(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ形基板と、
前記ｎ形基板の裏面上に形成される裏面電極と、
前記ｎ形基板の表面上に形成される絶縁層と、
前記絶縁層上に形成され、ビアを介して前記ｎ形基板に接続される表面電極と、
前記ｎ形基板にｐ形不純物を添加することにより前記ビアの直下に形成され、前記表面電極に接続されるｐ＋形領域と、
前記ｎ形基板にｐ形不純物及びｎ形不純物をそれぞれ添加することにより形成されるｐｎ接合ダイオードからなる温度センサと、
前記ｎ形基板にｐ形不純物を添加することにより形成され、前記表面電極に接続されるｐ＋形領域及び前記ｐｎ接合ダイオードのｎ形領域を内包するｐ形ウェル領域と、
前記ｎ形基板の表面側に形成される発熱体と、
を備え、
前記発熱体が、前記絶縁層に形成される多結晶シリコン層を発熱源とし、前記発熱体で前記ｎ形基板を加熱し、前記裏面電極及び前記表面電極間の前記ｎ形基板と前記ｐ形ウェル領域とによるｐｎ接合に逆バイアスで電圧を印加することを特徴とするパワー半導体の耐圧評価用ＴＥＧ。
【請求項２】
ｎ形基板と、
前記ｎ形基板の裏面上に形成される裏面電極と、
前記ｎ形基板の表面上に形成される絶縁層と、
前記絶縁層上に形成され、ビアを介して前記ｎ形基板に接続される表面電極と、
前記ｎ形基板にｐ形不純物を添加することにより前記ビアの直下に形成され、前記表面電極に接続されるｐ＋形領域と、
前記ｎ形基板にｐ形不純物及びｎ形不純物をそれぞれ添加することにより形成されるｐｎ接合ダイオードからなる温度センサと、
前記ｎ形基板にｐ形不純物を添加することにより形成され、前記表面電極に接続されるｐ＋形領域及び前記ｐｎ接合ダイオードのｎ形領域を内包するｐ形ウェル領域と、
前記ｎ形基板の表面側に形成される発熱体と、
を備え、
前記発熱体が、前記ｎ形基板にｎ形不純物を添加することにより形成されるｎ形領域を発熱源とし、前記発熱体のｎ形領域が、前記ｐ形ウェル領域に内包されており、前記発熱体で前記ｎ形基板を加熱し、前記裏面電極及び前記表面電極間の前記ｎ形基板と前記ｐ形ウェル領域とによるｐｎ接合に逆バイアスで電圧を印加することを特徴とするパワー半導体の耐圧評価用ＴＥＧ。
【請求項３】
ｎ形基板と、
前記ｎ形基板の裏面上に形成される裏面電極と、
前記ｎ形基板の表面上に形成される絶縁層と、
前記絶縁層上に形成され、ビアを介して前記ｎ形基板に接続される表面電極と、
前記ｎ形基板にｐ形不純物を添加することにより前記ビアの直下に形成され、前記表面電極に接続されるｐ＋形領域と、
前記ｎ形基板にｐ形不純物及びｎ形不純物をそれぞれ添加することにより形成されるｐｎ接合ダイオードからなる温度センサと、
前記ｎ形基板にｐ形不純物を添加することにより形成され、前記表面電極に接続されるｐ＋形領域及び前記ｐｎ接合ダイオードのｎ形領域を内包するｐ形ウェル領域と、
前記ｎ形基板の表面側に形成される発熱体と、
前記絶縁層上に形成される絶縁膜耐圧評価用電極と、
を備え、
前記絶縁層がｎ形基板上の酸化膜及び当該酸化膜上の絶縁膜からなり、前記酸化膜が前記絶縁膜耐圧評価用電極に対向する位置で開口され、前記ｐ形ウェル領域が前記酸化膜の開口部に重畳しない位置に配設され、前記発熱体で前記ｎ形基板を加熱し、前記裏面電極及び前記表面電極間の前記ｎ形基板と前記ｐ形ウェル領域とによるｐｎ接合に逆バイアスで電圧を印加することを特徴とするパワー半導体の耐圧評価用ＴＥＧ。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載のパワー半導体の耐圧評価用ＴＥＧにおいて、
前記表面電極及び前記ｎ形基板のｐ＋形領域間に接続されるヒューズを備えることを特徴とするパワー半導体の耐圧評価用ＴＥＧ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気エネルギーの制御や供給に用いられるパワー半導体の耐圧評価用ＴＥＧ（test element group）に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車やエアコンなど電力消費量の大きい製品を制御するパワー半導体の需要は伸びており、パワー半導体の制御電力は高くなり、パワー半導体の形状は小さくなっている。このため、パワー半導体は、熱の集中と高電圧下での材料劣化が問題となる。
そして、パワー半導体の製造工程を評価するためには、テストチップであるＴＥＧが必要であるが、高電圧を印加でき、高温状態にするＴＥＧは存在していない。
また、材料メーカは、パワー半導体の製造工程に使用する材料開発を行なっているが、材料を評価するＴＥＧが存在しないため、実際の組み立て工程で評価することができなかった。
【０００３】
なお、従来のダイオードの順電圧を利用した温度検知方法は、温度検知用ダイオードを被温度検知素子で周囲の半周以上を囲まれる位置でかつ被温度検知素子と同一ペレットに形成した温度検知方法である（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０８−２１３４４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のダイオードの順電圧を利用した温度検知方法は、被温度検知素子自身から発生した熱による被温度検知素子の温度を温度検知用ダイオードで検知する方法であり、パワー半導体の耐圧を評価する方法ではない。
【０００６】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、温度検知用ダイオードに高電圧が印加され、ラッチアップによる温度検知用ダイオードの破壊を防止すると共に、パワー半導体の耐圧を評価することができ、実デバイスと同じ製造工程で材料を評価することができるパワー半導体の耐圧評価用ＴＥＧを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るパワー半導体の耐圧評価用ＴＥＧにおいては、ｎ形基板と、前記ｎ形基板の裏面上に形成される裏面電極と、前記ｎ形基板の表面上に形成される絶縁層と、前記絶縁層上に形成され、ビアを介して前記ｎ形基板に接続される表面電極と、前記ｎ形基板にｐ形不純物を添加することにより前記ビアの直下に形成され、前記表面電極に接続されるｐ＋形領域と、前記ｎ形基板にｐ形不純物及びｎ形不純物をそれぞれ添加することにより形成されるｐｎ接合ダイオードからなる温度センサと、前記ｎ形基板にｐ形不純物を添加することにより形成され、前記表面電極に接続されるｐ＋形領域及び前記ｐｎ接合ダイオードのｎ形領域を内包するｐ形ウェル領域と、前記ｎ形基板の表面側に形成される発熱体と、を備え、前記発熱体で前記ｎ形基板を加熱し、前記裏面電極及び前記表面電極間の前記ｎ形基板と前記ｐ形ウェル領域とによるｐｎ接合に逆バイアスで電圧を印加する。
【発明の効果】
【０００８】
開示のパワー半導体の耐圧評価用ＴＥＧは、温度センサ及び発熱体に高電圧が印加され、ラッチアップになることを防止し、温度センサ及び発熱体を破壊することなく、パワー半導体の高温下での耐圧特性を評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】（ａ）は第１の実施形態に係るパワー半導体の耐圧評価用ＴＥＧの概略構成を示す平面図であり、（ｂ）は多結晶シリコン層の概略構成を示す平面図である。
【図２】（ａ）は図１（ａ）に示すパワー半導体の耐圧評価用ＴＥＧの矢視Ａ−Ａ’線の断面図であり、（ｂ）は発熱体の他の例を示す図１（ａ）に示すパワー半導体の耐圧評価用ＴＥＧの矢視Ａ−Ａ’線に対応する断面図である。
【図３】（ａ）は図１に示すパワー半導体の耐圧評価用ＴＥＧのデバイス構造を説明するための断面図であり、（ｂ）は図３（ａ）に示すパワー半導体の耐圧評価用ＴＥＧの等価回路図である。
【図４】（ａ）は第２の実施形態に係るパワー半導体の耐圧評価用ＴＥＧの概略構成を示す平面図であり、（ｂ）は図４（ａ）に示すパワー半導体の耐圧評価用ＴＥＧの矢視Ｂ−Ｂ’線の断面図である。
【図５】（ａ）は第３の実施形態に係るパワー半導体の耐圧評価用ＴＥＧの概略構成を示す平面図であり、（ｂ）は図５（ａ）に示すパワー半導体の耐圧評価用ＴＥＧの矢視Ｃ−Ｃ’線の断面図である。
【図６】（ａ）は第４の実施形態に係るパワー半導体の耐圧評価用ＴＥＧの概略構成を示す平面図であり、（ｂ）は図６（ａ）に示すパワー半導体の耐圧評価用ＴＥＧの矢視Ｄ−Ｄ’線の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（本発明の第１の実施形態）
パワー半導体の耐圧評価用ＴＥＧ１００は、図１及び図２（ａ）に示すように、ｎ形基板１と、ｎ形基板１の裏面上に形成される裏面電極２と、ｎ形基板１の表面上に形成される絶縁層３と、絶縁層３上に形成され、ビア４ａを介してｎ形基板１に接続される表面電極４と、ｎ形基板１にｐ形不純物（例えば、ホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）など）を添加することによりビア４ａの直下に形成され、表面電極４に接続されるｐ＋形領域４ｂと、ｎ形基板１にｐ形不純物（例えば、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎなど）及びｎ形不純物（例えば、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）など）をそれぞれ添加することにより形成されるｐｎ接合ダイオード（感熱ダイオード）５ａからなる温度センサ５と、ｎ形基板１にｐ形不純物（例えば、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎなど）を添加することにより形成され、表面電極４に接続されるｐ＋形領域４ｂ及びｐｎ接合ダイオードのｎ形領域５ｂを内包するｐ形ウェル領域６と、ｎ形基板１の表面側に形成される発熱体（ヒータ）７と、を備える。
また、耐圧評価用ＴＥＧ１００は、発熱体７でｎ形基板１を加熱し、裏面電極２及び表面電極４間のｎ形基板１とｐ形ウェル領域６とによるｐｎ接合に逆バイアスで高電圧を印加する。
【００１１】
ここで、通常のパワー半導体は、ｐｎ接合に順バイアスで高電圧を印加すると、大電流が流れ、順バイアス下での直流抵抗によるジュール熱で温度が上昇し、ｐｎ接合に逆バイアスで高電圧を印加すると、電流は流れず、温度は上昇しない。そして、通常のパワー半導体は、ｐｎ接合に順バイアスと逆バイアスとで高電圧を印加するサイクルで動作することになる。このため、パワー半導体の耐圧評価用ＴＥＧ１００は、高電圧を印加でき、高温状態にする必要がある。
すなわち、本実施形態に係る耐圧評価用ＴＥＧ１００は、裏面電極２及び表面電極４間のｎ形基板１とｐ形ウェル領域６とによるｐｎ接合に順バイアスで高電圧を印加して大電流を流す（高温にする）のではなく、ｐｎ接合に逆バイアスで高電圧を印加して、別個に設けた昇温用の発熱体７を用いる。
【００１２】
なお、本実施形態に係るｎ形基板１は、シリコン（Ｓｉ）基板にｎ形不純物（例えば、Ｐ、Ａｓなど）が添加された基板である。
また、本実施形態に係る裏面電極２は、材料にＡｌを使用し、ｎ形基板１の裏面全面に形成され、高電圧（例えば、４００Ｖ〜１０００Ｖ）が印加される。
【００１３】
また、本実施形態に係る絶縁層３は、ｎ形基板１上の酸化膜（ＳｉＯ２）３ａ及び当該酸化膜３ａ上の絶縁膜３ｂからなる。
酸化膜３ａは、高温の拡散炉にｎ形基板１を挿入し、酸素又は水蒸気をシリコンと反応させることでｎ形基板１の表面に成長させる。
また、絶縁膜３ｂは、耐圧の評価対象となる絶縁樹脂であり、絶縁膜３ｂの樹脂材料は、耐圧評価用ＴＥＧ１００の設計者（使用者）により適宜選択される。
なお、本実施形態に係る耐圧評価用ＴＥＧ１００は、表面を保護するパッシベーション膜８が、表面電極４、温度センサ５の電極５ｃ及び発熱体７の電極７ａを露出させて形成されている。
【００１４】
本実施形態に係る表面電極４は、材料にＡｌを使用し、図１（ａ）に示すように、温度センサ５の電極５ｃ及び発熱体７の電極７ａを除く領域であり、ｎ形基板１の略全面に形成され、グランド（ＧＮＤ）に接続されて接地される。
【００１５】
また、本実施形態に係る温度センサ５は、図１に示すように、ｎ形基板１の略中心にｐｎ接合ダイオード５ａ（センサ部）を配置し、電極５ｃ及びｐｎ接合ダイオード５ａ間を多結晶シリコン（polysilicon：PolySi）層による配線５ｄで接続している。
なお、配線５ｄは、高温に耐えることができる多結晶シリコンで形成することが好ましい。
また、温度センサ５は、電極５ｃ及びｐｎ接合ダイオード５ａ間のオーミックコンタクトを取るために、ｐｎ接合ダイオード５ａのｐ形領域のｐ形不純物（例えば、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎなど）の濃度を高くしたｐ＋形領域５ｅと、ｐｎ接合ダイオード５ａのｎ形領域のｎ形不純物（例えば、Ｐ、Ａｓなど）の濃度を高くしたｎ＋形領域５ｆと、を備える。
さらに、本実施形態に係るｎ形領域５ｂは、ｎ形基板１にｎ形不純物（例えば、リン、ヒ素など）を添加することにより形成され、ｐ＋形領域５ｅ及びｎ＋形領域５ｆを内包するｎ形ウェル領域である。なお、ｐｎ接合ダイオード５ａは、ｎ＋形領域５ｆを形成せずに、ｎ形領域５ｂと一体的に形成してもよい。
【００１６】
また、本実施形態に係る発熱体７は、ＣＶＤ（chemical vapor deposition）により絶縁層３に形成される高抵抗の多結晶シリコン層７ｂを発熱源としている。
なお、発熱体７に一般的なバルク抵抗を使用すると、高圧に耐えることができないため、多結晶シリコンを使用することが好ましい。
また、発熱体７は、図２（ｂ）に示すように、拡散抵抗ヒータとして、ｎ形基板１にｎ形不純物（例えば、Ｐ、Ａｓなど）を添加することにより形成されるｎ形領域７ｃを発熱源８としてもよい。この場合に、発熱体７のｎ形領域７ｃは、ｐ形ウェル領域６に内包される。
【００１７】
つぎに、発熱体７の発熱源を多結晶シリコン層７ｂで形成した場合（図２（ａ））における、耐圧評価用ＴＥＧ１００の製造方法について説明する。
まず、裏面電極２が成膜されたｎ形基板１の表面を熱酸化し、酸化膜３ａを形成する。
リソグラフィ工程（プラズマエッチング）によってｐ形ウェル領域６を形成すべき領域上の酸化膜３ａを除去する。
その後、ｐ形不純物（例えば、ホウ素（Ｂ））を熱拡散又はイオン注入により選択的に添加すると、ｐ形ウェル領域６が選択的に形成される。
【００１８】
ｐ形ウェル領域６を形成した後に、ｎ形基板１の表面を熱酸化し、酸化膜３ａを形成する。
リソグラフィ工程（プラズマエッチング）によってｎ形領域５ｂを形成すべき領域上の酸化膜３ａを除去する。
その後、ｎ形不純物（例えば、リン（Ｐ））を熱拡散又はイオン注入により選択的に添加すると、ｎ形領域５ｂが選択的に形成される。なお、ｎ形不純物の導入（熱拡散、イオン注入）は、ｎ形領域５ｂがｐ形ウェル領域６を突き抜けないように行う。
【００１９】
ｎ形領域５ｂを形成した後に、ｎ形基板１の表面を熱酸化し、酸化膜３ａを形成する。
リソグラフィ工程（プラズマエッチング）によってｐｎ接合ダイオード５ａのｎ＋形領域５ｆを形成すべき領域上の酸化膜３ａを除去する。
その後、高濃度のｎ形不純物（例えば、リン（Ｐ））を熱拡散又はイオン注入により選択的に添加すると、ｐｎ接合ダイオード５ａのｎ＋形領域５ｆが選択的に形成される。なお、ｎ形不純物の導入（熱拡散、イオン注入）は、ｐｎ接合ダイオード５ａのｎ＋形領域５ｆがｎ形領域５ｂを突き抜けないように行う。
【００２０】
ｎ＋形領域５ｆを形成した後に、ｎ形基板１の表面を熱酸化し、酸化膜３ａを形成する。
リソグラフィ工程（プラズマエッチング）によって表面電極４のｐ＋形領域４ｂ及びｐｎ接合ダイオード５ａのｐ＋形領域５ｅを形成すべき領域上の酸化膜３ａを除去する。
その後、高濃度のｐ形不純物（例えば、ホウ素（Ｂ））を熱拡散又はイオン注入により選択的に添加すると、表面電極４のｐ＋形領域４ｂ及びｐｎ接合ダイオード５ａのｐ＋形領域５ｅが選択的に形成される。なお、ｐ形不純物の導入（熱拡散、イオン注入）は、表面電極４のｐ＋形領域４ｂ及びｐｎ接合ダイオード５ａのｐ＋形領域５ｅがｐ形ウェル領域６及びｎ形領域５ｂを突き抜けないように行う。また、ｐｎ接合ダイオード５ａのｐ＋形領域５ｅは、先にｎ形領域５ｂが形成されている中に形成することになるので、既に導入されているｎ形不純物の量以上にｐ形不純物を添加する必要がある。
【００２１】
表面電極４のｐ＋形領域４ｂ及びｐｎ接合ダイオード５ａのｐ＋形領域５ｅを形成した後に、ｎ形基板１の表面を熱酸化し、酸化膜３ａを形成する。
そして、酸化膜３ａ上に絶縁膜３ｂを形成するのであるが、まず、温度センサ５の配線５ｄ及び発熱体７の多結晶シリコン層７ｂ（発熱源）の下層となる絶縁膜３ｂを形成する。
下層の絶縁膜３ｂは、例えば、味の素ファインテクノ株式会社の層間絶縁材料「ＡＢＦフィルム」を用いるのであれば、酸化膜３ａ上にＡＢＦフィルムを真空状態でラミネートし、絶縁材料を熱硬化することで形成される。
【００２２】
そして、ｐｎ接合ダイオード５ａのｐ＋形領域５ｅ及びｎ＋形領域５ｆと配線５ｄとの間を導通させるビア５ｇを形成するために、ドリル加工又はレザー加工により、下層の絶縁膜３ｂ及び酸化膜３ａに貫通孔を形成する。なお、貫通孔には、Ａｌがスパッタ及びエッチングにより埋設され、ビア５ｇとなる。
【００２３】
その後、ＣＶＤ装置によりｎ形基板１の全面に多結晶シリコン膜を成膜し、リソグラフィ工程（プラズマエッチング）によって温度センサ５の配線５ｄ及び発熱体７の多結晶シリコン層７ｂを形成すべき領域以外の多結晶シリコンを除去する。
【００２４】
そして、温度センサ５の配線５ｄ及び発熱体７の多結晶シリコン層７ｂの上層となる絶縁膜３ｂを形成する。
上層の絶縁膜３ｂは、例えば、味の素ファインテクノ株式会社の層間絶縁材料「ＡＢＦフィルム」を用いるのであれば、下層の絶縁膜３ｂ、温度センサ５の配線５ｄ及び発熱体７の多結晶シリコン層７ｂ上にＡＢＦフィルムを真空状態でラミネートし、絶縁材料を熱硬化することで形成される。
【００２５】
そして、表面電極４のｐ＋形領域４ｂと表面電極４との間を導通させるビア４ａを形成し、ｐｎ接合ダイオード５ａの配線５ｄと電極５ｃとの間を導通させるビア５ｈを形成し、発熱体７の多結晶シリコン層７ｂと電極７ａとの間を導通させるビア７ｄするために、ドリル加工又はレザー加工により、上層及び下層の絶縁膜３ｂ並びに酸化膜３ａに貫通孔を形成する。なお、貫通孔には、Ａｌがスパッタ及びエッチングにより埋設され、ビア４ａ、ビア５ｈ及びビア７ｄとなる。
【００２６】
その後、スパッタ装置によりｎ形基板１の全面にＡｌ膜を成膜し、リソグラフィ工程（プラズマエッチング）によって表面電極４、温度センサ５の電極５ｃ及び発熱体７の電極７ａを形成すべき領域以外のＡｌ膜を除去する。
【００２７】
最後に、ＣＶＤ装置によりｎ形基板１の全面にＳｉＮ膜などのパッシベーション膜８を成膜し、リソグラフィ工程（ドライエッチング）によって表面電極４、温度センサ５の電極５ｃ及び発熱体７の電極７ａの領域以外のパッシベーション膜８を除去して、表面電極４、温度センサ５の電極５ｃ及び発熱体７の電極７ａを露出させる。
【００２８】
つぎに、本実施形態に係るパワー半導体の耐圧評価用ＴＥＧ１００を用いた評価方法について、説明する。
まず、表面電極４をＧＮＤとし、裏面電極２に高電圧を印加した状態で、発熱体７の電極７ａの一端を０Ｖとし、他端に０Ｖ〜４００Ｖの電圧を印加して、発熱体７の多結晶シリコン層７ｂ（PolySi抵抗）を発熱させ、耐圧評価用ＴＥＧ１００の温度を上昇させる。この場合に、４端子法を用いて温度センサ５にて耐圧評価用ＴＥＧ１００の温度を監視する。
例えば、図３に示すように、発熱体７の多結晶シリコン層７ｂが１ｋΩの電気抵抗Ｒであり、発熱体７の電極７ａの他端に３２０Ｖの電圧が印加された場合は、発熱体７の多結晶シリコン層７ｂの電力Ｐは約１００Ｗであり、発熱体７の多結晶シリコン層７ｂを流れる電流Ｉは０．３２Ａである。
なお、確認事項としては、耐圧評価用ＴＥＧ１００の構造及び耐圧、ダイオードの温度特性、並びに、発熱体７の発熱量である。
【００２９】
特に、耐圧の確認箇所は、ダイオードの耐圧として、ｎ形基板１のｎ形領域及びｐ形ウェル領域６間の耐圧（Ｎ−ＰＷＥＬＬ（“限界値”−“０Ｖ”））と、温度センサ５のｐｎ接合ダイオード５ａの耐圧（Ｎ＋−Ｐ＋（“０Ｖ”−“−１０Ｖ”））と、がある。
また、耐圧の確認箇所は、絶縁膜の耐圧として、多結晶シリコン膜及びアルミニウム膜間の絶縁膜３ｂの耐圧（PolySi−Ａｌ（“４００Ｖ”−“０Ｖ”））と、多結晶シリコン膜及び多結晶シリコン膜間の絶縁膜３ｂの耐圧（PolySi−PolySi（“４００Ｖ”−“０Ｖ”））と、アルミニウム膜及びアルミニウム膜間の絶縁膜３ｂの耐圧（Ａｌ−Ａｌ（“４００Ｖ”−“０Ｖ”））と、多結晶シリコン膜及びｐ形ウェル領域６間の絶縁膜３ｂの耐圧（PolySi−ＰＷＥＬＬ（“４００Ｖ”−“０Ｖ”））と、がある。
【００３０】
そして、耐圧評価は、耐圧の確認箇所の電流を測定しつつ、裏面電極２に印加する高電圧を徐々に高くし、耐圧の確認箇所にリークパスが生じたことを検知して、その時の裏面電極２に印加した電圧値が確認箇所の耐圧となる。
【００３１】
以上のように、本実施形態に係るパワー半導体の耐圧評価用ＴＥＧ１００は、温度測定用の温度センサ５（ｐｎ接合ダイオード５ａ）及び昇温用の発熱体７（多結晶シリコン層７ｂ又はｎ形領域７ｃ）を内蔵し、高電圧を印加するダイオード（ｐ形ウェル領域６）内部に素子（ｐｎ接合ダイオード５ａ、ｎ形領域７ｃ（電気抵抗））を形成し、高電圧の印加にｐｎ接合の逆バイアス特性を利用する。
これにより、本実施形態に係るパワー半導体の耐圧評価用ＴＥＧ１００は、ｐｎ接合（ｐ形ウェル領域６及びｎ形基板１のｎ形領域）の界面に高電圧が印加され、ｐ形ウェル領域６内部の素子に高電圧が印加されることなく、温度センサ５及び発熱体７の破壊を防止することできると共に、パワー半導体の耐圧を評価することができ、実デバイスと同じ製造工程で材料を評価することができるという作用効果を奏する。
なお、パワー半導体の耐圧評価用ＴＥＧ１００は、高電圧を印加するダイオード内部に素子を形成しないプレーナ構造でダイオードを製造すると、高電圧によるラッチアップが生じ、温度センサ５及び発熱体７を破壊することになる。
【００３２】
（本発明の第２の実施形態）
図４（ａ）は第２の実施形態に係るパワー半導体の耐圧評価用ＴＥＧの概略構成を示す平面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）に示すパワー半導体の耐圧評価用ＴＥＧの矢視Ｂ−Ｂ’線の断面図である。図４において、図１乃至図３と同じ符号は、同一又は相当部分を示し、その説明を省略する。
【００３３】
本実施形態に係るパワー半導体の耐圧評価用ＴＥＧ１００は、図４に示すように、絶縁層３上に形成される絶縁膜耐圧評価用電極９をさらに備える。
なお、本実施形態に係る絶縁膜耐圧評価用電極９は、材料にＡｌを使用し、表面電極４と同一層（工程）で形成される。
この場合に、酸化膜３ａは、図４（ｂ）に示すように、絶縁膜耐圧評価用電極９に対向する位置で開口され、ｐ形ウェル領域６は、酸化膜３ａの開口部１０を重畳しない位置に配設される。
【００３４】
なお、本実施形態に係るパワー半導体の耐圧評価用ＴＥＧ１００は、絶縁膜耐圧評価用電極９及び開口部１０を備えるところのみが第１の実施形態と異なるところであり、絶縁膜耐圧評価用電極９及び開口部１０による作用効果以外は、第１の実施形態と同様の作用効果を奏する。
【００３５】
本実施形態に係るパワー半導体の耐圧評価用ＴＥＧ１００は、絶縁膜耐圧評価用電極９及び開口部１０を備えることにより、ｎ形基板１及び絶縁膜耐圧評価用電極９間に高電圧を印加して、ｎ形基板１及び絶縁膜耐圧評価用電極９間の絶縁膜３ｂの耐圧を評価することができるという作用効果を奏する。
【００３６】
（本発明の第３の実施形態）
図５（ａ）は第３の実施形態に係るパワー半導体の耐圧評価用ＴＥＧの概略構成を示す平面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）に示すパワー半導体の耐圧評価用ＴＥＧの矢視Ｃ−Ｃ’線の断面図である。図５において、図１乃至図４と同じ符号は、同一又は相当部分を示し、その説明を省略する。
【００３７】
本実施形態に係るパワー半導体の耐圧評価用ＴＥＧ１００は、表面電極４及びｎ形基板１のｐ＋形領域４ｂ間に接続されるヒューズ（保護回路）１１をさらに備える。
なお、本実施形態に係るヒューズ１１は、図５に示すように、材料に多結晶シリコンを使用し、１００Ω程度の小さな電気抵抗となる細い配線であり、温度センサ５の配線５ｄ及び発熱体７の多結晶シリコン層７ｂと同一層（工程）で形成される。
また、本実施形態に係るヒューズ１１は、図５（ｂ）に示すように、ビア１１ａを介して表面電極４に接続され、ビア１１ｂを介してｎ形基板１のｐ＋形領域４ｂに接続される。
【００３８】
なお、本実施形態に係るパワー半導体の耐圧評価用ＴＥＧ１００は、ヒューズ１１を備えるところのみが第１の実施形態及び第２の実施形態と異なるところであり、ヒューズ１１による作用効果以外は、第１の実施形態及び第２の実施形態と同様の作用効果を奏する。
【００３９】
本実施形態に係るパワー半導体の耐圧評価用ＴＥＧ１００は、ヒューズ１１を備えることにより、耐圧評価用ＴＥＧ１００の使用者の過誤により表面電極４に高電圧を印加させた場合に、ヒューズ１１の細い配線が溶解して断線し、各素子（温度センサ５、発熱体７）への大電流の流入を防止し、各素子の破壊を防止することができるという作用効果を奏する。
【００４０】
（本発明の第４の実施形態）
図６（ａ）は第４の実施形態に係るパワー半導体の耐圧評価用ＴＥＧの概略構成を示す平面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）に示すパワー半導体の耐圧評価用ＴＥＧの矢視Ｄ−Ｄ’線の断面図である。図６において、図１乃至図５と同じ符号は、同一又は相当部分を示し、その説明を省略する。
【００４１】
本実施形態に係るパワー半導体の耐圧評価用ＴＥＧ１００は、図６に示すように、温度センサ５の電極５ｃの一端子及び発熱体７の電極７ａの一端子が表面電極４に接続されている。
【００４２】
なお、本実施形態に係るパワー半導体の耐圧評価用ＴＥＧ１００は、温度センサ５の電極５ｃの一端子及び発熱体７の電極７ａの一端子が表面電極４に接続されているところのみが第１の実施形態と異なるところであり、温度センサ５の電極５ｃの一端子及び発熱体７の電極７ａの一端子が表面電極４に接続されていることによる作用効果以外は、第１の実施形態、第２の実施形態及び第３の実施形態と同様の作用効果を奏する。
【００４３】
本実施形態に係るパワー半導体の耐圧評価用ＴＥＧ１００は、温度センサ５の電極５ｃの一端子及び発熱体７の電極７ａの一端子が表面電極４に接続されていることにより、温度センサ５の電極５ｃの一端子及び発熱体７の電極７ａの一端子を接地し、温度センサ５及び発熱体７への印加電圧の上昇を抑制することができるという作用効果を奏する。
【符号の説明】
【００４４】
１      ｎ形基板
２      裏面電極
３      絶縁層
３ａ    酸化膜
３ｂ    絶縁膜
４      表面電極
４ａ    ビア
４ｂ    ｐ＋形領域
５      温度センサ
５ａ    ｐｎ接合ダイオード
５ｂ    ｎ形領域
５ｃ    電極
５ｄ    配線
５ｅ    ｐ＋形領域
５ｆ    ｎ＋形領域
６      ｎ形ウェル領域
７      発熱体
７ａ    電極
７ｂ    多結晶シリコン層
７ｃ    ｎ形領域
８      パッシベーション膜
９      絶縁膜耐圧評価用電極
１０    開口部
１１    ヒューズ
１００  耐圧評価用ＴＥＧ
【図１】
0006496969.tif 000002
【図２】
0006496969.tif 000003
【図３】
0006496969.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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