半导体装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种半导体装置，该半导体装置具备用于在车辆搭载的内燃机的点火控制装置等的电压控制型半导体元件。
【背景技术】
[0002]在该种半导体装置中，具备由绝缘栅型双极晶体管和/或功率M0SFET等构成的电压控制型半导体元件，例如，如专利文献丨所记载的那样针对搭载于车辆的内燃机的点火控制装置而使用时，点火线圈的初级侧的一端与电池连接，另一端通过电压控制型半导体元件接地。并且，在要导通电压控制型半导体元件的情况下，由外部的电子控制单元(ECU，Electronic Control Unit)将指定电压的输入信号通过栅极电阻提供给电压控制型半导体元件的输入端子，由此使栅极电压上升，从而使电压控制型半导体元件导通。
[0003]另一方面，在要关断电压控制型半导体元件的情况下，虽然积蓄在电压控制型半导体元件的栅极电容的电荷向外部的电子控制单元侧放电，但为了使放电时的栅极电流的dl/dt加快而与栅极电阻并联地设置旁路该栅极电阻的加速(speed-up)用二极管和电阻的串联电路。在此，栅极电阻的电阻值设定为lkQ?10kQ，加速用二极管和串联的电阻的电阻值设定为50 Ω?lkQ。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特开2006-37822号公报
【发明内容】
[0007]技术问题
[0008]然而，在上述专利文献1所记载的现有例中，在电压控制型半导体元件导通时，介由栅极电阻提供输入信号，在关断时，通过加速用二极管和电阻的串联电路旁路栅极电阻，以进行栅极电容的放电。因此，在电压控制型半导体元件的导通时和关断时形成有不同的路径。
[0009]这样的半导体装置容易受到无线电噪声等的高频(例如数MHz)噪声的影响，如果在提供电压控制型半导体元件的输入信号的信号线叠加有高频噪声，则由于高频噪声，电压控制型半导体元件的栅极电位在0V?10V程度的范围振动。由于该电压控制型半导体元件的栅极电位的振动，导致栅极电位的充放电振动。对该栅极电位的振动，使用图3进行说明。在此，将高频噪声如图3(a)所示作为高频的正弦波，将在朝向电压控制型半导体元件的栅极流动的电流作为正(+)向，将从电压控制型半导体元件的栅极朝向输入信号供给侧流动的电流作为负(_)向。
[0010]当被输入的输入信号叠加有高谐波时，如图3 (c)所示，从初始时刻t20至时刻t21的区间，介由比较大的栅极电阻对电压控制型半导体元件的栅极电容进行充电，而栅极电流Ig发生变化。
[0011]接下来，从时刻t21至时刻t22之间，虽然栅极电位向负向增加，电压控制型半导体元件的栅极电容向输入信号供给侧放电，但不超过加速用二极管的正向电压Vf (例如0.6V)，加速用二极管继续维持在关断状态，电流通过栅极电阻向输入线号供给侧流动。
[0012]之后，当到达时刻t22时，加速用二极管成为导通状态，电压控制型半导体元件的栅极电容介由加速用二级管以及电阻值设定为比较低的电阻向输入信号供给侧放电。因此，栅极电流急剧地向负向增加，之后反转，在时刻t23，当加速用二极管恢复至截止状态时，再次从电压控制型半导体元件的栅极介由栅极电阻流动，栅极电流Ig的减少变缓。
[0013]之后，当到达时刻t24时，从输入信号供给侧对电压控制型半导体元件的栅极电容进行充电的栅极电流与时刻t20相同，开始向正向增加。
[0014]就流过栅极布线的电流而言，与在时刻t20?时刻t21区间流过的栅极电流+Ig的振幅相比，在时刻t21?t24的区间流过的栅极电流-1g的振幅变大。也就是说，当在输入信号叠加有高频噪声时，栅极电流Ig的平均值在图3(c)中如虚线图示的特性线L1所示那样，相对于零大幅下降。
[0015]如此，当在输入信号叠加有高频噪声时，由于栅极电流Ig的平均值相对于零大幅下降，从而产生栅极电压的平均值比输入信号(5V)低的现象。因此，当由于高频噪声而导致栅极电压的充放电(0N/0FF)反复进行时，电压控制型半导体元件的栅极电容的充放电速度不同，由于栅极电位表观上的上升、下降而导致电压控制型半导体元件中流过的电流变小，而具有点火线圈的次级侧线圈的输出下降的问题。
[0016]因此，本发明是考虑到上述现有例的问题而做出的，其目的在于提供一种在高频噪声叠加时，能够抑制电压控制型半导体元件的栅极电位降低的半导体装置。
[0017]技术方案
[0018]为了达到上述目的，本发明的半导体装置的一个形态为，具备电压控制型半导体元件，其连接在向内燃机的点火装置提供电压的点火线圈的初级侧；第一电阻以及第二电阻，其串联地插设在对电压控制型半导体元件的栅极进行控制的输入信号的供给路径；电流控制电路，其控制流通至电压控制型半导体元件的电流；第一旁路形成元件，其与第二电阻并联连接，在电压控制型半导体元件导通时旁路该第二电阻；和第二旁路形成元件，其与第一电阻以及第二电阻并联连接，在电压控制型半导体元件关断时旁路第一电阻以及第二电阻。电流控制电路具备连接在第一电阻与第二电阻之间并下拉电压控制型半导体元件的栅极电压的有源元件。
[0019]发明效果
[0020]根据本发明的一个形态，能够抑制电压控制型半导体元件的栅极电容的充放电的速度差，抑制由于高频噪声引起的电压控制型半导体元件的栅极电位的降低，并防止点火线圈的次级侧的输出降低。
【附图说明】
[0021]图1为表示具备本发明的第一实施方式的半导体装置的内燃机的点火控制装置的电路图。
[0022]图2为对第一实施方式的半导体装置的点火动作进行说明的时序图。
[0023]图3为表示高频噪声叠加时的栅极电压波形以及栅极电流波形的波形图。
[0024]图4为对尚频噪声置加时的点火动作进彳丁说明的时序图。
[0025]图5为表示省略了第一二极管的内燃机的点火控制装置的电路图。
[0026]图6为表示点火控制装置的电路图，(a)为表示作为电流控制电路而具有电流限制电路以及过电流控制电路的半导体装置的电路图；(b)为表示作为电流控制电路而具有电流限制电路以及过热控制电路的半导体装置的电路图。
[0027]图7为对在不进行电流限制的情况下的点火动作进行说明的时序图。
[0028]符号说明
[0029]10点火控制装置
[0030]11 电池
[0031]12点火装置
[0032]13点火线圈
[0033]20半导体装置
[0034]21电压控制型半导体元件
[0035]22栅极布线
[0036]23有源元件
[0037]24 电流限制电路
[0038]R1第一电阻
[0039]R2第二电阻
[0040]D1 第一二极管
[0041]D2 第二二极管
[0042]30 电子控制单元
[0043]41、43有源元件
[0044]42过电流控制电路
[0045]44过热控制电路
【具体实施方式】
[0046]结合图1，对具备根据本发明一实施方式的半导体装置的内燃机的点火控制装置进行说明
[0047]内燃机的点火控制装置10如图1所示，具备在初级侧施加有来自电池11的电源电压，并在次级侧连接有由火花塞构成的点火装置12的点火线圈13。在该点火线圈13的初级侧，例如连接有构成单芯片点火器的半导体装置20。由电子控制单元(ECU) 30对该半导体装置20提供成为点火信号的输入信号。
[0048]半导体装置20具备在点火线圈13的初级线圈13a的与电池11相反的一侧连接的集电极端子tc、接地的发射极端子te和与电子控制单元30连接的栅极端子tg。
[0049]并且，在集电极端子tc以及发射极端子te之间，连接有由绝缘栅型双极晶体管(IGBT，Insulated Gate Bipolar Transistor)或功率MOS场效应晶体管构成的电压控制型半导体元件21。就该电压控制型半导体元件21而言，其成为高电位侧端子的集电极与集电极端子tc连接，其成为低电位侧端子的发射极与发射极端子te连接。并且，电压控制型半导体元件21的成为控制端子的栅极经由成为输入信号的供给路径的栅极布线22而与栅极端子tg连接。
[0050]至少有栅极端子tg侧的第一电阻R1以及电压控制型半导体元件21的栅极侧的第二电阻R2串联而插设于栅极布线22。第一电阻R1的电阻值设定为比第二电阻R2的电阻值大。作为一例，第一电阻R1的电阻值设定得较大例如为5kΩ左右，第二电阻R2的电阻值设定得较小例如为2kΩ左右。
[0051]与第二电阻R2并联连接有第一二极管D1，第一二极管D1作为使电压控制型半导体元件21的导通提早的加速用第一旁路形成元件。该第一二极管D1的阳极连接到第一电阻R1以及第二电阻R2间的栅极布线22，阴极连接到第二电阻R2以及电压控制型半导体元件21的栅极间的栅极布线22。
[0052]与第一电阻R1以及第二电阻R2并联连接有第二二极管D2，第二二极管D2作为使电压控制型半导体元件21的关断提早的加速用第二旁路形成元件。该第二二极管D2的阳极连接到第二电阻R2以及电压控制型半导体元件21的栅极间的栅极布线22，阴极连接到第一电阻