半导体装置的制作方法

本发明涉及一种具备半导体芯片的半导体装置。

背景技术：

1、近年来，正在推进被称为ipm(intelligent power module：智能功率模块)的半导体装置的开发，该ipm内置有igbt(insulated gate bipolar transistor：绝缘栅双极型晶体管)等功率半导体元件、以及驱动功率半导体元件的驱动电路等。

2、ipm被广泛利用于例如对马达、逆变器以及转换器等进行电力供给的车辆电装系统等，期望实现符合小型化、高性能化以及高可靠性的产品。

3、另外，在ipm中，具备如下保护功能：监视流过功率半导体元件的电流、功率半导体元件的温度等，基于监视结果，保护功率半导体元件以便功率半导体元件不受破坏。

4、图11是示出现有的ipm的结构的一例的图。ipm 100具备igbt芯片110和控制电路120。igbt芯片110包括主igbt 111、感测igbt 112以及温度检测用二极管di。控制电路120包括驱动电路121、温度检测电路122、电流检测电路123、保护电路124、恒流源ir以及感测电阻rs(几ω～几kω左右的电阻值)。

5、在igbt芯片110中，主igbt 111是基于驱动信号s1进行开关而使负载工作的功率半导体元件。应予说明，在主igbt 111的发射极与gnd之间能够连接有负载(未图示)。感测igbt 112是流通感测电流is(例如，集电极电流ic的万分之一左右的电流)的电流感测用功率半导体元件，该感测电流is与流通于主igbt 111的集电极电流ic成比例。另外，在主igbt111的附近设置有温度检测用二极管di作为检测主igbt 111的温度的元件。

6、此外，在igbt芯片110设置有集电极焊盘c、栅极焊盘g、发射极焊盘e、感测发射极焊盘s、阳极焊盘a以及阴极焊盘k作为能够与预定的器件(控制电路120、负载、电源等)连接的电极焊盘。

7、集电极焊盘c与主igbt 111的集电极和感测igbt 112的集电极连接。栅极焊盘g与主igbt 111的栅极、感测igbt 112的栅极以及驱动电路121的输出端连接。发射极焊盘e与主igbt 111的发射极和gnd连接。感测发射极焊盘s与感测igbt 112的感测发射极、电流检测电路123的输入端以及感测电阻rs的一端连接。

8、阳极焊盘a与温度检测用二极管di的阳极、温度检测电路122的输入端以及恒流源ir的输出端连接。阴极焊盘k与温度检测用二极管di的阴极和gnd连接。

9、在控制电路120中，驱动电路121基于经由输入端子in发送的控制信号s0，生成用于驱动主igbt 111的驱动信号s1。恒流源ir被施加电压vcc而输出电流iref。

10、温度检测电路122进行主igbt 111的过热状态的检测。在该情况下，从恒流源ir输出的电流iref流过温度检测用二极管di而产生的电位作为温度检测电压vdi，经由阳极焊盘a而被输入到温度检测电路122。在温度检测电路122中，基于温度检测电压vdi来检测主igbt 111的温度状态，在检测出主igbt 111的温度状态为过热状态的情况下，输出过热检测信号s2。

11、电流检测电路123进行主igbt 111的过电流状态的检测。在该情况下，若主igbt111基于驱动信号s1而接通，则感测igbt 112也接通，从感测igbt 112输出感测电流is。

12、另外，从感测igbt 112输出的感测电流is经由感测发射极焊盘s而被输入到控制电路120。而且，感测电流is流过感测电阻rs而产生的电位作为感测电压vs而被输入到电流检测电路123。在电流检测电路123中，基于感测电压vs来检测主igbt 111的电流状态，在检测出电流状态为过电流状态的情况下，输出过电流检测信号s3。

13、保护电路124在接收到过热检测信号s2、过电流检测信号s3中的至少一方的情况下，向驱动电路121输出驱动停止信号s4。若驱动电路121接收到驱动停止信号s4，则使主igbt 111断开而停止主igbt 111的驱动。

14、作为相关技术，例如提出有具备晶体管的发射极或源极、以及与温度检测用二极管的阴极共同连接的外部电极的半导体装置(专利文献1)。另外，提出有如下技术：搭载与主控制用mosfet的源极和电流mosfet的源极连接的二极管，在主控制用mosfet处于断开状态时使正向电流流过二极管，利用阳极电位进行温度测定(专利文献2)。

15、现有技术文献

16、专利文献

17、专利文献1：国际公开第2015/025422号

18、专利文献2：日本特开2021-185730号公报

技术实现思路

1、技术问题

2、图12是示出现有的igbt芯片具有的电极焊盘的图。发射极焊盘e形成在igbt芯片110的正面，集电极焊盘c形成在igbt芯片110的背面。另外，在igbt 110的正面还形成有阴极焊盘k、感测发射极焊盘s、阳极焊盘a以及栅极焊盘g。

3、如此，在现有的ipm 100的igbt芯片110中，在igbt芯片110的正面，除了发射极焊盘e以外，还形成有四个电极焊盘(k、s、a、g)。

4、但是，在如igbt芯片110那样的半导体芯片中，从芯片制造工艺的简化、芯片面积的削减以及引线键合中的引线条数的削减等观点出发，期望形成于半导体芯片的电极焊盘的数量少，并且期望能够削减电极焊盘数量的产品。

5、在一个方面，本发明的目的在于提供一种能够削减形成于半导体芯片的电极焊盘的数量的半导体装置。

6、技术方案

7、为了解决上述问题，提供一种半导体装置。半导体装置具有半导体芯片和控制电路。半导体芯片具备输出元件、电流监视元件以及温度检测用元件，并且设置有第一电极焊盘、第二电极焊盘以及第三电极焊盘。输出元件基于驱动信号进行开关而使负载工作。电流监视元件监视流过输出元件的电流。温度检测用元件检测输出元件的温度。第一电极焊盘与输出元件的栅极和电流监视元件的栅极连接。第二电极焊盘与电流监视元件的感测发射极连接，并经由电流限制元件而与温度检测用元件的阳极连接。在使温度检测用元件的阴极与输出元件的发射极分离而接地的情况下，第三电极焊盘与阴极连接。控制电路将驱动信号经由第一电极焊盘输入到输出元件的栅极。而且，在输出元件断开时切换为温度检测模式，经由第二电极焊盘接收从温度检测用元件输出的温度检测电压而检测输出元件的温度状态。另外，在输出元件接通时切换为电流检测模式，经由第二电极焊盘接收从电流监视元件输出的感测电流而检测输出元件的电流状态。

8、技术效果

9、根据一个方面，能够削减形成于半导体芯片的电极焊盘的数量。

技术特征：

1.一种半导体装置，其特征在于，具有：

2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的半导体装置，其特征在于，

4.根据权利要求3所述的半导体装置，其特征在于，

5.根据权利要求4所述的半导体装置，其特征在于，

6.根据权利要求3所述的半导体装置，其特征在于，

7.根据权利要求6所述的半导体装置，其特征在于，

8.根据权利要求2所述的半导体装置，其特征在于，

9.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，

10.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，

11.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，

12.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，

技术总结
本发明提供实现形成于半导体芯片的电极焊盘的数量的削减的半导体装置。半导体芯片具有与输出元件的栅极和电流监视元件的栅极连接的栅极焊盘、与电流监视元件的感测发射极连接，并经由电流限制元件而与温度检测用二极管的阳极连接的感测发射极焊盘、以及在使温度检测用二极管的阴极与输出元件的发射极分离而接地的情况下与阴极连接的阴极焊盘。控制电路在温度检测模式中，经由感测发射极焊盘接收温度检测电压而检测输出元件的温度状态，在电流检测模式中，经由感测发射极焊盘接收感测电流而检测输出元件的电流状态。

技术研发人员：熊泽佑贵
受保护的技术使用者：富士电机株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16