JP5439968B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
図13において、符号101はn半導体基板、102はpベース領域、106はポリシリコンで形成されたゲート電極、107はゲート電極106と接続するポリシリコンゲート配線、111はエミッタ電極、112はポリシリコンゲート配線107上に形成された金属ゲート配線、120は金属ゲート配線112と接続するゲートパッド、140は半導体チップ(以下、単にチップと称す)である。
それによると、図15に示すようにゲート電極106の配置をチップ140の中央部で疎に配置し端部近傍で密に配置する方法である。尚、点線で示したゲート電極106は特許文献1ではユニットセルと称しているが、ここではユニットセルを構成しているゲート電極を抜き出して示した。
この発明の目的は、前記の課題を解決して、チップ面内の温度分布およびチップ間の温度分布の均一化を図ることができる半導体装置を提供することである。
また、チップの大きさや放熱設計を過剰に余裕をもたせる必要がなくなることで資源の有効利用を図ることができる。
図6は、図1のIGBTの等価回路図である。第1、第2IGBT部41、42の各エミッタ(エミッタ電極11)と各ゲート(第1、第2ポリシリコンゲート配線12a、12b)の間に複数個直列接続した第1、第2ツェナーダイオード8a、8bのカソード側(n層)とアノード側(p層)をそれぞれ接続する。
第1ツェナーダイオード8aのVFTの変化分は5℃で−26mV/℃×5℃=−0.13Vとなる。したがって、第1IGBT部41のゲート電極6に印加されるゲート電圧は15V−0.13V=14.87Vとなる。
このように、IGBTの動作中に局部的に温度上昇が起こると、温度上昇箇所を流れる電流を絞って温度を低下させるので、常時チップ40面内を均一な温度で動作させることができる。特に、ツェナーダイオードをチップ40の中央部から端まで多数配置することで、一層のチップ40の面内温度の均一化を図ることができる。
これは、図16で説明したように、多数のチップ40が収納されているモジュールの場合に有効となる。この場合も温度の高いチップ40のゲート電圧は低下し電流が絞られるので、各チップ間の温度の均一化を図ることができる。
2、52 pベース領域
3 厚い絶縁膜
4 トレンチ
5、55 ゲート絶縁膜
6、56 ゲート電極
7 ポリシリコンゲート配線
7a、57a 第1ポリシリコンゲート配線
7b,57b 第2ポリシリコンゲート配線
8 ツェナーダイオード
8a,58a 第1ツェナーダイオード
8b,58b 第2ツェナーダイオード
9 ポリシリコン抵抗
9a,59a 第1ポリシリコン抵抗
9b,59b 第2ポリシリコン抵抗
10,60 層間絶縁膜
11,61 エミッタ電極
12 金属ゲート配線
12a 第1金属ゲート配線
12b 第2金属ゲート配線
13 金属接続配線
13a,63a 第1金属接続配線
13b,63b 第2金属接続配線
20,70 ゲートパッド
21,71 nエミッタ領域
22 コンタクトホール
40、80 チップ
41、81 第1IGBT部
42、82 第2IGBT部
83a 第1接続点
83b 第2接続点
Claims (4)
- 第1導電型の第1半導体領域と、該第1半導体領域の表面に選択的に配置された第2導電型の第2半導体領域と、該第2半導体領域上に選択的に配置された絶縁膜と、該絶縁膜上に形成されたツェナーダイオードおよび抵抗と、前記第2半導体領域の表面に選択的に配置された第1導電型の第3半導体領域と、該第3半導体領域と前記第1半導体領域に挟まれて露出する前記第2半導体領域に前記絶縁膜と繋がるゲート絶縁膜を介して配置されるゲート電極と、該ゲート電極と接続し前記絶縁膜上に配置されるゲート配線と、前記ツェナーダイオードのアノード側と前記ゲート配線と前記抵抗の一端を接続する接続配線と、前記抵抗の他端と接続するゲートパッドと、前記ツェナーダイオードのカソード側および前記第3半導体領域とそれぞれ接して配置される低電位側主電極とを有することを特徴とする半導体装置。
- 前記ゲート配線を複数のグループとし、それぞれのグループのゲート配線に対応して個別に設けたツェナーダイオードのアノード側をそれぞれ接続し、該ツェナーダイオードのカソード側と前記低電位側主電極を接続し、それぞれの前記ツェナーダイオードの前記アノード側とそれぞれのグループの前記ゲート配線との接続点にそれぞれのグループの前記抵抗の一端を接続し、該抵抗の他端が前記ゲートパッドとそれぞれ接続することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 前記ゲート配線上に該ゲート配線と接続し、前記接続配線と接続する金属ゲート配線を配置したことを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置。
- 前記接続配線と前記金属ゲート配線および前記低電位側主電極が同一厚みの同一材質の金属膜であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の半導体装置。
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