特許ウォッチ

公開番号2025091867
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-19
出願番号2023207389
出願日2023-12-08
発明の名称半導体装置
出願人ミネベアパワーデバイス株式会社
代理人ポレール弁理士法人
主分類H10D 12/00 20250101AFI20250612BHJP()
要約【課題】装置全体としての放熱性を高めつつ、IGBT領域のオン電圧の上昇も抑制することができる半導体装置を提供する。
【解決手段】 IGBT領域とダイオード領域を有するチップと、前記チップの上面とはんだを介して電気的に接続されるリードフレームと、前記チップの下面とはんだを介して電気的に接続される絶縁基板を具備する半導体装置であって、前記チップ内には、前記IGBT領域と前記ダイオード領域が交互に配置されており、前記リードフレームと前記はんだを介して電気的に接続される部位のIGBT領域のセル幅が、他の部位のIGBT領域のセル幅より広い半導体装置。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
ＩＧＢＴ領域とダイオード領域を有するチップと、
前記チップの上面とはんだを介して電気的に接続されるリードフレームと、
前記チップの下面とはんだを介して電気的に接続される絶縁基板を具備する半導体装置であって、
前記チップ内には、前記ＩＧＢＴ領域と前記ダイオード領域が交互に配置されており、
前記リードフレームと前記はんだを介して電気的に接続される部位のＩＧＢＴ領域のセル幅が、他の部位のＩＧＢＴ領域のセル幅より広いことを特徴とする半導体装置。
続きを表示（約 390 文字）【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置において、
交互に配置された前記ＩＧＢＴ領域と前記ダイオード領域は外周領域に囲まれており、
前記外周領域の内側に前記ＩＧＢＴ領域と前記ダイオード領域を跨ぐゲートパッド領域が設けられていることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の半導体装置において、
前記リードフレームと前記はんだを介して電気的に接続される部位のＩＧＢＴ領域のセル幅が、同部位のダイオード領域のセル幅の略３倍であることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の半導体装置において、
前記リードフレームと前記はんだを介して電気的に接続される部位のダイオード領域のセル幅は、他の部位のダイオード領域のセル幅より広いことを特徴とする半導体装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、同一チップにＩＧＢＴ領域とダイオード領域を搭載した半導体装置に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
同一チップにＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）領域と、ＩＧＢＴ領域に対して逆並列に接続されたダイオード領域を搭載した逆導通ＩＧＢＴ（Reverse Conduction IGBT、以下「ＲＣ－ＩＧＢＴ」と称する）として、特許文献１の半導体装置が知られている。
【０００３】
例えば、同文献の要約書には、「専用動作するＩＧＢＴセル領域とダイオードセル領域が半導体基板に隣接して交互に配置されてなる半導体装置（セミ混在型ＲＣ－ＩＧＢＴ）であって、高破壊耐量と低損失の長所を阻害することなく、ＩＧＢＴセル領域のスナップバックが抑制可能な半導体装置を提供する。」なる課題の解決手段として「短冊形状の複数のＩＧＢＴセル領域と複数のダイオードセル領域とが、隣接して交互に配置されてなる半導体装置であって、前記複数のＩＧＢＴセル領域が、短冊形状の幅の狭い狭短冊幅領域１０ａと、狭短冊幅領域１０ａより幅の広い少なくとも１つの広短冊幅領域１０ｂとで構成されてなり、前記複数のＩＧＢＴセル領域における裏面側の各第１領域１ａ，１ｂが、同じ層のＰ導電型で形成された架橋部領域５ａで連結されている半導体装置１００」が挙げられている。また、同文献の図１等でも、ＩＧＢＴセル領域とダイオードセル領域が交互に配置され、ＩＧＢＴセル領域として狭短冊幅領域１０ａと広短冊幅領域１０ｂの２領域が存在する半導体装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１３－１３８０６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では特に言及されていないが、ＲＣ－ＩＧＢＴでは、ＩＧＢＴ領域の通電時に発生したジュール熱を隣接するダイオード領域に放熱することでＩＧＢＴ領域を冷却しており、ダイオード領域の通電時に発生したジュール熱を隣接するＩＧＢＴ領域に放熱することでダイオード領域を冷却している。従って、ＲＣ－ＩＧＢＴでは、ＩＧＢＴ領域とダイオード領域の境界数を増やす等して両領域の境界面積を増やせば、一方の領域から他方の領域への放熱時の熱抵抗を小さくすることができ、ＲＣ－ＩＧＢＴ全体としての放熱性を高めることができる。
【０００６】
ここで、ＲＣ－ＩＧＢＴのＩＧＢＴ領域では、コレクタとエミッタの間に正電圧が印加され、かつ、ゲート電圧がオンしている期間に、ドリフト層にキャリア（正孔）を蓄積してドリフト層抵抗を低減することで、オン電圧を低減している。
【０００７】
しかしながら、ＲＣ－ＩＧＢＴの放熱性を高めるためにＩＧＢＴ領域とダイオード領域の境界面積を増やすと、ＩＧＢＴ領域の通電時にＩＧＢＴ領域のドリフト層に蓄積したキャリアがダイオード領域のボディ層から排出されやすくなるとともに、ＩＧＢＴ領域のドリフト層に蓄積した電子がダイオード領域のカソード層から排出されやすくなる。その結果、ＩＧＢＴ領域とダイオード領域の境界ではＩＧＢＴ領域のキャリア蓄積が不十分となり、ドリフト層抵抗が高くなることに伴い、ＩＧＢＴ領域のオン電圧も高くなるという問題が発生する。
【０００８】
そこで、本発明は、装置全体としての放熱性を高めつつ、ＩＧＢＴ領域のオン電圧の上昇も抑制することができる半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の半導体装置は、ＩＧＢＴ領域とダイオード領域を有するチップと、前記チップの上面とはんだを介して電気的に接続されるリードフレームと、前記チップの下面とはんだを介して電気的に接続される絶縁基板を具備し、前記チップ内には、前記ＩＧＢＴ領域と前記ダイオード領域が交互に配置されており、前記リードフレームと前記はんだを介して電気的に接続される部位のＩＧＢＴ領域のセル幅が、他の部位のＩＧＢＴ領域のセル幅より広い半導体装置とした。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の半導体装置によれば、装置全体としての放熱性を高めつつ、ＩＧＢＴ領域のオン電圧の上昇も抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許