半导体设备驱动电路及其测试方法

半导体设备驱动电路及其测试方法
【专利摘要】本发明的目的在于提供一种能够将驱动电路的输出电流能力调整为期望的特性的半导体设备驱动电路及其测试方法。本发明所涉及的半导体设备驱动电路的特征在于，具有：驱动电路（2），其对半导体设备（1）进行驱动；输入电路（3），其向驱动电路（2）发出控制信号；驱动电源（4），其使驱动电路（2）的输出级（21至28）进行驱动；以及控制电源（5），其与驱动电源（4）独立地设置，并使输入电路（3）进行驱动，在测试时仅使驱动电源（4）的驱动电压降低，基于输出级（21至28）的5极管区域中的电流能力，调整驱动电路（2）的电流能力。
【专利说明】半导体设备驱动电路及其测试方法【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于驱动例如在高电压电路中为了对负载进行驱动而配置的半导体设备的半导体设备驱动电路及其测试方法。
【背景技术】
[0002]现有的半导体设备驱动电路具有:驱动电路，其具有MOSFET (Metal OxideSemiconductor Field Effect Transistor)的输出级；输入电路,其对输入信号进行波形整形；以及驱动电源，其对驱动电路及输入电路进行驱动(例如，参照专利文献1、2)。
[0003]专利文献1:日本特开2001 - 016082号公报
[0004]专利文献2:日本特开平7 - 122985号公报
[0005]在现有的半导体设备驱动电路中，在对驱动电路的输出电流能力(释出(source)(供给)或引入(sink)(吸入)电流的能力，以下统称为电流能力)进行测试评价的情况下，由于正常动作时的电源电压过高，且必须对较大的电流值进行测定，测定时的消耗电力变得过大，因此，无法直接评价驱动电路的电流能力。因此，由于驱动电路和输入电路由共用的驱动电源进行驱动，因此测定MOSFET输出级的3极管区域中的导通电阻，基于该导通电阻评价电流能力。但是，在该评价方法中，存在测定值波动大，无法测定准确的电流能力的问题。另外，对于MOSFET输出级的电流能力，有时因制造波动而得不到期望的电流能力。当前使用激光修整等方法，该激光修整方法基于制成的半导体元件的各种特性的测定结果，通过利用激光切断配线图案等而进行调整，以得到期望的特性(驱动电路的输出电流能力的设计值)，但在将本方法用于MOSFET输出级的电流能力的调整的情况下，以上述的MOSFET输出级的电流能力评 价方法无法测定准确的电流能力，因此，难以将电流能力准确地调整为期望的特性。

【发明内容】

[0006]本发明就是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供一种能够将驱动电路的电流能力调整为期望的特性的半导体设备驱动电路及其测试方法。
[0007]为了解决上述课题，本发明所涉及的半导体设备驱动电路的特征在于，具有:驱动电路，其对半导体设备进行驱动；输入电路，其对驱动电路发出控制信号；驱动电源，其使驱动电路的MOSFET输出级进行驱动；以及控制电源，其与驱动电源独立设置，并使输入电路进行驱动，该半导体设备驱动电路在测试时仅使驱动电源的驱动电压降低，基于MOSFET输出级的5极管区域中的电流能力，对驱动电路的电流能力进行调整。
[0008]发明的效果
[0009]根据本发明，由于具有:驱动电路，其对半导体设备进行驱动；输入电路，其对驱动电路发出控制信号；驱动电源，其使驱动电路的MOSFET输出级进行驱动；以及控制电源，其与驱动电源独立设置，并使输入电路进行驱动，且本发明的半导体设备驱动电路在测试时仅使驱动电源的驱动电压降低，基于MOSFET输出级的5极管区域中的电流能力，对驱动电路的电流能力进行调整，因此，能够将驱动电路的电流能力调整为期望的特性。
【专利附图】

【附图说明】
[0010]图1是表示本发明的实施方式I所涉及的半导体设备驱动电路的一个结构例的图。
[0011]图2是表示本发明的实施方式2所涉及的半导体设备驱动电路的一个结构例的图。
[0012]图3是表示本发明的实施方式3所涉及的半导体设备驱动电路的一个结构例的图。
[0013]图4是表示本发明的实施方式4所涉及的半导体设备驱动电路的一个结构例的图。
[0014]图5是表示本发明的实施方式5所涉及的半导体设备驱动电路的一个结构例的图。
[0015]图6是表示前提技术所涉及的半导体设备驱动电路的一个结构例的图。
[0016]标号的说明
[0017]I半导体设备，2驱动电路，3输入电路，4驱动电源，5控制电源，6测试电路，7直流电流计，8电流检测电路，9直流电流计，10电流检测电路，11直流电流计，12SiC设备，13驱动电源，21至28输出级，61、62输出级，81输出级，101输出级。
【具体实施方式】
[0018]下面，基于附图，对本发明的实施方式进行说明。
[0019]<前提技术>
[0020]首先，对本发明的前提技术进行说明。
[0021]图6是表示前提技术所涉及的半导体设备驱动电路的一个结构例的图。
[0022]如图6所示，前提技术所涉及的半导体设备驱动电路具有:驱动电路2，其对半导体设备I进行驱动；输入电路3，其将输入信号进行波形整形后输入至驱动电路2 ;以及驱动电源13，其对驱动电路2及输入电路3进行驱动。
[0023]半导体设备I是为了例如对高电压电路中的负载进行驱动而设置的，由N沟道型的MOSFET构成。此外，半导体设备I也可以由P沟道型的MOSFET构成。
[0024]驱动电路2具有输出级21至28。各组合即输出级21及输出级22、输出级23及输出级24、输出级25及输出级26、输出级27及输出级28构成CMOSFET (ComplementaryM0SFET)，该CMOSFET作为逆变器(inverter)起作用。此外，逆变器的级数是任意的。
[0025]在前提技术所涉及的半导体设备驱动电路中，在对驱动电路2的电流能力进行测试评价的情况下，由于无法对正常动作的高电压动作时的驱动电路2的电流能力进行直接评价，因此，测定输出级21至28的3极管区域中的导通电阻，基于该导通电阻而对驱动电路2的电流能力进行评价。但是，由于该评价方法是对3极管区域中的导通电阻进行测定，因此，会出现即使基于评价进行了调整，驱动电路2的电流能力仍达不到期望的特性(驱动电路2的电流能力的设计值)的问题。
[0026]本发明就是为了解决上述问题而提出的，下面对其详细内容进行说明。[0027]〈实施方式I>
[0028]图1是表示本发明的实施方式I所涉及的半导体设备驱动电路的一个结构例的图。
[0029]如图1所示,本实施方式I所涉及的半导体设备驱动电路具有:驱动电路2,其对半导体设备I进行驱动；输入电路3，其将对输入信号进行波形整形得到的信号设为控制信号，施加给驱动电路2 ;驱动电源4，其使驱动电路2的输出级21至28 (MOSFET输出级)进行驱动；以及控制电源5，其与驱动电源独立设置，使输入电路3进行驱动。
[0030]下面，对驱动电路2的电流能力的调整方法(半导体设备驱动电路的测试方法)进行说明。
[0031]首先，作为针对当前制造的半导体设备驱动电路的标准，预先对驱动电源4的驱动电压为低驱动电压时的电流能力、和驱动电压为正常驱动电压时的电流能力之间的相关性进行检验。
[0032]然后，在各制成的半导体设备驱动电路的测试时，对驱动电源4的驱动电压为低驱动电压时的电流能力进行测定。此时，在半导体设备驱动电路中，仅使驱动电源4的驱动电压降低。因此，由于各输出级21至28的Vds (漏极一源极间电压)和Vgs (栅极一源极间电压)等量下降，因此，能够在维持5极管区域的状态下减小各输出级21至28的电流能力。
[0033]然后，相对于预先检验过的低驱动电压时的电流能力，通过修整而将测定得到的低驱动电压时的电流能力调整为期望的特性。此时，通过参考预先检验出的相关性，能够调整正常驱动电压时的电流能力。即，通过基于测定的低驱动电压时的电流能力，参考预先检验出的相关性，对正常驱动电压时的电流能力进行调整，从而能够对驱动电路2的电流能力进行调整。在此,作为修整的方法,可以举出例如激光修整等已知的方法。具体来说,例如，将配线图案中的由铝配线构成的熔丝(fuse)切断。通过上述方法，铝配线变为断开状态，能够切换信号。即，输出级21、22分别由多个MOSFET的并联连接构成，为了对在输出级流过的电流量进行调整，对于所述多个M0SFET，分别通过使上述熔丝断开/短路而选择其动作(接受输入信号而接通/断开)或不动作(不管输入信号如何，始终断开)，确定所述输出级21、22中的所述多个MOSFET的并联连接数量，对电流值进行调整。
[0034]由以上说明可知，根据本实施方式1，在测试时仅使驱动电源4的驱动电压降低，基于输出级21至28的5极管区域中的电流能力，调整驱动电路2的输出级21、22的电流能力，因此，能够将驱动电路2的电流能力调整为期望的特性。
[0035]〈实施方式2>
[0036]图2是表示本发明的实施方式2所涉及的半导体设备驱动电路的一个结构例的图。
[0037]如图2所示，本实施方式2所涉及的半导体设备驱动电路的特征在于，具有测试电路6，该测试电路6具有与驱动电路2的输出级21、22 (MOSFET输出级)相对应的输出级61,62 (测试MOSFET输出级)，并由驱动电源4驱动。
[0038]测试电路6的输出级61、62，在布置上各自与驱动电路2的输出级21、22配对，输出级61、62的电流能力是输出级21、22的电流能力的I/η。另外，测试电路6与用于测定从该测试电路6输出的电流的直流电流计7连接。其它结构与实施方式I相同，因此在此省略说明。在此，所谓输出级配对，是指输出级以承受同样的工艺误差的方式彼此对应(例如接近)地配置的状态。
[0039]下面，对于驱动电路2的电流能力的调整方法(半导体设备驱动电路的测试方法)进行说明。在图2中，驱动电路2及输入电路3进行与实施方式I相同的动作。另外，输入至测试电路6的输出级61、62的栅极的控制信号，与输入至驱动电路2的输出级21、22的栅极的控制信号相对应。即，输出级61、62与输出级21、22共用驱动电压。
[0040]首先，由直流电流计7测定输出级61、62的电流能力。
[0041]然后，确认所测定的输出级61、62的电流能力与期望的特性的差X [%]。
[0042]然后，针对输出级21、22的电流能力，通过修整而对上述的差x[%]进行调整。SP，基于所测定的输出级61、62的电流能力和输出级61、62的电流能力的设计值，调整输出级2U22的电流能力。通过对输出级21、22的电流能力进行调整，从而调整从驱动电路2输出的电流能力。
[0043]由以上说明可知，根据本实施方式2，基于测试电路6的输出级61、62的电流能力而对驱动电路2的输出级21、22的电流能力进行调整，因此，能够将驱动电路2的电流能力调整为期望的特性。
[0044]此外，在实施方式2中，说明了测试电路6和驱动电路2电源共用的情况，但也可以使测试电路6和驱动电路2的电源独立，在上述测试时，仅使测试电路6进行驱动。
[0045]<实施方式3>
[0046]图3是表示本发明的实施方式3所涉及的半导体设备驱动电路的一个结构例的图。
[0047]如图3所示，本实施方式3所涉及的半导体设备驱动电路的特征在于，具有电流检测电路8 (第I电流检测电路)，该电流检测电路8具有与驱动电路2的输出级21至28中的N沟道的输出级22 (N沟道MOSFET输出级)相对应的输出级81 (第I晶体管)，由驱动电源4驱动。
[0048]电流检测电路8的输出级81，在布置上与驱动电路2的输出级22配对，输出级81的电流能力(引入能力)是输出级22的电流能力(引入能力)的I/η。另外，电流检测电路8的电阻Rl和电阻R2在布置上配对。电流检测电路8与用于测定从该电流检测电路8输出的电流的直流电流计9连接。其它结构与实施方式I相同，因此在此省略说明。
[0049]下面，对驱动电路2的电流能力的调整方法(半导体设备驱动电路的测试方法)进行说明。在图3中，驱动电路2及输入电路3进行与实施方式I相同的动作。另外，输入至电流检测电路8的输出级81的栅极的控制信号，与输入至驱动电路2的输出级22的栅极的控制信号相对应。即，输出级81与输出级22共用驱动电压。
[0050]首先，使短路电流流过电流检测电路8的输出级81，由直流电流计9测定将该短路电流以R1/R2分流而从电流检测电路8输出的电流能力。
[0051]然后，确认所测定的输出级81的电流能力与期望的特性的差X [%]。
[0052]然后，针对输出级22的电流能力，通过修整而对上述的差X [%]进行调整。S卩，基于所测定的输出级81的电流能力和输出级81的电流能力的设计值,调整输出级22的电流能力。通过对输出级22的电流能力进行调整，从而调整从驱动电路2输出的电流能力。
[0053]由以上说明可知，根据本实施方式3，基于电流检测电路8的输出级81的电流能力而对驱动电路2的电流能力进行调整，因此，能够将驱动电路2的电流能力调整为期望的特性。
[0054]此外，在实施方式3中，说明了电流检测电路8和驱动电路2电源共用的情况，但也可以使电流检测电路8和驱动电路2的电源独立，在上述测试时，仅使电流检测电路8进行驱动。
[0055]<实施方式4>
[0056]图4是表示本发明的实施方式4所涉及的半导体设备驱动电路的一个结构例的图。
[0057]如图4所示，本实施方式4所涉及的半导体设备驱动电路的特征在于，具有电流检测电路10 (第2电流检测电路)，该电流检测电路10具有与驱动电路2的输出级21至28中的P沟道的输出级21 (P沟道MOSFET输出级)相对应的输出级101 (第2晶体管)，并由驱动电源4驱动。
[0058]电流检测电路10的输出级101，在布置上与驱动电路2的输出级21配对，输出级101的电流能力(释出能力)是输出级21的电流能力(释出能力)的I/η。电流检测电路10的电阻Rl和电阻R2在布置上配对。另外，电流检测电路10与用于测定从该电流检测电路10输出的电流的直流电流计11连接。其它结构与实施方式I相同，因此在此省略说明。
[0059]下面，对驱动电路2的电流能力的调整方法(半导体设备驱动电路的测试方法)进行说明。在图4中，驱动电路2及输入电路3进行与实施方式I相同的动作。另外，输入至电流检测电路10的输出级101的栅极的控制信号，与输入至驱动电路2的输出级21的栅极的控制信号相对应。即，输出级101与输出级21共用驱动电压。
[0060]首先，使短路电流流过电流检测电路10的输出级101，由直流电流计11测定将该电流以R1/R2分流而从电流检测电路10输出的电流能力。
[0061]然后，确认所测定的输出级101的电流能力与期望的特性的差X [%]。
[0062]然后，针对输出级21的电流能力，通过修整而对上述的差X [%]进行调整。S卩，基于所测定的输出级101的电流能力和输出级101的电流能力的设计值,调整输出级21的电流能力。通过对输出级21的电流能力进行调整，从而调整从驱动电路2输出的电流能力。
[0063]由以上说明可知，根据本实施方式4，基于电流检测电路10的输出级101的电流能力而对驱动电路2的电流能力进行调整，因此，能够将驱动电路2的电流能力调整为期望的特性。
[0064]此外，在实施方式4中，说明了电流检测电路10和驱动电路2电源共用的情况，但也可以使电流检测电路10和驱动电路2的电源独立，在上述测试时，仅使电流检测电路10进行驱动。
[0065]<实施方式5>
[0066]图5是表示本发明的实施方式5所涉及的半导体设备驱动电路的一个结构例的图。
[0067]如图5所示，在本实施方式5所涉及的半导体设备驱动电路中，其特征在于，驱动对象是SiC设备12。其它结构及动作与实施方式I相同，因此在此省略说明。
[0068]由以上说明可知，根据本实施方式5，即使半导体设备驱动电路的驱动对象是以更高电压、高电流进行驱动的SiC设备12，也能够将驱动电路2的电流能力调整为期望的特性。
[0069]此外，本发明可在其发明范围内，对各实施方式进行自由组合，或对各实施方式进行适当的变形或省略。
【权利要求】
1.一种半导体设备驱动电路，其特征在于，具有: 驱动电路(2)，其对半导体设备(I)进行驱动； 输入电路(3)，其向所述驱动电路(2)发出驱动信号； 驱动电源(4)，其使所述驱动电路(2)的MOSFET输出级(21至28)进行驱动；以及 控制电源(5 )，其与所述驱动电源(4 )独立地设置，使所述输入电路(3 )进行驱动， 在测试时仅使所述驱动电源(4)的驱动电压降低，基于所述MOSFET输出级(21至28)的5极管区域中的电流能力，调整所述驱动电路(2)的电流能力。
2.—种权利要求1所述的半导体设备驱动电路的测试方法，其具有: (a)预先检验所述驱动电源(4)的所述驱动电压为低驱动电压时的电流能力、和所述驱动电压为正常驱动电压时的电流能力之间的相关性的工序； (b)在所述测试时，测定所述驱动电源(4)的所述驱动电压为低驱动电压时的电流能力的工序；以及 (C)基于在所述工序(b)中测定的电流能力，参考在所述工序(a)中检验出的所述相关性，调整所述驱动电压为正常驱动电压时的所述驱动电路(2)的电流能力的工序。
3.根据权利要求1所述的半导体设备驱动电路，其特征在于， 还具有测试电路(6 )，该测试电路(6 )具有与所述MOSFET输出级(21、22 )相对应的测试MOSFET输出级(61、62)，并由所述驱动电源(4)驱动， 基于所述测试MOSFET输出级(61、62 )的电流能力，调整所述驱动电路(2 )的电流能力。
4.一种权利要求3所述的半导体设备驱动电路的测试方法，其具有: (a)测定所述测试MOSFET输出级(61、62)的电流能力的工序；以及 (b)基于所述测试MOSFET输出级(61、62)的电流能力的设计值和在所述工序(a)中测定的电流能力之间的误差，调整所述驱动电路(2)的电流能力的工序。
5.根据权利要求1所述的半导体设备驱动电路，其特征在于， 还具有第I电流检测电路(8)，该第I电流检测电路(8)具有与所述MOSFET输出级(21至28)中的N沟道MOSFET输出级(22)相对应的第I晶体管(81 )，并由所述驱动电源(4)驱动， 基于所述第I晶体管(81)的电流能力，调整所述驱动电路(2)的电流能力。
6.一种权利要求5所述的半导体设备驱动电路的测试方法，其具有: Ca)测定所述第I晶体管(81)的电流能力的工序；以及 (b)基于所述第I晶体管(81)的电流能力的设计值和在所述工序(a)中测定的电流能力之间的误差，调整所述驱动电路(2 )的电流能力的工序。
7.根据权利要求1所述的半导体设备驱动电路，其特征在于， 还具有第2电流检测电路(10)，该第2电流检测电路(10)具有与所述MOSFET输出级(21至28)中的P沟道MOSFET输出级(21)相对应的第2晶体管(101 )，并由所述驱动电源(4)驱动， 基于所述第2晶体管(101)的电流能力，调整所述驱动电路(2)的电流能力。
8.—种权利要求7所述的半导体设备驱动电路的测试方法，其具有: Ca)测定所述第2晶体管(101)的电流能力的工序；以及 (b)基于所述第2晶体管(101)的电流能力的设计值和在所述工序(a)中测定的电流能力之间的误差，调整所述驱动电路(2)的电流能力的工序。
9.根据权利要求1、3、5、7中任一项所述的半导体设备驱动电路，其特征在于， 所述半导体设备(I)是SiC 设备(12)。
【文档编号】H03K19/0944GK103825602SQ201310577129
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2013年11月18日 优先权日:2012年11月16日
【发明者】平田大介 申请人:三菱电机株式会社