半导体装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种能在维持电流性能的情况下提高有源钳位状态下的晶体管的温度的均匀性的半导体装置。本发明专利技术中，功率晶体管(14)与功率晶体管(13)并联连接。有源钳位电路(8)设置在从功率晶体管(13)与功率晶体管(14)之间的连接点(P1)到功率晶体管(13)的栅极为止的路径(R1)上，在连接点(P1)的电压超过了第1阈值的情况下导通。有源钳位切断电路(12)设置在从有源钳位电路(12)到功率晶体管(14)的栅极为止的路径(R2)上，切断或抑制流至路径(R2)的电流。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体装置
本专利技术涉及一种半导体装置。
技术介绍
构成车载ECU(ElectricalControlUnit，电子控制单元)中搭载的螺线管负载等的驱动电路的半导体装置除了30V以上的高耐压和安培级的高电流驱动能力以外，还要求以不发生误动作、功率晶体管的元件破坏的方式吸收输出端子中产生的电流能量。因此，有对输出段的功率晶体管的栅极和漏极设置有源钳位电路的方法(例如参考专利文献1)。由此，能将输出端子中产生的电流能量释放至接地。此处，有源钳位动作时的功率晶体管能够消耗的电流能量(热破坏能量)由晶体管的自发热所引起的热失控的产生条件决定，通常可以通过增大晶体管尺寸来增大该值。然而，晶体管尺寸的增大有时会存在导致芯片成本增大的问题。另一方面，在尺寸相对较大的功率晶体管中，由于其散热性不一致，因此，其中央区域与周边区域会产生温度差。即，散热性较差的中央区域的温度要高一些，周边区域因散热效果而导致温度较低。结果，存在如下问题：无法以与尺寸增大相当的程度增大晶体管的热破坏能量；出于可靠性的观点，要避免晶体管的结温超过额定温度，为此，容许能量被限制得较小，另外，无法提高晶体管的使用环境温度。针对该问题，揭示有用以使晶体管内的温度分布变得一样的技术。其中一种方法为使并联配置的晶体管的主动区域的间隔在中央区域内增大、在周边区域内减小(例如参考专利文献2)，另外一种方法为使中央区域的输入功率低于周边区域的输入功率。两种方法都可以通过使每单位面积的消耗功率从周边区域朝中央区域减少来使晶体管内的温度分布变得一样，结果，能够提高晶体管的热破坏能量。此外，揭示有在功率晶体管的中央区域内设置非活性区域、在非活性区域上形成散热用电极的技术(例如参考专利文献3)。通过将温度较高的中央区域非活性化，能够降低晶体管内的温度，而且能够提高温度的均匀性。此外，通过经由散热用电极向半导体外部散热，能够进一步降低温度。结果，能够提高晶体管的热破坏能量。此外，揭示有如下技术：在具有检测功率晶体管的温度是否为规定温度以上的过温检测电路的半导体集成电路中，在晶体管的温度变成规定以上时，不驱动晶体管，而且以比第1钳位电压低的第2钳位电压将功率晶体管设为有源钳位状态(例如参考专利文献4)。延长消耗浪涌能量的时间能够抑制晶体管的急剧的温度上升，因此，能使用以探测为过温的温度设定接近最大的动作保证温度。结果，能使晶体管在更高温下动作。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利特开2008-35067号公报专利文献2：日本专利特开平6-342803号公报专利文献3：日本专利特开2008-182122号公报专利文献4：日本专利特开2001-85618号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题然而，在专利文献2揭示的那样的技术中，都是以从周边区域朝中央区域减小晶体管的消耗功率密度的方式利用中央区域的晶体管和周边区域的晶体管来改变主动区域的间隔、形状。因此，存在正常动作时晶体管的每一面积的性能在中央区域会降低这一问题。此外，由于需要改变晶体管形状，因此存在晶体管的结构设计变得复杂这一问题。此外，在专利文献3揭示的那样的方法中，虽然晶体管的温度的均匀性能够提高，但要使正常动作时的晶体管的电流性能相同，与不设置非活性区域的情况相比，存在晶体管的尺寸会增大与非活性区域相应的部分这一问题。此外，在专利文献4揭示的那样的方法中，不会降低正常动作时的晶体管的每一面积的电流性能，通过降低检测到过温时的钳位电压，能够抑制急剧的温度上升、增大热破坏能量。另一方面，留下了有源钳位状态下的晶体管的结温在中央部变得比周边部高这一问题，从而存在为避免晶体管中央部的结温超过最大额定温度而使得电流能量受到限制这一问题。此外，由于消耗电流能量的时间变长，因此存在有源钳位动作的时间增大这一问题。本专利技术的目的在于提供一种能在维持电流性能的情况下提高有源钳位状态下的晶体管的温度的均匀性的半导体装置。解决问题的技术手段为了达成上述目的，本专利技术具备：第1晶体管，其具有第1控制电极；第2晶体管，其与所述第1晶体管并联连接，具有第2控制电极；有源钳位电路，其设置在从所述第1晶体管与所述第2晶体管之间的第1连接点到所述第1控制电极为止的第1路径上，在所述第1连接点的电压超过了第1阈值的情况下导通；以及有源钳位切断电路，其设置在从所述有源钳位电路到所述第2控制电极为止的第2路径上，切断或抑制流至所述第2路径的电流。专利技术的效果根据本专利技术，能在维持电流性能的情况下提高有源钳位状态下的晶体管的温度的均匀性。上述以外的课题、构成及效果将通过以下实施方式的说明来加以明确。附图说明图1为第1实施方式的负载驱动电路的电路图。图2为图1所示的功率晶体管的平面结构图。图3为表示图1所示的负载驱动电路中有源钳位动作时的晶体管内温度的时间推移的图。图4为表示图1所示的有源钳位切断电路的构成的电路图。图5为图1所示的温度检测电路的电路图。图6为第2实施方式的负载驱动电路的电路图。图7为第3实施方式的负载驱动电路的电路图。图8为第4实施方式的负载驱动电路的电路图。图9为将第4实施方式用于自动变速器控制ATCU的装置构成图。图10为作为比较例的负载驱动电路的电路图。图11为表示图10所示的负载驱动电路中的有源钳位动作时的晶体管内温度的时间推移的图。具体实施方式下面，使用附图，对本专利技术的第1～第4实施方式的负载驱动电路(半导体装置)的构成及动作进行说明。再者，各图中，同一符号表示同一部分。本专利技术的实施方式的负载驱动电路与前文所述的目的部分重复，例如要达成下面的第1～第2目的。第1目的在于，在不增大晶体管尺寸而且不降低正常动作时的晶体管的每一面积的电流性能的情况下提高有源钳位时的晶体管的温度的均匀性，增大晶体管的热破坏能量、用于避免晶体管超过额定温度的容许能量。此外，第2目的在于，在不增大有源钳位时间的情况下提高有源钳位动作时的晶体管的温度的均匀性，由此使得晶体管能在更高温的环境下动作。(比较例)首先，使用图10，对作为与本专利技术的实施方式比较的比较例的具有有源钳位电路8的负载驱动电路6P的构成及基本动作进行简单说明。在因来自电磁负载2(感性负载)的较大的感性电流能量的释放、电流噪声而导致在输出端子4产生了超过绝对最大额定值这样的电压时，齐纳二极管15、16发生雪崩击穿，电流流至有源钳位电路8，使得电流流至连接在功率晶体管29的源极-栅极间的栅极电阻9，从而使功率晶体管29导通(进行有源钳位动作)。由此，能将在输出端子4产生的电流能量释放至接地。(第1实施方式)图1至5展示了本专利技术的实施方式，下面对其进行说明。图1为第1实施方式的负载驱动电路6(半导体装置)的电路图。负载驱动电路6具有形成于半导体基板上的由第1组MOSFET(半导体元件)构成的功率晶体管13和由第2组MOSFET构成的功率晶体管14，所述由第1组MOSFET构成的功率晶体管13的源极与所述由第2组MOSFET构成的功率晶体管14的源极电性连接在一起。此外，所述由第1组MOSFET构成的功率晶体管13的漏极与所述由第2组MOSFET构成的功率晶体管14的漏极电性连接在一起。换句话说，功率晶体管14(第2晶体管)与功率晶体管13(第1晶体管)并联连接。在所述由第1组MOSFET构成的功本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置，其特征在于，具备：第1晶体管，其具有第1控制电极；第2晶体管，其与所述第1晶体管并联连接，具有第2控制电极；有源钳位电路，其设置在从所述第1晶体管与所述第2晶体管之间的第1连接点到所述第1控制电极为止的第1路径上，在所述第1连接点的电压超过了第1阈值的情况下导通；以及有源钳位切断电路，其设置在从所述有源钳位电路到所述第2控制电极为止的第2路径上，切断或抑制流至所述第2路径的电流。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.01 JP 2016-1707161.一种半导体装置，其特征在于，具备：第1晶体管，其具有第1控制电极；第2晶体管，其与所述第1晶体管并联连接，具有第2控制电极；有源钳位电路，其设置在从所述第1晶体管与所述第2晶体管之间的第1连接点到所述第1控制电极为止的第1路径上，在所述第1连接点的电压超过了第1阈值的情况下导通；以及有源钳位切断电路，其设置在从所述有源钳位电路到所述第2控制电极为止的第2路径上，切断或抑制流至所述第2路径的电流。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，具备半导体基板，所述第1晶体管形成于所述半导体基板上的第1区域，所述第2晶体管形成于与所述第1区域邻接的第2区域。3.根据权利要求2所述的半导体装置，其特征在于，所述第1区域由与所述第2区域邻接的2个区域构成。4.根据权利要求3所述的半导体装置，其特征在于，所述第2区域位于所述半导体基板的中央部。5.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，具备检测所述第2晶体管的温度的温度检测电路，所述有源钳位切断电路具有在所述第2晶体管的温度为第2阈值以下的情况下导通、在所述第2晶体管的温度超过所述第2阈值的情况下断开的第3晶体管。6.根据权利要求5所述的半导体...

【专利技术属性】
技术研发人员：和田真一郎，曾根原理仁，
申请(专利权)人：日立汽车系统株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP