JP6729214B2 - 高耐圧集積回路装置および半導体装置 - Google Patents
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Description
実施の形態1にかかる高耐圧集積回路装置(HVIC)の構造について、電力変換用ブリッジ回路の上アームのIGBTを駆動する場合を例に図1,2,9および11を参照しながら説明する。図1は、実施の形態1にかかる高耐圧集積回路装置の平面レイアウトを示す平面図である。平面レイアウトとは、半導体基板1のおもて面側から見た各部の平面形状および配置構成である。ここでは、例えば、図1に示す実施の形態1にかかるHVIC100が、電力変換用のブリッジ回路300の一相分を構成するIGBT301,302のうちの高電位側(ハイサイド側)のIGBT(上アームのIGBT)301を駆動する場合を例に説明する。すなわち、HVIC100の接続例は、図9の符号200を符号100に代えた構成である。なお、ブリッジ回路300を構成するスイッチング素子としては、MOSFETでもよい。
次に、実施の形態2にかかる高耐圧集積回路装置の構造について説明する。図3は、実施の形態2にかかる高耐圧集積回路装置の平面レイアウトを示す平面図である。実施の形態2にかかる高耐圧集積回路装置は、ローサイド回路部105が配置されるn型領域6の平面形状が実施の形態1にかかる高耐圧集積回路装置と異なる。
次に、実施の形態3にかかる高耐圧集積回路装置の構造について説明する。図4は、実施の形態3にかかる高耐圧集積回路装置の平面レイアウトを示す平面図である。実施の形態3にかかる高耐圧集積回路装置は、実施の形態1を例えば3相インバータに適用した変形例である。
次に、実施の形態4にかかる高耐圧集積回路装置の構造について説明する。図5は、実施の形態4にかかる高耐圧集積回路装置の平面レイアウトを示す平面図である。実施の形態5にかかる高耐圧集積回路装置は、ローサイド回路部105が配置されるn型領域6の平面形状が実施の形態3にかかる高耐圧集積回路装置と異なる。
次に、実施の形態5にかかる高耐圧集積回路装置の構造について説明する。図6は、実施の形態5にかかる高耐圧集積回路装置の平面レイアウトを示す平面図である。実施の形態6にかかる高耐圧集積回路装置は、複数の高電位側領域101の平面レイアウトが実施の形態3にかかる高耐圧集積回路装置と異なる。
次に、実施の形態6において、HVIC100の接続例の一例について説明する。図7は、実施の形態6にかかる高耐圧集積回路装置の接続例を示す回路図である。図7では、HVIC100のVB端子およびVS端子以外の端子を図示省略するが、図9のHVICと同様に複数の端子を有する。
次に、実施の形態7において、HVIC100の接続例の別の一例について説明する。図8は、実施の形態7にかかる高耐圧集積回路装置の接続例を示す回路図である。図8に示す実施の形態7にかかる高耐圧集積回路装置の接続例が図9の高耐圧集積回路装置の接続例と異なる点は、ハイサイド側電源に代えて、ブートストラップダイオード121およびブートストラップコンデンサ122が接続されている点である。ブートストラップダイオード121のカソードはHVIC100のVB端子に接続され、アノードはローサイド側電源Vdcの正極に接続されている。ブートストラップコンデンサ122は、HVIC100のVB端子とVS端子との間に接続されている。
2 n型領域
3 n-型領域
4 p型分離領域
5 GNDピックアップ領域
6 n型領域
7 裏面電極
8 裏面電極が存在しない部分
10 基板裏面側のp-型領域
10a 基板抵抗
21,61 p型領域
22,41,51,62 p+型コンタクト領域
23,25,42,63,65 コンタクト電極
24,64 n+型コンタクト領域
43 金属配線
52 GNDピックアップ電極
71,71a プリント基板
72,78 導電層
73,77 はんだ
81〜83 電流経路
100 HVIC
101 高電位側領域
101a VSパッド電極
101b VBパッド電極
101c OUTパッド電極
102 低電位側領域
102a VCCパッド電極
102b GNDパッド電極
102c INパッド電極
104 ハイサイド回路部
105 ローサイド回路部
106 寄生ダイオード
107 寄生pnpトランジスタ
111〜113 容量成分
121 ブートストラップダイオード
122 ブートストラップコンデンサ
222a,222b 金属配線
300 電力変換用ブリッジ回路
301 上アームのIGBT
302 下アームのIGBT
303 上アームのIGBTと下アームのIGBTとの接続点
311a エミッタ電極
311b コレクタ電極
311c ゲート電極
E1 ハイサイド側電源
GND 接地電位
VB 最高電位
VCC 電源電位
VS 基準電位
Vdc ローサイド側電源
Claims (8)
- 半導体基板のおもて面の表面層に選択的に設けられた第1導電型の第1半導体領域と、
前記第1半導体領域に接し、前記第1半導体領域の周囲を囲む、前記第1半導体領域よりも不純物濃度の低い第1導電型の第2半導体領域と、
前記第2半導体領域の外側に前記第2半導体領域に接して設けられた第2導電型の第3半導体領域と、
前記第1半導体領域に配置された高電位側回路と、
前記半導体基板の、前記第3半導体領域よりも外側に配置された、前記高電位側回路よりも低い基準電圧で動作する低電位側回路と、
前記半導体基板の裏面に選択的に設けられた裏面電極と、
を備え、
前記裏面電極は、前記半導体基板を挟んで前記第1半導体領域に対向する部分以外の部分に配置されていることを特徴とする高耐圧集積回路装置。 - 前記裏面電極は、前記半導体基板を挟んで深さ方向に前記第1半導体領域および前記第2半導体領域に対向する部分以外の部分に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の高耐圧集積回路装置。
- 前記裏面電極は、前記半導体基板を挟んで深さ方向に前記第1半導体領域に対向する部分の周囲を囲み、かつ前記半導体基板の外周に沿ったパターンで配置されていることを特徴とする請求項1または2に記載の高耐圧集積回路装置。
- 前記第1半導体領域は、互いに離して複数配置されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の高耐圧集積回路装置。
- 請求項1〜4のいずれか一つに記載の高耐圧集積回路装置の前記裏面電極が、絶縁基板の表面に設けられた導電層にはんだ接合されていることを特徴とする半導体装置。
- 前記導電層は、前記裏面電極と同じパターンであることを特徴とする請求項5に記載の半導体装置。
- 前記絶縁基板の表面もしくは他の絶縁基板の表面に設けられた他の導電層にはんだ接合されたスイッチング素子を備え、
前記高電位側回路の基準電圧が印加されるVS端子と前記スイッチング素子の低電位側主端子が接続されていることを特徴とする請求項5または6に記載の半導体装置。 - 前記半導体基板、前記裏面電極および前記絶縁基板に挟まれた空間に接着剤が充填されていることを特徴とする請求項5〜7のいずれか一つに記載の半導体装置。
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