JP3513609B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
を含むモータ等の誘導負荷を駆動する駆動用半導体装置
に関するものである。
一例を示す図である。図13において、Q1,Q2,Q
3は電源側のパワートランジスタ、Q4,Q5,Q6は
接地側のパワートランジスタ、200はモータ、MU,
MV,MWはモータの出力端子、LU,LV,LWはモ
ータの各相のコイル、VMはモータ駆動電源電圧であ
る。図13のモータドライブ回路は、パワートランジス
タが3相結線されており、トランジスタQ1とQ4が直
列接続され、トランジスタQ1のコレクタはモータ駆動
電源電圧VMに接続され、Q1とQ4の接続点Wは端子
23を介してモータ200のW相巻線LWの端子MWに
接続され、トランジスタQ4のエミッタは抵抗17を介
して接地される。
続され、トランジスタQ2のコレクタはモータ駆動電源
電圧VMに接続され、Q2とQ5の接続点Vは端子22
を介してモータ200のV相巻線LVの端子MVに接続
され、トランジスタQ5のエミッタは抵抗17を介して
接地される。さらに、同様に、トランジスタQ3とQ6
が直列接続され、トランジスタQ3のコレクタはモータ
駆動電源電圧VMに接続され、Q3とQ6の接続点Uは
端子21を介してモータ200のU相巻線LUの端子M
Uに接続され、トランジスタQ6のエミッタは抵抗17
を介して接地される。
回路部40からの制御によって、トランジスタQ3とQ
5がオンになり、他のトランジスタQ1,Q2,Q4,
Q6がオフになり、負荷であるモータ200のコイルL
UからLVの方向に電流が流れ、コイルLUとLVによ
って一定方向の磁界を発生し、この磁界の方向に永久磁
石で構成されるロータを回転させる。
タQ3がオフに変化し、Q1がオンに変化した時の状態
を示している。この時には、負荷であるモータ200の
コイルLWからLVの方向に電流が切り替わる。このと
き、それまでLUのコイルに流れていた電流はオフにな
る。このとき、コイルLUに蓄えられていた誘導エネル
ギのために、端子21、すなわち、トランジスタQ6の
コレクタ側(U点)は負の電圧になる。
子21)の出力電圧波形を示す図である。図16は、従
来のモータドライブ用半導体装置の平面図の一例を示す
図である。
回路、Q1〜Q3は電源側パワートランジスタ、Q4〜
Q6は接地側パワートランジスタ、3は基板のチップ
端、5,6,8,9、14は配線用のアルミ配線板、1
0は接地側パワートランジスタのエピタキシャル層、1
1は電源側パワートランジスタのエピタキシャル層、1
2はN型島のエピタキシャル層、17は抵抗、40は小
信号回路部、30は小信号回路部40中の抵抗のエピタ
キシャル層、31は小信号回路部40中のトランジスタ
のエピタキシャル層である。小信号回路部40は種々の
回路から構成されるが、一例として抵抗部分30とトラ
ンジスタ部分31が図示される。
断した半導体装置の断面図である。図17において、1
はP型基板、2は埋め込み層、3は基板のチップ端、2
5,26,27,28,29は分離層、5〜9は配線用
のアルミ配線板、10は接地側パワートランジスタのエ
ピタキシャル層、11は電源側パワートランジスタのエ
ピタキシャル層、12はN型島のエピタキシャル層、1
3はガラスコート、14はアルミ配線板、15は貫通
層、16は層間膜、19は貫通層、18は絶縁層、QS
は寄生トランジスタ、Rc1〜Rcs3、Rcsは寄生抵抗、
Ic1〜Ic3,Icsは寄生電流である。
〜Q3の各コレクタは絶縁層18を貫通する貫通層15
を介してアルミ配線板8に接続され、そのアルミ配線板
8を介してモータ駆動電源電圧VMに接続される。パワ
ートランジスタQ1〜Q6の各ベースは貫通層15を介
してアルミ配線板に接続され、その後そのアルミ配線板
を介して、後述する制御信号供給回路45〜50に接続
されるが、ここでは図面を簡単にするために詳細図は省
略する。
ミッタは絶縁層18を貫通する貫通層15およびアルミ
配線板8、抵抗17を介して接地される。また、パワー
トランジスタQ1〜Q3の各エミッタおよびパワートラ
ンジスタQ4〜Q6の各コレクタは、それぞれ、絶縁層
18を貫通する貫通層15およびアルミ配線板8および
貫通層19を介してアルミ配線板14に接続され、その
アルミ配線板14によって相互に接続される。このアル
ミ配線板14はさらに引出線によって対応する端子21
〜23に接続される。
層18を貫通する貫通層15およびアルミ配線板9を介
して電源Vccに接続される。小信号回路部40中の抵
抗のエピタキシャル層30およびトランジスタのエピタ
キシャル層31に設けられた各素子は、それぞれ、絶縁
層18を貫通する貫通層15およびアルミ配線板を介し
てそれぞれ適切な配線が行われるが、ここでは図面を簡
単にするために詳細図は省略する。
ンジスタの動作を説明する。モータドライブ回路100
のトランジスタQ3,Q5がオンし、電流がモータ20
0のコイルLUからLVの方向に流れているとき、端子
21の電位が電圧Vであったとすると、モータドライブ
回路100の制御によって、電流がモータ200のコイ
ルLWからLVの方向に切り替わったときには、コイル
LUに流れていた電流は突然オフになるので、コイルL
Uに蓄えられていた誘導エネルギはQ6のエピタキシャ
ル層と基板の間に発生する寄生ダイオードを通じて放出
される。このように、トランジスタQ3からQ1にオン
の状態が移行し、コイルに流れる電流の方向が切り換わ
るとき、Q6のコレクタの電位は、図15のように+V
から過渡的に負電圧になる。
れている分離領域26の両側のトランジスタQ6のNエ
ピタキシャル層とトランジスタQ3のエピタキシャル層
間に形成されるNPN寄生トランジスタQSのエミッタ
側がベース側よりも電位が低くなるので、このNPN寄
生トランジスタQSがオン状態になる。この寄生NPN
トランジスタQSが周囲のエピタキシャル層からコレク
タ電流ICを引き込む。このコレクタ電流ICはこのN
PN寄生トランジスタQSに近いエピタキシャル層ほど
大きく、遠くのエピタキシャル層では小さい値になる。
ランジスタQ3のエピタキシャル層11から電流IC1
を引き、その隣のN型島のエピタキシャル層12からI
C2を引き、その隣の抵抗のエピタキシャル層30から
はIC3、その隣の小信号回路部40のエピタキシャル
層31からはICSなる電流を引き抜く。これらの合計
された電流がICとなる。すなわち、IC=IC1+I
C2+IC3+…+ICSの関係を有する。ここで、図
17に示される抵抗Rcs1〜Rcs3、Rcsは各エピタキシ
ャル層間に発生する寄生NPNトランジスタのコレクタ
直列抵抗成分である。パワートランジスタからの距離が
遠くなればなる程、コレクタ直列抵抗成分Rc(各エピ
タキシャル層間に発生する寄生NPNトランジスタのコ
レクタ直列抵抗成分の総和)が大きくなる。図示される
ように、寄生NPNトランジスタによって電流を引かれ
ることで最も重大な影響を受ける小信号回路部40中の
トランジスタのエピタキシャル層31は、パワートラン
ジスタから遠くになるように配置されるので、Rcは大
きな値になり、そのためにICSを小さくできる。
パターンを示す図である。図18において、41は12
0゜マトリクス、42は制御増幅器(CTL AM
P)、43は3差動増幅器、44は補助回路(TSD、
etc.)、45〜48は制御信号供給回路である。こ
れらの素子の種類および素子配列は制御対称のモータ等
によって異なるので任意に変更されることは言うまでも
ない。この小信号回路部40は、モータ200中に設け
られたホール素子からのロータの位置に対応する信号を
入力とし、検出されたロータの位置に応じてモータドラ
イブ回路100中のパワートランジスタQ1〜Q6の通
電時間を制御する回路である。
相,W相に設置されたホール素子からの位置信号Hu
+,Hu−,Hv+,Hv−,Hw+,Hw−によっ
て、各相間の時間的位置関係を計算し、3差動増幅器4
3および制御信号供給回路45〜50を介して、モータ
ドライブ回路100中のパワートランジスタQ1〜Q6
のベース端子を制御する。ここで、制御増幅器42はコ
ンピュータ等の制御装置からの制御信号によって3差動
増幅器43を制御する部分である。なお、44は各種の
補助装置、例えば、温度保護回路(TSD(Thermal Sh
ut Down))、定電圧源、電源供給回路等が設けられる
領域である。
Nトランジスタのエミッタ電位が接地電位より低くなっ
た場合、寄生トランジスタQSが動作し、他の回路へ影
響を及ぼす可能性がある。特に、小信号回路部のエピタ
キシャル層31などは、ハイインピーダンスの素子が多
く用いられているので、その部分から電流が引き抜かれ
ると回路が誤動作し、モータドライブ回路100の制御
に誤動作が生じ重大な問題を引き起こすことになる。
を扱う回路のエピタキシャル層31とコレクタが接地電
位より低くなり得るNPNパワートランジスタのエピタ
キシャル層10の間に、コレクタを電源に接続したNP
NトランジスタやN型の島12を配置し、なおかつ、小
信号回路部40内においても、エピタキシャル層が電源
に接続された素子(抵抗等、図17のエピタキシャル層
30を参照)をパワートランジスタ側に配置していた。
このようにして、寄生トランジスタが要求する電流IC
をできるだけ多く電源に接続されたローインピーダンス
のエピタキシャル層から供給し、小信号回路部のハイイ
ンピーダンスのエピタキシャル層からの電流ICSがで
きるだけ小さくなるように構成されていた。
装置においては、(1)寄生による電流Icの影響を完
全に無くすのは難しく、また、影響を小さくするために
は、電源に接続したN型の島の面積を大きくする等の必
要があり、チップのコストが高くなる、(2)寄生によ
る電流を逃がすため電源から電流を供給するために消費
電力が大きくなる、という問題点があった。
ためになされたものである。
誘導負荷駆動電源電圧が印加される電源側パワートラン
ジスタ、及び電源側パワートランジスタに直列接続さ
れ、エミッタが接地される接地側パワートランジスタか
らなるパワートランジスタ部と、電源側パワートランジ
スタ及び接地側パワ ートランジスタの導通制御をする小
信号系回路部とを有し、電源側パワートランジスタと接
地側パワートランジスタとの接続点に接続された誘導負
荷を駆動する半導体装置において、P型基板上にN型エ
ピタキシャル層が形成され、N型エピタキシャル層中に
P型分離領域が形成されるとともに、P型分離領域によ
り互いに分離された複数のN型領域が形成され、電源側
パワートランジスタ、接地側パワートランジスタ、及び
小信号系回路部が、複数のN型領域にそれぞれ形成さ
れ、電源側パワートランジスタが形成されたN型領域の
第1の方向の側には、小信号系回路部が形成されたN型
領域が配置され、二つのN型領域の間には、電源電圧が
印加された、又は接地された島状のN型領域が、二つの
N型領域それぞれとP型分離領域を介して配置され、電
源側パワートランジスタが形成されたN型領域の、第1
の方向とは反対方向の第2の方向の側には、P型分離領
域を介して接地側パワートランジスタが形成されたN型
領域が配置され、接地側パワートランジスタが形成され
たN型領域の第2の方向の側には、P型基板の端部上に
形成されたP型分離領域が配置され、当該P型分離領域
が接地されることでP型基板が接地されるように構成さ
れる。
半導体装置において、N型のエピタキシャル層は、チッ
プ端以外のパワートランジスタ部の3方を包囲するよう
に構成される。
電圧が印加される電源側パワートランジスタ、及び電源
側パワートランジスタに直列接続され、エミッタが接地
される接地側パワートランジスタからなるパワートラン
ジスタ部と、電源側パワートランジスタ及び接地側パワ
ートランジスタの導通制御をする小信号系回路部とを有
し、電源側パワートランジスタと接地側パワートランジ
スタとの接続点に接続された誘導負荷を駆動する半導体
装置において、P型基板上にN型エピタキシャル層が形
成され、N型エピタキシャル層中にP型分離領域が形成
されるとともに、P型分離領域により互いに分離された
複数のN型領域が形成され、電源側パワートランジス
タ、接地側パワートランジスタ、及び小信号系回路部
が、複数のN型領域にそれぞれ形成され、電源側パワー
トランジスタが形成されたN型領域の第1の方向の側に
は、P型分離領域を介して小信号系回路部が形成された
N型領域が配置され、電源側パワートランジスタが形成
されたN型領域の、第1の方向とは反対方向の第2の方
向の側には、接地側パワートランジスタが形成されたN
型領域が配置され、二つのN型領域の間には、電源電圧
が印加された、又は接地された島状のN型領域が、二つ
のN型領域それぞれとP型分離領域を介して配置され、
接地側パワートランジスタが形成されたN型領域の第2
の方向の側には、P型基板の端部上に形成されたP型分
離領域が配置され、当該P型分離領域が接地されること
でP型基板が接地されるように構成される。
半導体装置において、N型のエピタキシャル層は、チッ
プ端以外の接地側パワートランジスタ部の3方を包囲す
るように構成される。
路用半導体装置の平面図を示す図である。図1におい
て、100はモータドライブ回路、Q1〜Q3は電源側
パワートランジスタ、Q4〜Q6は接地側パワートラン
ジスタ、3は基板のチップ端、5,6,9、14は配線
用のアルミ配線板、10は接地側パワートランジスタの
エピタキシャル層、11は電源側パワートランジスタの
エピタキシャル層、12はN型島のエピタキシャル層、
17は抵抗、40は小信号回路部、30は小信号回路部
40中の抵抗のエピタキシャル層、31は小信号回路部
40中のトランジスタのエピタキシャル層である。小信
号回路部40は種々の回路から構成されるが、一例とし
て抵抗部分30とトランジスタ部分31が図示される。
のエピタキシャル層11中のコレクタ電極はモータ駆動
電源電圧VMに接続され、接地側パワートランジスタの
エピタキシャル層10中のエミッタ電極は抵抗17を介
して接地されている。電源側パワートランジスタのエピ
タキシャル層11中のエミッタ電極と接地側パワートラ
ンジスタのエピタキシャル層10中のコレクタ電極は各
相それぞれ相互に接続され、さらに、モータドライブ回
路100の端子21,22,23にも接続される。P基
板1の端部領域3においては、分離領域がアルミ配線板
5を介して接地される。一方、N型島のエピタキシャル
層12は、同様に、アルミ配線板9を介して電源Vccに
接続される。実際の接続は図16と同様であるので、こ
れらの接続は省略する。
導体装置の断面図である。この図において、1はP型基
板、2は埋め込み層、3は基板のチップ端、25,2
6,27,28,29は分離層、5〜9は配線用のアル
ミ配線板、10は接地側パワートランジスタのエピタキ
シャル層、11は電源側パワートランジスタのエピタキ
シャル層、12はN型島のエピタキシャル層、13はガ
ラスコート、14はアルミ配線板、15は貫通層、16
は層間膜、19は貫通層、18は絶縁層、QSは寄生ト
ランジスタ、Rc1〜Rcs3、Rcsは寄生抵抗、Ic1〜Ic
3,Icsは寄生電流である。P基板1の端部領域3に隣
接するエピタキシャル層25は、絶縁層18を貫通する
貫通層15およびアルミ配線板5を介して接地される。
なお、図1,2において、30は小信号回路部40中の
抵抗のエピタキシャル層、31は小信号回路部40中の
トランジスタのエピタキシャル層である。小信号回路部
40は種々の回路から構成されるが、一例として抵抗部
分30とトランジスタ部分31が図示される。
17と異なる点は、基板1の接地点を小信号回路部40
から離れたチップ端3にもってきて、パワートランジス
タQ3,Q4,Q5と小信号回路部40との間では、P
基板1を直接接地しないようにした点である。以下詳細
に説明する。このように接地を行うことによって、寄生
トランジスタQSは接地をした分離領域25の部分がベ
ース電極になり、トランジスタQ6のエピタキシャル層
10がエミッタ電極になり、トランジスタQ1〜Q3の
エピタキシャル層11、N型島のエピタキシャル層12
および小信号回路部のエピタキシャル層30,31等が
コレクタの働きをする。
て、モータ200のコイルLWからLVの方向に電流が
切り替わったときには、コイルLUに流れていた電流は
突然オフになるので、コイルLUに蓄えられていた誘導
エネルギはQ6のエピタキシャル層と基板との間に発生
する寄生ダイオードを通じて放出される。このように、
トランジスタQ3からQ1にオンの状態が移行し、コイ
ルに流れる電流の方向が切り換わるとき、Q6のコレク
タの電位は、図15のように+Vから過渡的に負電圧に
なる。
接続されたトランジスタQ6のエピタキシャル層10
(NPN寄生トランジスタQSのエミッタ側)がベース
側よりも電位が低くなるので、このNPN寄生トランジ
スタQSがオン状態になる。実施の形態1においては、
基板1の接地がチップ端3に設けられているので、NP
N寄生トランジスタQSと小信号回路部40との間のコ
レクタ直列抵抗Rcsが大きくなり、小信号回路部40に
流れる寄生電流ICSを抑え、小信号回路部40で発生
する異常動作を防止できる。
は主に電源側パワートランジスタのエピタキシャル層1
1から大きな電流を引くので、N型島のエピタキシャル
層12からの電流は小さくなり、したがって、従来のN
型島のエピタキシャル層と比べ、N型島のエピタキシャ
ル層12の面積を小さくすることができる。このため
に、N型の島12の面積が小さくなる分だけチップ面積
も小さくできる。
路用半導体装置の平面図を示す図である。図3におい
て、図1と同一の番号は同一の要素を表わすのでその説
明を省略する。図3が図1と異なるところは、N型島の
エピタキシャル層12が接地側パワートランジスタのエ
ピタキシャル層10および電源側パワートランジスタの
エピタキシャル11を包囲していることにある。
のエピタキシャル層11中の各層のコレクタ電極は、モ
ータ駆動電源電圧VMに接続される。接地側パワートラ
ンジスタのエピタキシャル層10中のコレクタ電極と電
源側パワートランジスタのエピタキシャル層11中の各
層のエミッタ電極はそれぞれ相互に接続されると共に、
対応のモータドライブ回路100の端子21,22,2
3にも接続される。接地側パワートランジスタのエピタ
キシャル層10中のエミッタ電極はアルミ配線板6およ
び抵抗17を介して接地される。
シャル層12が接地側パワートランジスタのエピタキシ
ャル層10と電源側パワートランジスタのエピタキシャ
ル層11を包囲する以外は同じであるが、この包囲によ
って、NPN寄生トランジスタQSはN型島のエピタキ
シャル層12からより多くの電流を引くことができるの
で、NPN寄生トランジスタQSと小信号回路部40と
の間のコレクタ直列抵抗抵抗Rcsが大きくなり、小信号
回路部40に流れる寄生電流ICSを抑え、小信号回路
部40で発生する異常動作を防止できる。
路用半導体装置の平面図を示す図である。図5は、図4
の4A−4B線で切断した半導体装置の断面図である。
図4,5において、図1,2と同一の番号は同一の要素
を表わすのでその説明を省略する。
のエピタキシャル層11中のコレクタ電極は、モータ駆
動電源電圧VMに接続される。接地側パワートランジス
タのエピタキシャル層10中のエミッタ電極はアルミ配
線板6および抵抗17を介して接地されている。電源側
パワートランジスタのエピタキシャル層11中のエミッ
タ電極と接地側パワートランジスタのエピタキシャル層
10中のコレクタ電極は各相それぞれ相互に接続され、
さらに、対応のモータドライブ回路100の端子21,
22,23にも接続される。
域がアルミ配線板5を介して接地される。一方、N型島
のエピタキシャル層12は、同様に、アルミ配線板9を
介して接地される。
7と異なる点は、基板1の接地点を小信号回路部40か
ら離れたチップ端3にもってきて、さらに、パワートラ
ンジスタ部と小信号回路部40との間に、N型島のエピ
タキシャル層12を設け、その層を貫通層15およびア
ルミ配線板9を介して接地した点である。以下詳細に説
明する。
トランジスタQSは接地をした分離領域25の部分がベ
ース電極になり、トランジスタQ6のエピタキシャル層
10がエミッタ電極になり、トランジスタQ1〜Q3の
エピタキシャル層11、N型島のエピタキシャル層12
および小信号回路部のエピタキシャル層30,31等が
コレクタの働きをする。
イブ回路100の制御によって、パワートランジスタQ
3からパワートランジスタQ1に切り替わったときに、
モータ200のコイルLWからLVの方向に電流が切り
替わり、コイルLUに流れていた電流は突然オフになる
ので、上述のように、Q6のコレクタの電位は、図15
のように+Vから過渡的に負電圧になる。
接続されたトランジスタQ6のエピタキシャル層12
(NPN寄生トランジスタQSのエミッタ側)がベース
側よりも電位が低くなるので、このNPN寄生トランジ
スタQSがオン状態になる。実施の形態3においては、
P基板1の接地がチップ端3に設けられているので、N
PN寄生トランジスタQSと小信号回路部40との間の
コレクタ直列抵抗Rcsが大きくなり、小信号回路部40
に流れる寄生電流ICSを抑え、小信号回路部40で発
生する異常動作を防止できる。
は主に電源側パワートランジスタのエピタキシャル層1
1から大きな電流を引くので、N型島のエピタキシャル
層12からの電流は小さくなり、したがって、N型島の
エピタキシャル層12の面積を小さくすることができ
る。このために、N型の島12の面積が小さくなる分チ
ップ面積も小さくできる。
ルミ配線板9に電源電圧が印加され、その電源電圧と寄
生トランジスタQSのエミッタ電極との電位差は数V以
上あるが、実施の形態3においては、アルミ配線板9が
接地されているので、アルミ配線板9と寄生トランジス
タQSのエミッタ電極との電位差は1V程度となり、そ
のためにN型島のエピタキシャル層12を流れる電流I
C2による電力消費が小さくなる利点がある。
路用半導体装置の平面図を示す図である。図6におい
て、図1,図4と同一の番号は同一の要素を表わすので
その説明を省略する。図6が図4と異なるところは、N
型島のエピタキシャル層12が接地側パワートランジス
タのエピタキシャル層10および電源側パワートランジ
スタのエピタキシャル層11を包囲していることにあ
る。
のエピタキシャル層11中のコレクタ電極はモータ駆動
電源電圧VMに接続される。接地側パワートランジスタ
のエピタキシャル層10中のエミッタ電極はアルミ配線
板6および抵抗17を介して接地されている。電源側パ
ワートランジスタのエピタキシャル層11中のエミッタ
電極と接地側パワートランジスタのエピタキシャル層1
0中のコレクタ電極は各相それぞれ相互に接続され、さ
らに、対応のモータドライブ回路100の端子21,2
2,23にも接続される。
域がアルミ配線板5を介して接地される。一方、N型島
のエピタキシャル層12は、同様に、アルミ配線板9を
介して接地される。
シャル層12が接地側パワートランジスタのエピタキシ
ャル層10と電源側パワートランジスタのエピタキシャ
ル層11を包囲する以外は実施の形態3と同じである
が、この包囲によって、NPN寄生トランジスタQSは
N型島のエピタキシャル層12からより多くの電流を引
くことができるので、NPN寄生トランジスタQSと小
信号回路部40との間のコレクタ直列抵抗Rcsが大きく
なり、小信号回路部40に流れる寄生電流ICSを抑
え、小信号回路部40で発生する異常動作を防止でき
る。
は主に電源側パワートランジスタのエピタキシャル層1
1から大きな電流を引くので、N型島のエピタキシャル
層12からの電流を小さくでき、したがって、N型島の
エピタキシャル層12の面積を小さくすることができ
る。このために、N型の島12の面積が小さくなる分チ
ップ面積も小さくできる。
ルミ配線板9に電源電圧が印加され、その電源電圧と寄
生トランジスタQSのエミッタ電極との電位差は数V以
上あるが、実施の形態3においては、アルミ配線板9が
接地されているので、アルミ配線板9と寄生トランジス
タQSのエミッタ電極との電位差は1V程度となり、N
型島のエピタキシャル層12を流れる電流Ic2による
電力消費が小さくなる利点がある。
路用半導体装置の平面図を示す図である。図8は、図7
の7A−7B線で切断した半導体装置の断面図である。
図7,8において、図1,2と同一の番号は同一の要素
を表わすのでその説明を省略する。
のエピタキシャル層11中のコレクタ電極はモータ駆動
電源電圧VMに接続される。接地側パワートランジスタ
のエピタキシャル層10中のエミッタ電極はアルミ配線
板6および抵抗17を介して接地される。電源側パワー
トランジスタのエピタキシャル層11中のエミッタ電極
と接地側パワートランジスタのエピタキシャル層10中
のコレクタ電極は各相それぞれ相互に接続され、さら
に、モータドライブ回路100の端子21,22,23
にも接続される。
域がアルミ配線板5を介して接地される。一方、N型島
のエピタキシャル層12は、アルミ配線板9を介して電
源Vccに接続される。
る点は、基板1の接地点を小信号回路部40から離れた
チップ端3にもってきて、かつ、N型島のエピタキシャ
ル層12は、接地側パワートランジスタのエピタキシャ
ル層10と電源側パワートランジスタのエピタキシャル
層11の間に挿入し、それに電源電圧Vccを印加したこ
とにある。以下詳細に説明する。
よびN型島のエピタキシャル層に電源電圧Vccを印加す
ることによって、寄生トランジスタQSは接地をした分
離領域25の部分がベース電極になり、トランジスタQ
6のエピタキシャル層10がエミッタ電極になり、N型
島のエピタキシャル層12、トランジスタQ1〜Q3の
エピタキシャル層11および小信号回路部のエピタキシ
ャル層30,31等がコレクタの働きをする。
て、モータ200のコイルLWからLVの方向に電流が
切り替わったときには、上述のように、Q6のコレクタ
の電位は、図15のように+Vから過渡的に負電圧にな
る。
接続されたトランジスタQ6のエピタキシャル層10
(NPN寄生トランジスタQSのエミッタ側)がベース
側よりも電位が低くなるので、このNPN寄生トランジ
スタQSはオン状態になる。実施の形態5においては、
P基板1の接地点がチップ端3に設けられるので、NP
N寄生トランジスタQSと小信号回路部40との間のコ
レクタ直列抵抗成分RCSが大きくなり、小信号回路部
40に流れる寄生電流ICSを抑え、小信号回路部40
で発生する異常動作を防止できる。
路用半導体装置の平面図を示す図である。図9におい
て、図7と同一の番号は同一の要素を表わすのでその説
明を省略する。図9が図7と異なるところは、N型島の
エピタキシャル層が接地側パワートランジスタのエピタ
キシャル層10を包囲していることにある。
のエピタキシャル層11中のコレクタ電極はモータ駆動
電源電圧VMに接続される。接地側パワートランジスタ
のエピタキシャル層10中のエミッタ電極はアルミ配線
板6および抵抗17を介して接地されている。電源側パ
ワートランジスタのエピタキシャル層11中のエミッタ
電極と接地側パワートランジスタのエピタキシャル層1
0中のコレクタ電極は端子は各相それぞれ相互に接続さ
れ、さらに、対応のモータドライブ回路100の端子2
1,22,23にも接続される。
域がアルミ配線板5を介して接地される。一方、N型島
のエピタキシャル層12は、アルミ配線板9を介して電
源Vccに接続される。
シャル層12が接地側パワートランジスタのエピタキシ
ャル層10を包囲する以外は実施の形態5と同じである
が、この包囲によって、NPN寄生トランジスタQSは
N型島のエピタキシャル層12からより多くの電流を引
くことができるので、NPN寄生トランジスタQSと小
信号回路部40との間のコレクタ直列抵抗成分RCSが
大きくなり、小信号回路部40に流れる寄生電流ICS
をさらに抑え、小信号回路部40で発生する異常動作を
防止できる。
回路用半導体装置の平面図を示す図である。図11は、
図10の10A−10B線で切断した半導体装置の断面
図である。図10,11において、図1,2と同一の番
号は同一の要素を表わすのでその説明を省略する。
タのエピタキシャル層11中のコレクタ電極はモータ駆
動電源電圧VMに接続される。接地側パワートランジス
タのエピタキシャル層10中のエミッタ電極はアルミ配
線板6および抵抗17を介して接地されている。電源側
パワートランジスタのエピタキシャル層11中のエミッ
タ電極と接地側パワートランジスタのエピタキシャル層
10中のコレクタ電極は端子は各相それぞれ相互に接続
され、さらに、対応のモータドライブ回路100の端子
21,22,23にも接続される。
域がアルミ配線板5を介して接地される。一方、N型島
のエピタキシャル層12は、アルミ配線板9を介して接
地される。
と異なる点は、基板1の接地点は小信号回路部40から
離れたチップ端3に設けられ、かつ、N型島のエピタキ
シャル層は、接地側パワートランジスタのエピタキシャ
ル層10と電源側パワートランジスタのエピタキシャル
層11の間に挿入され、そのN型島のエピタキシャル層
を接地したことにある。以下詳細に説明する。
ランジスタQSは接地をした分離領域25の部分がベー
ス電極になり、トランジスタQ6のエピタキシャル層1
0がエミッタ電極になり、N型島のエピタキシャル層1
2、トランジスタQ1〜Q3のエピタキシャル層11お
よび小信号回路部のエピタキシャル層30,31等がコ
レクタの働きをする。
モータ200のコイルLWからLVの方向に電流が切り
替わったときには、上述のように、Q6のコレクタの電
位は、図15のように+Vから過渡的に負電圧になる。
に接続されたトランジスタQ6のエピタキシャル層10
(NPN寄生トランジスタQSのエミッタ側)がベース
側よりも電位が低くなるので、このNPN寄生トランジ
スタQSがオンになる。実施の形態5においては、P基
板1の接地がチップ端3になるので、NPN寄生トラン
ジスタQSと小信号回路部40との間のコレクタ直列抵
抗成分RCSが大きくなり、小信号回路部40に流れる
寄生電流ICSを抑え、小信号回路部40で発生する異
常動作を防止できる。
は主にN型島のエピタキシャル層12から大きな電流を
引くので、パワートランジスタ部と小信号回路部40と
の間にN型島のエピタキシャル層12を配置した場合に
比べ、より小さな面積で同等の寄生電流IC1を供給す
ることができ、したがってN型島のエピタキシャル層1
2の面積を小さくできる分、チップ面積も小さくでき
る。
ルミ配線板9に電源電圧が印加され、その電源電圧と寄
生トランジスタQSのエミッタ電極との電位差は数V以
上あるが、実施の形態7においては、アルミ配線板9が
接地されるので、アルミ配線板9と寄生トランジスタQ
Sのエミッタ電極との電位差は1V程度となり、N型島
のエピタキシャル層12を流れる電流IC1による電力
消費が小さくなる利点がある。
回路用半導体装置の平面図を示す図である。図12にお
いて、図1と同一の番号は同一の要素を表わすのでその
説明を省略する。
タのエピタキシャル層11中のコレクタ電極はモータ駆
動電源電圧VMに接続される。接地側パワートランジス
タのエピタキシャル層10中のエミッタ電極はアルミ配
線板6および抵抗17を介して接地されている。電源側
パワートランジスタのエピタキシャル層11中のエミッ
タ電極と接地側パワートランジスタのエピタキシャル層
10中のコレクタ電極は端子は各相それぞれ相互に接続
され、さらに、対応のモータドライブ回路100の端子
21,22,23にも接続される。
域がアルミ配線板5を介して接地される。一方、N型島
のエピタキシャル層12は、アルミ配線板9を介して接
地される。
シャル層12が接地側パワートランジスタのエピタキシ
ャル層10を包囲する以外は実施の形態7と同じである
が、この包囲によって、NPN寄生トランジスタQSは
N型島のエピタキシャル層12からより多くの電流を引
くことができるので、NPN寄生トランジスタQSと小
信号回路部40との間のコレクタ直列抵抗成分RCSが
大きくなり、小信号回路部40に流れる寄生電流ICS
をさらに抑え、小信号回路部40で発生する異常動作を
防止できる。
は主にN型島のエピタキシャル層12から大きな電流を
引くので、パワートランジスタ部と小信号回路部40と
の間にN型島のエピタキシャル層12を配置した場合に
比べ、より小さな面積で同等の寄生電流IC1を供給す
ることができ、したがってN型島のエピタキシャル層1
2の面積を小さくできる分、チップ面積も小さくでき
る。
ルミ配線板9に電源電圧が印加され、その電源電圧と寄
生トランジスタQSのエミッタ電極との電位差は数V以
上あるが、実施の形態8においては、アルミ配線板9が
接地されるので、アルミ配線板9と寄生トランジスタQ
Sのエミッタ電極との電位差は1V程度となり、N型島
のエピタキシャル層12を流れる電流IC1による電力
消費が小さくなる利点がある。
ルミ配線板9に電源電圧が印加され、その電源電圧と寄
生トランジスタQSのエミッタ電極との電位差は数V以
上あるが、実施の形態8においては、アルミ配線板9が
接地されているので、アルミ配線板9と寄生トランジス
タQSのエミッタ電極との電位差は1V程度となり、そ
のためにN型島のエピタキシャル層12を流れる電流I
C1による電力消費が小さくなる利点がある。
源電圧が印加される電源側パワートランジスタ、及び電
源側パワートランジスタに直列接続され、エミッタが接
地される接地側パワートランジスタからなるパワートラ
ンジスタ部と、電源側パワートランジスタ及び接地側パ
ワートランジスタの導通制御をする小信号系回路部とを
有し、電源側パワートランジスタと接地側パワートラン
ジスタとの接続点に接続された誘導負荷を駆動する半導
体装置において、P型基板上にN型エピタキシャル層が
形成され、N型エピタキシャル層中にP型分離領域が形
成されるとともに、P型分離領域により互いに分離され
た複数のN型領域が形成され、電源側パワートランジス
タ、接地側パワートランジスタ、及び小信号系回路部
が、複数のN型領域にそれぞれ形成され、電源側パワー
トランジスタが形成されたN型領域の第1の方向の側に
は、小信号系回路部が形成されたN型領域が配置され、
二つのN型領域の間には、電源電圧が印加された、又は
接地された島状のN型領域が、二つのN型領域それぞれ
とP型分離領域を介して配置され、電源側パワートラン
ジスタが形成されたN型領域の、第1の方向とは反対方
向の第2の方向の側には、P型分離領域を介して接地側
パワートランジスタが形成されたN型領域が配置され、
接地側パワートランジスタが形成されたN型領域の第2
の方向の側には、P型基板の端部上に形成されたP型分
離領域が配置され、当該P型分離領域が接地されること
でP型基板が接地されるように構成されるので、小信号
回路部に流れる寄生電流を抑え、小信号回路部で発生す
る異常動作を防止できる。さらに、チップ面積も小さく
できる。
ャル層はチップ端以外のパワートランジスタ部の3方を
包囲するように構成されるので、N型エピタキシャル層
からより多くの電流を引くことができ、小信号回路部に
流れる寄生電流をさらに小さくでき、小信号回路部で発
生する異常動作を防止できる。
電圧が印加される電源側パワートランジスタ、及び電源
側パワートランジスタに直列接続され、エミッタが接地
される接地側パワートランジスタからなるパワートラン
ジスタ部と、電源側パワートランジスタ及び接地側パワ
ートランジスタの導通制御をする小信号系回路部とを有
し、電源側パワートランジスタと接地側パワートランジ
スタとの接続点に接続された誘導負荷を駆動する半導体
装置において、P型基板上にN型エピタキシャル層が形
成され、N型エピタキシャル層中にP型分離領域が形成
されるとともに、P型分離領域により互いに分離された
複数のN型領域が形成され、電源側パワートランジス
タ、接地側パワートランジスタ、及び小信号系回路部
が、複数のN型領域にそれぞれ形成され、電源側パワー
トランジスタが形成されたN型領域の第1の方向の側に
は、P型分離領域を介して小信号系回路部が形成された
N型領域が配置され、電源側パワートランジスタが形成
されたN型領域の、第1の方向とは反対方向の第2の方
向の側には、接地側パワートランジスタが形成されたN
型領域が配置され、二つのN型領域の間には、電源電圧
が印加された、又は接地された島状のN型領域が、二つ
のN型領域それぞれとP型分離領域を介して配置され、
接地側パワートランジスタが形成されたN型領域の第2
の方向の側には、P型基板の端部上に形成されたP型分
離領域が配置され、当該P型分離領域が接地されること
でP型基板が接地されるように構成されているので、小
信号回路部に流れる寄生電流を抑え、小信号回路部で発
生する異常動作を防止できる。さらに、チップ面積も小
さくできる。
ャル層はチップ端以外の接地側パワートランジスタ部の
3方を包囲するように構成されるので、N型エピタキシ
ャル層からより多くの電流を引くことができ、小信号回
路部に流れる寄生電流をさらに小さくでき、小信号回路
部で発生する異常動作を防止できる。
図を示す図である。
図を示す図である。
図を示す図である。
図を示す図である。
図を示す図である。
図を示す図である。
図を示す図である。
図を示す図である。
図を示す図である。
面図を示す図である。
面図を示す図である。
面図を示す図である。
る。
る。
である。
の一例を示す図である。
の一例を示す図である。
れる小信号回路の一例を示す図である。
5〜9…配線用のアルミ配線板、10…接地側パワート
ランジスタのエピタキシャル層、11…電源側パワート
ランジスタのエピタキシャル層、12…N型島のエピタ
キシャル層、13…ガラスコート、15,19…貫通
層、16…層間膜、18…絶縁層、25〜29…分離
層、30,31…小信号回路部中の素子、40…小信号
回路部、100…モータドライブ回路、200…モー
タ、Q1〜Q3…電源側パワートランジスタ、Q4〜Q
6…接地側パワートランジスタ、QS…寄生トランジス
タ
Claims (4)
- 【請求項1】 誘導負荷駆動電源電圧が印加される電源
側パワートランジスタ、及び前記電源側パワートランジ
スタに直列接続され、エミッタが接地される接地側パワ
ートランジスタからなるパワートランジスタ部と、前記
電源側パワートランジスタ及び前記接地側パワートラン
ジスタの導通制御をする小信号系回路部とを有し、前記
電源側パワートランジスタと前記接地側パワートランジ
スタとの接続点に接続された誘導負荷を駆動する半導体
装置において、 P型基板上にN型エピタキシャル層が形成され、前記N
型エピタキシャル層中にP型分離領域が形成されるとと
もに、前記P型分離領域により互いに分離された複数の
N型領域が形成され、前記電源側パワートランジスタ、
前記接地側パワートランジスタ、及び前記小信号系回路
部が、前記複数のN型領域にそれぞれ形成され、 前記電源側パワートランジスタが形成されたN型領域の
第1の方向の側には、前記小信号系回路部が形成された
N型領域が配置され、前記二つのN型領域の間には、電
源電圧が印加された、又は接地された島状のN型領域
が、前記二つのN型領域それぞれと前記P型分離領域を
介して配置され、 前記電源側パワートランジスタが形成されたN型領域
の、前記第1の方向とは反対方向の第2の方向の側に
は、前記P型分離領域を介して前記接地側パワートラン
ジスタが形成されたN型領域が配置され、 前記接地側パワートランジスタが形成されたN型領域の
前記第2の方向の側には、前記P型基板の端部上に形成
された前記P型分離領域が配置され、当該P型分離領域
が接地されることで前記P型基板が接地されるようにし
た ことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項2】 請求項1記載の半導体装置において: 前記N型のエピタキシャル層は、チップ端以外のパワー
トランジスタ部の3方を包囲するように設けられたこと
を特徴とする半導体装置。 - 【請求項3】 誘導負荷駆動電源電圧が印加される電源
側パワートランジスタ、及び前記電源側パワートランジ
スタに直列接続され、エミッタが接地される接地側パワ
ートランジスタからなるパワートランジスタ部と、前記
電源側パワートランジスタ及び前記接地側パワートラン
ジスタの導通制御をする小信号系回路部とを有し、前記
電源側パワートランジスタと前記接地側パワートランジ
スタとの接続点に接続された誘導負荷を駆動する半導体
装置において、 P型基板上にN型エピタキシャル層が形成され、前記N
型エピタキシャル層中にP型分離領域が形成されるとと
もに、前記P型分離領域により互いに分離された複数の
N型領域が形成され、前記電源側パワートランジスタ、
前記接地側パワートランジスタ、及び前記小信号系回路
部が、前記複数のN型領域にそれぞれ形成され、 前記電源側パワートランジスタが形成されたN型領域の
第1の方向の側には、前記P型分離領域を介して前記小
信号系回路部が形成されたN型領域が配置され、 前記電源側パワートランジスタが形成されたN型領域
の、前記第1の方向とは反対方向の第2の方向の側に
は、前記接地側パワートランジスタが形成されたN型領
域が配置され 、前記二つのN型領域の間には、電源電圧が印加され
た、又は接地された島状のN型領域が、前記二つのN型
領域それぞれと前記P型分離領域を介して配置され、 前記接地側パワートランジスタが形成されたN型領域の
前記第2の方向の側には、前記P型基板の端部上に形成
された前記P型分離領域が配置され、当該P型分離領域
が接地されることで前記P型基板が接地されるようにし
た ことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項4】 請求項3記載の半導体装置において: 前記N型のエピタキシャル層は、チップ端以外の接地側
パワートランジスタ部の3方を包囲するように設けられ
たことを特徴とする半導体装置。
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