半导体元件和半导体元件的制造方法技术

本发明专利技术能够有效地同时实现具有超结结构的半导体元件的温度检测以及抑制耐压下降。半导体元件包括：具有在第一导电型区域的内部以相同间隔设置多个第二导电型的柱而成的超结结构的漂移层；周期性地设置于第一导电型区域的表面层的第二导电型的多个阱区域；有选择地设置于多个阱区域内的第一导电型的源极区域；设置于阱区域之上的栅极绝缘膜；周期性地设置于栅极绝缘膜之上的多个栅极电极；和与栅极电极的周期性结构相匹配且以与栅极电极相同的线宽和与栅极电极相同的厚度设置的第一温度检测二极管以及第二温度检测二极管。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体元件和半导体元件的制造方法，特别涉及在具有超结(SuperJunction)结构的半导体元件中集成温度检测元件的技术。
技术介绍
在具有多个p型柱和n型柱并列而成的超结结构的半导体元件的主面的中央配置温度检测元件对半导体元件的温度进行检测的情况下，存在温度检测元件所具有的二极管结构的内部的电场分布和电位分布对半导体元件产生影响的情况。因此，存在温度检测元件(以下称作“温度检测二极管”)使半导体元件的电荷平衡发生改变，半导体元件的耐压下降的情况。在检测上述半导体元件的温度时，为了抑制温度检测二极管所带来的电荷平衡的破坏，已知使设置温度检测二极管的温度检测区域下的柱的宽度小于温度检测区域的周围的活性区域下的柱的技术(参照专利文献1)。但是，在专利文献1的技术的情况下，在电流流经的活性区域与温度检测区域的边界的连接部分，由于p型柱和n型柱的结构，电位分布变得不均匀。因此，存在由于该电位分布的不均匀而产生半导体元件的耐压下降的问题。现有专利文献专利文献专利文献1：国际公开2013/015014号
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题本专利技术是着眼于上述问题而产生的，其目的在于，提供一种半导体元件和该半导体元件的制造方法，该半导体元件虽是设置了温度检测二极管的具有超结结构的半导体元件，也不会对作为主元件的半导体元件的动作产生影响，能够有效地兼顾温度检测和抑制耐压下降。解决技术问题的技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术的半导体元件的一个方式在于，包括：漂移层，其具有在第一导电型区域的内部在与第一导电型区域的主面平行的方向上以相同间隔设置有多个第二导电型柱而成的超结结构；周期性地设置于第一导电型区域的表面层的第二导电型的多个阱区域；除一部分阱区域中包含的部分区域之外，有选择地设置于多个阱区域内的第一导电型的源极区域；设置于阱区域之上的栅极绝缘膜；周期性地设置于栅极绝缘膜之上的多个栅极电极；和与栅极电极的周期性的构造相匹配且以与栅极电极相同的线宽和与栅极电极相同的厚度设置的第一温度检测二极管。另外，本专利技术的半导体元件的另一个方式在于，包括：漂移层，其具有在第一导电型区域的内部在与第一导电型区域的主面平行的方向上以相同间隔设置多个第二导电型柱而成的超结结构；设置于第一导电型区域的表面层的第二导电型的多个阱区域；有选择地设置于阱区域内的第一导电型的源极区域；设置于主面上的栅极绝缘膜；和设置于栅极绝缘膜上且以横跨相邻的阱区域内的源极区域的方式设置的栅极电极，在栅极电极的一部分上设置有第二温度检测二极管。另外，本专利技术的半导体元件的另一个方式在于，包括：漂移层，其具有在第一导电型区域的内部在与第一导电型区域的主面平行的方向上以相同间隔设置多个第二导电型柱而成的超结结构；设置于第一导电型区域的表面层的第二导电型的多个阱区域；有选择地设置于阱区域内的第一导电型的源极区域；设置于主面上的栅极绝缘膜；设置于栅极绝缘膜上且以横跨相邻的阱区域内的源极区域的方式设置的栅极电极；和设置于栅极电极之上的层间绝缘膜，在层间绝缘膜之上配置第三温度检测二极管。另外，本专利技术的半导体元件的制造方法的一个方式在于，该方法包括：设置漂移层的工序，该漂移层具有在第一导电型区域的内部以相同间隔设置多个第二导电型柱而成的超结结构；在第一导电型区域的表面层周期性地设置第二导电型的多个阱区域的工序；在阱区域之上设置栅极绝缘膜的工序；在栅极绝缘膜之上以相同的线宽周期性地设置多个栅极电极的工序；和与栅极电极的周期性构造相匹配且以与栅极电极相同的线宽和与栅极电极相同的厚度设置温度检测二极管的工序。专利技术效果因此，根据本专利技术的半导体元件，即使是设置了温度检测二极管的具有超结结构的半导体元件，也能有效地进行温度检测和抑制耐压下降。另外，根据本专利技术的半导体元件的制造方法，能够制造具有超结结构的半导体元件，即使该半导体元件设置温度检测二极管，也不会影响作为主元件的半导体元件的动作，能够有效地同时实现温度的检测和耐压下降的控制。附图说明图1是示意性地说明第一实施方式的半导体元件的概略结构的示意图，是从与图4的A-A剖面线相同的方向观察时的半导体元件的剖面图。图2是示意性地说明第一实施方式的半导体元件的概略结构的鸟瞰图(立体图)。图3是着眼于第一实施方式的半导体元件中的pn柱层与温度检测二极管，示意性地说明两者的位置关系的俯视图。图4是着眼于第一实施方式的半导体元件中的栅极电极与温度检测二极管，示意性地说明两者的位置关系的俯视图。图5是着眼于比较例的半导体元件中的pn柱层与温度检测二极管，示意性地说明两者的位置关系的俯视图。图6是从图5的B-B方向看比较例的半导体元件而得到的剖面图。图7是将第一变形例的半导体元件的概略结构在阳极表面配线和阴极表面配线的上表面的高度水平地进行剖面而示意性地说明的俯视图。图8是示意性地说明第二变形例的半导体元件的概略结构的剖面图。图9是着眼于第三变形例的半导体元件中的pn柱层与温度检测二极管，示意性地说明两者的位置关系的俯视图。图10是从图9的C-C方向看第三变形例的半导体元件而得到的剖面图。图11是从图9的D-D方向看第三变形例的半导体元件而得到的剖面图。图12是着眼于第四变形例的半导体元件中的pn柱层与温度检测二极管，示意性地说明两者的位置关系的俯视图。图13是从图12的E-E方向看第四变形例的半导体元件而得到的剖面图。图14是从图12的F-F方向看第四变形例的半导体元件而得到的剖面图。图15是说明第一实施方式的半导体元件的制造方法的概略的示意性工序剖面图(其1)。图16是说明第一实施方式的半导体元件的制造方法的概略的示意性工序剖面图(其2)。图17是说明第一实施方式的半导体元件的制造方法的概略的示意性工序剖面图(其3)。图18是说明第一实施方式的半导体元件的制造方法的概略的示意性工序剖面图(其4)。图19是从图18的G-G方向看的工序剖面图。图20是说明第一实施方式的半导体元件的制造方法的概略的示意性工序剖面图(其5)。图21是从图22的H-H方向看的工序剖面图。图22是说明第一实施方式的半导体元件的制造方法的概略的示意性俯视图(其6)。图23是说明第一实施方式的半导体元件的制造方法的概略的示意性俯视图(其7)。图24是从图23的I-I方向看的工序剖面图。图25是说明第一实施方式的半导体元件的制造方法的概略的示意性俯视图(其8)。图26是从图25的J-J方向看的工序剖面图。图27是示意性地说明第一实施方式的半导体元件的温度检测二极管的阳极表面配线和阴极表面配线各自的引线接合用的焊盘区域的配置图案的俯视图。图28是说明第一实施方式的半导体元件的温度检测二极管的阳极表面配线以及阴极表面配线各自的引线接合用的焊盘区域的另一配置图案的俯视图。图29是说明第一实施方式的半导体元件的另一制造方法的概略的示意性工序剖面图(其1)。图30是说明第一实施方式的半导体元件的另一制造方法的概略的示意性工序剖面图(其2)。图31是说明第一实施方式的半导体元件的另一制造方法的概略的示意性工序剖面图(其3)。图32是说明第一实施方式的半导体元件的另一制造方法的概略的示意性工序剖面图(其4)。图33是说明第一实施方式的半导本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体元件，其特征在于，包括：漂移层，其具有在第一导电型区域的内部在与所述第一导电型区域的主面平行的方向上以相同间隔设置多个第二导电型的柱而成的超结结构；周期性地设置于所述第一导电型区域的表面层的第二导电型的多个阱区域；除了一部分所述阱区域中包含的部分区域之外，有选择地设置于所述多个阱区域内的第一导电型的源极区域；设置于所述阱区域之上的栅极绝缘膜；周期性地设置于所述栅极绝缘膜之上的多个栅极电极；和与所述栅极电极的周期性的结构相匹配且以与所述栅极电极相同的线宽和与所述栅极电极相同的厚度设置的第一温度检测二极管。

【技术特征摘要】
2015.08.11 JP 2015-1591381.一种半导体元件，其特征在于，包括：漂移层，其具有在第一导电型区域的内部在与所述第一导电型区域的主面平行的方向上以相同间隔设置多个第二导电型的柱而成的超结结构；周期性地设置于所述第一导电型区域的表面层的第二导电型的多个阱区域；除了一部分所述阱区域中包含的部分区域之外，有选择地设置于所述多个阱区域内的第一导电型的源极区域；设置于所述阱区域之上的栅极绝缘膜；周期性地设置于所述栅极绝缘膜之上的多个栅极电极；和与所述栅极电极的周期性的结构相匹配且以与所述栅极电极相同的线宽和与所述栅极电极相同的厚度设置的第一温度检测二极管。2.如权利要求1所述的半导体元件，其特征在于：在俯视图案上的布局中，所述第一温度检测二极管设置于构成所述漂移层的所述第一导电性型区域的中央。3.如权利要求1或2所述的半导体元件，其特征在于：所述第一温度检测二极管是多个pn结二极管的串联结构。4.如权利要求1～3中任一项所述的半导体元件，其特征在于：所述第一温度检测二极管设置于与所述栅极电极相同的高度。5.如权利要求1～3中任一项所述的半导体元件，其特征在于：所述第一温度检测二极管设置于比所述栅极电极高的位置。6.一种半导体元件，其特征在于，包括：漂移层，其具有在第一导电型区域的内部在与所述第一导电型区域的主面平行的方向上以相同间隔设置多个第二导电型的柱而成的超结结构；设置于所述第一导电型区域的表面层的第二导电型的多个阱区域；有选择地设置于所述阱区域内的第一导电型的源极区域；设置于所述主面上的栅极绝缘膜；和设置于所述栅极绝缘膜之上且以横跨相邻的所述阱区域内的所述源极区域的方式设置的栅极电极，在所述栅极电极的一部分设置有第二温度检测二极管。7.如权利要求6所述的半导体元件，其特征在于：所述第二温度检测二极管与所述栅极电极分离。8.如权利要求6所述的半导体元件，其特征在于：在所述第二温度检测二极管的正下方没有设置所述源极区域。9.一种半导体元件，其特征在于，包括：漂移层，其具有在第一导电型区域的内部在与所述第一导电型区域的主面平行的方向上以相同间隔设置多个第二导电型的柱而成的超结结构；设置于所述第一导电型区域的表面层的第二导电型的多个阱区域；有选择地设置于所述阱区域内的第一导电型的源极区域；设置于所述主面上的栅极绝缘膜；设置于所述栅极绝缘膜之上且以横跨相邻的所述阱区域内的所述源极区域的方式设置的栅极电极；和设置于所述栅极电极之上的层间绝缘膜，在所述层间绝缘膜之上设置有第三温度检测二极管。10.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：西村武义，
申请(专利权)人：富士电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP