JP6861498B2 - 半導体デバイス及び半導体デバイスの製造方法並びに車両用制御装置 - Google Patents
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Description
例えば機関制御のためのパワーエレクトロニクスシステムでは、システムを制御する相電流が決定的な意義を有する。スイッチング過程中の過度に高い電流は、エレメントのブレークダウンを引き起こすことがあり、場合によってはエレメントを破壊してしまう。従って、多くの場合、電流が例えば短絡によって測定される。相電流を短絡によって測定する場合、DBC(ダイレクトボンデッドカッパー)上又はリードフレーム上にこのための付加的な面積が必要となる。また、短絡にともなって別の素子も必要となり、これも同様にコスト増大の原因となる。
本発明により、半導体基板を備えた半導体デバイスが提供される。当該半導体デバイスは、少なくとも一つのソースエレメントと、少なくとも一つのドレインエレメントと、少なくとも一つのゲートエレメントと、少なくとも一つのフィールドプレートとを備える。本発明に係る半導体デバイスは、少なくとも一つのフィールドプレートが少なくとも一つのソースエレメントから電気的に絶縁されており、かつ、フィールドプレート端子を介して半導体デバイスの外部から電気的に接続可能であることを特徴とする。
a.半導体デバイスのフィールドプレートに接続されたフィールドプレート端子に電圧を印加することにより、フィールドプレートを励起するステップと、
b.半導体デバイスのフィールドプレートとソースエレメントとの間の時間依存性の容量Cdsを求めるステップと、
c.求められた容量Cdsに基づいて、半導体デバイスのソースエレメントとドレインエレメントとの間を流れる電流Idsを求めるステップと、
を含む。
本発明に係る半導体デバイスは、例えばパワーMOSFET等の既存のデバイスに対して高度の互換性を有する。斯かるデバイスでは、必要な総ての構造体が既に設けられていることが多いので、フィールドプレート端子を付加的に形成するだけでよい。適切な励起回路及び評価回路も従来技術から同様に公知である。
図1には、トレンチ構造即ち溝構造を有する従来技術から公知のパワーMOSFET(即ちPower MOSFET)の断面が示されている。このデバイスは、ヴァーティカルエレメント、即ち、ソース及びドレインが垂直方向に上下に位置するエレメントであり、これに対して、従来のラテラルエレメントではソース及びドレインが相互に水平方向に間隔を置いて位置する。対応して電流Idsも、図示の例では、半導体デバイス10を通って垂直方向に流れる。
Claims (10)
- 半導体基板と、少なくとも一つのソースエレメント(12)と、少なくとも一つのドレインエレメント(14)と、少なくとも一つのゲートエレメント(18)と、少なくとも一つのフィールドプレート(20)とを備えた半導体デバイス(10)において、
前記少なくとも一つのフィールドプレート(20)は、前記少なくとも一つのソースエレメント(12)から電気的に絶縁されており、かつ、フィールドプレート端子(26)を介して前記半導体デバイス(10)の外部から電気的に接続可能であり、
前記複数のフィールドプレート(20)のうちの少なくとも幾つかのフィールドプレート(20)は前記フィールドプレート端子(26)に電気的に接続されているのに対して、残余のフィールドプレート(20)は前記ソースエレメント(12)に電気的に接続されている、
ことを特徴とする半導体デバイス(10)。 - 前記半導体デバイス(10)は、それぞれ並列接続された複数のソースエレメント(12)及び複数のドレインエレメント(14)及び複数のゲートエレメント(18)並びに複数のフィールドプレート(20)を含む、
請求項1に記載の半導体デバイス(10)。 - 前記半導体デバイス(10)は、垂直構造を有する、
請求項1又は2に記載の半導体デバイス(10)。 - 前記半導体デバイス(10)は、少なくとも一つのトレンチ(16)を備えたトレンチ構造を有しており、前記トレンチ(16)内に前記少なくとも一つのゲートエレメント(18)及び前記フィールドプレート(20)が設けられている、
請求項1乃至3のいずれか一項に記載の半導体デバイス(10)。 - 前記フィールドプレート端子(26)は、前記ドレインエレメント(14)と前記フィールドプレート(20)との間の容量を測定する測定回路(28)に接続されている、
請求項1乃至4のいずれか一項に記載の半導体デバイス(10)。 - 前記ドレインエレメント(14)と前記フィールドプレート(20)との間の容量を測定する前記測定回路(28)は、前記半導体デバイス(10)とともに、共通のチップ上に配置されている、
請求項5に記載の半導体デバイス(10)。 - 前記測定回路(28)は、前記フィールドプレート端子(26)を電気的に励起するための活性回路を含む、
請求項5又は6に記載の半導体デバイス(10)。 - 半導体デバイス(10)のソースからドレインへの電流を測定する方法であって、
a.前記半導体デバイス(10)のフィールドプレート(20)に接続されたフィールドプレート端子(26)に電圧を印加することにより、前記フィールドプレート(20)を励起するステップと、
b.前記半導体デバイス(10)の前記フィールドプレート(20)とドレインエレメント(14)との間の時間依存性の容量Cdsを求めるステップと、
c.求められた容量Cdsに基づいて、前記半導体デバイス(10)のソースエレメント(12)と前記ドレインエレメント(14)との間を流れる電流Idsを求めるステップと、
を含む、方法。 - 前記電流Idsを求めるために、前記求められた容量Cdsを比例電圧へ変換する、
請求項8に記載の方法。 - 請求項1乃至7のいずれか一項に記載の半導体デバイス(10)を少なくとも一つ含む、車両用制御装置。
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