[发明专利]功率半导体装置

说明书

技术领域

本发明涉及功率半导体装置，特别涉及具备立式功率器件的功率半 导体装置。

背景技术

作为立式功率器件，有功率二极管、功率MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor：金属氧化物半导体场效应晶体 管)、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极型晶体管) 等，一般将具有单体或多个这些器件(芯片)，实施所期望的配线等并 收容在一个封装件中的装置，称为功率半导体装置。

作为考虑这样的功率半导体装置的可靠性的一个指标，有“功率循 环寿命”这样的指标。该功率循环寿命表示基于如下情况的寿命，即， 作为配线的一部分而接合在芯片的电极上的金属线在其接合界面附近， 由于伴随工作的频繁的温度变化而发生剥离、破断。例如，如果是IGBT， 则该功率循环寿命依赖于接合发射极电极和发射极金属线的区域的温 度(Tj)，ΔTj(＝Tj_max.-Tj_min.)越小则功率循环寿命越长。此外，已知 即使ΔTj相同，如果Tj_min.小则功率循环寿命变长。而且，针对这样的 功率循环寿命的提高而考虑的功率器件例如在日本专利申请公开2004 -363327号公报中已被公开。

例如，在IGBT芯片的发射极电极上连接有多个金属线(发射极金 属线)功率半导体装置中，由于电流集中到发射极金属线的连接部，所 以发射极金属线连接部的温度Tja变得大于其周边区域的温度Tjb，结 果，由于Tj_max.、ΔTj的值变高，所以存在功率循环寿命下降的问题。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种具有优良的 功率循环寿命的功率半导体装置。

本发明的一个的功率半导体装置具备：半导体衬底；和形成在半导 体衬底上的立式功率器件的多个单元结构。半导体衬底具有主表面。多 个单元结构中的位于主表面的中央部的一个单元结构构成为，具有比多 个单元结构中的位于主表面的外周部的其它单元结构的通电能力低的 通电能力。

本发明的另一个的功率半导体装置具备：半导体衬底；和形成在半 导体衬底上的立式功率器件的多个单元结构。半导体衬底具有主表面。 多个单元结构中的位于主表面中的金属线接合部的正下方的一个单元 结构构成为，具有比多个单元结构中的位于金属线接合部的正下方以外 的位置的其它单元结构的通电能力低的通电能力。

本发明的再一个的功率半导体装置具备：半导体衬底；和形成在半 导体衬底上的立式功率器件的多个单元结构。半导体衬底具有主表面。 在主表面上，存在至少包括一个金属线接合部和其它金属线接合部的多 个金属线接合部。多个单元结构中的位于一个金属线接合部的正下方的 一个单元结构构成为，具有与多个单元结构中的位于其它金属线接合部 的正下方的其它单元结构的通电能力不同的通电能力。

根据本发明，通过对应于半导体衬底的主表明的热阻分布改变多个 单元结构的通电能力，能够使半导体衬底的主表面的温度分布均匀化， 由此，能够实现具有优良的功率循环寿命的功率半导体装置。

本发明的上述和其它目的、特征、方面和优点能够根据与附图相关 联地理解的本发明的后述的详细的说明变得很清楚。

附图说明

图1是表示作为本发明的实施方式1的功率半导体装置的模块的示 意结构的概略平面图。

图2是表示图1的功率半导体装置的等价电路的图。

图3表示作为本发明的实施方式1的功率半导体装置，形成有功率 器件的芯片的示意结构的概略平面图。

图4是放大表示图3的区域R的局部放大平面图。

图5是概略表示形成有图3和图4所示的功率器件的芯片的单元区 域的结构的局部断裂立体图。

图6是沿图5的VI-VI线的概略截面图。

图7是表示本发明的实施方式1的功率半导体装置的IGBT的单元 区域的中央部和外周部的概略平面图。

图8A是表示温度测定时的IGBT芯片的单元区域和发射极金属线 的接合状态的图，图8B是表示单元区域的各部分的温度分布的图。