半导体装置的制作方法

本发明涉及一种半导体装置。

背景技术：

以往，作为用于内燃机的点火等的半导体装置，已知有处理大电力的功率半导体装置。已知驱动这样的功率半导体装置的电路具备对该功率半导体装置的加热等的异常状态进行检测，并以不对内燃机产生影响的方式进行保护的电路。(例如，参考专利文献1至3)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-45514号公报

专利文献2：日本特开2006-37822号公报

专利文献3：日本特开2012-36848号公报

技术实现要素：

技术问题

然而，在形成这样的单芯片点火器的情况下，在半导体基板上形成有n沟道型的mosfet(metaloxidesemiconductorfieldeffecttransistor：场效应晶体管)和p沟道mosfet的不同种类的晶体管元件，制造工艺复杂，而且成本较高。因此，期望一种仅由n沟道型的mosfet构成，能够可靠地动作，且能够以低成本、由简便的制造工艺形成的单芯片点火器。

技术方案

本发明的第一形态提供一种半导体装置，具备：功率半导体元件，连接于高电位侧的第一端子和低电位侧的第二端子之间，根据栅极电位而被控制为导通或关断；开关元件，连接于输入用于控制功率半导体元件的控制信号的控制端子和功率半导体元件的栅极之间，根据栅极电位而被控制为导通或关断；导通电位供给部，连接于第一端子和开关元件的栅极之间，向开关元件的栅极提供导通电位；以及关断电位供给部，连接于基准电位和开关元件的栅极之间，根据满足了预定的中断条件的情况，而将开关元件的栅极电位设为关断电位。

本发明的第二形态提供一种半导体装置，具备：功率半导体元件，连接于高电位侧的第一端子和低电位侧的第二端子之间，根据栅极电位而被控制为导通或关断；中断条件检测部，对是否满足了预定的中断条件进行检测；锁存部，对检测到中断条件的状态(信息)进行锁存；以及中断部，用于根据锁存部将检测到中断条件的状态(信息)进行了锁存的情况，而将功率半导体元件的栅极电位设为关断电位，其中，锁存部从第一端子接收电源供给，保持进行了锁存的值。

应予说明，上述发明内容没有列举本发明的所有必要特征。另外，这些特征组的子组合也是本发明的一部分。

附图说明

图1示出本实施方式的点火装置1000的构成例。

图2示出本实施方式的点火装置2000的构成例。

图3示出本实施方式的点火装置3000的构成例。

图4示出本实施方式的中断信号源130的构成例。

图5示出本实施方式的复位部410的各部分的动作波形的一个例子。

图6示出本实施方式的半导体装置300的各部分的动作波形的第一例。

图7示出具备本实施方式的半导体装置300的第一变形例的点火装置3000的构成例。

图8示出具备本实施方式的半导体装置300的第二变形例的点火装置3000的构成例。

图9示出具备本实施方式的半导体装置300的第三变形例的点火装置3000的构成例。

图10示出具备本实施方式的半导体装置300的第四变形例的点火装置3000的构成例。

图11示出本实施方式的半导体装置300的各部分的动作波形的第二例子。

图12示出具备本实施方式的半导体装置300的第五变形例的点火装置3000的构成例。

图13示出本实施方式的第五变形例的半导体装置300的各部分的动作波形的例子。

图14示出形成有本实施方式的半导体装置300的基板的一部分的构成例。

符号说明

10：控制信号产生部、20：火花塞、30：点火线圈、32：初级线圈、34：次级线圈、40：电源、100：半导体装置、102：控制端子、104：第一端子、106：第二端子、110：功率半导体元件、112：栅极端子、114：发射极端子、116：集电极端子、120：开关元件、123：源电极、124：漏电极、130：中断信号源、140：放电电路、200：半导体装置、210：开关元件、220：电阻、230：电位切换部、240：整流元件、300：半导体装置、310：开关元件、320：导通电位供给部、322：整流元件、324：电阻、326：电容器、328：电阻、330：整流元件、340：关断电位供给部、410：复位部、411：电阻、412：电阻、413：反相器、414：反相器、415：电阻、416：电容器、417：反相器、420：中断条件检测部、422：计时电路、424：温度检测电路、440：锁存部、442：第一nor电路、444：第二nor电路、446：第三nor电路、448：第四nor电路、510：开关元件、520：开关元件、530：整流元件、550：恒定电流电路、610：第一整流元件、620：第二整流元件、700：基板、710：p⁺层区、720：n层区、722：第一阱区、724：第二阱区、726：第三阱区、727：第四阱区、728：第五阱区、730：第一绝缘膜、740：第二绝缘膜、750：半导体膜、760：栅电极、762：栅绝缘膜、770：第三绝缘膜、780：发射电极、784：电极部、1000：点火装置、2000：点火装置、3000：点火装置

具体实施方式

以下通过发明的实施方式对本发明进行说明，但以下的实施方式并不限定权利要求所涉及的发明。另外，在实施方式中说明的特征组合的全部未必是发明的技术方案所必须的。

图1示出本实施方式的点火装置1000的构成例。点火装置1000对用于汽车等的内燃机等的火花塞进行点火。在本实施方式，对点火装置1000装配于汽车的发动机的例子进行说明。点火装置1000具备控制信号产生部10、火花塞20、点火线圈30、电源40和半导体装置100。

控制信号产生部10产生对半导体装置100的导通和关断的切换进行控制的开关控制信号。控制信号产生部10例如为装配有点火装置1000的汽车的发动机控制单元(enginecontrolunit，ecu)的一部分或全部。控制信号产生部10向半导体装置100提供产生的开关控制信号。通过控制信号产生部10向半导体装置100提供开关控制信号，从而点火装置1000开始进行火花塞20的点火动作。

火花塞20通过放电产生电火花。火花塞20例如通过10kv以上程度的施加电压而放电。作为一例，火花塞20设置于内燃机，在该情况下，对燃烧室的混合气体等燃烧气体进行点火。火花塞20例如设置于从气缸的外部贯通至气缸内部的燃烧室的贯通孔，以封装该贯通孔的方式被固定。在该情况下，火花塞20的一端露出于燃烧室内，另一端从气缸外部接收电信号。

点火线圈30向火花塞提供电信号。点火线圈30提供使火花塞20放电的高电压作为电信号。点火线圈30可以作为变压器起作用，例如，为具有初级线圈32和次级线圈34的点火线圈。初级线圈32和次级线圈34的一端电连接。初级线圈32的绕组数比次级线圈34的少，并与次级线圈34共用芯(core)。次级线圈34根据在初级线圈32产生的电动势而产生电动势(互感电动势)。次级线圈34的另一端与火花塞20连接，将产生的电动势提供给火花塞20以使其放电。

电源40向点火线圈30提供电压。电源40例如向初级线圈32和次级线圈34的一端提供预定的恒压vb(例如：14v)。作为一例，电源40为汽车的电池。

半导体装置100根据由控制信号产生部10提供的开关控制信号，对点火线圈30的初级线圈32的另一端与基准电位之间的导通和非导通进行切换。半导体装置100例如根据开关控制信号为高电位(导通电位)而使初级线圈32和基准电位之间导通，根据为低电位(关断电位)而使初级线圈32和基准电位之间不导通。在此，基准电位可以为汽车的控制系统中的基准电位，或者为与汽车内的半导体装置100对应的基准电位。基准电位也可以为使半导体装置100关断的低电位，作为一例，为0v。半导体装置100具备控制端子102、第一端子104、第二端子106、功率半导体元件110、开关元件120、中断信号源130和放电电路140。

控制端子102输入用于控制功率半导体元件110的控制信号。控制端子102与控制信号产生部10连接，接收开关控制信号。第一端子104经由点火线圈30与电源40连接。第二端子106与基准电位连接。也就是说，第一端子104与第二端子106相比为高电位侧的端子，第二端子106与第一端子104相比为低电位侧的端子。

功率半导体元件110包括栅极端子(g)、集电极端子(c)、和发射极(e)端子，根据输入至栅极端子的开关控制信号，将集电极端子和发射极端子之间电连接或电切断。功率半导体元件110连接在高电位侧的第一端子104和低电位侧的第二端子106之间，根据栅极电位而被控制为导通或关断。作为一例，功率半导体元件110为绝缘栅型双极晶体管(igbt)。或者，功率半导体元件110也可以为mosfet。作为一例，功率半导体元件110的发射极端子与基准电位连接。另外，集电极端子与初级线圈32的另一端连接。应予说明，在本实施例中，功率半导体元件110以n沟道型的igbt为例进行说明，该n沟道型的igbt根据控制信号为导通电位而将集电极端子和发射极端子之间电连接。

开关元件120连接在控制端子102和功率半导体元件110的栅极端子之间。开关元件120可以为fet(场效应晶体管)，根据栅极电位控制漏极端子和源极端子之间为导通或关断。开关元件120的漏极端子与控制端子102连接，源极端子与功率半导体元件110的栅极端子连接，并对是否将从控制端子102输入的开关控制信号提供给功率半导体元件110的栅极端子进行切换。作为一例，开关元件120是根据栅极端子为导通电位的情况，而将漏极端子和源极端子之间电切断的常开型(normallyon)的开关元件。在该情况下，优选开关元件120为p沟道型的mosfet。

中断信号源130根据预定的中断条件已被满足的情况，而产生中断信号，并提供给开关元件120的栅极端子。中断信号源130连接于检测功率半导体元件110的异常通电和异常加热等的检测装置等，根据检测到功率半导体元件110的异常情况，而认定为满足中断条件。也就是说，中断信号源130根据检测到功率半导体元件110的异常的情况，而中断从控制端子102向功率半导体元件110的控制信号的提供。可以使中断信号源130产生从低电位变为高电位的中断信号。由此，功率半导体元件110切换为关断状态。关于中断信号源130将在后文中进行说明。

放电电路140连接在功率半导体元件110的栅极和基准电位之间，将在功率半导体元件110的栅极的电容部分所充的电荷放电。在从控制端子102向功率半导体元件110提供的控制信号被中断的情况下，放电电路140使栅极端子的电荷放电，将功率半导体元件110切换为关断状态。放电电路140的一端与功率半导体元件110的栅极端子连接，另一端与基准电位连接。放电电路140可以在预定的时间常数下放出电荷。也就是说，当向功率半导体元件110提供的控制信号被中断时，放电电路140在经过预定的时间之后，将功率半导体元件110切换为关断状态。图1是示出放电电路140为电阻元件的例子。放电电路140也可以具有电容部分和/或电感部分等。

以上的本实施方式的半导体装置100在功率半导体元件110为正常状态，开关控制信号为高电位的情况下，功率半导体元件110为导通状态。由此，从电源40经由点火线圈30的初级线圈32流过有集电极电流ic。应予说明，集电极电流ic的时间变化dic/dt根据初级线圈32的电感以及电源40的供给电压来确定，增加到预定的(或设定的)电流值为止。例如，集电极电流ic增加到几a、十几a或几十a左右为止。

并且，当开关控制信号为低电位时，功率半导体元件110成为关断状态，集电极电流急剧减少。由于集电极电流的急剧减少，因此初级线圈32的两端电压由于自感电动势而急剧增加，在次级线圈34的端电压产生达到几十kv左右的感应电动势。点火装置1000通过将这样的次级线圈34的电压提供给火花塞20，从而使火花塞20放电，将燃烧气体点火。

在此，当在功率半导体元件110发生了异常通电或异常加热等情况时，中断信号源130中断从控制端子102向功率半导体元件110提供的控制信号。由此，放电电路140使功率半导体元件110的栅极端子的电荷在预定的时间常数下放电，因此功率半导体元件110的栅极电位逐渐减少。伴随着功率半导体元件110的栅极电位减少到关断电位以下，集电极电流ic也开始减少，最终变成0。

如上所述，本实施方式的半导体装置100在检测到功率半导体元件110异常的情况下，以能够防止由于集电极电流ic的急剧的变动而导致火花塞放电的方式，使功率半导体元件110的栅极电位按时间缓慢降低。由此，半导体装置100能够根据功率半导体元件110的异常而防止火花塞20的误放电，并能够缓慢中断功率半导体元件110。

应予说明，在本实施例中，以半导体装置100的功率半导体元件110和开关元件120为不同极性的mos器件为例进行了说明。当这样的半导体装置100形成于一个基板上时，在该基板上会形成n沟道型器件以及p沟道型器件的不同种类的晶体管元件，导致制造工艺变得复杂，而且成本变高。因此，本实施方式的半导体装置200通过使用同种晶体管元件的构成，进行与图1说明的半导体装置100的动作相同的动作。针对具备这样的半导体装置200的点火装置2000，利用图2进行说明。

图2示出本实施方式的点火装置2000的构成例。在图2所示的点火装置2000中，对与图1所示的本实施方式的点火装置1000的动作大致相同的部分标注相同的符号，并省略说明。点火装置2000具备半导体装置200。应予说明，对于点火装置2000所具备的控制信号产生部10、火花塞20、点火线圈30以及电源40，省略说明。

半导体装置200具备开关元件210、电阻220、电位切换部230和整流元件240。应予说明，对于半导体装置200所具备的控制端子102、第一端子104、第二端子106、功率半导体元件110、中断信号源130和放电电路140，省略说明。

开关元件210与图1所说明的开关元件120相同地，连接在输入对功率半导体元件110进行控制的控制信号的控制端子102与功率半导体元件110的栅极之间，根据栅极电位而被控制为导通或关断。开关元件210根据栅极端子变为导通电位(高电位)的情况，而将漏极端子和源极端子之间电连接。

例如，开关元件210在从控制端子102输入的开关控制信号为高电位的情况下，将该开关控制信号从漏极端子提供给功率半导体元件110的栅极端子。另外，开关元件210在开关控制信号为低电位的情况下，中断该开关控制信号的向功率半导体元件110的供给。也就是说，开关元件210是常闭型(normallyoff)的开关元件，可以为与图1说明的开关元件120的极性不同的n沟道型的mosfet。

电阻220连接在控制端子102和开关元件210的栅极端子之间。电阻220在功率半导体元件110正常的情况下，将从控制端子102输入的开关控制信号传递至开关元件210的栅极端子。另外，当在功率半导体元件110检测出异常的情况下，即使从控制端子102输入的开关控制信号为导通电位，电阻220也使该导通电位的电压下降。

电位切换部230连接在基准电位和开关元件210的栅极端子之间，并根据中断信号源130的中断信号，将该开关元件210的栅极电位切换为关断电位。根据中断信号变为高电位的情况，电位切换部230将漏极端子和源极端子之间电连接。由此，从控制端子102输入的开关控制信号经由电阻220向基准电位传递，关断电位被提供到开关元件210的栅极端子。另外，电位切换部230是根据中断信号变为低电位的情况，而将漏极端子和源极端子之间电切断的常闭型的开关元件。也就是说，电位切换部230可以为n沟道型的mosfet。

整流元件240连接在控制端子102和功率半导体元件110的栅极端子之间。在功率半导体元件110向关断状态转换的情况下，整流元件240使积蓄在功率半导体元件110的栅极的电荷向其他电路等流动。整流元件240在功率半导体元件110向关断状态转换，并且该功率半导体元件110的栅极电位成为该整流元件240的阈值以上的情况下，使该电荷向控制信号产生部10和/或中断信号源130流动。另外，当在功率半导体元件110检测出异常时，整流元件240也可以经由电阻220，使该电荷向基准电位流动。整流元件240例如为二极管。

以上的本实施方式的半导体装置200与图1说明的半导体装置100相同地，当功率半导体元件110为正常状态，且开关控制信号成为高电位时，功率半导体元件110成为导通状态。由此，如图1所说明的，点火装置2000能够使火花塞20放电，将燃烧气体点火。

另外，在功率半导体元件110发生了异常通电或异常加热等情况时，中断信号源130中断从控制端子102向功率半导体元件110的控制信号的提供。由此，如图1所说明的那样，半导体装置200能够防止火花塞20的误放电，并能够缓慢中断功率半导体元件110。

也就是说，本实施方式的半导体装置200能够使用具有相同极性的mos器件的功率半导体元件110、开关元件210以及电位切换部230，对点火线圈30的初级线圈32的另一端与基准电位之间的导通以及关断安全地进行切换。这样的半导体装置200，例如当形成于一个基板上时，由于在该基板上形成同种类的mos器件，因此制造工艺变得容易。另外，还能够共用该同种类的mos器件的制造工艺的至少一部分，能够提高制造工艺的效率。因此，半导体装置200能够作为用于内燃机的点火等的点火器而动作，能够使成本降低。

应予说明，n沟道型器件的开关元件210例如在栅极-源极电位超过阈值vth的情况下，是成为导通状态的增强型的器件。在此，在导通状态下的、开关元件210的栅极电位和漏极电位成为从控制端子102输入的开关控制信号的导通电位。因此，开关元件210的源极电位比开关控制信号的导通电位小阈值vth(例如1v)那么多，该变小的开关控制信号被提供给功率半导体元件110。

如此，由于控制功率半导体元件110的电位变小，导致该功率半导体元件110的动作有时变得不稳定。另外，如果以补足这样变小了的控制电位为目的，再构成补正电路等，则导致电路规模变大，芯片尺寸增加。即使在这种情况下，本实施方式的半导体装置300，以使用同种类的晶体管元件的构成，且以不减少开关控制信号的方式，进行与图1说明的半导体装置100的动作相同的动作。针对具备这样的半导体装置300的点火装置3000，利用图3进行说明。

图3示出本实施方式的点火装置3000的构成例。对与图1和图2所示的本实施方式的点火装置1000和点火装置2000的动作大致相同的部分标注相同的符号，并省略说明。点火装置3000具备半导体装置300。应予说明，对于点火装置3000所具备的控制信号产生部10、火花塞20、点火线圈30以及电源40，省略说明。

半导体装置300具备开关元件310、导通电位供给部320、整流元件330和关断电位供给部340。应予说明，对于半导体装置300所具备的控制端子102、第一端子104、第二端子106、功率半导体元件110、中断信号源130以及放电电路140，省略说明

开关元件310与图2说明的开关元件210的不同在于与栅电极的连接，但动作大致相同。也就是说，开关元件310连接在输入对功率半导体元件110进行控制的控制信号的控制端子102与功率半导体元件110的栅极之间，根据栅极电位而被控制为导通或关断。开关元件310与图2说明的开关元件210相同地，是常闭型的开关元件，可以为n沟道型的mosfet。

导通电位供给部320连接在第一端子104和开关元件310的栅极之间，向开关元件310的栅极提供导通电位。导通电位供给部320将功率半导体元件110的集电极电位(集电极-发射极之间的电位)提供给开关元件310的栅极，从而上拉(pullup)开关元件310的栅极电压。导通电位供给部320具有通过来自第一端子104的电压上拉开关元件310的栅极电压的上拉电路，和设置于开关元件310的栅极与基准电位之间的电容器326。

上拉电路包括连接在第一端子104和开关元件310的栅极之间的整流元件322和电阻324。整流元件322与开关元件310的栅极端子相连，阻止电流从开关元件310的栅极端子向第一端子104流动。即使功率半导体元件110成为导通状态，集电极电位例如降低到0.6v左右，整流元件322也会阻止电流从开关元件310的栅极端子向功率半导体元件110的集电极流动。也就是说，即使功率半导体元件110的集电极电位降低，整流元件322也会以保持开关元件310的栅极电位的方式动作。整流元件322例如为二极管。

电阻324在第一端子104和开关元件310的栅极之间，在比整流元件322更靠近第一端子104侧的位置与整流元件322串联连接。电阻324对从第一端子104侧输入至导通电位供给部320的电流进行限制。例如，即使在功率半导体元件110的集电极电位上升到40v左右的情况下，电阻324也作为使从该第一端子104侧输入至导通电位供给部320的电流降低的保护电阻而动作。

电容器326设置在开关元件310的栅极端子和基准电位之间，对由上拉电路进行了上拉的开关元件310的栅极端子的电位进行保持。例如，即使功率半导体元件110成为导通状态，集电极电位降低为0.6v左右，整流元件322也会防止电流向功率半导体元件110的集电极流动，电容器326由于将充电的电荷提供给开关元件310的栅极端子，因此能够保持开关元件310的栅极端子的电位。

整流元件330连接在电阻324和基准电位之间。作为一例，整流元件330为齐纳二极管。整流元件330防止从第一端子104向开关元件310的栅极端子输入超过开关元件310的额定电压的电压。例如，即使在功率半导体元件110的集电极电位上升至40v左右的情况下，整流元件330也将从该第一端子104侧输入至导通电位供给部320的电压钳位(clamp)在预定的电压值。作为一例，整流元件330将电压值钳位在大约6v至16v的范围内。

关断电位供给部340连接在基准电位和开关元件的栅极之间，根据预定的中断条件已被满足的情况，而将开关元件的栅极电位设为关断电位。关断电位供给部340根据预定的中断条件已被满足的情况，而将开关元件310的栅极连接到基准电位，将成为关断电位的基准电位提供给该栅极。

关断电位供给部340根据中断信号已成为高电位的情况，而将漏极端子和源极端子之间电连接，向开关元件310的栅极端子提供基准电位。另外，关断电位供给部340是根据中断信号已成为低电位的情况，而将漏极端子和源极端子之间电切断的、常闭型的开关元件。也就是说，关断电位供给部340与图2所说明的电位切换部230相同地，可以为n沟道型的mosfet。

以上的本实施方式的半导体装置300，导通电位供给部320将超过整流元件322的阈值，并在整流元件330的钳位电压以下的功率半导体元件110的集电极电位提供给开关元件310的栅极端子。在此，当点火装置3000为初期状态时，或者当功率半导体元件110为关断状态，并在经过了使得基于点火线圈30的电压变动稳定至0v的程度的时间时，功率半导体元件110的集电极电位成为电源40提供的恒压vb。应予说明，在该情况下，整流元件330的钳位电压被设定为在恒压vb以上。

因此，导通电位供给部320将恒压vb提供给开关元件310的栅极端子，电容器326充电并保持被提供的恒压。应予说明，导通电位供给部320包括具有0.6v左右的阈值vf的整流元件322，因此能够更准确地将vb-vf提供给开关元件310的栅极端子。

另外，导通电位供给部320即使在功率半导体元件110的集电极电位暂时降低的情况下，由于整流元件322阻止朝向第一端子104的电流的倒流，且电容器326将充电的电荷提供给开关元件310的栅电极，因此能够保持开关元件310的栅极电位固定。另外，导通电位供给部320即使在功率半导体元件110的集电极电位暂时上升的情况下，由于以电阻324限制流动的电流，同时将在整流元件330上升的电位引起的电流释放，因此能够保持开关元件310的栅极电位稳定。

如此，导通电位供给部320将提供给开关元件310的栅极端子的vb-vf作为开关元件310的栅极电位而保持固定。作为一例，vb为14v，导通电位供给部320将导通电位提供给开关元件310的栅极端子，在功率半导体元件110正常动作的情况下，开关元件310为导通状态。在该情况下，源极电位是从vb-vf-vth以及从漏极端子输入的控制信号的信号电位中的、比较小的电位。

当控制信号的导通电位为例如5v时，导通电位供给部320将比控制信号的导通电位高的电位(例如6v以上的恒定电位)作为开关元件310的栅极电位而保持为固定。因此，半导体装置300能够将具有以下电位的信号提供给功率半导体元件110的栅极端子，即具有与从控制端子输入的控制信号的信号电位同程度的电位。

另外，当本实施方式的半导体装置300检测出功率半导体元件110异常时，与图2所说明的半导体装置200相同地，将基准电位提供给开关元件310的栅极端子。由此，功率半导体元件110向关断状态转换，放电电路140使功率半导体元件110的栅极端子的电荷放电，缓慢中断功率半导体元件110。

如此，本实施方式的半导体装置300与在图1和图2所说明的半导体装置100和半导体装置200相同地，在功率半导体元件110为正常状态，开关控制信号为高电位的情况下，功率半导体元件110成为导通状态。由此，如图1所说明的那样，点火装置2000能够使火花塞20放电并将燃烧气体点火。

另外，当功率半导体元件110产生了异常通电或异常加热等时，中断信号源130中断从控制端子102向功率半导体元件110的控制信号的提供。由此，如图1所说明的那样，半导体装置300能够防止火花塞20的误放电，并能够缓慢中断功率半导体元件110。

也就是说，本实施方式的半导体装置300使用具有相同极性的mos器件的功率半导体元件110、开关元件310以及关断电位供给部340，使控制信号的损失降低，并能够向功率半导体元件110的栅极端子提供该控制信号。因此，本实施方式的半导体装置300能够安全且稳定地对点火线圈30的初级线圈32的另一端和基准电位之间的导通和非导通进行切换。

图4示出本实施方式的中断信号源130的构成例。中断信号源130具有复位部410、中断条件检测部420和锁存部440。

复位部410在导通电位输入至控制端子102并经过基准时间之后，输出复位信号。复位部410包括电阻411、电阻412、反相器413、反相器414、电阻415、电容器416和反相器417。

电阻411和电阻412串联在控制端子102和第二端子106之间，对从控制端子102输入的控制信号vin进行分压。若将电阻411的电阻值设为r1，将电阻412的电阻值设为r2，则分压电位为vin·r2/(r1+r2)。例如，当控制信号过渡地从关断电位(0v)线性上升至导通电位(5v)时，分压电位也从0v线性上升至5·r2/(r1+r2)。

反相器413连接于电阻411和电阻412之间，接收分压电位并反转输出。反相器414接收反相器413的输出并反转输出。电阻415和电容器416构成rc电路，接收反相器414的输出，具有时间常数rc的延迟地输出上升信号。反相器417接收电阻415和电容器416的输出并反转输出。

应予说明，反相器413、反相器414和反相器417分别将从控制端子102输入的控制信号作为动作电源。因此，在控制信号过渡性地上升的情况下，在该控制信号到达反相器的阈值为止，输出与控制信号大致相同的电位的信号。应予说明，在本例中，各反相器的阈值设为大致相同的值vthi。利用图5对这样的复位部410中各部分的动作进行说明。

图5示出本实施方式的复位部410的各部分的动作波形的一个例子。图5的横轴设为时间，纵轴设为输出电位。图5示出在输入至控制端子102的控制信号vin从关断电位(0v)线性上升至导通电位(5v)情况下的、反相器413、反相器414和反相器417的输出电位的一个例子。反相器413、反相器414和反相器417的输出电位在输入电位到达各反相器的阈值为止，与控制信号vin为大致相同的电位。

即使电源的电位超过阈值vthi，但由于输入的分压电位vin·r2/(r1+r2)在阈值vthi以下，因此反相器413也将输入电位作为低电位而反转输出高电位。应予说明，即使反相器413以输出高电位的方式动作，在电源电位为到达高电位(例如5v)为止的过程中的过渡性的电位的情况下，也将该电源电位作为高电位输出。图5示出反相器413的输出电位vout1在时刻t1以后输出电源电位vin的例子。

反相器413根据电源的电位超过阈值vthi，且输入的分压电位超过阈值vthi(也就是说，高电位的输入)的情况，而反转输出低电位。图5示出反相器413的输出电位vout1在时刻t2成为低电位(0v)的例子。

反相器414根据电源的电位超过阈值vthi，且输入电位为超过阈值vthi的电位的情况，而反转输出低电位。图5示出反相器414的输出电位vout2在时刻t1成为低电位的例子。反相器414根据电源的电位超过阈值vthi，且输入电位为低电位的情况，而反转输出高电位。应予说明，反相器414在电源电位为到达高电位为止的过程中的过渡性的电位的情况下，将该电源电位作为高电位输出。图5示出反相器414的输出电位vout2在时刻t2以后输出电源电位vin的例子。

电阻415和电容器416组成的rc电路使反相器414的输出信号延迟。图5示出rc电路将输出信号延迟10μs的例子。反相器417根据电源的电位超过阈值vthi，且输入电位为超过阈值vthi的电位的情况，而反转输出低电位。图5示出反相器417的输出电位vout3在时刻t3成为低电位的例子。

如上所述，本实施方式的复位部410在导通电位输入至控制端子102起算经过基准时间t2之后，输出复位信号。图5所示的复位信号，例如，是将在电阻415和电容器416设定的时间常数设为脉冲宽度的脉冲信号。

中断条件检测部420对是否满足预定的中断条件进行检测。中断条件检测部420对功率半导体元件110和/或功率半导体元件110的周边电路等是否发生温度上升的异常进行检测。中断条件检测部420例如对功率半导体元件110的导通状态是否经过了基准时间以上进行检测。代替上述检测，或在上述检测基础上作为补充，中断条件检测部420也可以测定功率半导体元件110的温度，对是否上升到基准温度以上进行检测。

中断条件检测部420例如包含多个检测电路等。图4示出中断条件检测部420包含计时电路422和温度检测电路424的例子。计时电路422对功率半导体元件110变为导通状态后的经过时间进行测量。计时电路422可以根据测量时间超过了基准时间的情况，而判断为满足了中断条件而输出高电位。温度检测电路424对功率半导体元件110和/或功率半导体元件110的周围温度进行检测。温度检测电路424可以根据检测温度超过了基准温度的情况，而判断为满足了中断条件而输出高电位。

锁存部440对检测到中断条件的状态(信息)进行锁存(latch)。锁存部440包含第一nor(或非)电路442、第二nor电路444、第三nor电路446和第四nor电路448。第一nor电路442、第二nor电路444、第三nor电路446和第四nor电路448分别将从控制端子102输入的控制信号作为动作电源。因此，锁存部440以控制信号变为高电位为条件，输出与中断条件的检测对应的中断信号。接下来，对控制信号变为高电位时的锁存部440的动作进行说明。

第一nor电路442分别接收计时电路422和温度检测电路424的输出，并输出nor计算结果。第一nor电路442在计时电路422和温度检测电路424中的至少一个电路为高电位的情况下，输出低电位。也就是说第一nor电路442当在功率半导体元件110未检测出异常时，输出高电位，根据检测到异常，而输出低电位。

第二nor电路444分别接收第一nor电路442的输出和复位部410的复位信号，并输出nor计算结果。也就是说，第二nor电路444在检测出在功率半导体元件110存在异常，且复位信号未被输入的情况下，输出高电位。

第三nor电路446接收第二nor电路444和锁存部440的输出，并输出nor计算结果。另外，第四nor电路448接收第三nor电路446和复位信号，并输出nor计算结果。第三nor电路446和第四nor电路448构成rs触发器。也就是说，第三nor电路446和第四nor电路448在复位信号输入至第四nor电路448之后，将与检测到输入至第三nor电路446的功率半导体元件110的异常相对应的高电位作为置位信号进行锁存。应予说明，锁存部440从控制端子接收电源供给，保持锁存的值。

如上所述，本实施方式的中断信号源130以控制信号变为高电位为条件，根据检测到功率半导体元件110的异常来判定为满足中断条件，而使锁存部440对该状态(信息)进行锁存。中断信号源130将中断信号提供给关断电位供给部340。关断电位供给部340根据锁存部440将满足中断条件的状态(信息)进行了锁存的情况，而将开关元件310的栅极电位设为关断电位。由此，因为功率半导体元件110的栅极端子成为关断电位，所以至少关断电位供给部340作为中断部而起作用，其中，该中断部用于根据锁存部440将检测到中断条件的状态(信息)进行了锁存的情况，而将功率半导体元件110的栅极电位设为关断电位。

如上所述，本实施方式的半导体装置300作为根据来自外部的控制信号而控制在点火线圈30流过的电流的点火器而进行动作。关于半导体装置300的动作，利用图6进行说明。图6示出半导体装置300的各部分的动作波形的第一例。

在图6中，将横轴设为时间，纵轴设为电位或电流值。另外，在图6中，将从控制端子102输入的控制信号设为vin，将功率半导体元件110的栅极电位设为vg，将功率半导体元件110的集电极-发射极之间的电流(称为集电极电流)设为ic，将功率半导体元件110的集电极-发射极之间的电位(称为集电极电位)设为vc，将中断信号源130的输出电位(中断信号)设为vq，将开关元件310的on和off状态设为m1，并将关断电位供给部340的on和off状态设为m2。

在半导体装置300中未检测到异常的正常状态下，中断信号vq为低电位(例如0v)，关断电位供给部340(m2)为off状态，开关元件310(m1)为on状态。由此，在输入至控制端子102的控制信号vin为低电位的情况下，该低电位成为功率半导体元件110的栅极电位vg，集电极电流ic为大约0a，集电极电位vc成为电源的输出电位。并且，当控制信号vin成为高电位时，该高电位成为功率半导体元件110的栅极电位vg，并切换为导通状态，集电极电流ic开始增加，集电极电位vc在变成大约0v后立即开始增加。

并且，当控制信号vin再次成为低电位时，该低电位成为功率半导体元件110的栅极电位vg，功率半导体元件110切换为关断状态。由此，执行在图1所说明的点火动作，集电极电流ic返回至大约0a，集电极电位vc返回至电源的输出电位。应予说明，集电极电位vc作为点火动作，在瞬时变为高电位之后，立即返回至电源的输出电位。以上为图6的控制信号vin示出为“正常”的范围的半导体装置300的动作。

接下来，对当控制信号产生部10发生异常，控制信号vin变为高电位并维持在高电位而没有切换至低电位的例子进行说明。在该情况下，控制信号vin变为高电位的状态与上述说明相同地，栅极电位vg为高电位，集电极电流ic开始增加，集电极电位vc在变成大约0v后立即开始增加。

在此，因为控制信号vin维持在高电位，所以栅极电位vg维持在高电位，当集电极电流ic在增加至由元件常数等而决定的电流值(例如17a)时达到饱和，与此相伴，集电极电位vc也达到饱和。在此，因为在功率半导体元件110中流过饱和电流，所以该功率半导体元件110和/或该功率半导体元件110的周围的温度上升，中断条件检测部420检测到这样的异常状态，半导体装置300开始自行中断。图6以单点划线示出自行中断的开始时刻。

由此，中断信号vq变为高电位，关断电位供给部340成为on状态，将开关元件310切换至off状态。由此，虽然功率半导体元件110开始向关断状态进行切换，但通过放电电路140，功率半导体元件110的栅极电位vg与在正常动作下的向低电位切换的情况相比，缓慢地向低电位转换。由此，集电极电流ic在栅极电位vg变为阈值以下后立即开始减少，之后不久返回至0a。集电极电位vc在未开始点火动作的情况下缓慢上升，根据栅极电位vg变为阈值以下的情况，上升速度增加，之后不久返回至初期状态的电位。

在集电极电流ic和集电极电位vc返回初始状态后，栅极电位vg返回至低电位。应予说明，当控制信号产生部10的状态返回初始状态，控制信号变为低电位时，中断信号源130的电源供给被中断，因此中断信号vq变为低电位，关断电位供给部340变为off状态，且开关元件310切换为on状态。以上是在图6的控制信号vin表示为“on固定”的范围的半导体装置300的动作。本实施方式的半导体装置300即使对于基于本例的控制信号产生部10这样的在该半导体装置300外部的装置等的动作异常等而产生的功率半导体元件110的异常，也能够检测到该功率半导体元件110的异常，从而缓慢中断功率半导体元件110。

图7示出具备本实施方式的半导体装置300的第一变形例的点火装置3000的构成例。在图7所示的点火装置3000中，对与图3所示的本实施方式的点火装置3000的动作大致相同的部分标注相同的符号，并省略说明。第一变形例的半导体装置300在导通电位供给部320具有开关元件510。

开关元件510连接于电阻324和开关元件310的栅极端子之间，作为使电流从第一端子104朝向开关元件310的栅极端子以单方向流动的整流电路而被连接。开关元件510的漏极端子和栅极端子连接于电阻324，源极端子连接于开关元件310的栅极端子。因此，开关元件510能够执行与图3所说明的整流元件322大致相同的动作，第一变形例的半导体装置300能够执行与图3至图6所说明的半导体装置300大致相同的动作。由此，第一变形例的半导体装置300可以不具有整流元件322。

图8示出具备本实施方式的半导体装置300的第二变形例的点火装置3000的构成例。在图8所示的点火装置3000中，对与图3所示的本实施方式的点火装置3000的动作大致相同的部分标注相同的符号，并省略说明。第二变形例的半导体装置300在导通电位供给部320具有开关元件520。

开关元件520连接于第一端子104和整流元件322之间，作为对从第一端子向开关元件310的栅极端子流动的电流进行限制的电路而被连接。开关元件520的漏极端子与第一端子104连接，源极端子与整流元件322连接，栅极端子与源极端子连接。在该情况下，开关元件520可以是耗尽型(常开)的mosfet。

因为开关元件520使与漏极-源极间(也就是说，漏极-栅极间)电位呈比例的电流流过，所以作为电阻起作用。因此，第二变形例的半导体装置300可以具有开关元件520而取代电阻324。另外，开关元件520在漏极电位上升为40v左右的情况下，由于饱和，流过漏极-源极间的电流例如为100μa左右。由此，能够防止在整流元件330流过过剩的电流。如上所述，因为开关元件520作为电阻324起作用，所以第二变形例的半导体装置300能够执行与图3至图6所说明的半导体装置300大致相同的动作。

图9示出具备本实施方式的半导体装置300的第三变形例的点火装置3000的构成例。在图9所示的点火装置3000中，对与图3所示的本实施方式的点火装置3000的动作大致相同的部分标注相同的符号，并省略说明。第三变形例的半导体装置300具备恒定电流电路550。

恒定电流电路550连接于功率半导体元件110的栅极和基准电位之间，将充电于功率半导体元件110的栅极的电容部分的电荷放电。也就是说，恒定电流电路550执行与放电电路140相同的动作，因此可以作为放电电路而设置。在该情况下，恒定电流电路550取代放电电路140而设置。另外，恒定电流电路550也可以与放电电路140并联设置。这样，因为恒定电流电路550进行与放电电路140相同的动作，所以第三变形例的半导体装置300能够执行与图3至图6所说明的半导体装置300大致相同的动作。

图10示出具备本实施方式的半导体装置300的第四变形例的点火装置3000的构成例。在图10所示的点火装置3000中，对与图3所示的本实施方式的点火装置3000的动作大致相同的部分标注相同的符号，并省略说明。第四变形例的半导体装置300具备整流元件530。

整流元件530连接于控制端子102和电容器326的与开关元件310相反一侧的端子之间，使电流从控制端子102向电容器326流动。整流元件530例如为二极管。应予说明，第四变形例中的电容器326的与开关元件310相反一侧的端子与基准电位电分离。也就是说，电容器326设置在开关元件的栅极和控制端子102之间。由此，当从控制端子102输入控制信号的导通电位时，电容器326的与开关元件310相反一侧的端子成为该导通电位(更准确来说，是从导通电位减去整流元件530的阈值的电位)。因此，电容器326的开关元件310侧的端子被施加与该导通电位相对应的偏移量，能够使开关元件310的栅极电位上升。

也就是说，第四变形例的半导体装置300能够扩大设置于点火装置3000的电源40的可动作的范围。由此，可以将电源40的输出电位设为例如4v左右的低的电位，如此，半导体装置300能够提高点火装置3000的设计自由度。以上的第四变形例的半导体装置300提高了开关元件310的栅极电位，因此能够执行与图3至图6所说明的半导体装置300大致相同的动作。

以上的本实施方式的半导体装置300对当在功率半导体元件110检测到异常时，能够执行自行中断动作的例子进行了说明。在此，设置于半导体装置300的锁存部440将控制信号作为电源使用，因此半导体装置300能够形成为不要电源端子的模块。另一方面，在锁存部440应该动作的期间，期望控制信号产生部10可靠地输出控制信号。

例如，在半导体装置300执行自行中断动作的过程中，当控制信号产生部10产生异常，控制信号变为低电位时，半导体装置300有可能无法缓慢中断。利用图11对这种情况的例子进行说明。

图11示出本实施方式的半导体装置300的各部分的动作波形的第二例。在图11示出的半导体装置300的动作波形的第二例中，对与图6所示的本实施方式的半导体装置300的动作波形的第一例子大致相同的部分标注相同的名称，并省略说明。应予说明，在图11中，设输入至锁存部440的置位信号为vs，设复位信号为vr。图11与图6相同的，示出了在控制信号产生部10产生异常，控制信号vin变为高电位而不切换为低电位，半导体装置300开始自行中断的例子。

也就是说，中断信号vq变为高电位，关断电位供给部340成为on状态，且开关元件310切换为off状态。由此，功率半导体元件110开始向关断状态切换，通过放电电路140，功率半导体元件110的栅极电位vg缓慢地向低电位转换。像这样，在栅极电位vg向低电位变化的过程中，控制信号产生部10有时会停止控制信号的高电位的供给。在该情况下，锁存部440由于动作电源的供给停止，因此将中断信号vq设为低电位。

由于中断信号vq变为低电位，关断电位供给部340变为off状态，将开关元件310切换为on状态。当开关元件310变为on状态时，变为低电位的控制信号被提供给功率半导体元件110的栅极端子，所以使该功率半导体元件110成为off。在此，充电至功率半导体元件110的栅极端子的电荷有可能流至输出低电位的控制信号产生部10，在该情况下，功率半导体元件110骤然切换为off。

图11示出在时刻t2时，栅极电位vg急剧地变为低电位，集电极电流ic骤然变为0a的例子。根据这样的集电极电流ic的骤然变化，点火装置3000有可能使火花塞20误点火。为了防止这样的误点火，可以设置对锁存部440提供电源的端子，从外部提供电源，但在这种情况下，就需要外部电源。可是，本实施方式的半导体装置300不使用外部电源来防止火花塞20的误点火。对于这样的半导体装置300，利用图12进行说明。

图12示出具备本实施方式的半导体装置300的第五变形例的点火装置3000的构成例。在图12所示的点火装置3000中，对与图3所示的本实施方式的点火装置3000的动作大致相同的部分标注相同的符号，并省略说明。应予说明，图12所示的第五变形例的半导体装置300示出作为中断信号源130，具有复位部410、中断条件检测部420和锁存部440。第五变形例的半导体装置300具备第一整流元件610和第二整流元件620。

第一整流元件610连接于控制端子102与中断信号源130的锁存部440之间，将从控制端子102输入的控制信号提供给锁存部440。也就是说，锁存部440经由第一整流元件610，从控制端子102接收电源供给，该控制端子102输入用于控制功率半导体元件110的控制信号。例如，在控制信号的高电位为5v左右的情况下，以该控制信号是高电位为条件，第一整流元件610将4.4v左右的电位提供给锁存部440。应予说明，将第一整流元件610的阈值设为了0.6v左右。第一整流元件610例如为二极管。

第二整流元件620连接于导通电位供给部320的电阻324和锁存部440之间，经由电阻324将第一端子104的电位提供给锁存部440。也就是说，锁存部440经由第二整流元件620，从第一端子104接收电源供给。例如，在整流元件330的降伏电压为6v左右的情况下，以集电极电位vc在6v以上为条件，第二整流元件620将5.4v左右的电位提供给锁存部440。应予说明，将第二整流元件620的阈值设为了0.6v左右。第二整流元件620例如为二极管。

应予说明，图12所示的第五变形例的半导体装置300示出了在导通电位供给部320具有电阻328的例子。电阻328在关断电位供给部340变为导通状态的情况下，作为对流通的电流量进行限制的保护电阻而动作。

如上所述，本实施方式的锁存部440从控制端子102和第一端子104接收电源供给，保持进行了锁存的值。因此，锁存部440以控制信号为高电位、或者集电极电位vc在动作电位以上为条件，能够接收电源供给，因此即使控制信号为低电位，也能够保持进行了锁存的值。接下来，针对这样的半导体装置300的动作进行说明。

图13示出本实施方式的第五变形例的半导体装置300的各部分的动作波形的例子。在图13示出的第五变形例的半导体装置300的动作波形的例子中，对与图6和图11所示的本实施方式的半导体装置300的动作波形的第一例和第二例大致相同的部分标注相同的名称，并省略说明。图13与图6和图11相同地，示出了在控制信号产生部10产生异常，控制信号vin变为高电位而不切换为低电位，半导体装置300开始自行中断的例子。

也就是说，中断信号vq变为高电位，关断电位供给部340变为on状态，将开关元件310切换为off状态。由此，功率半导体元件110开始切换为关断状态，通过放电电路140，功率半导体元件110的栅极电位vg缓慢地向低电位转换。图13与图11的例子相同地，示出在栅极电位vg向低电位变化的过程中，控制信号产生部10停止提供高电位的控制信号的例子。

在该情况下，锁存部440停止来自控制端子102的动作电源的供给。然而，功率半导体元件110的集电极电位vc有可能上升至锁存部440的动作电位以上。在该情况下，锁存部440能够从第一端子104侧接收电源供给。也就是说，锁存部440能够从第一端子104侧接收电源供给，保持进行了锁存的值，继续向关断电位供给部340提供中断信号。

由此，关断电位供给部340的on状态和开关元件310的off状态被维持。也就是说，功率半导体元件110的栅极电位vg缓慢地继续向低电位转换返回至低电位，集电极电流ic返回至0a，集电极电位vc返回至初期状态的电位。锁存部440维持从第一端子104侧的电源的供给，并保持进行了锁存的值。

应予说明，当控制信号产生部10的状态返回初始状态，从控制端子102输入下一个作为控制信号的高电位时，复位部410输出脉冲状的复位信号vr，锁存部440被复位，停止中断信号的供给。由此，关断电位供给部340变为off状态，开关元件310变为on状态，能够开始新的点火动作。

以上的本实施方式的半导体装置300对锁存部440从控制端子102接收电源供给的例子，与从控制端子102和第一端子104接收电源供给的例子进行了说明。除此以外，锁存部440也可以从第一端子104接收电源供给，保持进行了锁存的值。在第一端子104连接有点火线圈30等，所以在点火动作中会产生电位的变动，而另一方面，通过电阻324和整流元件330等，能够防止过大的电流和过大的电位的混入。因此，半导体装置300无需增加新的电源输入端子，也无需增加防止过大电流和过大电位混入的电路，而能够实施稳定且安全的点火动作。

在以上的本实施方式的半导体装置300，对电容器326将充电的电荷提供给开关元件310的栅电极，将开关元件310的栅极电位保持固定的例子进行了说明。同样地，半导体装置300也可以在各部分接收动作电源的端子设置电容器。半导体装置300例如在锁存部440的电源输入和基准电位之间具备电容器。半导体装置300例如还具备一端连接在锁存部440和第二整流元件620之间，另一端与第二端子106连接的电容器。由此，锁存部440能够接收稳定的动作电源。

以上的本实施方式的半导体装置300对将开关元件设为n沟道型进行动作的例子进行了说明。当在基板形成这样的半导体装置300时，优选以与该n沟道型的开关元件大致相同的配置形成。例如，在基板上形成纵型半导体开关的情况下，在基板的一个面形成有集电极端子，在另一个面形成有栅极端子和发射极端子。作为一例，功率半导体元件110具有设置于基板的第一面侧的第一端子侧的集电极端子，设置于基板的第二面侧的栅极端子，以及设置于基板的第二面侧的第二端子侧的发射极端子。

在该情况下，基板的第二面侧为n导电型。因此，优选开关元件310和关断电位供给部340是在基板的第二面侧形成的n沟道型的mosfet。也就是说，优选开关元件310和关断电位供给部340设置在基板的第二面侧。应予说明，开关元件210、电位切换部230、开关元件510以及开关元件520也同样地可以形成在基板的第二面侧。

如此，功率半导体元件110的集电极端子侧的第一端子104设置于基板的第一面侧。这样，连接于第一端子104和开关元件310的栅极之间的导通电位供给部320从基板的第一面侧的第一端子104向第二面侧的栅极端子提供导通电位。在该情况下，优选导通电位供给部320的电阻324从基板的第一面侧朝向第二面侧而形成，整流元件322形成于第二面侧。

并且，电阻324例如与开关元件310等相同地，由n沟道型的mosfet形成。也就是说，作为一例，电阻324是半导体元件，该半导体元件包括设置于基板的第一面侧的与功率半导体元件110的集电极端子共通的集电极端子，以及设置于基板的第二面侧的栅极端子和发射极端子，且栅极端子和发射极端子电连接。该半导体元件的集电极端子和发射极端子之间作为电阻而作用，所以能够作为电阻324而使用。在该情况下，例如第五变形例的半导体装置300的锁存部440经由该半导体元件从第一端子104接收电源供给。

这样，通过在基板形成至少四个同种类的晶体管，能够形成功率半导体元件110、开关元件310、关断电位供给部340和电阻324。因此，能够使形成功率半导体元件110、开关元件310、关断电位供给部340和电阻324的工艺中的至少一部分共用，能够提高半导体装置300制造工艺的效率。应予说明，当第一面侧和第二面侧在基板的端部或者一部分等的位置电连接时，电阻324形成在该基板的第一面侧或者第二面侧都可以。

如上所述，利用图14说明本实施方式的半导体装置300形成于基板的例子。图14示出形成有本实施方式的半导体装置300的基板700的一部分的构成例。图14示出设置于半导体装置300的功率半导体元件110和在n沟道型的mosfet形成的开关元件310的截面构造的一个例子。也就是说，功率半导体元件110具有设置于基板700的第一面侧的集电极端子116，和设置于基板700的第二面侧的栅极端子112和发射极端子114。在n沟道型的mosfet形成的开关元件310，在基板700的第二面侧具有源电极123和漏电极124。半导体装置300根据输入至栅极端子112的控制信号，对在发射极端子114和集电极端子116之间的纵向(z方向)的电连接和电切断进行切换。

半导体装置300形成于基板700。在基板700的p⁺层区710的第二面侧设置有n层区720。作为一例，基板700为硅基板。基板700例如在掺杂了硼等的p型基板的第二面侧，通过注入磷或砷等的杂质而形成有n层区720。图14示出将朝向基板700的-z方向的面设为第一面，该第一面作为与xy面大致平行的面的例子。另外，图14示出在相对于半导体装置300的该第一面大致垂直的xz面上的截面的的构成例。在基板700的p⁺层区710侧形成有集电极端子116。应予说明，在基板700的第一面侧还可以进一步形成集电极。

在n层区720分别形成有第一阱区722、第二阱区724、第三阱区726、第四阱区727和第五阱区728。第一阱区722形成有功率半导体元件110的发射区。在n层区720形成有多个第一阱区722。作为一例，第一阱区722形成为导电型的p⁺区，在该p⁺区形成有作为n⁺区的发射区。第一阱区722与发射极区共同连接有发射极端子114。应予说明，第一阱区722例如可以与比第一阱区722的杂质浓度低的p区相邻而形成。

第二阱区724在比第一阱区722靠基板700的端部侧，以与第一阱区722电绝缘的方式形成。第二阱区724例如在基板700的第二面侧以围绕形成有第一阱区722的区域的方式形成。第二阱区724例如形成为环形。作为一例，第二阱区724形成为导电性的p⁺区。第二阱区724通过与围绕其周围的n层区720的pn结形成耗尽层，防止由施加于基板700的高电压等而引起的载流子向第一阱区722侧流动。第三阱区726形成在基板700的外周，与集电极端子116电连接。

第四阱区727是功率半导体元件110以外的晶体管元件等形成的区域。作为一例，第四阱区727形成为导电性的p⁺区。在该p⁺区，形成作为构成n沟道型的mosfet的n⁺区的源区和漏区，该n沟道型的mosfet作为开关元件310。另外，在源区和漏区之间，形成开关元件310的栅极。第五阱区728以围绕第四阱区727的方式形成。作为一例，第五阱区728形成为导电性的p⁺区。第四阱区727例如可以形成为比第五阱区728的杂质浓度低。

在n层区720的第二面层叠形成有第一绝缘膜730、第二绝缘膜740、半导体膜750、栅电极760、第三绝缘膜770、发射电极780和电极部784。第一绝缘膜730和第二绝缘膜740形成在n层区720的第二面侧。第一绝缘膜730和第二绝缘膜740例如包括氧化膜。作为一例，第一绝缘膜730和第二绝缘膜740包括氧化硅。第二绝缘膜740与第一绝缘膜730接触，形成为比第一绝缘膜730薄。

半导体膜750形成在第一绝缘膜730和第二绝缘膜740的上表面，一端与发射电极780连接，另一端与第三阱区726连接。半导体膜750例如以多晶硅形成。半导体膜750可以形成电阻和/或二极管等。也就是说，半导体膜750形成在栅极端子112和发射极端子114之间。

栅电极760与栅极端子112连接。应予说明，在栅电极760和n层区720之间形成有栅绝缘膜762。第三绝缘膜770与在该第三绝缘膜770形成后而层叠的发射电极780和电极部784电绝缘。第三绝缘膜770例如为硼磷硅玻璃(bpsg)。另外，第三绝缘膜770通过蚀刻使基板700的一部分露出，形成接触孔。

发射电极780是与第一阱区722接触而形成的电极。发射电极780例如形成在第三绝缘膜770形成的接触孔。发射电极780例如当在半导体装置300形成有多个第一阱区722时，与多个该第一阱区722接触而形成。另外，作为一例，发射电极780的至少一部分为发射极端子114。另外，发射电极780的至少一部分也可以作为电极衬垫而形成。半导体装置300在被收容于封装件等的情况下，发射电极780的至少一部分与设置于该封装件的端子通过引线键合等而电连接。

电极部784将第三阱区726和半导体膜750电连接。作为一例，电极部784形成于第三绝缘膜770形成的接触孔，并与第三阱区726接触。

如上所述，图14示出将功率半导体元件110和开关元件310作为n沟道型的开关而形成于基板700的例子。关断电位供给部340与图14的例子相同地，可以作为形成在基板的第二面侧的n沟道型的mosfet而形成。

以上，利用实施方式对本发明进行了说明，但本发明的技术范围不限于上述实施方式所记载的范围。本领域技术人员可知，可以对上述实施方式进行各种变更和改良。从专利的权利要求范围可知，这种进行了变更和改良的方式也包括于本发明的技术范围。

对在专利权利要求书、说明书以及附图中所示的装置、系统、工艺和方法中的动作、顺序、步骤和阶段等的各个处理的执行顺序，没有用“之前”、“首先”等进行特别的明示，另外，只要不是后续处理中需要使用之前处理的结果，就可以按任意顺序实现。关于权利要求书、说明书和附图的动作流程，为了方便，使用了“首先”、“接下来”等进行说明，但并不意味着必须以该顺序实施。