[發(fā)明專利]半導體集成電路裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380019201.X
• 申請日: 2013-08-02
• 公開（公告）號: CN104221147B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發(fā)明（設計）人: 今井朋弘;山路將晴
• 申請（專利權）人: 富士電機株式會社
• 主分類號: H01L27/08
• 分類號: H01L27/08;H01L21/336;H01L21/764;H01L21/822;H01L21/8234;H01L21/8238;H01L27/04;H01L27/088;H01L27/092;H01L29/786
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙)11277
• 代理人: 劉新宇

技術領域

本發(fā)明涉及一種半導體集成電路裝置。

背景技術

功率器件除了利用于電動機控制用逆變器外，還在容性負載大的PDP(等離子顯示面板)、液晶面板等的電源用途、空調或照明等的家電用逆變器用途等很多領域中廣泛地利用。近年來，由于LSI技術的進步，實際使用了確保達到1200V的高電壓的高耐壓IC(HVIC：High?Voltage?Integrated?Circuit(高壓集成電路))。

作為HVIC，將上下臂的驅動功能搭載于一個硅片上得到的IC、進一步將控制電路、功率半導體器件也搭載于一個硅片上得到的IC等系列化，作為逆變器整體也有助于高效化、部件數削減。關于高耐壓IC的電路結構，以具備電動機作為負載的電動機控制用逆變器為例進行說明。圖9是表示高耐壓驅動IC的主要部分(單相)的結構的電路圖。圖10是表示功率模塊100動作時的中間電位Vs的變動的特性圖。在圖10中示出第一MOSFET?101和第二MOSFET?102互補地導通/截止(on/off)時的、連接點105的中間電位Vs的變動。

如圖9所示，驅動電路111是驅動功率模塊100的電路。功率模塊100是將高壓側的第一MOSFET(絕緣柵型場效應晶體管)101(上臂輸出元件)和低壓側的第二MOSFET?102(下臂輸出元件)串聯連接得到的單相的逆變器電路，對作為負載的電動機112進行驅動。附圖標記103和附圖標記104是FWD(續(xù)流二極管)。

第一MOSFET?101的漏極與主電源Vds連接。第一MOSFET?101的源極與第二MOSFET?102的漏極連接。第二MOSFET?102的源極被接地。第一MOSFET?101的源極與第二MOSFET?102的漏極的連接點105是由功率模塊100構成的主電路的輸出點。

中間電位Vs通過第一MOSFET?101和第二MOSFET?102互補地導通/截止(on/off)而在主電源Vds的高電位側電位(例如400V)與低電位側電位(例如地電位GND＝0V)之間重復上升(以下設為第一狀態(tài)121)和下降(以下設為第二狀態(tài)122)變動(圖10)。

驅動電路111具有省略圖示的控制單元、高壓側驅動電路、低壓側驅動電路以及電平移位器(level?shifter)。高壓側驅動電路通過對以施加于Vs端子的中間電位Vs為基準的VB端子施加的高壓側電源電位VB來進行動作，用于驅動第一MOSFET?101。低壓側驅動電路通過對以地電位GND為基準的Vcc端子施加的低壓側電源電位Vcc來進行動作，用于驅動第二MOSFET?102。

具體地說，從控制單元輸出的低壓側電平的接通/斷開信號經由低壓側驅動電路從低壓側輸出端子LO輸入到第二MOSFET?102的柵極。另外，低壓側電平的接通/斷開信號通過電平移位器被變換為高壓側電平的接通/斷開信號。該高壓側電平的接通/斷開信號經由高壓側驅動電路從高壓側輸出端子HO輸入到第一MOSFET?101的柵極。

HIN端子和LIN端子分別是在驅動電路111內生成高壓側電平的接通/斷開信號和低壓側電平的接通/斷開信號時成為基準的高壓側控制信號輸入端子和低壓側控制信號輸入端子。驅動電路111的各輸入輸出端子通常與微型計算機等計算機連接，通過執(zhí)行計算機中預先準備的程序來控制驅動電路111，從而進行對高耐壓驅動IC整體的控制。

在像這樣的電動機控制用逆變器中，主電源Vds通常是AC(交流)100V～400V的高電壓。特別地，在第一MOSFET?101成為導通狀態(tài)且第二MOSFET?102成為截止狀態(tài)的第一狀態(tài)121的情況下，第一MOSFET?101的源極電位為高電位。為了驅動第一MOSFET?101，需要使柵極電位比源極電位更高，因此在驅動電路111中使用能夠在高電壓電源下使用的光耦合器(PC：Photo?Coupler)、高耐壓IC(HVIC)。

針對以往的高壓側驅動電路的結構進行說明。圖11是表示以往的高壓側驅動電路的俯視結構的俯視圖。圖12是表示圖11的切割線AA-AA’處的截面結構的截面圖。如圖11、12所示，在p半導體襯底(半導體片)131上形成有高壓側驅動電路形成區(qū)域130和高耐壓終端區(qū)域(HVJT：High?Voltage?Junction?Termination(高壓結終端))140，在該高壓側驅動電路形成區(qū)域130形成有高壓側驅動電路，該高耐壓終端區(qū)域140用于確保高壓側驅動電路的耐壓。