半导体装置及使用其的逆变器的制造方法_3

文档序号:8460845阅读:来源:国知局
,所述栅极电压控制部将由所述电压检测部检测 出的所述平滑电容器的电压与基准电压值进行比较,在所述平滑电容器的电压超过所述基 准电压值的情况下,使施加至所述栅极焊盘的电压为负。
[0065] 可以是,所述逆变器还具备:平滑电容器,其与所述支路并联连接;以及再生电力 消耗电路,其包含用于将从负载向所述逆变器流动的再生电流作为热进行消耗的电阻、以 及对所述电阻中流动的再生电流进行控制的开关元件,所述栅极电压控制部将从所述电流 电压变换部输出的输出电压的值与反向基准电压值进行比较,在所述输出电压的绝对值超 过所述反向基准电压值的情况下,控制所述开关元件的动作以使在所述电阻中流动所述再 生电流。
[0066] 可以是,所述逆变器还具备:平滑电容器,其与所述支路并联连接,所述栅极电压 控制部将从所述电流电压变换部输出的输出电压的值与反向基准电压值进行比较,在所述 输出电压的绝对值超过所述反向基准电压值的情况下,使施加至所述栅极焊盘的电压为 负。
[0067] 关于本公开的一实施方式的逆变器的控制方法,该逆变器具备支路以及与所述支 路并联连接的平滑电容器,所述支路由上臂以及下臂构成,且所述上臂以及下臂当中至少 一者是上述任一项所述的半导体装置,所述逆变器的控制方法包含:对所述平滑电容器的 电压进行检测的步骤;以及将所述平滑电容器的电压与基准电压值进行比较,在所述平滑 电容器的电压超过所述基准电压值的情况下,使施加至所述栅极焊盘的电压为负的步骤。
[0068] 关于本公开的一实施方式的逆变器的控制方法,该逆变器具备支路、与所述支路 并联连接的平滑电容器、电流电压变换部以及再生电力消耗电路,所述支路由上臂以及下 臂构成,且所述上臂以及下臂当中至少一者是上述任一项所述的半导体装置,所述电流电 压变换部与所述半导体装置的所述第2源极焊盘连接,并输出与在所述漏极焊盘和所述第 2源极焊盘之间流动的电流的值对应的值的电压,所述再生电力消耗电路包含用于将从负 载向所述逆变器流动的再生电流作为热进行消耗的电阻、以及对所述电阻中流动的再生电 流进行控制的开关元件,所述逆变器的控制方法包含:对从所述电流电压变换部输出的输 出电压的值进行检测的步骤;以及将从所述电流电压变换部输出的输出电压的值与反向基 准电压值进行比较,在所述输出电压的绝对值超过所述反向基准电压值的情况下,使所述 开关元件进行动作以在所述电阻中流动所述再生电流的步骤。
[0069] 关于本公开的一实施方式的逆变器的控制方法,该逆变器具备支路、与所述支路 并联连接的平滑电容器、以及电流电压变换部,所述支路由上臂以及下臂构成,且所述上臂 以及下臂当中至少一者是上述任一项所述的半导体装置,所述电流电压变换部与所述半导 体装置的所述第2源极焊盘连接,并输出与在所述漏极焊盘和所述第2源极焊盘之间流动 的电流的值对应的值的电压,所述逆变器的控制方法包含:对从所述电流电压变换部输出 的输出电压的值进行检测的步骤;以及将从所述电流电压变换部输出的输出电压的值与反 向基准电压值进行比较,在所述输出电压的绝对值超过所述反向基准电压值的情况下,使 施加至所述栅极焊盘的电压为负的步骤。
[0070] 以下,参照附图来说明本公开的实施方式。
[0071] (第1实施方式)
[0072] (半导体装置的构造)
[0073] 图1(a)是表示本实施方式所涉及的半导体装置的概要的俯视图。图1(b)是 表示图1(a)中的A-A'部分的概要的剖视图。图1(c)是表示图1(b)中的单位单元111 的概要的剖视图。图1(d)是将图1(b)所示的元件分离区域110附近放大表示的剖视 图。在本实施方式中,针对单位单元111为平面型的金属-绝缘体-半导体场效应晶体管 (Metal-Insulator-Semiconductor Field Effect Transistor :MISFET)的例子进行说明。
[0074] 如图1(a)所示,半导体装置1具备半导体基板5。另外,在半导体基板5的主面 5a侧具备主区域源极焊盘2、感测区域源极焊盘3以及栅极焊盘4。主区域源极焊盘2、感 测区域源极焊盘3以及栅极焊盘4彼此电绝缘。在半导体装置1的背面5b侧,按照覆盖背 面5b整体的方式将漏极电极16以及背面电极17进行层叠配置。
[0075] 主区域源极焊盘2、感测区域源极焊盘3以及背面电极17分别相当于本说明书中 所公开的半导体装置中的第1源极焊盘、第2源极焊盘以及漏极焊盘。
[0076] 如图1(a)以及(b)所示,半导体装置1具备感测区域21以及主区域20。感测区 域21以及主区域20均具备相互并联连接的多个单位单元111。
[0077] 主区域源极焊盘2通过将主区域20中所含的多个单位单元111的上部布线15相 互连接而构成。同样地,感测区域源极焊盘3通过将感测区域21中所含的多个单位单元 111的上部布线15相互连接而构成。
[0078] 在感测区域21与主区域20的交界部分的第1导电型的第1碳化硅半导体层6中, 与单位单元不同,配置有终端基极区域18、19以及元件分离区域110。终端基极区域18、19 以及元件分离区域110均是第2导电型。在终端基极区域18、19中未包含第1导电型的源 极区域。这是由于,若在终端基极区域18、19中配置有源极区域,则有可能大电流会流过由 源极区域、终端基极区域18、19以及第1碳化硅半导体层6构成的寄生双极体从而损坏半 导体装置1。在终端基极区域18、19上配置有源极电极10,通过上部布线15而与单位单元 111的源极电极10电连接。因此,终端基极区域18、19与单位单元111的源极区域8等电 位。终端基极区域18、19构成第1碳化硅半导体层6和PN二极管。
[0079] 元件分离区域110配置于终端基极区域18与终端基极区域19之间。在元件分离 区域110上未配置源极电极10,元件分离区域110的电位成为了浮置电位。元件分离区域 110用于防止在感测区域21与主区域20之间流动电流。
[0080] 如图1(d)所示,在元件分离区域110上以及终端基极区域18、19的端部上,未配 置第2碳化硅半导体层11。由此,能防止电流通过第2碳化硅半导体层11而在主区域20 与感测区域21之间流动,能将在感测区域21中流动的电流与在主区域20中流动的电流加 以区分来进行检测。
[0081] 邻接的单位单元111的栅极电极13通过未图示的栅极布线而相互电连接。主区 域20以及感测区域21中的栅极电极13均与栅极焊盘4电连接。
[0082] 若将主区域相对于感测区域的单元数的比率设为n、将在感测区域中流动的电流 设为Iss、并将在主区域中流动的电流设为Ism,则下式的关系式(1)成立。
[0083] Ism = nX Iss... (1)
[0084] 因此,能根据在感测区域中流动的电流以及单元数的比率来间接地检测在主区域 中流动的电流。若将单元数的比率设为1000左右,则即使在主区域中流动的电流为A量级, 在感测区域中流动的电流也成为mA量级,从而能以对mA程度的小电流进行检测的简便的 电路来间接地检测A量级的大电流。
[0085] 使用图1(c)来说明单位单元111的构造。在η型的半导体基板5的主面上配置有 η型的第1碳化硅半导体层6。作为半导体基板5,例如使用将4H-SiC(0001)面在[11-20] 方向倾斜了 4°的斜切基板。半导体基板5中的η型杂质的掺杂浓度为IXlO19cnT3左右。 另外,例如,第1碳化娃半导体层6中的η型杂质的掺杂浓度为7Χ IO15CnT3左右,第1碳化 娃半导体层6的厚度为13 μ m左右。
[0086] 在第1碳化硅半导体层6的表层,配置有p型的体区域(阱区域)7。例如,体区域 7的深度为0. 8 μ m左右,体区域7中的p型杂质的掺杂浓度为2 X IO18至2 X 10 19cm_3。在体 区域7内,配置有η型的源极区域8。例如,源极区域8的深度为0.2 μπι左右,源极区域8中 的η型杂质的掺杂浓度为5 X IO19CnT3左右。在体区域7的表层,配置有ρ型的接触区域9。 例如,接触区域9的深度为200nm左右,接触区域9中的ρ型杂质的掺杂浓度为2Χ IO2tlCnT3 左右。
[0087] 与源极区域8的一部分以及接触区域9的一部分相接地配置有源极电极10。源极 电极10例如由通过厚度为IOOnm左右的镍的热处理而形成的镍硅化物构成。源极电极10 与源极区域8以及接触区域9欧姆接触。
[0088] 在
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