特開 2024-147298 半導体装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024147298

(43)【公開日】2024-10-16

(54)【発明の名称】半導体装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 29/78 20060101AFI20241008BHJP

   H01L 29/739 20060101ALI20241008BHJP

   H01L 29/872 20060101ALI20241008BHJP

   H01L 29/861 20060101ALI20241008BHJP

   H01L 21/329 20060101ALI20241008BHJP

   H01L 21/8234 20060101ALI20241008BHJP

   H01L 21/822 20060101ALI20241008BHJP

   H01L 21/3205 20060101ALI20241008BHJP

【ＦＩ】

H01L29/78 652Q

H01L29/78 657D

H01L29/78 655G

H01L29/78 653A

H01L29/78 652J

H01L29/78 657C

H01L29/86 301F

H01L29/91 C

H01L29/78 657F

H01L29/78 657A

H01L29/90 S

H01L29/91 K

H01L29/78 655A

H01L29/78 652M

H01L27/06 102A

H01L27/088 E

H01L27/04 H

H01L21/88 T

【審査請求】未請求

【請求項の数】17

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023060220

(22)【出願日】2023-04-03

(71)【出願人】

【識別番号】000005234

【氏名又は名称】富士電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小幡 智幸

【テーマコード（参考）】

5F033

5F038

5F048

【Ｆターム（参考）】

5F033HH04

5F033HH07

5F033HH08

5F033MM08

5F033PP27

5F033PP28

5F033RR04

5F033RR13

5F033RR14

5F033RR15

5F033RR22

5F033SS11

5F033VV06

5F033VV07

5F033XX19

5F038AZ08

5F038BH10

5F038BH16

5F048AA07

5F048AC06

5F048AC07

5F048AC10

5F048BF02

5F048BF03

5F048BF07

(57)【要約】      （修正有）

【課題】半導体装置の応力集中を防ぐ。
【解決手段】半導体装置１００は、半導体基板１０に設けられた活性部と、半導体基板１０の上方に設けられたＰＮ接合を有する温度センス部１７８と、半導体基板１０の上方に設けられた、第１絶縁層３８１、第２絶縁層３８２及び第３絶縁層３８３からなる層間絶縁膜と、層間絶縁膜の上方に設けられたおもて面側電極５２と、を備え、おもて面側電極５２と層間絶縁膜との接触領域１５１は、上面視において、ＰＮ接合を覆う。層間絶縁膜の内部において、温度センス部１７８と電気的に接続された、第１配線１８０及び第２配線からなる導電配線部を備える。
【選択図】図３Ｂ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体基板に設けられた活性部と、
前記半導体基板の上方に設けられたＰＮ接合を有する温度センス部と、
前記半導体基板の上方に設けられた層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜の上方に設けられたおもて面側電極と、
を備え、
前記おもて面側電極と前記層間絶縁膜との接触領域は、上面視において、前記ＰＮ接合を覆う
半導体装置。

【請求項2】

前記層間絶縁膜の内部において、前記温度センス部と電気的に接続された導電配線部を備える
請求項１に記載の半導体装置。

【請求項3】

前記層間絶縁膜は、
前記導電配線部の下面に設けられた第１絶縁層と、
前記導電配線部の上面に設けられた第２絶縁層と、
を有する
請求項２に記載の半導体装置。

【請求項4】

前記導電配線部は、予め定められた方向に延伸し、前記導電配線部の断面の全周がノンドープの前記層間絶縁膜で覆われる
請求項２に記載の半導体装置。

【請求項5】

前記ＰＮ接合の断面積は、前記導電配線部の断面積よりも小さい
請求項２に記載の半導体装置。

【請求項6】

前記活性部のゲートパッドと電気的に接続されたゲートランナを備え、
前記ゲートランナは、上面視において、前記導電配線部と少なくとも一部が重なるように設けられる
請求項２に記載の半導体装置。

【請求項7】

前記活性部のゲートパッドと電気的に接続されたゲートランナを備え、
前記ゲートランナは、上面視において、前記温度センス部と少なくとも一部が重なるように設けられる
請求項１に記載の半導体装置。

【請求項8】

前記層間絶縁膜は、前記ゲートランナと前記半導体基板との間に設けられたゲート酸化膜を備える
請求項６に記載の半導体装置。

【請求項9】

前記ゲートランナは、前記層間絶縁膜を挟んで前記導電配線部の下方に設けられる
請求項６に記載の半導体装置。

【請求項10】

前記導電配線部は、
前記温度センス部の一端に接続され、前記層間絶縁膜の内部において予め定められた方向に延伸する第１配線と、
前記温度センス部の他端に接続され、前記層間絶縁膜の内部において予め定められた方向に延伸する第２配線と、
を有する
請求項６に記載の半導体装置。

【請求項11】

前記ゲートランナは、ポリシリコンで構成される
請求項６に記載の半導体装置。

【請求項12】

前記第２絶縁層は、前記温度センス部の上面を覆う
請求項３に記載の半導体装置。

【請求項13】

前記導電配線部は、ポリシリコンで構成される
請求項２から１２のいずれか一項に記載の半導体装置。

【請求項14】

前記導電配線部は、金属材料で構成される
請求項２から１２のいずれか一項に記載の半導体装置。

【請求項15】

前記おもて面側電極の上面に設けられたメッキ膜を備え、
前記メッキ膜と前記おもて面側電極との接触領域は、上面視において、前記温度センス部を覆う
請求項１に記載の半導体装置。

【請求項16】

前記メッキ膜の上面に設けられ、前記温度センス部の上方を覆う半田層を備える
請求項１５に記載の半導体装置。

【請求項17】

前記おもて面側電極の上方において、前記半田層と離間して設けられた保護膜を備える
請求項１６に記載の半導体装置。

【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。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、「めっき層３６が保護膜１５０と離れていることにより、３重点が存在しなくなる。したがって、３重点に起因した応力集中を防ぐことができる。」と記載されている。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］ 特開２０２２－１７８７５５号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

半導体装置の応力集中を防ぐことが望ましい。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本発明の第１の態様においては、半導体基板に設けられた活性部と、前記半導体基板の上方に設けられたＰＮ接合を有する温度センス部と、前記半導体基板の上方に設けられた層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜の上方に設けられたおもて面側電極と、を備え、前記おもて面側電極と前記層間絶縁膜との接触領域は、上面視において、前記ＰＮ接合を覆う半導体装置を提供する。

【0005】

上記半導体装置において、前記層間絶縁膜の内部において、前記温度センス部と電気的に接続された導電配線部を備えてよい。

【0006】

上記いずれかの半導体装置において、前記層間絶縁膜は、前記導電配線部の下面に設けられた第１絶縁層と、前記導電配線部の上面に設けられた第２絶縁層と、を有してよい。

【0007】

上記いずれかの半導体装置において、前記導電配線部は、予め定められた方向に延伸してよく、前記導電配線部の断面の全周がノンドープの前記層間絶縁膜で覆われてよい。

【0008】

上記いずれかの半導体装置において、前記ＰＮ接合の断面積は、前記導電配線部の断面積よりも小さくてよい。

【0009】

上記いずれかの半導体装置において、前記活性部のゲートパッドと電気的に接続されたゲートランナを備えてよく、前記ゲートランナは、上面視において、前記導電配線部と少なくとも一部が重なるように設けられてよい。

【0010】

上記いずれかの半導体装置において、前記活性部のゲートパッドと電気的に接続されたゲートランナを備えてよく、前記ゲートランナは、上面視において、前記温度センス部と少なくとも一部が重なるように設けられてよい。

【0011】

上記いずれかの半導体装置において、前記層間絶縁膜は、前記ゲートランナと前記半導体基板との間に設けられたゲート酸化膜を備えてよい。

【0012】

上記いずれかの半導体装置において、前記ゲートランナは、前記層間絶縁膜を挟んで前記導電配線部の下方に設けられてよい。

【0013】

上記いずれかの半導体装置において、前記導電配線部は、前記温度センス部の一端に接続され、前記層間絶縁膜の内部において予め定められた方向に延伸する第１配線と、前記温度センス部の他端に接続され、前記層間絶縁膜の内部において予め定められた方向に延伸する第２配線と、を有してよい。

【0014】

上記いずれかの半導体装置において、前記ゲートランナは、ポリシリコンで構成されてよい。

【0015】

上記いずれかの半導体装置において、前記第２絶縁層は、前記温度センス部の上面を覆ってよい。

【0016】

上記いずれかの半導体装置において、前記導電配線部は、ポリシリコンで構成されてよい。

【0017】

上記いずれかの半導体装置において、前記導電配線部は、金属材料で構成されてよい。

【0018】

上記いずれかの半導体装置において、前記おもて面側電極の上面に設けられたメッキ膜を備えてよく、前記メッキ膜と前記おもて面側電極との接触領域は、上面視において、前記温度センス部を覆ってよい。

【0019】

上記いずれかの半導体装置において、前記メッキ膜の上面に設けられ、前記温度センス部の上方を覆う半田層を備えてよい。

【0020】

上記いずれかの半導体装置において、前記おもて面側電極の上方において、前記半田層と離間して設けられた保護膜を備えてよい。

【0021】

なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】半導体装置１００のおもて面の各構成要素およびゲート配線部の配置の一例を示す。

【図2A】半導体装置１００の上面図の一例を示す。

【図2B】半導体装置１００のＢ－Ｂ'断面図の一例を示す。

【図3A】半導体装置１００のＡ－Ａ'断面図における、温度センス部１７８周辺の拡大図を示す。

【図3B】半導体装置１００のＡ－Ａ'断面図の一例を示す。

【図4A】半導体装置１００のａ－ａ'断面図の一例を示す。

【図4B】半導体装置１００のａ－ａ'断面図の変形例を示す。

【図4C】半導体装置１００のｂ－ｂ'断面図の一例を示す。

【図4D】半導体装置１００のｃ－ｃ'断面図の一例を示す。

【図5】半導体装置１００の上面の一例を示す

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

【0024】

本明細書では、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の直交座標軸を用いて技術的事項を説明する場合がある。直交座標軸は、構成要素の相対位置を特定するに過ぎず、特定の方向を限定するものではない。例えば、Ｚ軸は地面に対する高さ方向を限定して示すものではない。なお、＋Ｚ軸方向と－Ｚ軸方向とは互いに逆向きの方向である。正負を記載せず、Ｚ軸方向と記載した場合、＋Ｚ軸および－Ｚ軸に平行な方向を意味する。また本明細書では、＋Ｚ軸方向から見ることを上面視と称する場合がある。

【0025】

本明細書において「同一」または「等しい」のように称した場合、製造ばらつき等に起因する誤差を有する場合も含んでよい。当該誤差は、例えば１０％以内である。

【0026】

本明細書においては、不純物がドーピングされたドーピング領域の導電型をＰ型またはＮ型として説明している。ただし、各ドーピング領域の導電型は、それぞれ逆の極性であってもよい。また、本明細書においてＰ＋型またはＮ＋型と記載した場合、Ｐ型またはＮ型よりもドーピング濃度が高いことを意味し、Ｐ－型またはＮ－型と記載した場合、Ｐ型またはＮ型よりもドーピング濃度が低いことを意味する。

【0027】

本明細書においてドーピング濃度とは、ドナーまたはアクセプタとして活性化した不純物の濃度を指す。本明細書において、ドナーおよびアクセプタの濃度差を、ドナーまたはアクセプタのうちの多い方の濃度とする場合がある。当該濃度差は、電圧－容量測定法（ＣＶ法）により測定できる。また、拡がり抵抗測定法（ＳＲ）により計測されるキャリア濃度を、ドナーまたはアクセプタの濃度としてよい。また、ドナーまたはアクセプタの濃度分布がピークを有する場合、当該ピーク値を当該領域におけるドナーまたはアクセプタの濃度としてよい。ドナーまたはアクセプタが存在する領域におけるドナーまたはアクセプタの濃度がほぼ均一な場合等においては、当該領域におけるドナー濃度またはアクセプタ濃度の平均値をドナー濃度またはアクセプタ濃度としてよい。

【0028】

図１は、半導体装置１００の上面の一例を示す。半導体装置１００は、半導体基板１０と、ゲートパッド５０と、電流センスパッド１７２と、温度センス部１７８と、温度センス部１７８と電気的に接続されたアノードパッド１７４およびカソードパッド１７６と、を備える。半導体装置１００は、双方向ダイオード部２１０および出力比較ダイオード部２２０を備えてよい。ゲート配線部４８は、金属配線４７およびゲートランナ４６を有する。

【0029】

半導体基板１０は、端辺１０２を有する。本明細書において、図１の上面視における半導体基板１０の１つの端辺１０２－１の方向をＸ軸とし、Ｘ軸に垂直な方向をＹ軸とする。本例ではＸ軸は、端辺１０２－１の方向に取られている。また、Ｘ軸方向とＹ軸方向に対し垂直であり、右手系をなす方向をＺ軸方向と称する。

【0030】

半導体基板１０は、おもて面において、活性部１２０を有する。活性部１２０は、半導体装置１００をオン状態にした場合に半導体基板１０のおもて面と裏面の間で、深さ方向に主電流が流れる領域である。後述するゲート導電部４４は、ゲート配線部４８によりゲートパッド５０と電気的に接続される。

【0031】

活性部１２０は、分割して配置された活性部１２０－１、活性部１２０－２、活性部１２０－３、活性部１２０－４、活性部１２０－５、および活性部１２０－６を含んでよい。活性部１２０には、ＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）、およびＭＯＳ－ＦＥＴ（金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ）等のトランジスタ素子を含むトランジスタ部７０が設けられていてよく、ＦＷＤ（還流ダイオード）等のダイオード素子を含むダイオード部８０が設けられていてもよい。トランジスタ部７０およびダイオード部８０については後述する。活性部１２０は、トランジスタ部７０およびダイオード部８０の少なくとも一方が設けられた領域であってよい。トランジスタ部７０およびダイオード部８０は、活性部１２０の各領域において、Ｘ軸方向に交互に並んで配置されてよい。

【0032】

半導体装置１００は、おもて面において、活性部１２０より外側にはＰ＋型のウェル領域１３０を有する。半導体装置１００は、ウェル領域１３０より外側にエッジ終端構造部を有する。エッジ終端構造部は、例えば、活性部１２０を囲んで環状に設けられるガードリング、フィールドプレート、およびこれらを組み合わせた構造を有する。

【0033】

温度センス部１７８は、半導体基板１０の上方に設けられる。本例の温度センス部１７８は、半導体基板１０の中央付近に設けられる。半導体基板１０の活性部１２０を集積化すると、活性部１２０に形成されたスイッチング素子からの発熱により半導体基板１０の中央部が加熱しやすくなる。温度センス部１７８を中央付近に設けることにより、トランジスタ部７０の温度を監視できる。これにより、トランジスタ部７０が通常動作温度範囲である接合温度を超えて過熱することを防止できる。

【0034】

温度センス部１７８は、ＰＮ接合を有してよい。温度センス部１７８は、温度センスダイオードを含んでよい。一例として、温度センス部１７８は、ショットキーダイオードによって設けられる。また、温度センス部１７８は、半導体基板１０の上方に絶縁膜を介して設けられた、多結晶シリコンによるＰＮ接合ダイオードを含んでよい。温度センス部１７８は、抵抗値が温度依存性を有する温度抵抗体を含んでよい。例えば、温度抵抗体として多結晶シリコンを用いてよい。

【0035】

導電配線部１８１は、温度センス部１７８と、アノードパッド１７４およびカソードパッド１７６とを接続する。導電配線部１８１は、後述する層間絶縁膜３８０の内部において予め定められた方向（本例では、Ｘ軸方向）に延伸して設けられる。導電配線部１８１は、第１配線１８０および第２配線１８２を有する。

【0036】

導電配線部１８１は、ポリシリコンで構成されてよい。導電配線部１８１は、タングステン、チタン、窒化チタン、タンタル、および窒化タンタル等の高融点金属で構成されてよい。導電配線部１８１を、ポリシリコンまたは高融点金属で構成することにより、温度センス配線のマイグレーションによる劣化を抑制できる。

【0037】

第１配線１８０は、温度センス部１７８の一端とアノードパッド１７４とを接続する。本例の第１配線１８０は、半導体基板１０の上方に設けられた層間絶縁膜３８０の内部において延伸しており、層間絶縁膜３８０よりも上方には設けられない。このように、第１配線１８０を層間絶縁膜３８０の内部に形成することで、導電配線部１８１および温度センス部１７８の上方にポリイミド膜等の保護膜を設けることなく、温度センス部１７８とアノードパッド１７４とを接続できる。

【0038】

第２配線１８２は、温度センス部１７８の他端とカソードパッド１７６とを接続する。第２配線１８２は、第１配線１８０と同時に形成されてよく、別々に形成されてよい。第２配線１８２の材料は、第１配線１８０の材料と同一であってよく、異なっていてよい。

【0039】

本例の第２配線１８２は、第１配線１８０と同様に、半導体基板１０の上方に設けられた層間絶縁膜３８０の内部において延伸しており、層間絶縁膜３８０よりも上方には設けられない。このように、第２配線１８２を層間絶縁膜３８０の内部に形成することで、導電配線部１８１および温度センス部１７８の上方にポリイミド膜等の保護膜を設けることなく、温度センス部１７８とカソードパッド１７６とを接続できる。

【0040】

カソードパッド１７６は、第２配線１８２を介して温度センス部１７８に接続されている。アノードパッド１７４は、第１配線１８０を介して温度センス部１７８に接続されている。カソードパッド１７６およびアノードパッド１７４は、アルミニウム等の金属を含む電極である。

【0041】

電流センスパッド１７２は、電流センス部１１０に電気的に接続されている。電流センスパッド１７２は、おもて面側電極の一例である。電流センス部１１０は、活性部１２０のトランジスタ部７０と同様の構造を有しており、トランジスタ部７０の動作を模擬する。電流センス部１１０には、トランジスタ部７０に流れる電流に比例する電流が流れる。これにより、トランジスタ部７０に流れる電流が監視できる。

【0042】

なお、電流センス部１１０には、トランジスタ部７０と異なり、後述のエミッタ領域１２が設けられない。これにより、電流センス部１１０は、トランジスタとして動作しない。電流センス部１１０にはゲートトレンチ部が設けられる。電流センス部１１０のゲートトレンチ部は、ゲート配線部と電気的に接続される。

【0043】

双方向ダイオード部２１０は、半導体装置１００のおもて面において、アノードパッド１７４およびカソードパッド１７６の間に配置される。双方向ダイオード部２１０は、アノードパッド１７４およびカソードパッド１７６の間に、直列双方向で電気的に接続されたダイオードを含む。双方向ダイオード部２１０は、温度センス部１７８が静電気放電（Ｅｌｅｃｔｒｏ－Ｓｔａｔｉｃ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ，ＥＳＤ）により損傷することを防止する。

【0044】

出力比較ダイオード部２２０は、アノードパッド１７４およびカソードパッド１７６の間に設けられる。出力比較ダイオード部２２０は、アノードパッド１７４およびカソードパッド１７６に電気的に接続される。出力比較ダイオード部２２０は、温度センス部１７８のＰＮ接合の方向とは、逆並列に接続されたＰＮ接合の方向を有する出力比較ダイオードを含む。

【0045】

半導体装置１００の動作時において、出力比較ダイオード部２２０には電流が通電されない。予め定められた周期ごとに、出力比較動作が行われる。出力比較動作の際に、出力比較ダイオード部２２０に電流が通電される。出力比較動作により、温度センス部１７８の交換時期を把握できる。

【0046】

ゲート配線部４８は、ゲートパッド５０に電気的に接続されてよい。さらにゲート配線部４８は活性部１２０に配置されたトランジスタ部７０の後述のゲート導電部４４に接続され、ゲート導電部４４をゲート電位に設定する。ゲート導電部４４は、トランジスタ部７０のゲート電極に対応する。これにより、トランジスタ部７０のトランジスタがスイッチＯＮする。

【0047】

金属配線４７は、半導体基板１０の上方に設けられる。金属配線４７は、活性部１２０の外周を囲むように環状に延伸してよい。金属配線４７は、アルミニウムまたはアルミニウム－シリコン合金等の導電材料で形成されてよい。金属配線４７は、エミッタ電極５２と互いに分離して設けられる。

【0048】

ゲートランナ４６は、半導体基板１０の上方であって、金属配線４７の下方に設けられる。ゲートランナ４６は、金属配線４７と電気的に接続される。ゲートランナ４６は、活性部１２０の外周を囲むように環状に延伸してよく、温度センス部１７８を囲んで配置されてよい。ゲートランナ４６は、上面視において、導電配線部１８１と一部が重なるように形成されてよい。ゲートランナ４６は、上面視において、温度センス部１７８と一部が重なるように形成されてよい。

【0049】

ゲートランナ４６は、金属配線４７と同一の材料で形成されてよく、異なる材料で形成されてよい。本例のゲートランナ４６は、ポリシリコンで構成される。

【0050】

図１では、半導体基板１０のおもて面において、ゲート配線部４８が設けられた位置を破線で示す。ただし、図中における配線の位置は、他の配線と錯綜しないように概略的な位置を示しているに過ぎない。ゲート配線部４８の詳細な位置については後述する。

【0051】

ゲートパッド５０は、外部の制御端子に電気的に接続される。ゲートパッド５０は、アルミニウム等の金属の導体により設けられる。ゲートパッド５０は、ワイヤボンディングにより外部接続されてよい。

【0052】

図２Ａは、半導体装置１００の上面図の一例である。図２Ａは、活性部１２０－２のＹ軸方向における負側の端部の近傍を示す。半導体装置１００は、ＩＧＢＴ等のトランジスタ素子を含むトランジスタ部７０と、還流ダイオード（ＦＷＤ）等のダイオード素子を含むダイオード部８０とを有する半導体基板１０を備える。

【0053】

本例の半導体装置１００は、半導体基板１０のおもて面側の内部に設けられたゲートトレンチ部４０、ダミートレンチ部３０、ウェル領域１３０、エミッタ領域１２、ベース領域１４およびコンタクト領域１５を備える。ゲートトレンチ部４０およびダミートレンチ部３０は、それぞれがトレンチ部の一例である。

【0054】

また、本例の半導体装置１００は、半導体基板１０のおもて面の上方に設けられた金属配線４７およびエミッタ電極５２を備える。エミッタ電極５２は、おもて面側電極の一例である。金属配線４７とエミッタ電極５２とは、電気的に絶縁される。

【0055】

エミッタ電極５２および金属配線４７と、半導体基板１０のおもて面との間には層間絶縁膜が設けられるが、図２Ａでは省略している。本例の層間絶縁膜には、コンタクトホール４９、５４および５６が、当該層間絶縁膜を貫通して設けられる。図２Ａにおいては、それぞれのコンタクトホールに斜線のハッチングを付している。

【0056】

エミッタ電極５２は、ゲートトレンチ部４０、ダミートレンチ部３０、ウェル領域１３０、エミッタ領域１２、ベース領域１４およびコンタクト領域１５の上方に設けられる。エミッタ電極５２は、コンタクトホール５４によって、半導体基板１０のおもて面におけるエミッタ領域１２、ベース領域１４およびコンタクト領域１５と電気的に接続する。

【0057】

また、エミッタ電極５２は、コンタクトホール５６によってダミートレンチ部３０内のダミー導電部と接続される。エミッタ電極５２とダミー導電部との間には、不純物がドープされたポリシリコン等の、導電性を有する材料で形成された接続部２５が設けられてよい。接続部２５は、層間絶縁膜およびダミートレンチ部３０のダミー絶縁膜等の絶縁膜を介して半導体基板１０のおもて面に設けられる。

【0058】

ゲートランナ４６は、半導体基板１０のおもて面において、ゲートトレンチ部４０内のゲート導電部に接続する。ゲートランナ４６は、コンタクトホール４９を介して金属配線４７と電気的に接続される。ゲートランナ４６は、ダミートレンチ部３０内のダミー導電部およびエミッタ電極５２には電気的に接続しない。

【0059】

ゲートランナ４６とエミッタ電極５２とは層間絶縁膜および酸化膜などの絶縁物により電気的に分離される。本例のゲートランナ４６は、コンタクトホール４９の下方から、ゲートトレンチ部４０の先端部（Ｙ軸方向端部）まで設けられる。ゲート導電部は、ゲートトレンチ部４０の先端部において半導体基板１０のおもて面に露出しており、ゲートランナ４６と接続する。

【0060】

エミッタ電極５２は、金属を含む導電性材料で形成される。例えば、アルミニウムまたはアルミニウム－シリコン合金で形成される。エミッタ電極５２は、アルミニウム等で形成された領域の下層にチタンやチタン化合物等で形成されたバリアメタルを有してよい。

【0061】

エミッタ電極５２は、コンタクトホール内においてタングステン等で形成されたプラグを有してもよい。プラグは、半導体基板１０に接する側にバリアメタルを有し、バリアメタルに接するようにタングステンを埋め込み、タングステン上にアルミニウム等で形成されてよい。

【0062】

ウェル領域１３０は、ゲートランナ４６の外側に外周領域と重なって延伸し、上面視で環状に設けられている。ウェル領域１３０は、ゲートランナ４６の内側の活性部１２０にも、所定の幅で延伸し、上面視で環状に設けられている。本例のウェル領域１３０は、コンタクトホール５４のＹ軸方向の端部よりもゲートランナ４６側に離れた範囲に設けられている。ウェル領域１３０は、ベース領域１４よりもドーピング濃度の高い第２導電型の領域である。ウェル領域１３０のドーピング濃度は、コンタクト領域１５のドーピング濃度と同じであってよく、またはこれより低くてもよい。ゲートランナ４６は、ウェル領域１３０と電気的に絶縁される。

【0063】

本例のベース領域１４はＰ－型であり、ウェル領域１３０はＰ＋型である。また、ウェル領域１３０は、半導体基板のおもて面から、ベース領域１４の下端よりも深い位置まで形成されている。ベース領域１４は、トランジスタ部７０およびダイオード部８０において、ウェル領域１３０に接して設けられている。ウェル領域１３０は、エミッタ電極５２と電気的に接続されている。

【0064】

トランジスタ部７０およびダイオード部８０のそれぞれは、配列方向に複数配列されたトレンチ部を有する。本例のトランジスタ部７０には、配列方向に沿って１以上のゲートトレンチ部４０と１以上のダミートレンチ部３０とが交互に設けられている。本例のダイオード部８０には、複数のダミートレンチ部３０が、配列方向に沿って設けられている。

【0065】

本例において、トレンチ部の配列方向はＸ軸方向であり、配列方向と垂直な延伸方向はＹ軸方向である。本例のゲートトレンチ部４０は、延伸方向に沿って延伸する２つの延伸部分４１（延伸方向に沿って直線状であるトレンチの部分）と、２つの延伸部分４１を接続する接続部分４３を有してよい。

【0066】

接続部分４３の少なくとも一部は、上面視において曲線状に設けられてよい。２つの延伸部分４１のＹ軸方向における端部同士を接続部分４３がゲートランナ４６と接続することで、ゲートトレンチ部４０へのゲート電極として機能する。一方、接続部分４３を曲線状にすることにより延伸部分４１で完結するよりも、端部における電界集中を緩和できる。

【0067】

トランジスタ部７０において、ダミートレンチ部３０はゲートトレンチ部４０のそれぞれの延伸部分４１の間に設けられる。図２Ａの例では、それぞれの延伸部分４１の間に１本のダミートレンチ部３０が設けられているが、２本以上のダミートレンチ部３０が設けられてもよい。

【0068】

またそれぞれの延伸部分４１の間には、ダミートレンチ部３０が設けられなくてもよく、ゲートトレンチ部４０が設けられてもよい。このような構造により、エミッタ領域１２からの電子電流を増大することができるため、オン電圧が低減する。

【0069】

ダミートレンチ部３０は、延伸方向に延伸する直線形状を有してよく、ゲートトレンチ部４０と同様に、延伸部分３１と接続部分３３とを有していてもよい。図２Ａに示した半導体装置１００は、接続部分３３を有するダミートレンチ部３０のみが配列されているが、他の例においては、半導体装置１００は、接続部分３３を有さない直線形状のダミートレンチ部３０を含んでもよい。

【0070】

ウェル領域１３０の拡散深さは、ゲートトレンチ部４０およびダミートレンチ部３０の深さよりも深くてよい。ゲートトレンチ部４０およびダミートレンチ部３０のＹ軸方向の端部は、上面視においてウェル領域１３０に設けられる。つまり、各トレンチ部のＹ軸方向の端部において、各トレンチ部の深さ方向（Ｚ軸方向正側）の底部は、ウェル領域１３０に覆われている。これにより、各トレンチ部の当該底部における電界集中を緩和できる。

【0071】

配列方向において各トレンチ部の間には、メサ部が設けられている。メサ部は、半導体基板１０の内部において、トレンチ部に挟まれた領域を指す。一例としてメサ部の深さ位置は、半導体基板のおもて面からトレンチ部の下端までである。

【0072】

本例のメサ部は、Ｘ軸方向において隣接するトレンチ部に挟まれ、半導体基板１０のおもて面においてトレンチに沿って延伸方向（Ｙ軸方向）に延伸して設けられている。

【0073】

それぞれのメサ部には、ベース領域１４が設けられる。それぞれのメサ部には、上面視においてベース領域１４に挟まれた領域に、第１導電型のエミッタ領域１２および第２導電型のコンタクト領域１５の少なくとも一方が設けられてよい。本例のエミッタ領域１２はＮ＋型であり、コンタクト領域１５はＰ＋型である。エミッタ領域１２およびコンタクト領域１５は、深さ方向において、ベース領域１４と半導体基板１０のおもて面との間に設けられてよい。エミッタ領域１２のドーパントは、一例としてヒ素（Ａｓ）、リン（Ｐ）、アンチモン（Ｓｂ）等である。

【0074】

トランジスタ部７０のメサ部は、半導体基板１０のおもて面に露出したエミッタ領域１２を有する。エミッタ領域１２は、ゲートトレンチ部４０に接して設けられている。ゲートトレンチ部４０に接するメサ部には、半導体基板１０のおもて面に露出したコンタクト領域１５が設けられている。

【0075】

メサ部におけるコンタクト領域１５およびエミッタ領域１２のそれぞれは、Ｘ軸方向における一方のトレンチ部から、他方のトレンチ部まで設けられる。一例として、メサ部のコンタクト領域１５およびエミッタ領域１２は、トレンチ部の延伸方向（Ｙ軸方向）に沿って交互に配置されている。

【0076】

他の例においては、メサ部のコンタクト領域１５およびエミッタ領域１２は、トレンチ部の延伸方向（Ｙ軸方向）に沿ってストライプ状に設けられていてもよい。例えばトレンチ部に接する領域にエミッタ領域１２が設けられ、エミッタ領域１２に挟まれた領域にコンタクト領域１５が設けられる。

【0077】

ダイオード部８０のメサ部には、エミッタ領域１２が設けられていない。ダイオード部８０のメサ部の上面には、ベース領域１４が設けられてよい。ベース領域１４は、ダイオード部８０のメサ部全体に配置されてよい。ダイオード部８０のベース領域１４は、アノードとして動作する。

【0078】

それぞれのメサ部の上方には、コンタクトホール５４が設けられている。コンタクトホール５４は、その延伸方向（Ｙ軸方向）においてベース領域１４に挟まれた領域に配置されている。本例のコンタクトホール５４は、コンタクト領域１５、ベース領域１４およびエミッタ領域１２の各領域の上方に設けられる。コンタクトホール５４は、メサ部の配列方向（Ｘ軸方向）における中央に配置されてよい。

【0079】

ダイオード部８０において、半導体基板の裏面と隣接する領域には、Ｎ＋型のカソード領域８２が設けられる。半導体基板の裏面において、カソード領域８２が設けられていない領域には、Ｐ＋型のコレクタ領域２２が設けられてよい。図２Ａにおいては、カソード領域８２およびコレクタ領域２２の境界を点線で示している。

【0080】

コレクタ領域２２とカソード領域８２との境界は、トランジスタ部７０とダイオード部８０との境界である。即ち、本例において、トランジスタ部７０は、半導体基板１０の裏面側に設けられたコレクタ領域２２を半導体基板１０の上面に投影した領域である。また、ダイオード部８０は、半導体基板１０の裏面に設けられたカソード領域８２を半導体基板１０の上面に投影した領域である。

【0081】

図２Ｂは、図２ＡにおけるＢ－Ｂ'断面の一例を示す。Ｂ－Ｂ'断面は、トランジスタ部７０において、エミッタ領域１２を通過するＸＺ面である。本例の半導体装置１００は、Ｂ－Ｂ'断面において、エミッタ領域１２、ベース領域１４、蓄積領域１６、ドリフト領域１８、バッファ領域２０、コレクタ領域２２およびカソード領域８２を含む半導体基板１０、層間絶縁膜３８、エミッタ電極５２およびコレクタ電極２４を有する。コレクタ電極２４は、半導体基板１０の裏面２３と接して設けられた裏面側金属層の一例である。

【0082】

ドリフト領域１８は、半導体基板１０に設けられた第１導電型の領域である。本例のドリフト領域１８は、一例としてＮ－型である。ドリフト領域１８は、半導体基板１０において他のドーピング領域が形成されずに残存した領域であってよい。即ち、ドリフト領域１８のドーピング濃度は半導体基板１０のドーピング濃度であってよい。

【0083】

蓄積領域１６は、半導体基板１０において、ベース領域１４の下方に設けられた第１導電型の領域である。蓄積領域１６のドーピング濃度は、ドリフト領域１８のドーピング濃度よりも高い。本例の蓄積領域１６は、一例としてＮ＋型である。

【0084】

蓄積領域１６は、トランジスタ部７０に設けられ、ダイオード部８０には設けられなくてよい。蓄積領域１６は、トランジスタ部７０とダイオード部８０の両方に設けられてよい。蓄積領域１６を設けることで、キャリア注入促進効果（ＩＥ効果）を高めて、トランジスタ部７０のオン電圧を低減できる。

【0085】

ドリフト領域１８の下方には、第１導電型のバッファ領域２０が設けられてよい。本例のバッファ領域２０は、Ｎ型である。バッファ領域２０のドーピング濃度は、ドリフト領域１８のドーピング濃度よりも高い。バッファ領域２０は、ベース領域１４の下面側から広がる空乏層が、コレクタ領域２２およびカソード領域８２に到達することを防ぐフィールドストップ層として機能してよい。

【0086】

トランジスタ部７０において、バッファ領域２０の下方にはコレクタ領域２２が設けられる。コレクタ領域２２は、裏面２３においてカソード領域８２と接して設けられていてよい。

【0087】

ダイオード部８０において、バッファ領域２０の下方にはカソード領域８２が設けられる。カソード領域８２は、トランジスタ部７０のコレクタ領域２２と同じ深さに設けられてよい。ダイオード部８０は、トランジスタ部７０がターンオフする時に、逆方向に導通する還流電流を流す還流ダイオード（ＦＷＤ）として機能してよい。

【0088】

コレクタ電極２４は、半導体基板１０の裏面２３に形成される。コレクタ電極２４は、金属等の導電材料で形成される。コレクタ電極２４は、エミッタ電極５２と同一の導電材料で形成されてよく、異なる導電材料で形成されてよい。

【0089】

ゲートトレンチ部４０は、おもて面２１に形成されたゲートトレンチ、ゲート絶縁膜４２およびゲート導電部４４を有する。ゲート絶縁膜４２は、ゲートトレンチの内壁を覆って形成される。ゲート絶縁膜４２は、ゲートトレンチの内壁の半導体を酸化または窒化して形成してよい。ゲート導電部４４は、ゲートトレンチの内部においてゲート絶縁膜４２よりも内側に形成される。ゲート絶縁膜４２は、ゲート導電部４４と半導体基板１０とを絶縁する。ゲート導電部４４は、ポリシリコン等の導電材料で形成される。ゲートトレンチ部４０は、おもて面２１において層間絶縁膜３８により覆われる。

【0090】

ゲート導電部４４は、半導体基板１０の深さ方向において、ゲート絶縁膜４２を挟んで隣接するベース領域１４と対向する領域を含む。ゲート導電部４４に所定の電圧が印加されると、ベース領域１４のうちゲートトレンチに接する界面の表層に、電子の反転層によるチャネルが形成される。

【0091】

ダミートレンチ部３０は、ゲートトレンチ部４０と同一の構造を有してよい。ダミートレンチ部３０は、おもて面２１側に形成されたダミートレンチ、ダミー絶縁膜３２およびダミー導電部３４を有する。ダミー絶縁膜３２は、ダミートレンチの内壁を覆って形成される。ダミー導電部３４は、ダミートレンチの内部に形成され、且つ、ダミー絶縁膜３２よりも内側に形成される。ダミー絶縁膜３２は、ダミー導電部３４と半導体基板１０とを絶縁する。ダミートレンチ部３０は、おもて面２１において層間絶縁膜３８により覆われる。

【0092】

層間絶縁膜３８は、おもて面２１に設けられている。層間絶縁膜３８の上方には、エミッタ電極５２が設けられている。層間絶縁膜３８には、エミッタ電極５２と半導体基板１０とを電気的に接続するための１又は複数のトレンチコンタクト部が設けられてよい。コンタクトホール４９およびコンタクトホール５６も同様に、層間絶縁膜３８を貫通して設けられたトレンチコンタクト部を有してよい。

【0093】

図３Ａは、図１のＡ－Ａ'断面における、温度センス部１７８の周辺の拡大図の一例を示す図である。Ａ－Ａ'断面は、アノードパッド１７４、ゲートランナ４６、第１配線１８０、温度センス部１７８およびゲートパッド５０を通過するＸＺ断面である。

【0094】

層間絶縁膜３８０は、半導体基板１０のおもて面およびおもて面側電極の間に設けられる。層間絶縁膜３８０は、第１絶縁層３８１、第２絶縁層３８２、第３絶縁層３８３およびゲート酸化膜３８４を含む。層間絶縁膜３８０は、追加の絶縁層を含んでよい。

【0095】

ゲート酸化膜３８４は、ゲートランナ４６と半導体基板１０との間に設けられる。ゲート酸化膜３８４は、ダミー絶縁膜３２およびゲート絶縁膜４２と同様、半導体基板１０のおもて面を酸化または窒化して形成されてよい。

【0096】

第１絶縁層３８１は、半導体基板１０のおもて面の上方に設けられる。第１絶縁層３８１は、温度センス部１７８および導電配線部１８１の下面に設けられてよい。第１絶縁層３８１は、高温シリコン酸化（ＨＴＯ：Ｈｉｇｈ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｏｘｉｄｅ）膜であってよい。第１絶縁層３８１は、ノンドープのシリコン酸化膜であってよい。一例では、第１絶縁層３８１は、酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）である。第１絶縁層３８１を温度センス部１７８の下面に設けることにより、耐圧を向上することができる。

【0097】

第２絶縁層３８２は、第１絶縁層３８１よりも上方に設けられる。第２絶縁層３８２は、導電配線部１８１の上面に設けられてよい。第２絶縁層３８２の材料は、第１絶縁層３８１と同一であってよく、異なっていてよい。

【0098】

本例では、第１絶縁層３８１および第２絶縁層３８２は、共にノンドープのシリコン酸化膜である。第１絶縁層３８１および第２絶縁層３８２をノンドープのシリコン酸化膜で構成することにより、ゲートランナ４６、温度センス部１７８および導電配線部１８１がポリシリコンで構成される場合にも、層間絶縁膜３８に含まれるホウ素（Ｂ）等の元素により汚染されることを防ぐことができる。

【0099】

第３絶縁層３８３は、第２絶縁層３８２よりも上方に設けられる。第３絶縁層３８３は、ＢＰＳＧ（Ｂｏｒｏ‐ｐｈｏｓｐｈｏ Ｓｉｌｉｃａｔｅ Ｇｌａｓｓ）膜であってよく、ＢＳＧ（ｂｏｒｏｓｉｌｉｃａｔｅ ｇｌａｓｓ）膜であってよく、ＰＳＧ（Ｐｈｏｓｐｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ ｇｌａｓｓ）膜であってよい。本例の第３絶縁層３８３は、ＢＰＳＧ膜である。

【0100】

温度センス部１７８は、ポリシリコンで構成されてよい。本例の温度センス部１７８は、Ｙ軸方向においてＰＮ接合を有する。ＰＮ接合の抵抗が温度依存性を示すので、温度センス部１７８が半導体装置１００の活性部１２０における温度を測定することができる。

【0101】

温度センス部１７８のＰＮ接合は、上面視において層間絶縁膜３８０およびおもて面側電極の接触領域１５１に覆われている。比較例の半導体装置においては、温度センス部１７８の上方に温度センス部１７８と接続されたアノード配線またはカソード配線が設けられており、おもて面側電極が設けられていない。本例の半導体装置１００は、アノード配線およびカソード配線を温度センス部１７８の上方に設けず、層間絶縁膜３８０の内部を延伸する導電配線部１８１により温度センス部１７８を電気的に接続しているので、ＰＮ接合を接触領域１５１で覆うことができる。

【0102】

温度センス部１７８の上面は、第２絶縁層３８２により覆われている。比較例の半導体装置においては、温度センス部１７８の上方に温度センス部１７８とアノード配線またはカソード配線とを接続するためのコンタクトホールが設けられており、第２絶縁層３８２により覆われていない。本例の半導体装置１００は、導電配線部１８１を層間絶縁膜３８０の内部に設けることにより、温度センス部１７８の上面を第２絶縁層３８２により覆い、温度センス部１７８の特性を安定化することができる。

【0103】

図３Ｂは、図１のＡ－Ａ'断面の一例を示す。図３Ｂにおいては、導電性を有する部分にハッチングを示してある。

【0104】

図３Ｂに示すように、ゲートランナ４６は、上面視において、導電配線部１８１と少なくとも一部が重なるように設けられてよい。ゲートランナ４６は、層間絶縁膜３８０を挟んで導電配線部１８１の下方に設けられてよい。ゲートランナ４６と半導体基板１０のおもて面との間には、ゲート酸化膜３８４が設けられてよい。ゲートランナ４６は、コンタクトホール５７を介してゲートパッド５０と接続されてよい。

【0105】

図３Ｂに示すように、第１配線１８０は、層間絶縁膜３８０の内部をＸ軸方向に延伸するように設けられている。第１配線１８０は、アノードパッド１７４とコンタクトホール５７を介して接続されている。これにより、アノードパッド１７４と温度センス部１７８とを電気的に接続することができる。同様に、第２配線１８２は、カソードパッド１７６と温度センス部１７８とを電気的に接続することができる。

【0106】

メッキ膜１５５は、おもて面側電極の上方に設けられる。メッキ膜１５５は、おもて面電極の上方であって、保護膜１５０が設けられていない部分に設けられる。メッキ膜１５５の材料は、半田よりも表面張力の大きい金属であってよい。一例において、メッキ膜１５５は、ニッケルめっきである。

【0107】

メッキ膜１５５の厚さは、おもて面側電極の厚さよりも薄くてよい。メッキ膜１５５の厚さは、１．０μｍ以上であってよく、６．０μｍ以下であってよい。

【0108】

上面視において、メッキ膜１５５とおもて面側電極との接触領域１５２は、温度センス部１７８を覆ってよい。比較例の半導体装置においては、温度センス部の上方にアノード配線およびカソード配線が設けられており、おもて面側電極およびメッキ膜１５５が設けられていない。

【0109】

半田層１６０は、メッキ膜１５５の上面に設けられる。半田層１６０は、外部の制御端子に電気的に接続される。半田層１６０は、リードフレームにより外部接続されるリードフレーム領域を形成してよい。

【0110】

保護膜１５０は、おもて面側電極の上方に設けられる。保護膜１５０は、エミッタ電極５２の上面に接していてよい。保護膜１５０を設けることにより、半導体装置１００の上面を保護することができる。保護膜１５０は、一例としてポリイミド膜である。

【0111】

本例の保護膜１５０は、半田層１６０と離間して設けられている。一般に、有機材料で構成される保護膜１５０と、金属材料で構成されるメッキ膜１５５および半田層１６０とは熱による膨張率が異なるので、保護膜１５０、メッキ膜１５５および半田層１６０の３つが接する三重点が存在する場合、当該三重点において応力集中が発生するおそれがある。本例の保護膜１５０は、半田層１６０と離間して設けられているので、三重点の発生を回避し、応力集中の発生を防ぐことができる。

【0112】

図４Ａは、図１および図３Ｂのａ－ａ'線における断面の一例を示す。ａ－ａ'線における断面は、温度センス部１７８を通過するＹＺ断面である。本例の温度センス部１７８は、ＸＺ面内においてＰＮ接合を有しているが、これに限定されない。即ち、温度センス部１７８は、異なる方向においてＰＮ接合を有していてよい。

【0113】

温度センス部１７８は一例として、第１導電型の半導体領域と第２導電型の半導体領域とを１つずつ含む。温度センス部１７８は、複数の第１導電型の半導体領域および複数の第２導電型の半導体領域を含んでよい。一例として、温度センス部１７８は、ＰＮＰ型の接合を含む。

【0114】

温度センス部１７８は、ポリシリコンで構成されていればＰＮ接合を有していなくてもよい。ポリシリコンは抵抗値が温度依存性を示すので、温度センス部１７８は、半導体装置１００の温度を測定することができる。温度センス部１７８がＰＮ接合を有している場合、温度センス部１７８における抵抗値が、有していない場合よりも高くなるので、より温度測定の精度を向上できる。

【0115】

本例において、アノードパッド１７４と温度センス部１７８のＰ型領域が、カソードパッド１７６と温度センス部１７８のＮ型領域が、それぞれ接続されている。アノードパッド１７４と温度センス部１７８のＮ型領域が、カソードパッド１７６と温度センス部１７８のＰ型領域が、それぞれ接続されてよい。これにより、温度センス部１７８が温度を検出する際、ＰＮ接合に流れる電流の向きが逆方向となり、温度センス部１７８のＰＮ接合における抵抗値が高くなるので、温度センス部１７８の精度を向上させることができる。

【0116】

図４Ｂは、図１および図３Ｂのａ－ａ'線における断面の変形例を示す。図４Ｂにおいては、図４Ａと異なる点について説明する。

【0117】

図４Ｂに示すように、ゲートランナ４６は、上面視において温度センス部１７８と一部が重なるように設けられてよい。即ち、温度センス部１７８は、第１絶縁層３８１を挟んで、ゲートランナ４６と対向して設けられてよい。温度センス部１７８は、ゲートランナ４６の上方に設けられてよい。一例では、温度センス部１７８に含まれるＰ型領域とＮ型領域の両方が、ゲートランナ４６の上方に設けられる。このように、ゲートランナ４６と温度センス部１７８との間に層間絶縁膜３８０を設けることにより、層間絶縁膜３８０の内部における各配線の自由度を向上できる。

【0118】

図４Ｃは、図１および図３Ｂのｂ－ｂ'線における断面の一例を示す。ｂ－ｂ'線における断面は、温度センス部１７８およびアノードパッド１７４の間を通過するＹＺ断面である。本例の半導体装置１００は、半導体基板１０のおもて面の上方において、ゲート酸化膜３８４、ゲートランナ４６、第１絶縁層３８１、導電配線部１８１、第２絶縁層３８２、第３絶縁層３８３の順に積層された構造を有してよい。

【0119】

第１配線１８０および第２配線１８２は、断面の全周がノンドープの層間絶縁膜３８０で覆われる。即ち、導電配線部１８１は、延伸方向に対し垂直な断面における全周が、第１絶縁層３８１および第２絶縁層３８２に覆われる。このように、ノンドープの層間絶縁膜３８０で導電配線部１８１を覆うことにより、導電配線部１８１を汚染から保護し、温度センス部１７８の特性を安定化できる。

【0120】

導電配線部１８１は、ポリシリコンで構成されてよく、高融点の金属材料で構成されてよい。導電配線部１８１をポリシリコンで構成する場合、導電配線部１８１および温度センス部１７８に含まれるドーパントの量は、同一であってよく、異なっていてよい。導電配線部１８１を金属材料で構成する場合、ポリシリコンで構成する場合よりも導電配線部１８１の抵抗値が低くなるので、温度センス部１７８の温度検出の精度を向上できる。

【0121】

導電配線部１８１の断面は、温度センス部１７８のＰＮ接合の断面積よりも大きい。即ち、本例において、ＸＺ平面内における温度センス部１７８のＰＮ接合の断面積（面積）は、ＹＺ平面内における導電配線部１８１の断面積よりも小さい。これにより、温度センス部１７８のＰＮ接合における抵抗値が導電配線部１８１の抵抗値よりも高くなり、導電配線部１８１をポリシリコンで構成した場合でも、温度センス部１７８の精度を向上させることができる。

【0122】

本例のゲートランナ４６および導電配線部１８１は、上面視において一部が重なるように配置されてよい。ゲートランナ４６および導電配線部１８１は、共にＸ軸方向に延伸しているが、ゲートランナ４６は、Ｙ軸方向に延伸していてもよい。ゲートランナ４６と導電配線部１８１との間に層間絶縁膜３８０を設けることにより、層間絶縁膜３８０の内部における各配線の自由度を向上できる。

【0123】

図４Ｄは、図１および図３Ｂのｃ－ｃ'線における断面の一例を示す。ｃ－ｃ'線における断面は、温度センス部１７８およびゲートパッド５０の間を通過するＹＺ断面である。

【0124】

図４Ｄにおいては、ゲートパッド５０と電気的に接続されたゲートランナ４６が示されている。ゲートランナ４６は、コンタクトホールを介してゲートトレンチ部４０と電気的に接続され、半導体装置１００の動作を制御できる。

【0125】

ゲートランナ４６の上方に導電配線部１８１が設けられていない場合、ゲートランナ４６の上方には、第１絶縁層３８１および第２絶縁層３８２が設けられなくてよい。ゲートランナ４６の上面は、第３絶縁層３８３に覆われていてよい。本例のゲートランナ４６の上方には、第２絶縁層３８２が設けられている。ゲートランナ４６と半導体基板１０のおもて面との間には、ゲート酸化膜３８４が設けられる。

【0126】

図５は、本例の半導体装置１００の上面の一例を示す。図５において、保護膜１５０が設けられる領域にハッチングを示してある。

【0127】

図５に示すように、本例の半導体装置１００においては、温度センス部１７８とアノードパッド１７４およびカソードパッド１７６との接続が、層間絶縁膜３８０の内部において行われているので、温度センス部１７８の上方に保護膜１５０が設けられていない。これにより、エミッタ電極５２等のおもて面側電極が保護膜１５０により分離されず、単一のエミッタ電極５２を用いて半導体装置１００の動作を制御できる。

【0128】

本例において、単一のエミッタ電極５２が、離間して設けられた活性部１２０－１、活性部１２０－２、活性部１２０－３、活性部１２０－４、活性部１２０－５、および活性部１２０－６のそれぞれと電気的に接続されている。単一のエミッタ電極５２を用いることで、エミッタ電極同士を連結するためのワイヤ等の構成を用いることなく、半導体装置１００の動作を制御することができる。

【0129】

図５に示すように、本例の半導体装置１００においては、半田層１６０と保護膜１５０とが分離されている。これにより、半導体装置１００において三重点の発生を回避し、応力集中を防ぐことができる。

【0130】

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

【0131】

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

【符号の説明】

【0132】

１０・・・半導体基板、１２・・・エミッタ領域、１４・・・ベース領域、１５・・・コンタクト領域、１６・・・蓄積領域、１８・・・ドリフト領域、２０・・・バッファ領域、２１・・・おもて面、２２・・・コレクタ領域、２３・・・裏面、２４・・・コレクタ電極、２５・・・接続部、３０・・・ダミートレンチ部、３１・・・延伸部分、３２・・・ダミー絶縁膜、３３・・・接続部分、３４・・・ダミー導電部、３８・・・層間絶縁膜、４０・・・ゲートトレンチ部、４１・・・延伸部分、４２・・・ゲート絶縁膜、４３・・・接続部分、４４・・・ゲート導電部、４６・・・ゲートランナ、４７・・・金属配線、４８・・・ゲート配線部、４９・・・コンタクトホール、５０・・・ゲートパッド、５２・・・エミッタ電極、５４・・・コンタクトホール、５６・・・コンタクトホール、５７・・・コンタクトホール、７０・・・トランジスタ部、８０・・・ダイオード部、８２・・・カソード領域、１００・・・半導体装置、１０２・・・端辺、１１０・・・電流センス部、１２０・・・活性部、１３０・・・ウェル領域、１５０・・・保護膜、１５１・・・接触領域、１５２・・・接触領域、１５５・・・メッキ膜、１６０・・・半田層、１７２・・・電流センスパッド、１７４・・・アノードパッド、１７６・・・カソードパッド、１７８・・・温度センス部、１８０・・・第１配線、１８１・・・導電配線部、１８２・・・第２配線、２１０・・・双方向ダイオード部、２２０・・・出力比較ダイオード部、３８０・・・層間絶縁膜、３８１・・・第１絶縁層、３８２・・・第２絶縁層、３８３・・・第３絶縁層、３８４・・・ゲート酸化膜

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図5】