[發明專利]半導體裝置以及電子設備

有效

• 申請號: 201280057121.9
• 申請日: 2012-09-27
• 公開（公告）號: CN103946978B
• 公開（公告）日: 2017-03-01
• 發明（設計）人: 谷口清美;植田順;小野敦
• 申請（專利權）人: 夏普株式會社
• 主分類號: H01L25/07
• 分類號: H01L25/07;H01L25/18
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 閆小龍,徐紅燕

技術領域

本發明涉及包括常開（normally?on）型的開關有源元件的半導體裝置以及具備該半導體裝置的電子設備。

背景技術

與家電等的省功耗化相對應，功率器件（power?device）、功率模塊（power?module）等半導體裝置的低損耗化受到重視。在這樣的狀況下，以謀求進一步的低損耗化為目的，正在進行使用寬帶隙（wide?bandgap）半導體的功率器件等半導體裝置的開發。

特別是，將GaN（氮化鎵）類的III族氮化物半導體作為材料的場效應管（FET）因為可期待低導通電阻（low?on－resistance）的優點而正在進行各種半導體裝置的開發。作為氮化鎵類的場效應管，已知有利用GaN和AlGaN（氮化鋁鎵）的異質結構造的AlGaN/GaN?HFET（Heterojunction?FET：異質結場效應管）。該AlGaN/GaN?HFET因為具有低導通電阻、高速動作、高耐受電壓、高耐熱性這些優點而受到矚目。

然而，因為上述的AlGaN/GaN?HFET通常是常開型的場效應管，所以，在柵極電壓為0V時是導通（ON）狀態，欲設為截止（OFF）狀態，就必須在柵極施加負電壓。在功率器件中，為了處理大電流，要求是在零偏壓時切斷電流的常關（normally?off）型。因而，像AlGaN/GaN?HFET那樣的常開型的場效應管存在不能直接作為功率器件使用的問題。

針對這樣的問題，在專利文獻1中公開了用于使用常開型的有源元件來實現常關動作的半導體裝置。在該半導體裝置中，常開型場效應管和常關型場效應管進行共源共柵（cascode）連接。

具體地說，在該半導體裝置中，常開型的第1場效應管的漏極與第1節點連接，常關型的第2場效應管的源極與第2節點連接。此外，在第1場效應管的控制電極與第2節點之間連接有開關元件。開關元件在該半導體裝置為截止的期間以不會由于上述第1場效應管導通而變為第2場效應管的耐受電壓以上的方式動作，當第2控制電極的電壓成為規定值以上時，從第1節點向第2節點方向導通。

像上述那樣構成的半導體裝置作為通過使第2場效應管的控制電極的電壓為正電壓而進行導通動作的常關型的晶體管進行動作。而且，通過將這樣的半導體裝置密封在TO220等封裝（package）內，從而能提供高耐受電壓且能進行高速動作的常關型的場效應管。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本國公開專利公報“特開2011－29386號公報（2011年2月10日公開）”。

發明內容

發明要解決的課題

然而，上述半導體裝置在安裝于封裝的導電性基板上的狀態下，會對半導體裝置原來具有的電特性附加由上述封裝的寄生參數造成的影響。因此，根據封裝的安裝構造，存在半導體裝置的規格受到限定的問題。

在此，所謂半導體裝置的規格的限定，例如包括在將半導體裝置的開關從導通狀態切換為截止狀態時，由通過封裝的寄生參數的影響所產生的振鈴（ringing）造成的開關速度的延遲、寄生參數中的功率損耗等。所謂封裝的寄生參數，是半導體裝置的設計中未包括的、由封裝的材料、構造、設計圖案（layout）（元件的配置、布線位置等）所決定的電容C、電阻R、包括晶體管的電流路徑的電感L。

在從導通到截止或從截止到導通這樣進行切換半導體裝置的狀態的開關時，驅動電壓的矩形波（脈沖）包括高次諧波。特別是，在進行高速開關時，在脈沖中，上升沿陡峭，因此，包括頻率高的高次諧波。而且，在由于寄生參數而使阻抗變化的地方，會引起上述高次諧波的反射，反射的所有的（具有各種頻率）波重疊，由此產生振鈴等。在振鈴（一邊進行衰減）存續的期間，電流從電流路徑持續泄露，該漏電流使得產生功率損耗。

特別是，在使用半導體裝置使電源等導通/截止的情況下，理想的情況是，在半導體裝置的開關截止時電壓瞬間為零，超調量（over?shoot）超過閾值的情況在施加電壓的設備的動作方面是不優選的。因而，盡量將振鈴抑制得較小是重要的。

由上述寄生參數造成的對半導體裝置的電特性的影響的大小由封裝或半導體裝置的俯視圖或側視圖對半導體裝置所具有的電流路徑所形成的環路的內側的區域的平面面積（投影面積）的大小所決定。換言之，由寄生參數造成的影響的大小由電流路徑的3維空間中的形狀和長度所決定。上述面積越小，由寄生參數造成的對半導體裝置的影響也越小。雖然在上述環路的內側的區域的面積（環路面積）中最重要的是上述俯視圖的平面面積，但是，上述側面圖的平面面積也不能忽略。