[发明专利]半导体装置

说明书

半导体装置具备：半导体基板，具有上表面和下表面；上表面电极，设置在半导体基板的上表面；及下表面电极，设置在半导体基板的下表面。在俯视观察时，半导体基板具有包含半导体基板的中心的第一范围和位于第一范围与半导体基板的外周缘之间的第二范围。在第一范围和第二范围分别设置内置有体二极管的MOSFET结构。MOSFET结构在第一范围与第二范围之间互不相同，以使相对于相同电流密度的体二极管的正向电压在第一范围中比在第二范围中高。

技术领域

本说明书中公开的技术涉及半导体装置，特别是涉及用于改善半导体装置的温度分布的技术。

背景技术

日本特开2011-134950号公报公开了一体地形成有IGBT(Insulated GateBipolar Transistor，绝缘栅双极晶体管)和续流二极管的半导体装置。这种半导体装置也称为RC(Reverse Conducting，逆导)-IGBT，具有沿着半导体基板的下表面交替地设有IGBT的集电极区和续流二极管的阴极区的结构。在该半导体装置中，集电极区相对于阴极区之比在半导体基板的中央部大，在半导体基板的周缘部小。根据这样的结构，在散热性差的中央部，能抑制半导体基板的发热量，因此能改善半导体装置的温度分布(即，均匀化)。

发明内容

作为具有与RC-IGBT同样的功能的其他的半导体装置，已知具有内置有体二极管(也称为寄生二极管)的MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金氧半场效晶体管)结构的半导体装置。在这种半导体装置中，MOSFET结构的体二极管能够作为续流二极管发挥功能。然而，MOSFET结构的体二极管的与通电相伴的发热量比较大。由此，如果利用体二极管作为续流二极管，则半导体基板容易成为高温，而且，温度分布的变动也容易增大。上述的文献的技术对于温度分布的改善有效，但是RC-IGBT利用了特有的结构，因此无法采用于具有MOSFET结构的半导体装置。

因此，本说明书提供用于改善具有MOSFET结构的半导体装置的温度分布的技术。

在本说明书公开的技术中，在半导体基板之中确定散热性不同的至少两个范围，在上述的范围之间使MOSFET结构(特别是体二极管涉及的结构)互不相同。详细而言，以相对于相同电流密度的体二极管的正向电压在散热性差的范围中高并在散热性优异的范围中低的方式设计各范围中的MOSFET结构。根据这样的结构，在电流向MOSFET结构的体二极管流动时，在散热性差的范围中，电流密度小，在散热性优异的范围中，电流密度大。其结果是，在散热性不同的多个范围中，温度分布被均匀化。需要说明的是，体二极管的正向电压能够以避免对例如接通电压这样的MOSFET的特性造成影响的方式进行调整。

通过本技术的一方面，公开了如下的半导体装置。该半导体装置具备：半导体基板，具有上表面和下表面；上表面电极，设置在半导体基板的上表面；及下表面电极，设置在半导体基板的下表面。在俯视观察时，半导体基板具有包含半导体基板的中心的第一范围和位于第一范围与半导体基板的外周缘之间的第二范围。在第一范围和第二范围分别设置内置有体二极管的MOSFET结构。MOSFET结构在第一范围与第二范围之间互不相同，以使相对于相同电流密度的体二极管的正向电压在第一范围中比在第二范围中高。

在上述的半导体装置中，包含半导体基板的中心的第一范围与位于其周围的第二范围相比，在散热性上差。由此，为了使体二极管的电流密度在第一范围中比在第二范围中小而在第一范围与第二范围之间使MOSFET结构互不相同。根据这样的结构，在散热性差的第一范围中，能抑制体二极管产生的发热量，因此能改善半导体装置的温度分布。