半导体装置以及应变监视装置制造方法及图纸

一种半导体装置，在半导体装置中半导体基板具有第1及第2区域。在上述半导体基板的上述第1区域中设有绝缘栅场效应晶体管。设有应变仪部，该应变仪部具有：长条的金属电阻体，设置在上述半导体基板的上述第2区域中的上述半导体基板的上表面的内侧；第1绝缘膜，设置在上述半导体基板与上述金属电阻体之间，延伸至上述半导体基板的上述上表面；以及第2绝缘膜，跨过上述金属电阻体而设置在上述第1绝缘膜上方。上述半导体基板载置于基板。

【技术实现步骤摘要】
半导体装置以及应变监视装置 相关申请的交叉引用 本申请基于2013年3月21日申请的在先日本专利申请2013 - 057711号并享受 其优先权，其全部内容通过引用包含在本申请中。
这里说明的实施方式整体上涉及半导体装置以及应变监视装置。
技术介绍
以往，用于电动机控制电路、电力变换设备等的功率半导体装置中，已知有功率半 导体元件经由焊料层而与铜基基板（copper base substarte)接合、并在该功率半导体元 件的表面设有金属箔应变仪的装置。 若通过通电而功率半导体元件发热，则由于硅（Si)、焊料合金及铜（Cu)的热膨胀 系数的差异，在功率半导体元件及功率半导体元件附近发生热应变。应变仪对其应变量进 行监测。 但是，在有望作为下一代功率半导体元件的碳化硅（SiC)功率半导体元件中，其使 用温度（200°C?400°C)比硅功率半导体元件的使用温度（100°C?150°C)高。 其结果，存在应变仪劣化而应变仪的灵敏度以及响应特性等降低的问题。因而，存 在SiC功率半导体装置的可靠性受损的问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题是提供可靠性高的半导体装置。 根据一个实施方式，在半导体装置中，半导体基板具有第1及第2区域。在上述半 导体基板的上述第1区域中设有绝缘栅场效应晶体管。设有应变仪部，该应变仪部具有：长 条的金属电阻体，设置在上述半导体基板的上述第2区域中的、上述半导体基板的上表面 的内侧；第1绝缘膜，设置在上述半导体基板与上述金属电阻体之间，延伸至上述半导体基 板的上述上表面；以及第2绝缘膜，跨过上述金属电阻体而设置在上述第1绝缘膜上方。上 述半导体基板载置于基板上。 专利技术效果 本专利技术能够提供可靠性高的半导体装置。 【附图说明】 图1是表示实施方式1的半导体装置的剖视图。 图2是表示搭载于实施方式1的半导体装置的半导体元件的图。 图3是放大表示实施方式1的半导体元件所具有的应变仪部的剖视图。 图4是表示实施方式1的应变监视装置的图。 图5是表示实施方式1的应变监视装置的动作的流程图。 图6是将实施方式1的半导体装置的制造工序的主要部分按顺序表示的剖视图。 图7是将实施方式1的半导体装置的制造工序的主要部分按顺序表示的剖视图。 图8是表示实施方式1的半导体装置的制造工序的主要部分的剖视图。 图9是表示搭载于实施方式2的半导体装置的半导体元件上的俯视图。 图10是表示搭载于实施方式2的半导体装置上的其他半导体元件的俯视图。 【具体实施方式】 以下，参照附图对一实施方式进行说明。附图中，相同的附图标记表示相同或类似 的部分。对附图中的相同部分赋予相同的编号并适当省略其详细说明，而对不同的部分进 行说明。 (实施方式1) 利用图1?图3对本实施方式的半导体装置进行说明。图1是表示本实施方式的 半导体装置的剖视图。图2是表示搭载于半导体装置上的半导体元件的图，图2 (a)是其 俯视图，图2 (b)是沿着图2 (a)的A - A线切断并向箭头方向观察的剖视图。图3是放 大表示半导体元件所具有的应变仪部的剖视图。 如图1所示，本实施方式的半导体装置10是用于以大电力动作的电动机控制电 路、电力变换设备等的碳化硅（SiC)功率半导体装置。半导体元件11是SiC半导体元件。 半导体装置10是搭载有两个半导体元件11的所谓2合1 (2inl)的半导体装置。 在半导体元件11中，在SiC半导体基板12上以单片方式设有能够进行大电力的 开关的绝缘栅场效应晶体管（M0S晶体管）13、以及对由通电时的发热引起的半导体基板12 的热应变进行监测的应变仪部14。 半导体基板12经由焊料层18载置于基板15。基板15具有铜基基板15a、绝缘层 15b以及电路图案15c。在铜基基板15a上设有绝缘层15b，在绝缘层15b上设有电路图案 15c。半导体基板12与电路图案15c电连接。 M0S晶体管13的源电极(未图示）经由焊料层19而与引线框20连接。应变仪部 14的仪器端子(未图示）与仪器引线21连接。 基板15上安装有筒状的壳体22。筒状的壳体22上盖着盖体23。通过基板15、壳 体22以及盖体23构成了收纳半导体元件11的箱型封装。在封装内填充有树脂24。引线 框20以及仪器引线21从盖体23侧引出至外部。 进而，在基板15上安装有散热机构（未图示)，例如散热扇。由通电引起的M0S晶 体管的发热主要通过基板15传递到散热扇，并散热至外部。 如图2 (a)所示，半导体基板12具有η +型的SiC基板30a、以及在SiC基板30a 上设置的η -型的SiC半导体层30b。半导体基板12具有邻接的第1区域12a和第2区域 12b。 在第1区域12a中设有M0S晶体管13,在第2区域12b中设有应变仪部14。第1 区域12a比第2区域12b大。 M0S晶体管13是纵型M0S晶体管。SiC基板30a是漏极层，SiC半导体层30b是 电子行进的漂移层。框(额缘）状的P型基底（base)层31设置在SiC半导体层30b的第1 区域12a。 栅电极32隔着栅极绝缘膜(未图示)设置在基底层31的形成沟道的区域之上。n + 型杂质扩散层33以包围栅电极32的方式设置于p型基底层31。杂质扩散层33是源极层。 栅电极32被层间绝缘膜34覆盖，并引出至外部。源电极35设置在杂质扩散层33 上。漏电极36设置在SiC基板30a上。 应变仪部14是金属应变仪，具有在SiC半导体层30b内沿Y方向延伸、并交替地 向相反方向（土Y方向）折回的形状的金属电阻体（Ni - Cr类合金膜）37。 金属电阻体37的两端引出至SiC半导体层30b上，与设置在SiC半导体层30b上 的仪器端子38a、38b连接。 如图3所示，金属电阻体37隔着第1绝缘膜51被埋入到在SiC半导体层30b内 沿Y方向延伸、并交替地向相反方向（土Y方向)折回的形状的沟槽中。金属电阻体37的上 表面低于SiC半导体层30b的上表面。 S卩，金属电阻体37设置在SiC半导体层30b的上表面的内侧。第1绝缘膜51设 置在SiC半导体层30b与金属电阻体37之间，延伸至SiC半导体层30b的上表面。 在第1绝缘膜51上设有与金属电阻体37离开而覆盖沟槽的开口的第2绝缘膜53, 以使在与金属电阻体37之间形成空腔(空洞)52。即，第2绝缘膜53跨过金属电阻体37设 置在第1绝缘膜51上。 金属金料具有该金属金有的电阻值，若从外部施施拉力（压压力）则拉伸（收压)， 其电阻值增施(减少)。在对金属金料施施了力时，若假设R的电阻值变化△!?，则如下关系 成立。 AR/R = Ks*AL/L = Ks* ε (1) 这里，Ks是表示应变仪的灵敏度的系数(应变系数，gauge factor), L是金属电阻 体37的长度，AL是金属电阻体37的长度的变化量。一般的应变仪中使用的铜?镍类合 金、镍?铬类合金中，应变系数大部分是2。 空腔52是为了防止金属电阻体37与图1所示的树脂24接触而设置的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置，其特征在于，具备：基板；半导体基板，载置于上述基板，具有第1区域以及第2区域；绝缘栅场效应晶体管，设置于上述半导体基板的上述第1区域；以及应变仪部，具有长条的金属电阻体、第1绝缘膜以及第2绝缘膜，上述金属电阻体设置在上述半导体基板的上述第2区域中的上述半导体基板的上表面的内侧，上述第1绝缘膜设置在上述半导体基板与上述金属电阻体之间，延伸至上述半导体基板的上述上表面，上述第2绝缘膜跨过上述金属电阻体而设置在上述第1绝缘膜上方。

【技术特征摘要】
2013.03.21 JP 2013-0577111. 一种半导体装置，其特征在于，具备： 基板； 半导体基板，载置于上述基板，具有第1区域以及第2区域； 绝缘栅场效应晶体管，设置于上述半导体基板的上述第1区域；以及 应变仪部，具有长条的金属电阻体、第1绝缘膜以及第2绝缘膜，上述金属电阻体设置 在上述半导体基板的上述第2区域中的上述半导体基板的上表面的内侧，上述第1绝缘膜 设置在上述半导体基板与上述金属电阻体之间，延伸至上述半导体基板的上述上表面，上 述第2绝缘膜跨过上述金属电阻体而设置在上述第1绝缘膜上方。2. 如权利要求1记载的半导体装置，其特征在于， 在上述半导体基板的上述第2区域设有第1应变仪部以及第2应变仪部，上述第1应 变仪部以及上述第2应变仪部沿着正交的第1方向以及第2方向离开地配置。3. 如权利要求2记载的半导体装置，其特征在于， 上述第1应变仪部的沿上述第1方向延伸的长度与上述第2应变仪部的沿上述第2方 向延伸的长度实质上相等。4. 如权利要求3记载的半导体装置，其特征在于， 上述半导体基板的上述第2区域是沿着上述第1方向以及上述第2方向而与上述半导 体基板的上述第1区域邻接的L字状，上述第1应变仪部沿着上述L字的上述第1方向的 边而配置，上述第2应变仪部沿着上述L字的上述第2方向的边而配置。5. 如权利要求1记载的半导体装置，其特征在于， 上述第1区域比上述第2区域大。6. 如权利要求1记载的半导体装置，其特征在于， 上述金属电阻体的上表面低于上述半导体基板的上表面。7. 如权利要求1记载的半导体装置，其特征在于， 在上述金属电阻体与上述第2绝缘膜之间设有空腔。8. 如权利要求1记载的半导体装置，其特征在于， 上述半导体基板是碳化硅半导体基板。9. 如权利要求1记载的半导体装置，其特征在于， 上述基板具有铜基基板、设置在铜基基板上的绝缘层、以及设置在绝缘层上的电路图 案。10. 如权利要求1记载的半导体装置，其特征在于， 上述半导体基板经由金属接合剂载置于上述基板。11. 如权利要求10记载的半导体装置，其特征在于， 上述金属接合剂是焊料。12. 如权利要求1记载的半导体装置，其特征在于， 具备安装于上述基板的筒形的壳体、盖住上述壳体的盖体、以及填充在上述壳体内的 树脂。13. -种应变监视装置，其特征在于，具备： 应变测定装置，与...

【专利技术属性】
技术研发人员：安本恭章，梁濑直子，尾原亮一，增子真吾，佐野贤也，垣内赖人，野田隆夫，饭田敦子，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：日本;JP