半導(dǎo)體裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置，特別是涉及具備IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor，絕緣棚.雙極型晶體管)、MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field EffectTransistor，金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)和控制IC(Integrated Circuit，集成電路)的半導(dǎo)體裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在電源裝置、電動機(jī)控制等的逆變電路中，作為功率半導(dǎo)體元件，通常使用IGBT或MOSFET。IGBT具有在高耐壓和大電流的區(qū)域通態(tài)電阻小的特性，另一方面，MOSFET具有在中耐壓/低耐壓和小電流的區(qū)域通態(tài)電阻小的特性。因此，已知有如下半導(dǎo)體裝置，該半導(dǎo)體裝置利用IGBT和MOSFET的特性，具有在從低耐壓至高耐壓以及從小電流至大電流的范圍內(nèi)減小通態(tài)電阻的特性(例如，參照專利文獻(xiàn)1、專利文獻(xiàn)2)。
[0003]使用了由功率半導(dǎo)體元件與控制IC集成在同一封裝件所構(gòu)成的半導(dǎo)體裝置作為IPMdntelligent Power Module，智能功率模塊)，控制IC內(nèi)置有驅(qū)動該功率半導(dǎo)體元件的驅(qū)動電路和保護(hù)電路。
[0004]圖7是示出以往的具備IGBT和MOSFET的半導(dǎo)體裝置的一個(gè)示例的電路圖。
[0005]該半導(dǎo)體裝置具備功率半導(dǎo)體元件100和控制IC 101。對功率半導(dǎo)體元件100而言，IGBT 102與MOSFET 103并聯(lián)連接。即，IGBT 102的發(fā)射極和MOSFET 103的源極與功率半導(dǎo)體元件100的端子E和端子SO連接，IGBT 102的集電極和MOSFET 103的漏極與功率半導(dǎo)體元件100的端子C連接。另外，IGBT 102的柵極通過電阻104與功率半導(dǎo)體元件100的端子GO連接，MOSFET 103的柵極直接與功率半導(dǎo)體元件100的端子GO連接。需要說明的是，反并聯(lián)連接到MOSFET 103的二極管105是形成于MOSFET 103的體二極管，并用作使來自功率半導(dǎo)體元件100的端子E的電流回流的續(xù)流二極管。功率半導(dǎo)體元件100的端子SO和端子GO分別與控制IC101的端子UO和端子TO連接。
[0006]通過使IGBT 102與MOSFET 103并聯(lián)連接，功率半導(dǎo)體元件100利用MOSFET 103的特性，減小在低電流區(qū)域的通態(tài)電阻，由此能夠減小穩(wěn)態(tài)損耗。另一方面，在大電流區(qū)域，成為IGBT 102的特性，能夠防止元件損壞。
[0007]而且，將高阻值的電阻104連接到IGBT 102的柵極，并且，當(dāng)功率半導(dǎo)體元件100接通時(shí)，以首先接通MOSFET 103，然后接通IGBT 102的方式來降低反饋電容從而減小傳導(dǎo)損耗。
[0008]另外，雖然未特別地圖示，但是控制IC 101具備過電流保護(hù)電路。該過電流保護(hù)電路例如在端子UO監(jiān)測流經(jīng)IGBT 102的發(fā)射極的電流，當(dāng)流經(jīng)發(fā)射極的電流超過預(yù)定的閾值時(shí)，強(qiáng)制降低端子TO的電位從而使IGBT 102和MOSFET 103斷開。
[0009]對如上構(gòu)成的半導(dǎo)體裝置而言，例如，準(zhǔn)備結(jié)構(gòu)相同的另外的半導(dǎo)體裝置，并且串聯(lián)連接各個(gè)功率半導(dǎo)體元件從而作為圖騰柱電路，由此能夠構(gòu)成半橋逆變電路。在這樣的逆變電路中，通過對高側(cè)橋臂或低側(cè)橋臂的功率半導(dǎo)體元件進(jìn)行接通或斷開控制，例如能夠?qū)⒅绷麟妷恨D(zhuǎn)換為交流電壓。
[0010]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0011]專利文獻(xiàn)
[0012]專利文獻(xiàn)1:日本特開平4-354156號公報(bào)(圖2、圖5)
[0013]專利文獻(xiàn)2:日本特開2014-130909號公報(bào)(圖5)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]技術(shù)問題
[0015]例如，在用于低側(cè)橋臂的半導(dǎo)體裝置中，在對功率半導(dǎo)體元件進(jìn)行接通控制的期間，高側(cè)橋臂的半導(dǎo)體裝置發(fā)生了短路事故的情況下，控制IC檢測到功率半導(dǎo)體元件的過電流并斷開功率半導(dǎo)體元件。由此，對功率半導(dǎo)體元件而言，存在因集電極電流的急劇的下降導(dǎo)致集電極電壓上升，IGBT和MOSFET達(dá)到它們的耐壓的情況。另外，當(dāng)檢測出過電流時(shí)，IGBT和MOSFET基本同時(shí)斷開，因此，在被施加高電壓的狀態(tài)下因大電流流動元件被破壞為止的短路保證時(shí)間受到短路保證時(shí)間短的IGBT的特性制約，成為短路耐受量低的半導(dǎo)體
目.ο
[0016]本發(fā)明是為了解決這種問題而完成的，其目的在于，提供一種能夠保護(hù)功率半導(dǎo)體元件免于隨著檢測到過電流時(shí)的斷開控制的異常高壓損害的半導(dǎo)體裝置。
[0017]技術(shù)方案
[0018]在本發(fā)明中為了解決上述課題，提供一種半導(dǎo)體裝置，半導(dǎo)體裝置形成為使在同一芯片上形成的IGBT和MOSFET并聯(lián)連接而構(gòu)成，并使它們的柵極端子分別獨(dú)立地構(gòu)成。該半導(dǎo)體裝置具備:IGBT ;M0SFET，耐壓比該IGBT低，漏極和源極分別連接到IGBT的集電極和發(fā)射極；以及控制1C，其將第一控制信號發(fā)送到作為第一柵極的IGBT的柵極，將第二控制信號發(fā)送到作為第二柵極的MOSFET的柵極，并且控制IC具有過電流檢測電路和強(qiáng)制關(guān)斷電路，上述電流檢測電路檢測IGBT的過電流，上述強(qiáng)制關(guān)斷電路強(qiáng)制地使第一控制信號成為斷開信號。當(dāng)在通過上述第一控制信號和上述第二控制信號對上述IGBT和上述MOSFET進(jìn)行接通控制期間，上述過電流檢測電路檢測出了過電流時(shí)，該控制IC的強(qiáng)制關(guān)斷電路強(qiáng)制地使第一控制信號成為斷開信號。
[0019]有益效果
[0020]上述構(gòu)成的半導(dǎo)體裝置具有以下優(yōu)點(diǎn):對并聯(lián)連接的IGBT和MOSFET的柵極進(jìn)行獨(dú)立地控制，在檢測IGBT的過電流時(shí)首先斷開IGBT，由此能夠兼顧高通道密度化和短路耐受量提尚。
【附圖說明】
[0021]圖1是示出第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的圖。
[0022]圖2是示出第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的主要部分波形的時(shí)序圖。
[0023]圖3是示出第二實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的圖。
[0024]圖4是示出第二實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的短路耐受量的圖。
[0025]圖5是示出第三實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的圖。
[0026]圖6是示出第三實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的主要部分波形的時(shí)序圖。
[0027]圖1是示出以往的具備IGBT和MOSFET的半導(dǎo)體裝置的一個(gè)示例的電路圖。
[0028]符號說明
[0029]10功率半導(dǎo)體元件
[0030]11 IGBT
[0031]12 SJM0SFET
[0032]20 控制 IC
[0033]21、22、23 電阻
[0034]24運(yùn)算放大器
[0035]25恒定電流源
[0036]26電容器
[0037]27晶體管
[0038]28電壓源
[0039]29門閂電路
[0040]30 RS 觸發(fā)器
[0041]31晶體管
[0042]35 電阻
[0043]36比較器
[0044]37基準(zhǔn)電壓源
[0045]38晶體管
[0046]41基準(zhǔn)電壓源
[0047]42比較器
[0048]43、44逆變電路
[0049]45 電阻
[0050]46電容器
[0051]47、48逆變電路
[0052]51齊納二極管
[0053]52 電阻
[0054]53電壓檢測電路
[0055]54 NAND 電路
[0056]55逆變電路
【具體實(shí)施方式】
[0057]以下，參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。需要說明的是，在各實(shí)施方式中，作為M0SFET，采用了與現(xiàn)有的MOSFET相比能夠進(jìn)一步降低傳導(dǎo)損耗和開關(guān)損耗的超接合型MOSFET (Super Junct1n MOSFET:SJM0SFET)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明，但MOSFET也可以不是超接合型而是通常的MOSFET。另外，對各實(shí)施方式而言，在不矛盾的范圍內(nèi)能夠部分地組合多個(gè)實(shí)施方式來實(shí)施。
[0058]〈第一實(shí)施方式〉
[0059]圖1是示出第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的圖，圖2是示出第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的主要部分波形的時(shí)序圖。
[0060]第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置具備功率半導(dǎo)體元件10和控制IC 20。功率半導(dǎo)體元件10是在同一芯片上并聯(lián)連接IGBT 11和SJM0SFET 12而形成的。在此，IGBT 11具備供主電流流過的主元件和檢測該主元件的電流的電流感測元件。需要說明的是，在圖1中利用一個(gè)IGBT標(biāo)記來表示主元件與電流感測元件，并且僅區(qū)分發(fā)射極端子，表示主元件的發(fā)射極端子與電流感測元件的發(fā)射極端子的這兩個(gè)。另外，在SJM0SFET 12中也以如下狀態(tài)構(gòu)成，即，使檢測主元件12a的電流的電流感測元件12b與供主電流流過的該主元件12a并聯(lián)連接。
[0061]在該功率半導(dǎo)體元件10中，IGBT 11的發(fā)射極和SJM0SFET 12的源極一起連接到功率半導(dǎo)體元件10的端子E。另外，IGBT 11的集電極和SJM0SFET 12的漏極一起連接到功率半導(dǎo)體元件10的端子C。IGBT 11的電流感測元件的發(fā)射極端子連接到端子SI，SJM0SFET12的電流感測元件12b的源極連接到端子S2。
[0062]IGBT 11和SJM0SFET 12