半导体装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体装置，特别涉及在一个封装中收纳了串联连接的多个开关元件的电力变换用模块中，为了增加电流容量，将串联连接的多个开关元件并联连接而构成的半导体装置。
【背景技术】
[0002]在电力变换用的半导体装置中，大多使用作为在高电压、大电流、高速切换动作方面性能优异的电源切换元件的IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor:绝缘栅双极型晶体管)。另外，针对小型化、高性能化的要求，已知有组合多个IGBT并构成能够输出多级电压的多电平逆变电路的半导体装置(例如，参照专利文献1)。
[0003]图7是表示使用IGBT作为开关元件的通常的一个相的三电平逆变电路的电路图，图8是表示增加了电流容量的三电平逆变电路的第一例的电路图，图9是表示增加了电流容量的三电平逆变电路的第二例的电路图。
[0004]图7的三电平逆变电路具备四个IGBT101、102、103、104、四个回流二极管105、106、107、108以及两个钳位二极管109、110。IGBT101、102、103、104分别由反向并联连接有回流二极管105、106、107、108的单独的模块构成。
[0005]IGBT101、102、103、104串联连接，其中间的连接部与输出端子111连接。在构成逆变电路的上臂的IGBT101与IGBT102之间的连接部连接有钳位二极管109，在构成逆变电路的下臂的IGBT103与IGBT104之间的连接部连接有钳位二极管110。钳位二极管109、110均使用模块化而成的钳位二极管。
[0006]电源的负极电位N与IGBT104的发射极端子连接，电源的正极电位P与IGBT101的集电极端子连接，电源的中间电位Μ与钳位二极管109、110连接部连接。
[0007]在此，通过导通-截止控制IGBT101、102、103、104，从而在输出端子111输出在正侧和负侧分别具有三级电位的电压。另外，IGBT101、102、103、104使用与逆变电路的额定输出对应的电流容量的模块。
[0008]但是，在一个IGBT101、102、103、104中发生电流容量不足的情况下，采用并联连接多个IGBT的方法。在图8的例子中，逆变电路的上臂通过将分别并联连接了 IGBTlOla和IGBTlOlb的各模块以及并联连接了 IGBT102a和IGBT102b的各模块而得的模块串联连接而构成。另外，逆变电路的下臂通过将分别并联连接了 IGBT103a和IGBT103b的各模块以及并联连接了 IGBT104a和IGBT104b的各模块而得的模块串联连接而构成。
[0009]此时，为了构成逆变电路，而分别准备模块来组装，因此布线变得复杂，此外，驱动电路必须按照每个模块来单独准备。
[0010]另外，图9示出了逆变电路的另一例。在该逆变电路中，不是组合多个模块而构成，而是组合多个芯片而一体地形成一个模块。即，该逆变电路像图7所示的逆变电路那样，通过准备两组串联连接的芯片，并将这两组芯片并联连接而构成。
[0011]在逆变电路的上臂中，将串联连接的IGBT芯片131、132与串联连接的IGBT芯片121,122并联连接。另外，在逆变电路的下臂中，将串联连接的IGBT芯片133、134与串联连接的IGBT芯片123、124并联连接。另外，在并联电路中，与上臂对应的IGBT芯片121、131和IGBT芯片122、132具有共用的栅极端子141、142和共用的辅助发射极端子151、152。同样地，与下臂对应的IGBT芯片123、133和IGBT芯片124、134具有共用的栅极端子143、144和共用的辅助发射极端子153、154。
[0012]在此，辅助发射极端子151、152与1681'芯片121、122的发射极端子连接，此外，通过辅助发射极布线161、162与IGBT芯片131、132的发射极端子连接。同样地，辅助发射极端子153、154与1681'芯片123、124的发射极端子连接，此外，通过辅助发射极布线163、164与IGBT芯片133、134的发射极端子连接。
[0013]另外，IGBT芯片122、123的连接部通过输出布线171与IGBT芯片132、133的连接部连接，此外，该连接部通过输出布线172与输出端子111连接。
[0014]应予说明，钳位二极管125与IGBT芯片121、122的连接部连接，钳位二极管126与GBT芯片123、124的连接部连接。另外，钳位二极管135与IGBT芯片131、132的连接部连接，钳位二极管136与IGBT芯片133、134的连接部连接。
[0015]在此，通过导通-截止控制IGBT芯片121、131、IGBT芯片122、132、IGBT芯片123、133和IGBT芯片124、134，从而在输出端子111输出在正负侧分别具有三级电位的电压。
[0016]现有技术文献
[0017]专利文献
[0018]专利文献1:日本特开2000-60140号公报
【发明内容】
[0019]技术问题
[0020]在将串联连接的电路相互并联连接的构成中，在对应的IGBT芯片的动作发生不平衡的情况下，在辅助发射极布线的两端产生电位差，由此存在辅助发射极布线可能因异常电流而被损坏的问题。例如，在观察图9的上臂时，四个IGBT芯片121、122、131、132的特性不一定全部相同，例如，导通动作时的通态电阻完全不同。在此，例如，使IGBT芯片121、132的通态电阻低，IGBT芯片122、131的通态电阻高。据此，使在通态电阻低的IGBT芯片121中流通比通态电阻高的IGBT芯片131更多的电流，在通态电阻低的IGBT芯片132中流通比通态电阻高的IGBT芯片122更多的电流。因此，从正极电位P供给的电流主要经由IGBT芯片121、辅助发射极布线161和IGBT芯片132的路径而流至输出端子111。当由于电流流通辅助发射极布线161而在其两端产生电位差时，尽管在栅极端子141与辅助发射极端子151之间施加相同的栅极电压，但是芯片上的端子间电压在IGBT芯片121、131中不同。因此，IGBT芯片121、131进行不同的动作。另外，辅助发射极布线161由于电流容量小，所以存在因流通大电流而被烧断的情况。
[0021]本发明是鉴于这样的情况而完成的，目的在于提供一种即使IGBT芯片的特性有偏差，也不在作为并联连接的IGBT芯片的基准电位侧的布线的辅助发射极布线产生电位差的半导体装置。
[0022]技术方案
[0023]在本发明中，为了解决上述课题，本发明提供一种半导体装置，具有如下电路结构:并联连接至少两个使至少两个开关元件串联连接，并在相邻的开关元件的连接部连接有钳位二极管的开关电路，并且通过基准电位布线连接向分别以在并联连接的上述开关电路间输出同一电平的电位的方式进行动作的开关元件施加同一控制信号时成为基准电位的辅助端子。该半导体装置的特征在于，利用具有与开关元件的额定电流相近的电流容量且具有比上述基准电位布线电阻低的电阻的布线将并联连接的上述开关电路中的对应的上述连接部连接。
[0024]根据这样的半导体装置，通过与基准电位布线并联地配置电流容量大且低电阻的布线，从而在构成并联连接的开关电路的开关元件的特性有偏差的情况下也能够不在基准电位布线中流通大电流。由此，不会在基准电位布线中产生电位差。
[0025]有益效果
[0026]上述构成的半导体装置的优点在于，在并联连接的开关电路间通过与基准电位布线并联地配置电流容量大且低电阻的布线来抑制开关动作时的电流不平衡，从而能够使开关损耗成为最小。
【附图说明】
[0027]图1是当在三电平逆变电路中应用第一实施方式的半导体装置时的电路图。
[0028]图2是表示当在三电平逆变电路中应用第一实施方式的半导体装置时的芯片配置的俯视图。
[0029]图3是当在三电平逆变电路中应用第二实施方式的半导体装置时的电路图。
[0030]图4是表示当在三电平逆变电路中应用第二实施方式的半导体装置时的芯片配置的俯视图。
[0031]图5是当在三电平逆变电路中应用第三实施方式的半导体装置时的电路图。
[0032]图6是当在五电平逆变电路中应用第四实施方式的半导体装置时的电路图。
[0033]图7是表示使用IGBT作为开关元件的通常的一个相的三电平逆变电路的电路图。
[0034]图8是表示增加了电流容量的三电平逆变电路的第一例的电路图。
[0035]图9是表示增加了电流容量的三电平逆变电路的第二例的电路图。
[0036]符号说明
[0037]1、2、3、4辅助发射极布线
[0038]5、5a、5b、5c、6、6a、6b、6c 布线
[0039]7、8输出布线
[0040]11、12、13、14 绝缘基板
[0041]15、16、17、18 栅极布线
[004