半导体装置和半导体芯片制造方法及图纸

提供一种半导体装置和半导体芯片。缩小设置用于控制功率半导体元件的元素所需的区域。半导体装置具备：功率半导体元件；控制芯片，其具备包括第一端子和第二端子在内的多个端子，利用被提供到所述第二端子的电源电压来控制功率半导体元件；第一导体，其用于将规定的控制电压提供到第一端子；以及半导体芯片，其包括在生成电源电压的自举动作中使用的二极管。半导体芯片包括：半导体基板，其包括彼此位于相反侧的第一面和第二面，由第一面的p型半导体区和第二面的n型半导体区形成所述二极管的pn结；阳极，其形成于第一面上，与第一导体的表面接合；以及阴极，其形成于第二面上，经由第一布线来与第二端子电连接。布线来与第二端子电连接。布线来与第二端子电连接。

【技术实现步骤摘要】
半导体装置和半导体芯片


[0001]本公开涉及一种半导体装置和半导体芯片。

技术介绍

[0002]在使用例如IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅型双极晶体管)等功率半导体元件的电力变换装置中，执行用于基于规定的控制电压来生成用于控制功率半导体元件的电源电压的自举动作。在专利文献1中公开了以下结构：在自举动作中使用彼此串联连接的电阻元件和二极管。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1：日本特开2014
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90006号公报

技术实现思路

[0006]专利技术要解决的问题
[0007]在专利文献1的技术中，为了设置例如前述的电阻元件和二极管等用于控制功率半导体元件的大量的元素，需要充分的面积。考虑以上的情况，本公开的一个方式的目的在于缩小设置用于控制功率半导体元件的元素所需的区域。
[0008]用于解决问题的方案
[0009]为了解决以上的问题，本公开的一个方式所涉及的半导体装置具备：功率半导体元件；控制芯片，其具备包括第一端子和第二端子在内的多个端子，利用被提供到所述第二端子的电源电压来控制所述功率半导体元件；第一导体，其用于将规定的控制电压提供到所述第一端子；第一布线，其用于将所述电源电压提供到所述第二端子；以及半导体芯片，其包括在生成所述电源电压的自举动作中使用的二极管，其中，所述半导体芯片包括：半导体基板，其包括彼此位于相反侧的第一面和第二面，由所述第一面的p型半导体区和所述第二面的n型半导体区形成所述二极管的pn结；阳极，其形成于所述第一面上，与所述第一导体的表面接合；以及阴极，其形成于所述第二面上，经由第一布线来与所述第二端子电连接。
[0010]本公开的一个方式所涉及的半导体芯片具备：二极管，其电连接于控制功率半导体元件的控制芯片的多个端子中的第一端子与第二端子之间，所述二极管在生成电源电压的自举动作中使用，其中，所述第一端子与被提供规定的控制电压的第一导体电连接，所述第二端子被提供所述电源电压；半导体基板，其包括彼此位于相反侧的第一面和第二面，由所述第一面的p型半导体区和所述第二面的n型半导体区形成所述二极管的pn结；阳极，其形成于所述第一面上，与所述第一导体的表面接合；以及阴极，其形成于所述第二面上，经由第一布线来与所述第二端子电连接。
[0011]本公开的一个方式所涉及的半导体芯片具备：在生成控制功率半导体元件的控制芯片的电源电压的自举动作中使用的二极管；半导体基板，其包括彼此位于相反侧的第一
面和第二面，由所述第一面的p型半导体区和所述第二面的n型半导体区形成所述二极管的pn结；阳极，其包含由镍或镍合金在所述第一面上形成的金属膜；阴极，其包含由铝或铝合金在所述第二面上形成的金属膜；以及电流限制用的电阻元件，其与所述阴极电连接。
附图说明
[0012]图1是例示第一实施方式所涉及的半导体装置的电结构的电路图。
[0013]图2是包括二极管的半导体芯片的俯视图。
[0014]图3是图2中的III
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III线的截面图。
[0015]图4是半导体装置的俯视图。
[0016]图5是图4中的V
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V线的截面图。
[0017]图6是将半导体装置中的半导体芯片的附近放大后的俯视图。
[0018]图7是对比例中的半导体芯片的截面图。
[0019]图8是将对比例中的半导体芯片的附近放大后的俯视图。
[0020]图9是将第二实施方式中的半导体芯片的附近放大后的俯视图。
[0021]图10是第三实施方式中的半导体装置的俯视图。
[0022]图11是将第三实施方式中的半导体芯片的附近放大后的俯视图。
[0023]图12是将第四实施方式中的半导体芯片的附近放大后的俯视图。
[0024]图13是变形例中的半导体芯片的截面图。
具体实施方式
[0025]参照附图来说明用于实施本公开的方式。此外，在各附图中，各元素的尺寸及比例尺与实际产品的尺寸及比例尺有时不同。另外，下面说明的方式是在实施本公开的情况下设想的例示性的一个方式。因而，本公开的范围不限定于下面例示的方式。
[0026]A：第一实施方式
[0027]图1是例示半导体装置100的电结构的电路图。半导体装置100是被用作驱动3相马达等电动机M的3相逆变器电路的智能功率模块。在半导体装置100连接有控制装置102。控制装置102例如是控制半导体装置100的动作的外部的MPU(Micro Processing Unit：微型处理单元)。
[0028]此外，在下面的说明中，通过符号k来识别电动机M中的任意的一个交流相。即，符号k表示U相、V相以及W相中的任一相(k＝U、V、W)。例如，附加于参照标记的标记[k]表示电动机M的每个交流相的元素。如图1所例示的那样，半导体装置100具备外部连接用的多个连接端子T(Tin_H[k]、Tin_L[k]、Tout[k]、Tc_H、Tc_L、Tg、Tp、Tn[k]、Tbs[k])。
[0029]半导体装置100具备3个驱动芯片21[k](21[U]、21[V]、21[W])、3个驱动芯片22[k](22[U]、22[V]、22[W])、3个半导体芯片30[k](30[U]、30[V]、30[W])、控制芯片41以及控制芯片42。对电动机M的3个相(U相、V相、W相)分别设置有驱动芯片21[k]、驱动芯片22[k]以及半导体芯片30[k]。
[0030]驱动芯片21[k]和驱动芯片22[k]分别是包括IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅型双极晶体管)和FWD(Free Wheeling Diode：续流二极管)的反向导通(RC：Reverse Conducting)
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IGBT，具备主电极E、主电极C以及控制电极G。主电极E和主电极
C是供作为控制对象的电流输入或输出的电极。主电极C也作为FWD的阴极发挥功能，主电极E也作为FWD的阳极发挥功能。控制电极G是被施加用于控制IGBT的接通/断开的驱动电压的栅极电极。此外，驱动芯片21[k]和驱动芯片22[k]是“功率半导体元件”的一例。
[0031]驱动芯片21[k]和驱动芯片22[k]的组构成了对应于电动机M的一个交流相的半桥电路。驱动芯片21[k]和驱动芯片22[k]串联连接于连接端子Tp与连接端子Tn[k]之间。驱动芯片21[k]与驱动芯片22[k]之间的连接点电连接于连接端子Tout[k]。连接端子Tout[k]是用于向电动机M的一个交流相供给电力的输出端子。从外部电源103向连接端子Tp提供高电位侧的电源电压。各连接端子Tn[k]被提供低电位侧的电源电压(接地电压)。此外，3个连接端子Tn[k]也可以被置换为3相共用的1个端子。
[0032]控制芯片41本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体装置，具备：功率半导体元件；控制芯片，其具备包括第一端子和第二端子在内的多个端子，利用被提供到所述第二端子的电源电压来控制所述功率半导体元件；第一导体，其用于将规定的控制电压提供到所述第一端子；第一布线，其用于将所述电源电压提供到所述第二端子；以及半导体芯片，其包括在生成所述电源电压的自举动作中使用的二极管，其中，所述半导体芯片包括：半导体基板，其包括彼此位于相反侧的第一面和第二面，由所述第一面的p型半导体区和所述第二面的n型半导体区形成所述二极管的pn结；阳极，其形成于所述第一面上，与所述第一导体的表面接合；以及阴极，其形成于所述第二面上，经由所述第一布线来与所述第二端子电连接。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，还具备：第二导体，其与在所述自举动作中使用的位于所述半导体装置的外部的电容元件连接；第二布线，其将所述阴极与所述第二导体电连接。3.根据权利要求2所述的半导体装置，其中，所述第一布线与所述第二布线的连结部是所述第二面上的针脚。4.根据权利要求2或3所述的半导体装置，其中，还具备被提供接地电压的第三导体，所述控制芯片与所述第三导体的表面接合。5.根据权利要求4所述的半导体装置，其中，所述控制芯片还包括形成于与所述第三导体相向的面的接地端子，所述控制芯片通过导电性的接合材料来与所述第三导体接合。6.根据权利要求4所述的半导体装置，其中，在俯视时，所述第三导体位于所述功率半导体元件与所述第一导体之间，在俯视时，所述第一导体位于所述第三导体与所述第二导体之间。7.根据权利要求2或3所述的半导体装置，其中，所述控制芯片与所述第一导体的表面接合。8.根据权利要求7所述的半导体装置，其中，所述控制芯片还包括形成于与所述第一导体相向的面的第三端子，所述控制芯片通过导电性的接合材料来与所述第一导体接合。9.根据权利要求7所述的半导体装置，其中，在俯视时，所述第一导体位于所述功率半导体元件与所述第二导体之间。10.根据权利要求1～3中的任一项所述的半导体装置，其中，所述第一导体包括：第一部分；以及第二部分，在俯视时，所述第二部分...

【专利技术属性】
技术研发人员：荒木龙，
申请(专利权)人：富士电机株式会社，
类型：发明
国别省市：