JP3228093B2 - 高耐圧ｉｃ - Google Patents
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- H01L2924/13091—Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor [MOSFET]
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、パワーデバイスの制
御駆動用などに用いられる高耐圧ＩＣで、パワーデバイ
スとは別の半導体基板または同一半導体基板上に形成さ
れる高耐圧ＩＣに関する。
御駆動用などに用いられる高耐圧ＩＣで、パワーデバイ
スとは別の半導体基板または同一半導体基板上に形成さ
れる高耐圧ＩＣに関する。
【０００２】
【従来の技術】ここでは参考文献が多数あるため、文献
名はまとめて番号を付けて〔発明が解決しようとする課
題〕の項の最後に記載し、文章中では文献名の番号を[
]で示すことに留めた。また参考文献のUSP Noの後に
（ ）で示した内容は特許内容を簡単に説明したもので
ある。
名はまとめて番号を付けて〔発明が解決しようとする課
題〕の項の最後に記載し、文章中では文献名の番号を[
]で示すことに留めた。また参考文献のUSP Noの後に
（ ）で示した内容は特許内容を簡単に説明したもので
ある。
【０００３】パワーデバイス[1] 〜[4] は、モータ制御
用のインバータやコンバータ、照明用のインバータ、各
種電源およびソレノイドやリレーの駆動用スイッチ等の
多くの分野で広く利用されている。このパワーデバイス
の駆動や制御は、従来個別の半導体素子や電子部品を組
み合わせて構成した電子回路[5],[6] によっていたが、
近年ＬＳＩ（高集積度ＩＣ、ＩＣとは集積回路のこと）
技術を利用した数十Ｖ級の低耐圧ＩＣ[7],[8] や数百Ｖ
級の高耐圧ＩＣ[9],[10]が実用化されており、さらに駆
動・制御回路とパワーデバイスとを同一半導体基板に集
積化したパワーＩＣ[11],[12] が用いられインバータや
コンバータなどの変換装置の小型化や高信頼性化が図ら
れている。
用のインバータやコンバータ、照明用のインバータ、各
種電源およびソレノイドやリレーの駆動用スイッチ等の
多くの分野で広く利用されている。このパワーデバイス
の駆動や制御は、従来個別の半導体素子や電子部品を組
み合わせて構成した電子回路[5],[6] によっていたが、
近年ＬＳＩ（高集積度ＩＣ、ＩＣとは集積回路のこと）
技術を利用した数十Ｖ級の低耐圧ＩＣ[7],[8] や数百Ｖ
級の高耐圧ＩＣ[9],[10]が実用化されており、さらに駆
動・制御回路とパワーデバイスとを同一半導体基板に集
積化したパワーＩＣ[11],[12] が用いられインバータや
コンバータなどの変換装置の小型化や高信頼性化が図ら
れている。
【０００４】図６はモータ制御用インバータのパワー部
分を中心に説明する回路構成図である。三相モータＭｏ
を駆動するために用いるパワーデバイス（ここではＩＧ
ＢＴであるＱ１〜Ｑ６とダイオードであるＤ１〜Ｄ６を
示す）はブリッジ回路を構成し同一パッケージに収納さ
れたパワーモジュール[13]の構造をしている。ここでＩ
ＧＢＴとは絶縁ゲート型バイポーラトランジスタのこと
である。主電源ＶCCは通常直流１００〜４００Ｖと高電
圧である。主電源ＶCCの高電位側をＶCCH 、低電位側を
ＶCCL と表した場合、ＶCCH に接続されるＩＧＢＴＱ１
〜Ｑ３を駆動するためには、ＩＧＢＴのゲート電極の電
位はこれよりさらに高電位となるため、駆動回路にはフ
ォトカプラー（ＰＣ：Ｐｈｏｔｏ Ｃｏｕｐｌｅｒ）や
高耐圧ＩＣ（ＨＶＩＣ：Ｈｉｇｈ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｉ
ｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）が用いられる。
駆動回路の入出力端子Ｉ／Ｏ（Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕ
ｔ）は通常マイクロコンピュータへ接続され、そのマイ
クロコンピュータによりインバータ全体の制御がなされ
る。
分を中心に説明する回路構成図である。三相モータＭｏ
を駆動するために用いるパワーデバイス（ここではＩＧ
ＢＴであるＱ１〜Ｑ６とダイオードであるＤ１〜Ｄ６を
示す）はブリッジ回路を構成し同一パッケージに収納さ
れたパワーモジュール[13]の構造をしている。ここでＩ
ＧＢＴとは絶縁ゲート型バイポーラトランジスタのこと
である。主電源ＶCCは通常直流１００〜４００Ｖと高電
圧である。主電源ＶCCの高電位側をＶCCH 、低電位側を
ＶCCL と表した場合、ＶCCH に接続されるＩＧＢＴＱ１
〜Ｑ３を駆動するためには、ＩＧＢＴのゲート電極の電
位はこれよりさらに高電位となるため、駆動回路にはフ
ォトカプラー（ＰＣ：Ｐｈｏｔｏ Ｃｏｕｐｌｅｒ）や
高耐圧ＩＣ（ＨＶＩＣ：Ｈｉｇｈ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｉ
ｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）が用いられる。
駆動回路の入出力端子Ｉ／Ｏ（Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕ
ｔ）は通常マイクロコンピュータへ接続され、そのマイ
クロコンピュータによりインバータ全体の制御がなされ
る。
【０００５】図７は図６で用いられる高耐圧ＩＣ（ＨＶ
ＩＣ）の内部構成ユニットのブロック図を示す。その構
成をつぎに説明する。入出力端子Ｉ／Ｏを通してマイク
ロコンピュータと信号のやりとりを行い、どのＩＧＢＴ
をオンさせ、どれをオフさせるかの制御信号を発生させ
る制御回路ＣＵ（Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）と、この
制御回路ＣＵからの信号を入力ラインＳＩＮ４〜６で受
けてＩＧＢＴのゲートドライブ用の出力ラインＯＵＴ４
〜６から信号を出力し、またＩＧＢＴの過電流を電流検
出端子[14]ＯＣ４〜６で、過熱を温度端子[15]ＯＴ４〜
６で検出し、異常信号を出力ラインＳＯＵＴ４〜６で出
力し、図６の主電源ＶCCの低電位側ＶCCL に接続するＩ
ＧＢＴＱ４〜Ｑ６を駆動する、ゲート駆動回路ＧＤＵ
（ＧａｔｅＤｒｉｖｅ Ｕｎｉｔ）４〜６と、ＧＤＵ４
〜６と同じ機能で主電源ＶCCの高電位側ＶCCH に接続す
るＱ１からＱ３を駆動するゲート駆動回路ＧＤＵ１〜３
と、ＶCCL レベルの制御回路ＣＵの信号とＶCCH レベル
とＶCCL レベルの間を行き来するＧＤＵ１〜３の信号
（ＳＩＮ１〜３、ＳＯＵＴ１〜３）との間を媒介する働
きをするレベルシフト回路ＬＳＵ（Ｌｅｖｅｌ Ｓｈｉ
ｆｔ Ｕｎｉｔ）とから構成されている。ＧＤＵ１〜３
におけるドライブ電源ＶDD1 〜ＶDD3 （図８参照）から
の高電位側をＶDDH1〜ＶDDH3、低電位側をＶDDL1〜Ｖ
DDL3で示し、ＧＤＵ４〜６におけるドライブ電源からの
共通電源がＶDDC （図８でも省略されている）であり、
この共通電源ＶDDC の高電位側をＶDDHC、低電位側をＶ
DDLCで示す。またＧＤＵ４〜６およびＣＵにおけるドラ
イブ共通電源ＶDDC は１０〜２０Ｖ程度であり、この共
通電源ＶDDC の低電位側ＶDDLCは図６の主電源ＶCCの低
電位側ＶCCL に接続する。
ＩＣ）の内部構成ユニットのブロック図を示す。その構
成をつぎに説明する。入出力端子Ｉ／Ｏを通してマイク
ロコンピュータと信号のやりとりを行い、どのＩＧＢＴ
をオンさせ、どれをオフさせるかの制御信号を発生させ
る制御回路ＣＵ（Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）と、この
制御回路ＣＵからの信号を入力ラインＳＩＮ４〜６で受
けてＩＧＢＴのゲートドライブ用の出力ラインＯＵＴ４
〜６から信号を出力し、またＩＧＢＴの過電流を電流検
出端子[14]ＯＣ４〜６で、過熱を温度端子[15]ＯＴ４〜
６で検出し、異常信号を出力ラインＳＯＵＴ４〜６で出
力し、図６の主電源ＶCCの低電位側ＶCCL に接続するＩ
ＧＢＴＱ４〜Ｑ６を駆動する、ゲート駆動回路ＧＤＵ
（ＧａｔｅＤｒｉｖｅ Ｕｎｉｔ）４〜６と、ＧＤＵ４
〜６と同じ機能で主電源ＶCCの高電位側ＶCCH に接続す
るＱ１からＱ３を駆動するゲート駆動回路ＧＤＵ１〜３
と、ＶCCL レベルの制御回路ＣＵの信号とＶCCH レベル
とＶCCL レベルの間を行き来するＧＤＵ１〜３の信号
（ＳＩＮ１〜３、ＳＯＵＴ１〜３）との間を媒介する働
きをするレベルシフト回路ＬＳＵ（Ｌｅｖｅｌ Ｓｈｉ
ｆｔ Ｕｎｉｔ）とから構成されている。ＧＤＵ１〜３
におけるドライブ電源ＶDD1 〜ＶDD3 （図８参照）から
の高電位側をＶDDH1〜ＶDDH3、低電位側をＶDDL1〜Ｖ
DDL3で示し、ＧＤＵ４〜６におけるドライブ電源からの
共通電源がＶDDC （図８でも省略されている）であり、
この共通電源ＶDDC の高電位側をＶDDHC、低電位側をＶ
DDLCで示す。またＧＤＵ４〜６およびＣＵにおけるドラ
イブ共通電源ＶDDC は１０〜２０Ｖ程度であり、この共
通電源ＶDDC の低電位側ＶDDLCは図６の主電源ＶCCの低
電位側ＶCCL に接続する。
【０００６】図８は図７のＧＤＵ１とＩＧＢＴＱ１のさ
らに詳細な接続図を示す。ここではその他のＧＤＵとＩ
ＧＢＴは省略している。ＧＤＵ１のドライブ電源ＶDD1
は１０〜２０Ｖ程度であり、その低電位側ＶDDL1はＩＧ
ＢＴＱ1 のエミッタ端子Ｅに即ちインバータ出力のＵ相
に接続され、ＩＧＢＴＱ１のコレクタ端子Ｃが主電源Ｖ
CCの高電位側ＶCCH に接続されている。このため、ＩＧ
ＢＴＱ１がオンした時はＶDDL1の電位はＶCCH の電位と
ほぼ等しくなり、またＩＧＢＴＱ１がオフした時はＶ
DDL1の電位はＶCCL の電位とほぼ等しくなる。従って、
ＧＤＵ１と他の回路ユニットとの間には主電源ＶCCの電
圧より、さらに高い絶縁耐圧が必要であり、このことは
ＧＤＵ２、３についても同様である。そしてレベルシフ
ト回路ＬＳＵはそれ自体が高耐圧でなければならない。
同図においてＩＧＢＴＱ１は電流検出端子[16]Ｍと温度
検出素子θおよび温度検出端子[17]Ｔｅｍｐを備え、ゲ
ート駆動回路ＧＤＵ１は電流検出端子ＯＣ１や温度検出
端子ＯＴ１によりＩＧＢＴＱ１の異常を検出し、異常信
号を出力ラインＳＯＵＴ１から出力する。ＯＵＴ１はゲ
ート駆動端子である。
らに詳細な接続図を示す。ここではその他のＧＤＵとＩ
ＧＢＴは省略している。ＧＤＵ１のドライブ電源ＶDD1
は１０〜２０Ｖ程度であり、その低電位側ＶDDL1はＩＧ
ＢＴＱ1 のエミッタ端子Ｅに即ちインバータ出力のＵ相
に接続され、ＩＧＢＴＱ１のコレクタ端子Ｃが主電源Ｖ
CCの高電位側ＶCCH に接続されている。このため、ＩＧ
ＢＴＱ１がオンした時はＶDDL1の電位はＶCCH の電位と
ほぼ等しくなり、またＩＧＢＴＱ１がオフした時はＶ
DDL1の電位はＶCCL の電位とほぼ等しくなる。従って、
ＧＤＵ１と他の回路ユニットとの間には主電源ＶCCの電
圧より、さらに高い絶縁耐圧が必要であり、このことは
ＧＤＵ２、３についても同様である。そしてレベルシフ
ト回路ＬＳＵはそれ自体が高耐圧でなければならない。
同図においてＩＧＢＴＱ１は電流検出端子[16]Ｍと温度
検出素子θおよび温度検出端子[17]Ｔｅｍｐを備え、ゲ
ート駆動回路ＧＤＵ１は電流検出端子ＯＣ１や温度検出
端子ＯＴ１によりＩＧＢＴＱ１の異常を検出し、異常信
号を出力ラインＳＯＵＴ１から出力する。ＯＵＴ１はゲ
ート駆動端子である。
【０００７】図９は図６と同一回路をインテリジェント
パワーモジュール[18]と呼ばれる製品を用いて構成した
構成図である。この場合ゲート駆動回路ＧＤＵ１〜ＧＤ
Ｕ６は、低耐圧ＩＣや個別電子部品および半導体素子か
らなり、パワーデバイス（Ｑ１〜Ｑ６、Ｄ１〜Ｄ６）と
ともにパワーデバイス側のパッケージに備えられてい
る。この場合でも、外付けの駆動回路としてはフォトカ
プラー（ＰＣ）や高耐圧ＩＣ（ＨＶＩＣ）が用いられ
る。
パワーモジュール[18]と呼ばれる製品を用いて構成した
構成図である。この場合ゲート駆動回路ＧＤＵ１〜ＧＤ
Ｕ６は、低耐圧ＩＣや個別電子部品および半導体素子か
らなり、パワーデバイス（Ｑ１〜Ｑ６、Ｄ１〜Ｄ６）と
ともにパワーデバイス側のパッケージに備えられてい
る。この場合でも、外付けの駆動回路としてはフォトカ
プラー（ＰＣ）や高耐圧ＩＣ（ＨＶＩＣ）が用いられ
る。
【０００８】図１０は図９のＩＧＢＴＱ１およびＧＤＵ
１のまわりの回路を詳細に示したものである。ＳＩＮ１
およびＳＯＵＴ１は外部の構成となるＰＣやＨＶＩＣに
接続される。またその他の構成例として、ＧＤＵ１とＱ
１を１チップ（同一の半導体基板）に集積化するパワー
ＩＣ技術[19],[20] や図９の全ての回路を１チップに集
積化するパワーＩＣ技術[11],[12] も開示されている。
１のまわりの回路を詳細に示したものである。ＳＩＮ１
およびＳＯＵＴ１は外部の構成となるＰＣやＨＶＩＣに
接続される。またその他の構成例として、ＧＤＵ１とＱ
１を１チップ（同一の半導体基板）に集積化するパワー
ＩＣ技術[19],[20] や図９の全ての回路を１チップに集
積化するパワーＩＣ技術[11],[12] も開示されている。
【０００９】図１１は図７に示した高耐圧ＩＣ（ＨＶＩ
Ｃ）のチップの平面図を示し、各回路ユニットの配置が
分かるように描いている。他の回路ユニットから高耐圧
で分離される必要のあるＧＤＵ１は接合分離[21],[22],
[10]や誘電体分離[23],[11],[12]により電気的に分離さ
れた島の中に形成されており、その周縁部を高耐圧接合
終端構造[11],[21] ＨＶＪＴ（絶縁するために高電圧が
印加される接合の終端部の構造をいう）により囲まれて
いる。レベルシフト回路ＬＳＵの中には主電源ＶCCの低
電位側の電位ＶCCL レベルの信号をドライブ電源ＶDD1
の低電位側の電位ＶDDL1レベルの信号（入力ラインＳＩ
Ｎ１の信号）にレベルシフトするための高耐圧ｎチャネ
ルＭＯＳＦＥＴ（ＨＶＮ）が設けられている。この高耐
圧ｎチャネルＭＯＳＦＥＴには、中心のドレイン電極Ｄ
N を囲んで高耐圧接合終端構造[10],[11] ＨＶＪＴが設
けられている。またＧＤＵ１の分離された島の中にはＶ
DDL1レベルの信号（出力ラインＳＯＵＴ１の信号）をＶ
CCL レベルの信号にレベルシフトするための高耐圧ｐチ
ャネルＭＯＳＦＥＴ（ＨＶＰ）が設けられており、この
場合もドレイン電極ＤP を囲んで高耐圧接合終端構造Ｈ
ＶＪＴが設けられている。そして、ＧＤＵ１の入力ライ
ンＳＩＮ１と出力ラインＳＯＵＴ１が、高耐圧接合終端
構造ＨＶＪＴの上を通ってＧＤＵ１とＬＳＵの間にそれ
ぞれ跨がって配線されている。また各ＧＤＵには図８で
示したＯＵＴ端子、ＯＣ端子、ＯＴ端子が配置され、Ｇ
ＤＵ１〜ＧＤＵ３にはＶDDH1〜ＶDDH3の端子、ＶDDL1〜
ＶDDL3の端子が配置され、またＧＤＵ４〜ＧＤＵ６には
ＶDDHCの端子とＶDDLCの端子が配置されている。同図で
はＧＤＵ１とＧＤＵ４の詳細な説明をし、他のＧＤＵは
詳細な配置説明は省略した。
Ｃ）のチップの平面図を示し、各回路ユニットの配置が
分かるように描いている。他の回路ユニットから高耐圧
で分離される必要のあるＧＤＵ１は接合分離[21],[22],
[10]や誘電体分離[23],[11],[12]により電気的に分離さ
れた島の中に形成されており、その周縁部を高耐圧接合
終端構造[11],[21] ＨＶＪＴ（絶縁するために高電圧が
印加される接合の終端部の構造をいう）により囲まれて
いる。レベルシフト回路ＬＳＵの中には主電源ＶCCの低
電位側の電位ＶCCL レベルの信号をドライブ電源ＶDD1
の低電位側の電位ＶDDL1レベルの信号（入力ラインＳＩ
Ｎ１の信号）にレベルシフトするための高耐圧ｎチャネ
ルＭＯＳＦＥＴ（ＨＶＮ）が設けられている。この高耐
圧ｎチャネルＭＯＳＦＥＴには、中心のドレイン電極Ｄ
N を囲んで高耐圧接合終端構造[10],[11] ＨＶＪＴが設
けられている。またＧＤＵ１の分離された島の中にはＶ
DDL1レベルの信号（出力ラインＳＯＵＴ１の信号）をＶ
CCL レベルの信号にレベルシフトするための高耐圧ｐチ
ャネルＭＯＳＦＥＴ（ＨＶＰ）が設けられており、この
場合もドレイン電極ＤP を囲んで高耐圧接合終端構造Ｈ
ＶＪＴが設けられている。そして、ＧＤＵ１の入力ライ
ンＳＩＮ１と出力ラインＳＯＵＴ１が、高耐圧接合終端
構造ＨＶＪＴの上を通ってＧＤＵ１とＬＳＵの間にそれ
ぞれ跨がって配線されている。また各ＧＤＵには図８で
示したＯＵＴ端子、ＯＣ端子、ＯＴ端子が配置され、Ｇ
ＤＵ１〜ＧＤＵ３にはＶDDH1〜ＶDDH3の端子、ＶDDL1〜
ＶDDL3の端子が配置され、またＧＤＵ４〜ＧＤＵ６には
ＶDDHCの端子とＶDDLCの端子が配置されている。同図で
はＧＤＵ１とＧＤＵ４の詳細な説明をし、他のＧＤＵは
詳細な配置説明は省略した。
【００１０】前記した従来の高耐圧ＩＣやパワーＩＣの
課題は６００Ｖを越える高耐圧化が困難なこと、製造コ
ストが高いことなどであるが、さらに詳細に説明すると
次のようになる。 （１）分離技術に関する課題 先に述べたように、他の部分と電位の大きく異なる回路
ユニット（例えば図１１のＧＤＵ１、２、３）を他の部
分から電気的に高耐圧で分離する分離技術には誘電体分
離[11],[12],[23]、接合分離[10],[21],[22]、自己分離
[20],[24] などの技術がある。しかし誘電体分離や接合
分離は分離構造が複雑で製造コストが高く、耐圧が高く
なるほど、この製造コストがさらに高くなる。また自己
分離は製造コストは低く抑えられるが、ＣＭＯＳ（相補
形ＭＯＳＦＥＴ）構成では高耐圧化技術が未だ開発され
ておらず、一方、高耐圧化が可能なＮＭＯＳ（ｎチャネ
ルＭＯＳＦＥＴ）構成ではアナログ回路（先で述べた電
流検出回路や温度検出回路を指す）の高精度化が極めて
困難である。 （２）高耐圧接合終端構造ＨＶＪＴに関する課題 高耐圧接合終端構造は、縦型パワーデバイス用のもの[2
5],[26] 、横型高耐圧デバイス用のもの[27],[28],[29]
など個々の用途別に各種構造が開示されている。しかし
ながら、高耐圧化したＩＣであるＨＶＩＣやパワーデバ
イスを集積した高耐圧パワーＩＣにおいては、集積回路
ユニット間の高耐圧接合終端構造（図１１のＧＤＵ１〜
３の回り）、高耐圧横型ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ用の高
耐圧接合終端構造（図１１のＨＶＮのＤN の回り）、高
耐圧横型ｐチャネルＭＯＳＦＥＴ用の高耐圧接合終端構
造（図１１のＨＶＰのＤP の回り）、さらには縦型パワ
ーデバイス用の高耐圧接合終端構造など多くの用途の高
耐圧接合終端構造を同一チップ上に形成する必要があ
る。従来のような汎用性の少ない構造で高耐圧ＩＣやパ
ワーＩＣを実現しようとすると、多くの異なる高耐圧接
合終端構造ＨＶＪＴを同一チップ上に形成しなければな
らず、製造コストが高くなる。
課題は６００Ｖを越える高耐圧化が困難なこと、製造コ
ストが高いことなどであるが、さらに詳細に説明すると
次のようになる。 （１）分離技術に関する課題 先に述べたように、他の部分と電位の大きく異なる回路
ユニット（例えば図１１のＧＤＵ１、２、３）を他の部
分から電気的に高耐圧で分離する分離技術には誘電体分
離[11],[12],[23]、接合分離[10],[21],[22]、自己分離
[20],[24] などの技術がある。しかし誘電体分離や接合
分離は分離構造が複雑で製造コストが高く、耐圧が高く
なるほど、この製造コストがさらに高くなる。また自己
分離は製造コストは低く抑えられるが、ＣＭＯＳ（相補
形ＭＯＳＦＥＴ）構成では高耐圧化技術が未だ開発され
ておらず、一方、高耐圧化が可能なＮＭＯＳ（ｎチャネ
ルＭＯＳＦＥＴ）構成ではアナログ回路（先で述べた電
流検出回路や温度検出回路を指す）の高精度化が極めて
困難である。 （２）高耐圧接合終端構造ＨＶＪＴに関する課題 高耐圧接合終端構造は、縦型パワーデバイス用のもの[2
5],[26] 、横型高耐圧デバイス用のもの[27],[28],[29]
など個々の用途別に各種構造が開示されている。しかし
ながら、高耐圧化したＩＣであるＨＶＩＣやパワーデバ
イスを集積した高耐圧パワーＩＣにおいては、集積回路
ユニット間の高耐圧接合終端構造（図１１のＧＤＵ１〜
３の回り）、高耐圧横型ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ用の高
耐圧接合終端構造（図１１のＨＶＮのＤN の回り）、高
耐圧横型ｐチャネルＭＯＳＦＥＴ用の高耐圧接合終端構
造（図１１のＨＶＰのＤP の回り）、さらには縦型パワ
ーデバイス用の高耐圧接合終端構造など多くの用途の高
耐圧接合終端構造を同一チップ上に形成する必要があ
る。従来のような汎用性の少ない構造で高耐圧ＩＣやパ
ワーＩＣを実現しようとすると、多くの異なる高耐圧接
合終端構造ＨＶＪＴを同一チップ上に形成しなければな
らず、製造コストが高くなる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】信号配線下の高耐圧接
合終端構造に関する課題として次のものがある。 高耐圧
ＩＣでは、電位の大きく異なる集積回路ユニット（例え
ば図１１のＧＤＵ１とＬＳＵ）間での信号のやり取りを
行うため、高耐圧接合終端構造ＨＶＪＴ上に信号配線を
通すことが必要とされる。ところが、高耐圧接合終端構
造ＨＶＪＴ上を信号配線を通すとこの信号配線の電位の
影響を受けて、高耐圧接合終端構造ＨＶＪＴの耐圧が低
下する問題がある[30]。この問題を解決するために、い
くつかの構造[10],[11],[12],[31] が提案されている
が、構造が複雑なため製造コストが高くなる。またこれ
らの提案されている構造では信号配線の影響を皆無にで
きなく、耐圧低下の程度を少なくしている丈であり、６
００Ｖ程度の耐圧までは実用化できても、それ以上の耐
圧のものはまだ実現していない。
合終端構造に関する課題として次のものがある。 高耐圧
ＩＣでは、電位の大きく異なる集積回路ユニット（例え
ば図１１のＧＤＵ１とＬＳＵ）間での信号のやり取りを
行うため、高耐圧接合終端構造ＨＶＪＴ上に信号配線を
通すことが必要とされる。ところが、高耐圧接合終端構
造ＨＶＪＴ上を信号配線を通すとこの信号配線の電位の
影響を受けて、高耐圧接合終端構造ＨＶＪＴの耐圧が低
下する問題がある[30]。この問題を解決するために、い
くつかの構造[10],[11],[12],[31] が提案されている
が、構造が複雑なため製造コストが高くなる。またこれ
らの提案されている構造では信号配線の影響を皆無にで
きなく、耐圧低下の程度を少なくしている丈であり、６
００Ｖ程度の耐圧までは実用化できても、それ以上の耐
圧のものはまだ実現していない。
【００１２】この発明は、高耐圧接合終端構造ＨＶＪＴ
上を信号配線を通すとこの信号配線の電位の影響を受け
て、高耐圧接合終端構造ＨＶＪＴの耐圧が低下するとい
う前記課題を解決し、低コストな高耐圧ＩＣおよびそれ
に用いる高耐圧レベルシフト回路を提供することを目的
とする。 参考文献 〔１〕USP 4,364,073(IGBT関連) 〔２〕USP 4,893,165(ノンパンチスルー形IGBT関連) 〔３〕USP 5,008,725(パワーMOSFET関連) 〔４〕EP 0,071,916、特開昭58-39065に対応( 高速ダイ
オード内蔵パワーMOSFET関連) 〔５〕USP 5,091,664(駆動回路関連) 〔６〕USP 5,287,023(駆動回路関連) 〔７〕USP 4,947,234(低耐圧ICとパワーデバイス関連) 〔８〕USP 4,937,646(低耐圧ICとパワーデバイス関連)
上を信号配線を通すとこの信号配線の電位の影響を受け
て、高耐圧接合終端構造ＨＶＪＴの耐圧が低下するとい
う前記課題を解決し、低コストな高耐圧ＩＣおよびそれ
に用いる高耐圧レベルシフト回路を提供することを目的
とする。 参考文献 〔１〕USP 4,364,073(IGBT関連) 〔２〕USP 4,893,165(ノンパンチスルー形IGBT関連) 〔３〕USP 5,008,725(パワーMOSFET関連) 〔４〕EP 0,071,916、特開昭58-39065に対応( 高速ダイ
オード内蔵パワーMOSFET関連) 〔５〕USP 5,091,664(駆動回路関連) 〔６〕USP 5,287,023(駆動回路関連) 〔７〕USP 4,947,234(低耐圧ICとパワーデバイス関連) 〔８〕USP 4,937,646(低耐圧ICとパワーデバイス関連)
〔９〕A.Wegener and M.Amato "A HIGH VOLTAGE INTERF
ACE IC FOR HALF-BRIDGECIRCUITS" Electrochemical So
ciety Extended Abstracts,vol.89-1,pp.476-478(1989) 〔１０〕T.Terashima et al "Structure of 600V IC an
d A New Voltage Sensing Device" IEEE Proceeding of
the 5th International Symposium on Power Semicond
uctor Devices and ICs,pp.224-229(1993) 〔１１〕K.Endo et al "A 500V 1A 1-chip Inverter IC
with a New Electric Field Reduction Structure" IE
EE Proceeding of the 6th International Symposium o
n Power Semiconductor Devices and ICs,pp.379-383(1
994) 〔１２〕N.Sakurai et al "A three-phase inverter IC
for AC220V with a drasticall small chip size and
highly intelligent functions" IEEE Proceeding of T
he 5th International Symposium on Power Semiconduc
tor Devices andICs,pp.310-315(1993) 〔１３〕M.Mori et al "A HIGH POWER IGBT MODULE FOR
TRACTION MOTOR DRIVE"IEEE Proceeding of the 5th I
nternational Symposium on Power Semiconductor Devi
ces and ICs,pp.287-289(1993) 〔１４〕USP 5,159,516 （電流検出方法関連） 〔１５〕USP 5,070,322 （温度検出方法関連） 〔１６〕USP 5,097,302 （電流検出用素子関連) 〔１７〕USP 5,304,837 （温度検出用素子関連) 〔１８〕K.Reinmuth et al "Intelligent Power Module
s for Driving Systems"IEEE Proceeding of the 6th I
nternational Symposium on Power Semiconductor Devi
ces and ICs,pp.93-97(1994) 〔１９〕USP 4,677,325 (IPS関連） 〔２０〕USP 5,053,838 (IPS関連） 〔２１〕R.Zambrano et al "A New Edge Structure for
2kVolt Power IC Operation" IEEE Proceeding of the
6th International Symposium on Power Semiconducto
r Devices and ICs,pp.373-378(1994) 〔２２〕M.F.Chang et al "Lateral HVIC with 1200-V
Bipolar and Field-Effect Devices"IEEE Transactions
on Electron devices,vol.ED-33,No.12,pp.1992-2001
(1986) 〔２３〕T.Ohoka et al "A WAFER BONDED SOI STRUCTUR
E FOR INTELLIGENT POWER ICs" IEEE Proceeding of th
e 5th International Symposium on Power Semiconduct
or Devices and ICs,pp.119-123(1993) 〔２４〕J.P.MILLER "A VERY HIGH VOLTAGE TECHNOLOGY
(up to 1200V) FOR VERTICAL SMART POEWR ICs" Electr
ochemical Society Extended Abstracts,vol.89-1,pp.4
03-404(1989) 〔２５〕USP 4,399,449 （パワーデバイスのHVJT関連) 〔２６〕USP 4,633,292 （パワーデバイスのHVJT関連) 〔２７〕USP 4,811,075 （横型MOSFETのHVJT関連) 〔２８〕USP 5,258,636 （横型MOSFETのHVJT関連) 〔２９〕USP 5,089,871 （横型MOSFETのHVJT関連) 〔３０〕P.K.T.MOK and C.A.T.SALAMA "Interconnect I
nduced Breakdown in HVIC's" Electrochemical Societ
y Extended Abstracts,vol.89-1,pp.437-438(1989) 〔３１〕USP 5,043,781 ( パワーIC関連)
ACE IC FOR HALF-BRIDGECIRCUITS" Electrochemical So
ciety Extended Abstracts,vol.89-1,pp.476-478(1989) 〔１０〕T.Terashima et al "Structure of 600V IC an
d A New Voltage Sensing Device" IEEE Proceeding of
the 5th International Symposium on Power Semicond
uctor Devices and ICs,pp.224-229(1993) 〔１１〕K.Endo et al "A 500V 1A 1-chip Inverter IC
with a New Electric Field Reduction Structure" IE
EE Proceeding of the 6th International Symposium o
n Power Semiconductor Devices and ICs,pp.379-383(1
994) 〔１２〕N.Sakurai et al "A three-phase inverter IC
for AC220V with a drasticall small chip size and
highly intelligent functions" IEEE Proceeding of T
he 5th International Symposium on Power Semiconduc
tor Devices andICs,pp.310-315(1993) 〔１３〕M.Mori et al "A HIGH POWER IGBT MODULE FOR
TRACTION MOTOR DRIVE"IEEE Proceeding of the 5th I
nternational Symposium on Power Semiconductor Devi
ces and ICs,pp.287-289(1993) 〔１４〕USP 5,159,516 （電流検出方法関連） 〔１５〕USP 5,070,322 （温度検出方法関連） 〔１６〕USP 5,097,302 （電流検出用素子関連) 〔１７〕USP 5,304,837 （温度検出用素子関連) 〔１８〕K.Reinmuth et al "Intelligent Power Module
s for Driving Systems"IEEE Proceeding of the 6th I
nternational Symposium on Power Semiconductor Devi
ces and ICs,pp.93-97(1994) 〔１９〕USP 4,677,325 (IPS関連） 〔２０〕USP 5,053,838 (IPS関連） 〔２１〕R.Zambrano et al "A New Edge Structure for
2kVolt Power IC Operation" IEEE Proceeding of the
6th International Symposium on Power Semiconducto
r Devices and ICs,pp.373-378(1994) 〔２２〕M.F.Chang et al "Lateral HVIC with 1200-V
Bipolar and Field-Effect Devices"IEEE Transactions
on Electron devices,vol.ED-33,No.12,pp.1992-2001
(1986) 〔２３〕T.Ohoka et al "A WAFER BONDED SOI STRUCTUR
E FOR INTELLIGENT POWER ICs" IEEE Proceeding of th
e 5th International Symposium on Power Semiconduct
or Devices and ICs,pp.119-123(1993) 〔２４〕J.P.MILLER "A VERY HIGH VOLTAGE TECHNOLOGY
(up to 1200V) FOR VERTICAL SMART POEWR ICs" Electr
ochemical Society Extended Abstracts,vol.89-1,pp.4
03-404(1989) 〔２５〕USP 4,399,449 （パワーデバイスのHVJT関連) 〔２６〕USP 4,633,292 （パワーデバイスのHVJT関連) 〔２７〕USP 4,811,075 （横型MOSFETのHVJT関連) 〔２８〕USP 5,258,636 （横型MOSFETのHVJT関連) 〔２９〕USP 5,089,871 （横型MOSFETのHVJT関連) 〔３０〕P.K.T.MOK and C.A.T.SALAMA "Interconnect I
nduced Breakdown in HVIC's" Electrochemical Societ
y Extended Abstracts,vol.89-1,pp.437-438(1989) 〔３１〕USP 5,043,781 ( パワーIC関連)
【００１３】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、第一の解決手段として、絶縁するために高電圧が
印加される接合の終端部の構造がループ状に形成された
高耐圧接合終端領域を２つ以上備えた高耐圧ＩＣにおい
て、信号配線が２つ以上の高耐圧接合終端領域をまた
ぎ、かつ、この高耐圧接合終端領域の表面から離れて設
ける。
めに、第一の解決手段として、絶縁するために高電圧が
印加される接合の終端部の構造がループ状に形成された
高耐圧接合終端領域を２つ以上備えた高耐圧ＩＣにおい
て、信号配線が２つ以上の高耐圧接合終端領域をまた
ぎ、かつ、この高耐圧接合終端領域の表面から離れて設
ける。
【００１４】第二の解決手段として、高電圧電源の高電
位側に主端子の一方が接続され、負荷に主端子の他方が
接続された１個以上のパワーデバイスのゲートを駆動す
るための高耐圧ＩＣであって、高電圧電源の低電位側を
基準とした低電圧電源により電流を供給される低電位側
低耐圧回路部分と、前記パワーデバイスの主端子のうち
どちらか一方を基準とした低電圧電源により電流が供給
される高電位側低耐圧回路部分とを備え、絶縁するため
に高電圧が印加される接合の終端部の構造が ループ状に
形成された第１の高耐圧接合終端構造によって低電位側
低耐圧回路部分と高電位側低耐圧回路部分とが分離され
たものであって、前記低電位側低耐圧回路部分と高電位
側低耐圧回路部分との間の信号をレベルシフトして伝送
するための高耐圧トランジスタを前記低電位側低耐圧回
路部分と高電位側低耐圧回路部分のいずれか一方に備
え、絶縁するために高電圧が印加される接合の終端部の
構造がループ状に形成された第２の高耐圧接合終端構造
をこの高耐圧トランジスタが備え、この高耐圧トランジ
スタのドレイン（コレクタ）電極が前記第２の高耐圧接
合終端構造のループの内側に、ソース（エミッタ）電極
とゲート（ベース）電極とが前記第２の高耐圧接合終端
構造のループの外側に配置されたものであって、前記高
耐圧トランジスタのドレイン電極から低電位側低耐圧回
路部分と高電位側低耐圧回路部分のいずれか他方への信
号配線が前記第１と第２の高耐圧接合終端構造をまた
ぎ、かつこの第１と第２の高耐圧接合終端領域の表面か
ら離れて設ける。この前記高耐圧トランジスタが低電位
側低耐圧回路部分からの信号を高電位側低耐圧回路部分
へレベルシフトして伝送するための高耐圧ｎチャネルト
ランジスタである、あるいは前記高耐圧トランジスタが
高電位側低耐圧回路部分からの信号を低電位側低耐圧回
路部分へレベルシフトして伝送するための高耐圧ｐチャ
ネルトランジスタであるとよい。そして、信号配線がボ
ンディングワイヤーであること、高耐圧トランジスタが
ＭＯＳＦＥＴであることがよい。更に、第１の高耐圧接
合終端構造の高電位側低耐圧回路部分側の端と信号配線
との距離および第２の高耐圧接合終端構造の高電位側低
耐圧回路部分側の端と信号配線との距離が双方とも１０
０μｍ以上で５ｍｍ以下であると効果的である。
位側に主端子の一方が接続され、負荷に主端子の他方が
接続された１個以上のパワーデバイスのゲートを駆動す
るための高耐圧ＩＣであって、高電圧電源の低電位側を
基準とした低電圧電源により電流を供給される低電位側
低耐圧回路部分と、前記パワーデバイスの主端子のうち
どちらか一方を基準とした低電圧電源により電流が供給
される高電位側低耐圧回路部分とを備え、絶縁するため
に高電圧が印加される接合の終端部の構造が ループ状に
形成された第１の高耐圧接合終端構造によって低電位側
低耐圧回路部分と高電位側低耐圧回路部分とが分離され
たものであって、前記低電位側低耐圧回路部分と高電位
側低耐圧回路部分との間の信号をレベルシフトして伝送
するための高耐圧トランジスタを前記低電位側低耐圧回
路部分と高電位側低耐圧回路部分のいずれか一方に備
え、絶縁するために高電圧が印加される接合の終端部の
構造がループ状に形成された第２の高耐圧接合終端構造
をこの高耐圧トランジスタが備え、この高耐圧トランジ
スタのドレイン（コレクタ）電極が前記第２の高耐圧接
合終端構造のループの内側に、ソース（エミッタ）電極
とゲート（ベース）電極とが前記第２の高耐圧接合終端
構造のループの外側に配置されたものであって、前記高
耐圧トランジスタのドレイン電極から低電位側低耐圧回
路部分と高電位側低耐圧回路部分のいずれか他方への信
号配線が前記第１と第２の高耐圧接合終端構造をまた
ぎ、かつこの第１と第２の高耐圧接合終端領域の表面か
ら離れて設ける。この前記高耐圧トランジスタが低電位
側低耐圧回路部分からの信号を高電位側低耐圧回路部分
へレベルシフトして伝送するための高耐圧ｎチャネルト
ランジスタである、あるいは前記高耐圧トランジスタが
高電位側低耐圧回路部分からの信号を低電位側低耐圧回
路部分へレベルシフトして伝送するための高耐圧ｐチャ
ネルトランジスタであるとよい。そして、信号配線がボ
ンディングワイヤーであること、高耐圧トランジスタが
ＭＯＳＦＥＴであることがよい。更に、第１の高耐圧接
合終端構造の高電位側低耐圧回路部分側の端と信号配線
との距離および第２の高耐圧接合終端構造の高電位側低
耐圧回路部分側の端と信号配線との距離が双方とも１０
０μｍ以上で５ｍｍ以下であると効果的である。
【００１５】尚、文章中の表現でソース、ゲート、ドレ
インはＭＯＳＦＥＴの場合で、括弧で示したエミッタ、
ベース、コレクタはその他のトランジスタの場合を示
す。また、「パワーデバイスの主端子のうちどちらか一
方を基準とした低電圧電源により電流を供給される高電
位側低耐圧回路部分」の文章中で、どちらか一方とは、
高電位側のパワーデバイスがｎチャネル素子の場合は負
荷側が基準となり、ｐチャネル素子の場合には電源側が
基準となることを意味している。ここで基準となると
は、パワーデバイスのソース（エミッタ）電極が基準電
位点（通称アース点）となることを意味する。
インはＭＯＳＦＥＴの場合で、括弧で示したエミッタ、
ベース、コレクタはその他のトランジスタの場合を示
す。また、「パワーデバイスの主端子のうちどちらか一
方を基準とした低電圧電源により電流を供給される高電
位側低耐圧回路部分」の文章中で、どちらか一方とは、
高電位側のパワーデバイスがｎチャネル素子の場合は負
荷側が基準となり、ｐチャネル素子の場合には電源側が
基準となることを意味している。ここで基準となると
は、パワーデバイスのソース（エミッタ）電極が基準電
位点（通称アース点）となることを意味する。
【００１６】請求項１〜７によれば、信号配線と高耐圧
接合終端構造の距離が従来と比較して一桁以上大きくで
きるので、信号配線と高耐圧接合終端構造との間の空間
容量（浮遊容量）が従来より一桁以上小さくなり、従っ
て、信号配線による高耐圧接合終端構造の耐圧低下の影
響も従来より一桁以上小さくすることができる。
接合終端構造の距離が従来と比較して一桁以上大きくで
きるので、信号配線と高耐圧接合終端構造との間の空間
容量（浮遊容量）が従来より一桁以上小さくなり、従っ
て、信号配線による高耐圧接合終端構造の耐圧低下の影
響も従来より一桁以上小さくすることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下の図中の各符号は前記と同様
であり、説明は省略する。図１は第一実施例で、同図
（ａ）は平面図、同図（ｂ）は側面図を示す。この実施
例は請求項１〜７に対応する。高耐圧接合終端構造ＨＶ
ＪＴが高電位側低耐圧回路であるＧＤＵ１〜ＧＤＵ３
と、高耐圧ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ（ＨＶＮ）および高
耐圧ｐチャネルＭＯＳＦＥＴ（ＨＶＰ）にそれぞれ設け
られている。高耐圧ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ（ＨＶＮ）
および高耐圧ｐチャネルＭＯＳＦＥＴ（ＨＶＰ）は、ド
レイン電極が高耐圧接合終端構造ＨＶＪＴのループの内
側に、ソース電極とゲート電極とが高耐圧接合終端構造
ＨＶＪＴのループの外側に配置されている。そして、高
耐圧ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ（ＨＶＮ）のドレイン電極
ＤN とＧＤＵ１、高耐圧ｐチャネルＭＯＳＦＥＴ（ＨＶ
Ｐ）のドレイン電極ＤP とＬＳＵとがＳＩＮ１およびＳ
ＯＵＴ１でそれぞれ接続される。このＳＩＮ１、ＳＯＵ
Ｔ１は金線などのボンディングワイヤで形成される。ま
たＧＤＵ１〜ＧＤＵ３の各高耐圧接合終端構造ＨＶＪＴ
の外側の端、およびＨＶＮ、ＨＶＰの各高耐圧接合終端
構造ＨＶＪＴの外側の端とボンディングワイヤとの間隔
を１００μｍ以上離すことによって、空間容量（浮遊容
量）を従来より１桁小さくできる。またこの間隔は大き
いほど空間容量を小さくできるが実用的には５ｍｍ程度
が最大で、通常１ｍｍ程度がよい。ここで外側の端とは
ＧＤＵ１〜ＧＤＵ３の各高耐圧接合終端構造ＨＶＪＴお
よびＨＶＮの場合は低電位側低耐圧回路と接する箇所、
ＨＶＰの場合は高電位側低耐圧回路と接する箇所を意味
する。
であり、説明は省略する。図１は第一実施例で、同図
（ａ）は平面図、同図（ｂ）は側面図を示す。この実施
例は請求項１〜７に対応する。高耐圧接合終端構造ＨＶ
ＪＴが高電位側低耐圧回路であるＧＤＵ１〜ＧＤＵ３
と、高耐圧ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ（ＨＶＮ）および高
耐圧ｐチャネルＭＯＳＦＥＴ（ＨＶＰ）にそれぞれ設け
られている。高耐圧ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ（ＨＶＮ）
および高耐圧ｐチャネルＭＯＳＦＥＴ（ＨＶＰ）は、ド
レイン電極が高耐圧接合終端構造ＨＶＪＴのループの内
側に、ソース電極とゲート電極とが高耐圧接合終端構造
ＨＶＪＴのループの外側に配置されている。そして、高
耐圧ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ（ＨＶＮ）のドレイン電極
ＤN とＧＤＵ１、高耐圧ｐチャネルＭＯＳＦＥＴ（ＨＶ
Ｐ）のドレイン電極ＤP とＬＳＵとがＳＩＮ１およびＳ
ＯＵＴ１でそれぞれ接続される。このＳＩＮ１、ＳＯＵ
Ｔ１は金線などのボンディングワイヤで形成される。ま
たＧＤＵ１〜ＧＤＵ３の各高耐圧接合終端構造ＨＶＪＴ
の外側の端、およびＨＶＮ、ＨＶＰの各高耐圧接合終端
構造ＨＶＪＴの外側の端とボンディングワイヤとの間隔
を１００μｍ以上離すことによって、空間容量（浮遊容
量）を従来より１桁小さくできる。またこの間隔は大き
いほど空間容量を小さくできるが実用的には５ｍｍ程度
が最大で、通常１ｍｍ程度がよい。ここで外側の端とは
ＧＤＵ１〜ＧＤＵ３の各高耐圧接合終端構造ＨＶＪＴお
よびＨＶＮの場合は低電位側低耐圧回路と接する箇所、
ＨＶＰの場合は高電位側低耐圧回路と接する箇所を意味
する。
【００１８】図２は第二実施例で、同図（ａ）は平面
図、同図（ｂ）は側面図を示す。この実施例は請求項１
〜７に対応する。高耐圧接合終端構造ＨＶＪＴがＧＤＵ
４〜ＧＤＵ６とＣＵおよびＬＳＵとで構成される低電位
側低耐圧回路、ＧＤＵ１〜ＧＤＵ３、高耐圧ｎチャネル
ＭＯＳＦＥＴ（ＨＶＮ）および高耐圧ｐチャネルＭＯＳ
ＦＥＴ（ＨＶＰ）にそれぞれ設けられ、高耐圧ｎチャネ
ルＭＯＳＦＥＴ（ＨＶＮ）とＧＤＵ１、高耐圧ｐチャネ
ルＭＯＳＦＥＴ（ＨＶＰ）とＬＳＵとがＳＩＮ１および
ＳＯＵＴ１で接続される。このＳＩＮ１、ＳＯＵＴ１は
金線などのボンディングワイヤである。またＧＤＵ１〜
ＧＤＵ３の各高耐圧接合終端構造ＨＶＪＴの外側の端、
およびＨＶＮ、ＨＶＰの高耐圧接合終端構造ＨＶＪＴの
外側の端とボンディングワイヤとは１００μｍ以上離す
ことによって、前記と同様の効果が得られる。
図、同図（ｂ）は側面図を示す。この実施例は請求項１
〜７に対応する。高耐圧接合終端構造ＨＶＪＴがＧＤＵ
４〜ＧＤＵ６とＣＵおよびＬＳＵとで構成される低電位
側低耐圧回路、ＧＤＵ１〜ＧＤＵ３、高耐圧ｎチャネル
ＭＯＳＦＥＴ（ＨＶＮ）および高耐圧ｐチャネルＭＯＳ
ＦＥＴ（ＨＶＰ）にそれぞれ設けられ、高耐圧ｎチャネ
ルＭＯＳＦＥＴ（ＨＶＮ）とＧＤＵ１、高耐圧ｐチャネ
ルＭＯＳＦＥＴ（ＨＶＰ）とＬＳＵとがＳＩＮ１および
ＳＯＵＴ１で接続される。このＳＩＮ１、ＳＯＵＴ１は
金線などのボンディングワイヤである。またＧＤＵ１〜
ＧＤＵ３の各高耐圧接合終端構造ＨＶＪＴの外側の端、
およびＨＶＮ、ＨＶＰの高耐圧接合終端構造ＨＶＪＴの
外側の端とボンディングワイヤとは１００μｍ以上離す
ことによって、前記と同様の効果が得られる。
【００１９】図３は第三実施例で、同図（ａ）は平面
図、同図（ｂ）は側面図を示す。この実施例は請求項１
〜７に対応する。高耐圧接合終端構造ＨＶＪＴがチップ
周辺部、ＧＤＵ１〜ＧＤＵ３、高耐圧ｎチャネルＭＯＳ
ＦＥＴ（ＨＶＮ）および高耐圧ｐチャネルＭＯＳＦＥＴ
（ＨＶＰ）にそれぞれ設けられ、高耐圧ｎチャネルＭＯ
ＳＦＥＴ（ＨＶＮ）とＧＤＵ１、高耐圧ｐチャネルＭＯ
ＳＦＥＴ（ＨＶＰ）とＬＳＵとがＳＩＮ１およびＳＯＵ
Ｔ１で接続される。このＳＩＮ１、ＳＯＵＴ１は金線な
どのボンディングワイヤである。またＧＤＵ１〜ＧＤＵ
３の各高耐圧接合終端構造ＨＶＪＴの外側の端、および
ＨＶＮ、ＨＶＰの高耐圧接合終端構造ＨＶＪＴの外側の
端とボンディングワイヤとは１００μｍ以上離すことに
よって、前記と同様の効果が得られる。
図、同図（ｂ）は側面図を示す。この実施例は請求項１
〜７に対応する。高耐圧接合終端構造ＨＶＪＴがチップ
周辺部、ＧＤＵ１〜ＧＤＵ３、高耐圧ｎチャネルＭＯＳ
ＦＥＴ（ＨＶＮ）および高耐圧ｐチャネルＭＯＳＦＥＴ
（ＨＶＰ）にそれぞれ設けられ、高耐圧ｎチャネルＭＯ
ＳＦＥＴ（ＨＶＮ）とＧＤＵ１、高耐圧ｐチャネルＭＯ
ＳＦＥＴ（ＨＶＰ）とＬＳＵとがＳＩＮ１およびＳＯＵ
Ｔ１で接続される。このＳＩＮ１、ＳＯＵＴ１は金線な
どのボンディングワイヤである。またＧＤＵ１〜ＧＤＵ
３の各高耐圧接合終端構造ＨＶＪＴの外側の端、および
ＨＶＮ、ＨＶＰの高耐圧接合終端構造ＨＶＪＴの外側の
端とボンディングワイヤとは１００μｍ以上離すことに
よって、前記と同様の効果が得られる。
【００２０】図４は第一参考例の平面図を示す。図７の
高耐圧ＩＣの構成するゲート駆動ユニットＩＣであるＧ
ＤＵＩＣ１〜ＧＤＵＩＣ６を個別のベアチップ（裸のチ
ップのこと）で製作し、その他の構成要素であるＨＶ
Ｎ、ＨＶＰ、ＬＳＵ、ＣＵで構成される高耐圧のＩＣ
（ＨＶ−ＩＣ）をそれらとは別のベアチップで製作し、
これらのベアチップをプリント板ＰＣＢ上に配置する。
ＨＶＮのドレイン電極ＤNとＳＩＮ１の一端とボンディ
ングワイヤで接続され、ＨＶＰのソース電極ＳP 、ゲー
ト電極ＧP とＶDDH1、ＳＯＵＴ１との一端とそれぞれボ
ンディングワイヤで接続される。また、この他図中の円
弧はボンディングワイヤでの接続を示している。このボ
ンディングワイヤと高耐圧接合終端構造ＨＶＪＴとは１
００μｍ以上離すことで空間容量を減らす。前記のベア
チップの代わりに、当然ながらパッケージに組み立てた
ものを用いてもよい。また個別チップ化されたＧＤＵＩ
Ｃ１〜ＧＤＵＩＣ６をインテリジェントパワーモジュー
ル（ＩＰＭ）内に組み込み、この機能を除いた高耐圧の
ＩＣ（ＨＶ−ＩＣ）が組み込まれたプリント板をＩＰＭ
のケース上に搭載する場合もある。
高耐圧ＩＣの構成するゲート駆動ユニットＩＣであるＧ
ＤＵＩＣ１〜ＧＤＵＩＣ６を個別のベアチップ（裸のチ
ップのこと）で製作し、その他の構成要素であるＨＶ
Ｎ、ＨＶＰ、ＬＳＵ、ＣＵで構成される高耐圧のＩＣ
（ＨＶ−ＩＣ）をそれらとは別のベアチップで製作し、
これらのベアチップをプリント板ＰＣＢ上に配置する。
ＨＶＮのドレイン電極ＤNとＳＩＮ１の一端とボンディ
ングワイヤで接続され、ＨＶＰのソース電極ＳP 、ゲー
ト電極ＧP とＶDDH1、ＳＯＵＴ１との一端とそれぞれボ
ンディングワイヤで接続される。また、この他図中の円
弧はボンディングワイヤでの接続を示している。このボ
ンディングワイヤと高耐圧接合終端構造ＨＶＪＴとは１
００μｍ以上離すことで空間容量を減らす。前記のベア
チップの代わりに、当然ながらパッケージに組み立てた
ものを用いてもよい。また個別チップ化されたＧＤＵＩ
Ｃ１〜ＧＤＵＩＣ６をインテリジェントパワーモジュー
ル（ＩＰＭ）内に組み込み、この機能を除いた高耐圧の
ＩＣ（ＨＶ−ＩＣ）が組み込まれたプリント板をＩＰＭ
のケース上に搭載する場合もある。
【００２１】図５は第二参考例で、高耐圧レベルシフト
回路図を示す。電圧発生手段であるＲ N1 、Ｒ P1 、Ｒ N2 、
Ｒ P2 には抵抗もしくはデプレツ ションモードのＭＯＳＦ
ＥＴなどによる定電流源を用いるのがよい。電圧制限手
段であるＺ N1 、Ｚ P1 はツェナーダイオードを用いてもよ
いが、ＭＯＳダイオード（ＭＯＳＦＥＴのソースとゲー
トを短絡してダイオードとして用いたもの）を用いるほ
うがツェナー電圧を低く抑えられるので優れている。電
流制限手段であるＲ N3 、Ｒ P3 は抵抗で、この場合、ＭＯ
ＳダイオードであるＺ N1 、Ｚ P1 に流れる電流を制限する
ために付加してあるが、流れる電流を制限する必要が無
い場合は当然この抵抗は付加しなくても良い。
回路図を示す。電圧発生手段であるＲ N1 、Ｒ P1 、Ｒ N2 、
Ｒ P2 には抵抗もしくはデプレツ ションモードのＭＯＳＦ
ＥＴなどによる定電流源を用いるのがよい。電圧制限手
段であるＺ N1 、Ｚ P1 はツェナーダイオードを用いてもよ
いが、ＭＯＳダイオード（ＭＯＳＦＥＴのソースとゲー
トを短絡してダイオードとして用いたもの）を用いるほ
うがツェナー電圧を低く抑えられるので優れている。電
流制限手段であるＲ N3 、Ｒ P3 は抵抗で、この場合、ＭＯ
ＳダイオードであるＺ N1 、Ｚ P1 に流れる電流を制限する
ために付加してあるが、流れる電流を制限する必要が無
い場合は当然この抵抗は付加しなくても良い。
【００２２】尚、「パワーデバイスの主端子のうちどち
らか一方を基準とした低電圧電源により電流を供給され
る高電位側低耐圧回路部分」の文章中で、どちらか一方
とは、高電位側のパワーデバイスがｎチャネル素子の場
合は負荷側が基準となり、ｐチャネル素子の場合には電
源側が基準となることを意味している。ここで基準とな
るとは、パワーデバイスのソース（エミッタ）電極が基
準電位点（通称アース点）となることを意味する。
らか一方を基準とした低電圧電源により電流を供給され
る高電位側低耐圧回路部分」の文章中で、どちらか一方
とは、高電位側のパワーデバイスがｎチャネル素子の場
合は負荷側が基準となり、ｐチャネル素子の場合には電
源側が基準となることを意味している。ここで基準とな
るとは、パワーデバイスのソース（エミッタ）電極が基
準電位点（通称アース点）となることを意味する。
【００２３】高耐圧ｎチャネルもしくはｐチャネルトラ
ンジスタにはＭＯＳＦＥＴが適しているが、ＪＦＥＴ
（接合型電界効果トランジスタ）、バイポーラトランジ
スタ、ＩＧＢＴ（絶縁ゲート型トランジスタ）、ＳＩＴ
（静電誘導型トランジスタ）などのトランジスタでもよ
い。また信号配線（ＳＩＮ１、ＳＯＵＴ１など）には金
線を用いるがアルミ線でもよい。高耐圧接合終端構造Ｈ
ＶＪＴの信号配線との電位が大きく異なる側と、信号配
線との距離が１００μｍ以上あると、信号配線の電位の
影響が高耐圧接合終端構造ＨＶＪＴに殆ど影響を及ぼす
ことなく、また信号配線と高耐圧接合終端構造ＨＶＪＴ
間の放電現象も生じなくなる。
ンジスタにはＭＯＳＦＥＴが適しているが、ＪＦＥＴ
（接合型電界効果トランジスタ）、バイポーラトランジ
スタ、ＩＧＢＴ（絶縁ゲート型トランジスタ）、ＳＩＴ
（静電誘導型トランジスタ）などのトランジスタでもよ
い。また信号配線（ＳＩＮ１、ＳＯＵＴ１など）には金
線を用いるがアルミ線でもよい。高耐圧接合終端構造Ｈ
ＶＪＴの信号配線との電位が大きく異なる側と、信号配
線との距離が１００μｍ以上あると、信号配線の電位の
影響が高耐圧接合終端構造ＨＶＪＴに殆ど影響を及ぼす
ことなく、また信号配線と高耐圧接合終端構造ＨＶＪＴ
間の放電現象も生じなくなる。
【００２４】
【発明の効果】この発明によると、信号配線による高耐
圧接合終端構造の耐圧低下の影響を小さくし、低コスト
で高性能な高耐圧ＩＣが実現できる。さらにこれらを用
いて低コストで高性能なパワーデバイスの駆動回路を実
現できる。
圧接合終端構造の耐圧低下の影響を小さくし、低コスト
で高性能な高耐圧ＩＣが実現できる。さらにこれらを用
いて低コストで高性能なパワーデバイスの駆動回路を実
現できる。
【図１】この発明の第一実施例で、（ａ）は平面図、
（ｂ）は側面図
（ｂ）は側面図
【図２】この発明の第二実施例で、（ａ）は平面図、
（ｂ）は側面図
（ｂ）は側面図
【図３】この発明の第三実施例で、（ａ）は平面図、
（ｂ）は側面図
（ｂ）は側面図
【図４】この発明の第一参考例の平面図
【図５】この発明の第二参考例の高耐圧レベルシフト回
路図
路図
【図６】モータ制御用インバータのパワー部分を中心に
説明する回路構成図
説明する回路構成図
【図７】図６で用いられる高耐圧ＩＣ（ＨＶＩＣ）の内
部構成ユニットのブロック図
部構成ユニットのブロック図
【図８】図７のＧＤＵ１とＩＧＢＴＱ１のさらに詳細な
接続図
接続図
【図９】図６と同一回路をインテリジェントパワーモジ
ュールと呼ばれる製品を用いて構成した構成図
ュールと呼ばれる製品を用いて構成した構成図
【図１０】図９のＩＧＢＴＱ１およびＧＤＵ１のまわり
の回路を詳細に示した図
の回路を詳細に示した図
【図１１】図７に示した高耐圧ＩＣ（ＨＶＩＣ）のチッ
プの平面図
プの平面図
ＨＶＩＣ 高耐圧ＩＣ ＨＶＪＴ 高耐圧接合終端構造 ＶDD1 ドライブ電源 Ｓ ソース端子 Ｄ ドレイン端子 Ｇ ゲート端子 Ｑ１ パワーデバイス（ＩＧＢＴ） Ｑ２ パワーデバイス（ＩＧＢＴ） Ｑ３ パワーデバイス（ＩＧＢＴ） Ｑ４ パワーデバイス（ＩＧＢＴ） Ｑ５ パワーデバイス（ＩＧＢＴ） Ｑ６ パワーデバイス（ＩＧＢＴ） Ｄ１ パワーデバイス（ダイオード） Ｄ２ パワーデバイス（ダイオード） Ｄ３ パワーデバイス（ダイオード） Ｄ４ パワーデバイス（ダイオード） Ｄ５ パワーデバイス（ダイオード） Ｄ６ パワーデバイス（ダイオード） Ｍｏ モータ ＶCC 主電源 ＰＣ フォトカプラ Ｉ／Ｏ 入出力端子 ＣＵ 制御回路 ＬＳＵ レベルシフト回路 ＧＤＵ１ ゲート駆動回路 ＧＤＵ２ ゲート駆動回路 ＧＤＵ３ ゲート駆動回路 ＧＤＵ４ ゲート駆動回路 ＧＤＵ５ ゲート駆動回路 ＧＤＵ６ ゲート駆動回路 ＳＩＮ 入力ライン ＳＯＵＴ 出力ライン ＶDDC 共通電源 ＶDDHC 共通電源の高電位側 ＶDDLC 共通電源の低電位側 ＶDD ドライブ電源 ＶDDH1 ドライブ電源の高電位側 ＶDDH2 ドライブ電源の高電位側 ＶDDH3 ドライブ電源の高電位側 ＶDDL1 ドライブ電源の低電位側 ＶDDL2 ドライブ電源の低電位側 ＶDDL3 ドライブ電源の低電位側 ＯＵＴ ゲート駆動端子 ＯＣ 電流検出端子 ＯＴ 温度検出端子 Ｍ 電流検出端子（ＩＧＢＴ側） Ｔｅｍｐ 温度検出端子（温度検出素子側） θ 温度検出素子 Ｋ カソード Ａ アノード Ｕ Ｕ相 ＨＶＮ 高耐圧ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ ＨＶＰ 高耐圧ｐチャネルＭＯＳＦＥＴ ＤN ドレイン電極 ＤP ドレイン電極 ＳP ソース電極 ＧP ゲート電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 29/78 H01L 27/08 H01L 21/60 H01L 29/40 - 29/51 ＩＥＥＥ ＸｐｌｏｒｅＴＭ
Claims (7)
- 【請求項１】絶縁するために高電圧が印加される接合の
終端部の構造がループ状に形成された高耐圧接合終端領
域を２つ以上備えた高耐圧ＩＣにおいて、信号配線が２
つ以上の高耐圧接合終端領域をまたぎ、かつ、この高耐
圧接合終端領域の表面から離れて設けられたことを特徴
とする高耐圧ＩＣ。 - 【請求項２】高電圧電源の高電位側に主端子の一方が接
続され、負荷に主端子の他方が接続された１個以上のパ
ワーデバイスのゲートを駆動するための高耐圧ＩＣであ
って、高電圧電源の低電位側を基準とした低電圧電源に
より電流を供給される低電位側低耐圧回路部分と、前記
パワーデバイスの主端子のうちどちらか一方を基準とし
た低電圧電源により電流が供給される高電位側低耐圧回
路部分とを備え、絶縁するために高電圧が印加される接
合の終端部の構造がループ状に形成された第１の高耐圧
接合終端構造によって低電位側低耐圧回路部分と高電位
側低耐圧回路部分とが分離されたものであって、前記低
電位側低耐圧回路部分と高電位側低耐圧回路部分との間
の信号をレベルシフトして伝送するための高耐圧トラン
ジスタを前記低電位側低耐圧回路部分と高電位側低耐圧
回路部分のいずれか一方に備え、絶縁するために高電圧
が印加される接合の終端部の構造がループ状に形成され
た第２の高耐圧接合終端構造をこの高耐圧トランジスタ
が備え、この高耐圧トランジスタのドレイン（コレク
タ）電極が前記第２の高耐圧接合終端構造のループの内
側に、ソース（エミッタ）電極とゲート（ベース）電極
とが前記第２の高耐圧接合終端構造のループの外側に配
置されたものであって、前記高耐圧トランジスタのドレ
イン電極から低電位側低耐圧回路部分と高電位側低耐圧
回路部分のいずれか他方への信号配線が前記第１と第２
の高耐圧接合終端構造をまたぎ、かつこの第１と第２の
高耐圧接合終端領域の表面から離れて設けられたことを
特徴とする高耐圧ＩＣ。 - 【請求項３】前記高耐圧トランジスタが低電位側低耐圧
回路部分からの信号を高電位側低耐圧回路部分へレベル
シフトして伝送するための高耐圧ｎチャネルトランジス
タであることを特徴とする請求項２記載の高耐圧ＩＣ。 - 【請求項４】前記高耐圧トランジスタが高電位側低耐圧
回路部分からの信号を低電位側低耐圧回路部分へレベル
シフトして伝送するための高耐圧ｐチャネルトランジス
タであることを特徴とする請求項２記載の高耐圧ＩＣ。 - 【請求項５】信号配線がボンディングワイヤーであるこ
とを特徴とする請求項１または請求項２に記載の高耐圧
ＩＣ。 - 【請求項６】高耐圧トランジスタがＭＯＳＦＥＴである
ことを特徴とする請求項２に記載の高耐圧ＩＣ。 - 【請求項７】第１の高耐圧接合終端構造の高電位側低耐
圧回路部分側の端と信号配線との距離および第２の高耐
圧接合終端構造の高電位側低耐圧回路部分側の端と信号
配線との距離が双方とも１００μｍ以上で５ｍｍ以下で
あることを特徴とする請求項２に記載の高耐圧ＩＣ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25847295A JP3228093B2 (ja) | 1995-06-28 | 1995-10-05 | 高耐圧ｉｃ |
| US08/670,601 US5736774A (en) | 1995-06-28 | 1996-06-26 | High voltage integrated circuit, and high voltage level shift unit used for the same |
| DE1996637215 DE69637215T2 (de) | 1995-06-28 | 1996-06-27 | Integrierte Hochspannungsschaltung und Pegelverschiebungseinheit |
| EP19960304747 EP0751572B1 (en) | 1995-06-28 | 1996-06-27 | High voltage integrated circuit and level shift unit |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16213995 | 1995-06-28 | ||
| JP7-162139 | 1995-06-28 | ||
| JP25847295A JP3228093B2 (ja) | 1995-06-28 | 1995-10-05 | 高耐圧ｉｃ |
Related Child Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001123761A Division JP3565181B2 (ja) | 1995-06-28 | 2001-04-23 | 高耐圧ｉｃ |
| JP2001123762A Division JP3384399B2 (ja) | 1995-06-28 | 2001-04-23 | 高耐圧ｉｃの高耐圧レベルシフト回路 |
Publications (2)
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|---|---|
| JPH0974198A JPH0974198A (ja) | 1997-03-18 |
| JP3228093B2 true JP3228093B2 (ja) | 2001-11-12 |
Family
ID=26488032
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25847295A Expired - Lifetime JP3228093B2 (ja) | 1995-06-28 | 1995-10-05 | 高耐圧ｉｃ |
Country Status (4)
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| US (1) | US5736774A (ja) |
| EP (1) | EP0751572B1 (ja) |
| JP (1) | JP3228093B2 (ja) |
| DE (1) | DE69637215T2 (ja) |
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| US6489653B2 (en) * | 1999-12-27 | 2002-12-03 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Lateral high-breakdown-voltage transistor |
| JP3778061B2 (ja) * | 2001-11-19 | 2006-05-24 | 富士電機デバイステクノロジー株式会社 | 高耐圧ｉｃの製造方法 |
| US6744112B2 (en) * | 2002-10-01 | 2004-06-01 | International Business Machines Corporation | Multiple chip guard rings for integrated circuit and chip guard ring interconnect |
| KR100894320B1 (ko) * | 2003-03-24 | 2009-04-24 | 페어차일드코리아반도체 주식회사 | 고전압 집적 회로에 의해 게이트가 구동되는 스위칭소자를 포함하는 인버터 회로 |
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| JP4706381B2 (ja) * | 2004-10-22 | 2011-06-22 | 株式会社デンソー | 半導体装置 |
| US20060086974A1 (en) * | 2004-10-26 | 2006-04-27 | Power Integrations, Inc. | Integrated circuit with multi-length power transistor segments |
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| JP5017926B2 (ja) * | 2005-09-28 | 2012-09-05 | 株式会社デンソー | 半導体装置およびその製造方法 |
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