[發明專利]半導體裝置

有效

• 申請號: 200910151664.7
• 申請日: 2009-07-13
• 公開（公告）號: CN101740567A
• 公開（公告）日: 2010-06-16
• 發明（設計）人: 楠茂
• 申請（專利權）人: 三菱電機株式會社
• 主分類號: H01L27/06
• 分類號: H01L27/06;H01L29/739;H01L29/78;H01L23/58;H01L23/64
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 何欣亭;李家麟

技術領域

本發明涉及具有IGBT(絕緣柵雙極型晶體管：Insulated?Gate Bipolar?Transistor)或功率MOSFET等功率器件的半導體裝置，尤其 涉及具備耐壓保持或短路保護功能的半導體裝置。

背景技術

具有在主電極間施加高電壓的功率器件的半導體裝置，需要耐壓 保持和短路保護。即，具有功率器件的半導體裝置要求具有高的耐壓， 且，即使主電極間短路的場合也具有在一定時間內不會令功率器件劣 化的短路耐量。

為了將功率器件高耐壓化，一般使半導體裝置具備稱為保護環 (guard?ring)或場板(field?plate)的結構。保護環指的是以包圍形成 功率器件的元件區域的方式形成為環形的PN結區域。保護環以同心 圓狀設置多個，從而構成耐壓保持區域。又，利用保護環的眾所周知 的效果(作用)來進行在半導體裝置的半導體層中的電場緩沖。

場板指的是在功率器件的柵電極-漏電極間的襯底表面上隔著 絕緣膜配置的電極。場板上往往被施加與功率器件的柵極電壓相當的 電壓。利用場板的眾所周知的效果(作用)來進行在半導體裝置的半 導體層中的電場緩沖。如上所述，為了耐壓保持而采用保護環或場板。

另一方面，為了提高功率器件的短路耐量，考慮提高功率器件的 導通電阻的方案，從而即使功率器件的主電極間被施加高電壓的場合 也能抑制大電流流過。在專利文獻1-7中記載了關于其它耐壓保持 或短路保護的已知技術。

專利文獻1：日本特開平04-212468號公報

專利文獻2：日本特開平11-330456號公報

專利文獻3：日本特開平04-000768號公報

專利文獻4：日本特開2006-173437號公報

專利文獻5：日本特開平06-338512號公報

專利文獻6：日本特開平04-332173號公報

專利文獻7：日本特開2005-217152號公報

由于正常電位沒有固定(浮動)，上述的(多個)保護環具有在 元件區域側(內側)電場強、外周側電場平緩的傾向。該場合，存在 由于延伸半導體層(元件側區域)中發生的耗盡層的效果并不充分， 得不到所需耐壓的問題。此外，還存在為了提高耐壓必須擴大耐壓保 持區域的問題。在使用場板的場合也同樣地存在耐壓保持(提高耐壓) 不充分或芯片無法微細化/小型化的問題。

此外，為了提高短路耐量而提高功率器件的導通電阻，這樣就會 直接導致功率器件的電氣特性下降，即性能降低。具體地說，存在難 以進行功率器件的低耗電化或高輸出化的問題。

發明內容

本發明為了解決上述那樣的課題構思而成，其目的在于提供無需 特別擴大耐壓保持區域而進行有效的耐壓保持或者通過提高短路耐 量來改善性能的半導體裝置。

本發明的半導體裝置的特征在于具備：功率器件，該功率器件形 成在具有半導體層的半導體襯底上，多個保護環，以包圍該功率器件 的方式形成在該半導體襯底上，以及電壓施加部件，對該多個保護環 中越靠外周側的保護環施加越高的電壓。

本發明的半導體裝置，具有半導體層、在該半導體層上形成的柵 電極、在該半導體層上形成的漏電極和在該半導體層上形成的源電 極，其特征在于：

在該半導體層上具備形成在該柵電極與該漏電極之間的絕緣膜； 在該絕緣膜內形成的多個絕緣膜內電極；以及電壓施加部件，該電壓 施加部件對該多個絕緣膜內電極中越靠該漏電極側的絕緣膜內電極 施加越高的電壓。

本發明的半導體裝置，在具有半導體層的功率器件表面上形成柵 電極、漏電極、和源電極，其特征在于具備：埋入絕緣膜，該埋入絕 緣膜形成在該半導體層中；多個埋入絕緣膜內電極，形成在該埋入絕 緣膜中且該漏電極與該柵電極之間；電壓施加部件，對該多個埋入絕 緣膜內電極中越靠該漏電極側的埋入絕緣膜內電極施加越高的電壓。

本發明的半導體裝置，具有半導體層、在該半導體層表面形成的 柵電極、在該半導體層表面形成的發射極、和該半導體層背面形成的 集電極，其特征在于具備：

柵極布線，用于向該柵電極傳送柵極驅動信號；延遲電路，對該 柵極驅動信號進行延遲；以及接地部件，當輸入該延遲電路的輸出電 壓和該半導體層的電壓，且該延遲電路的輸出電壓和該集電極的電壓 均為高電平時，將該柵極布線接地。