半导体装置、开关电源用控制ic以及开关电源装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体装置、开关电源用控制IC以及开关电源装置。
【背景技术】
[0002]开关电源用控制IC是用于控制单个高耐压开关晶体管的专用1C。该IC在动作状态中通过使高耐压开关晶体管动作而形成自身的电源，但在起动时，需要从启动电路供给启动电流。通常，启动电路与开关电源用控制IC集成在同一个半导体基板上，因此实现了部件个数的减少和电源系统的简单化。
[0003]启动电流是对输入交流信号AC100?240V进行整流而成的电流，为了将其供给到启动电路，启动电路上游的常通型元件需要450V以上的耐压。该常通型元件为了与开关电源用控制IC成为一体化，而作为横型高耐压结型场效应晶体管(结型场效应晶体管:JFET)被实现。根据该元件的电流驱动能力，确定开关电源装置的设计规格。
[0004]当开关电源装置的芯棒从插座拔出，来自AC输入的电压供给消失时，初级侧的输入电压降低。在该状态下，若开关电源装置继续动作，则作为开关元件发挥功能的MOSFET(绝缘栅型场效应晶体管)的导通时间变长而发热。为了防止该问题，在开关电源装置，设置降低了输入电压时停止电源的开关动作的欠压保护功能。
[0005]为了实现欠压保护功能，以往的开关电源装置大致分为外置电阻分压方式或者IC芯片内置方式。外置电阻分压方式是指通过在开关电源用控制IC(以下，称为控制IC)外置的2个电阻以串联的方式连接而成的电阻分压电路对电源的初级侧电压进行电阻分压的方式。IC芯片内置方式是指通过内置于控制IC的高耐压分压电阻对电源的初级侧电压进行电阻分压的方式。在IC芯片内置方式中，利用高耐压器件(启动元件)的耐压结构，构成高耐压分压电阻(电阻元件)。
[0006]作为IC芯片内置方式的开关电源装置，提出了一种在构成控制IC内的启动电路的现有的启动元件的耐压结构上配置螺旋的电阻体来实现高耐压分压电阻的装置(例如，参照下述专利文献I)。在下述专利文献I中，以电位从配置在启动元件中心的作为最高电位的漏电极缓缓下降的方式，直到包围漏区周围的源区和栅区为止，沿启动元件外周呈螺旋状地配置电阻体。这样，通过使电阻体与启动元件一体化，不重新设置高耐压结构而能够在开关电源装置内置高耐压的电阻元件。
[0007]现有技术文献
[0008]专利文献
[0009]专利文献1:日本特开2008-153636号公报
【发明内容】
[0010]然而，作为输入电压检测机构，采用两个电阻以串联的方式连接而成的电阻分压电路的情况下，施加输入电压期间通常在电阻分压电路产生消耗电流。无论将电阻分压电路内置于还是外置于半导体集成电路装置电路，这样的问题都会产生。通常通过提高整个电阻分压电路的电阻值而抑制消耗电流，但在将电阻分压电路内置于半导体集成电路(IC)的情况下，产生如下的两个问题。
[0011]第一个问题是为了确保构成电阻分压电路的电阻体的长度，从而启动元件的面积变大而大型化。第二个问题是为了提高电阻体的单位长度的电阻值，从而由于较低地设定电阻体的杂质掺杂量而使电阻值的偏差增大。作为解决这两个问题的方法，公知的有附加微调(trimming)等的调整电路，但存在电路构成复杂化的问题。
[0012]本发明为了消除上述以往技术所导致的问题，目的在于提供一种不使用电阻分压电路而能够实现输入电压检测功能的半导体装置、开关电源用控制IC以及开关电源装置。
[0013]为了解决上述的课题，实现本发明的目的，本发明的半导体装置具有如下的特征。设置有场效应型晶体管，具有设置于第一导电型的半导体基板的表面层的第二导电型的漂移区域和与所述漂移区域接触地设置于所述半导体基板的表面层的第二导电型的漏区。在上述漏区的表面层，选择性地设置有第一导电型半导体区域。在上述第一导电型半导体区域的表面层，选择性地设置有第一个第二导电型半导体区域。在上述第一导电型半导体区域的表面层，与上述第一个第二导电型半导体区域分离且选择性地设置有第二个第二导电型半导体区域。设置有第一电极布线，与上述第一个第二导电型半导体区域连接。输入电压从外部输入到上述第一电极布线。设置有第二电极布线，与上述漏区和上述第二个第二导电型半导体区域连接。
[0014]另外，本发明的半导体装置在上述的发明中，进一步具有下述的特征。上述场效应型晶体管具备第一导电型的栅区、第二导电型的源区、控制电极、第三电极布线以及第四电极布线。上述栅区与上述漂移区域接触地选择性设置于上述半导体基板的表面层。上述源区与上述栅区接触地设置于上述半导体基板的表面层，隔着上述漂移区域与上述漏区对置。上述控制电极与上述栅区连接。上述第三电极布线与上述源区连接。上述第四电极布线与上述栅区和上述控制电极连接。
[0015]另外，本发明的半导体装置在上述的发明中，进一步具有下述的特征。上述场效应型晶体管具备第一导电型的沟道区域、第二导电型的源区、控制电极以及第三电极布线。上述沟道区域与上述漂移区域接触地选择性设置于上述半导体基板的表面层，隔着上述漂移区域与上述漏区对置。上述源区选择性地设置于上述沟道区域的表面。上述控制电极隔着绝缘膜设置在上述沟道区域的被上述漂移区域与上述源区夹住的部分的表面上。上述第三电极布线与上述沟道区域和上述源区连接。
[0016]另外，本发明的开关电源用控制IC的特征在于具备包括上述的半导体装置的启动电路。
[0017]另外，为了解决上述的课题，实现本发明的目的，本发明的开关电源用控制IC具备包括场效应型晶体管和双极型晶体管的启动电路，具有如下的特征。在上述场效应型晶体管中，初级侧电压从外部被施加到漏极端子，栅极端子被接地，从源极端子输出用于控制开关用晶体管的信号。上述双极型晶体管与上述场效应型晶体管在同一半导体基板内，并且集成在上述场效应型晶体管的漏区内。而且，上述双极型晶体管，在施加在上述场效应型晶体管的漏极端子的初级侧电压为预定电压以上时导通而使上述场效应型晶体管动作。
[0018]另外，为了解决上述的课题，实现本发明的目的，本发明的开关电源装置的特征在于具有上述的开关电源用控制1C。
[0019]根据上述的发明，通过在施加了输入电压的输入端子与场效应型晶体管的漏极之间以串联方式连接双极型晶体管，从而在施加了小于双极型晶体管击穿初始电压的输入电压时，没有电流流过场效应型晶体管，在施加了大于等于双极型晶体管击穿初始电压的输入电压时，电流能够流过场效应型晶体管。通过该电流变化，不使用电阻分压电路而能够检测输入电压的降低。
[0020]发明效果
[0021]根据本发明的半导体装置、开关电源用控制IC以及开关电源装置，起到不使用电阻分压电路而能够实现输入电压检测功能的效果。
【附图说明】
[0022]图1是表示本发明的实施方式I的半导体装置的主要部分的俯视图。
[0023]图2是表示本发明的实施方式I的半导体装置的主要部分的俯视图。
[0024]图3是沿切断线Xl - XI’将图1、图2所示的半导体装置切断的剖视图。
[0025]图4是沿切断线X2 - X2’将图1、图2所示的半导体装置切断的剖视图。
[0026]图5是表示实施方式I的半导体装置的等效电路的电路图。
[0027]图6是表示本发明的实施方式I的开关电源装置的构成的一例的电路图。
[0028]图7是表示图6的启动电路的构成的一例的电路图。
[0029]图8是表示本发明的实施方式2的半导体装置的剖视图。
[0030]图9是表示本发明的半导体装置的电压-电流特性的特性图。
[0031]符号说明
[0032]31 控制 IC
[0033]41 启动电路
[0034]68 NMOS 晶体管
[0035]81 第一 JFET
[0036]82 第二 JFET
[0037]83 npn 型元件
[0038]100 P 型基板
[0039]101 漏区
[0040]102漂移区域
[0041]103 栅区
[0042]104、144 源区
[0043]105 多晶硅栅电极
[0044]106 LOCOS 氧化膜
[0045]107 第一层间绝缘膜
[0046]108 第二层间绝缘膜
[0047]110 P 型区域
[0048]111 集电区
[0049]112 发射区
[0050]113、115 n+型高浓度区域
[0051]122 发射极-漏极布线
[0052]123、151 源极布线
[0053]124 栅极布线
[0054]125 集电接触部
[0055]126a发射接触部
[0056]126b漏电接触部
[0057]127、152 源接触部
[0058]128a栅接触部
[0059]128b多晶硅接触部
[0060]131 第一金属布线
[0061]132 第二金属布线
[0062]133、153 第三金属布线
[0063]134、135、136、154 通孔
[0064]143 P 型基区
[0065]145 栅绝缘膜
【具体实施方式】
[0066]以下参照附图，对本发明的半导体装置、开关电源用控制IC以及开关电源装置的优选实施方式进行详细说明。在本说明书和附图中，对于标记了 η或P的层和/或区域，分别指电子或空穴为多数载流子。另外，对η或P附加的+或-分别指与没有附加+或-的层和/或区域相比为高杂质浓度或低杂质浓度。应予说明，在以下的实施方式的说明和附图中，对相同的构成标记相同的符号，省略重复的说明。
[0067](实施方式I)
[0068]对实施方式I的半导体装置的构成进行说明。图1、图2是表示本发明的实施方式I的半导体装置的主要部分的俯视图。另外，图3是沿切断线Xl — ΧΓ将图1、图2所