高压集成电路设备，其中形成有高压结终止区，该高压结终止区通过由n-阱区（4）形成的击穿电压区、由p-区（61）形成的地电位区、第一接触区（61）和第二接触区（62）来构成。该高压结终止区的对向区段（E），其至由p-漏区（34）形成的中间电位区的距离（W）小于其他区段至该中间电位区的距离，被提供为具有高于该其他区段的电阻的电阻。相应地，由p-区（61）和n-阱区（4）形成的寄生二极管（46）的阴极电阻增加，局部地减少了在负电压浪涌输入时被注入的电子空穴的量。作为结果，当负电压浪涌被输入至H-VDD端子或Vs端子时，可防止高侧电路的逻辑部分的错误操作或损坏。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于例如将打开/关闭驱动信号发送至PWM逆变器的开关功率器件的栅极的高压集成电路设备(HVIC)、开关电源、等等。本专利技术特别涉及高压集成电路设备，其能防止当负电压浪涌被输入至电路时流动的过电流所致引起的误差操作的发生。
技术介绍
利用高压结的元件分隔类型的HVIC被用作用于驱动开关功率器件的装置，该开关功率器件配置PWM逆变器等的功率反向转换(AC-DC转换)桥电路的上臂。通过当开关功率器件故障时检测过电流以及具有温度检测装置，该HVIC可完成高功能性，且通过不执行使用转换器或光耦合器的电位绝缘可实现电源系统的尺寸的减少并降低成本。 图9是示出在诸如逆变器之类的功率转换设备的开关功率器件与驱动该开关功率器件的常规HVIC之间的连接的示例。图9示出其中两个开关功率器件(IGBT 114,115)串联地彼此连接的半桥的示例。通过交替导通上臂IGBT115和下臂IGBT 114，图9中所示的功率转换设备从作为输出端子的Vs端子交替地输出高电位或低电位，从而将AC电源提供至L负载118 (以AC电流运行)。换言之，当输出高电位时，IGBT 114和IGBT 115以如下方式操作，上臂IGBT115被导通且下臂IGBT 114被截止。当输出低电位时，反之，IGBT 114和IGBT 115以如下方式操作，上臂IGBT115被截止且下臂IGBT 114被导通。注意，FffD (续流二极管)116、117反向并联地连接至IGBT 114、115。同时，在作为驱动元件的HVIC 111中，相对于GND，栅极信号被输出至下臂IGBT114，且相对于Vs端子，栅极信号被输出至上臂IGBT115。为了这个理由，HVIC 111需要被提供有电平移动功能。应该注意的是，图9中的参考标记Nss表示高压电源(作为主电路电源)的高电位侧。参考标记GND表示地(接地)。参考标记Vs表示在Vss电位和GND电位之间变动的中间电位。参考标记H-VDD表示基于Vs的第二低压电源的高电位侧。参考标记L-VDD表示基于GND的第一低压电源的高电位侧。在升压二极管(图2中所示的二极管750)电路中，第二低压电源是从第一低压电源(L-VDD)创建的。参考标记113表示高侧电源且112表示低侧电源。进一步,参考标记H-1N表不输入至低侧C-MOS电路的栅极的输入信号/输入端子，其连接至电平升高电路。参考标记L-1N表示输入至低侧C-MOS电路的栅极的输入信号/输入端子，其连接至下臂IGBT 114的栅极。参考标记H-OUT表示高侧C-MOS电路的输出信号/输出端子，该输出信号/输出端子输出至上臂IGBT 115的栅极。参考标记L-OUT是输出至下臂IGBT 114的栅极的输出信号/输出端子。参考标记ALM-1N表示当上臂IGBT115的温度或过电流被检测到时获得的检测信号119的输入信号/输入端子。参考标记ALM-OUT表不电平下降的检测信号的输出信号/输出端子。附图说明图10和11各自是示出图9中所示的HVIC 111中的电平移动电路、以及这个电平移动电路的外围电路。图10是包括电平升高电路的电路图。图11是包括电平下降电路的电路图。在图10和11中，参考标记120表示基于Vs的第二低压电源的高电位侧上的端子。在接下来的描述中，“p”表示P-型且“η”表示η-型。此处，发送电平移动电路的输入信号的低侧C-MOS电路和将电平移动电路的输出信号发送至上臂IGBT 115的高侧C-MOS电路被图示为外围电路。如图10中所示，当低侧电路的输入信号(H-1N)被输入时，这个信号经由低侧电路的C-MOS电路被输入至电平升高电路的η-沟道MOSFET 41的栅极。η-沟道MOSFET 41被这个信号导通/截止，且电平升高电路的输出信号从输出部分101被输出。高侧电路的C-MOS电路被这个信号导通/截止，且输出信号(H-OUT)被输出。这个输出信号被转换为基于Vs的信号。这个输出信号被输入至上臂IGBT 115的栅极，将该上臂IGBT 115导通/截止。当上臂IGBT 115是η-沟道型时，需要图10中所示的电平升高电路。如图11中所示，该电平下降电路由P-沟道M0SFET43和电平移动电阻器72形成。二极管76并联连接至电平移动电阻器。ALM-1N的信号被输入至高侧电路的C-MOS电路的栅极，且该C-MOS电路的输出信号被输入至电平下降电路的P-沟道M0SFET43的栅极。通过用这个信号导通/截止P-沟道M0SFET43，低侧信号被从电平下降电路的输出部分102输出，且来自低侧电路的C-MOS电路的输出侧的被电平下降的信号被以检测信号的形式从ALM-OUT输出至低侧。该开关功率设备被广泛地用在很多领域中，包括马达控制逆变器、大容量rop (等离子体显示面板)、液晶面板的电源、以及诸如空调器和灯具之类的家用电器的逆变器。这些马达和灯具成为图9中所示的电感负载。因此，HVIC的Vs端子或H-VDD端子受到来自印刷板上的线或延伸至该负载的电缆的寄生电感成分的影响。由于该寄生电感成分，一旦进行转换(其中上臂IGBT 115被截止或下臂IGBT 114被导通)，HVIC 111的Vs端子或H-VDD端子被偏移至相对于地(图9中所示的GND端子)的负电位侧。这个偏移是高侧电路的错误操作或锁定的原因，损坏元件。图12是常规HVIC的电平移动电路图的详细图。图12 (a)是电平上升电路图，且图12(b)是电平下降电路图。图12(a)中所示的电平上升电路具有电平移动电阻器71、以及电平移动电阻器71和漏极所连接至的η-沟道M0SFET41，其中电平移动电阻器71和η-沟道MOSFET 41之间的连接被设置为电平上升电路的输出部分101。如上所述，二极管75并联连接于电平移动电阻器71，从而当H-VDD的电位变得显著低于GND电位(当施加了过量的负电压浪涌时)时，防止电平移动电阻器71被损坏。当过电压被施加至H-VDD时，二极管75用于防止过量电压施加至高侧电路的C-MOS电路的MOSFET的栅极。通常，经常使用齐纳二极管用作二极管75。进一步，体二极管42被反向并联地嵌在η-沟道MOSFET 41中。图12(b)中所示的电平下降电路，反之，具有P-沟道MOSFET 43的漏极以及连接至该漏极的电平移动电阻器72，其中电平移动电阻器72和P-沟道MOSFET 43之间的连接被设置为电平下降电路的输出部分102。二极管76被并联连接至电平移动电阻器72，从而当H-VDD的电位变得显著低于GND电位时，防止电平移动电阻器72损坏。进一步，当在P-沟道MOSFET 43的导通操作期间施加过电压至H-VDD时，二极管76用于防止过电压施加至低侧电路的C-MOS电路的MOSFET的栅极。另外，体二极管44被反向并联地连接至P-沟道MOSFET 43。图13是示出常规自我隔离型的高压集成电路设备500的高侧和低侧电路的每一个的逻辑部分、电平升高电路部分、以及高压结终止区(HVJT)的基本部件的截面图。注意，图13中的参考标记a到j表示形成于每一个区上的电极。参考标记21表示p-偏置区。参考标记22到24、26到28、32到34、以及36到38表示源极、漏极和接触区本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.06.24 JP 2011-1401371.一种高压集成电路设备，所述高压集成电路设备是驱动两个串联连接的功率晶体管中的高电位侧功率晶体管的高压半导体集成电路设备，所述高压半导体集成电路设备包括在第一导电型的半导体衬底的表面层上形成的第二导电型的高电位区；第二导电型的击穿电压区，所述击穿电压区在所述半导体衬底的所述表面层上与所述高电位区相接触并在所述半导体衬底的所述表面层上沿着所述高电位区的外周形成，且所述击穿电压区具有比所述高电位区低的杂质浓度；第一导电型的地电位区，所述地电位区在所述半导体衬底的所述表面层上与所述击穿电压区相接触且沿着所述击穿电压区的外周形成，并被施加以地电位；第二导电型的低电位区，所述低电位区在所述半导体衬底的所述表面层上形成所述地电位区之外的区域；第一导电型的中间电位区，所述中间电位区在所述高电位区内形成从而接合至所述高电位区且与所述高电位区分隔开；第二导电型的第一接触区，所述第一接触区沿着位于所述高电位区侧上的所述击穿电压区的端部形成；第一导电型的第二接触区，所述第二接触区在所述地电位区的表面层上形成从而面对所述第一接触区；与所述第一接触区相接触的第一信号电极；以及与所述第二接触区相接触的第二信号电极，其中所述中间电位区是被施加位于高压电源的高电位侧电位和地电位之间的中间电位的区域，所述高压电源是所述两个串联连接的功率晶体管的主电路电源，所述低电位区是基于地电位向其施加第一低电压电源的高电位侧电位的区域，所述高电位区是基于中间电位向其施加第二低电压电源的高电位侧电位的区域，形成高压结终止区，所述高压结终止区是由所述击穿电压区、所述地电位区、所述第一接触区和所述第二接触区构成的，以及在所述高压结终止区至所述中间电位区的距离小于其他区段至所述中间电位区的距离的区段中，所述第一信号电极和所述第二信号电极之间的电流路径的电阻高于其他区段。2.一种高压集成电路设备，所述高压集成电路设备是驱动两个串联连接的功率晶体管中的高电位侧功率晶体管的高压半导体集成电路设备，所述高压半导体集成电路设备包括在第一导电型的半导体衬底的表面层上形成的第二导电型的高电位区；第一导电型的分隔区，其分离出所述高电位区的外周的一部分；第二导电型的击穿电压区，所述击穿电压区在所述半导体衬底的所述表面层上与所述高电位区相接触并在所述半导体衬底的所述表面层上沿着所述高电位区的外周形成，且所述击穿电压区具有比所述高电位区低的杂质浓度；第一导电型的地电位区，所述地电位区在所述半导体衬底的表面层...
【专利技术属性】
技术研发人员：山路将晴，
申请(专利权)人：富士电机株式会社，
类型：
国别省市：
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