半导体装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及半导体装置。串联连接地构成桥臂的P侧IGBT(200P)及N侧IGBT(200N)的每一者具有第一栅极(G1)及第二栅极(G2)。在对与P侧IGBT(200P)的集电极(C)对应的第一栅极(G1)的电压进行控制的驱动电路单元(100P‑1)、对与P侧IGBT(200P)的发射极(E)对应的第二栅极(G2)的电压进行控制的驱动电路单元(100P‑2)、及对与N侧IGBT(200N)的集电极(C)对应的第二栅极(G2)的电压进行控制的驱动电路单元(100N‑2)的每一者中，信号处理电路(111P、112P、112N)和输出电路(121P、122P、112N)之间通过绝缘分离构造电绝缘。

Semiconductor device

【技术实现步骤摘要】
半导体装置
本专利技术涉及半导体装置。
技术介绍
具有多个控制电极的半导体开关元件的构造是公知的。例如，在日本特开2002-100971号公报中记载了在相同的主面之上设置主栅极电极及辅助栅极电极的双栅极构造的IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)。在专利文献1中还记载了用于以最佳的截止特性对该双栅极IGBT进行驱动的驱动方法。作为半导体开关元件的代表性的使用例，通过在高电压的电力线和低电压的电力线之间串联连接2个半导体开关元件，从而从2个半导体开关元件的连接节点选择性地输出上述高电压及低电压的所谓的桥臂结构是公知的。例如，在用于DC/AC电力转换的逆变器、及用于DC/DC转换的斩波电路等中使用该桥臂结构。在桥臂结构中，在对半导体开关元件的控制电极的电压进行控制的驱动电路中导入绝缘分离构造。绝缘分离构造的导入引起构造的复杂化及制造成本的上升，但能够防止异常时的破损位置的扩大。这里，在由具有多个控制电极的半导体开关元件形成的桥臂结构中，相对于所驱动的控制电极的数量增加，如何设置绝缘分离构造成为问题。关于该点，在日本特开2002-100971号公报中记载了单一双栅极IGBT的驱动方法，但没有记载上述那样的桥臂结构中的驱动电路的结构。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供关于应用了具有多个控制电极的半导体开关元件的桥臂结构的驱动电路，恰当地设置绝缘分离构造的结构。在本专利技术的某方案中，其为对串联连接后的第一及第二半导体开关元件进行驱动的半导体装置，具备：第一驱动电路，其对第一半导体开关元件的通断进行控制；以及第二驱动电路，其对第二半导体开关元件的通断进行控制。第一半导体开关元件具有作为主电极的第一阳极及第一阴极、第一及第二控制电极。第二半导体开关元件具有作为主电极的第二阳极及第二阴极、以及第三及第四控制电极。第一阴极及第二阳极电连接.第一驱动电路包含第一及第二驱动电路单元。第一驱动电路单元对与第一阴极对应的第一控制电极的电压进行控制。第二驱动电路单元对与第一阳极对应的第二控制电极的电压进行控制。第二驱动电路包含第三及第四驱动电路单元。第三驱动电路单元对与第二阴极对应的第三控制电极的电压进行控制。第四驱动电路单元对与第二阳极对应的第四控制电极的电压进行控制。第一至第四驱动电路单元的每一者具有信号处理电路及输出电路。各信号处理电路按照第一及第二半导体开关元件的通断指令，输出成为第一至第四控制电极中对应的控制电极的电压指令的脉冲信号。各输出电路按照来自信号处理电路的脉冲信号，对针对第一及第二阳极以及第一及第二阴极中对应的主电极的、对应的控制电极的电压进行驱动。第一、第二及第四驱动电路单元的每一者构成为经由绝缘分离构造，从信号处理电路向输出电路传送脉冲信号。通过结合附图进行理解的、与本专利技术相关的以下的详细说明，使本专利技术的上述及其它目的、特征、方案以及优点变得明确。附图说明图1是说明应用了对比例涉及的桥臂结构的电力转换系统的一个例子的电路图。图2是表示对比例涉及的对应于1相的桥臂的驱动电路的结构的框图。图3是本实施方式涉及的桥臂结构中所应用的双栅极构造的半导体开关元件(IGBT)的符号图。图4是用于说明图3所示的IGBT的构造的一个例子的剖视图。图5是表示实施方式1涉及的对应于1相的桥臂的驱动电路的结构的框图。图6是说明图5所示的电平移位电路的结构例的电路图。图7是图6中的NMOS晶体管的概念性的剖视图。图8是说明实施方式1的变形例涉及的电平移位电路的第一结构例的电路图。图9是说明实施方式1的变形例涉及的电平移位电路的第二结构例的电路图。图10是说明实施方式2涉及的时钟电路的共享结构的框图。图11是用于说明通过信号处理电路实现的使用了时钟信号的栅极电压的控制例的概念性的波形图。图12是说明实施方式2涉及的电源电路的共享结构的框图。具体实施方式下面，参照附图对本专利技术的实施的方式进行详细说明。另外，下面，对图中的相同或相当部分标注相同的标号，原则上不重复其说明。实施方式1.(对比例的说明)首先，将由具有单一控制电极的半导体开关元件形成的桥臂结构中的驱动电路的结构作为本实施方式的对比例而进行说明。图1是说明应用了对比例涉及的桥臂结构的电力转换系统的一个例子的电路图。参照图1，电力转换系统构成为具备AC/DC转换器20和DC/AC逆变器(下面，也仅称为“逆变器”)50，对电动机60进行可变速驱动。在图1的例子中，电动机60由三相的线圈绕组65U、65V、65W被施加于定子(未图示)的三相交流电动机构成。AC/DC转换器20包含二极管电桥21和平滑电容器25，将来自交流电源10的交流电压转换为直流电压(下面，也称为电源电压)Vcc，输出至高压侧的电力线PL及低压侧的电力线NL之间。逆变器50具有构成产生U相、V相及W相的三相交流电压的三相逆变器的6个半导体开关元件(作为代表，由于使用IGBT，因此下面仅标记为“IGBT”)200#及6个二极管400。在U相、V相、及W相的各相中，通过将2个IGBT200#串联连接于电力线PL及NL之间，从而构成桥臂。对比例的各IGBT200#通过单一栅极电极对通断进行控制。各IGBT200#的栅极(控制电极)的电压按照来自微型计算机(仅标记为“微机”)90的通断指令，由驱动电路100控制。与各IGBT200#对应地，处理电路110具有信号处理电路110及输出电路120。信号处理电路110相对于来自微机90的通断指令而生成实施了定时处理的脉冲信号。输出电路120按照来自信号处理电路110的脉冲信号，将对应的IGBT200#的栅极电压驱动为用于将IGBT200#接通的电压、及用于将IGBT200#断开的电压中的一者。这样，通过由驱动电路100实现的栅极的电压控制，对各IGBT200#的通断进行控制。在以大的电压及电流使电动机60进行动作的情况下，通过将15～16(V)左右的正电压施加于栅极-发射极间，从而IGBT200#被接通，但此时，有时需要瞬间地超过1(A)那样的驱动电流。因此，在驱动电路100中，难以根据来自信号处理电路110的脉冲信号，直接地对IGBT200#的栅极充分地进行驱动。因此，通过配置输出电路120，将来自信号处理电路110的脉冲信号放大，输出至IGBT的栅极电极，从而对IGBT200#的通断进行控制。在图2中示出对比例涉及的对应于1相的桥臂的驱动结构。参照图2，高电压侧(P侧、或高电位侧)IGBT200#P、低电压侧(N侧、或低电位侧)IGBT200#N通过经由输出节点No而串联连接于电力线PL及NL之间，从而构成桥臂。IGBT200#P及200#N的每一者具有作为主电极的集电极C(阳极)及发射极E(阴极)、作为控制电极的栅极G。在图1及图2的例子中，与P侧IGBT200#P及N侧IGBT200#N本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置，其对串联连接的第一及第二半导体开关元件进行驱动，该半导体装置具备：/n第一驱动电路，其用于对所述第一半导体开关元件的通断进行控制；以及/n第二驱动电路，其用于对所述第二半导体开关元件的通断进行控制；/n所述第一半导体开关元件具有作为主电极的第一阳极及第一阴极、第一及第二控制电极，/n所述第二半导体开关元件具有作为主电极的、与所述第一阴极电连接的第二阳极及第二阴极、以及第三及第四控制电极，/n所述第一驱动电路包含：/n第一驱动电路单元，其对与所述第一阴极对应的所述第一控制电极的电压进行控制；以及/n第二驱动电路单元，其对与所述第一阳极对应的所述第二控制电极的电压进行控制，/n所述第二驱动电路具备：/n第三驱动电路单元，其对与所述第二阴极对应的所述第三控制电极的电压进行控制；以及/n第四驱动电路单元，其对与所述第二阳极对应的所述第四控制电极的电压进行控制，/n所述第一至第四驱动电路单元的每一者具有：/n信号处理电路，其按照所述第一及第二半导体开关元件的通断指令，输出成为所述第一至第四控制电极中对应的控制电极的电压指令的脉冲信号；以及/n输出电路，其按照来自所述信号处理电路的所述脉冲信号，对针对所述第一及第二阳极以及所述第一及第二阴极中对应的主电极的、所述对应的控制电极的电压进行驱动，/n所述第一、第二及第四驱动电路单元的每一者构成为经由绝缘分离构造，从所述信号处理电路向所述输出电路传送所述脉冲信号。/n...

【技术特征摘要】
20181009 JP 2018-1907231.一种半导体装置，其对串联连接的第一及第二半导体开关元件进行驱动，该半导体装置具备：
第一驱动电路，其用于对所述第一半导体开关元件的通断进行控制；以及
第二驱动电路，其用于对所述第二半导体开关元件的通断进行控制；
所述第一半导体开关元件具有作为主电极的第一阳极及第一阴极、第一及第二控制电极，
所述第二半导体开关元件具有作为主电极的、与所述第一阴极电连接的第二阳极及第二阴极、以及第三及第四控制电极，
所述第一驱动电路包含：
第一驱动电路单元，其对与所述第一阴极对应的所述第一控制电极的电压进行控制；以及
第二驱动电路单元，其对与所述第一阳极对应的所述第二控制电极的电压进行控制，
所述第二驱动电路具备：
第三驱动电路单元，其对与所述第二阴极对应的所述第三控制电极的电压进行控制；以及
第四驱动电路单元，其对与所述第二阳极对应的所述第四控制电极的电压进行控制，
所述第一至第四驱动电路单元的每一者具有：
信号处理电路，其按照所述第一及第二半导体开关元件的通断指令，输出成为所述第一至第四控制电极中对应的控制电极的电压指令的脉冲信号；以及
输出电路，其按照来自所述信号处理电路的所述脉冲信号，对针对所述第一及第二阳极以及所述第一及第二阴极中对应的主电极的、所述对应的控制电极的电压进行驱动，
所述第一、第二及第四驱动电路单元的每一者构成为经由绝缘分离构造，从所述信号处理电路向所述输出电路传送所述脉冲信号。


2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，
所述绝缘分离构造由包含与所述输出电路电连接的n型区域的半导体元件的pn结构成。


3.根据权利要求2所述的半导体装置，其中，
所述第一、第二及第四驱动电路单元的每一者具有连接于所述信号处理电...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐藤克己，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP