半导体装置以及功率变换装置制造方法及图纸

在功率变换装置中使用的电流切换用的半导体装置中，同时实现低的导通损失和低的切换损失。半导体装置(100)包括：IGBT(51)，仅具有Gc栅极(92)，p型集电极层(4A)的杂质浓度被设定得高；以及IGBT(51)，具有Gs栅极(91)和Gc栅极(92)，p型集电极层(4B)的杂质浓度被设定得低。并且，在使半导体装置(100)成为截止的情况下，从对Gs栅极(91)、Gc栅极(92)都施加小于阈值电压的电压的状态，先于Gs栅极(91)而对Gc栅极施加阈值电压以上的电压。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体装置以及功率变换装置
本专利技术涉及适合于对大电流进行切换(switching)控制的半导体装置以及使用该半导体装置的功率变换装置。
技术介绍
近年来，地球变暖成为世界共同的重要的紧急课题。为了解决该课题，在从空调、电子炉灶等家电产品至铁路、炼铁厂的逆变器等大功率设备的宽范围中使用的功率变换装置中的节能技术的贡献的期待度提高。这样的功率变换装置大多将大功率的具备切换功能的IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor，绝缘栅双极晶体管)或具备整流功能的二极管等半导体装置作为主要的构成要素。因此，在大功率用的IGBT以及二极管等功率半导体装置中与以往相比还要求新的低功耗化技术。以往，作为降低IGBT中的导通损失以及截止损失的技术，有具备2个可控制的独立的绝缘栅的IGBT(例如参考专利文献1)。另外，以往存在如下技术：通过将导通时的集电极-发射极间电压不同的2个IGBT并联连接，想要减小截止时的电流(例如参考专利文献2或者专利文献3)。现有技术文献专利文献1：日本专利第62285本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置，是将第1半导体元件和第2半导体元件并联地连接而构成的半导体装置，其特征在于，/n所述第1半导体元件具备：/n第1导电类型的第1漂移层，形成于第1半导体基板；/n第2导电类型的第1阱区域，与所述第1漂移层相接，形成于所述第1半导体基板的第1表面侧；/n第1栅电极，在所述第1半导体基板的所述第1表面侧贯通所述第1阱区域而形成的多个沟槽中，以经由栅极绝缘膜而与所述第1漂移层及所述第1阱区域相接的方式设置所述第1栅电极；/n第1导电类型的第1发射极区域，在所述第1栅电极之间夹着的所述第1阱区域的表面的一部分，以经由所述栅极绝缘膜而与所述第1栅电极相接的方式形成所述第1发射极区域；/...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180223 JP 2018-0313891.一种半导体装置，是将第1半导体元件和第2半导体元件并联地连接而构成的半导体装置，其特征在于，
所述第1半导体元件具备：
第1导电类型的第1漂移层，形成于第1半导体基板；
第2导电类型的第1阱区域，与所述第1漂移层相接，形成于所述第1半导体基板的第1表面侧；
第1栅电极，在所述第1半导体基板的所述第1表面侧贯通所述第1阱区域而形成的多个沟槽中，以经由栅极绝缘膜而与所述第1漂移层及所述第1阱区域相接的方式设置所述第1栅电极；
第1导电类型的第1发射极区域，在所述第1栅电极之间夹着的所述第1阱区域的表面的一部分，以经由所述栅极绝缘膜而与所述第1栅电极相接的方式形成所述第1发射极区域；
第2导电类型的第1沟道区域，形成于隔着所述栅极绝缘膜而与所述第1栅电极对置的所述第1阱区域的表面；
第1发射极电极，电连接有所述第1发射极区域及所述第1阱区域；
第2导电类型的第1集电极层，与所述第1漂移层相接，形成于所述第1半导体基板的第2表面侧；以及
第1集电极电极，与所述第1集电极层电连接，
所述第2半导体元件具备：
第1导电类型的第2漂移层，形成于第2半导体基板；
第2导电类型的第2阱区域，与所述第2漂移层相接，形成于所述第2半导体基板的第1表面侧；
由第2栅电极及第3栅电极构成的栅电极的组，在所述第2半导体基板的所述第1表面侧贯通所述第2阱区域而形成的多个沟槽的相互相邻的每2个沟槽各自中，以经由栅极绝缘膜而与所述第2漂移层及所述第2阱区域相接的方式设置所述第2栅电极及所述第3栅电极；
第1导电类型的第2发射极区域，在属于所述栅电极的组的相同组的所述第2栅电极及所述第3栅电极之间夹着的所述第2阱区域的表面的一部分，以经由所述栅极绝缘膜而与所述第2栅电极及所述第3栅电极分别相接的方式形成所述第2发射极区域；
第2导电类型的第2沟道区域，形成于隔着所述栅极绝缘膜而与所述第2栅电极对置的所述第2阱区域的表面；
第2导电类型的第3沟道区域，形成于隔着所述栅极绝缘膜而与所述第3栅电极对置的所述第2阱区域的表面；
第2发射极电极，电连接有所述第2发射极区域及所述第2阱区域；
第2导电类型的第2集电极层，与所述第2漂移层相接，形成于所述第2半导体基板的第2表面侧；以及
第2集电极电极，与所述第2集电极层电连接，
所述第1半导体元件的第1发射极电极和所述第2半导体元件的第2发射极电极被电连接，
所述第1半导体元件的第1集电极电极和所述第2半导体元件的第2集电极电极被电连接，
所述第1半导体元件的第1栅电极和所述第2半导体元件的第2栅电极被电连接，
用于在所述第1半导体元件中流过预定的电流而所需的电压小于用于在所述第2半导体元件中流过所述预定的电流而所需的电压。


2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，具备：
第1状态，针对所述第1半导体元件的第1栅电极和所述第2半导体元件的第2栅电极，施加在所述第1半导体元件的第1沟道区域和所述第2半导体元件的第2沟道区域中都形成反转层的电压，针对所述第2半导体元件的第3栅电极，施加在所述第2半导体元件的第3沟道区域中形成反转层的电压；以及
第2状态，针对所述第1半导体元件的第1栅电极和所述第2半导体元件的第2栅电极，施加在所述第1半导体元件的第1沟道区域和所述第2半导体元件的第2沟道区域中都不会形成反转层的电压，针对所述第2半导体元件的第3栅电极，施加在所述第2半导体元件的第3沟道区域中形成反转层的电压，
所述第1状态与所述第2状态相比，用于该半导体装置流过预定的电流而所需的电压小。


3.根据权利要求2所述的半导体装置，其特征在于，
还具备第3状态，在该第3状态下，针对所述第1半导体元件的第1栅电极和所述第2半导体元件的第2栅电极，施加在所述第1半导体元件的第1沟道区域和所述第2半导体元件的第2沟道区域中都不会形成反转层的电压，针对所述第2...

【专利技术属性】
技术研发人员：三好智之，森睦宏，古川智康，竹内悠次郎，白石正树，
申请(专利权)人：株式会社日立功率半导体，
类型：发明
国别省市：日本;JP