半导体元件、复合半导体元件、驱动电路制造技术

技术编号：44474973 阅读：0 留言：0更新日期：2025-03-04 17:44

本发明专利技术涉及半导体元件、复合半导体元件、驱动电路。即使使用比较高的电压的电源，也能够使要驱动的半导体元件的栅极绝缘膜变薄，并且能够进行稳定的动作。在漏极电极与栅极电极或n层的栅极电极侧的端部之间的表面处形成有p<supgt;+</supgt;层，在该p<supgt;+</supgt;层连接有辅助电极。当在截止时使漏极电极‑源极电极间电压逐渐上升时，耗尽层从n层与p层的pn结界面逐渐扩展。当进一步提高漏极电极‑源极电极间电压时，耗尽层到达p<supgt;+</supgt;层，当进一步提高电压时，n层内的耗尽层扩展，但p<supgt;+</supgt;层内没有达到完全耗尽，p<supgt;+</supgt;层的电位饱和。如果将辅助电极与由n沟道型元件1驱动的开关元件的栅极连接，则能够使该开关元件的栅极氧化膜变薄。

全部详细技术资料下载

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于驱动开关元件等的驱动电路的半导体元件、组合了该半导体元件的复合半导体元件、使用了该半导体元件、复合半导体元件的驱动电路。

技术介绍

1、为了控制马达等大功率负载的接通、断开，使用功率mosfet、igbt等功率半导体元件(功率控制用半导体元件)，关于功率半导体元件的开关动作的控制，通过施加于栅极的栅极电压来控制。为了最佳地进行该动作的控制，该栅极电压通过与功率半导体元件分开设置的驱动电路来控制。功率半导体元件(例如igbt)的额定电压例如为600v左右。

2、另一方面，用于这样的功率半导体元件的控制中的电压(功率半导体元件的栅极电压)被设为比较高的电压(例如20v左右)，以防止与感应噪声、lcr成分的浮置分量相伴的错误动作、并使比较大的电流流动，在功率半导体元件的控制中设置有驱动电路。

3、因此，一般而言，如专利文献1记载的那样，增厚用于功率半导体元件的控制中的半导体元件的栅极氧化膜，提高栅极耐压。但是，这样，较厚的栅极氧化膜的缺点也较多。例如，由于在栅极氧化膜较厚的情况下，容易产生穿通，因此为了应对该情况，需要增大栅极长度。或者，由于在栅极氧化膜较厚的情况下，电流驱动能力降低，因此为了弥补这一缺陷，需要增大栅极宽度。

4、此外，在专利文献2中记载有使用cmos电平移位电路来形成驱动mosfet的2种电压的驱动电路。此外，在专利文献3中记载有如下电路：在电平移位电路中，在半导体元件(p沟道mosfet p3)的p型漏极区域内设置中间接头用的p型半导体区域，将中间接头与功率半导

5、专利文献1：日本特开2004-96083号公报

6、专利文献2：日本特开平5-308274号公报

7、专利文献3：日本特开平9-270699号公报

8、在专利文献3记载的技术中，虽然从中间接头电极取出的电位比从电源电压直接取出的电位低，但从中间接头电极取出的电位与设置有中间接头的mosfet的漏极-源极间电压的上升相应地上升。

9、因此，期望如下驱动电路或者用于该驱动电路的半导体元件：即使使用比较高电压的电源，也能够使要驱动的半导体元件的栅极绝缘膜变薄，并且能够进行稳定的动作。

技术实现思路

1、本专利技术正是鉴于上述问题点而完成的，其目的在于，提供一种解决上述问题点的专利技术。

2、本专利技术为了解决上述课题，设为以下列举的结构。

3、本专利技术的半导体元件(第1)的特征在于，在半导体衬底的表面上，具有：p型的第1半导体区域；n型的第2半导体区域，其形成于所述第1半导体区域内的表面；n型的第3半导体区域，其与所述第2半导体区域分开形成；n型的第4半导体区域，其在所述第3半导体区域内的远离所述第2半导体区域的一侧以局部杂质浓度高的方式形成；栅极电极，其隔着绝缘膜而形成于所述第2半导体区域与所述第3半导体区域之间的所述半导体衬底上方；第1主电极，其与所述第2半导体区域连接；以及第2主电极，其与所述第4半导体区域连接，在所述第1主电极与所述第2主电极之间流动的电流是由所述栅极电极的电位来控制的，所述半导体元件具有：p型的第5半导体区域，其局部地形成于所述第3半导体区域的表面处的、所述第4半导体区域与所述栅极电极之间；以及辅助电极，其与所述第5半导体区域连接。

4、本专利技术的半导体元件(第2)的特征在于，在半导体衬底的表面上具有：n型的第1半导体区域；p型的第2半导体区域，其形成于所述第1半导体区域内的表面；p型的第3半导体区域，其与所述第2半导体区域分开形成；p型的第4半导体区域，其在所述第3半导体区域中的远离所述第2半导体区域的一侧以局部杂质浓度高的方式形成；栅极电极，其隔着绝缘膜而形成于所述第2半导体区域与所述第3半导体区域之间的所述半导体衬底上方；第1主电极，其与所述第2半导体区域连接；以及第2主电极，其与所述第4半导体区域连接，在所述第1主电极与所述第2主电极之间流动的电流是由所述栅极电极的电位来控制的，所述半导体元件具有：n型的第5半导体区域，其局部地形成于所述第3半导体区域的表面处的、所述第4半导体区域与所述栅极电极之间；以及辅助电极，其与所述第5半导体区域连接。

5、本专利技术的复合半导体元件的特征在于，所述复合半导体元件是将所述半导体元件(第1)中的所述第2主电极和所述半导体元件(第2)中的所述第2主电极连结而成的。

6、本专利技术的驱动电路的特征在于，具有所述半导体元件中的所述辅助电极与其他半导体元件中的栅极电连接的结构。

7、本专利技术的驱动电路控制向负载的电力供给，该负载连接于将高侧的第1功率控制元件的低电压侧和低侧的第2功率控制元件的高电压侧连接起来的地点，其特征在于，所述半导体元件的所述辅助电极与向所述第1功率控制元件的栅极输出信号的开关元件的栅极连接。

8、本专利技术是如上所述构成的，因此，能够得到如下的驱动电路或者用于该驱动电路的半导体元件以及复合半导体元件：即使使用比较高的电压的电源，也能够使要驱动的半导体元件的栅极绝缘膜变薄，并且能够进行稳定的动作。

本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种半导体元件，其特征在于，

2.一种半导体元件，其特征在于，

3.根据权利要求1或2所述的半导体元件，其特征在于，

4.根据权利要求3所述的半导体元件，其特征在于，

5.一种复合半导体元件，其特征在于，

6.一种驱动电路，其特征在于，

7.根据权利要求6所述的驱动电路，其特征在于，

8.根据权利要求6所述的驱动电路，其特征在于，

9.一种驱动电路，其特征在于，

【技术特征摘要】

1.一种半导体元件，其特征在于，

2.一种半导体元件，其特征在于，

3.根据权利要求1或2所述的半导体元件，其特征在于，

4.根据权利要求3所述的半导体元件，其特征在于，

5.一种复合...

【专利技术属性】
技术研发人员：高桥健一郎，
申请(专利权)人：三垦电气株式会社，
类型：发明
国别省市：

全部详细技术资料下载我是这个专利的主人