[发明专利]半导体装置及其试验方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体装置及其试验方法。

背景技术

功率用半导体元件即功率器件作为控制大容量的功率的无触点的开关而在节能化不断发展的空调、冰箱、洗衣机等家电制品的逆变器电路、高速列车或地铁等的电力机车的电动机控制中应用。特别是近年来，作为考虑地球环境，作为将电和发动机并用而行驶的混合动力车的逆变器（inverter）/变换器（converter）控制用的功率器件、太阳光或风力发电用的变换器用途，其应用领域不断扩展。包含这些功率器件等的半导体芯片例如在专利文献1中公开。

专利文献

专利文献1：日本特开2005－322781号公报。

在半导体芯片中，为了使其电特性提高，使半导体芯片薄厚度化的技术成为主流。可是，当进行半导体芯片的薄厚度化时，对半导体芯片施加的应力在面内的偏差产生影响，面内的电特性的偏差变大。而且，当电特性的偏差变大时，在半导体芯片中局部地流过大的电流，因此存在流过大的电流的部分的发热变大，半导体装置的寿命变短的情况。此外，不能区别在高温保持试验、功率循环（power cycle）试验中的品质恶化是由应力造成的，还是由芯片制造的不合格造成的。

发明内容

因此，本发明正是鉴于上述那样的问题点而完成的，其目的在于提供一种能抑制在半导体芯片中局部地流过大的电流、并且能排除试验中的应力的影响的技术。

本发明的半导体装置具备：半导体芯片，具有控制电极；以及应力检测用元件，设置在所述半导体芯片的表面，检测对该表面施加的应力。而且，所述半导体装置基于用所述应力检测用元件检测出的应力，控制对所述控制电极施加的控制信号。

根据本发明，基于用应力检测用元件检测出的半导体芯片的应力，控制开关元件的栅极信号。因此，能抑制在半导体芯片的施加大的应力的部分流过大的电流。因此，能抑制该部分中的发热变大，因此能使寿命变长。

附图说明

图1是表示实施方式1的半导体装置所具备的半导体芯片的结构的俯视图。

图2是表示压电电阻元件的结构的图。

图3是表示对压电电阻元件施加的应力、和其电阻值的变化率的关系的图。

图4是表示实施方式1的半导体装置的电路结构的图。

图5是表示实施方式2的半导体装置所具备的半导体芯片的结构的俯视图。

图6是表示实施方式2的半导体装置的电路结构的图。

图7是表示压电电阻元件具有的电阻的种类、和其电阻系数的关系的图。

图8是表示实施方式4的半导体装置所具备的半导体芯片的结构的剖视图。

图9是表示实施方式4的半导体装置所具备的半导体芯片的结构的剖视图。

图10是表示具有扩散层的压电电阻元件的电阻值和温度的关系的图。

图11是表示具有多晶硅层的压电电阻元件的电阻值和温度的关系的图。

图12是表示实施方式5的半导体装置所具备的半导体芯片的结构的俯视图。

图13是表示实施方式6的半导体装置的结构的剖视图。

图14是表示对半导体芯片施加的应力的图。

图15是表示形成了实施方式7的半导体芯片的晶片的状态的俯视图。

图16是表示对半导体芯片施加的应力和温度的关系的图。

图17是表示对半导体芯片施加的应力的大小的分布图。

图18是表示应力对半导体芯片的电特性所施加的影响的图。

图19是表示电特性的变动、和在集电极-发射极间流过的电流值的变化的关系的图。

具体实施方式

<实施方式1>

首先，在针对本发明的实施方式1的半导体装置进行说明之前，针对与其关联的半导体装置（以下，称为“关联半导体装置”）进行说明。该关联半导体装置具备半导体芯片，该半导体芯片包含低损耗、并且控制大电流的代表性的IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管）。该IGBT在成为半导体芯片的晶片的表面侧具有栅极电极以及发射极电极，在背面侧具有集电极电极。