半导体设备制造技术

半导体设备100具有垂直结构的功率晶体管N1和用于检测该功率晶体管N1的异常发热的温度检测元件10a。功率晶体管N1包括：形成在半导体基板200的第一主表面侧(前表面侧)上的第一电极208、形成在半导体基板200的第二主表面侧(背面侧)的第二电极209、以及不均匀地设置在第一电极208上的焊盘210a‑210f。温度检测元件10a形成在功率晶体管N发热最多的位置，该位置(在焊盘210b附近电流最容易集中的位置)使用焊盘210a‑210f的不均匀定位来指定。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体设备
本专利技术涉及半导体设备。
技术介绍
通常，包括功率晶体管的许多半导体设备设置有用于检测功率晶体管中的异常发热的温度感测元件。刚刚提及的常规技术的示例可见于下面指出的专利文献1和2。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利申请2006-100690号公报专利文献2：日本专利申请2011-003767号公报
技术实现思路
专利技术解决的技术问题但是，常规半导体设备为异常发热检测的准确性方面的进一步改进(因此温度保护电路的可靠性)留有余地。鉴于本专利技术人遇到的问题，在此所描述的本专利技术的目的是提供一种能够适当地检测功率晶体管中的异常发热的半导体设备。解决问题的手段根据在此公开的专利技术的一方面，半导体设备包括：具有垂直结构的功率晶体管；以及用于该检测功率晶体管中的异常发热的温度感测元件。功率晶体管包括：形成在半导体基板的第一主面侧的第一电极；形成在半导体基板的第二主面侧的第二电极；以及以向一侧倾斜的方式布置在第一电极上的至少一个焊盘。温度感测元件形成在通过焊盘向一侧倾斜的布置来识别的功率晶体管中发热最多的点(第一配置)。在根据第一配置的半导体设备中，焊盘可以包括多个焊盘，并且这些焊盘可以以向一侧倾斜的方式进行布置，使得电流倾向于最集中的一个焊盘是唯一可识别的(第二配置)。在根据第一配置的半导体设备中，焊盘可以包括一个焊盘，并且该焊盘可以以向一侧倾斜的方式进行布置，使得该焊盘周围的电流密度分布在特定方向上向一侧倾斜(第三配置)。在根据第一至第三配置中的任一配置的半导体设备，第二电极可以是用于将供电电压施加到半导体基板的基板电极(第四配置)。根据第四配置的半导体设备可以进一步包括：形成在半导体基板的第一主面侧的供电线路；以及连接在基板电极与供电线路之间的过孔(第五配置)。在根据第一至第五配置中的任一配置的半导体设备中，功率晶体管可以用作高边开关，该高边开关的第一电极连接到负载并且其第二电极连接到供电端子。在根据第一至第五配置中的任一配置的半导体设备中，功率晶体管可以用作低边开关，该低边开关的第一电极连接到接地端子并且其第二电极连接到负载(第七配置)。在根据第一至第七配置中的任一配置的半导体设备中，第一电极可以在其中形成狭缝，来自温度感测元件的导体通过该狭缝备被导向第一电极的边缘(第八配置)。在根据第八配置的半导体设备中，温度感测元件可以设置在焊盘附近，并且狭缝可以形成为在与焊盘相对的方向延伸(第九配置)。在根据第二配置的半导体设备中，多个焊盘可以以向一侧倾斜的方式布置在第一电极上，使得电流最集中在多个焊盘之中的最靠近温度保护电路的焊盘的拐角处。在根据第十配置的半导体设备中，温度感测元件可以设置在拐角的附近(第十一配置)。在根据第十或第十一配置的半导体设备中，温度感测元件可以沿着从拐角指向第一电极的边缘的多个方向中的一个方向布置，从所述拐角到边缘的距离沿此方向最长(第十二配置)。在根据第十至第十二配置的任一配置的半导体设备中，多个焊盘可以包括主焊盘和子焊盘，其中子焊盘小于主焊盘(第十三配置)。根据在此公开的专利技术的另一方面，半导体设备包括：具有水平结构的功率晶体管；以及用于检测功率晶体管中的异常发热的温度感测元件。功率晶体管包括：形成在半导体基板上的沟道区域；从沟道区域朝向半导体基板的边缘铺设的电极；排列在电极上的焊盘行；以及与焊盘行相比更靠近沟道区域进行布置的电流集中焊盘(第十四配置)。根据第一至第十四配置中的任一配置的半导体设备可以进一步包括温度保护电路，其用于当温度感测元件检测到功率晶体管中的异常发热时强制使功率晶体管截止(第十五配置)。根据在此所公开的专利技术的又一方面，一种电子装置包括根据第十五配置的半导体设备(第十六配置)。根据在此所公开的本专利技术的又一方面，一种车辆包括：电池；以及根据第十六配置的电子装置，该电子装置通过从电池被馈送供电电压来进行操作(第十七配置)。本专利技术的效果利用根据在此所公开的半导体设备，能够适当地检测功率晶体管中的异常发热并且提高温度保护电路的可靠性。附图说明图1是示出半导体设备的总体配置的框图；图2是示出根据第一实施例的晶体管N1的示意图；图3是示出根据第二实施例的晶体管N1的示意图；图4是示出根据第三实施例的晶体管N1的示意图；图5是示出根据第四实施例的晶体管N1的示意图；图6是示出供电线路的配置示例的示意图；图7是示出根据第五实施例的晶体管N1的示意图；图8是示出应用到低边开关的示例的电路图；图9是示出应用到低边开关的示例的示意图；图10是示出根据第六实施例的晶体管N1的示意图；图11是示出IC布局的一个具体示例的示意图；图12是图11中的虚线区域的放大视图；以及图13是示出车辆的一个配置示例的外观图。具体实施方式<半导体设备>图1是示出半导体设备的总体配置的框图。该配置示例的半导体设备100是车载高边开关IC，并且包括多个外部端子(IN管脚、GND管脚、OUT管脚、ST管脚以及VBB管脚)作为用于与设备外部建立电连接的单元。IN管脚是用于从CMOS逻辑IC等接收控制信号的外部输入的输入端子。GND管脚是接地端子。OUT管脚是外部连接到负载(诸如引擎控制ECU(电子控制单元)、空调或者主体设备)的输出端子。ST管脚是用于向CMOS逻辑IC等向外输出自诊断信号的输出端子。VBB管脚是用于从电池接收供电电压Vbb(例如，4.5V到18V)的供应的供电端子。VBB管脚可以包括并联的多个VBB管脚(例如，并联的四个管脚)以适应高电流。该配置示例的半导体设备100包括集成在一起的以下组件：内部电源电路1、恒压生成电路2、振荡电路3、电荷泵电路4、逻辑电路5、栅极控制电路6、钳位电路7、输入电路8、参考生成电路9、温度保护电路10、降压保护电路11、开路保护电路12、过流保护电路13、N沟道MOS场效应晶体管N1至N3，晶体管R1和R2，感测电阻器Rs，以及齐纳二极管Z1和Z2。内部电源电路1连接在VBB管脚和GND管脚之间。内部电源电路1从供电电压Vbb生成预定的内部供电电压VREG，从而将其馈送到半导体设备100中的不同部件。根据使能信号EN的逻辑电平来控制是否运行内部电源电路1。具体地，当使能信号EN处于使能逻辑电平(例如，高电平)时，内部电源电路1处于运行状态，并且当使能信号EN处于禁用逻辑电平(例如，低电平)时，处于非运行状态。恒压生成电路2连接在VBB管脚和GND管脚之间。恒压生成电路2生成与供电电压Vbb相当的高电压VH(＝供电电压Vbb)，以及比高电压VH低恒定电压REF(例如，5V)的低电压VL(＝Vbb–REF)，从而将它们馈送到振荡电路3和电荷泵电路4。根据使能信号EN的逻辑电平和故障保护信号S5a来控制是否运行恒压生成电路2。具体地，当使能信号EN处于使能逻辑电平(例如，高电平)或者故障保护信号S5a处于无故障逻辑电平(例如，高电平)时，恒压生成电路2处于运行状态，并且当使能信号EN处于禁用逻辑电平(例如，低电平)或者故障保护信号S5a处于故障检测逻辑电平(例如，低电平)时，恒压生成电路2处于不运行状态。振荡电路3通过被馈送高电压VH和低电压VL进行工作。振荡电路3生成预定频率的时钟信号CLK从而将其输出到电荷泵电路4。时钟信号CL本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体设备，包括：具有垂直结构的功率晶体管；以及温度感测元件，其用于检测所述功率晶体管中的异常发热，其中所述功率晶体管包括：第一电极，其形成在半导体基板的第一主面侧；第二电极，其形成在所述半导体基板的第二主面侧；以及至少一个焊盘，其以向一侧倾斜的方式布置在所述第一电极上，并且所述温度感测元件形成在通过所述焊盘向一侧倾斜的布置来识别的所述功率晶体管中发热最多的点处。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.01 JP 2015-1960771.一种半导体设备，包括：具有垂直结构的功率晶体管；以及温度感测元件，其用于检测所述功率晶体管中的异常发热，其中所述功率晶体管包括：第一电极，其形成在半导体基板的第一主面侧；第二电极，其形成在所述半导体基板的第二主面侧；以及至少一个焊盘，其以向一侧倾斜的方式布置在所述第一电极上，并且所述温度感测元件形成在通过所述焊盘向一侧倾斜的布置来识别的所述功率晶体管中发热最多的点处。2.根据权利要求1所述的半导体设备，其中所述焊盘包括多个焊盘，并且所述焊盘以向一侧倾斜的方式进行布置使得电流趋向于最集中的焊盘是唯一可识别的。3.根据权利要求1所述的半导体设备，其中所述焊盘包括一个焊盘，并且所述焊盘以向一侧倾斜的方式进行布置使得所述焊盘周围的电流分布在特定方向上向一侧倾斜。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的半导体设备，其中所述第二电极是用于将供电电压施加到所述半导体基板的基板电极。5.根据权利要求4所述的半导体设备，进一步包括：供电线路，其形成在所述半导体基板的第一主面侧上；以及过孔，其连接在所述基板电极和所述供电线路之间。6.根据权利要求1至5中的任一项所述的半导体设备，其中所述功率晶体管用作高边开关，所述高边开关的第一电极连接到负载并且其第二电极连接到供电端子。7.根据权利要求1至5中的任一项所述的半导体设备，其中所述功率晶体管用作低边开关，所述低边开关的第一电极连接到接地端子并且其第二电极连接到负载。8.根据权利要求1至7中的任一项所述的半导体设备，其中所述第一电...

【专利技术属性】
技术研发人员：高桥直树，
申请(专利权)人：罗姆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP