlang einer Verlaufsrichtung der externen Verdrahtung 2 eine Übergangslänge. Der Übergangsabschnitt 4 erstreckt sich in der Verlaufsrichtung der externen Verdrahtung 2. Daher erstreckt sich im vorliegenden Beispiel der Übergangsabschnitt 4 in einer Richtung parallel zur ersten Richtung. Eine Breite einer Richtung senkrecht zur Verlaufsrichtung der externen Verdrahtung 2 im Übergangsabschnitt 4 ist eine zusammengedrückte Breite. Im vorliegenden Beispiel erstreckt sich die externe Verdrahtung 2 entlang der X-Achsenrichtung. Wenn sich die externe Verdrahtung 2 entlang der X-Achsenrichtung erstreckt, ist die Übergangslänge die Kontaktbreite D1. Indem die Übergangslänge lang gemacht wird, ohne von der zusammengedrückten Breite abhängig zu sein, kann daher die Kontaktbreite D1 breit gestaltet werden.
  • Die Kontaktbreite D1 der externen Verdrahtung 2 mit der Oberflächenelektrode 52 in der X-Achsenrichtung kann größer sein als jede der Breite D3 des Transistorabschnitts 70 in der X-Achsenrichtung und der Breite D2 des Diodenabschnitts 80 in der X-Achsenrichtung. Mit anderen Worten, ein Teilungsintervall des Transistorabschnitts 70 in der X-Achsenrichtung und ein Teilungsintervall des Diodenabschnitts 80 in der X-Achsenrichtung können so bestimmt werden, dass die Breite D3 des Transistorabschnitts 70 in der X-Achsenrichtung und die Breite D2 des Diodenabschnitts 80 in der X-Achsenrichtung im Vergleich zur Kontaktbreite D1 der externen Verdrahtung 2 kleiner sind.
  • Ferner können die Breite D3 des Transistorabschnitts 70 in der X-Achsenrichtung und die Breite D2 des Diodenabschnitts 80 in der X-Achsenrichtung kleiner sein als ein Drahtdurchmesser D4 der externen Verdrahtung 2. Da die Breite D3 des Transistorabschnitts 70 und die Breite D2 des Diodenabschnitts 80 kleiner als der Drahtdurchmesser D4 der externen Verdrahtung 2 sind, können die Breite D3 des Transistorabschnitts 70 in der X-Achsenrichtung und die Breite D2 des Diodenabschnitts 80 in der X-Achsenrichtung verglichen mit der Kontaktbreite D1 der externen Verdrahtung 2 kleiner gestaltet werden, unabhängig von einer Prozessbedingung für das Drahtbonding.
  • Die externe Verdrahtung 2 kann so bereitgestellt sein, dass eine Kontaktregion (das heißt, eine Region des Übergangsabschnitts 4), in der die externe Verdrahtung 2 mit der Oberflächenelektrode 52 in Kontakt ist, die Grenze zwischen dem Transistorabschnitt 70 und dem Diodenabschnitt 80 bei Betrachtung von der Vorderflächenseite des Halbleitersubstrats 10 überlappt. Mit anderen Worten, der Übergangsabschnitt 4, in dem die externe Verdrahtung 2 mit der Oberflächenelektrode 52 in Kontakt ist, ist über die Region des Transistorabschnitts 70 und die Region des Diodenabschnitts 80 angeordnet. Die Region des Transistorabschnitts 70 ist eine Region, die bei Betrachtung von der Vorderflächenseite des Halbleitersubstrats 10 durch den Transistorabschnitt 70 belegt ist. Die Region des Diodenabschnitts 80 ist eine Region, die bei Betrachtung von der Vorderflächenseite des Halbleitersubstrats 10 durch den Diodenabschnitt 70 belegt ist. In dem in 2 dargestellten Beispiel überlappt eine Vielzahl von Grenzen, als die Grenze zwischen dem Transistorabschnitt 70 und dem Diodenabschnitt 80, dazwischen die Kontaktregion. Eine Grenze kann jedoch auch die Region des Übergangsabschnitts 4 überlappen.
  • Eine Dicke D5 des Halbleitersubstrats 10 kann größer sein als die Hälfte der Breite D2 des Diodenabschnitts 80 in der X-Achsenrichtung. Mit anderen Worten, die Breite D2 des Diodenabschnitts 80 in der X-Achsenrichtung kann kleiner sein als die zweifache Größe der Dicke D5 des Halbleitersubstrats 10. Ebenso kann die Dicke D5 des Halbleitersubstrats 10 größer sein als die Hälfte der Breite D3 des Transistorabschnitts 70 in der X-Achsenrichtung. Mit anderen Worten, die Breite D3 des Transistorabschnitts 70 in der X-Achsenrichtung kann kleiner sein als die zweifache Größe der Dicke D5 des Halbleitersubstrats 10. Die Dicke D5 des Halbleitersubstrats 10 kann 100 µm oder mehr ein und kann bevorzugter 100 µm oder mehr und 200 µm oder weniger sein.
  • Da die Dicke D5 des Halbleitersubstrats 10 dünner ist, ist eine Wärmeleitung von einer Region, die Wärme erzeugt, zu einer benachbarten Region schwierig, und die Temperaturverteilung ist leicht ungleichförmig. Daher, da die Dicke D5 des Halbleitersubstrats 10 dünner ist, ist bevorzugt, die Breite D2 des Diodenabschnitts 80 in der X-Achsenrichtung und die Breite D3 des Transistorabschnitts 70 in der X-Achsenrichtung klein zu machen, um eine Gleichförmigkeit der Temperaturverteilung zu erreichen.
  • 3 ist eine vergrößerte Ansicht eines Beispiels des Querschnitts A-A' in 1. 3 zeigt den Abschnitt, umgeben von der punktierten Linie in 2. Die Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels hat das Halbleitersubstrat 10, einen Zwischendielektrikumsfilm 38, die Oberflächenelektrode 52 und die Kollektorelektrode 24. Die Oberflächenelektrode 52 des vorliegenden Beispiels ist eine Emitterelektrode. Die Oberflächenelektrode 52 kann jedoch jede Elektrode sein, die mit der externen Verdrahtung 2 verbunden werden kann und die elektrisch mit dem Transistorabschnitt 70 und dem Diodenabschnitt 80 verbunden werden kann, und ist nicht auf eine Emitterelektrode beschränkt. In einem Beispiel kann die Oberflächenelektrode 52 eine Metallschicht sein, die über der Emitterelektrode über einen zweiten Zwischendielektrikumsfilm gestapelt ist. In diesem Fall kann die Oberflächenelektrode 52 elektrisch mit der Emitter-Elektrode über ein Kontaktloch verbunden sein, das im zweiten Zwischendielektrikumsfilm bereitgestellt ist.
  • Die Oberflächenelektrode 52 und die Kollektorelektrode 24 sind aus einem leitfähigen Material wie Metall gebildet. In einem Beispiel kann die Oberflächenelektrode 52 auch eine Al-Si Elektrode sein, in der Silizium (Si)-Atome bei einer Feststofflöslichkeitsgrenze oder mehr zu Aluminium (Al) hinzugefügt werden. Die Oberflächenelektrode 52 kann auch eine Al-Si-Cu Elektrode sein, in der Si und Kupfer (Cu) zu Al hinzugefügt sind. Ebenso kann in einem Beispiel die Kollektorelektrode 24 auch eine Elektrode sein in der Titan (Ti), Nickel (Ni), Gold (Au) auf Al-Si gestapelt sind, in dem Silizium (Si)-Atome bei einer Feststofflöslichkeitsgrenze oder mehr Aluminium (Al) hinzugefügt sind. Das Al-Si der Kollektorelektrode 24 kann auch eine Al-Si-Cu Elektrode sein, in der Si und Kupfer (Cu) Al hinzugefügt sind. Ebenso kann das Al-Si der Kollektorelektrode auch Al sein.
  • Bei dem Querschnitt, der in 3 dargestellt ist, ist eine Basisregion 14 in einem Mesaabschnitt 61 gebildet, der zwischen entsprechenden Grabenabschnitten wie dem Gate-Grabenabschnitt 40 und dem Dummy-Grabenabschnitt 30 liegt. Der Mesaabschnitt 61 ist eine Region, die näher zur Vorderfläche als der tiefste Bodenabschnitt des Grabenabschnitts in einer Region des Halbleitersubstrats 10 liegt, die zwischen den Grabenabschnitten liegt. Die Basisregion 14 weist eine zweite Leitfähigkeitsart auf und hat eine geringere Dotierungskonzentration als jene einer Wannenregion. In dem Transistorabschnitt 70 wird eine Emitter-Region 12 einer ersten Leitfähigkeitsart selektiv in einem Teil einer oberen Fläche der Basisregion 14 gebildet, wobei die Emitter-Region 12 eine höhere Dotierungskonzentration als jene des Halbleitersubstrats hat. Die Emitter-Region 12 ist im vorliegenden Beispiel ein N+ Typ. Ebenso wird eine Akkumulierungsschicht 15 einer ersten Leitfähigkeitsart selektiv auf einer unteren Fläche der Basisregion 14 gebildet, wobei die Akkumulierungsschicht 15 eine Dotierungskonzentration hat, die höher als jene des Halbleitersubstrats und geringer als jene der Emitter-Region 12 ist. Die Akkumulierungsschicht 15 des vorliegenden Beispiels ist ein N Typ.
  • Daher sind auf einer Vorderflächenseite des Transistorabschnitts 70 die Emitter-Region 12 eines N+ Typs und die Basisregion 14 eines P- Typs und die Akkumulierungsschicht 15 eines N Typs in dieser Reihenfolge von der Vorderflächenseite des Halbleitersubstrats 10 gebildet. Beim Querschnitt A-A' ist die Basisregion 14 eines P- Typs auf einer Vorderflächenseite des Diodenabschnitts 80 gebildet.
  • Im Transistorabschnitt 70 ist der Akkumulierungsschicht 15 eines N Typs zwischen einer unteren Fläche der Basisregion 14 eines P- Typs und einer Driftregion 18 eines N- Typs gebildet. Im Diodenabschnitt 80 ist die Akkumulierungsschicht 15 eines N Typs zwischen einer unteren Fläche der Basisregion 14 und der Driftregion 18 gebildet. Eine Pufferregion 20 eines N+ Typs ist auf einer unteren Fläche der Driftregion 18 sowohl im Transistorabschnitt 70 als auch Diodenabschnitt 80 gebildet.
  • Die Pufferregion 20 ist auf der unteren Flächenseite der Driftregion 18 gebildet. Eine Dotierungskonzentration der Pufferregion 20 ist höher als eine Dotierungskonzentration der Driftregion 18. Die Pufferregion 20 kann als eine Feldstoppschicht dienen, die verhindert, dass eine Verarmungsschicht, die sich von der unteren Flächenseite der Basisregion 14 ausbreitet, eine Kollektor-Region 22 eines P+ Typs und ein Kathodenregion 82 eines N+ Typs erreicht.
  • Im Transistorabschnitt 70 ist die Kollektor-Region 22 eines P+ Typs auf einer unteren Fläche der Pufferregion 20 gebildet. Im Diodenabschnitt 80 ist die Kathodenregion 82 eines N+ Typs auf der unteren Fläche der Pufferregion 20 gebildet. Es ist zu beachten, dass in einer aktiven Region, eine Region auf der unteren Fläche entsprechend der Kathodenregion 82 als der Diodenabschnitt 80 eingerichtet ist. Ebenso kann eine vorragende Region, auf der die Kathodenregion 82 in einer Richtung senkrecht zur Rückfläche des Halbleitersubstrats 10 relativ zur Vorderfläche des Halbleitersubstrats 10 vorragt, auch als der Diodenabschnitt 80 eingerichtet sein. Ebenso ragt in der aktiven Region eine vorragende Region, auf der die Kollektor-Region 22 in der Richtung senkrecht zur Rückfläche des Halbleitersubstrats 10 relativ zur Vorderfläche des Halbleitersubstrats vorragt, wobei die vorragende Region eine Region ist, in der eine vorbestimmte Einheitsstruktur, die die Emitter-Region 12 enthält, regelmäßig angeordnet ist, zum Transistorabschnitt 70 eingerichtet.
  • Auf der Vorderflächenseite des Halbleitersubstrats 10 sind ein oder mehr Gate-Grabenabschnitte 40 und ein oder mehr Dummy-Grabenabschnitte 30 gebildet. Jeder Grabenabschnitt durchdringt die Basisregion 14 von der Vorderfläche des Halbleitersubstrats 10 und erreicht die Driftregion 18. In der Region, in der die Emitter-Region 12 bereitgestellt ist, durchdringt auch jeder Grabenabschnitt die Emitter-Region 12 und erreicht die Driftregion 18. Dass der Grabenabschnitt die Dotierungsregion durchdringt, ist nicht auf einen Herstellungsprozess beschränkt, der in einer Reihenfolge zum Bilden der Dotierungsregion und anschließenden Bilden des Grabenabschnitts durchgeführt wird. Dass die Dotierungsregion zwischen den Grabenabschnitten nach Bilden der Grabenabschnitte gebildet wird, in darin enthalten, dass der Grabenabschnitt die Dotierungsregion durchdringt.
  • Der Gate-Grabenabschnitt 40 hat einen Gate-Graben, einen Gate-Isolierfilm 42 und einen leitfähigen Gate-Abschnitt 44, die auf der Vorderflächenseite des Halbleitersubstrats 10 gebildet sind. Der Gate-Isolierfilm 42 wird so gebildet, dass er eine Innenwand des Gate-Grabens bedeckt. Der Gate-Isolierfilm 42 kann durch Oxidieren oder Nitrieren eines Halbleiters in der Innenwand des Gate-Grabens gebildet werden. Der leitfähige Gate-Abschnitt 44 wird an der Innenseite des Gate-Isolierfilms 42 an der Innenseite des Gate-Grabens gebildet. Das heißt, der Gate-Isolierfilm 42 isoliert den leitfähigen Gate-Abschnitt 44 und das Halbleitersubstrat 10. Der leitfähige Gate-Abschnitt 44 ist aus leitfähigem Material wie Polysilizium gebildet.
  • Der leitfähige Gate-Abschnitt 44 enthält eine Region in einer Tiefenrichtung, die den Gate-Isolierfilm 42 dazwischenliegend hat und zumindest einer benachbarten Basisregion 14 gegenüberliegt. Der Gate-Grabenabschnitt 40 beim Querschnitt A-A' ist durch einen Zwischendielektrikumsfilm 38 an der Vorderfläche des Halbleitersubstrats 10 bedeckt. Wenn eine vorbestimmte Spannung an den leitfähigen Gate-Abschnitt 44 angelegt wird, wird ein Kanal durch eine Inversionsschicht von Elektronen auf der Oberflächenschicht einer Grenzfläche in Kontakt mit dem Gate-Graben der Basisregion 14 gebildet.
  • Der Dummy-Grabenabschnitt 30 kann dieselbe Struktur wie jene des Gate-Grabenabschnitts 40 beim Querschnitt A-A' haben. Der Dummy-Grabenabschnitt 30 hat einen Dummy-Graben, einen Dummy-Isolierfilm 32 und einen leitfähigen Dummy-Abschnitt 34, die auf der Vorderflächenseite des Halbleitersubstrats 10 gebildet sind. Der Dummy-Isolierfilm 32 ist so gebildet, dass er eine Innenwand des Dummy-Grabens bedeckt. Der leitfähige Dummy-Abschnitt 34 ist im Inneren des Dummy-Grabens gebildet und ist an der Innenseite des Dummy-Isolierfilms 32 gebildet. Der Dummy-Isolierfilm 32 isoliert den leitfähigen Dummy-Abschnitt 34 und das Halbleitersubstrat 10. Der leitfähige Dummy-Abschnitt 34 kann aus demselben Material wie jenem des leitfähigen Gate-Abschnitts 44 gebildet sein. Zum Beispiel ist der leitfähige Dummy-Abschnitt 34 aus einem leitfähigen Material wie Polysilizium gebildet. Der leitfähige Dummy-Abschnitt 34 kann dieselbe Länge wie jene des leitfähigen Gate-Abschnitts 44 in der Tiefenrichtung haben. Der Dummy-Grabenabschnitt 30 am Querschnitt ist durch den Zwischendielektrikumsfilm 38 auf der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 10 bedeckt. Es ist zu beachten, dass ein Bodenabschnitt des Dummy-Grabenabschnitts 30 und des Gate-Grabenabschnitts 40 eine nach unten konvex gekrümmte Oberflächenform (eine gekrümmte Linienform am Querschnitt) haben kann.
  • Die Halbleitervorrichtung 100, die wie oben beschrieben konfiguriert ist, wird durch einen Vergleich mit einem Vergleichsbeispiel beschrieben. 4 zeigt die Vorderfläche der Halbleitervorrichtung 101 im Vergleichsbeispiel. In der Halbleitervorrichtung 101 des Vergleichsbeispiels sind die Breite D3 des Transistorabschnitts 70 und die Breite D2 des Diodenabschnitts 80 im Vergleich zur Halbleitervorrichtung 100 in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung größer. In der Halbleitervorrichtung 101 des Vergleichsbeispiels ist die Kontaktbreite D1 mit der Oberflächenelektrode in der X-Achsenrichtung größer als jede der Breite D3 des Transistorabschnitts 70 in der X-Achsenrichtung und der Breite D2 des Diodenabschnitts 80 in der X-Achsenrichtung.
  • In dem Beispiel, das in 4 dargestellt ist, ist ein Zustand dargestellt, dass eine Kontaktregion, in der die externe Verdrahtung 2 mit der Oberflächenelektrode 52 in Kontakt ist, die Grenze zwischen dem Transistorabschnitt 70 und dem Diodenabschnitt 80 bei Betrachtung von der Vorderflächenseite des Halbleitersubstrats 10 nicht überlappt. Die Position des Übergangsabschnitts 4 der externen Verdrahtung 2 kann sich gemäß einem Prozessschritt ändern. Daher kann die externe Verdrahtung 2 gemäß der Positionsänderung des Übergangsabschnitts 4 der externen Verdrahtung 2 so angeordnet sein, dass die Grenze zwischen dem Transistorabschnitt 70 und dem Diodenabschnitt 80 bei Betrachtung von der Vorderflächenseite des Halbleitersubstrats 10 nicht überlappt ist.
  • 5 zeigt ein Beispiel einer Wärmestreuung während eines Betriebs des Diodenabschnitts 80 im Vergleichsbeispiel. 6 zeigt ein Beispiel einer Wärmestreuung während eines Betriebs des Transistorabschnitts 70 im Vergleichsbeispiel. Wenn in der Halbleitervorrichtung 101 der Transistorabschnitt 70 betrieben wird und Wärme erzeugt, kann der Diodenabschnitt 80 pausieren und keine Wärme erzeugen. Wenn im Gegensatz der Diodenabschnitt 80 betrieben wird und Wärme erzeugt, kann der Transistorabschnitt 70 pausieren und keine Wärme erzeugen.
  • In 5 und 6 ist eine Region mit Wärmestreuung 110, in der Wärme gestreut wird und die Temperatur auf einen vorbestimmten Wert oder höher steigt, schraffiert dargestellt. Andererseits ist eine Region ohne Wärmestreuung 120, in der Wärme nicht ausreichend gestreut wird und die Temperatur niedriger als der vorbestimmte Wert ist, ohne Schraffierung dargestellt. Die Breite D3 des Transistorabschnitts 70 in der X-Achsenrichtung und die Breite D2 des Diodenabschnitts 80 in der X-Achsenrichtung in der Halbleitervorrichtung 101 des Vergleichsbeispiels sind im Vergleich zu den Breiten D3 und D2 in der Halbleitervorrichtung 100 in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung größer. Daher, wie in 5 dargestellt, werden in der Halbleitervorrichtung 101 des Vergleichsbeispiels die Region mit Wärmestreuung 110 und die Region ohne Wärmestreuung 120 erzeugt und die Temperaturverteilung auf einer Ebene kann ungleichförmig sein.
  • Ebenso, wie in 5 und 6 dargestellt, ist eine Temperaturdifferenz, die auf dem Übergangsabschnitt 4 der externen Verdrahtung 2 während des Betriebs des Diodenabschnitts 80 und während des Betriebs des Transistorabschnitts 70 auftritt, im Vergleich zur Halbleitervorrichtung 100 in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung größer. Im Übergangsabschnitt 4 wird leicht eine thermische Ermüdung aufgrund einer wiederholten Erhöhung und Senkung der Temperatur erzeugt.
  • 7 zeigt ein Beispiel einer Wärmestreuung in der Halbleitervorrichtung 100 in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 7 zeigt ein Beispiel einer Wärmestreuung während des Betriebs des Diodenabschnitts 80 in der Halbleitervorrichtung 100. Eine Breite des Transistorabschnitts 70 in der X-Achsenrichtung und die Breite des Diodenabschnitts 80 in der X-Achsenrichtung in der Halbleitervorrichtung 100 sind im Vergleich zu entsprechenden Breiten in der Halbleitervorrichtung 101 des Vergleichsbeispiels kleiner.
  • Da die Breite D3 des benachbarten Transistorabschnitts 70 im Vergleich zu dem Fall des Vergleichsbeispiels kleiner ist, wird daher selbst während des Betriebs des Diodenabschnitts 80 Wärme ausreichend in der gesamten Region des benachbarten Transistorabschnitts 70 gestreut. Aus diesem Grund ist eine Gleichförmigkeit einer Temperaturverteilung in der Ebene der Halbleitervorrichtung 100 im Vergleich zu dem Fall des Vergleichsbeispiels höher. Da die Breite D2 des benachbarten Diodenabschnitts 80 im Vergleich zu dem Fall des Vergleichsbeispiels kleiner ist, wird selbst während des Betriebs des Transistorabschnitts 70 Wärme ausreichend in der gesamten Region des benachbarten Diodenabschnitts 80 gestreut. Daher ist die Temperaturdifferenz, die im Übergangsabschnitt 4 der externen Verdrahtung 2 während des Betriebs des Diodenabschnitts 80 und während des Betriebs des Transistorabschnitts 70 auftritt, im Vergleich zu dem Fall des Vergleichsbeispiels kleiner. Daher wird eine thermische Ermüdung im Übergangsabschnitt 4 verringert, eine langfristige Zuverlässigkeit der Halbleitervorrichtung 100 kann verstärkt werden.
  • Insbesondere, wenn die Halbleitervorrichtung 100angetreiben wird, falls die Grenze zwischen dem Transistorabschnitt 70 und dem Diodenabschnitt 80 die Kontaktregion der externen Verdrahtung 2 überlappt, erzeugt entweder der Transistorabschnitt 70 oder Diodenabschnitt 80 Wärme in der Region, die die Kontaktregion der externen Verdrahtung 2 überlappt. Der Übergangsabschnitt 4 ist so angeordnet, dass er über der Region des Transistorabschnitts 70 und der Region des Diodenabschnitts 80 liegt, wodurch die Differenz in den Temperaturen, die dem Übergangsabschnitt 4 der externen Verdrahtung 2 verliehen wird, zwischen dem Fall, wo der Transistorabschnitt 70 betrieben wird, und dem Fall, wo der Diodenabschnitt 80 betrieben wird, verringert wird. Daher ist die Schwankung der Temperatur im Übergangsabschnitt 4 gering und die thermische Ermüdung ist verringert, wodurch die langfristige Zuverlässigkeit der Halbleitervorrichtung 100 verstärkt wird.
  • Wenn die Kontaktbreite D1 mit der Oberflächenelektrode 52 der externen Verdrahtung 2 in der X-Achsenrichtung größer als jede der Breite D3 des Transistorabschnitts 70 in der X-Achsenrichtung und der Breite D2 des Diodenabschnitts 80 in der X-Achsenrichtung ist, selbst wenn sich die Position des Übergangsabschnitts 4 der externen Verdrahtung 2 ändert, wird die Grenze zwischen dem Transistorabschnitt 70 und dem Diodenabschnitt 80 bei Betrachtung von der Vorderflächenseite des Halbleitersubstrats 10 nicht überlappt. Selbst wenn daher die Position des Übergangsabschnitts 4 der externen Verdrahtung 2 sich gemäß dem Prozessschritt ändert, kann die langfristige Zuverlässigkeit der Halbleitervorrichtung 100 wie oben beschrieben verbessert werden.
  • 8 zeigt ein Beispiel der Temperaturverteilung in einem Fall, wo Strom durch den Transistorabschnitt 70 in der Halbleitervorrichtung 100 fließt, in dem der Diodenabschnitt 80 die Breite D2 von 540 µm hat. Die Breite D3 des Transistorabschnitts 70 ist 1050 µm, das heißt etwa zweimal so groß wie die Breite D2 des Diodenabschnitts 80. 9 zeigt ein Beispiel der Temperaturverteilung in einem Fall, wo Strom durch den Transistorabschnitt 70 in der Halbleitervorrichtung 100 fließt, in dem der Diodenabschnitt 80 die Breite D2 von 310 µm hat. Die Breite D3 des Transistorabschnitts 70 ist 710 µm, das heißt etwa 2,3 Mal so groß wie die Breite D2 des Diodenabschnitts 80. 10 zeigt ein Beispiel der Temperaturverteilung in einem Fall, wo Strom durch den Transistorabschnitt 70 in der Halbleitervorrichtung 100 fließt, in dem der Diodenabschnitt 80 die Breite D2 von 200 µm hat. Die Breite D3 des Transistorabschnitts 70 ist 470 µm, das heißt etwa 2,4 Mal so groß wie die Breite D2 des Diodenabschnitts 80.
  • Die vertikale Achse gibt in 8, 9 und 10 jeweils eine Chip-Temperatur (°C) der Halbleitervorrichtung 100 an. Die horizontale Achse gibt die Positionen auf einer diagonalen Linie der Halbleitervorrichtung 100 an. In 8, 9 und 10 sind Antriebsbedingungen der Halbleitervorrichtung 100, das heißt Bedingungen von Strom, Spannung und Frequenz, dieselben.
  • Wie in 8, 9 und 10 dargestellt, wenn die Halbleitervorrichtung 100 angetrieben wird, schwankt die Temperatur in Antwort auf die Position in der Ebene der Halbleitervorrichtung 100. Die Temperatur steigt und sinkt wiederholt gemäß der Position und hat eine Verteilung in einer Wellenform. Der Schwankungsbereich der Temperatur im Fall von 8 (in einem Fall, wo D2 540 µm ist) ist Δ4,0°C, der Schwankungsbereich der Temperatur im Fall von 9 (in einem Fall, wo D2 310 µm ist) ist Δ3,6°C und der Schwankungsbereich der Temperatur im Fall von 10 (in einem Fall, wo D2 200 µm ist) ist Δ1 ,0°C. Der Schwankungsbereich der Temperatur bedeutet Amplitude der Temperaturverteilung in einer Wellenform, das heißt, eine Welligkeitsbreite der Temperaturverteilung. Die Amplitude kann die Hälfte eines Werts einer Differenz X zwischen einem lokalen Maximalwert und einem lokalen Minimalwert der Temperaturverteilung in einer Wellenform sein.
  • 11 zeigt ein Beispiel der Temperaturverteilung in einem Fall, wo Strom durch den Diodenabschnitt 80 in der Halbleitervorrichtung 100 fließt, in dem der Diodenabschnitt 80 die Breite von 540 µm hat. Die Breite D3 des Transistorabschnitts 70 ist 1050 µm. Die Halbleitervorrichtung 100, die in 11 verwendet wird, ist ähnlich der Halbleitervorrichtung 100, die in 8 verwendet wird. 12 zeigt ein Beispiel der Temperaturverteilung in einem Fall, wo Strom durch den Diodenabschnitt 80 in der Halbleitervorrichtung 100 fließt, in dem der Diodenabschnitt 80 die Breite von 310 µm hat. Die Breite D3 des Transistorabschnitts 70 ist 710 µm. Die Halbleitervorrichtung 100, die in 12 verwendet wird, ist ähnlich der Halbleitervorrichtung 100, die in 9 verwendet wird.
  • Die vertikale Achse in 11 und 12 gibt jeweils die Chip-Temperatur (°C) der Halbleitervorrichtung 100 an. Die horizontal Achse gibt die Position auf der diagonalen Linie der Halbleitervorrichtung 100 an. In 11 und 12 sind die Antriebsbedingungen der Halbleitervorrichtung 100, das heißt, die Bedingungen von Strom, Spannung und Frequenz, dieselben.
  • Im Fall von 11 (D2 ist 540 µm) ist der Variationsbereich der Temperatur innerhalb der Halbleitervorrichtung 100 Δ6,0°C, und im Fall von 12 (D2 ist 310 µm) ist der Schwankungsbereich der Temperatur innerhalb der Halbleitervorrichtung 100 Δ1,0°C. Daher kann durch Einstellen der Breite des Diodenabschnitts 80 auf 310 µm und der Breite D3 des Transistorabschnitts 70 auf 710 µm der Schwankungsbereich (die Welligkeitsbreite) der Temperatur mit der Halbleitervorrichtung 100 im Vergleich zu einem Fall deutlich verringert werden, wo die Breite des Diodenabschnitts 80 540 µm ist und die Breite des Transistorabschnitts 70 1050 µm ist. Durch Einstellen der Breite D2 des Diodenabschnitts 80 auf kleiner als 320 µm wird ein Effekt einer signifikanten Verringerung der Schwankungsbereich der Temperatur der Halbleitervorrichtung 100, während Strom durch die FWD fließt, erhalten.
  • 13 zeigt ein Beispiel einer Wärmestreuung in einem Fall, wo Strom durch den Diodenabschnitt 80 in der Halbleitervorrichtung 100 fließt, in dem der Diodenabschnitt 80 die Breite von 540 µm hat. 14 zeigt ein Beispiel einer Wärmestreuung in einem Fall, wo Strom durch den Diodenabschnitt 80 in der Halbleitervorrichtung 100 fließt, in dem der Diodenabschnitt 80 die Breite von 310 µm hat. 15 zeigt ein Beispiel einer Wärmestreuung in einem Fall, wo Strom durch den Diodenabschnitt 80 in der Halbleitervorrichtung 100 fließt, in dem der Diodenabschnitt 80 die Breite von 200 µm hat. Die Halbleitervorrichtung 100 in 13, 14 und 15 ist jener ähnlich, die in 8, 9 bzw. 10 verwendet wird, ähnlich. 13, 14 und 15 zeigen, dass, wenn eine Dichte der Schraffierung höher (dichter) ist, die Temperatur höher ist. Im Speziellen ist eine Region mit der höchsten Temperatur eine Region 301 und die Temperatur nimmt in der Reihenfolge einer Region 302 und einer Region 303 ab.
  • Eine Leistungszyklustestbedingung in 13, 14 bzw. 15 ist, dass der Test bei einer Temperatur Tj von 25°C startet, ΔTj 100°C ist, Z-Phasenwärmeerzeugung durchgeführt wird und Strom eine Sekunde durch den Diodenabschnitt (FWD) fließt, um die FWD einzuschalten. Die Bedingung in 13, 14 bzw. 15 ist dieselbe. Eine Drahtkontaktpunkttemperatur wurde an Positionen A, B, C und D gemessen, wie in 13 dargestellt. Auch in 14 und 15 wurde die Kontaktpunkttemperatur an denselben Positionen wie den in 13 dargestellten Positionen gemessen. Ebenso wurde ein Leistungszykluswiderstand ausgewertet. Der Leistungszykluswiderstand bedeutet eine Lebensdauer der Halbleitervorrichtung 100 gemäß einer Wärmebelastung die Innenstrukturen der Halbleitervorrichtung 100 durch Erhöhen und Senken der Temperatur unter Betriebsbedingungen erfahren. Ein Auswertungsergebnis ist in Tabelle 1 dargestellt.
  • [TABELLE 1]
    POSITION D2 540 µm D3 1050 µm D2 310 µm D3 710 µm D2 200 µm D3 470 µm
    A 121,8°C 115,3°C 114,0°C
    B 129,0°C 124,4°C 122,7°C
    C 126,1°C 127,9°C 125,8°C
    D 124,4°C 125,0°C 123,0°C
  • Wie in 13 dargestellt, wird in einem Fall, wo die Breite des Diodenabschnitts 80 540 µm ist, innerhalb der Halbleitervorrichtung 100 eine Ungleichförmigkeit der Temperatur in Übereinstimmung mit einer Form der Region des Transistorabschnitts 70 und der Form der Region des Diodenabschnitts 80 beobachtet. Wie in 14 dargestellt ist, ist in einem Fall, wo die Breite des Diodenabschnitts 80 310 µm ist, die Ungleichförmigkeit der Temperatur innerhalb der Halbleitervorrichtung 100 verringert. Ferner, wie in 15 dargestellt ist, ist in einem Fall, wo die Breite des Diodenabschnitts 80 200 µm ist, die Ungleichförmigkeit der Temperatur innerhalb der Halbleitervorrichtung 100 weiter verringert.
  • 16 zeigt ein Beispiel der Temperaturverteilung in einem Fall, wo Strom durch den Diodenabschnitt 80 in der Halbleitervorrichtung 100 fließt. In 16 gibt die vertikale Achse die Chip-Temperatur (°C) der Halbleitervorrichtung 100 an. Die horizontale Achse gibt die Positionen der Halbleitervorrichtung 100 entlang der ersten Richtung an. In 16 sind die Antriebsbedingungen der Halbleitervorrichtung 100 ähnlich wie die Leistungszyklusbedingungen in 13, 14 und 15. Aus 16 geht auch hervor, dass im Vergleich zu dem Fall von 13 der Schwankungsbereich (Welligkeitsbreite) ΔT der Temperatur innerhalb der Halbleitervorrichtung 100 im Fall von 14 und 15 verringert ist.
  • Ebenso, wie in Tabelle 1 dargestellt, da die Breite D2 des Diodenabschnitts 80 und die Breite D3 des Transistorabschnitts 70 kleiner sind, nimmt der höchste Wert der Drahtkontaktpunkttemperatur auf 129,0°C, 127,9°C bzw. 125,8°C ab. Es wird angenommen, dass die darauf zurückzuführen ist, dass Wärme leicht ausreichend im Transistorabschnitt 70 gestreut wird, da die Breite D2 des Diodenabschnitts 80 und die Breite D3 des Transistorabschnitts 70 kleiner sind, Ebenso wird durch Einstellen der Breite D2 des Diodenabschnitts 80 und der Breite des Transistorabschnitts 70, sodass sie kleiner sind, der Leistungszykluswiderstand verbessert. Es wird angenommen, dass dies darauf zurückzuführen ist, dass die Drahtkontaktpunkttemperatur (Änderung der Kontaktpunkttemperatur) um 3,2°C verringert werden kann, indem die Breite D2 des Diodenabschnitts 80 klein auf 540 µm bis 200 µm eingestellt wird.
  • Wie oben beschrieben, selbst wenn die Halbleitervorrichtung 100 unter derselben Antriebsbedingung angetrieben wird, ist durch Einstellen der Breite D2 des Diodenabschnitts 80 und der Breite D3 des Transistorabschnitts 70 auf einen kleinen Wert der Schwankungsbereich der Temperatur entsprechend den Positionen in der Ebene der Halbleitervorrichtung 100 klein. Selbst wenn daher die Position des Übergangsabschnitts 4 der externen Verdrahtung 2 sich in einer ebenen Richtung der Halbleitervorrichtung 100 durch den Prozessschritt ändert, ist der Schwankungsbereich der Temperatur im Übergangsabschnitt 4 der externen Verdrahtung 2 klein. Daher wird die thermische Ermüdung im Übergangsabschnitt 4 der externen Verdrahtung 2 verringert und die langfristige Zuverlässigkeit der Halbleitervorrichtung 100 kann verbessert werden.
  • 17 zeigt ein Beispiel einer Relation zwischen der Breite des Diodenabschnitts und einer Widerstandskapazität gegen einen destruktiven Ausfall. Die horizontale Achse gibt eine Probenzahl an und die vertikale Achse gibt einen Index der Widerstandskapazität gegen einen destruktiven Ausfall an, Im Speziellen gibt ein weißer Kreis ein Produkt aus Strom zum Quadrat und Zeit (I2 t) an und der schwarze Kreis gibt einen Stoßstromgrenzwert (IFSM) an. Ein größerer Wert des Produkts aus Strom zum Quadrat und Zeit (I2 t) und des Stoßstromgrenzwerts (IFSM) gibt eine höhere Widerstandskapazität gegen einen destruktiven Ausfall der Halbleitervorrichtung 100 an. Daher, wenn das Produkt aus Strom zum Quadrat und Zeit (I2t) und der Stoßstromgrenzwert (IFSM) größer sind, ist die langfristige Zuverlässigkeit der Halbleitervorrichtung 100 höher. Mit Ausnahme einer Bedingung der Breite D3 des Transistorabschnitts 70 und der Breite D2 des Diodenabschnitts 80 sind andere Bedingungen, wie eine Dosierung, für Probenzahl (1) bis Probenzahl (5) gleich.
  • [TABELLE 2]
    BREITE D3 DES TRANSISTORABSCHNITTS BREITE D2 DES DIODENABSCHNITTS
    PROBE Nr. 1 1060 µm 540 µm
    PROBE Nr. 2 1060 µm 540 µm
    PROBE Nr. 3 1060 µm 540 µm
    PROBE Nr. 4 710 µm 320 µm
    PROBE Nr. 5 480 µm 200 µm
  • Wie in 17 dargestellt, gibt es eine Korrelation zwischen (i) der Breite D3 des Transistorabschnitts 70 und der Breite D2 des Diodenabschnitts 80 in der Halbleitervorrichtung 100, und (ii) einer Ausfallswiderstandsfähigkeit des Produkt aus Strom zum Quadrat und Zeit und einer Ausfallswiderstandsfähigkeit des Stoßstromgrenzwerts. Verglichen mit einem Fall, wo die Breite D3 1060 µm ist und die Breite D2 540 µm ist, als die Probennummern (1) bis (3), sind in einem Fall, wo die Breite D3 710 µm ist und die Breite D3 320 µm ist, als die Probe (4), das Produkt aus Strom zum Quadrat und Zeit (die weißen Kreise) und der Stoßstromgrenzwert (die schwarzen Kreise) erhöht.
  • Ferner, im Vergleich zudem Fall, wo die Breite D3 710 µm ist und die Breite D2 320 µm ist, als die Probenzahl (4), in einem Fall, wo die Breite D3 480 µm ist und die Breite D2 200 µm ist, als die Probenzahl (5), sind das Produkt aus Strom zum Quadrat und Zeit (die weißen Kreise) und der Stoßstromgrenzwert (die schwarzen Kreise) erhöht. Da die Breite D3 des Transistorabschnitts 70 und die Breite D2 des Diodenabschnitts 80 klein sind, kann daher die Widerstandskapazität gegen einen destruktiven Ausfall der Halbleitervorrichtung 100 verbessert werden.
  • Es wird angenommen, dass, da die erzeugte Wärme gleichförmiger innerhalb einer Chip-Oberfläche der Halbleitervorrichtung 100 verteilt wird, da die Breite D3 des Transistorabschnitts 70 und die Breite D2 des Diodenabschnitts 80 klein sind, die Ausfallswiderstandsfähigkeit der Produkt aus Strom zum Quadrat und Zeit und die Ausfallswiderstandsfähigkeit der Stoßstromgrenzwert verbessert werden.
  • Die Breite D3 des Transistorabschnitts 70 und die Breite D2 des Diodenabschnitts 80 sind nicht auf jene von Tabelle 2 beschränkt. Wie oben beschrieben, kann vorzugsweise, die Breite D2 des Diodenabschnitts 80 540 µm oder weniger sein und bevorzugter kann die Breite D2 des Diodenabschnitts 80 320 µm oder weniger sein. Die Breite D3 des Transistorabschnitts 70 kann zweimal oder mehr und dreimal oder weniger so groß sein wie die Breite D2 des Diodenabschnitts.
  • Wie oben beschrieben, ist gemäß der Halbleitervorrichtung 100, die in 1 bis 3 dargestellt ist, die Temperaturverteilung in der XY-Ebene der Halbleitervorrichtung 100 gleichförmig. Selbst während des Betriebs des Diodenabschnitts 80 und während des Betriebs des Transistorabschnitts 70 kann die jeweils erzeugte Wärme gleichförmiger innerhalb der XY-Ebene der Halbleitervorrichtung 100 verteilt werden.
  • In der externen Verdrahtung 2 ist die Kontaktbreite D1 mit der Oberflächenelektrode 52 in der X-Achsenrichtung größer als zumindest eine der Breite D3 des Transistorabschnitts 70 in der X-Achsenrichtung und der Breite D2 des Diodenabschnitts 80 in der X-Achsenrichtung. Bevorzugter ist die Kontaktbreite D1 jeweils größer als die Breite D3 und die Breite D2. Selbst wenn die Position des Übergangsabschnitts 4 der externen Verdrahtung 2 sich aufgrund des Prozessschrittes ändert, überlappt daher der Übergangsabschnitt 4 der externen Verdrahtung 2 die Grenze zwischen dem Transistorabschnitt 70 und dem Diodenabschnitt 80 bei Betrachtung von der Vorderflächenseite des Halbleitersubstrats 10.
  • Daher kann im Übergangsabschnitt 4 der externen Verdrahtung 2 der Schwankungsbereich der Temperatur, in dem die Temperatur wiederholt steigt und sinkt, verringert werden. Daher kann eine thermische Ermüdung im Übergangsabschnitt 4 der externen Verdrahtung 2 im Voraus verhindert werden. Da die thermische Ermüdung verhindert werden kann, werden das Produkt aus Strom zum Quadrat und Zeit (I2t) und der Stoßstromgrenzwert (IFSM) erhöht. Ebenso kann der Leistungszykluswiderstand der Halbleitervorrichtung 100 erhöht werden und die langfristige Zuverlässigkeit der Halbleitervorrichtung 100 kann verbessert werden.
  • 18 zeigt die Vorderfläche der Halbleitervorrichtung 100 in einem anderen Beispiel. 19 zeigt ein Beispiel des Querschnitts A-A' in 18. Die Halbleitervorrichtung 100, die in 18 und 19 dargestellt ist, enthält eine ähnliche Struktur wie jene der Halbleitervorrichtung 100, die in 1 bis 3 beschrieben ist, mit Ausnahme einer Richtung, in die sich die externe Verdrahtung 2 erstreckt. Daher wird auf wiederholte Beschreibungen für allgemeine Teile verzichtet.
  • Im vorliegenden Beispiel erstreckt sich die externe Verdrahtung 2 entlang der Y-Achsenrichtung. Daher kann sich die externe Verdrahtung 2 in einer Richtung parallel zu einer Richtung erstrecken, in der sich der Transistorabschnitt 70 erstreckt, und parallel zu einer Richtung, in der sich der Diodenabschnitt 80 erstreckt. Der Übergangsabschnitt 4 der externen Verdrahtung 2 erstreckt sich in einer Richtung orthogonal zur ersten Richtung. Auch im vorliegenden Beispiel ist in der externen Verdrahtung 2 die Kontaktbreite D1 mit der Oberflächenelektrode in der X-Achsenrichtung größer als zumindest eine der Breite D3 des Transistorabschnitts 70 in der X-Achsenrichtung und der Breite D2 des Diodenabschnitts 80 in der X-Achsenrichtung. Im vorliegenden Beispiel ist die Kontaktbreite D1 mit der Oberflächenelektrode in der X-Achsenrichtung als die Breite D3 des Transistorabschnitts 70 bzw. die Breite D2 des Diodenabschnitts 80.
  • Im Übergangsabschnitt 4 der externen Verdrahtung 2 wird die externe Verdrahtung 2 in einem Drahtbondingschritt zusammengedrückt und daher wird ihre Breite vergrößert. Die zusammengedrückte Breite des Übergangsabschnitts 4 ist die Kontaktbreite D1 mit der Oberflächenelektrode in der X-Achsenrichtung in der externen Verdrahtung 2. Die zusammengedrückte Breite der externen Verdrahtung 2 ist größer als ein Drahtdurchmesser einer externen Verdrahtung. Die zusammengedrückte Breite der externen Verdrahtung 2 hängt von dem Material der externen Verdrahtung 2 ab. Die zusammengedrückte Breite der externen Verdrahtung 2 kann das 1, 1-Fache oder mehr des Drahtdurchmessers der externen Verdrahtung sein. Wenn die zusammengedrückte Breite der externen Verdrahtung 2 groß eingestellt wird, werden Ultraschallwellen, die an diese im Drahtbondingschritt angelegt werden, stark und das Halbleitersubstrat 10 könnte beschädigt werden. Auch wenn die zusammengedrückte Breite groß eingestellt wird, kann die Dicke der externen Verdrahtung 2 dünn werden. Daher kann die zusammengedrückte Breite der externen Verdrahtung 2 das 1,5-Fache oder weniger des Drahtdurchmessers der externen Verdrahtung sein. Auch im vorliegenden Beispiel wird eine ähnliche Wirkung wie bei der Halbleitervorrichtung 100, die in 1 bis 3 dargestellt ist, erzielt.
  • 20 zeigt ein Beispiel des Querschnitts der Halbleitervorrichtung 100 in einem anderen Beispiel. Im vorliegenden Beispiel ist die Kontaktbreite D1 mit der Oberflächenelektrode 52 in der X-Achsenrichtung, in der externen Verdrahtung 2, größer als die Breite D2 des Diodenabschnitts 80 in der X-Achsenrichtung, aber kleiner als die Breite D3 des Transistorabschnitts 70 in der X-Achsenrichtung. Eine andere Struktur der Halbleitervorrichtung 100, dargestellt in 20, ist ähnlich jener der Halbleitervorrichtung 100, die in 1 bis 3 dargestellt ist, oder der Halbleitervorrichtung 100, die in 18 und 19 dargestellt ist. Daher wird auf die wiederholten Beschreibungen für die allgemeinen Strukturen verzichtet.
  • Als vorliegendes Beispiel kann in einem Fall, wo entweder die Breite D2 des Diodenabschnitts 80 oder die Breite D3 des Transistorabschnitts 70 klein eingestellt ist, im Vergleich zu dem Fall des Vergleichsbeispiels die Temperaturverteilung auch vereinheitlicht werden. Daher kann der Leistungszykluswiderstand der Halbleitervorrichtung 100 erhöht werden und die langfristige Zuverlässigkeit der Halbleitervorrichtung 100 kann verbessert werden.
  • 21 zeigt die Vorderfläche der Halbleitervorrichtung 100 in einem anderen Beispiel. Wie auch aus der Temperaturverteilung hervorgeht, die in 8 bis 12 dargestellt, ist, hat der mittlere Abschnitt des Halbleitersubstrats 10 der Halbleitervorrichtung 100 eine höhere Chip-Temperatur im Vergleich zum Außenumfangsabschnitt. Der Grund dafür ist, dass Wärme leicht im Außenumfangsabschnitt gestreut wird. Bei Betrachtung von der Vorderfläche des Halbleitersubstrats 10, falls die XY-Ebene der Halbleitervorrichtung 100 in einen mittleren Abschnitt 104 und einen Außenumfangsabschnitt 106, der den mittleren Abschnitt 104 umgibt, unterschieden wird, ist es daher wünschenswert, dass die externe Verdrahtung 2 mit dem Außenumfangsabschnitt 106 verbunden ist. Im Vergleich zu dem Fall, in dem die externe Verdrahtung 2 mit dem mittleren Abschnitt 104 des Halbleitersubstrats 10 in Kontakt ist, wird dementsprechend der Leistungszykluswiderstand der Halbleitervorrichtung 100 hoch, da eine Wärmebelastung, die der externen Verdrahtung 2 hinzugefügt wird, schwach ist. Aus diesem Grund kann die langfristige Zuverlässigkeit der Halbleitervorrichtung 100 verbessert werden.
  • Der mittlere Abschnitt 104 und der Außenumfangsabschnitt 106 können passend eingestellt werden. In der XY-Ebene der Halbleitervorrichtung 100 können auch eine Linie des Transistorabschnitts 70 und eine Linie des Diodenabschnitts 80, die an Randabschnitten positioniert sind, als der Außenumfangsabschnitt 106 eingerichtet werden. In diesem Fall ist eine Region in einer Breite von D2+D3 entlang einem Abschlussrand der Halbleitervorrichtung 100 der Außenumfangsabschnitt 106 und ein Abschnitt, der von diesem Außenumfangsabschnitt 106 umgeben ist, ist der mittlere Abschnitt 104. Ebenso kann eine Region in einer Breite von 1/4 einer Seite in der XY-Ebene der Halbleitervorrichtung 100 entlang des Abschlussrands der Halbleitervorrichtung 100 auch der Außenumfangsabschnitt 106 sein. Ein Abschnitt, der von diesem Außenumfangsabschnitt 106 umgeben ist, ist der mittlere Abschnitt 104.
  • 22 zeigt die Vorderfläche der Halbleitervorrichtung 100 in einem anderen Beispiel. 22 ist ein Modifizierungsbeispiel der Halbleitervorrichtung 100, dargestellt in 1. Die externe Verdrahtung 2 des vorliegenden Beispiels enthält zumindest eine erste externe Verdrahtung (2a, 2b, 2c) und zumindest eine zweite externe Verdrahtung (2d, 2e, 2f). Die erste externe Verdrahtung (2a, 2b, 2c) und die zweite externe Verdrahtung (2d, 2e, 2f) sind bei Betrachtung von der Vorderflächenrichtung des Halbleitersubstrats 10 an gegenüberliegenden Ecken der Oberflächenelektrode 52 verbunden. Die erste externe Verdrahtung (2a, 2b, 2c) und der zweite externe Verschlussstopfen (2d, 2e, 2f) sind an der Oberflächenelektrode 52 an verschiedenen Positionen in den jeweiligen Verlaufsrichtungen (im Fall von 22 in der X-Richtung) angeordnet.
  • Falls ein Mittelpunkt der X-Achse und der Y-Achse der Oberflächenelektrode 52 als der Ursprung (X=0, Y=0) eingestellt ist kann die Oberflächenelektrode 52, bei Betrachtung der Oberflächenelektrode 52 von der Vorderfläche, gleichmäßig in vier Regionen unterteilt sein, die der erste Quadrant (X>0, Y>0), der zweite Quadrant (X<0, Y>0), der dritte Quadrant (X<0, Y<0) und der vierte Quadrant (X>0, Y<0) sind. Dass die erste externe Verdrahtung (2a, 2b, 2c) und die zweite externe Verdrahtung (2d, 2e, 2f) mit gegenüberliegenden Ecken verbunden sind, kann einen Fall enthalten, dass die erste externe Verdrahtung entweder mit dem ersten Quadranten oder dem dritten Quadranten verbunden ist und die zweite externe Verdrahtung mit dem anderen verbunden ist, oder einen Fall, in dem die erste externe Verdrahtung entweder mit dem zweiten Quadranten oder dem vierten Quadranten verbunden ist und die zweite externe Verdrahtung mit dem anderen verbunden ist.
  • 23 zeigt die Vorderfläche der Halbleitervorrichtung 100 in einem anderen Beispiel. 23 ist ein Modifikationsbeispiel der Halbleitervorrichtung 100, dargestellt in 18. Die externe Verdrahtung 2 des vorliegenden Beispiels enthält zumindest eine erste externe Verdrahtung (2a, 2b, 2c) und zumindest eine zweite externe Verdrahtung (2d, 2e, 2f). Die erste externe Verdrahtung (2a, 2b, 2c) und der zweite externe Verschlussstopfen (2d, 2e, 2f) sind mit den gegenüberliegenden Ecken der Oberflächenelektrode 52 bei Betrachtung von der Vorderflächenrichtung des Halbleitersubstrats 10 verbunden. Die erste externe Verdrahtung (2a, 2b, 2c) und die zweite externe Verdrahtung (2d, 2e, 2f) sind mit der Oberflächenelektrode 52 an verschiedenen Positionen in den jeweiligen Verlaufsrichtungen verbunden.
  • In 22 und 23 ist ein Fall dargestellt, wo die Verlaufsrichtung der ersten externen Verdrahtung (2a, 2b, 2c) und die Verlaufsrichtung der zweiten externen Verdrahtung (2d, 2e, 2f) dieselben sind. Die Übergangsabschnitte 4, 8 der Vielzahl externer Verdrahtungen 2 können jedoch so bereitgestellt sein, dass sie an den gegenüberliegenden Ecken der Halbleitervorrichtung 100 positioniert sind, und die Verlaufsrichtung der ersten externen Verdrahtung (2a, 2b, 2c) und die Verlaufsrichtung der zweiten externen Verdrahtung (2d, 2e, 2f) können sich auch voneinander unterscheiden.
  • Wärme, die während des Betriebs der Halbleitervorrichtung 100 erzeugt wird, wird von der Oberflächenelektrode 52 zum Übergangsabschnitt 4 (der Kontaktregion, in der die externe Verdrahtung 2 mit der Oberflächenelektrode 52 in Kontakt ist) übertragen. Falls daher die Vielzahl externer Verdrahtungen 2 an einer Seite der Oberflächenelektrode 52 positioniert ist, wie in dem Fall, der zum Beispiel in 1 und 18 dargestellt ist, wird Wärme leicht an der Seite konzentriert, mit der die Vielzahl externer Verdrahtungen 2 in Kontakt ist. Wie 22 und 23 kann, durch Anordnen der ersten externen Verdrahtung (2a, 2b, 2c) und der zweiten externen Verdrahtung (2d, 2e, 2f) an den gegenüberliegenden Ecken innerhalb der Oberflächenelektrode 52 der Halbleitervorrichtung 100, Wärme innerhalb der Halbleitervorrichtung 100 weiter verteilt werden. Da die Anzahl der externen Verdrahtungen 2 größer ist, wird Wärme innerhalb der Halbleitervorrichtung 100 leicht verteilt.
  • 24 zeigt die Vorderfläche der Halbleitervorrichtung 100 in einem anderen Beispiel. Wie in 24 dargestellt, sind die externen Verdrahtungen 2a, 2b und 2c jeweils mit drei Positionen verbunden. In 24 sind die Übergangsabschnitte der externen Verdrahtungen 2a, 2b und 2c jeweils über die Grenze zwischen dem Transistorabschnitt 70 und dem Diodenabschnitt 80 angeordnet. Auch im vorliegenden Beispiel sind der Transistorabschnitt 70 und der Diodenabschnitt 80 abwechselnd entlang der X-Achsenrichtung angeordnet. Die externen Verdrahtungen 2a, 2b und 2c können über einer anderen Grenze zwischen dem Transistorabschnitt 70 und dem Diodenabschnitt 80 verbunden sein.
  • 25 zeigt ein Beispiel des Querschnitts B-B' von 24, wenn die Drahtbondingposition auf dem Transistorabschnitt 70 ist. In 25 ist ein Mittelpunkt 5 in der ersten Richtung des Übergangsabschnitts 4, in dem die externe Verdrahtung 2 mit der Oberflächenelektrode 52 in Kontakt ist (im vorliegenden Beispiel die X-Richtung) über einem Mittelpunkt in der ersten Richtung der Region des Transistorabschnitts 70 positioniert.
  • 26 zeigt ein Beispiel des Querschnitts B-B' von 24, wenn die Drahtbondingposition an der Grenze zwischen dem Transistorabschnitt und dem Diodenabschnitt ist. In 26 ist der Mittelpunkt 5 in der ersten Richtung des Übergangsabschnitts 4, in dem die externe Verdrahtung 2 mit der Oberflächenelektrode 52 in Kontakt ist (im vorliegenden Beispiel die X-Richtung) über der Grenze zwischen dem Transistorabschnitt 70 und dem Diodenabschnitt 80 angeordnet. Wenn der Mittelpunkt 5 über der Grenze zwischen dem Transistorabschnitt 70 und dem Diodenabschnitt 80 angeordnet ist, kann nicht nur ein Fall enthalten sein, wo der Mittelpunkt 5 vollständig mit der Position der Grenze übereinstimmt, sondern auch ein Fall, wo, bei Betrachtung von der Vorderflächenseite des Halbleitersubstrats 10, eine Distanz in der ersten Richtung zwischen dem Mittelpunkt 5 und der Grenze innerhalb 10% der Amplitudenbreite D1 liegt und der Mittelpunkt 5 in der ersten Richtung des Übergangsabschnitts 4 zwischen einem Mittelpunkt des Transistorabschnitts 70 in der ersten Richtung und einem Mittelpunkt des Diodenabschnitts 80 in der ersten Richtung positioniert ist, die benachbart sind. Ebenso kann ein Fall enthalten sein, wo eine Positionsabweichung in der ersten Richtung zwischen dem Mittelpunkt 5 und der Grenze innerhalb von ±5% der Amplitudenbreite D1 liegt, wo die Position der Grenze als Referenz genommen wird. Da ein Positionsfehler im Drahtbondingschritt vorliegt, ist es schwierig zu erwirken, dass der Mittelpunkt 5 vollständig mit der Position der Grenze übereinstimmt.
  • 27, 25 zeigen ein Beispiel des Querschnitts B-B' von 24, wenn die Drahtbondingposition auf dem Diodenabschnitt 80 ist. In 27 ist der Mittelpunkt 5 in der ersten Richtung des Übergangsabschnitts 4, in dem die externe Verdrahtung 2 mit der Oberflächenelektrode 52 in Kontakt ist (im vorliegenden Beispiel die X-Richtung), über dem Mittelpunkt in der ersten Richtung der Region des Diodenabschnitts 80 positioniert.
  • 28 zeigt eine Relation zwischen der Drahtbondingposition und der Drahtkontaktpunkttemperatur. Die vertikale Achse gibt die Drahtkontaktpunkttemperatur (°C) an. Die Drahtkontaktpunkttemperatur (°C) gibt die Temperatur der Oberflächenelektrode 52, die unmittelbar unter und in Kontakt mit der externen Verdrahtung 2b ist, in dem Mittelpunkt an, bei dem die Kontaktpunkttemperatur die höchste unter den externen Verdrahtungen 2a, 2b und 2c ist, die in 24 dargestellt sind. Die horizontale Achse gibt die Drahtbondingposition an. Auf der horizontalen Achse entspricht eine IGBT-Region dem Fall, der in 25 dargestellt ist, eine Grenze zwischen der IGBT und der FWD entspricht dem Fall, der in 26 dargestellt ist, und eine FWD-Region entspricht dem Fall, der in 27 dargestellt ist.
  • Daten, die in 28 dargestellt sind, sind Daten in einem Fall, wo die Halbleitervorrichtung 100 mit einer Größe von 7 mm x 7 mm, bei Betrachtung von der Vorderfläche verwendet wird. Die Breite D2 der FWD-Region, die der Diodenabschnitt 80 ist, ist 550 µm und die Breite D3 der IGBT-Region, die der Transistorabschnitt 70 ist, ist 1050 µm. Die Dicke der Oberflächenelektrode 52 ist 5 µm. Der Durchmesser der externen Verdrahtung 2 ist 500 µm. Die Kontaktbreite D1 entlang der ersten Richtung des Übergangsabschnitts 4, in dem die externe Verdrahtung 2 mit der Halbleitervorrichtung 100 in Kontakt ist, ist 1100 µm. Die zusammengedrückte Breite des Übergangsabschnitts 4 ist 650 µm. Die Oberflächenelektrode 52 ist eine Al-Si-Elektrode, in der Silizium (Si)-Atome bei einer Feststofflöslichkeitsgrenze oder mehr zu Aluminium (Al) hinzugefügt sind. Die Kollektorelektrode 24 ist eine Elektrode, in der Titan (Ti), Nickel (Ni), Gold (Au) in dieser Reihenfolge auf Al-Si gestapelt sind, in der Silizium (Si)-Atome bei der Feststofflöslichkeitsgrenze oder mehr zu Aluminium (A1) hinzugefügt sind.
  • Wie in 28 dargestellt, kann festgestellt werden, dass, wenn der Mittelpunkt 5 in der ersten Richtung der Kontaktbreite D1 der externen Verdrahtung 2 über der Grenze zwischen dem Transistorabschnitt 70 und dem Diodenabschnitt 80 (bezeichnet als die Grenze zwischen der IGBT und der FWD) angeordnet ist, eine Temperaturdifferenz aufgrund von erzeugter Wärme zwischen dem Fall, wo Strom durch den Transistorabschnitt 70 (IGBT) fließt, und dem Fall, wo Strom durch den Diodenabschnitt 80 (FWD) fließt, am geringsten ist. Im Speziellen ist die Temperaturdifferenz 141,9°C-137,9°C= 4°C. Anderseits, wenn der Mittelpunkt 5 in der ersten Richtung der Kontaktbreite D1 der externen Verdrahtungen 2 über dem Mittelpunkt des Transistorabschnitts 70 (bezeichnet als die IGBT-Region) angeordnet ist, ist die Temperaturdifferenz 146,6°C-122,8°C=23,8°C. Ebenso, wenn der Mittelpunkt 5 in der ersten Richtung der Kontaktbreite D1 der externen Verdrahtungen 2 über dem Mittelpunkt des Diodenabschnitts 80 (bezeichnet als die FWD-Region) angeordnet ist, ist die Temperaturdifferenz 159,2°C-132,6°C=26,6°C. Indem die Temperaturdifferenz aufgrund der erzeugten Wärme zwischen dem Fall, wo Strom durch die IGBT fließt, und dem Fall, wo Strom durch die FWD fließt, gering gemacht wird, wird eine thermische Ermüdung im Übergangsabschnitt 4, in dem die externen Verdrahtungen 2 der Halbleitervorrichtung 100 mit der Oberflächenelektrode 52 in Kontakt sind, verringert. Dementsprechend, selbst wenn D3 und D2 größer sind, im Speziellen, selbst wenn die Breite D3 des Transistorabschnitts 70 1050 µm ist und die Breite D2 des Diodenabschnitts 80 550 µm ist, kann die langfristige Zuverlässigkeit der Halbleitervorrichtung 100 verbessert werden.
  • Es ist zu beachten, dass auch in den anderen, oben beschriebenen Ausführungsformen, wie 26, die Halbleitervorrichtung 100 so konfiguriert werden kann, dass der Mittelpunkt 5 in der ersten Richtung des Übergangsabschnitts 4, in dem die externen Verdrahtungen 2 mit der Oberflächenelektrode 52 in Kontakt sind, über der Grenze zwischen dem Transistorabschnitt 70 und dem Diodenabschnitt 80 angeordnet ist.
  • 29 zeigt die Vorderfläche der Halbleitervorrichtung 100 in einem anderen Beispiel. 29 ist ein Modifikationsbeispiel der Halbleitervorrichtung 100 von 1. Die in 29 dargestellte Halbleitervorrichtung 100 hat dieselbe Struktur wie jene der in 1 dargestellten Halbleitervorrichtung 100, mit Ausnahme der Übergangsposition des Übergangsabschnitts 4. Daher wird auf eine wiederholte Beschreibung verzichtet. Auch im vorliegenden Beispiel, ähnlich wie in dem Fall, der in 26 dargestellt ist, ist der Mittelpunkt 5 in der ersten Richtung des Übergangsabschnitts 4, in dem die externen Verdrahtungen 2 mit der Oberflächenelektrode 52 in Kontakt ist (im vorliegenden Beispiel die X-Richtung), über der Grenze zwischen dem Transistorabschnitt 70 und dem Diodenabschnitt 80 angeordnet. Der Fall, wo der Mittelpunkt 5 über der Grenze zwischen dem Transistorabschnitt 70 und dem Diodenabschnitt 80 angeordnet ist, kann nicht nur einen Fall enthalten, wo der Mittelpunkt 5 vollständig mit der Position der Grenze übereinstimmt, sondern auch einen Fall, wo, bei Betrachtung von der Vorderflächenseite des Halbleitersubstrats 10, eine Distanz in der ersten Richtung zwischen dem Mittelpunkt 5 und der Position der Grenze innerhalb 10% der Amplitudenbreite D1 ist und der Mittelpunkt 5 in der ersten Richtung des Übergangsabschnitts 4 zwischen dem Mittelpunkt des Transistorabschnitts 70 in der ersten Richtung und dem Mittelpunkt des Diodenabschnitts 80 in der ersten Richtung angeordnet ist, die benachbarten sind. Ebenso kann ein Fall enthalten sein, wo eine Positionsabweichung in der ersten Richtung zwischen dem Mittelpunkt 5 und der Position der Grenze innerhalb ±5% der Amplitudenbreite D1 ist, wo die Position der Grenze als Referenz genommen wird.
  • 30 zeigt die Vorderfläche der Halbleitervorrichtung 100 in einem anderen Beispiel. 30 ist ein Modifikationsbeispiel der Halbleitervorrichtung 100 von 22. Die in 30 dargestellte Halbleitervorrichtung 100 hat dieselbe Struktur wie jene der in 22 dargestellten Halbleitervorrichtung 100, mit Ausnahme der Übergangsposition des Übergangsabschnitts 4. Daher wird auf eine wiederholte Beschreibung verzichtet. Auch im vorliegenden Beispiel ist der Mittelpunkt 5 in der ersten Richtung des Übergangsabschnitts 4, in dem die externen Verdrahtungen 2 mit der Oberflächenelektrode 52 in Kontakt ist (im vorliegenden Beispiel die X-Richtung), über der Grenze zwischen dem Transistorabschnitt 70 und dem Diodenabschnitt 80 angeordnet.
  • Gemäß der in 29 und 30 dargestellten Konfiguration ist der Mittelpunkt 5 der Kontaktbreite D1 der externen Verdrahtungen 2 auf der Grenze zwischen der Region des Transistorabschnitts 70 und der Region des Diodenabschnitts 80 der Halbleitervorrichtung 100 angeordnet. Demensprechend kann die Temperaturdifferenz der Oberflächenelektrode 52, die unmittelbar unter dem Übergangsabschnitt 4 der externen Verdrahtungen 2 ist, zwischen dem Fall, wo Strom durch den Transistorabschnitt 70 fließt, und dem Fall, wo Strom durch den Diodenabschnitt 80 fließt, gering gemacht werden. Ebenso kann, gemäß der in 30 dargestellte Konfiguration, durch Anordnen der ersten externen Verdrahtung (2a, 2b, 2c) und der zweiten externen Verdrahtung (2d, 2e, 2f) an den gegenüberliegenden Ecken innerhalb der Halbleitervorrichtung 100 Wärme innerhalb der Halbleitervorrichtung 100 weiter verteilt werden. Demensprechend wird eine thermische Ermüdung im Übergangsabschnitt 4, in dem die externen Verdrahtungen 2 der Halbleitervorrichtung 100 mit der Oberflächenelektrode 52 in Kontakt sind, verringert und die langfristige Zuverlässigkeit kann weiter verbessert werden.
  • 31 zeigt die Vorderfläche der Halbleitervorrichtung 100 in einem anderen Beispiel. In der oben beschriebenen Halbleitervorrichtung 100 wurden der Fall, wo sich die externe Verdrahtung 2 in der Richtung parallel zur ersten Richtung erstreckt, und der Fall, wo sich die externe Verdrahtung 2 in der Richtung orthogonal zur ersten Richtung erstreckt, beschrieben. Die Halbleitervorrichtung 100 ist jedoch nicht auf diese Fälle beschränkt. Wie in 31 dargestellt, kann sich die externe Verdrahtung 2 auch in einer Richtung schräg zur ersten Richtung erstrecken. Auch in dem Fall von 31 ist der Übergangsabschnitt 4, in dem die externe Verdrahtung 2 mit der Oberflächenelektrode 52 in Kontakt ist, über den Regionen des Transistorabschnitts 70 und des Diodenabschnitts 80 angeordnet. Die externe Verdrahtung 2 kann so bereitgestellt sein, dass die Region, in der die externen Verdrahtungen 2 mit der Oberflächenelektrode 52 in Kontakt sind, die Grenze zwischen dem Transistorabschnitt 70 und dem Diodenabschnitt 80 bei Betrachtung von der Vorderflächenseite des Halbleitersubstrats 10 überlappt.
  • Auch gemäß der Halbleitervorrichtung 100, die in 31 dargestellt ist, ist der Übergangsabschnitt 4, in dem die externen Verdrahtungen 2 mit der Oberflächenelektrode 52 in Kontakt sind, über den Regionen des Transistorabschnitts 70 und des Diodenabschnitts 80 angeordnet. Daher kann die Temperaturdifferenz zwischen dem Fall, wo Strom durch den Transistorabschnitt 70 fließt, und dem Fall, wo Strom durch den Diodenabschnitt 80 fließt, gering gemacht werden. Daher wird eine thermische Ermüdung im Übergangsabschnitt 4 verringert und die langfristige Zuverlässigkeit der Halbleitervorrichtung 100 kann verbessert werden.
  • 32 zeigt die Vorderfläche der Halbleitervorrichtung 100 in einem anderen Beispiel. Im vorliegenden Beispiel enthält jede der externen Verdrahtungen 2a und 2b eine Vielzahl externer Verdrahtungen, von welchen sich jede, während sie mit der Oberflächenelektrode 52 in Kontakt ist, in einer Vielzahl von Übergangsabschnitten 4 und einer Vielzahl von Übergangsabschnitten 8 erstreckt. Im vorliegenden Beispiel ist jede externe Verdrahtung 2 mit der Oberflächenelektrode 52 in zwei Übergangsabschnitten 4 und zwei Übergangsabschnitten 8 in Kontakt. Anders als im vorliegenden Beispiel jedoch, kann jede der externen Verdrahtungen 2a und 2b mit der Oberflächenelektrode 52 in drei oder mehr Übergangsabschnitten in Kontakt sein. Im Drahtbondingschritt kann die Vielzahl von Übergangsabschnitten 4 und 8 durch Bilden von Nähten an einer Vielzahl von Positionen gebildet werden. Bei Betrachtung von der Vorderflächenrichtung des Halbleitersubstrats 10 kann das Halbleitersubstrat 10 eine ebene Form haben, in der der Transistorabschnitt 70 und der Diodenabschnitt 80 abwechselnd in einem Streifenmuster angeordnet sind. Der Transistorabschnitt 70 und der Diodenabschnitt 80 sind abwechselnd entlang der ersten Richtung angeordnet.
  • Jede der externen Verdrahtungen 2a und 2b kann sich in einer Richtung parallel zur ersten Richtung erstrecken. Zumindest einer des Übergangsabschnitts 4 und des Übergangsabschnitts 8 kann über den Regionen des Transistorabschnitts 70 und des Diodenabschnitts 80 angeordnet sein. Im vorliegenden Beispiel können sowohl der Übergangsabschnitt 4 als auch der Übergangsabschnitt 8 über den Regionen des Transistorabschnitts 70 und des Diodenabschnitts 80 angeordnet sein. Mit anderen Worten, der Übergangsabschnitt 4 überlappt die Grenze zwischen dem Transistorabschnitt und dem Diodenabschnitt bei Betrachtung von der Vorderflächenseite des Halbleitersubstrats. Ebenso überlappt der Übergangsabschnitt 8 die Grenze zwischen dem Transistorabschnitt und dem Diodenabschnitt bei Betrachtung von der Vorderflächenseite des Halbleitersubstrats. Ähnlich dem in 26 dargestellten Beispiel kann der Mittelpunkt 5 in der ersten Richtung des Übergangsabschnitts 4 über der Grenze zwischen dem Transistorabschnitt 70 und dem Diodenabschnitt 80 angeordnet sein und der Mittelpunkt 5 in der ersten Richtung des Übergangsabschnitts 8 kann über der Grenze zwischen einem anderen Transistorabschnitt 70 und einem anderen Diodenabschnitt 80 angeordnet sein.
  • Bei Betrachtung von der Vorderfläche des Halbleitersubstrats 10 kann ein erster Übergangsabschnitt 4 entlang einer Seite der Oberflächenelektrode 52 der Halbleitervorrichtung 100 bereitgestellt sein und ein zweiter Übergangsabschnitt 8 ist entlang der anderen Seite gegenüber der einen Seite bereitgestellt. Insbesondere kann die Vielzahl von Übergangsabschnitten 4 und Übergangsabschnitten 8 vier Eckabschnitten der Oberflächenelektrode 52 entsprechend bereitgestellt sein.
  • Da die Anzahl von Kontaktpunkten zwischen der externen Verdrahtung und der Oberflächenelektrode 52 zunimmt, wenn die Anzahl der externen Verdrahtungen 2 größer ist, wird Wärme innerhalb der Halbleitervorrichtung 100 leicht verteilt. Die Anzahl der externen Verdrahtungen 2 kann jedoch gemäß einschränkenden Bedingungen eines Schaltmusters eines Direct Copper Bond (DCB) Substrats 7, mit dem die externen Verdrahtungen 2 verbunden sind, und dergleichen begrenzt sein. Da gemäß dem vorliegenden Beispiel die Vielzahl von Übergangsabschnitten 4 und 8 bei einer externen Verdrahtung 2 bereitgestellt ist, kann die Anzahl der Kontaktpunkte zwischen der externen Verdrahtung und der Oberflächenelektrode 52 erhöht werden, ohne die Anzahl der externen Verdrahtungen 2 zu erhöhen. Selbst wenn daher die Anzahl der externen Verdrahtungen 2 begrenzt ist, kann eine thermische Ermüdung im Übergangsabschnitt der externen Verdrahtung verringert und die langfristige Zuverlässigkeit verbessert werden.
  • Es ist zu beachten, dass die Anzahl der externen Verdrahtungen 2 nicht auf den Fall von 32 beschränkt ist. 33 zeigt die Vorderfläche der Halbleitervorrichtung 100 in einem anderen Beispiel. Die in 33 dargestellte Halbleitervorrichtung 100 hat vier externe Verdrahtungen 2a, 2b, 2c und 2d. Die externen Verdrahtungen 2a, 2b, 2c und 2d sind wie eine externe Verdrahtung 2 bereitgestellt, die sich erstreckt, während sie mit der Oberflächenelektrode 52 in der Vielzahl von Übergangsabschnitten 4 und der Vielzahl von Übergangsabschnitten 8 in Kontakt ist. 34 zeigt die Vorderfläche der Halbleitervorrichtung 100 in einem anderen Beispiel. In der in 34 dargestellten Halbleitervorrichtung 100 ist ein Stück der externen Verdrahtung mit einem Übergangsabschnitt bereitgestellt.
  • In der in 34 dargestellten Halbleitervorrichtung 100 ist der Übergangsabschnitt 4 der externen Verdrahtung 2 nicht symmetrisch auf der X-Achse und der Y-Achse innerhalb der Chip-Oberfläche der Halbleitervorrichtung 100 bereitgestellt. In dem Fall, der in 34 dargestellt ist, ist der Übergangsabschnitt 4 an Positionen entsprechend zwei Eckabschnitten bereitgestellt, die an den gegenüberliegenden Ecken von den vier Eckabschnitts der Oberflächenelektrode 52 vorhanden sind; der Übergangsabschnitt 4 ist jedoch nicht an Positionen bereitgestellt, die den anderen zwei Eckabschnitten entsprechen. Wenn der Mittelpunkt der Oberflächenelektrode 52 als der Ursprung angenommen wird, wenn die Oberflächenelektrode 52 gleichmäßig in vier Regionen unterteilt ist, die der erste Quadrant (X>0, Y>0), der zweite Quadrant (X<0, Y>0), der dritte Quadrant (X<0, Y<0) und der vierte Quadrant (X>0, Y<0) sind, ist der Übergangsabschnitt 4 auf dem zweiten Quadranten und dem dritten Quadranten vorhanden, aber der Übergangsabschnitt 4 ist nicht auf dem ersten Quadranten und dem vierten Quadranten vorhanden.
  • Andererseits sind in der Halbleitervorrichtung 100, die in 33 dargestellt ist, die Übergangsabschnitte 4 und 8 jeder externen Verdrahtung 2 symmetrisch bei jeder der X-Achse und der Y-Achse innerhalb der Chip-Oberfläche der Halbleitervorrichtung 100 bereitgestellt. Bei Betrachtung von der Vorderfläche des Halbleitersubstrats 10 kann der erste Übergangsabschnitt 4 entlang einer Seite der Oberflächenelektrode 52 der Halbleitervorrichtung 100 bereitgestellt sein und der zweite Übergangsabschnitt 8 kann entlang der anderen Seite, gegenüber der einen Seite bereitgestellt sein. Insbesondere können die Vielzahl von Übergangsabschnitten 4 und die Vielzahl von Übergangsabschnitten 8 den vier Eckabschnitten der Oberflächenelektrode 52 entsprechend bereitgestellt sein.
  • 35 zeigt ein Beispiel einer Wärmestreuung der Halbleitervorrichtung 100, die in 33 dargestellt ist. 36 zeigt ein Beispiel einer Wärmestreuung der in 34 dargestellten Halbleitervorrichtung 100. 35 zeigt eine Temperaturverteilung, während Strom durch den Transistorabschnitt 70 (IGBT) fließt, und eine Temperaturverteilung, während Strom durch den Diodenabschnitt 80 (FWD) fließt. Ebenso zeigt auch 36 die Temperaturverteilung in einem Fall, wo Strom durch den Transistorabschnitt 70 (IGBT) fließt, und die Temperaturverteilung in einem Fall, wo Strom durch den Diodenabschnitt 80 (FWD) fließt.
  • Falls ein Übergangsabschnitt 4 einem Stück der externen Verdrahtungen 2 bereitgestellt ist, sind die Übergangsabschnitte 4, gemäß der Anzahl der externen Verdrahtungen 2, ungleichmäßig in der Ebene der Oberflächenelektrode 52 positioniert. Da Strom von der Oberflächenelektrode 52 durch den Übergangsabschnitt 4 zu den externen Verdrahtungen 2 fließt, neigt eine Temperatur in einer Region höher zu sein, da die Anzahl der Übergangsabschnitte 4, die in der Region vorhanden sind, in der die externen Verdrahtungen 2 mit der Oberflächenelektrode 52 in Kontakt sind, größer ist. Wenn daher die Übergangsabschnitte 4 in der Ebene der Oberflächenelektrode 52 ungleichmäßig bereitgestellt sein, tritt ein Ungleichgewicht der Temperatur in der Ebene der Oberflächenelektrode 52 auf. Wie durch die Kreismarkierungen in 36 dargestellt, kann in der Halbleitervorrichtung 100, die die externen Verdrahtungen 2 enthält, wo ein Stück einer externen Verdrahtung 2 einen Übergangsabschnitt 4 hat, ein Ungleichgewicht der Temperatur in der Ebene eintreten.
  • Andererseits können in der Halbleitervorrichtung 100, in der ein Stück einer externen Verdrahtung 2 eine Vielzahl von Übergangsabschnitten 4 und Vielzahl von Übergangsabschnitten 8 hat, die Vielzahl von Übergangsabschnitten 4 und die Vielzahl von Übergangsabschnitten 8 vier Eckabschnitten der Oberflächenelektrode 52 entsprechend bereitgestellt sein. Selbst wenn daher die Anzahl von externen Verdrahtungen 2 begrenzt ist, können die Übergangsabschnitte 4 und die Übergangsabschnitte 8 in einer breiten Fläche angeordnet sein, ohne ungleichmäßige Anordnung. Daher kann ein Auftreten des Ungleichgewichts der Temperatur in der Ebene der Oberflächenelektrode 52 aufgrund der ungleichmäßigen Anordnung der Übergangsabschnitte verhindert werden. Wie in 35 dargestellt, wenn ein Stück einer externen Verdrahtung 2 die Vielzahl von Übergangsabschnitten 4 und die Vielzahl von Übergangsabschnitten 8 hat, ist im Vergleich zu dem Fall, der in 36 dargestellt ist, das Ungleichgewicht der Temperatur in der Ebene verringert.
  • Insbesondere sind die Vielzahl von Übergangsabschnitten 4 und die Vielzahl von Übergangsabschnitten 8 jeweils über den Regionen des Transistorabschnitts 70 und des Diodenabschnitts 80 angeordnet und daher wird die Temperaturdifferenz aufgrund von erzeugter Wärme zwischen dem Fall, wo Strom durch die IGBT fließt, und dem Fall, wo Strom durch die FWD fließt, gering. Als vorliegendes Beispiel kann durch Erhöhen der Anzahl der Übergangsabschnitte 4 und der Anzahl der Übergangsabschnitte 8, die Temperaturdifferenz weiter verringert werden. Daher wird eine thermische Ermüdung im Übergangsabschnitt 4, in dem die externen Verdrahtungen 2 der Halbleitervorrichtung 100 mit der Oberflächenelektrode 52 in Kontakt sind, verringert.
  • 37 zeigt ein Beispiel eines Querschnitts eines Halbleitermoduls 200, das die Halbleitervorrichtung 100 enthält. Das Halbleitermodul 200 von 37 kann die Halbleitervorrichtung 100, eine Lötmittelschicht 130 und ein DCB-Substrat 140 enthalten. Die Halbleitervorrichtung 100 kann ähnlich wie die oben beschriebene Halbleitervorrichtung 100 sein, die in 1 bis 3, 18 und 19, 20 oder 21 bis 27 und 29 bis 34 dargestellt ist. Daher wird auf die wiederholten Beschreibungen verzichtet.
  • Im DCB-Substrat 140 ist ein Kupfersubstrat 142 in einem direkten Übergang an der Vorderseite des Isoliersubstrats 144. Andererseits ist ein Kupfersubstrat 142 in einem direkten Übergang an einer Rückflächenseite des Isoliersubstrats 144. Das Isoliersubstrat 144 kann mit zumindest einem Isoliermaterial konfiguriert sein, ausgewählt aus der Gruppe von Aluminiumoxid (Al2O3), Aluminiumnitrid (AlN) und Siliziumnitrid (SiN).
  • Die Halbleitervorrichtung 100 enthält die Lötmittelschicht 130 unter dem Halbleitersubstrat 10. Im Speziellen kann die Lötmittelschicht 130 zwischen einer Kollektorelektrode 24, die auf der Rückfläche der Halbleitervorrichtung 100 bereitgestellt ist, und dem Kupfersubstrat 142 des DCB-Substrats 140 verbunden sein. Eine Dicke der Lötmittelschicht 130 kann 70 µm oder mehr und 200 µm oder weniger sein. Wenn die Dicke der Lötmittelschicht 130 70 µm oder weniger ist, ist es schwieriger, eine Legierungsschicht zwischen dem Kupfersubstrat 142 und der Lötmittelschicht 130 zu bilden und das Kupfersubstrat 142 und die Lötmittelschicht 130 könnten nicht imstande sein, verbunden zu werden. Eine Sinterbehandlung durch Mischen von Silber (Ag)-Teilchen kann auch auf der Lötmittelschicht 130 durchgeführt werden.
  • Die Dicke D5 des Halbleitersubstrats 10 kann 100 µm oder mehr sein. Die Dicke D6 der Lötmittelschicht 130 kann 50 µm oder mehr und 200 µm oder weniger sein und kann bevorzugter 100 µm oder mehr und 200 µm oder weniger sein. Dann kann eine Summe (D5+D6) der Dicke D5 des Halbleitersubstrats 10 und der Dicke D6 der Lötmittelschicht 130 größer sein als die Breite D3 des Transistorabschnitts 70 in der X-Achsenrichtung. Ebenso kann die Summe (D5+D6) der Dicke D5 des Halbleitersubstrats 10 und der Dicke D6 der Lötmittelschicht 130 größer sein als die Breite D2 des Diodenabschnitts 80 in der X-Achsenrichtung.
  • Im vorliegenden Beispiel trägt auch die Lötmittelschicht 130 zur Wärmeübertragung bei. Da die Summe der Dicke D5 des Halbleitersubstrats 10 und der Dicke D6 der Lötmittelschicht 130 klein ist, ist eine Wärmeleitung von einer Region, die Wärme erzeugt, zu einer benachbarten Region schwierig und due Temperaturverteilung ist leicht ungleichförmig. Daher ist bevorzugt, dass, falls die Summe der Dicke D5 und der Dicke D6 klein ist, die Breite D2 des Diodenabschnitts 80 in der X-Achsenrichtung und die Breite D3 des Transistorabschnitts 70 in der X-Achsenrichtung klein eingestellt werden, um die Gleichförmigkeit der Temperaturverteilung zu erreichen.
  • Gemäß dem vorliegenden Beispiel können die Breite D3 des Transistorabschnitts 70 und die Breite D2 des Diodenabschnitts 80 unter Berücksichtigung der Dicke D5 des Halbleitersubstrats 10 und der Dicke D6 der Lötmittelschicht 130 eingestellt werden. Daher können die Breite D3 des Transistorabschnitts 70 und die Breite D2 des Diodenabschnitts 80 unter Berücksichtigung der Wärmeleitung durch das Halbleitersubstrat 10 und die Lötmittelschicht 130 in der Halbleitervorrichtung 100 eingestellt werden.
  • 38A und 38B zeigen ein Beispiel einer Drahtbondingpositionierung der Halbleitervorrichtung 100. 38A zeigt die Vorderfläche der Halbleitervorrichtung 100 und 38B zeigt eine vergrößerte Ansicht des Abschnitts V von 38A.
  • Zur Anordnung des Mittelpunkts 5 in der ersten Richtung (der X-Richtung) des Übergangsabschnitts 4, in dem die externen Verdrahtungen 2 mit der Oberflächenelektrode 52 in Kontakt sind, dargestellt in 26, über der Grenze zwischen dem Transistorabschnitt 70 und dem Diodenabschnitt 80, muss eine Bondingposition der externen Verdrahtung korrekt bestimmt werden.
  • Ein Schutzfilm 95 ist auf einer oberen Fläche der Oberflächenelektrode 52 der Halbleitervorrichtung 100 bereitgestellt. Der Schutzfilm 95 enthält eine erste Öffnung 96, die die Oberflächenelektrode 52 freilegt, die die externen Verdrahtungen 2 verbindet, und eine zweite Öffnung 97, die eine Gate-Elektrode 90 freilegt. Der Schutzfilm 95 kann jeder Film mit Isoliereigenschaft sein, wie zum Beispiel Polyimid, Epoxidharz oder ein Siliziumnitridfilm, um die Oberfläche der Halbleitervorrichtung 100 zu schützen.
  • Der Schutzfilm 95 enthält, in der ersten Öffnung 96, einen vorragenden Abschnitt 98, der zum mittleren Abschnitt der Halbleitervorrichtung 100 vorragt. Das heißt, die erste Öffnung 98 enthält den vorragenden Abschnitt 98 in einer Draufsicht. Die Draufsicht kann eine Ansicht bei Betrachtung von der Vorderflächenseite der Halbleitervorrichtung 100 bedeuten. Der vorragende Abschnitt 98 hat einen Randabschnitt 98a parallel zur ersten Richtung (der X-Richtung) und einen Randabschnitt 98b1 und einen Randabschnitt 98b2 parallel zu einer Richtung (der Y-Richtung) senkrecht zur ersten Richtung. Der Randabschnitt 98b1 und der Randabschnitt 98b2 parallel zu einer Richtung (der Y-Richtung) senkrecht zur ersten Richtung des vorragenden Abschnitts 98 sind entlang der Grenze zwischen dem Diodenabschnitt 80 und dem Transistorabschnitt 70 angeordnet.
  • Die Position zur Verbindung der externen Verdrahtungen 2 und der Oberflächenelektrode 52 wird unter Verwendung einer Drahtbondingvorrichtung zum Erfassen des Randabschnitts 98a, der parallel zur ersten Richtung des vorragenden Abschnitts 98 angeordnet ist, und entweder des Randabschnitts 98b1 oder des Randabschnitts 98b2, der parallel zu einer Richtung senkrecht zur ersten Richtung angeordnet ist, bestimmt. Durch Anordnen des Randabschnitts 98b1 und des Randabschnitts 98b2 parallel zur Richtung senkrecht zur ersten Richtung entlang der Grenze zwischen dem Diodenabschnitt 80 und dem Transistorabschnitt 70 kann der Mittelpunkt 5 in der ersten Richtung des Übergangsabschnitts 4 der externen Verdrahtungen 2 mit hoher Exaktheit über der Grenze zwischen dem Transistorabschnitt 70 und dem Diodenabschnitt 80 verbunden werden.
  • Eine Breite des vorragenden Abschnitts 98 (eine Breite zwischen dem Randabschnitt 98b1 und dem Randabschnitt 98b2) kann dieselbe sein wie die Breite D2 des Diodenabschnitts 80.
  • Es ist zu beachten, dass, obwohl 38A zeigt, dass der vorragende Abschnitt 98 auf der oberen Fläche jedes Diodenabschnitts 80 an der Seite bereitgestellt ist, an der die Gate-Elektrode 90 der Halbleitervorrichtung 100 bereitgestellt ist, es ausreichend ist, dass zumindest ein oder mehr vorragende Abschnitte 98 auf der oberen Fläche des Diodenabschnitts 80 der Halbleitervorrichtung 100 bereitgestellt sind. Ebenso kann auch der vorragende Abschnitt 98 auf dem Schutzfilm 95 an der gegenüberliegende Seite zu der Seite, auf der Gate-Elektrode 90 der Halbleitervorrichtung 100 bereitgestellt ist, bereitgestellt sein.
  • Es ist auch ausreichend, dass einer des Randabschnitts 98b1 und des Randabschnitts 98b2 parallel zur Richtung (der Y-Richtung) senkrecht zur ersten Richtung des vorragenden Abschnitts 98 entlang der Grenze zwischen dem Diodenabschnitt 80 und dem Transistorabschnitt 70 angeordnet ist.
  • 39A und Fig, 39B zeigen ein anderes Beispiel der Drahtbondingpositionierung der Halbleitervorrichtung 100. 39A zeigt die Vorderfläche der Halbleitervorrichtung 100 und 39B zeigt eine vergrößerte Ansicht des Abschnitts W von 39A. ein anderer Aspekt aus 38A und 38B ist, dass die erste Öffnung 96, die im Schutzfilm 95 enthalten ist, einen vertieften Abschnitt 99 hat.
  • Der Schutzfilm 95 enthält, in der ersten Öffnung 96, den vertieften Abschnitt 99, der zum Außenumfang der Halbleitervorrichtung 100 vertieft ist. Der vertiefte Abschnitt 99 hat 99a parallel zur ersten Richtung (der X-Richtung), und 99b1 und 99b2 parallel zu einer Richtung (der Y-Richtung) senkrecht zur ersten Richtung. 99b1 und 99b2, parallel zur Richtung (der Y-Richtung) senkrecht zur ersten Richtung des vertieften Abschnitts 99, sind entlang der Grenze zwischen dem Diodenabschnitt 80 und dem Transistorabschnitt 70 angeordnet.
  • Die Position zum Verbinden der externen Verdrahtungen 2 mit der Oberflächenelektrode 52 wird unter Verwendung einer Drahtbondingvorrichtung zum Erfassen von 99a, parallel zur ersten Richtung des vertieften Abschnitts 99 angeordnet, und entweder 99b1 oder 99b2, parallel zur Richtung senkrecht zur ersten Richtung angeordnet, bestimmt. Durch Anordnen von 99b1 und 99b2 parallel zur Richtung senkrecht zur ersten Richtung entlang der Grenze zwischen dem Diodenabschnitt 80 und dem Transistorabschnitt 70 kann der Mittelpunkt 5 in der ersten Richtung des Übergangsabschnitts 4 der externen Verdrahtungen 2 mit hoher Exaktheit über der Grenze zwischen dem Transistorabschnitt 70 und dem Diodenabschnitt 80 verbunden werden.
  • Eine Breite des vertieften Abschnitts 99 (eine Breite zwischen 99b1 und 99b2) kann dieselbe sein wie die Breite D2 des Diodenabschnitts 80. Es ist zu beachten, dass, obwohl 39A zeigt, dass der vertiefte Abschnitt 99 auf der oberen Fläche jedes Diodenabschnitts 80 an der Seite bereitgestellt ist, an der die Gate-Elektrode 90 der Halbleitervorrichtung 100 bereitgestellt ist, es ausreichend ist, dass zumindest ein oder mehr vertiefte Abschnitte 99 auf der oberen Fläche des Diodenabschnitts 80 der Halbleitervorrichtung 100 bereitgestellt sind.
  • Ebenso kann der vertiefte Abschnitt 99 auf dem Schutzfilm 95 an der gegenüberliegenden Seite zu der Seite bereitgestellt sein, auf der die Gate-Elektrode 90 der Halbleitervorrichtung 100 bereitgestellt ist. Ebenso ist es ausreichend, dass eines von 99b1 und 99b2 parallel zur Richtung (der Y-Richtung) senkrecht zur ersten Richtung des vertieften Abschnitts 99 entlang der Grenze zwischen dem Diodenabschnitt 80 und dem Transistorabschnitt 70 angeordnet ist.
  • Während die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, ist der technische Umfang der Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Für Fachleute ist offensichtlich, dass verschiedene Änderungen und Verbesserungen den oben beschriebenen Ausführungsformen hinzugefügt werden können. Aus dem Umfang der Ansprüche ist auch offensichtlich, dass die Ausführungsformen, welchen solche Änderungen oder Verbesserungen hinzugefügt wurden, im technischen Umfang der Erfindung enthalten sein können.
  • Bezugszeichenliste
  • 2 ... externe Verdrahtung; 4 ... Übergangsabschnitt; 5 ... Mittelpunkt; 6 ... Speisungsabschnitt; 7 ... DCB-Substrat; 8 ... Übergangsabschnitt; 10 ... Halbleitersubstrat; 12 ... Emitterregion; 14 ... Basisregion; 15 ... Akkumulierungsschicht; 18 ... Driftregion; 20 ... Pufferregion; 22 ... Kollektorregion; 24 ... Kollektorelektrode; 30 ... Dummy-Grabenabschnitt; 32 ... Dummy-Isolierfilm; 34 ... leitfähiger Dummy-Abschnitt; 38 ... Zwischendielektrikumsfilm; 40 ... Gate-Grabenabschnitt; 42 ... Gate-Isolierfilm; 44 ... leitfähiger Gate-Abschnitt; 52 ... Oberflächenelektrode; 61 ... Mesaabschnitt; 70 ... Transistorabschnitt; 80 ... Diodenabschnitt; 82 ... Kathodenregion; 90 ... Gate-Elektrode; 95 ... Schutzfilm; 96 ... erste Öffnung; 97 ... zweite Öffnung; 98 ... vorragender Abschnitt; 99 ... vertiefter Abschnitt; 100 ... Halbleitervorrichtung; 101 ... Halbleitervorrichtung; 104 ... mittlerer Abschnitt; 106 ... Außenumfangsabschnitt; 110 ... Region mit Wärmestreuung; 120 ... Region ohne Wärmestreuung; 130 ... Schicht; 140 ... DCB-Substrat; 142 ... Kupfersubstrat; 144 ... Isoliersubstrat; 200 ... Halbleitermodul; 301 ... Region; 302 ... Region; 303 ... Region; 400 ... Randabschlussstrukturabschnitt

Claims (26)

  1. Halbleitervorrichtung, umfassend: ein Halbleitersubstrat; einen Transistorabschnitt und einen Diodenabschnitt, die abwechselnd entlang einer ersten Richtung parallel zu einer Vorderfläche des Halbleitersubstrats im Inneren des Halbleitersubstrats angeordnet sind; eine Oberflächenelektrode, die über dem Transistorabschnitt und dem Diodenabschnitt bereitgestellt ist und die elektrisch mit dem Transistorabschnitt und dem Diodenabschnitt verbunden ist; und eine externe Verdrahtung, die mit der Oberflächenelektrode verbunden ist, und die eine Kontaktbreite mit der Oberflächenelektrode in der ersten Richtung hat, wobei die Kontaktbreite größer als zumindest eine einer Breite des Transistorabschnitts in der ersten Richtung und einer Breite des Diodenabschnitts in der ersten Richtung ist.
  2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Kontaktbreite größer als jede der Breite des Transistorabschnitts in der ersten Richtung und der Breite des Diodenabschnitts in der ersten Richtung ist.
  3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Breite des Transistorabschnitts in der ersten Richtung größer als die Breite des Diodenabschnitts in der ersten Richtung ist.
  4. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Dicke des Halbleitersubstrats größer als eine Hälfte der Breite des Diodenabschnitts in der ersten Richtung ist.
  5. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Dicke des Halbleitersubstrats größer als eine Hälfte der Breite des Transistorabschnitts in der ersten Richtung ist.
  6. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die externe Verdrahtung sich entlang der ersten Richtung erstreckt.
  7. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die externe Verdrahtung so bereitgestellt ist, dass eine Region, in der die externe Verdrahtung mit der Oberflächenelektrode in Kontakt ist, bei Betrachtung von der Vorderflächenseite des Halbleitersubstrats eine Grenze zwischen dem Transistorabschnitt und dem Diodenabschnitt überlappt.
  8. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei falls die Oberflächenelektrode in einen mittleren Abschnitt und einen Außenumfangsabschnitt, der den mittleren Abschnitt umgibt, bei Betrachtung von der Vorderfläche des Halbleitersubstrats, unterschieden wird, die externe Verdrahtung mit dem Außenumfangsabschnitt verbunden ist.
  9. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die externe Verdrahtung zumindest eine erste externe Verdrahtung und zumindest eine zweite externen Verdrahtung enthält und die erste externe Verdrahtung und die zweite externe Verdrahtung mit gegenüberliegenden Ecken der Oberflächenelektrode bei Betrachtung von der Vorderfläche des Halbleitersubstrats verbunden sind.
  10. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, ferner umfassend eine Lötmittelschicht unter dem Halbleitersubstrat, wobei eine Summe einer Dicke des Halbleitersubstrats und einer Dicke der Lötmittelschicht größer als die Breite des Transistorabschnitts in der ersten Richtung.
  11. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, ferner umfassend eine Lötmittelschicht unter dem Halbleitersubstrat, wobei eine Summe einer Dicke des Halbleitersubstrats und einer Dicke der Lötmittelschicht größer ist als die Breite des Diodenabschnitts in der ersten Richtung.
  12. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Breite des Diodenabschnitts in der ersten Richtung kleiner ist als 540 µm.
  13. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Breite des Diodenabschnitts in der ersten Richtung kleiner ist als 320 µm.
  14. Die Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Breite des Transistorabschnitts in der ersten Richtung zweimal oder mehr und dreimal oder weniger so groß ist wie die Breite des Diodenabschnitts in der ersten Richtung.
  15. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei ein Übergangsabschnitt, in dem die externe Verdrahtung mit der Oberflächenelektrode in Kontakt ist, über dem Transistorabschnitt und dem Diodenabschnitt angeordnet ist.
  16. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei ein Mittelpunkt in der ersten Richtung eines Übergangsabschnitts, in dem die externe Verdrahtung mit der Oberflächenelektrode in Kontakt ist, über einer Grenze zwischen dem Transistorabschnitt und dem Diodenabschnitt angeordnet ist.
  17. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein Übergangsabschnitt, in dem die externe Verdrahtung mit der Oberflächenelektrode in Kontakt ist, sich in einer Richtung orthogonal zur ersten Richtung erstreckt.
  18. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein Übergangsabschnitt, in dem die externe Verdrahtung mit der Oberflächenelektrode in Kontakt ist, sich in einer Richtung parallel zur ersten Richtung erstreckt.
  19. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei die Oberflächenelektrode aus einem leitfähigen Material besteht, das Aluminium enthält.
  20. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei die externe Verdrahtung eine Vielzahl externer Verdrahtungen enthält, von welchen sich jede, während sie mit der Oberflächenelektrode in Kontakt ist, auf einer Vielzahl von Übergangsabschnitten erstreckt.
  21. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 20, wobei jede der Vielzahl von Übergangsabschnitten bei Betrachtung von der Vorderflächenseite des Halbleitersubstrats eine Grenze zwischen dem Transistorabschnitt und dem Diodenabschnitt überlappt.
  22. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 16, umfassend einen Schutzfilm auf einer oberen Fläche der Oberflächenelektrode, wobei der Schutzfilm eine erste Öffnung umfasst, die die Oberflächenelektrode freilegt, die erste Öffnung einen vorragenden Abschnitt in einer Draufsicht hat, ein vorragendes Teil des vorragenden Abschnitts in einer Richtung parallel zur ersten Richtung angeordnet ist, und ein Randabschnitt, der von dem vorragenden Abschnitt ist und der senkrecht zur ersten Richtung ist, entlang der Grenze zwischen dem Transistorabschnitt und dem Diodenabschnitt angeordnet ist.
  23. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 16, umfassend einen Schutzfilm auf einer oberen Fläche der Oberflächenelektrode, wobei der Schutzfilm eine erste Öffnung umfasst, die die Oberflächenelektrode freilegt, die erste Öffnung einen vertieften Abschnitt in einer Draufsicht hat, ein Bodenabschnitt des vertieften Abschnitts in einer Richtung parallel zur ersten Richtung angeordnet ist, und ein Randabschnitt, der von dem vertieften Abschnitt ist und der senkrecht zur ersten Richtung ist, entlang der Grenze zwischen dem Transistorabschnitt und dem Diodenabschnitt angeordnet ist.
  24. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung, die Halbleitervorrichtung, umfassend: ein Halbleitersubstrat; einen Transistorabschnitt und einen Diodenabschnitt, die abwechselnd entlang einer ersten Richtung parallel zu einer Vorderfläche des Halbleitersubstrats im Inneren des Halbleitersubstrats angeordnet sind; eine Oberflächenelektrode, die über dem Transistorabschnitt und dem Diodenabschnitt bereitgestellt ist und die elektrisch mit dem Transistorabschnitt und dem Diodenabschnitt verbunden ist; und eine externe Verdrahtung, die mit der Oberflächenelektrode verbunden ist, und die eine Kontaktbreite mit der Oberflächenelektrode in der ersten Richtung hat, wobei die Kontaktbreite größer als zumindest eine einer Breite des Transistorabschnitts in der ersten Richtung und einer Breite des Diodenabschnitts in der ersten Richtung ist, das Verfahren umfassend: Bilden eines Schutzfilms auf einer oberen Fläche der Oberflächenelektrode; und Bilden, in dem Schutzfilm, einer ersten Öffnung, die die Oberflächenelektrode freilegt, nach Bilden des Schutzfilms, wobei die externe Verdrahtung unter Verwendung der ersten Öffnung positioniert wird, um mit einer Oberflächenelektroden verbunden zu werden.
  25. Verfahren zur Herstellung der Halbleitervorrichtung nach Anspruch 24, wobei die erste Öffnung einen vorragenden Abschnitt in einer Draufsicht hat, ein vorragendes Teil des vorragenden Abschnitts in einer Richtung parallel zur ersten Richtung gebildet ist und ein Randabschnitt, der von dem vorragenden Abschnitt ist und der senkrecht zur ersten Richtung ist, entlang einer Grenze zwischen dem Transistorabschnitt und dem Diodenabschnitt gebildet ist.
  26. Verfahren zur Herstellung der Halbleitervorrichtung nach Anspruch Claim 24, wobei die erste Öffnung einen vertieften Abschnitt in einer Draufsicht hat, ein Bodenabschnitt des vertieften Abschnitts in einer Richtung parallel zur ersten Richtung gebildet ist und ein Randabschnitt, der von dem vertieften Abschnitt ist und der senkrecht zur ersten Richtung ist, entlang einer Grenze zwischen dem Transistorabschnitt und dem Diodenabschnitt gebildet ist.
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6935731B2 (ja) * 2017-11-16 2021-09-15 株式会社デンソー 半導体装置
JP7061983B2 (ja) 2019-04-26 2022-05-02 三菱電機株式会社 半導体装置
JP7149899B2 (ja) 2019-06-07 2022-10-07 三菱電機株式会社 半導体装置
EP3859775A1 (de) * 2020-02-03 2021-08-04 Infineon Technologies AG Halbleiteranordnung und verfahren zur herstellung davon
DE112021000198T5 (de) 2020-07-07 2022-08-18 Fuji Electric Co., Ltd. Halbleitermodul
WO2022113508A1 (ja) * 2020-11-25 2022-06-02 富士電機株式会社 半導体モジュール
EP4009025A1 (de) * 2020-12-07 2022-06-08 Siemens Aktiengesellschaft Bondverbindungsmittel aufweisend einen kern und umhüllenden mantel
WO2022219930A1 (ja) 2021-04-14 2022-10-20 富士電機株式会社 半導体装置および半導体モジュール

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2864629B2 (ja) * 1990-03-05 1999-03-03 富士電機株式会社 伝導度変調型ｍｏｓｆｅｔ
JPH05283706A (ja) * 1992-03-30 1993-10-29 Shindengen Electric Mfg Co Ltd 絶縁ゲ−ト型電界効果トランジスタ
JPH07235672A (ja) 1994-02-21 1995-09-05 Mitsubishi Electric Corp 絶縁ゲート型半導体装置およびその製造方法
US5437405A (en) * 1994-08-22 1995-08-01 National Semiconductor Corporation Method and apparatus for stitch bonding of wires to integrated circuit bonding pads
US5891745A (en) * 1994-10-28 1999-04-06 Honeywell Inc. Test and tear-away bond pad design
KR100243914B1 (ko) * 1997-07-29 2000-02-01 구본준 액정표시패널의 탭패드부 구조 및 그 제조방법
TW332336B (en) * 1997-09-15 1998-05-21 Winbond Electruction Company Anti-peeling bonding pad structure
JP2000004017A (ja) * 1998-04-24 2000-01-07 Sanken Electric Co Ltd 絶縁ゲ−ト形バイポ−ラトランジスタ
US6313541B1 (en) * 1999-06-08 2001-11-06 Winbond Electronics Corp. Bone-pad with pad edge strengthening structure
JP2003188378A (ja) * 2001-12-14 2003-07-04 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置
WO2004109808A1 (ja) 2003-06-05 2004-12-16 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha 半導体装置およびその製造方法
JP4167294B2 (ja) * 2005-07-26 2008-10-15 松下電器産業株式会社 半導体素子及び電気機器
JP4749177B2 (ja) * 2006-02-15 2011-08-17 パナソニック株式会社 接続構造体および接続構造体の製造方法
JP2008047772A (ja) * 2006-08-18 2008-02-28 Sanken Electric Co Ltd 絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ
JP5103830B2 (ja) 2006-08-28 2012-12-19 三菱電機株式会社 絶縁ゲート型半導体装置
JP2008258499A (ja) 2007-04-06 2008-10-23 Sanyo Electric Co Ltd 電極構造及び半導体装置
JP4397408B2 (ja) * 2007-09-21 2010-01-13 株式会社新川 半導体装置及びワイヤボンディング方法
JP2009111188A (ja) * 2007-10-30 2009-05-21 Denso Corp 半導体装置
WO2009060670A1 (ja) * 2007-11-09 2009-05-14 Sanken Electric Co., Ltd. 半導体装置及びその製造方法
JP2010177454A (ja) * 2009-01-29 2010-08-12 Sanyo Electric Co Ltd 絶縁ゲート型半導体装置
US8796837B2 (en) * 2009-03-03 2014-08-05 Ixys Corporation Lead and lead frame for power package
DE112009004978B4 (de) * 2009-04-28 2020-06-04 Mitsubishi Electric Corp. Leistungshalbleitervorrichtung
JP5577628B2 (ja) * 2009-06-05 2014-08-27 トヨタ自動車株式会社 半導体装置
JP5589342B2 (ja) * 2009-10-19 2014-09-17 トヨタ自動車株式会社 半導体装置
SG194929A1 (en) * 2011-05-18 2013-12-30 Sandisk Semiconductor Shanghai Co Ltd Waterfall wire bonding
JP2014022708A (ja) 2012-07-17 2014-02-03 Yoshitaka Sugawara 半導体装置とその動作方法
DE112013007361B4 (de) * 2013-08-23 2019-07-04 Mitsubishi Electric Corporation Halbleitervorrichtung
CN105210187B (zh) * 2013-10-04 2017-10-10 富士电机株式会社 半导体装置
JP2016086003A (ja) * 2014-10-23 2016-05-19 三菱電機株式会社 パワー半導体装置の製造方法
JP6335331B2 (ja) 2014-12-24 2018-05-30 株式会社日立製作所 半導体装置およびそれを用いた電力変換装置
JP6429168B2 (ja) * 2015-05-29 2018-11-28 新電元工業株式会社 パワー半導体装置及びパワー半導体装置の製造方法

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