(57)【要約】  半導体基板（８）上にトランジスタ（２）が設けられている。半導体基板（８）の上面の温度をモニタする温度検出用ダイオード（４）が半導体基板（８）上に設けられている。外部電極（７）がトランジスタ（２）のエミッタ（Ｅ）と温度検出用ダイオード（４）のカソード（Ｋ）に共通に接続されている。これにより、温度検出用ダイオード（４）のカソード（Ｋ）用の外部電極を省略することができるため、装置を小型化し、組み立て性を向上させることができる。
2015025422.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
前記半導体基板上に設けられたトランジスタと、
前記半導体基板上に設けられ、前記半導体基板の上面の温度をモニタする温度検出用ダイオードと、
前記トランジスタのエミッタ又はソースと前記温度検出用ダイオードのカソードに共通に接続された外部電極とを備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記トランジスタのエミッタ又はソースと前記温度検出用ダイオードのカソードを接続するワイヤを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記トランジスタのエミッタ又はソースに接続された複数のワイヤを更に備え、
前記複数のワイヤのうち１本がステッチされて前記温度検出用ダイオードのカソードに接続されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記半導体基板の外部に配置された中継パッドと、
前記中継パッドと前記トランジスタのエミッタ又はソースを接続する第１のワイヤと、
前記中継パッドと前記温度検出用ダイオードのカソードを接続する第２のワイヤとを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記半導体基板上に配置され、裏面が前記トランジスタのエミッタ又はソースに接合された電極板と、
前記電極板の上面と前記温度検出用ダイオードのカソードを接続するワイヤとを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オンチップの温度検出用ダイオードを備えた半導体装置に関し、装置を小型化し、組み立て性を向上させることができる半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴなどの半導体チップを設けた半導体装置は、電流の通電と遮断を高速で切り替えるスイッチングに用いられる。スイッチング動作を続けるとチップに流れる電流とチップに掛かる電圧の積分による電力損失でチップが発熱する。チップの温度が動作保証範囲を超えてしまうと、チップが破壊する可能性がある。【０００３】
そこで、チップの温度が動作保証値を超えないようにするために、オンチップの温度検出用ダイオードを内蔵した半導体装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。ダイオードのＶＦは温度に正比例して低下するため、ＶＦの値をモニタすることでチップの温度を検知できる。例えば、このチップ温度に基づいてモジュールの過熱保護を行うことやチップ温度を車両の冷却系の動作条件にフィードバックすることで電力損失を最適化することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】日本特開２００９−１５９６６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
制御回路が半導体装置のゲート、ベース等の駆動及び過熱保護等を行う。温度検出用ダイオードのカソードは、この制御回路の基準電位（グランド）に接続される。一般的にＩＧＢＴのエミッタやＭＯＳＦＥＴのソースも基準電位に接続される。しかし、従来の半導体装置では、温度検出用ダイオードのカソードとＩＧＢＴのエミッタが装置内で分離されていた。このため、それぞれの端子に個別に外部電極を接続する必要があり、製品サイズの小型化の阻害要因となっていた。また、外部電極の数が多いことで、制御回路を設けた制御基板への組み付けが難しく、組立のコストが高くなるという問題もあった。【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、その目的は装置を小型化し、組み立て性を向上させることができる半導体装置を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る半導体装置は、半導体基板と、前記半導体基板上に設けられたトランジスタと、前記半導体基板上に設けられ、前記半導体基板の上面の温度をモニタする温度検出用ダイオードと、前記トランジスタのエミッタ又はソースと前記温度検出用ダイオードのカソードに共通に接続された外部電極とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、装置を小型化し、組み立て性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係る半導体装置を示す回路図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る半導体装置を示す上面図である。
【図３】比較例に係る半導体装置を示す回路図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る半導体装置を示す上面図である。
【図５】本発明の実施の形態３に係る半導体装置を示す上面図である。
【図６】本発明の実施の形態４に係る半導体装置を示す上面図である。
【図７】本発明の実施の形態５に係る半導体装置を示す上面図である。
【図８】本発明の実施の形態５に係る半導体装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施の形態に係る半導体装置について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る半導体装置を示す回路図である。パッケージ１内においてトランジスタ２、フィリーホイールダイオード３、及び温度検出用ダイオード４が設けられている。ここではトランジスタ２はＩＧＢＴであるが、これに限らずＭＯＳＦＥＴでもよい。外部電極５がトランジスタ２のゲートＧに接続され、外部電極６が温度検出用ダイオード４のアノードＡに接続されている。外部電極７がトランジスタ２のエミッタＥ（又はＭＯＳＦＥＴのソース）と温度検出用ダイオード４のカソードＫに共通に接続されている。
【００１２】
図２は、本発明の実施の形態１に係る半導体装置を示す上面図である。半導体基板８上にトランジスタ２が設けられている。半導体基板８の上面の温度をモニタする温度検出用ダイオード４が半導体基板８上に設けられている。Ａｌ又はＣｕなどの複数のワイヤ９がトランジスタ２のエミッタＥに接続されている。ワイヤ１０が半導体基板８上においてトランジスタ２のエミッタＥと温度検出用ダイオード４のカソードＫを接続している。
【００１３】
続いて、本実施の形態の効果を比較例と比較して説明する。図３は、比較例に係る半導体装置を示す回路図である。比較例では、トランジスタ２のエミッタＥと温度検出用ダイオード４のカソードＫが装置内で分離しているため、それぞれの端子に個別に外部電極７，１１を接続する必要がある。
【００１４】
これに対して、本実施の形態では装置内部でエミッタＥとカソードＫが接続されているため、温度検出用ダイオード４のカソードＫ用の外部電極１１を省略することができる。これにより、装置を小型化し、組み立て性を向上させることができる。また、既存の構造にワイヤ１０を追加するだけでエミッタＥとカソードＫを接続することができる。
【００１５】
実施の形態２．
図４は、本発明の実施の形態２に係る半導体装置を示す上面図である。実施の形態１では温度検出用ダイオード４をアノードＡとカソードＫの間に配置しているが、本実施の形態では温度検出用ダイオード４をチップ中央に配置している。このように温度検出用ダイオード４をアノードＡとカソードＫとの間以外に配置しても実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００１６】
実施の形態３．
図５は、本発明の実施の形態３に係る半導体装置を示す上面図である。主回路配線の複数のワイヤ９のうち１本をステッチしてチップ上で温度検出用ダイオード４のカソードＫに接続している。これにより装置内部でトランジスタ２のエミッタＥと温度検出用ダイオード４のカソードＫが接続されるため、両者に対して１つの外部電極７を共用することができる。また、実施の形態１，２に比べて組立効率を改善することができる。
【００１７】
実施の形態４．
図６は、本発明の実施の形態４に係る半導体装置を示す上面図である。中継パッド１２が半導体基板８の外部に配置されている。Ａｌ又はＣｕなどのワイヤ１３が中継パッド１２とトランジスタ２のエミッタＥ又はソースを接続する。Ａｌ又はＣｕなどのワイヤ１４が中継パッド１２と温度検出用ダイオード４のカソードＫを接続する。これにより装置内部でトランジスタ２のエミッタＥと温度検出用ダイオード４のカソードＫが接続されるため、両者に対して１つの外部電極７を共用することができる。また、チップ上のワイヤボンド点を既存の構造から変更する必要がなく、主回路のエミッタ配線に影響を及ぼさない。
【００１８】
実施の形態５．
図７は、本発明の実施の形態５に係る半導体装置を示す上面図である。図８は、本発明の実施の形態５に係る半導体装置を示す断面図である。電極板１５が半導体基板８上に配置されている。電極板１５の裏面がトランジスタ２のエミッタＥにはんだなどの導電性接合剤１６により接合されている。Ａｌ又はＣｕなどのワイヤ１７が電極板１５の上面と温度検出用ダイオード４のカソードＫを接続する。これにより装置内部でトランジスタ２のエミッタＥと温度検出用ダイオード４のカソードＫが接続されるため、両者に対して１つの外部電極７を共用することができる。また、電極板１５をチップ上面に接合した既存の構造に対して電極板１５の構造を見直す必要が無い。
【００１９】
なお、半導体基板８は、珪素によって形成されたものに限らず、珪素に比べてバンドギャップが大きいワイドバンドギャップ半導体によって形成されたものでもよい。ワイドバンドギャップ半導体は、例えば、炭化珪素、窒化ガリウム系材料、又はダイヤモンドである。このようなワイドバンドギャップ半導体によって形成されたパワー半導体装置は、耐電圧性や許容電流密度が高いため、小型化できる。この小型化された装置を用いることで、この装置を組み込んだ半導体モジュールも小型化できる。また、装置の耐熱性が高いため、ヒートシンクの放熱フィンを小型化でき、水冷部を空冷化できるので、半導体モジュールを更に小型化できる。また、装置の電力損失が低く高効率であるため、半導体モジュールを高効率化できる。
【符号の説明】
【００２０】
２  トランジスタ、４  温度検出用ダイオード、７  外部電極、８  半導体基板、９，１０，１３，１４，１７  ワイヤ、１２  中継パッド、１５  電極板、Ｅ  エミッタ、Ｋ  カソード
【図１】
2015025422.tif 000003
【図２】
2015025422.tif 000004
【図３】
2015025422.tif 000005
【図４】
2015025422.tif 000006
【図５】
2015025422.tif 000007
【図６】
2015025422.tif 000008
【図７】
2015025422.tif 000009
【図８】
2015025422.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成25年11月20日(2013.11.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（削除）
【請求項２】
半導体基板と、
前記半導体基板上に設けられたトランジスタと、
前記半導体基板上に設けられ、前記半導体基板の上面の温度をモニタする温度検出用ダイオードと、
前記トランジスタのエミッタ又はソースと前記温度検出用ダイオードのカソードに共通に接続された外部電極と、
前記トランジスタのエミッタ又はソースと前記温度検出用ダイオードのカソードを接続するワイヤとを備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
半導体基板と、
前記半導体基板上に設けられたトランジスタと、
前記半導体基板上に設けられ、前記半導体基板の上面の温度をモニタする温度検出用ダイオードと、
前記トランジスタのエミッタ又はソースと前記温度検出用ダイオードのカソードに共通に接続された外部電極と、
前記トランジスタのエミッタ又はソースに接続された複数のワイヤとを備え、
前記複数のワイヤのうち１本がステッチされて前記温度検出用ダイオードのカソードに接続されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
半導体基板と、
前記半導体基板上に設けられたトランジスタと、
前記半導体基板上に設けられ、前記半導体基板の上面の温度をモニタする温度検出用ダイオードと、
前記トランジスタのエミッタ又はソースと前記温度検出用ダイオードのカソードに共通に接続された外部電極と、
前記半導体基板の外部に配置された中継パッドと、
前記中継パッドと前記トランジスタのエミッタ又はソースを接続する第１のワイヤと、
前記中継パッドと前記温度検出用ダイオードのカソードを接続する第２のワイヤとを備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
半導体基板と、
前記半導体基板上に設けられたトランジスタと、
前記半導体基板上に設けられ、前記半導体基板の上面の温度をモニタする温度検出用ダイオードと、
前記トランジスタのエミッタ又はソースと前記温度検出用ダイオードのカソードに共通に接続された外部電極と、
前記半導体基板上に配置され、裏面が前記トランジスタのエミッタ又はソースに接合された電極板と、
前記電極板の上面と前記温度検出用ダイオードのカソードを接続するワイヤとを備えることを特徴とする半導体装置。
【手続補正書】
【提出日】平成27年11月11日(2015.11.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
前記半導体基板上に設けられたトランジスタと、
前記半導体基板上に設けられ、前記半導体基板の上面の温度をモニタする温度検出用ダイオードと、
前記トランジスタのエミッタ又はソースと前記温度検出用ダイオードのカソードに共通に接続された外部電極と、
前記トランジスタのエミッタ又はソースと前記温度検出用ダイオードのカソードを接続するワイヤとを備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
半導体基板と、
前記半導体基板上に設けられたトランジスタと、
前記半導体基板上に設けられ、前記半導体基板の上面の温度をモニタする温度検出用ダイオードと、
前記トランジスタのエミッタ又はソースと前記温度検出用ダイオードのカソードに共通に接続された外部電極と、
前記トランジスタのエミッタ又はソースに接続された複数のワイヤとを備え、
前記複数のワイヤのうち１本がステッチされて前記温度検出用ダイオードのカソードに接続されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
半導体基板と、
前記半導体基板上に設けられたトランジスタと、
前記半導体基板上に設けられ、前記半導体基板の上面の温度をモニタする温度検出用ダイオードと、
前記トランジスタのエミッタ又はソースと前記温度検出用ダイオードのカソードに共通に接続された外部電極と、
前記半導体基板の外部に配置された中継パッドと、
前記中継パッドと前記トランジスタのエミッタ又はソースを接続する第１のワイヤと、
前記中継パッドと前記温度検出用ダイオードのカソードを接続する第２のワイヤとを備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
半導体基板と、
前記半導体基板上に設けられたトランジスタと、
前記半導体基板上に設けられ、前記半導体基板の上面の温度をモニタする温度検出用ダイオードと、
前記トランジスタのエミッタ又はソースと前記温度検出用ダイオードのカソードに共通に接続された外部電極と、
前記半導体基板上に配置され、裏面が前記トランジスタのエミッタ又はソースに接合された電極板と、
前記電極板の上面と前記温度検出用ダイオードのカソードを接続するワイヤとを備えることを特徴とする半導体装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明に係る半導体装置は、半導体基板と、前記半導体基板上に設けられたトランジスタと、前記半導体基板上に設けられ、前記半導体基板の上面の温度をモニタする温度検出用ダイオードと、前記トランジスタのエミッタ又はソースと前記温度検出用ダイオードのカソードに共通に接続された外部電極と、前記トランジスタのエミッタ又はソースと前記温度検出用ダイオードのカソードを接続するワイヤとを備えることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2015025422.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成28年10月5日(2016.10.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
前記半導体基板上に設けられたトランジスタと、
前記半導体基板上に設けられ、前記半導体基板の上面の温度をモニタする温度検出用ダイオードと、
前記トランジスタのエミッタ又はソースと前記温度検出用ダイオードのカソードに共通に接続された外部電極と、
前記半導体基板の外部に配置された中継パッドと、
前記中継パッドと前記トランジスタのエミッタ又はソースを接続する第１のワイヤと、
前記中継パッドと前記温度検出用ダイオードのカソードを接続する第２のワイヤとを備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
半導体基板と、
前記半導体基板上に設けられたトランジスタと、
前記半導体基板上に設けられ、前記半導体基板の上面の温度をモニタする温度検出用ダイオードと、
前記トランジスタのエミッタ又はソースと前記温度検出用ダイオードのカソードに共通に接続された外部電極と、
前記半導体基板上に配置され、裏面が前記トランジスタのエミッタ又はソースに接合された電極板と、
前記電極板の上面と前記温度検出用ダイオードのカソードを接続するワイヤとを備えることを特徴とする半導体装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明に係る半導体装置は、半導体基板と、前記半導体基板上に設けられたトランジスタと、前記半導体基板上に設けられ、前記半導体基板の上面の温度をモニタする温度検出用ダイオードと、前記トランジスタのエミッタ又はソースと前記温度検出用ダイオードのカソードに共通に接続された外部電極と、前記半導体基板の外部に配置された中継パッドと、前記中継パッドと前記トランジスタのエミッタ又はソースを接続する第１のワイヤと、前記中継パッドと前記温度検出用ダイオードのカソードを接続する第２のワイヤとを備えることを特徴とする。
【国際調査報告】
2015025422.tif 000012
2015025422.tif 000013