CN109390328B - 半导体装置以及使用了该半导体装置的交流发电机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种半导体装置及使用该半导体装置的交流发电机。上述半导体装置具备：第1外部电极，具有第1电极面部；第2外部电极，具有第2电极面部；内置齐纳二极管的MOSFET芯片，具有有源区域和周边区域；控制IC芯片，根据MOSFET芯片的漏极电极与源极电极之间的电压或电流，驱动MOSFET芯片的栅极；及电容器，对MOSFET芯片和控制IC芯片供给电源，第1电极面部与MOSFET芯片的漏极电极或者源极电极的一方连接，第2电极面部与MOSFET芯片的漏极电极或者源极电极的另一方连接，在有源区域设置有内置齐纳二极管的MOSFET的多个单位单元，单位单元所包含的齐纳二极管的耐压被设定成比周边区域的耐压低。

Description

半导体装置以及使用了该半导体装置的交流发电机
技术领域
本发明涉及半导体装置以及使用了该半导体装置的交流发电机。
背景技术
在被搭载于汽车并进行发电的交流发电机中，使用二极管、MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor-Field-Effect-Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)作为整流元件。关于该技术，例如有专利文献1和专利文献2。
另外，在交流发电机所使用的整流元件中，与耐压关联的特性是重要的，关于该技术，例如有专利文献3、专利文献4、专利文献5。
在专利文献1的摘要中，作为如下内容公开了使用MOSFET作为整流元件的半导体装置的技术：“[课题]提供能够简便地组装且损耗低的半导体装置、交流发电机以及电力变换装置。[解决手段]本发明的半导体装置S1具有第1外部电极101，该第1外部电极101安装于交流发电机Ot，具有在俯视的情况下为圆形的外周部101s，在第1外部电极101上搭载有：MOSFET芯片103；控制电路104，被输入MOSFET芯片103的第1主端子103d和第2主端子103s的电压或电流，根据该电压或电流来生成供给到MOSFET芯片103的栅极103g的控制信号；以及电容器105，对控制电路104供给电源，上述半导体装置S1相对于MOSFET芯片103而在所述第1外部电极的相反侧具有第2外部电极107，MOSFET芯片103的第1主端子103d与第1外部电极101、及MOSFET芯片103的第2主端子103s与第2外部电极107电连接。”。
另外，在专利文献2的摘要中，作为如下内容公开了使用二极管作为整流元件的交流发电机的整流装置的技术：“[课题]在交流发电机的整流装置中，不追加中间部件，而以基于树脂密封构造的简易的结构来实现耐热寿命的提高。[解决手段]在具备对半导体芯片170与两个电极体171、173的接合部分进行绝缘密封的树脂制的绝缘部件175的树脂密封构造中，以超过大气压的高压来填充该绝缘部件175，进行模塑成型而使绝缘部件175产生残留压缩应力。然后，使该残留压缩应力作用于线膨胀率比半导体芯片170大的第1以及第2电极体171、173，从而抑制相对于半导体芯片170的接合面的平行方向的自由膨胀，从而降低焊料172、174的热变形，提高热疲劳寿命。”。
另外，在专利文献3的摘要中，作为如下内容公开了半导体装置的技术：“[课题]无需扩大单元间距而提高功率MISFET的雪崩耐量。[解决手段]从接触槽15的底部例如导入B，作为具有p型导电类型的杂质离子，从而在p+型半导体区域20的下部与p+型半导体区域20以及n－型单晶硅层1B相接，形成杂质浓度比p+型半导体区域20低的p型半导体区域21，在p型半导体区域21的下部的n－型单晶硅层1B与p型半导体区域21相接，形成杂质浓度比n－型单晶硅层1B高的n型半导体区域22。”。
另外，在专利文献4的摘要中，作为如下内容公开了场效应晶体管的技术：“[课题]涉及增强场效应晶体管的雪崩损坏耐量的技术。[解决手段]根据本发明的MOSFET1，在体区域32的下层配置有与体区域32一起形成第1PN结85的嵌入区域22。当高电压被施加于MOSFET1时，第1PN结85发生雪崩击穿，在第1PN结85处流过电流，但第1PN结85位于体区域32的底表面，面积大，即使在第1PN结85处流过大电流，该电流整体也均匀地流过，不易产生电流集中，所以不易产生电流集中导致的元件损坏。”，。
另外，在专利文献5的权利要求1中，作为如下内容公开了纵式MOSFET的技术：“一种纵式MOSFET，构成为在作为漏极的第1导电类型半导体基体的表面具有第2导电类型区域和作为源极的第1导电类型区域，通过向基体表面上的绝缘栅极施加电压来在被基体和第1导电类型区域夹持的第2导电类型区域表面控制源极、漏极电流，所述纵式MOSFET的特征在于，将以该第2导电类型区域为基极而产生的寄生晶体管的集电极、基极间二极管耐压设定为该寄生晶体管的集电极、发射极击穿电压以下。”。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-116053号公报
专利文献2：日本特开平10-215552号公报
专利文献3：日本特开2005-57049号公报
专利文献4：日本特开2003-101021号公报
专利文献5：日本特开平02-005482号公报
发明内容
然而，在所述专利文献1～专利文献5所公开的技术中存在如下课题。
在交流发电机中，当在发电动作时产生交流发电机的输出端子、电池的端子发生脱落的被称为负载突降的现象时，需要在内部消耗由发电产生的能量，避免使高电压输出到交流发电机的输出端子。即，用于交流发电机的半导体装置(整流元件)不仅需要具有整流特性，还需要具有适应负载突降的特性。
在专利文献1中，未进行关于与考虑了负载突降时的元件的温度上升时的优选的芯片尺寸、将齐纳二极管内置于MOSFET的具体的构造、以及周边区域的耐压的关系的研究，而在兼顾MOSFET的特性、耐压以及成本等要素地从实用性角度进行设计、制造这方面留有课题。
在专利文献2中，使用二极管作为整流元件。存在在二极管中有正向电压下降、损耗大这样的课题。
在专利文献3～专利文献5中，分别公开了为了提高MOSFET的雪崩损坏耐量而优选的器件构造的技术，但未进行关于与被施加浪涌电压时的温度上升的影响、周边区域的耐压的关系的研究。因此，作为用于交流发电机的整流元件，在对满足被施加浪涌电压时的温度上升的影响、周边区域的耐压的特性的半导体装置从实用性角度进行设计、制造这方面留有课题。
本发明是鉴于所述问题而完成的，其目的在于提供应对交流发电机的高输出化的半导体装置(整流元件)。
为了解决所述课题，达到本发明的目的，以如下方式构成。
即，本发明提供一种半导体装置，其特征在于，第1外部电极，具有第1电极面部；第2外部电极，具有第2电极面部；内置齐纳二极管的MOSFET芯片，具有流过电路电流的有源区域和保持周边部的耐压的周边区域；控制IC芯片，根据所述内置齐纳二极管的MOSFET芯片的漏极电极与源极电极之间的电压或电流，驱动所述内置齐纳二极管的MOSFET芯片的栅极；以及电容器，对所述内置齐纳二极管的MOSFET芯片和所述控制IC芯片供给电源，所述第1电极面部与所述内置齐纳二极管的MOSFET芯片的所述漏极电极或者所述源极电极的一方连接，所述第2电极面部与所述内置齐纳二极管的MOSFET芯片的所述漏极电极或者所述源极电极的另一方连接，在所述内置齐纳二极管的MOSFET芯片的有源区域设置有内置齐纳二极管的MOSFET的多个单位单元，所述单位单元所包含的齐纳二极管的耐压被设定成比所述周边区域的耐压低。
另外，在具体实施方式之中说明其它方式。
根据本发明，能够提供应对交流发电机的高输出化的半导体装置(整流元件)。
附图说明
图1是示出本发明的第1实施方式的半导体装置的平面构造的一个例子的图。
图2是示出本发明的第1实施方式的半导体装置的图1所示的II－II间的剖面构造的一个例子的图。
图3是示出本发明的第1实施方式的半导体装置的图1所示的III－III间的剖面构造的一个例子的图。
图4是示出本发明的第1实施方式的半导体装置的电路结构的一个例子的图。
图5是示出本发明的第1实施方式的内置齐纳二极管的MOSFET芯片中的有源区域处的内置齐纳二极管的MOSFET的单位单元的剖面构造的一个例子的图。
图6是示出本发明的第1实施方式的内置齐纳二极管的MOSFET芯片中的包括有源区域的一部分的周边区域的剖面构造的一个例子的图。
图7是示出产生负载突降且浪涌电压被施加于MOSFET的漏极的情况下的、MOSFET的漏极－源极间电压、漏极电流以及MOSFET内部的最大温度的关系的一个例子的图。
图8是示出将图7的产生负载突降时的附近放大后的波形，并且示出与内置齐纳二极管的MOSFET的温度上升相伴的耐压上升与周边部耐压和内置齐纳二极管的MOSFET的耐压的上升之间的关系的一个例子的图。
图9是示出产生负载突降等所致的浪涌产生时的内置齐纳二极管的MOSFET芯片的有源区域的面积与将内置齐纳二极管的MOSFET芯片和电极进行接合的接合部件的温度上升之间的关系的一个例子的图。
图10是示出搭载有本发明的第1实施方式的最大的内置齐纳二极管的MOSFET芯片时的整流元件的平面构造的一个例子的图。
图11是示出本发明的第2实施方式的半导体装置的平面构造的一个例子的图。
图12是示意地示出本发明的第2实施方式的半导体装置的图11所示的XII－XII间的剖面构造的一个例子的图。
图13是示意地示出本发明的第2实施方式的半导体装置的图11所示的XIII－XIII间的剖面构造的一个例子的图。
图14是示出本发明的第3实施方式的内置齐纳二极管的MOSFET芯片中的有源区域处的内置齐纳二极管的MOSFET的单位单元的剖面构造的一个例子的图。
图15是示意地示出与本发明的第4实施方式的半导体装置的图11所示的XII－XII间相当的剖面构造的一个例子的图。
图16是示出与本发明的第4实施方式的半导体装置的图11所示的XIII－XIII间相当的剖面构造的一个例子的图。
图17是示出本发明的第5实施方式的交流发电机的电路结构的一个例子的图。
附图标记说明
100、100B、200：半导体装置、整流元件(正向侧(forward-side)的半导体装置、正向侧的整流元件)；101：基极电极(第1外部电极)；102：基座(第1电极面部、第1外部电极)；103：内置齐纳二极管的MOSFET芯片、MOSFET芯片；103a：有源区域；103g：栅极电极；103t：周边区域；104：控制IC芯片；104a：第1电极；104b：第2电极；104c：第3电极；104d：第4电极；105：电容器；106：绝缘基板；107：引线电极(第2电极面部、第2外部电极)；107L：引线(第2外部电极)；108、305：树脂；109、306：接合部件；110、111：电容器电极；112、113：绝缘基板上的电极；115：导线；116：比较器；117：栅极驱动器；118：二极管；132、230、231：齐纳二极管；201：n+基板(第1半导体层)；202：n－外延层(第2半导体层)；203：p沟道层(第3半导体层)；204：n+源极层(第4半导体层)；205：p+接触层；206：p层(第6半导体层)；207：n层(第5半导体层)；208：深的p层；209：沟道阻挡层；210：沟槽栅极(第1槽部)；211：栅极氧化膜；212：多晶硅电极；213：沟槽(第2槽部)；214：层间绝缘膜；220：源极电极；221：漏极电极；222：保护环；290、291：单位单元(内置齐纳二极管的MOSFET的单位单元)；300：内部封装体(电子电路体)；301：源极框；302：漏极框；303、304：引线框；401：电池；500：半导体装置、整流元件(反向侧(reverse-side)的半导体装置、反向侧的整流元件)；601：整流装置(3相全波整流电路)；602：发电机、交流发电机；700：交流发电机。
具体实施方式
以下，参照附图，适当地说明具体实施方式(以下，记载为“实施方式”)。此外，对在用于说明实施方式的各图中具有相同的功能的部分附加相同的附图标记，适当地省略其重复的说明。另外，在以下的实施方式的说明中，除了特别必要时以外，不重复相同或者同样的部分的说明而适当地省略。
《第1实施方式》
参照图1～图6，说明本发明的第1实施方式的半导体装置的结构。
图1是示意地示出本发明的第1实施方式的半导体装置100的平面构造的一个例子的图。此外，在图1中，为了易于理解，省略配置于半导体装置100的上部的引线(107L：图2)和树脂(108：图2)的记载而示出。
图2是示意地示出本发明的第1实施方式的半导体装置100的图1所示的II－II间的剖面构造的一个例子的图。
图3是示意地示出本发明的第1实施方式的半导体装置100的图1所示的III－III间的剖面构造的一个例子的图。
图4是示出本发明的第1实施方式的半导体装置100的电路结构的一个例子的图。
图5是示出本发明的第1实施方式的内置齐纳二极管的MOSFET芯片103中的有源区域处的内置齐纳二极管的MOSFET的单位单元的剖面构造的一个例子的图。
图6是示出本发明的第1实施方式的内置齐纳二极管的MOSFET芯片103中的包括有源区域的一部分的周边区域的剖面构造的一个例子的图。
《关于作为整流元件的半导体装置100的构成要素》
首先，参照图1～图3，说明作为整流元件的半导体装置100的构成要素。
如图1～图3所示，半导体装置(整流元件)100具备具有圆形的外周部的基极电极(第1外部电极)101、以及设置于基极电极101上的圆形的基座(第1电极面部、第1外部电极)102。
另外，在基座102之上具备内置齐纳二极管的MOSFET芯片103、控制IC芯片104以及电容器105。
另外，在内置齐纳二极管的MOSFET芯片103之上具备引线电极(第2电极面部、第2外部电极)107、以及将引线电极连接于外部的引线(第2外部电极)107L。
此外，基极电极101和基座102(第1电极面部)为第1外部电极。另外，引线107L和引线电极107(第2电极面部)为第2外部电极。
此外，将“内置齐纳二极管的MOSFET芯片”还适当地记载为“MOSFET芯片”。
内置齐纳二极管的MOSFET芯片(MOSFET芯片)103经由接合部件109被配置于基座102(第1电极面部)与引线电极107(第2电极面部)之间。
另外，控制IC芯片104经由接合部件109而如前所述被配置于基座102之上。
另外，绝缘基板106经由接合部件109被配置于基座102之上。
另外，在绝缘基板106之上具备电极112和电极113。而且，电容器105的电极110和电极111经由接合部件109分别被配置于所述电极112和电极113。
另外，在基极电极101以及基座102之上，MOSFET芯片103、控制IC芯片104以及电容器105被树脂108覆盖。
此外，齐纳二极管被包含于内置齐纳二极管的MOSFET芯片103，参照图4和图5而在后面叙述。
《内置齐纳二极管的MOSFET芯片、控制IC芯片以及电容器的连接》
接下来，参照图1～图3，说明内置齐纳二极管的MOSFET芯片(MOSFET芯片)103、控制IC芯片104以及电容器105的连接关系。
首先，说明内置齐纳二极管的MOSFET芯片(MOSFET芯片)103的连接。
如图2所示，设置于MOSFET芯片103的下表面的漏极电极(221：图5、图6)利用接合部件109而与基极电极101的基座102电连接以及热连接。
另外，设置于MOSFET芯片103的上表面的源极电极(220：图5、图6)利用接合部件109而与引线电极107电连接以及热连接。
另外，如图1所示，MOSFET芯片103的上表面的栅极电极103g利用导线115电连接于第1电极104a，该第1电极104a设置于控制IC芯片104的上表面。
接下来，说明电容器105的连接。
如图1和图3所示，电容器105隔着绝缘基板106而利用接合部件109固定于基极电极101的基座102。
电容器105的高电压侧的电极110利用接合部件109连接于第1电极112，该第1电极112设置于绝缘基板106的上表面。另外，第1电极112利用导线115连接于第2电极104b，该第2电极104b设置于控制IC芯片104的上表面。
电容器105的低电压侧的电极111利用接合部件109连接于第2电极113，该第2电极113设置于绝缘基板106的上表面。另外，第2电极113利用导线115连接于MOSFET芯片103的源极电极(220：图5、图6)。
接下来，说明控制IC芯片104的连接。
如前所述，设置于控制IC芯片104的上表面的第1电极104a利用导线115电连接于栅极电极103g，该栅极电极103g设置于MOSFET芯片103的上表面。
另外，如前所述，设置于控制IC芯片104的上表面的第2电极104b利用导线115电连接于电容器105的第1电极112。
另外，设置于控制IC芯片104的上表面的第3电极104c利用导线115电连接于MOSFET芯片103的源极电极(220：图5、图6)。
另外，设置于控制IC芯片104的上表面的第4电极104d利用导线115电连接于基极电极101的基座102。
《半导体装置(整流元件)100的电路结构》
接下来，说明半导体装置(整流元件)100的电路结构。
图4是示出本发明的第1实施方式的半导体装置100的电路结构的图。
在图4中，半导体装置(整流元件)100构成为具备内置齐纳二极管的MOSFET芯片(MOSFET芯片)103、控制IC芯片104以及电容器105。另外，L端子为基极电极101(图2)，H端子为引线107L(引线电极107：图2)。
如图4所示，控制IC芯片104构成为具备比较器116、栅极驱动器117以及二极管118。
比较器116的反转输入端子(－)连接于H端子，非反转输入端子(+)连接于L端子。
比较器116的输出端子连接于栅极驱动器117的输入端子。
栅极驱动器117的输出端子连接于MOSFET芯片103(MOSFET131)的栅极电极131g。
电荷的逆流防止用的二极管118的阳极连接于H端子。二极管118的阴极与栅极驱动器117的电源端子、比较器116的电源端子以及电容器105的高电压侧端子(110：图1)连接。
如前所述，电容器105的高电压侧端子与比较器116的电源端子和栅极驱动器117的电源端子连接。
另外，电容器105的低电压侧端子(111：图1)连接于L端子。
内置齐纳二极管的MOSFET芯片103构成为具有MOSFET131和齐纳二极管132。齐纳二极管132按照与MOSFET131反并联的关系来构成(连接)。
MOSFET131(内置齐纳二极管的MOSFET芯片103)的源极电极131s(220：图5)连接于L端子(图4)。
MOSFET131的漏极电极131d(221：图5)连接于H端子(图4)。
《半导体装置(整流元件)100的电路动作》
接下来，说明图4所示的半导体装置(整流元件)100的电路动作。
当H端子的电压比L端子的电压低时，比较器116将高电压的信号输出到栅极驱动器121。
被输入高电压的信号的栅极驱动器117提高MOSFET131(内置齐纳二极管的MOSFET芯片103)的栅极电极131g的电压，使MOSFET131变为导通状态。即，使半导体装置(整流元件)100变为导通状态。
相反，当H端子的电压比L端子的电压高时，比较器116将低电压的信号输出到栅极驱动器117。
被输入低电压的信号的栅极驱动器117使MOSFET131变为截止状态。即，使半导体装置(整流元件)100变为截止状态。
如上那样，比较器116比较H端子与L端子的电压的大小关系，利用栅极驱动器117使MOSFET131(内置齐纳二极管的MOSFET芯片103)导通或截止。即，使半导体装置(整流元件)100导通或截止。也就是说，进行作为整流元件的动作。
此外，图4中的电容器105利用所积蓄的电荷而起到对比较器116和栅极驱动器117供给电源电压(电力)的作用。
《内置齐纳二极管的MOSFET芯片103的构造》
接下来，参照图5和图6，说明内置齐纳二极管的MOSFET芯片103的构造。
图5是示出本发明的第1实施方式的内置齐纳二极管的MOSFET芯片103中的有源区域处的内置齐纳二极管的MOSFET的单位单元的剖面构造的一个例子的图。
图6是示出本发明的第1实施方式的内置齐纳二极管的MOSFET芯片103中的包括有源区域的一部分的周边区域的剖面构造的一个例子的图。
在内置齐纳二极管的MOSFET芯片103中存在使电流流过的有源区域103a(图1、图6)和用于保持周边的耐压的周边区域103t(图1、图6)。接下来，依次说明有源区域的单位单元的剖面构造、以及周边区域的剖面构造。
《有源区域的单位单元的剖面构造》
如前所述，图5是示出本发明的第1实施方式的内置齐纳二极管的MOSFET芯片103中的有源区域处的内置齐纳二极管的MOSFET的单位单元290的剖面构造的一个例子的图。
在图5中，在作为一个半导体表面的n+基板201(第1半导体层)之上(面对纸面观察时的上部)形成有n－外延层202(第2半导体层)。而且，在n－外延层202之上形成有p沟道层203(第3半导体层)。进而，在p沟道层203之上形成有作为另一个半导体表面的n+源极层204(第4半导体层)。此外，适当地将半导体层为n型这一情况记载为第1导电类型，将半导体层为p型这一情况记载为第2导电类型。
n+基板201为MOSFET(MOSFET131：图4)的漏极，所以与金属(含有金属的材料)的漏极电极221相接。n+基板201与金属的漏极电极221为欧姆连接。
另外，n+源极层204为MOSFET的源极，所以与金属(含有金属的材料)的源极电极220相接。n+源极层204与金属的源极电极220为欧姆连接。
此外，在金属的源极电极220与n+源极层204之间形成有层间绝缘膜214。
另外，贯通层间绝缘膜214和n+源极层204而到达p沟道层203的接触用的沟槽213(第2槽部)被形成，从而金属的源极电极220到达n+源极层204和被形成在p沟道层203的一部分的p+接触层205。p+接触层205的杂质浓度高，所以金属的源极电极220与p+接触层205为欧姆连接。p+接触层205的电位逐渐传递到p沟道层203。
另外，形成有沟槽栅极210(第1槽部)，该沟槽栅极210从n+源极层204侧的半导体表面贯通p沟道层203，到达n－外延层202。
沟槽栅极210构成为具有栅极氧化膜211和填充于沟槽内的多晶硅电极212。
在以上的图5的结构中，与源极电极220连接的n+源极层204相当于MOSFET的源极，p沟道层203相当于MOSFET的沟道，n－外延层202、n+基板201以及漏极电极221相当于MOSFET的漏极，多晶硅电极212相当于MOSFET的栅极。
即，根据多晶硅电极212的栅极的电位是高电位(High)还是低电位(Low)，源极电极220与漏极电极221之间作为MOSFET而导通、截止(ON/OFF)。
另外，齐纳二极管230被构成在p沟道层203与n－外延层202的边界(边界面)处。
图5的齐纳二极管230相当于图4的齐纳二极管132，与所述MOSFET(131：图4)反并联地形成。
此外，在图5中，齐纳二极管230示意地表示为齐纳二极管的通常的附图标记。在剖视图中使用了示意性的附图标记是强调地表示p沟道层203与n－外延层202的接合面具有作为齐纳二极管230的元件的功能。
另外，在图5中，将从齐纳二极管230至源极电极220的上侧(面对纸面观察时的上侧)的面为止的距离设为L。在安装内置齐纳二极管的MOSFET103之后，源极电极220的上侧的面为接合部件109，所以L相当于从齐纳二极管230至接合部件109为止的距离。
《包括有源区域的一部分的周边区域的剖面构造》
如前所述，图6是示出本发明的第1实施方式的内置齐纳二极管的MOSFET芯片103中的包括有源区域的一部分的周边区域的剖面构造的图。
在图6中，边界线2001所示的面对纸面观察时的左侧为电路电流流过的有源区域，右侧为保持周边部的耐压的周边区域。此外，图6中的边界线2001是图1中的边界线2001。另外，图6中的有源区域表示图1中的边界线2001的内侧。另外，图6中的周边区域是图1中的内置齐纳二极管的MOSFET芯片103的端部与边界线2001之间的区域。
在图6中，周边区域具有源极电极220、保护环222、层间绝缘膜214、深的p层208、沟道阻挡层209、n－外延层202、n+基板201、漏极电极221。
如图6所示，在周边区域具有深的p层208，在施加电压时使耗尽层向外周扩展，确保耐压。
另外，源极电极220延伸至覆盖深的p层208的位置，起到场板的作用。而且，缓和p层208端部处的电场。
另外，在芯片端部具有n+的沟道阻挡层209以及保护环222，防止耗尽层到达至缺陷多且寿命短的芯片端部，保持耐压。
此外，在图6中的边界线2001所示的面对纸面观察时的左侧的有源区域，连续地配置有多个内置齐纳二极管的MOSFET的单位单元290。
另外，如图5所示，齐纳二极管230设置于形成MOSFET(131：图4)的内置齐纳二极管的MOSFET的单位单元290的p沟道层203与n－外延层202之间的pn结部。(其中，在图6中，为了作图的方便，省略了齐纳二极管230的记载。)
即，MOSFET(131：图4)和齐纳二极管230在内置齐纳二极管的MOSFET的单位单元290的相同的区域共存。
因此，与在与MOSFET的有源区域分开的区域内置有齐纳二极管的情况相比，能够增大MOSFET以及齐纳二极管的区域。
另外，能够同时实现MOSFET的低导通电阻和由齐纳二极管实现的高的浪涌吸收效果，能够使交流发电机大容量化。
另外，能够将齐纳二极管230配置于芯片内的整个有源区域，所以能够使浪涌吸收时的温度上升均匀化。
另外，能够将热也分散到沟槽栅极210附近的未设置齐纳二极管的部分。另外，能够使有源区域的温度均匀化。
因此，与局部地设置有齐纳二极管的情况相比，能够抑制MOSFET(MOSFET芯片)的温度上升。
进而，齐纳二极管230处于pn结的中央部，被设置于接触用的沟槽213的正下方，所以在齐纳二极管230发生雪崩时流过的电流易于流到接触层205。因此，通过n+源极层204的下部的电流变少，能够防止寄生npn晶体管工作，能够实现高的雪崩耐量。
《负载突降所致的浪涌电压的影响》
接下来，参照图7和图8，说明MOSFET中的负载突降所致的浪涌电压的影响。
图7是示出产生负载突降而浪涌电压被施加于MOSFET的漏极的情况下的、内置齐纳二极管的MOSFET的漏极－源极间电压(Vds)、漏极电流(Id)以及MOSFET内部的最大温度(Tj)的关系的一个例子的图。
在图7中，横轴表示时间(时间的推移)，纵轴忽略单位制的区别而一并记载有Vds(电压)、Id(电流)、Tj(温度)。
如图7所示，当由于负载突降产生而被施加浪涌电压时，MOSFET发生雪崩击穿，在高电压下流过大电流(Id)，其结果器件内部的温度Tj上升。然后，随着时间的推移，浪涌电压消除，MOSFET的漏极－源极间电压(Vds)和漏极电流(Id)减少，MOSFET内部的最大温度(Tj)也下降。
图8是示出将图7的产生负载突降时的附近放大后的波形，并且示出与内置齐纳二极管的MOSFET的温度(Tj)上升相伴的耐压上升VT与周边部(周边区域)耐压VA和内置齐纳二极管的MOSFET的耐压VZ的上升之间的关系的一个例子的图。
在图8中，附图标记801所示的虚线的电位(电压)表示周边部(周边区域)耐压VA，附图标记802所示的虚线的电位(电压)表示温度上升后的内置齐纳二极管的MOSFET的耐压VZ。另外，附图标记803所示的虚线的电位(电压)表示温度上升之前的内置齐纳二极管的MOSFET的耐压。
另外，附图标记803所示的虚线的电位(电压)与附图标记802所示的虚线的电位(电压)之差表示内置齐纳二极管的MOSFET由于温度上升而上升的耐压VT。
此外，Vds、Id、Tj和横轴及纵轴与图7相同，所以省略重复的说明。
另外，在图8中，当与图7同样地被施加浪涌电压时，MOSFET发生雪崩击穿，在高电压下流过大电流，其结果，器件内部的温度Tj上升。
当由于该温度上升而超过了将MOSFET与电极进行接合的接合部件的熔点时，存在接合变得不充分，热阻增加，最终元件发生热失控而损坏的问题。
另外，为了避免在被施加所述高电压、大电流的状态下MOSFET发生损坏，除了在MOSFET中需要高的雪崩耐量之外，还需要即使MOSFET的温度上升而耐压增加(VT)，MOSFET也在有源区域发生雪崩(VZ)。
当MOSFET的周边区域中的耐压比有源区域中的耐压低时，在周边区域成为高电压，流过大电流，元件有可能会发生损坏。
另外，如图8所示，齐纳二极管230的耐压VZ设定成比周边区域的耐压VA低。
在产生负载突降时，齐纳二极管230发生雪崩，随着有源部的温度上升(Tj)，齐纳二极管230的耐压VT上升。周边区域远离有源部，所以温度上升比有源部小，但能够在产生负载突降时可靠地利用齐纳二极管230吸收浪涌能量。也就是说，设定成即使在温度上升时，齐纳二极管230的耐压也比周边部区域的耐压低。
即，在图8中，即使用附图标记803表示的齐纳二极管230的耐压伴随温度上升而如附图标记802所示耐压上升(VT)，周边区域的耐压也需要如附图标记801所示设定成比用附图标记802表示的耐压高。也就是说，周边部耐压VA设定成比温度上升时的齐纳二极管耐压VZ大。即，设为VA－VZ>0。
另外，如果考虑以上的负载突降时的特性和应对，则在图1中，关于MOSFET芯片103、控制IC芯片104、电容器105，增大导线连接的容易度、MOSFET的芯片尺寸，能够例如应对交流发电机的大容量化。
即，MOSFET芯片103最好形成为长方形，沿着该长方形的长边方向而配置控制IC104、电容器105。
《有源区域的面积(A)与MOSFET的接合部件的温度上升(ΔT)的关系》
图9是示出负载突降产生等所致的浪涌产生时的芯片的有源区域的面积(A)与将内置齐纳二极管的MOSFET芯片和电极进行接合的接合部件的温度上升(ΔT)之间的关系的一个例子的图。
在图9中，横轴表示内置齐纳二极管的MOSFET芯片的温度上升：ΔT，纵轴表示内置齐纳二极管的MOSFET芯片的有源区域的面积的尺寸：A。
另外，在产生负载突降而浪涌能量(J)以单位时间被施加于齐纳二极管的情况下，形成有齐纳二极管的有源区域的温度上升变均匀。另外，当所有的热被传递到接合部件时，在尺寸(面积)A与温度上升ΔT之间，下述关系式的式1成立。
【式1】
Figure BDA0001754636830000171
在式1中，λ设为安装状态下的MOSFET芯片103的导热率，L设为从齐纳二极管230至接合部件109为止的距离。实际的热路径是复杂的，但例如图5所示的L为从齐纳二极管230至接合部件109为止的距离。
另外，将半导体装置(整流元件)100的周围温度设为Ta，为了避免接合部件109的温度T超过熔点Tm，需要满足下面的式2。
【式2】
ΔT＜Tm-Ta(2)
另外，根据式1和式2，浪涌吸收时所需的有源区域的面积(A)由下面的式3表示。
【式3】
Figure BDA0001754636830000181
图9是对式3进行图示的图，越增大有源区域的面积(A)，也就是说越增大内置齐纳二极管的MOSFET芯片103的芯片尺寸，则温度上升越被抑制。即，如果增大芯片尺寸，则能够吸收更大的浪涌能量，所以能够实现使用内置齐纳二极管的MOSFET芯片103的交流发电机的大容量化。
其中，内置齐纳二极管的MOSFET芯片103的能够搭载于圆形封装体的尺寸是最大的。因此，在使MOSFET芯片形成为矩形，将圆形封装体的基座的半径设为r的情况下，能够搭载的最大面积为2r2。因而，内置齐纳二极管的MOSFET芯片的有源区域的面积(A)由下面的式4表示。
【式4】
Figure BDA0001754636830000182
《搭载有最大的内置齐纳二极管的MOSFET的情况》
图10是示出搭载有本发明的第1实施方式的所述最大的内置齐纳二极管的MOSFET芯片时的半导体装置(整流元件)100B的平面构造的一个例子的图。
在图10中，控制IC芯片104和电容器105在基座102上配置于内置齐纳二极管的MOSFET芯片(MOSFET芯片)103的间隙。
MOSFET芯片103变大，所以控制IC芯片104、电容器105变小。因此，MOSFET芯片103的驱动、作为电源的电容器105的静电电容有可能会变得不足。但是，例如如图10所示能够通过具备多个控制IC芯片104、多个电容器105来应对，以能够充分地进行驱动。
通过形成为这样的结构，能够增大内置齐纳二极管的MOSFET芯片103的芯片尺寸，能够应对大容量的交流发电机。
另外，通过使用熔点高的接合部件、例如使用相对于焊料而使用了熔点高的烧结接合的接合部件，能够吸收比相同的内置齐纳二极管的MOSFET芯片的芯片尺寸大的浪涌能量，能够实现交流发电机的大容量化。
<第1实施方式的效果>
如以上说明，第1实施方式的半导体装置(整流元件)100具有以下所示的效果。
MOSFET(131：图4)和齐纳二极管230在内置齐纳二极管的MOSFET的单位单元290的相同的区域共存，所以与在MOSFET芯片的与有源区域不同的区域内置有齐纳二极管的情况相比，能够增大MOSFET以及齐纳二极管的区域。
另外，能够同时实现MOSFET的低的导通电阻和由齐纳二极管实现的高的浪涌吸收效果，能够使交流发电机大容量化。
另外，能够将齐纳二极管230配置于芯片内的整个有源区域，所以能够使浪涌吸收时的温度上升均匀化。
另外，能够将热也分散到沟槽栅极210附近的未设置齐纳二极管的部分以及使有源区域的温度均匀化，所以与局部地设置有齐纳二极管的情况相比，能够抑制MOSFET(MOSFET芯片)的温度上升。
进而，齐纳二极管230处于pn结的中央部，并被设置于接触用的沟槽213的正下方，所以在齐纳二极管230发生雪崩时流过的电流易于流到p+接触层205。因此，通过n+源极层204的下部的电流变少，能够防止寄生npn晶体管工作，能够实现高的雪崩耐量。
相比于齐纳二极管与MOSFET在俯视的情况下配置于不同位置的内置齐纳二极管的MOSFET，第1实施方式的内置齐纳二极管的MOSFET芯片能够吸收更大的浪涌能量，所以能够提供适于交流发电机的大容量化的半导体装置(整流元件)100。
另外，能够提供用于吸收在产生负载突降时产生的浪涌能量的优选的内置齐纳二极管的MOSFET芯片的构造、有源区域的尺寸。
《第2实施方式》
接下来，参照图11～图13，说明本发明的第2实施方式的半导体装置(整流元件)200的结构。
图11是示意地示出本发明的第2实施方式的半导体装置200的平面构造的一个例子的图。此外，在图11中，为了易于理解，省略配置于半导体装置200的上部的引线(107L)和树脂(108)的记载而示出。
图12是示意地示出本发明的第2实施方式的半导体装置200的图11所示的XII－XII间的剖面构造的一个例子的图。
图13是示意地示出本发明的第2实施方式的半导体装置200的图11所示的XIII－XIII间的剖面构造的一个例子的图。
第2实施方式的半导体装置(整流元件)200的特征在于将内置齐纳二极管的MOSFET103芯片、控制IC芯片104以及电容器105作为电子电路体300收纳于矩形的内部封装体(300)而使用。另外，在电子电路体(内部封装体)300中，为了连接、接合的方便，具备源极框301和漏极框302。
《电子电路体(内部封装体)300》
如图11～图13所示，电子电路体(内部封装体)300构成为具备内置齐纳二极管的MOSFET芯片103、控制IC芯片104、电容器105、源极框301、漏极框302、引线框303、304、树脂305。
如图12和图13所示，漏极框302载置有内置齐纳二极管的MOSFET芯片103。源极框301被载置在内置齐纳二极管的MOSFET芯片103之上。
引线框303、304载置有控制IC芯片104和电容器105。
另外，如图12和图13所示，树脂305覆盖所述内置齐纳二极管的MOSFET芯片103、控制IC芯片104、电容器105、源极框301、漏极框302、引线框303、304，保护电子电路体(内部封装体)300。
此外，源极框301的上表面以及漏极框302的下表面不被树脂305覆盖，而在电子电路体(内部封装体)300的表面露出。
源极框301的上表面(电子电路体300的第2面)经由接合部件306连接于引线电极107。另外，漏极框302的下表面(电子电路体300的第1面)经由接合部件306连接于基座102。
如图11和图13所示，控制IC芯片104和电容器105的低电压侧的电极111连接于相同的引线框303。
电容器105的高电压侧的电极110连接于引线框304。
如上那样，在第2实施方式的半导体装置(整流元件)200中，将内置齐纳二极管的MOSFET103、控制IC芯片104以及电容器105作为电子电路体300收纳于矩形的内部封装体(300)而使用。而且，在内部封装体(300)中具备源极框301和漏极框302，作为电子电路体(内部封装体)300，例如即使将上下的方向反过来使用，也能够直接电连接，易于操作。
对于用于交流发电机的整流元件(半导体装置)，需要电流方向不同的正向侧构造和反向侧构造。例如，在后面记载的图17中，半导体装置(整流元件)100为正向侧构造，相对于此，半导体装置(整流元件)500为反向侧构造。
第1实施方式所示的半导体装置(整流元件)100、第2实施方式所示的半导体装置(整流元件)200为正向侧构造。相对于此，也需要将MOSFET(内置齐纳二极管的MOSFET芯片103)的漏极电极连接于引线电极107并将源极电极连接于基座102的反向侧构造。
在第1实施方式的构造中，为了制造反向侧构造，需要在不同的工序中制作各芯片(内置齐纳二极管的MOSFET芯片103、控制IC芯片104、电容器105)的连接等，在制造设备、成本这方面存在课题。
在使用了第2实施方式的电子电路体(内部封装体)300的情况下，能够对正向侧构造和反向侧构造共同使用电子电路体(内部封装体)300。即，通过将电子电路体(内部封装体)300的源极框301连接于基座102，将漏极框302连接于引线电极107，能够制造反向侧构造。因此，能够低成本且简便地制造正向侧构造以及反向侧构造。此外，参照图15、图16，后述使用了电子电路体(内部封装体)300的反向侧构造的半导体装置(整流元件)。
在本(第2)实施方式中，也应用内置齐纳二极管的MOSFET芯片103，从而能够效率良好地吸收负载突降时的浪涌能量。
另外，在本(第2)实施方式中，内置齐纳二极管的MOSFET芯片103的有源区域的浪涌吸收所需的芯片面积也由式3表示。
关于内置齐纳二极管的MOSFET芯片103的最大尺寸，在电子电路体(内部封装体)300为正方形的情况下变得最大，但由于在内置封装体(300)之中搭载控制IC芯片104和电容器105，所以相对于第1实施方式变小。
另外，控制IC芯片104和电容器105的搭载面积根据要驱动的MOSFET(内置齐纳二极管的MOSFET芯片103)、所需的电源容量改变而改变。
但是，如图11所示，当将控制IC芯片104和电容器105的搭载部所需的长度设为b时，由下面的式5表示。
【式5】
Figure BDA0001754636830000221
在式5中，例如，b为
Figure BDA0001754636830000222
左右。此外，为了记载的方便，记载为
Figure BDA0001754636830000223
这意味着“根号2”，或者，“(2)1/2”。
另外，在本(第2)实施方式中，在电子电路体(内部封装体)300的内置齐纳二极管的MOSFET芯片103、控制IC芯片104以及电容器105之间的关系下，内置齐纳二极管的MOSFET芯片103也最好形成为长方形，沿着该长方形的长边方向而配置控制IC芯片104、电容器105。
其理由在于，增大内置齐纳二极管的MOSFET芯片103、控制IC芯片104、电容器105中的导线连接的容易度、MOSFET芯片(内置齐纳二极管的MOSFET芯片103)的芯片尺寸，使交流发电机大容量化。
<第2实施方式的效果>
在使用了第2实施方式的电子电路体(内部封装体)300的情况下，能够对正向侧构造和反向侧构造共同使用电子电路体(内部封装体)300。
因此，能够低成本且简便地制造正向侧构造以及反向侧构造的半导体装置(整流元件)为交流发电机所用。
《第3实施方式》
图14是示出本发明的第3实施方式的内置齐纳二极管的MOSFET芯片103中的有源区域处的内置齐纳二极管的MOSFET的单位单元291的剖面构造的一个例子的图。
图14中的单位单元291与图5中的单位单元290不同点在于在图14中设置有p层206(第6半导体层)和n层207(第5半导体层)。
即，在图5中，齐纳二极管230形成于p沟道层203与n－外延层202之间。相对于此，在图14中，齐纳二极管231形成于p层206与n层207之间。
通过p型层(p层206)与n型层(n层207)的接合来形成齐纳二极管231，从而与通过p沟道层203与n－外延层202的接合来形成齐纳二极管的情况不同，具有能够将齐纳二极管231的耐压与MOSFET的阈值电压、导通电阻等特性独立地控制的优点。
另外，齐纳二极管231如前所述相比于周边区域(图6)、沟槽栅极210(图5、图14)附近，需要降低耐压。因此，p层206最好设定为比p沟道层203高的浓度，n层207最好设定为比n－外延层202高的浓度。
此外，图14与图5的区别在于有无所述p层206和n层207。其它构造相同，所以省略重复的说明。
<第3实施方式的效果>
通过p型层(p层206)与n型层(n层207)的接合来形成齐纳二极管231，从而具有能够将齐纳二极管231的耐压与MOSFET的阈值电压、导通电阻这样的特性独立地控制的优点。
即，能够提供兼具更好的MOSFET的阈值电压、导通电阻的特性和齐纳二极管的耐压的特性的半导体装置(整流元件)。
《第4实施方式》
接下来，参照图15和图16，说明反向侧构造的半导体装置(整流元件)500。
图15是示意地示出与本发明的第4实施方式的半导体装置500的图11所示的XII－XII间相当的剖面构造的一个例子的图。
图16是示意地示出与本发明的第4实施方式的半导体装置500的图11所示的XIII－XIII间相当的剖面构造的一个例子的图。
即，图15示意地示出了与反向侧构造中的XII－XII间相当的剖面构造，对应于与图12的正向侧构造中的XII－XII间相当的剖面构造。另外，图16示意地示出了与反向侧构造中的XIII－XIII间相当的剖面构造，对应于与图13的正向侧构造中的XIII－XIII间相当的剖面构造。
此外，关于反向侧构造中的半导体装置(整流元件)500的平面构造，省略了记载。
当将示出第4实施方式的图15与示出第2实施方式的图12相比时，主要的区别在于电子电路体(内部封装体)300的上下的关系被相反地配置。
通过使电子电路体(内部封装体)300的上下的配置变成相反，从而内置齐纳二极管的MOSFET芯片103的漏极电极221(图5)经由漏极框302连接于引线电极107，源极电极220(图5)经由源极框301连接于基极电极101。
此外，在第2实施方式的电子电路体(内部封装体)300中，内置齐纳二极管的MOSFET芯片103的漏极电极221(图5)经由漏极框302连接于基极电极101，源极电极220(图5)经由源极框301连接于引线电极107。
即，第2实施方式的半导体装置(整流元件)100为正向侧构造，相对于此，第4实施方式的半导体装置(整流元件)500为反向侧构造。
当将示出第4实施方式的图16与示出第2实施方式的图13相比时，由于使电子电路体(内部封装体)300的上下配置变成相反，从而控制IC芯片104以及电容器105的上下配置变成相反。
此外，在图15中，为了将由于使电子电路体(内部封装体)300的上下的关系变成相反而产生的电连接部分的不匹配变相容，调整引线电极107和接合部件306的宽度的长度。
在图15以及图16中，其它构造相同，所以省略重复的说明。
<第4实施方式的效果>
通过使用电子电路体(内部封装体)300，能够构成反向侧构造的半导体装置(整流元件)500。也就是说，能够将电子电路体(内部封装体)300兼用作在正向侧构造和反向侧构造中共用的构件。
因此，能够低成本且简便地制造正向侧构造以及反向侧构造的半导体装置(整流元件)。
《第5实施方式》
接下来，说明将第1～第4实施方式的半导体装置500应用于交流发电机的例子。
图17是示出本发明的第5实施方式的交流发电机700的电路结构的一个例子的图。
在图17中，交流发电机700构成为具备三相全波整流电路601和三相的发电机602。交流发电机700利用发电机602产生交流电力(电压)，利用三相全波整流电路601对该交流电力(电压)进行整流，生成直流电力(电压)而输出。
三相全波整流电路601构成为具备3个正向侧(正向侧构造)的半导体装置(整流元件)100以及3个反向侧(反向侧构造)的半导体装置(整流元件)500合计6个整流元件、以及电池401。
如图17所示，正向侧的整流元件与反向侧的整流元件串联地连接，各个连接点与三相交流的U相(Vu)、V相(Vv)、W相(Vw)连接。而且，将来自发电机602的三相交流电压(电力)变换为直流电压(电力)，将直流电压(电力)输出到电池401。
<第5实施方式的效果>
使用具有内置齐纳二极管的MOSFET芯片103的正向侧的半导体装置(整流元件)100以及反向侧的半导体装置(整流元件)500，所以能够提供应对高输出化的交流发电机。
另外，在产生负载突降时，也能够提供耐性高的交流发电机。
另外，使用电子电路体(内部封装体)300来制造正向侧半导体装置(整流元件)100和反向侧半导体装置(整流元件)500，用于交流发电机，所以能够提供低成本的交流发电机。
《其它实施方式》
此外，本发明并不限定于以上说明的实施方式，还包括各种变形例。例如，所述实施方式是为了易于理解地说明本发明而详细地说明的，未必限定于具备所说明的所有的结构。另外，能够用其它实施方式的结构的一部分置换某个实施方式的结构的一部分，进而还能够对某个实施方式的结构增加其它实施方式的结构的一部分或者全部。
以下，进一步说明其它实施方式、变形例。
《构成半导体装置(整流元件)的电路结构》
图4所图示的电路为构成本发明的半导体装置(整流元件)的电路的一个例子，不限定于该电路。例如在控制IC芯片104的控制电路中，既可以不使用比较器116而使用差动放大器，也可以按照在内置齐纳二极管的MOSFET芯片103中流过的电流的朝向来控制导通及截止。
另外，也可以使比较器116的反转端子与非反转端子的连接关系变成相反，对栅极驱动器117附加反转功能。
《齐纳二极管的结构》
在图14中，齐纳二极管由p层206和n层207构成。此外，p层206的杂质浓度比p沟道层203高，n层207的杂质浓度比n－外延层202高。
但是，不限定于设置杂质浓度高的p层206和n层207这两方的方法。
例如，也可以使用p层206但不设置n层207而使用n－外延层202，在p层206与n－外延层202之间形成齐纳二极管。
另外，也可以使用n层207但不设置p层206而使用p沟道层203，在n层207与p沟道层203之间形成齐纳二极管。
《半导体装置(整流元件)的形状》
关于第1实施方式的半导体装置(整流元件)100，在图1中，将基极电极101、基座102设为圆形进行了说明，但不限定于圆形。例如，即使基极电极、基座102的形状为多边形、椭圆，也在相同的单位单元之中形成作为第1实施方式的半导体装置(整流元件)的特征的内置齐纳二极管的MOSFET，从而具有提高输出的效果。
《半导体装置(整流元件)的用途》
使第1实施方式～第4实施方式的半导体装置(整流元件)设为交流发电机用而进行了说明，但不限定于交流发电机的用途。作为有可能被施加高耐压的装置所使用的整流元件，具有广泛的用途。

Claims (12)

1.一种半导体装置，其特征在于，具备：
第1外部电极，具有第1电极面部；
第2外部电极，具有第2电极面部；
内置齐纳二极管的MOSFET芯片，具有流过电路电流的有源区域和保持周边部的耐压的周边区域；
控制IC芯片，根据所述内置齐纳二极管的MOSFET芯片的漏极电极与源极电极之间的电压或电流，驱动所述内置齐纳二极管的MOSFET芯片的栅极；以及
电容器，对所述内置齐纳二极管的MOSFET芯片和所述控制IC芯片供给电源，
所述第1电极面部与所述内置齐纳二极管的MOSFET芯片的所述漏极电极或者所述源极电极的一方连接，
所述第2电极面部与所述内置齐纳二极管的MOSFET芯片的所述漏极电极或者所述源极电极的另一方连接，
在所述内置齐纳二极管的MOSFET芯片的有源区域设置有内置齐纳二极管的MOSFET的多个单位单元，
所述单位单元所包含的齐纳二极管的耐压被设定成比所述周边区域的耐压低，
所述内置齐纳二极管的MOSFET芯片具有：
第1导电类型的第1半导体层，形成于半导体主面；
第1导电类型的第2半导体层，形成于所述第1半导体层上，杂质浓度比所述第1半导体层低；
第2导电类型的第3半导体层，形成于所述第2半导体层上；
第1槽部，从与所述第1半导体层相反的主面贯通所述第3半导体层而到达所述第2半导体层；
第1导电类型的第4半导体层，在所述第3半导体层上到达与所述第1半导体层相反的主面；以及
第2槽部，从与所述第1半导体层相反的主面贯通所述第4半导体层而到达所述第3半导体层，
所述齐纳二极管形成于所述第2半导体层与所述第3半导体层的接合部，
在所述第2半导体层与所述第3半导体层的接合部的中心部附近的所述第2半导体层内具有第1导电类型的第5半导体层，
在所述第2半导体层与所述第3半导体层的接合部的中心部附近的所述第3半导体层内具有第2导电类型的第6半导体层。
2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，
所述齐纳二极管的耐压在产生负载突降并且由于浪涌能量而齐纳二极管的温度上升的情况下，也被设定成比所述周边区域的耐压低。
3.根据权利要求1或者2所述的半导体装置，其特征在于，
将所述内置齐纳二极管的MOSFET芯片的有源区段的面积设为A，
将在负载突降时的单位时间由所述齐纳二极管产生的能量设为J，
将安装状态下的所述内置齐纳二极管的MOSFET芯片的导热率设为λ，
将从所述齐纳二极管至接合所述内置齐纳二极管的MOSFET芯片和第1电极面部、或者接合所述内置齐纳二极管的MOSFET芯片和第2电极面部的接合部件为止的距离设为L，
将所述接合部件的熔点设为Tm，
将周围温度设为Ta，
所述第1电极面部构成圆形的基座而将该基座的半径设为r，
满足
【式4】
Figure FDA0003395597720000021
的关系式。
4.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，
所述内置齐纳二极管的MOSFET芯片的形状为长方形，在该长方形的长边方向上配置所述控制IC芯片和所述电容器。
5.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，
所述第5半导体层的杂质浓度比所述第2半导体层的杂质浓度高，
所述第6半导体层的杂质浓度比所述第3半导体层的杂质浓度高。
6.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，
接合所述内置齐纳二极管的MOSFET芯片、和所述第1电极面部或所述第2电极面部的接合部件为烧结金属。
7.一种半导体装置，其特征在于，具备：
第1外部电极，具有第1电极面部；
第2外部电极，具有第2电极面部；以及
电子电路体，
在所述第1电极面部与所述第2电极面部之间具有所述电子电路体，
所述第1电极面部与所述电子电路体的第1面连接，
所述第2电极面部与所述电子电路体的第2面连接，
所述电子电路体具备：
内置齐纳二极管的MOSFET芯片，具有流过电路电流的有源区域和保持周边部的耐压的周边区域；
控制IC芯片，根据所述内置齐纳二极管的MOSFET芯片的漏极电极与源极电极之间的电压或电流，驱动所述内置齐纳二极管的MOSFET芯片的栅极；
电容器，对所述内置齐纳二极管的MOSFET芯片和所述控制IC芯片供给电源；
漏极框，与所述内置齐纳二极管的MOSFET芯片的漏极电极连接；以及
源极框，与所述内置齐纳二极管的MOSFET芯片的源极电极连接，
所述第1电极面部与所述漏极框或者所述源极框的一方连接，
所述第2电极面部与所述漏极框或者所述源极框的另一方连接，
在所述内置齐纳二极管的MOSFET芯片的有源区域具有内置齐纳二极管的MOSFET的多个单位单元，
所述单位单元所包含的齐纳二极管的耐压被设定成比所述周边区域的耐压低。
8.根据权利要求7所述的半导体装置，其特征在于，
所述齐纳二极管的耐压在产生负载突降并且由于浪涌能量而齐纳二极管的温度上升的情况下，也被设定成比所述周边区域的耐压低。
9.根据权利要求7或者8所述的半导体装置，其特征在于，
将所述内置齐纳二极管的MOSFET芯片的有源区段的面积设为A，
将在负载突降时的单位时间由所述齐纳二极管产生的能量设为J，
将安装状态下的所述内置齐纳二极管的MOSFET芯片的导热率设为λ，
将从所述齐纳二极管至接合所述内置齐纳二极管的MOSFET芯片和第1电极面部、或者接合所述内置齐纳二极管的MOSFET芯片和第2电极面部的接合部件为止的距离设为L，
将所述接合部件的熔点设为Tm，
将周围温度设为Ta，
所述第1电极面部构成圆形的基座，将该基座的半径设为r，
将在所述电子电路体的内部配置控制IC芯片和电容器的短边的长度设为b，
满足
【式5】
Figure FDA0003395597720000051
的关系式。
10.根据权利要求7所述的半导体装置，其特征在于，
所述内置齐纳二极管的MOSFET芯片的形状为长方形，在所述长方形的长边方向上配置所述控制IC芯片和所述电容器。
11.一种交流发电机，其特征在于
所述交流发电机具备权利要求1至6中的任意一项所述的半导体装置。
12.根据权利要求11所述的交流发电机，其特征在于，
所述交流发电机具备正向侧半导体装置和反向侧半导体装置。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN209249442U (zh) * 2017-08-10 2019-08-13 株式会社村田制作所 Esd保护器件以及信号传输线路
JP7196044B2 (ja) * 2019-09-06 2022-12-26 株式会社 日立パワーデバイス 半導体装置および電力変換装置
JP7232743B2 (ja) * 2019-10-24 2023-03-03 株式会社 日立パワーデバイス 半導体装置及びそれを用いた整流素子、オルタネータ

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1073184A1 (fr) * 1999-07-28 2001-01-31 STMicroelectronics SA Structure monolithique de commande au zéro de tension d'un commutateur bidirectionnel à seuil stable
CN106605299A (zh) * 2014-09-11 2017-04-26 株式会社日立功率半导体 半导体装置以及使用该半导体装置的交流发电机和电力转换装置

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH025482A (ja) 1988-06-24 1990-01-10 Hitachi Ltd 縦形ｍｏｓｆｅｔ
JP2959640B2 (ja) * 1990-09-27 1999-10-06 本田技研工業株式会社 充電回路
JPH10215552A (ja) 1996-08-08 1998-08-11 Denso Corp 交流発電機の整流装置とその製造方法
JP4024503B2 (ja) 2001-09-19 2007-12-19 株式会社東芝 半導体装置及びその製造方法
JP5134746B2 (ja) 2001-09-20 2013-01-30 新電元工業株式会社 電界効果トランジスタの製造方法
JP4892172B2 (ja) * 2003-08-04 2012-03-07 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置およびその製造方法
JP4900662B2 (ja) * 2006-03-02 2012-03-21 独立行政法人産業技術総合研究所 ショットキーダイオードを内蔵した炭化ケイ素ｍｏｓ電界効果トランジスタおよびその製造方法
US8975785B2 (en) * 2009-08-26 2015-03-10 Panasonic Corporation Load control device
TWI380448B (en) * 2009-09-16 2012-12-21 Anpec Electronics Corp Overlapping trench gate semiconductor device and manufacturing method thereof
JP5515922B2 (ja) 2010-03-24 2014-06-11 富士電機株式会社 半導体装置
US8228730B2 (en) * 2010-08-31 2012-07-24 Micron Technology, Inc. Memory cell structures and methods
JP2012054378A (ja) * 2010-09-01 2012-03-15 Renesas Electronics Corp 半導体装置
CN102685967A (zh) * 2011-03-11 2012-09-19 亿广科技(上海)有限公司 Led驱动电路
CN103703560B (zh) * 2011-08-04 2016-07-20 三菱电机株式会社 半导体装置及其制造方法
JP2015116043A (ja) 2013-12-11 2015-06-22 株式会社オートネットワーク技術研究所 Ｄｃ／ｄｃコンバータ
JP6263014B2 (ja) * 2013-12-12 2018-01-17 株式会社日立製作所 半導体装置、並びにそれを用いたオルタネータ及び電力変換装置
DE102014202030A1 (de) 2014-02-05 2015-08-06 Robert Bosch Gmbh Gleichrichterschaltung, elektronisches Bauelement, Generator und Verfahren zum Betreiben einer Gleichrichterschaltung
JP6512025B2 (ja) * 2015-08-11 2019-05-15 富士電機株式会社 半導体素子及び半導体素子の製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1073184A1 (fr) * 1999-07-28 2001-01-31 STMicroelectronics SA Structure monolithique de commande au zéro de tension d'un commutateur bidirectionnel à seuil stable
CN106605299A (zh) * 2014-09-11 2017-04-26 株式会社日立功率半导体 半导体装置以及使用该半导体装置的交流发电机和电力转换装置

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