绝缘栅型半导体装置以及绝缘栅型半导体装置的制造方法制造方法及图纸

绝缘栅型半导体装置具备：半导体芯片(Qj)；绝缘电路基板(100)，其具有第一外部端子(31)和第二外部端子(30)；主电流路径构件(21)，其在绝缘电路基板(100)上被设置成俯视图案具有呈直线状延伸的部分，在该主电流路径构件(21)中，半导体芯片(Qj)的主电流(Ic)朝向第一外部端子(31)流动；以及栅极电流路径构件(20)，其在绝缘电路基板(100)上被设置成俯视图案具有与主电流路径构件(21)的呈直线状延伸的部分平行地配置的呈直线状延伸的部分，在栅极电流路径构件(20)的平行地配置的部分，对主电流(Ic)进行控制的栅极电流(Ig)朝向与主电流(Ic)相反的方向流动，其中，通过因主电流(Ic)所生成的磁场的变化而产生的互感来在栅极电流路径构件(20)中产生的电流用于增大半导体芯片(Qj)导通时的栅极电流(Ig)。

Insulated gate semiconductor device and manufacturing method of insulated gate semiconductor device

Insulated gate semiconductor devices are equipped with: semiconductor chip (Qj); insulation circuit board (100) with first external terminals (31) and second external terminals (30); main current path member (21), which are arranged on an insulating circuit substrate (100) as a straight line extension of the overlook pattern, in the main current path member (21). The main current (Ic) of the semiconductor chip (Qj) flows toward the first external terminal (31), and the gate current path member (20), which is set on the insulating circuit substrate (100) as a straight line extension part arranged parallel to the part of a linear extension of the main current path member (21), on the grid current path. Part (20) of parallel configuration, the gate current (Ig) controlled by the main current (Ic) flows in the opposite direction to the main current (Ic), in which the current produced in the gate current path member (20) generated by mutual inductance generated by the change of the magnetic field generated by the main current (Ic) is used to increase the semiconductor chip (Qj) guide. The gate current of the pass (Ig).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】绝缘栅型半导体装置以及绝缘栅型半导体装置的制造方法
本专利技术涉及一种绝缘栅型半导体装置以及绝缘栅型半导体装置的制造方法。
技术介绍
以往，作为在电力变换装置等中使用的开关元件，使用了绝缘栅型双极晶体管(IGBT)等绝缘栅型半导体装置。为了提高变换效率，减少该绝缘栅型半导体装置的开关损耗是重要的。作为减少开关损耗的技术，在专利文献1中提出了例如实现导通动作的高速化的方法。但是，即使使用专利文献1的技术，也不能说开关动作时的导通动作的高速化是足够的，寻求一种能够减少开关损耗的进一步的新技术。专利文献1：国际公开第2013/161138号
技术实现思路
专利技术要解决的问题本专利技术是着眼于上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够使开关动作时的导通动作高速化、能够减少开关损耗的绝缘栅型半导体装置以及绝缘栅型半导体装置的制造方法。用于解决问题的方案为了解决上述问题，本专利技术所涉及的绝缘栅型半导体装置的某个方式的宗旨在于，具备：(a)绝缘栅型半导体元件，其包括半导体芯片；(b)绝缘电路基板，其搭载半导体芯片，在该绝缘电路基板的周边具有第一外部端子和第二外部端子；(c)主电流路径构件，其在绝缘电路基板上俯视图案具有呈直线状延伸的部分，被设置为将第一外部端子与绝缘栅型半导体元件的主电极区之间连接，在该主电流路径构件中，绝缘栅型半导体元件的主电流朝向第一外部端子流动；以及(d)栅极电流路径构件，其在绝缘电路基板上俯视图案具有与主电流路径构件的呈直线状延伸的部分平行地配置的呈直线状延伸的部分，被设置为将第二外部端子与绝缘栅型半导体元件的栅极电极之间连接，在该栅极电流路径构件的平行地配置的部分，对主电流进行控制的栅极电流朝向与主电流相反的方向流动，其中，通过因主电流所生成的磁场的变化而产生的互感来在栅极电流路径构件中产生的电流用于增大绝缘栅型半导体元件导通时的栅极电流。另外，本专利技术所涉及的绝缘栅型半导体装置的制造方法的某个方式的宗旨在于，包括以下步骤：(e)准备包括半导体芯片的绝缘栅型半导体元件；(f)在绝缘电路基板上，将主电流路径构件和栅极电流路径构件进行图案化，所述主电流路径构件的俯视图案具有呈直线状延伸的部分，所述栅极电流路径构件的俯视图案具有与主电流路径构件的呈直线状延伸的部分平行地配置的呈直线状延伸的部分；(g)将半导体芯片搭载在绝缘电路基板上；(h)将主电流路径构件与绝缘栅型半导体元件的主电极区之间进行连接；以及以使对绝缘栅型半导体元件的主电流进行控制的栅极电流朝向与主电流相反的方向流动的方式，将栅极电流路径构件与绝缘栅型半导体元件的栅极电极之间进行连接。专利技术的效果因而，根据本专利技术所涉及的绝缘栅型半导体装置以及绝缘栅型半导体装置的制造方法，能够使开关动作时的导通动作高速化，能够减少开关损耗。附图说明图1是示意性地说明本专利技术的实施方式所涉及的绝缘栅型半导体装置的结构的概要的、包括截面图的框图。图2是图1所示的绝缘栅型半导体装置的等效电路图。图3是示意性地说明在本专利技术的实施方式所涉及的绝缘栅型半导体装置中主电流开始流动时的状态的、包括截面图的框图。图4A是表示使作为IGBT的本专利技术的实施方式所涉及的绝缘栅型半导体装置进行开关动作的情况下的接通时的栅极电流的变化的曲线图。图4B是表示本专利技术的实施方式所涉及的绝缘栅型半导体装置接通时的IGBT的主电流的变化的曲线图。图4C是表示本专利技术的实施方式所涉及的绝缘栅型半导体装置接通时的IGBT的集电极-发射极间电压的变化的曲线图。图5A是表示使作为IGBT的比较例所涉及的绝缘栅型半导体装置进行开关动作的情况下的接通时的栅极电流的变化的曲线图。图5B是表示比较例所涉及的绝缘栅型半导体装置接通时的IGBT的主电流的变化的曲线图。图5C是表示比较例所涉及的绝缘栅型半导体装置接通时的IGBT的集电极-发射极间电压的变化的曲线图。图6A是示意性地说明本专利技术的实施方式所涉及的绝缘栅型半导体装置的制造方法的框图(其一)。图6B是示意性地说明本专利技术的实施方式所涉及的绝缘栅型半导体装置的制造方法的框图(其二)。图6C是示意性地说明本专利技术的实施方式所涉及的绝缘栅型半导体装置的制造方法的框图(其三)。在图6C中示意性地记载了绝缘栅型半导体装置的截面图以及栅极驱动电路，以明确地示出与绝缘栅型半导体装置的半导体芯片之间的连接关系。图7是示意性地说明本专利技术的其它实施方式所涉及的绝缘栅型半导体装置的结构的概要的、包括截面图的框图。具体实施方式下面说明本专利技术的实施方式。在下面的附图的记载中，对相同或类似的部分标注相同或类似的标记。但是，应该注意的是，附图是示意性的，厚度与平面尺寸的关系、各装置、各构件的厚度的比率等与实际不同。因而，应该参酌下面的说明来判断具体的厚度、尺寸。另外，在附图相互之间也包括彼此的尺寸的关系、比率不同的部分，这是理所当然的。另外，下面的说明中的“左右”、“上下”的方向只是便于说明的定义，并不对本专利技术的技术思想进行限定。因此，例如，如果将纸面旋转90度则“左右”与“上下”的叫法互换，如果将纸面旋转180度则“左”变为“右”、“右”变为“左”，这是理所当然的。另外，在本说明书和附图中，标记有n或p的区、层分别表示在该区、层中电子或空穴为多数载流子。另外，附记于n或p的+和-分别表示是与未附记+和-的半导体区相比杂质浓度相对高或相对低的半导体区。但是，即使是如n+和n+那样相同的表示浓度的标记，也不限定于实际上为相同的杂质浓度。(安装构造)本专利技术的实施方式所涉及的绝缘栅型半导体装置的安装构造如图1所示，具备构成1个或2个以上的电力用开关元件的包括半导体芯片Qj的绝缘栅型半导体元件。半导体芯片Qj搭载于具有高导热性的绝缘电路基板100上。绝缘电路基板100构成封装基板。附记于标记“Qj”中的“j”取j＝1～n的值，n为1以上的正数。另外，在图1中示意性地图示了搭载于绝缘电路基板100上的多个电力用开关元件中的1个的半导体芯片Qj的主要部分的截面构造。各半导体芯片Qj是具备构成第一主电极区的发射极区3a、3b以及与发射极区3a、3b相离地设置的构成第二主电极区的集电极区9的IGBT。另外，在IGBT中，在与发射极区3a、3b接近地设置的栅极绝缘膜4之上配置有栅极电极5。利用被送入到栅极电极5的控制信号来控制在发射极区3a、3b与集电极区9之间流动的主电流。另外，本专利技术的实施方式所涉及的绝缘栅型半导体装置具备第一外部端子31，该第一外部端子31设置于配置有多个半导体芯片Qj的区域的外部。在绝缘电路基板100上，在第一外部端子31与发射极区3a、3b之间，配置有俯视图案呈直线状延伸的主电流路径构件21来作为导电性的布线。主电流路径构件21被设置成具有一定的布线长度，以将构成外部输出端子的第一外部端子31与分别设置于多个半导体芯片Qj的多个发射极区3a、3b的各发射极区3a、3b在多个连接位置并联地电连接。在主电流路径构件21中，从多个半导体芯片Qj的各发射极电极7集合后变为大电流的主电流朝向第一外部端子31流动。另外，本专利技术的实施方式所涉及的绝缘栅型半导体装置具备与栅极驱动电路40连接的第二外部端子30，该第二外部端子30设置于配置有多个半导体芯片Qj的区域的外部。在绝缘电路基板100上，在第二外部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种绝缘栅型半导体装置，其特征在于，具备：绝缘栅型半导体元件，其包括半导体芯片；绝缘电路基板，其搭载所述半导体芯片，在该绝缘电路基板的周边具有第一外部端子和第二外部端子；主电流路径构件，其在所述绝缘电路基板上被图案化为俯视图案具有呈直线状延伸的部分，被设置为将所述第一外部端子与所述绝缘栅型半导体元件的主电极区之间连接，在该主电流路径构件中，所述绝缘栅型半导体元件的主电流朝向所述第一外部端子流动；以及栅极电流路径构件，其在所述绝缘电路基板上被图案化为俯视图案具有与所述主电流路径构件的呈直线状延伸的部分平行地配置的呈直线状延伸的部分，被设置为将所述第二外部端子与所述绝缘栅型半导体元件的栅极电极之间连接，在该栅极电流路径构件的平行地配置的所述部分，对所述主电流进行控制的栅极电流朝向与所述主电流相反的方向流动，其中，通过因所述主电流所生成的磁场的变化而产生的互感来在所述栅极电流路径构件中产生的电流用于增大所述绝缘栅型半导体元件导通时的所述栅极电流。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.19 JP 2016-1003631.一种绝缘栅型半导体装置，其特征在于，具备：绝缘栅型半导体元件，其包括半导体芯片；绝缘电路基板，其搭载所述半导体芯片，在该绝缘电路基板的周边具有第一外部端子和第二外部端子；主电流路径构件，其在所述绝缘电路基板上被图案化为俯视图案具有呈直线状延伸的部分，被设置为将所述第一外部端子与所述绝缘栅型半导体元件的主电极区之间连接，在该主电流路径构件中，所述绝缘栅型半导体元件的主电流朝向所述第一外部端子流动；以及栅极电流路径构件，其在所述绝缘电路基板上被图案化为俯视图案具有与所述主电流路径构件的呈直线状延伸的部分平行地配置的呈直线状延伸的部分，被设置为将所述第二外部端子与所述绝缘栅型半导体元件的栅极电极之间连接，在该栅极电流路径构件的平行地配置的所述部分，对所述主电流进行控制的栅极电流朝向与所述主电流相反的方向流动，其中，通过因所述主电流所生成的磁场的变化而产生的互感来在所述栅极电流路径构件中产生的电流...

【专利技术属性】
技术研发人员：增田晋一，吉渡新一，吉田健一，石田裕司，
申请(专利权)人：富士电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP