(57)【要約】  本発明は、パワートランジスタ、駆動装置、および最終段に関する。パワートランジスタは、活性領域と、活性領域の上方に配置されており、電力を分配し、繰り返される電力パルスによって誘起される応力（ＲＰＰ応力）によって引き起こされる金属膜欠陥を検出するための金属膜平面とを含む。さらにパワートランジスタは、金属膜平面の上方に配置された別の金属膜平面を備え、この金属膜平面には、ガルバニック絶縁された金属素子（５１０，５２０）が延在方向に互いに平行に延在し、金属素子のうち一対がパワートランジスタに電力を供給する役割を果たす。パワートランジスタは、別の金属膜平面（５００）に活性領域の上方の少なくとも１つの切欠きが形成されていることを特徴とする。切欠きによって放熱が減じられる。これにより、パワートランジスタは制限された領域でより強度に加熱され、金属素子の縁部によって決定される遷移領域に大きい温度勾配が生じる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パワートランジスタ（３００）であって、活性領域と、該活性領域の上方に配置された金属膜平面（６００）と、前記金属膜平面（６００）の上方に配置された別の金属膜平面（５００）とを備え、金属膜平面（６００）が電力を分配し、繰り返される電力パルスによって誘起される応力（ＲＰＰ応力）に基づいた金属膜欠陥を検出し、前記金属膜平面（５００）に、ガルバニック絶縁された金属素子（５１０，５２０）が延在方向に互いに平行に延在し、該金属素子のうちの一対がパワートランジスタ（３００）に電力を供給する役割を果たすパワートランジスタにおいて、
別の金属膜平面（５００）に活性領域の上方の少なくとも１つの切欠きが形成されていることを特徴とするパワートランジスタ（３００）。
【請求項２】
請求項１に記載のパワートランジスタ（３００）において、
切欠きが、楕円形、円形、長方形、菱形、または八角形であるパワートランジスタ（３００）。
【請求項３】
請求項１に記載のパワートランジスタ（３００）において、
切欠きが、切欠き内に突入する少なくとも１つのウェブは別として、楕円形、円形、長方形、菱形、または八角形であるパワートランジスタ（３００）。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のパワートランジスタ（３００）において、
対の両方の金属素子（５１０，５２０）が１つの延在方向に互いに平行に延在し、
金属膜平面（６００）が、前記延在方向に対して垂直方向に延在する導体路を含み、該導体路が、電力を分配するための有用金属からなり、それぞれ２つの導体路の間に、ＲＰＰ応力によって引き起こされた金属膜欠陥を検出するための対の検出用導体路（６０２，６０３）が配置されているパワートランジスタ（３００）。
【請求項５】
請求項４に記載のパワートランジスタ（３００）において、
対の検出用導体路（６０２，６０３）がウェブの下方に配置されているパワートランジスタ（３００）。
【請求項６】
請求項４または５に記載のパワートランジスタ（３００）において、
対の検出用導体路（６０２，６０３）の少なくとも１つの検出用導体路（６０２，６０３）が突起を備え、これにより対の検出用導体路（６０２，６０３）の相互間隔が局所的に低減されているパワートランジスタ（３００）。
【請求項７】
請求項６に記載のパワートランジスタ（３００）において、
突起の縁部が、切欠きの縁部の下方に配置されているパワートランジスタ（３００）。
【請求項８】
請求項４〜７のいずれか一項に記載のパワートランジスタ（３００）において、
導体路（６０１）が、検出用導体路（６０２，６０３）と比較して、繰り返される電力パルスによって引き起こされる応力によって、前記導体路（６０１）よりも早く損傷される幅に構成されているパワートランジスタ（３００）。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載のパワートランジスタを備える駆動装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の駆動装置を備える車両構成要素のための最終段において、
請求項１〜８のいずれか一項に記載のパワートランジスタが構成されており、切欠き（５１２，５２２）の大きさが最終段の大きさに比例している最終段。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パワートランジスタ、駆動装置、および最終段に関する。
【背景技術】
【０００２】
パワートランジスタ、例えば電界効果トランジスタ(ＦＥＴ)、バイポーラトランジスタもしくはＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）は、大きい電圧、電流もしくは電力を切り換えるか、または制御するための電子半導体素子であり、制御信号によって有効信号の電流を桁違いに変更することができる電気抵抗器として作用する。この場合、制御信号は、電界効果トランジスタではゲートの電圧に相当し、これに対してバイポーラトランジスタはベースの電流によって制御される。
【０００３】
さらに本発明の説明は、パワーＦＥＴ（ＦＥは電界効果を表す）に基づいて行う。パワーＦＥＴは、バイポーラトランジスタもしくはＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ：バイポーラトランジスタを制御式の電界効果トランジスタとの組み合わせ）にも転用可能である。
【０００４】
パワーＦＥＴは、例えば自動車分野に組み込まれた駆動装置として、例えばブレーキバルブ、噴射バルブのための駆動装置として使用される。自動車分野における他の用途は、信号発生器、例えばパーキングアシストのための駆動装置、およびＰＴＣサーミスタをパルス幅変調方式でスイッチオンするために構成されたランプ駆動装置を含む。しかしながら、パワーＦＥＴは自動車分野以外にも使用される。
【０００５】
自動車分野におけるパワーＦＥＴの使用例は、例えば特定用途向け集積回路（英語ではＡＳＩＣ：application specific integrated circuit）もしくは車両挙動制御装置（ＥＳＰ、エレクトロニック・スタビリティ・プログラム）、またはアンチロック・ブレーキ・システム（ＡＢＳ）のためのバルブ駆動装置の使用時に生じるような誘導負荷を周期的に制御するためにローサイドスイッチ、すなわち接地側のスイッチとしての用途である。この場合、一般に「誘導負荷のクランプ式切換（英語ではＣＩＳ：Clamped Inductive Switching）」または「繰返し電力パルス（英語ではＲＰＰ：Repetitive Power Pulsing）」とも呼ばれる切換パルスが生じる。パルス負荷が繰り返される比較可能な事象は、小さい負荷もしくはオーム抵抗負荷を制御するためのトランジスタにおいてエラー状態が発生し、抑制しなければならない場合に生じることがある。
【０００６】
繰り返されるパルス発生はパワーＦＥＴにおいては、作動点に依存して、すなわち閾電圧と比較したドレイン‐ソース電圧の高さおよびゲート‐ソース電圧の程度に応じて、素子における出力損失の発生、場合によっては著しい自己発熱につながる。生じた急速な熱循環は、パルス発生および負荷特性の種類に応じて素子の有用金属に著しい熱機械的な負荷をもたらす場合もある。
【０００７】
図１は、従来技術によるパワーＦＥＴを備えるローサイドスイッチの実施形態を示す。このローサイドスイッチについて、ローサイドスイッチの切換パルス発生時の従来技術によるドレイン電圧２０、ドレイン電流３０、および温度４０の概略的な波形が図２に記入されている。
【０００８】
この場合、ローサイドスイッチは、パワーＦＥＴ３００、およびパワーＦＥＴ３００のドレイン３２０とゲート３１０との間のツェナーダイオード回路１００として形成されたゲート制御部を有し、これらは誘電負荷４００が遮断された場合に負荷に蓄積されていたエネルギーを制御し、除去することを許可し、誘導電圧は素子内に残留する。
【０００９】
図１に示した最終段１０の構成では、スイッチオフプロセスにおいて高出力のパルスが次のようにして生じる：誘導電圧がツェナーダイオード回路１００の破壊電圧を超えて上昇した場合にはＦＥＴ３００のゲート３２０が充電され、これにより、ＦＥＴ３００は、誘導負荷４００に蓄積されたエネルギーを減衰する誘導電流を導き出すことができる程度に閾電圧を超えるように制御される。このような運転状態は、高いドレイン電圧に基づいて短時間に高い出力損失をもたらし、これにより、最終段の著しい自己発熱につながる。最終段の大きさおよびパルス長に応じて、このような加熱は横方向および垂直方向に著しく不均一な温度分布をもたらす場合がある。最終段金属膜の内部で導体路および誘電体のために使用される材料（例えばアルミニウム‐銅合金（ＡｌＣｕ）または銅（Ｃｕ）が導体路として使用され、酸化シリコン（ＳｉＯ２）が層間絶縁膜として使用される）の熱膨張係数が著しく異なることにより、パルスモードは付加的な熱機械応力をもたらす。このようにして製品耐用期間にわたって金属膜構成に加えられる負荷が増大する場合もある。極端な場合には、導体路の度重なる塑性変形により層間絶縁膜（ＩＬＤ）に著しい機械的応力が加えられ、導体路は最終的に破損してしまう。生じた亀裂には導体路の金属が塑性変形によって入り込み、ドレイン‐ソース金属膜に短絡をもたらすこともあり、これは素子の故障を意味する（図３参照）。上記欠陥機構を「温度誘導金属塑性変形（英語でＴＰＭＤ：temperature induced plastic metal deformation）」と呼ぶ。
【００１０】
ＴＰＭＤに基づく故障を防止するために、素子で発生した最大温度および生じた温度勾配やこれに関連した熱機械応力を制限する必要がある。これは、予想される負荷特性に関してＦＥＴを幾何学的に最適に設計することによって行われる。
【００１１】
Tobias Smorodin et al.は、”A Temperature-Gradient Induced Failure Mechanism in Metallization Under Fast Thermal Cycling, IEEE Transactions on Device and Material Reliability, Vol. 8, No. 3, Sept. 2008”に、的確な誘発的連続作動が最終段内における故障箇所の周期的分散をもたらすと説明している。この場合、温度勾配が最大の箇所に故障箇所が関連づけられている。
【００１２】
Mathias Ritter et al. は、”A Proposal for Early Warning Indicators to Detect Impending Metalization Failure of DMOS Transistors in Cyclic Operation, IEEE Proc. ICMTS (Proceedings of the International Conference on Microelectronic Test Structures), March 2015”において、超臨界状態で設計されたポテンシャルフリーの金属メアンダ状パターンをＦＥＴの金属系に挿入することを提案している。この金属メアンダ状パターンは残りの金属系と同一の材料からなり、同じ熱機械応力を受ける。メアンダ状パターンによってドレインもしくはソースおよび抵抗に関して漏れ電流を検出することができる。両方の値はＲＰＰ応力による影響を受け、これによりＦＥＴの劣化状態について推論することができる。
【発明の概要】
【００１３】
本発明により請求項１に記載のパワートランジスタが提案される。
【００１４】
このパワートランジスタは、活性領域と、活性領域の上方に配置された金属膜平面とを含み、金属膜平面は、電力を分配し、繰り返される電力パルスに起因する応力（ＲＰＰ応力）に基づいた金属膜欠陥を検出する。パワートランジスタは、さらに金属膜平面の上方に配置された別の金属膜平面を含み、この金属膜平面にはガルバニック絶縁された金属素子が延在方向に互いに平行に延在し、これらの金属素子のうちの一対がパワートランジスタに電力を供給する役割を果たす。このパワートランジスタは、別の金属膜平面に活性領域の上方の少なくとも１つの切欠きが形成されていることを特徴とする。
【００１５】
この切欠きは、別の金属膜平面とトランジスタの活性領域との熱結合に変化をもたらす。一般にパワートランジスタはこの領域で著しく加熱され、切欠きの縁部によって決定される遷移領域には、切欠きのないパワートランジスタの場合よりも大きい温度勾配が生じる。
【００１６】
金属膜平面の検出パターンとの協働により、最終段の確実な機能性を変更することなしに最終段の設計を改善すること、すなわち、全般にシリコン使用面積を少なくすることが可能である。
【００１７】
本発明によるトランジスタは、活性領域の上方に横方向に１０％よりも著しく小さい面積しか使用しない検出パターンしか必要としない。したがって、ドレイン領域およびソース領域（もしくはコレクタ領域およびエミッタ領域）のための接触面はわずかにしか低減されず、それぞれの金属パターンの導体横断面は実質的に損なわれず、トランジスタの電気結合にはほとんど影響がなく、順方向抵抗の低下は最小限に抑えられる。
【００１８】
好ましい一実施形態では、切欠き内に突入する少なくとも１つのウェブは別として、切欠き自体は、楕円形、円形、長方形、菱形、または八角形である。
【００１９】
これらの切欠き形状は簡単に作製可能である。
【００２０】
対の両方の金属素子は１つの延在方向に互いに平行に延在し、金属膜平面は、この延在方向に対して垂直方向に延在する、電力を分配するための有用金属からなる導体路を含んでいてもよい。この場合、それぞれ２つの導体路の間には、ＲＰＰ応力によって引き起こされた金属膜欠陥を検出するための対の検出用導体路が配置されていてもよい。導体路と検出用導体路との間には層間絶縁膜が配置されていてもよい。
【００２１】
すなわち、この場合、対の検出用導体路はウェブの下方に配置されていてもよく、これにより、金属膜欠陥が特に良好に検出される。あるいは、対の検出用導体路の少なくとも１つの検出用導体路は突起を備えていてもよく、これにより対の検出用導体路の相互間隔が局所的に低減されており、したがって金属膜欠陥が特に良好に検出される。
【００２２】
突起の縁部は、切欠きの縁部の下方に配置されていてもよい。これにより、さらに良好に検出を行うことができる。
【００２３】
層間絶縁膜は、検出用導体路の間では導体路の間よりも狭幅に構成されていてもよく、これにより、繰り返される電力パルスに基づいた応力は、電流を搬送する導体路の間よりも早く検出用導体路の間で層間絶縁膜に損傷を与える。
【００２４】
したがって、例えば２つの検出用導体路の間の層間絶縁膜に亀裂が生じた場合には増大した漏れ電流が検出可能であり、これにより、電流を搬送する金属膜パターンが損傷される前の臨界的な耐用期間時点を決定することができる。
【００２５】
金属素子は銅を含んでいてもよい。別の金属膜平面はアルミニウム‐銅化合物を含んでいてもよい。これらは金属膜平面に適した金属である。
【００２６】
本発明によれば、さらに本発明によるパワートランジスタを備える請求項９に記載の駆動装置、および本発明による駆動装置を備える車両構成要素のための請求項１０に記載の最終段が提案される。
【００２７】
特に車両構成要素の場合には、早期警告構造によって予期せぬ故障の数を低減するか、または完全に防止することが、素子の安全性を高めるために好ましい。
【００２８】
本発明の好ましい構成が従属請求項および以下の説明に記載されている。
【００２９】
本発明の実施例を図面および以下の説明に基づいて詳述する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】従来技術によるローサイドスイッチの機能原理を示す図である。
【図２】ローサイドスイッチとして使用した場合に従来技術により誘導負荷をクランプ式に切り換えるためのＦＥＴにおけるドレイン電圧およびドレイン電流の波形を示す概略図である。
【図３】溶融した金属系を備える従来技術によるパワーＦＥＴを示す断面図である。
【図４】従来技術による金属系を例示する概略図である。
【図５】本発明の例示的な第１実施形態よるパワーＦＥＴの上側の金属膜平面を示す平面図である。
【図６】本発明の例示的な第２実施形態によるパワーＦＥＴの上側の金属膜平面を示す平面図である。
【図７】本発明の例示的な第３実施形態によるパワーＦＥＴの上側の金属膜平面を示す平面図である。
【図８】本発明の第４実施形態によるパワーＦＥＴの上側の金属膜平面を示す平面図である。
【図９】パワーＦＥＴの熱特性の伝熱シミュレーションを示す平面図である。
【図１０】第１横断面における熱特性を示す図である。
【図１１】第１横断面に対して垂直な第２横断面における熱特性を示す図である。
【図１２】本発明の別の例示的な実施形態によるパワーＦＥＴの別の金属膜平面を示す平面図である。
【図１３】本発明の例示的な第５実施形態によるパワーＦＥＴの上側の金属膜平面を示す平面図である。
【図１４】本発明で使用することのできるウェブの一例を示す図である。
【図１５】本発明で使用することができる層間絶縁膜内の溝の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１は、従来技術によるローサイドスイッチ１０の機能原理を示す。ＦＥＴ３００は誘導負荷４００を制御する。ＦＥＴ３００のドレイン３２０とゲート３１０との間のツェナーダイオード回路１００は危険な誘導電圧を防止する。
【００３２】
図２は、従来技術によるＦＥＴにおけるスイッチオン・オフプロセス時のドレイン電圧２０およびドレイン電流３０の波形を概略的に示す。破線で示す曲線は素子の内部で生じる温度波形４０を示す。
【００３３】
図３は、金属系が溶融した従来技術によるパワーＦＥＴ３００の断面図を示す。断面は、集束イオンビームによってもたらされた。図３は、最終段トランジスタの全く損傷されていない活性領域を示し、これに対して金属系はＴＰＭＤによる短絡の発生により溶融された。したがって、このような欠陥機構は、これらの使用条件下ではＦＥＴの耐用期間に著しい影響を及ぼす。
【００３４】
図４の右側には、アルミニウム‐銅‐合金からなるフィンガーとして電力を分配するための従来技術によるパワーＦＥＴの下側の金属膜平面６００の構成が概略的に例示されている。この図は、図４の左側に概略的に例示する従来技術によるパワーＦＥＴの上側の別の金属膜平面５００の断面図である。金属膜平面５００は電力を供給するための金属素子５１０，５２０を備え、これらの金属素子は、いわゆる「めっき」のレイアウトで、互いにガルバニック絶縁され、互いに一定の間隔をおいて互いに平行に延在するプレートもしくはストリップとして構成されている。一方のプレート５１０は、ドレイン端子５３０を介してドレインに電力を供給するための役割を果たし、他方のプレート５２０は、ソース端子５４０を介してソースに電力を供給するための役割を果たす。さらなるプレートが設けられていてもよい。
【００３５】
従来技術に対して本発明は、金属系を的確に局所的に適合させることにより、横方向の温度分布、ひいては応力分布を改善し、検出用導体路と共にＲＰＰ応力による後端部劣化を早期に警告する構造を形成している。金属系の適合は、ＴＰＭによって起こり得る故障箇所を局所的に著しく制限し、したがって、電力が分配される金属系の導体路と比較した場合、局所的な検出用導体路として狭幅な金属フィンガーがあれば、ＦＥＴの劣化が臨界状態まで進行したことを検出するためには十分である。この場合、検出用導体路の横方向の所要面積は小さく、トランジスタの電気結合はほとんど損なわれない。これにより不可避的なＲＰＰ劣化の抑制力を高め、様々な要求に応じてＦＥ最終段の面積を効率良く設計することができる。制御論理によって、著しく進行したＦＥＴの劣化状態を検出し、抑制措置もしくは早期警告ルーチンを開始することができる。これにより突然の故障が防止される。
【００３６】
ＦＥＴの金属膜レイアウトを的確に適合させることにより、局所的な横方向の温度分布、およびこれに伴う応力分布が変更されることに基づいて、欠陥機構の空間的制御が可能になる。これにより最大応力が加えられる箇所が制限される。
【００３７】
実現可能な選択肢では、電力を搬送する上側の金属層が「めっき」のレイアウトで、すなわち、延在方向に延在するプレートとして構成されており、電力を分配する下側の金属平面が「フィンガー」のレイアウトで、すなわち、プレートに対して垂直方向に延在する狭幅なフィンガーとして構成されている。
【００３８】
図５、図６、および図７は、この実現の選択肢にしたがった本発明の種々異なる実施形態によるパワーＦＥＴの平面図を示す。より深い位置にある金属平面には検出用導体路が金属ストリップ５１０，５２０の延在方向に対して垂直方向に延在している。金属ストリップ５１０，５２０は、別の上側の金属平面５００のソース端子５４０およびドレイン端子５３０を介してパワーＦＥＴのソースおよびドレインに電力を供給する。
【００３９】
例示したこの実現の選択肢の全ての実施形態では、金属ストリップ５１０，５２０は、ソース端子５４０とドレイン端子５３０との間に配置されたパワーＦＥＴの活性領域の外部に互いに一定の間隔を備える。さらにゲート端子５５０が設けられている。
【００４０】
図５から図９までの実施例では、金属ストリップ５１０，５２０は活性領域の上方の、それぞれ他方の金属ストリップ５１０，５２０に向いた縁部５１１，５２１に切欠き５１２，５２２を備える。これらの切欠き５１１，５２１は、説明したこの可能な選択肢の全ての実施例において鏡面対称である。説明したこの可能な選択肢の全ての実施例では、切欠き５１２，５２２によって他の金属平面に形成される金属ストリップのない領域５０１，５０２，５０３，５０４は活性領域の中央に配置されている。
【００４１】
図５に例示した本発明の第１の実施形態では、切欠き５１１，５２１はそれぞれ半円形であり、完全円５０１をなすように補い合っている。
【００４２】
図６に例示する本発明の第２の実施形態では、切欠き５１１，５２１はそれぞれ三角形であり、菱形５０２をなすように補い合っている。
【００４３】
図７に例示する本発明の第３の実施形態では、切欠き５１１，５２１はそれぞれ長方形であり、正方形５０３をなすように補い合っている。
【００４４】
図８に例示する本発明の第４の実施形態では、切欠き５１１，５２１は、八角形５０２をなすように補い合っている。
【００４５】
図１３に例示する本発明の第５の実施形態では、切欠き５１１，５２１は活性領域の中央に配置されていない。付加的に、トランジスタのソースに電力を供給する役割を果たすプレート５２０の内部に切欠き５３２が形成されている。切欠き５３２は、唯一の切欠きであってもよい。この実施例では、さらに示した付加的な金属素子５３０は随意であり、活性領域の上方の金属素子の数は３つに制限されていないことを示している。
【００４６】
それぞれの切欠きの原則的な基本形状やそれぞれの切欠きが金属プレートの縁部または内部に配置されているかとは無関係に、１つ以上のウェブがプレートの延在方向に対して垂直方向に切欠き内に突入していてもよいが、１つ以上のウェブは別としてそれぞれの切欠きはそれぞれの基本形状を備える。例えば図１４にこのことが示されている。ウェブ８００の先端は個々の接触部を介して下方に位置する検出用導体路６０２，６０３に接続されている。このようにして生じた最小限の一連の接触部により接触抵抗を監視することが可能であり、熱機械応力が増大した場合に抵抗を測定することによって接触部からの上側の金属膜平面の剥離を検出することができる。これにより、金属間誘電体に生じる亀裂に起因する漏れ電流の検出に加えて、パワートランジスタの劣化検出能力が向上する。
【００４７】
図１５は、上記全ての実施例と組み合わせることができる実施形態を例示する。この実施形態では少なくともいずれか一方の検出用導体路６０２，６０３は突起９００を備え、対の検出用導体路６０２，６０３の相互間隔が局所的に減じられている。突起は、好ましくは切欠きの縁部に配置されている。図１５では、突起９００は切欠きを備える金属素子の下方に、突起９００の縁部が切欠きの縁部と重なるように配置されている。しかしながら、これは配置の１つの例に過ぎない。別の実施例では、突起は完全に、または部分的に切欠きの下方に配置されている。例えば、突起は、突起の縁部と切欠きの縁部とが重なるように完全に切欠きの下方に配置されていてもよい。
【００４８】
したがって、温度分布に局所的に影響が及ぼされるように、電力を搬送する最上部の金属膜は活性領域の上方で変更が加えられている。切欠きは、例えば、それぞれの平面において金属ストリップの金属を除去することによって作製することができる。
【００４９】
活性領域の制限範囲にわたって金属素子の間隔が局所的に拡大されていることが発明の効果にとって重要である。これにより、熱伝導率が低い層間絶縁体部分が局所的に増大し、これにより熱気泡が形成される。
【００５０】
この場合、平面は最終段の大きさおよび最終段の全体的な横方向温度分布に依存して有意義に選択され、これに対して形状は柔軟に最適化することができる。菱形、正方形、円形、または八角形の他の切欠き形状を実施することも可能である。幾つかの例示的な実施形態では切欠きは鏡面対称ではなく、および／またはいずれか１つのプレートのみが切欠きを備える。
【００５１】
このような変更が最終段の金属系の内部における温度分布に及ぼす影響は、伝熱シミュレータを用いてシミュレートすることができる。電力を搬送する金属膜を菱形の切欠きによって変更する場合について、シミュレートしたＦＥＴの熱特性７００が、加速された限界条件下で一般的な電力パルスに基づいて図９に平面図で示されている。
【００５２】
図１０は、図９の第１横断面７１０による熱特性の部分的熱特性７０１を示し、図１１は、第１横断面７１０に対して垂直な第２横断面７２０による部分的熱特性７０２を示す。
【００５３】
シミュレーションは、活性領域の上方に局所的に拡大された間隔によって、一方では、間隔が拡大されていない場合に比べて比較的小さい最大温度を備える変更された温度分布が設定される。しかしながら、他方では、電力を分配する下側の金属層におけるＴＰＭＤ効果にとって決定的な局所的に高い温度勾配が形成される。ＦＥＴの劣化を検出するためにこのような局所的に高いＲＰＰ応力を最適に利用することができるように、別の金属平面６００に、導体路６０１と比較して狭幅な１つ以上の検出用導体路６０２，６０３を使用することができる。これらの検出用導体路は、図１２に示すように、変更された金属パターンの下方の、電流を分配する金属層内に設けられていてもよい。これらの検出用導体路は、目標破断箇所として作用するために相互間隔が最小であるという技術的特性を備え、ＲＰＰ応力は最終段の残りの有用金属膜の場合よりもむしろ検出用導体路において測定可能な作用をもたらす。したがって、２つの検出用導体路の間に亀裂が生じた場合には、より高い漏れ電流が測定可能であり、これにより臨界的な耐用期間の時点を確認することができる。
【００５４】
付加的に、亀裂の発生を局所的に加速するために金属間誘電体に的確に溝を設けることも可能である（図Ａ１およびＡ２を参照）。このような過度な構成により検出器構成をさらに縮小することもできる。この場合、検出用導体路は、好ましくは検出用導体路におけるＴＰＭＤによる劣化作用が最終段の臨界的な劣化限界に到達する前に生じるが、しかしながら、早すぎることなく、例えば最終段の有効耐用期間の約８０％〜９０％の後に生じるように設計されていてもよい。これは、例えば検出用導体路の長さ、幅、相互間隔の適切な選択および／または一般的な電力パルスの切換設計によって達成可能である。本発明の例示的な実施形態は、切換制御回路を含むことにより検出用導体路のＴＰＭＤエラー事象に適切に応答することができるＡＳＩＣに関する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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