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公開番号2025100938
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-03
出願番号2025073575,2024044582
出願日2025-04-25,2015-02-13
発明の名称半導体装置
出願人ローム株式会社
代理人弁理士法人あい特許事務所
主分類H10D 89/60 20250101AFI20250626BHJP()
要約【課題】電流ノイズによる誤動作を低減でき、スイッチング素子を過電流から良好に保護することができる半導体装置およびそれを備えた半導体モジュールを提供すること。
【解決手段】半導体基板6と、半導体基板6に形成されたスイッチング素子と、半導体基板6の表面側にスイッチング素子から独立して設けられ、温度に依存する特性を有する温度センスダイオード20とを含む、半導体装置1を提供する。また、当該半導体装置1を備える半導体モジュールを提供する。
【選択図】図5B
特許請求の範囲【請求項１】
表面および前記表面と対向する裏面を有する半導体基板からなる平面視四角形の半導体チップと、
前記半導体基板に形成され、前記半導体基板の前記表面側に形成された制御電極に入力される信号に応じて、前記表面側に設けられた第１電極と、前記半導体基板の前記裏面側に設けられた第２電極との間のスイッチング動作を行うスイッチング素子と、
前記制御電極から前記半導体チップの外周に沿って延伸し、かつ前記半導体チップの中央部を横断するように延伸するゲートフィンガーと、
前記表面側に設けられ、温度に依存した信号を出力可能な温度センス素子と、
前記温度センス素子に電気的に接続された第３電極および第４電極とを含み、
前記制御電極、前記第３電極および前記第４電極は、互いに同じ大きさと同じ形状を有しており、
前記制御電極は前記半導体チップの１辺の中央部に配置され、前記第３電極および前記第４電極は、前記制御電極が配置された辺に沿って前記制御電極の一方側に並んで配置されており、
前記温度センス素子は、前記ゲートフィンガーに隣接して配置されている、半導体装置。
続きを表示（約 920 文字）【請求項２】
前記温度センス素子として温度に依存した信号を出力可能なダイオード素子を含む、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記ダイオード素子のアノードとカソードは、前記第３電極および前記第４電極にそれぞれ接続されている、請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記スイッチング素子は、前記第１電極がソース電極であり、前記第２電極がドレイン電極であり、前記制御電極がゲート電極であるＭＩＳＦＥＴであり、
前記ソース電極は、前記半導体チップの中央部を横断する前記ゲートフィンガーによって２つに分離された領域を有し、
前記第３電極および前記第４電極は、前記２つに分離された前記ソース電極の領域のうち一方の領域の周縁に隣接して配置されている、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記スイッチング素子は、前記第１電極がソース電極であり、前記第２電極がドレイン電極であり、前記制御電極がゲート電極であるＭＩＳＦＥＴである、請求項１～３のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第３電極および前記第４電極は、前記スイッチング素子の前記第１電極および前記第２電極がそれぞれ接続される端子から電気的に独立した端子に接続されている、請求項１～５のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記温度センス素子は、少なくとも一対のｐｎダイオードを直列または逆方向直列に接続した直列接続単位を含む、請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記温度センス素子は、少なくとも一対のｐｎダイオードを逆並列に接続している、請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記温度センス素子は、少なくとも一対のｐｎダイオードを直列に接続した直列接続単位がお互いに逆向きに並列接続されている、請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記半導体基板は、ＳｉＣ半導体層を含む、請求項１～９のいずれか一項に記載の半導体装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
スイッチングデバイスでは、たとえば短絡時に過電流が流れ続けると熱破壊を起こすことがある。この不具合を防止するために、たとえば、特許文献１は、半導体スイッチング素子と、半導体駆動回路と、半導体スイッチング素子に形成されたセンス素子と、半導体駆動回路に形成された過電流検出部とを含む、半導体装置を開示している。センス素子は、半導体スイッチング素子のメイン電流と比例した電流が流れるセンス端子と、半導体スイッチング素子のメイン端子とセンス端子の間に接続され、センス電流を電圧変換するセンス抵抗とで構成されている。また、過電流検出部は、上述のセンス素子を流れるセンス電流を検出し、センス電流が所定値を超えた場合、半導体スイッチング素子をオフにして、半導体スイッチング素子を過電流から保護する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１３－２４７８０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の過電流保護方式は、センス電流に基づいて半導体スイッチング素子をオフするやり方であるため、ノイズの影響を受けやすく、時には、ノイズが入ったセンス電流を過電流と誤って検出する場合がある。このようなノイズによる誤動作を防止するため、センス電流が所定の閾値を超えてもすぐに半導体スイッチング素子をオフにするのではなく、一定の待ち時間（マスク時間）の経過後にオフする方式がある。
【０００５】
しかしながら、この待ち時間を設ける方式にも課題が残る。ノイズの影響を考慮するため一定の待ち時間が必要であるが（たとえば、５００ｎ秒程度）、デバイスの低オン抵抗化が進められる中で、過電流によってデバイスが破壊に至る時間が当該待ち時間よりも短くなり、過電流保護システム自体が成立しないケースが見られる。
【０００６】
そこで、本発明の一実施形態は、電流ノイズによる誤動作を低減でき、スイッチング素子を過電流から良好に保護することができる半導体装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態は、半導体基板と、前記半導体基板に形成されたスイッチング素子と、前記半導体基板の表面側に前記スイッチング素子から独立して設けられ、温度に依存する特性を有する温度センス素子とを含む、半導体装置を提供する。
【０００８】
また、本発明の一実施形態は、半導体基板と、前記半導体基板に形成されたスイッチング素子と、前記半導体基板の表面側に前記スイッチング素子から独立して設けられ、温度に依存する特性を有する温度センス素子とを含み、前記スイッチング素子による単機能の半導体装置を提供する。
【０００９】
上記の構成によれば、半導体基板の表面側で温度変化が生じれば、それに伴って温度センス素子の特性（電圧値、抵抗値等）が変化する。そのため、温度センス素子の特性の変化を監視しておくことで、半導体基板の温度変化を検出することができる。この関係を利用して、たとえば短絡等によってスイッチング素子に過電流が流れたときには、当該過電流による半導体基板の温度上昇を検出し、当該検出結果に基づいて、スイッチング素子に過電流が流れているか否かを判別することができる。しかも、監視対象がスイッチング素子に流れるセンス電流ではないので、当該センス電流にノイズが入って重畳した場合でも、当該重畳電流に起因して過電流と誤って検出することがない。そのため、電流ノイズによる誤動作を低減することができる。
【００１０】
本発明の一実施形態は、前記半導体基板上の互いに対をなす第１電極および第２電極を含み、前記第１電極と前記第２電極との間の電気回路には、回路素子として前記温度センス素子のみが設けられている。
（【００１１】以降は省略されています）

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