半導體元件和半導體元件的制造方法技術

本發明專利技術能夠有效地同時實現具有超結結構的半導體元件的溫度檢測以及抑制耐壓下降。半導體元件包括：具有在第一導電型區域的內部以相同間隔設置多個第二導電型的柱而成的超結結構的漂移層；周期性地設置于第一導電型區域的表面層的第二導電型的多個阱區域；有選擇地設置于多個阱區域內的第一導電型的源極區域；設置于阱區域之上的柵極絕緣膜；周期性地設置于柵極絕緣膜之上的多個柵極電極；和與柵極電極的周期性結構相匹配且以與柵極電極相同的線寬和與柵極電極相同的厚度設置的第一溫度檢測二極管以及第二溫度檢測二極管。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及半導體元件和半導體元件的制造方法，特別涉及在具有超結(SuperJunction)結構的半導體元件中集成溫度檢測元件的技術。
技術介紹
在具有多個p型柱和n型柱并列而成的超結結構的半導體元件的主面的中央配置溫度檢測元件對半導體元件的溫度進行檢測的情況下，存在溫度檢測元件所具有的二極管結構的內部的電場分布和電位分布對半導體元件產生影響的情況。因此，存在溫度檢測元件(以下稱作“溫度檢測二極管”)使半導體元件的電荷平衡發生改變，半導體元件的耐壓下降的情況。在檢測上述半導體元件的溫度時，為了抑制溫度檢測二極管所帶來的電荷平衡的破壞，已知使設置溫度檢測二極管的溫度檢測區域下的柱的寬度小于溫度檢測區域的周圍的活性區域下的柱的技術(參照專利文獻1)。但是，在專利文獻1的技術的情況下，在電流流經的活性區域與溫度檢測區域的邊界的連接部分，由于p型柱和n型柱的結構，電位分布變得不均勻。因此，存在由于該電位分布的不均勻而產生半導體元件的耐壓下降的問題?，F有專利文獻專利文獻專利文獻1：國際公開2013/015014號
技術實現思路
專利技術所要解決的技術問題本專利技術是著眼于上述問題而產生的，其目的在于，提供一種半導體元件和該半導體元件的制造方法，該半導體元件雖是設置了溫度檢測二極管的具有超結結構的半導體元件，也不會對作為主元件的半導體元件的動作產生影響，能夠有效地兼顧溫度檢測和抑制耐壓下降。解決技術問題的技術方案為了解決上述技術問題，本專利技術的半導體元件的一個方式在于，包括：漂移層，其具有在第一導電型區域的內部在與第一導電型區域的主面平行的方向上以相同間隔設置有多個第二導電型柱而成的超結結構；周期性地設置于第一導電型區域的表面層的第二導電型的多個阱區域；除一部分阱區域中包含的部分區域之外，有選擇地設置于多個阱區域內的第一導電型的源極區域；設置于阱區域之上的柵極絕緣膜；周期性地設置于柵極絕緣膜之上的多個柵極電極；和與柵極電極的周期性的構造相匹配且以與柵極電極相同的線寬和與柵極電極相同的厚度設置的第一溫度檢測二極管。另外，本專利技術的半導體元件的另一個方式在于，包括：漂移層，其具有在第一導電型區域的內部在與第一導電型區域的主面平行的方向上以相同間隔設置多個第二導電型柱而成的超結結構；設置于第一導電型區域的表面層的第二導電型的多個阱區域；有選擇地設置于阱區域內的第一導電型的源極區域；設置于主面上的柵極絕緣膜；和設置于柵極絕緣膜上且以橫跨相鄰的阱區域內的源極區域的方式設置的柵極電極，在柵極電極的一部分上設置有第二溫度檢測二極管。另外，本專利技術的半導體元件的另一個方式在于，包括：漂移層，其具有在第一導電型區域的內部在與第一導電型區域的主面平行的方向上以相同間隔設置多個第二導電型柱而成的超結結構；設置于第一導電型區域的表面層的第二導電型的多個阱區域；有選擇地設置于阱區域內的第一導電型的源極區域；設置于主面上的柵極絕緣膜；設置于柵極絕緣膜上且以橫跨相鄰的阱區域內的源極區域的方式設置的柵極電極；和設置于柵極電極之上的層間絕緣膜，在層間絕緣膜之上配置第三溫度檢測二極管。另外，本專利技術的半導體元件的制造方法的一個方式在于，該方法包括：設置漂移層的工序，該漂移層具有在第一導電型區域的內部以相同間隔設置多個第二導電型柱而成的超結結構；在第一導電型區域的表面層周期性地設置第二導電型的多個阱區域的工序；在阱區域之上設置柵極絕緣膜的工序；在柵極絕緣膜之上以相同的線寬周期性地設置多個柵極電極的工序；和與柵極電極的周期性構造相匹配且以與柵極電極相同的線寬和與柵極電極相同的厚度設置溫度檢測二極管的工序。專利技術效果因此，根據本專利技術的半導體元件，即使是設置了溫度檢測二極管的具有超結結構的半導體元件，也能有效地進行溫度檢測和抑制耐壓下降。另外，根據本專利技術的半導體元件的制造方法，能夠制造具有超結結構的半導體元件，即使該半導體元件設置溫度檢測二極管，也不會影響作為主元件的半導體元件的動作，能夠有效地同時實現溫度的檢測和耐壓下降的控制。附圖說明圖1是示意性地說明第一實施方式的半導體元件的概略結構的示意圖，是從與圖4的A-A剖面線相同的方向觀察時的半導體元件的剖面圖。圖2是示意性地說明第一實施方式的半導體元件的概略結構的鳥瞰圖(立體圖)。圖3是著眼于第一實施方式的半導體元件中的pn柱層與溫度檢測二極管，示意性地說明兩者的位置關系的俯視圖。圖4是著眼于第一實施方式的半導體元件中的柵極電極與溫度檢測二極管，示意性地說明兩者的位置關系的俯視圖。圖5是著眼于比較例的半導體元件中的pn柱層與溫度檢測二極管，示意性地說明兩者的位置關系的俯視圖。圖6是從圖5的B-B方向看比較例的半導體元件而得到的剖面圖。圖7是將第一變形例的半導體元件的概略結構在陽極表面配線和陰極表面配線的上表面的高度水平地進行剖面而示意性地說明的俯視圖。圖8是示意性地說明第二變形例的半導體元件的概略結構的剖面圖。圖9是著眼于第三變形例的半導體元件中的pn柱層與溫度檢測二極管，示意性地說明兩者的位置關系的俯視圖。圖10是從圖9的C-C方向看第三變形例的半導體元件而得到的剖面圖。圖11是從圖9的D-D方向看第三變形例的半導體元件而得到的剖面圖。圖12是著眼于第四變形例的半導體元件中的pn柱層與溫度檢測二極管，示意性地說明兩者的位置關系的俯視圖。圖13是從圖12的E-E方向看第四變形例的半導體元件而得到的剖面圖。圖14是從圖12的F-F方向看第四變形例的半導體元件而得到的剖面圖。圖15是說明第一實施方式的半導體元件的制造方法的概略的示意性工序剖面圖(其1)。圖16是說明第一實施方式的半導體元件的制造方法的概略的示意性工序剖面圖(其2)。圖17是說明第一實施方式的半導體元件的制造方法的概略的示意性工序剖面圖(其3)。圖18是說明第一實施方式的半導體元件的制造方法的概略的示意性工序剖面圖(其4)。圖19是從圖18的G-G方向看的工序剖面圖。圖20是說明第一實施方式的半導體元件的制造方法的概略的示意性工序剖面圖(其5)。圖21是從圖22的H-H方向看的工序剖面圖。圖22是說明第一實施方式的半導體元件的制造方法的概略的示意性俯視圖(其6)。圖23是說明第一實施方式的半導體元件的制造方法的概略的示意性俯視圖(其7)。圖24是從圖23的I-I方向看的工序剖面圖。圖25是說明第一實施方式的半導體元件的制造方法的概略的示意性俯視圖(其8)。圖26是從圖25的J-J方向看的工序剖面圖。圖27是示意性地說明第一實施方式的半導體元件的溫度檢測二極管的陽極表面配線和陰極表面配線各自的引線接合用的焊盤區域的配置圖案的俯視圖。圖28是說明第一實施方式的半導體元件的溫度檢測二極管的陽極表面配線以及陰極表面配線各自的引線接合用的焊盤區域的另一配置圖案的俯視圖。圖29是說明第一實施方式的半導體元件的另一制造方法的概略的示意性工序剖面圖(其1)。圖30是說明第一實施方式的半導體元件的另一制造方法的概略的示意性工序剖面圖(其2)。圖31是說明第一實施方式的半導體元件的另一制造方法的概略的示意性工序剖面圖(其3)。圖32是說明第一實施方式的半導體元件的另一制造方法的概略的示意性工序剖面圖(其4)。圖33是說明第一實施方式的半導本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種半導體元件，其特征在于，包括：漂移層，其具有在第一導電型區域的內部在與所述第一導電型區域的主面平行的方向上以相同間隔設置多個第二導電型的柱而成的超結結構；周期性地設置于所述第一導電型區域的表面層的第二導電型的多個阱區域；除了一部分所述阱區域中包含的部分區域之外，有選擇地設置于所述多個阱區域內的第一導電型的源極區域；設置于所述阱區域之上的柵極絕緣膜；周期性地設置于所述柵極絕緣膜之上的多個柵極電極；和與所述柵極電極的周期性的結構相匹配且以與所述柵極電極相同的線寬和與所述柵極電極相同的厚度設置的第一溫度檢測二極管。

【技術特征摘要】
2015.08.11 JP 2015-1591381.一種半導體元件，其特征在于，包括：漂移層，其具有在第一導電型區域的內部在與所述第一導電型區域的主面平行的方向上以相同間隔設置多個第二導電型的柱而成的超結結構；周期性地設置于所述第一導電型區域的表面層的第二導電型的多個阱區域；除了一部分所述阱區域中包含的部分區域之外，有選擇地設置于所述多個阱區域內的第一導電型的源極區域；設置于所述阱區域之上的柵極絕緣膜；周期性地設置于所述柵極絕緣膜之上的多個柵極電極；和與所述柵極電極的周期性的結構相匹配且以與所述柵極電極相同的線寬和與所述柵極電極相同的厚度設置的第一溫度檢測二極管。2.如權利要求1所述的半導體元件，其特征在于：在俯視圖案上的布局中，所述第一溫度檢測二極管設置于構成所述漂移層的所述第一導電性型區域的中央。3.如權利要求1或2所述的半導體元件，其特征在于：所述第一溫度檢測二極管是多個pn結二極管的串聯結構。4.如權利要求1～3中任一項所述的半導體元件，其特征在于：所述第一溫度檢測二極管設置于與所述柵極電極相同的高度。5.如權利要求1～3中任一項所述的半導體元件，其特征在于：所述第一溫度檢測二極管設置于比所述柵極電極高的位置。6.一種半導體元件，其特征在于，包括：漂移層，其具有在第一導電型區域的內部在與所述第一導電型區域的主面平行的方向上以相同間隔設置多個第二導電型的柱而成的超結結構；設置于所述第一導電型區域的表面層的第二導電型的多個阱區域；有選擇地設置于所述阱區域內的第一導電型的源極區域；設置于所述主面上的柵極絕緣膜；和設置于所述柵極絕緣膜之上且以橫跨相鄰的所述阱區域內的所述源極區域的方式設置的柵極電極，在所述柵極電極的一部分設置有第二溫度檢測二極管。7.如權利要求6所述的半導體元件，其特征在于：所述第二溫度檢測二極管與所述柵極電極分離。8.如權利要求6所述的半導體元件，其特征在于：在所述第二溫度檢測二極管的正下方沒有設置所述源極區域。9.一種半導體元件，其特征在于，包括：漂移層，其具有在第一導電型區域的內部在與所述第一導電型區域的主面平行的方向上以相同間隔設置多個第二導電型的柱而成的超結結構；設置于所述第一導電型區域的表面層的第二導電型的多個阱區域；有選擇地設置于所述阱區域內的第一導電型的源極區域；設置于所述主面上的柵極絕緣膜；設置于所述柵極絕緣膜之上且以橫跨相鄰的所述阱區域內的所述源極區域的方式設置的柵極電極；和設置于所述柵極電極之上的層間絕緣膜，在所述層間絕緣膜之上設置有第三溫度檢測二極管。10.如權利要...

【專利技術屬性】
技術研發人員：西村武義，
申請(專利權)人：富士電機株式會社，
類型：發明
國別省市：日本;JP