JPH09293856A - Insulation gate bipolar transistor provided with built-in current detecting part - Google Patents

Insulation gate bipolar transistor provided with built-in current detecting part

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JPH09293856A
JPH09293856A JP10489996A JP10489996A JPH09293856A JP H09293856 A JPH09293856 A JP H09293856A JP 10489996 A JP10489996 A JP 10489996A JP 10489996 A JP10489996 A JP 10489996A JP H09293856 A JPH09293856 A JP H09293856A
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sense
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igbt
emitter
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保幸 星
Tatsuhiko Fujihira
龍彦 藤平
Seiji Momota
聖自 百田
Motoi Kudo
基 工藤
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    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/70Bipolar devices
    • H01L29/72Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
    • H01L29/739Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals controlled by field-effect, e.g. bipolar static induction transistors [BSIT]
    • H01L29/7393Insulated gate bipolar mode transistors, i.e. IGBT; IGT; COMFET
    • H01L29/7395Vertical transistors, e.g. vertical IGBT

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the current detection precision of an insulation gate bipolar transistor(IGBT) provided with built-in current detecting part, which detects a current based on voltage drop, by commonly providing a main IGBT part and a sense IGBT part formed with a part of it, and making the current diverted with the sense IGBT part to flow to a sense resistor. SOLUTION: A current-voltage characteristics of a sense IGBT part 14 at gate-on is made approximately linear within the range below the on voltage of a detected current of a main IGBT part 13. Specifically, a P sense base area may be a single stripe, the width of a sense gate electrode 27 between sense emitter electrodes 28 may be narrower than a gate electrode 7 between emitter electrodes 8 of the main IGBT part 14, a gate threshold value of the sense IGBT part 14 may be higher than that of the main IGBT part 13, so that conductivity modulation of the sense IGBT part 14 is hard to occur. A discontinuous point becomes hard to occur with a sense voltage, and the temperature dependency is improved.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、インバータ装置等
に使用する温度検知部を備えた少数キャリア注入型半導
体素子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a minority carrier injection type semiconductor device equipped with a temperature detector used in an inverter device or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】少数キャリア注入型のいわゆるバイポー
ラ半導体素子(IGBT、バイポーラトランジスタ等)
はインバータ等に使用され、最近では、IGBTがバイ
ポーラトランジスタに置き変わって市場を拡大してきて
いる。IGBTは主に総合損失と安全動作領域の特性向
上を重点に開発されてきたが、近年は高機能化および取
扱の容易さに関しての要求が強まってきている。これら
の多彩な要求に応えるにはIGBT単体では限界が出て
きており、IGBT等のパワーデバイスのインテリジェ
ント化によって対応しようとしている。インテリジェン
ト化とは、パワーデバイスとそれらの周辺回路を一体化
することによってそれぞれの弱点を補いつつ高機能化を
図るものであり、例えば、IPM(インテリジェントパ
ワーモジュール)はその初めの一つとして登場したデバ
イスである。
2. Description of the Related Art Minority carrier injection type so-called bipolar semiconductor devices (IGBTs, bipolar transistors, etc.)
Are used for inverters and the like, and recently, IGBTs have been replaced by bipolar transistors and the market has been expanding. The IGBT has been developed mainly with an emphasis on the improvement of the characteristics in the total loss and the safe operation area. However, in recent years, demands for higher functionality and easier handling have been increasing. In order to meet these various demands, there is a limit in the IGBT alone, and we are trying to respond by making intelligent power devices such as IGBTs. Intelligentization is to integrate power devices and their peripheral circuits to enhance their functions while compensating for their weaknesses. For example, IPM (Intelligent Power Module) has emerged as one of its first Device.

【0003】このIPMの登場により、従来のサイリス
タやバイポーラトランジスタを用いていた応用分野にI
GBTが急速に浸透するようになった。IGBTをイン
バータ等で使用した場合には負荷短絡といつた過電圧、
過電流を印加されるモードがあり、これらをパワーデバ
イス単体での保護の他に、IPMの技術として外部回路
を通して過熱、過電流、過電圧を検出し、保護を可能と
している例がある。
[0003] With the advent of the IPM, the field of application in which conventional thyristors and bipolar transistors have been used has been increased.
GBT became rapidly penetrating. If an IGBT is used in an inverter, etc.
There is a mode in which an overcurrent is applied, and in addition to protection of these by the power device alone, there is an example of enabling protection by detecting overheat, overcurrent, and overvoltage through an external circuit as an IPM technology.

【0004】図13に、電流検知部を内蔵型したIPM
を使用した回路を示す。過電流検知のためには、例えば
IPMモジュール内に負荷21への電流制御のための主
IGBT部13と、電流検知用に分割された補助IGB
T部(以下センスIGBT部と称する)14が内蔵され
ている。このセンスIGBT部14のエミッタ電極と主
IGBT部13のそれとの間にセンス抵抗32が接続さ
れ、センスIGBT部14に流れた電流によるセンス抵
抗32での電圧降下(センス電圧)を検知し、外部保護
回路20を通じて主IGBT部13およびセンスIGB
T部14のゲート電圧を低下させるものである。22は
電源である。
FIG. 13 shows an IPM having a built-in current detector.
A circuit using is shown. For overcurrent detection, for example, the main IGBT unit 13 for controlling the current to the load 21 in the IPM module and the auxiliary IGBT divided for current detection.
A T portion (hereinafter referred to as a sense IGBT portion) 14 is built in. A sense resistor 32 is connected between the emitter electrode of the sense IGBT unit 14 and that of the main IGBT unit 13, and a voltage drop (sense voltage) at the sense resistor 32 due to the current flowing in the sense IGBT unit 14 is detected. Through the protection circuit 20, the main IGBT unit 13 and the sense IGBT
The gate voltage of the T section 14 is lowered. 22 is a power supply.

【0005】図16に、電流検知部内蔵型IGBTを含
むIPMの過電流動作時の信号等のタイミングチャート
を示している。横軸は時間である。(2)の保護回路が
動作していないときは、(1)の制御信号に従ってIG
BTに(3)のゲート信号が与えられ、(4)の出力電
流が流れている。時刻t1に外部状態または素子自身の
事故等によって所定の出力電流以上の過電流が流れる
と、(2)の保護回路が動作し、IGBTのゲート信号
(3)が停止され、(4)の出力電流が遮断されて過電
流に対する保護動作が行われたことになる。
FIG. 16 shows a timing chart of signals and the like during an overcurrent operation of an IPM including an IGBT with a built-in current detector. The horizontal axis is time. When the protection circuit of (2) is not operating, the IG is controlled according to the control signal of (1).
The gate signal of (3) is given to BT, and the output current of (4) flows. When an overcurrent of a predetermined output current or more flows at time t1 due to an external condition or an accident of the element itself, the protection circuit of (2) operates, the gate signal (3) of the IGBT is stopped, and the output of (4) is output. This means that the current is cut off and the protection operation against overcurrent is performed.

【0006】時刻t2に(2)の保護回路がリセットさ
れれば、再び(1)の制御信号に従ってIGBTに
(3)のゲート信号が入力され、時刻t3から(4)の
出力電流が流れ始める。(5)は、(2)の保護回路に
同調して働く、例えばアラーム信号の出力である。図1
7は、電流検知部内蔵型IGBTを含むIPMの負荷短
絡時のタイミングチャートを示している。横軸は時間で
ある。(2)の保護回路が動作していないときは、
(1)の制御信号に従ってIGBTに(3)のゲート信
号が与えられ、(4)の出力電流が流れている。時刻t
1に負荷短絡によって過大な電流が流れると、(2)の
保護回路が動作する。このときは、IGBTのゲート信
号(3)を次第に低下させて、(4)の出力電流を遮断
させる。
When the protection circuit of (2) is reset at time t2, the gate signal of (3) is input to the IGBT again according to the control signal of (1), and the output current of (4) starts to flow from time t3. . (5) is an output of, for example, an alarm signal that works in synchronization with the protection circuit of (2). FIG.
FIG. 7 shows a timing chart at the time of load short-circuiting of the IPM including the current detection unit built-in IGBT. The horizontal axis is time. When the protection circuit of (2) is not operating,
The gate signal of (3) is given to the IGBT according to the control signal of (1), and the output current of (4) flows. Time t
When an excessive current flows to 1 due to a load short circuit, the protection circuit of (2) operates. At this time, the gate signal (3) of the IGBT is gradually lowered to cut off the output current of (4).

【0007】時刻t2に(2)の保護回路がリセットさ
れれば、再び(1)の制御信号に従ってIGBTに
(3)のゲート信号が入力され、時刻t3から(4)の
出力電流が流れ始める。図14(a)に、電流検知部が
半導体素子の一部に内蔵されたIPMの例として、電流
検知部内蔵型IGBTのセンスIGBT部近傍のゲート
電極中央における水平断面を示す。数mm角の電流検知
部内蔵型IGBTのチップの主IGBT部13のストラ
イプ状のエミッタ電極8、ゲート電極7の中に、100
分の1ないし10000分の1の面積のセンスIGBT
部14が設けられている。センスIGBT部14として
は、酸化膜18の中に八角形の多結晶シリコンのセンス
ゲート電極27があり、その中に長い四本のストライプ
状のセンスエミッタ電極28と短い二本のセンスエミッ
タ電極28とが見られる。センスエミッタ電極28とセ
ンスゲート電極27とは図示されない絶縁膜で絶縁され
ている。図14(b)は一本のセンスエミッタ電極28
の下のシリコン基板表面の各拡散領域の拡大平面図であ
る。長環状のnセンスエミッタ領域25の中にpセンス
ウェル領域30があり、外側にはpセンスベース領域2
4がある。その外側はnベース層3である。点線は、セ
ンスエミッタ電極28の接触範囲を示している。図14
のストライプ状のセンスエミッタ電極28の下には全て
同様の拡散領域が形成されている。長環状のnセンスエ
ミッタ領域25、pセンスベース領域24、pセンスウ
ェル領域30をセンスエミッタストライプと呼ぶことに
する。
When the protection circuit of (2) is reset at time t2, the gate signal of (3) is input to the IGBT again according to the control signal of (1), and the output current of (4) starts to flow from time t3. . FIG. 14A shows a horizontal cross section in the center of the gate electrode in the vicinity of the sense IGBT part of the current detection part built-in IGBT as an example of the IPM in which the current detection part is built in a part of the semiconductor element. 100 mm in the stripe-shaped emitter electrode 8 and gate electrode 7 of the main IGBT part 13 of the current sensing part built-in IGBT chip of several mm square
Sense IGBT with an area of 1 / 10,000 to 1 / 10,000
A section 14 is provided. The sense IGBT section 14 has an octagonal polycrystalline silicon sense gate electrode 27 in an oxide film 18, in which four long stripe-shaped sense emitter electrodes 28 and two short sense emitter electrodes 28 are formed. Can be seen. The sense emitter electrode 28 and the sense gate electrode 27 are insulated by an insulating film (not shown). FIG. 14B shows one sense emitter electrode 28.
FIG. 5 is an enlarged plan view of each diffusion region on the lower silicon substrate surface. There is a p-sense well region 30 in a long ring-shaped n-sense emitter region 25 and a p-sense base region 2 on the outside.
There are four. The outer side is the n base layer 3. The dotted line indicates the contact area of the sense emitter electrode 28. FIG.
Under the stripe-shaped sense emitter electrodes 28, the same diffusion regions are all formed. The ring-shaped n sense emitter region 25, p sense base region 24, and p sense well region 30 will be referred to as a sense emitter stripe.

【0008】図15は、図14のC−C’線に沿った部
分断面図である。図15の右側部分は、主電流の導通、
遮断のスイッチング作用を行う主IGBT部13の活性
領域である。図に示したような一つの制御電極を含む単
位の部分(以後セルと呼ぶ)が反転、繰り返しされ、極
めて多数のセルから活性領域は構成されている。また、
IGBTの周縁部分には、ガードリング構造やフィール
ドプレート構造のような耐圧構造が設けられているが、
図には示していない。
FIG. 15 is a partial sectional view taken along the line CC 'of FIG. The right part of FIG. 15 shows the conduction of the main current,
This is an active region of the main IGBT portion 13 that performs a switching operation of interruption. As shown in the figure, a unit portion including one control electrode (hereinafter referred to as a cell) is inverted and repeated, and an active region is composed of an extremely large number of cells. Also,
Although a withstand voltage structure such as a guard ring structure or a field plate structure is provided in the peripheral portion of the IGBT,
Not shown in the figure.

【0009】主IGBT部13は、pコレクタ層1の上
にn+ バッファ層2を介して積層されたnベース層3の
表面層に選択的にpベース領域4が形成され、そのpベ
ース領域4の一部に拡散深さの深いpウェル領域10が
形成されている。pベース領域4の表面層にはまた選択
的にnエミッタ領域5が形成されている。nベース層3
とnエミッタ領域5に挟まれたpベース領域4の表面上
に、ゲート酸化膜6を介して、多結晶シリコンからなり
G端子に接続されるゲート電極7が設けられている。ま
た、pコレクタ層1の裏面にはC端子に接続されるコレ
クタ電極9が、nエミッタ領域5の上にはnエミッタ領
域5とpベース領域4に共通に接触しE端子に接続され
るエミッタ電極8がそれぞれ設けられている。このIG
BTは、ゲート酸化膜6、ゲート電極7、pベース領域
4、nエミッタ領域5、nベース層3、n+ バッファ層
2で構成されるMOSFETとpコレクタ層1、n+
ッファ層2、nベース層3、pベース領域4、で構成さ
れているpnpトランジスタとからなるものとみること
もできる。
In the main IGBT portion 13, a p base region 4 is selectively formed in the surface layer of an n base layer 3 laminated on the p collector layer 1 with an n + buffer layer 2 interposed therebetween. A p-well region 10 having a large diffusion depth is formed in a part of 4. An n emitter region 5 is selectively formed on the surface layer of the p base region 4. n base layer 3
A gate electrode 7 made of polycrystalline silicon and connected to the G terminal is provided on the surface of the p base region 4 sandwiched between the n emitter region 5 and the n emitter region 5. A collector electrode 9 connected to the C terminal is provided on the back surface of the p collector layer 1, and an emitter connected to the E terminal in contact with the n emitter region 5 and the p base region 4 on the n emitter region 5. Electrodes 8 are provided, respectively. This IG
BT is a MOSFET composed of a gate oxide film 6, a gate electrode 7, a p base region 4, an n emitter region 5, an n base layer 3 and an n + buffer layer 2 and a p collector layer 1, an n + buffer layer 2 and n. It can also be regarded as consisting of a pnp transistor composed of the base layer 3 and the p base region 4.

【0010】図15の左側部に、電流検知部として、セ
ンスIGBT部14が設けられている。センスIGBT
部14は上記説明の主IGBTと同時に形成されてい
る。すなわち、pコレクタ層1、n+ バッファ層2とn
ベース層3は共通であり、そのnベース層3の表面層に
選択的にpセンスベース領域24が形成されている。p
センスベース領域24の周囲には広いp分離領域16が
形成されている。pセンスベース領域24の表面層に選
択的にnセンスエミッタ領域25が形成され、nベース
層3とnセンスエミッタ領域25に挟まれたpセンスベ
ース領域24の表面上にセンスゲート酸化膜26を介し
て多結晶シリコンからなるセンスゲート電極27が設け
られている。また、nセンスエミッタ領域25とpセン
スベース領域24に共通に接触し、SE端子に接続され
るセンスエミッタ電極28がそれぞれ設けられている。
図14ではセンスエミッタ電極28がストライプ状であ
ったが、断面図に見られるように、絶縁膜15を挟んで
センスゲート電極27上で接続しているのである。nベ
ース層3以下、pコレクタ層1の裏面のC端子に接続さ
れるコレクタ電極11までは主IGBT部13と共通で
ある。センスゲート電極27は図示されない断面で主I
GBT部13のゲート電極7と接続されている。センス
エミッタ電極28はセンス抵抗32を介してエミッタ電
極8に接続される。図ではセンス抵抗32は外付けの抵
抗としたが、半導体チップ内部に構成することもでき
る。
On the left side of FIG. 15, a sense IGBT section 14 is provided as a current detecting section. Sense IGBT
The portion 14 is formed at the same time as the main IGBT described above. That is, p collector layer 1, n + buffer layer 2 and n
The base layer 3 is common, and the p-sense base region 24 is selectively formed in the surface layer of the n base layer 3. p
A wide p isolation region 16 is formed around the sense base region 24. An n sense emitter region 25 is selectively formed in the surface layer of the p sense base region 24, and a sense gate oxide film 26 is formed on the surface of the p sense base region 24 sandwiched between the n base layer 3 and the n sense emitter region 25. A sense gate electrode 27 made of polycrystalline silicon is provided therethrough. Further, a sense emitter electrode 28 that is in common contact with the n-sense emitter region 25 and the p-sense base region 24 and is connected to the SE terminal is provided.
In FIG. 14, the sense emitter electrode 28 has a stripe shape, but as shown in the cross-sectional view, the sense emitter electrode 28 is connected on the sense gate electrode 27 with the insulating film 15 interposed therebetween. The n base layer 3 and the layers up to the collector electrode 11 connected to the C terminal on the back surface of the p collector layer 1 are common to the main IGBT portion 13. The sense gate electrode 27 has a main I
It is connected to the gate electrode 7 of the GBT portion 13. The sense emitter electrode 28 is connected to the emitter electrode 8 via the sense resistor 32. Although the sense resistor 32 is an external resistor in the figure, it may be formed inside the semiconductor chip.

【0011】図15の中央部には、nベース層3の表面
層にpベース領域4と一部が重複するようにp引き抜き
領域19が形成されている。このp引き抜き領域19
は、表面上にエミッタ電極8が接触しており、オフ動作
時に主IGBT部13とセンスIGBT部14の境界部
分のnベース層3内の正孔を引き抜くためのものであ
る。
At the center of FIG. 15, a p-pull-out region 19 is formed in the surface layer of the n-base layer 3 so as to partially overlap the p-base region 4. This p extraction region 19
Is for extracting the holes in the n-base layer 3 at the boundary portion between the main IGBT portion 13 and the sense IGBT portion 14 at the time of the OFF operation because the emitter electrode 8 is in contact with the surface.

【0012】このIGBTのスイッチング動作は次のよ
うに行う。C端子に、E端子に対して正の電圧を印加し
た状態で、ゲート電極7にしきい値以上の電圧を印加す
ることによって、ゲート電極7の直下のpベース領域4
の表面層(チャネル領域11)に反転層が形成され、前
記MOSFETが導通する。その反転層を通ってnエミ
ッタ領域5から電子がnベース層3、n+ バッファ層2
に注入される。pコレクタ層1とn+ バッファ層2との
間の接合は順バイアスされているので、電子がこの接合
を通ってpコレクタ層1に流入する。すると、pコレク
タ層1、n+ バッファ層2とnベース層3、pベース領
域4をそれぞれエミッタ、ベース、コレクタとするpn
pトランジスタが動作し、伝導度変調を発生して主IG
BT部13がオンする。図27に、定格電流150A、
電圧600VのIGBTの電流−電圧特性を示した。横
軸はコレクタ−エミッタ間電圧VCE、たて軸はコレクタ
電流IC である。伝導度変調を利用しているので、オン
電圧が小さいことがわかる。
The switching operation of this IGBT is performed as follows. By applying a voltage equal to or higher than a threshold value to the gate electrode 7 in a state where a positive voltage is applied to the C terminal with respect to the E terminal, the p base region 4 immediately below the gate electrode 7 is applied.
An inversion layer is formed on the surface layer (channel region 11) of the above, and the MOSFET becomes conductive. Electrons from the n emitter region 5 pass through the inversion layer to the n base layer 3 and the n + buffer layer 2.
Is injected into. Since the junction between the p collector layer 1 and the n + buffer layer 2 is forward biased, electrons flow into the p collector layer 1 through this junction. Then, the pn having the p collector layer 1 and the n + buffer layer 2 and the n base layer 3 and the p base region 4 as the emitter, the base and the collector, respectively.
The p-transistor operates to generate conductivity modulation, and the main IG
The BT unit 13 turns on. FIG. 27 shows a rated current of 150 A,
The current-voltage characteristics of the IGBT having a voltage of 600 V are shown. The horizontal axis represents the collector-emitter voltage V CE , and the vertical axis represents the collector current I C. It can be seen that the on-voltage is small because the conductivity modulation is used.

【0013】センスIGBT部14は主IGBT部13
と並列に形成されているので、センスゲート電極27に
しきい値以上の電圧を印加することによって、同様にセ
ンスゲート電極27の直下のpセンスベース領域24の
表面層(センスチャネル領域31)に反転層が形成さ
れ、その反転層を通ってnセンスエミッタ領域25から
電子がnベース層3、n+ バッファ層2に注入される。
pコレクタ層1とn+ バッファ層2との間の接合は順バ
イアスされているので、電子がこの接合を通ってpコレ
クタ層1に流入する。すると、pコレクタ層1、n+
ッファ層2とnベース層3、pセンスベース領域24を
それぞれエミッタ、ベース、コレクタとするpnpトラ
ンジスタが動作し、伝導度変調を発生してセンスIGB
T部14がオンする。そのセンスIGBT部14に分流
する電流によって、センス抵抗32に電圧降下を生じ
る。過電流が流れたときは、そのセンス抵抗32におけ
る電圧降下が増大するので、そのセンス電圧を図示され
ない保護回路で処理し、主IGBT部13およびセンス
IGBT部14のゲート電圧を低下させ、半導体素子、
および回路を保護するものである。
The sense IGBT unit 14 is the main IGBT unit 13.
Since it is formed in parallel with the sensor gate electrode 27, it is inverted to the surface layer (sense channel region 31) of the p-sense base region 24 immediately below the sense gate electrode 27 by applying a voltage equal to or higher than the threshold value to the sense gate electrode 27. A layer is formed, and electrons are injected into the n base layer 3 and the n + buffer layer 2 from the n sense emitter region 25 through the inversion layer.
Since the junction between the p collector layer 1 and the n + buffer layer 2 is forward biased, electrons flow into the p collector layer 1 through this junction. Then, the pnp transistor having the p collector layer 1, the n + buffer layer 2 and the n base layer 3, and the p sense base region 24 as the emitter, the base, and the collector operates to generate the conductivity modulation and generate the sense IGB.
The T section 14 is turned on. Due to the current shunting to the sense IGBT unit 14, a voltage drop occurs in the sense resistor 32. When an overcurrent flows, the voltage drop in the sense resistor 32 increases. Therefore, the sense voltage is processed by a protection circuit (not shown) to reduce the gate voltage of the main IGBT section 13 and the sense IGBT section 14, and the semiconductor element ,
And to protect the circuit.

【0014】このIGBTをオフする場合は、ゲート電
極7およびセンスゲート電極27の電圧を除くことによ
って、ゲート電極7およびセンスゲート電極27直下の
pベース領域4、pセンスベース領域24の表面層に形
成されていた反転層が消滅し、nエミッタ領域5および
nセンスエミッタ領域25からの電子の注入が止まりオ
フする。
When the IGBT is turned off, by removing the voltages of the gate electrode 7 and the sense gate electrode 27, the surface layers of the p base region 4 and the p sense base region 24 immediately below the gate electrode 7 and the sense gate electrode 27 are removed. The formed inversion layer disappears, the injection of electrons from the n emitter region 5 and the n sense emitter region 25 is stopped, and the inversion layer is turned off.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】図18は、他の保護回
路の例である。この例では、センス抵抗が、過電流用セ
ンス抵抗32aと負荷短絡用センス抵抗32bに分けら
れていて、それぞれ保護回路20の端子に接続されてい
る。このようにすれば、過電流時と負荷短絡時の対応を
変えることができ、例えば負荷短絡時に保護回路20に
入力されるセンス電圧が過大になるのが避けられる。
FIG. 18 is an example of another protection circuit. In this example, the sense resistor is divided into an overcurrent sense resistor 32a and a load short-circuit sense resistor 32b, each of which is connected to a terminal of the protection circuit 20. In this way, the correspondence between overcurrent and load short-circuit can be changed, and for example, the sense voltage input to the protection circuit 20 at the time of load short-circuit can be prevented from becoming excessive.

【0016】図19(a)、(b)に、従来の電流検知
部内蔵型IGBTの負荷短絡時の電流、電圧波形を示
す。図19(b)は、図18のように過電流用センス抵
抗32aと負荷短絡用センス抵抗32bに分けたとき、
同図(a)は分けなかったときの波形である。同図
(b)では負荷短絡用センス抵抗32bとして小さい抵
抗を用いているので、コレクタ電流は低い値に抑えられ
ている。しかしいずれの場合も負荷短絡時の電流検知部
内蔵型IGBTの動作は、図19に示したように安定し
ていることがわかる。この理由は、図14に示したよう
に、主IGBT部からセンスIGBT部が十分隔離され
ているからである。負荷短絡時には図19に示す電流、
電圧が主IGBT部、センスIGBT部に印加される
が、このとき、センスIGBT部においては、主IGB
T部がオンしている際に発生する正孔の回り込みを、主
IGBT部からセンスIGBT部を十分隔離することに
よって抑制し、短絡時の制限電流値を安定させているの
である。
19 (a) and 19 (b) show current and voltage waveforms of a conventional IGBT with a built-in current detector when a load is short-circuited. 19B is divided into an overcurrent sense resistor 32a and a load short-circuit sense resistor 32b as shown in FIG.
FIG. 7A shows the waveform when the division is not made. Since a small resistor is used as the load short-circuiting sense resistor 32b in FIG. 8B, the collector current is suppressed to a low value. However, in any case, it is understood that the operation of the current detection unit built-in IGBT at the time of load short circuit is stable as shown in FIG. This is because, as shown in FIG. 14, the sense IGBT section is sufficiently isolated from the main IGBT section. When the load is short-circuited, the current shown in Fig. 19,
A voltage is applied to the main IGBT section and the sense IGBT section. At this time, in the sense IGBT section, the main IGBT section is
The sneak of holes generated when the T section is turned on is suppressed by sufficiently separating the sense IGBT section from the main IGBT section, and the limiting current value at the time of short circuit is stabilized.

【0017】しかし、過電流時の保護動作、特に高温で
の動作が不安定であることがわかった。図20に、25
℃、125℃でのセンス電圧のセンス抵抗依存性を示
す。横軸はセンス抵抗(RS )、縦軸はセンス電圧(V
S )である。このセンス電圧は定格電流の2倍の電流を
流したときのセンス抵抗での電圧降下である。高温での
センス電圧の曲線には折れ曲がりが見られ、低いセンス
抵抗範囲での温度依存性が、高いセンス抵抗範囲での温
度依存性よりかなり大きい。このことは、特に低いセン
ス抵抗範囲で、保護回路が動作する電圧降下(センス電
圧VS )を決めるとき問題になる。例えば、25℃で保
護回路が動作する電流を設定したとき、125℃では遙
かに少ない電流で保護回路が動作してしまうことになる
からである。
However, it has been found that the protection operation at the time of overcurrent, especially the operation at high temperature, is unstable. In FIG. 20, 25
The dependence of the sense voltage on the sense resistance at ℃ and 125 ℃ is shown. The horizontal axis represents the sense resistance (R S ) and the vertical axis represents the sense voltage (V
S ). This sense voltage is a voltage drop across the sense resistor when a current twice the rated current is passed. The curve of the sense voltage at high temperature shows a bend, and the temperature dependence in the low sense resistance range is considerably larger than that in the high sense resistance range. This is particularly a low sense resistance range, the protection circuit becomes a problem when determining the voltage drop to operate (sense voltage V S). This is because, for example, when the current at which the protection circuit operates at 25 ° C. is set, the protection circuit operates at a much smaller current at 125 ° C.

【0018】この温度依存性の不連続になる原因究明の
ため、センスIGBTの特性を調べた。図21に、セン
スIGBTの電流−電圧特性を示す。横軸は電圧
(VCE)、縦軸は電流(Ic )である。25℃、125
℃共に負性抵抗領域があること、また、負性抵抗領域が
始まる電圧が、25℃と125℃とでずれていることが
わかる。すなわち、センスIGBTの動作抵抗(Ro
n)が25℃と125℃でずれることによって、過電流
時のセンス電圧の温度依存性が悪化することが明らかに
なった。
The characteristics of the sense IGBT were examined in order to investigate the cause of this temperature-dependent discontinuity. FIG. 21 shows the current-voltage characteristic of the sense IGBT. The horizontal axis represents voltage (V CE ) and the vertical axis represents current (I c ). 25 ° C, 125
It can be seen that there is a negative resistance region at both ° C and that the voltage at which the negative resistance region starts differs between 25 ° C and 125 ° C. That is, the operating resistance of the sense IGBT (Ro
It was revealed that the temperature dependency of the sense voltage at the time of overcurrent is deteriorated by the difference of n) between 25 ° C and 125 ° C.

【0019】以上の問題に鑑み、本発明の目的は過電流
検知精度の高い電流検知部を内蔵する絶縁ゲートバイポ
ーラトランジスタを提供することにある。
In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide an insulated gate bipolar transistor having a built-in current detection section with high overcurrent detection accuracy.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】上記課題解決のため本発
明は、第一導電型半導体層と、その第一導電型半導体層
の一方の側の表面層に選択的に形成された第二導電型ベ
ース領域と、その第二導電型ベース領域の表面層に選択
的に形成された第一導電型エミッタ領域と、第二導電型
ベース領域の第一導電型半導体層と第一導電型エミッタ
領域に挟まれた部分であるチャネル領域の表面上にゲー
ト絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、チャネル領
域以外の第二導電型ベース領域および第一導電型エミッ
タ領域の表面上に共通に接触するエミッタ電極と、第一
導電型半導体層の表面層の別の部分に形成された第二導
電型コレクタ領域と、その第二導電型コレクタ領域の表
面に接触して設けられたコレクタ電極と、第一導電型半
導体層の一方の側の表面層の別の部分に第二導電型ベー
ス領域と一部を重複して形成され、表面上にエミッタ電
極が接触している第二導電型引き抜き領域とからなる主
IGBT部と、第一導電型半導体層以下の部分を主IG
BT部と共通にし、第一導電型半導体層の表面層の第二
導電型引き抜き領域に隣接した領域に形成された第二導
電型センスベース領域、その第二導電型センスベース領
域の表面層に選択的に形成された第一導電型センスエミ
ッタ領域と、第二導電型センスベース領域の第一導電型
半導体層と第一導電型センスエミッタ領域に挟まれた部
分であるセンスチャネル領域の表面上にセンスゲート絶
縁膜を介して形成されたセンスゲート電極と、センスチ
ャネル領域以外の第二導電型センスベース領域および第
一導電型センスエミッタ領域の表面上に共通に接触する
センスエミッタ電極とからなる電流検知のためのセンス
IGBT部とを有し、エミッタ電極とセンスエミッタ電
極との間に接続されたセンス抵抗での電圧降下を利用す
る電流検知部内蔵型絶縁ゲートバイポーラトランジスタ
において、保護のため検知すべき電流水準における主I
GBT部のオン電圧以下の範囲で、センスIGBT部の
電流−電圧特性が線型であるものとする。
To solve the above problems, the present invention provides a first conductivity type semiconductor layer and a second conductivity type selectively formed on a surface layer on one side of the first conductivity type semiconductor layer. Type base region, a first conductivity type emitter region selectively formed in a surface layer of the second conductivity type base region, a first conductivity type semiconductor layer and a first conductivity type emitter region of the second conductivity type base region The gate electrode formed on the surface of the channel region, which is the part sandwiched by the gate electrode, via the gate insulating film, and the surface of the second conductivity type base region and the first conductivity type emitter region other than the channel region are commonly contacted. An emitter electrode, a second conductivity type collector region formed in another portion of the surface layer of the first conductivity type semiconductor layer, and a collector electrode provided in contact with the surface of the second conductivity type collector region, One side of the first conductivity type semiconductor layer A main IGBT part, which is formed in another portion of the surface layer so as to partially overlap with the second conductivity type base region and has a second conductivity type extraction region in contact with the emitter electrode on the surface, and a first conductivity type Type IG
A second conductivity type sense base region formed in a region adjacent to the second conductivity type extraction region of the surface layer of the first conductivity type semiconductor layer in common with the BT portion, and a surface layer of the second conductivity type sense base region. On the surface of the sense channel region, which is a portion sandwiched between the first conductivity type sense emitter region selectively formed and the first conductivity type semiconductor layer of the second conductivity type sense base region and the first conductivity type sense emitter region. A sense gate electrode formed via a sense gate insulating film, and a sense emitter electrode commonly contacting the surfaces of the second conductivity type sense base region and the first conductivity type sense emitter region other than the sense channel region. Built-in current detection unit having a sense IGBT unit for current detection and utilizing a voltage drop in a sense resistor connected between an emitter electrode and a sense emitter electrode In the insulated gate bipolar transistor, the main in the current levels to be detected for protection I
It is assumed that the current-voltage characteristic of the sense IGBT unit is linear in the range equal to or lower than the ON voltage of the GBT unit.

【0021】センスIGBT部の電流−電圧特性が線型
であれば、センス抵抗での電圧降下に不連続点を生じな
い。そして、センス電圧の温度依存性が安定する。セン
スIGBT部の電流−電圧特性が線型であるためには、
第二導電型センスベース領域が一本のストライプ状であ
るものが良い。センスIGBT部のゲート幅が主IGB
T部のゲート幅に比べて狭いものでもよく、また、セン
スIGBT部のしきい値が主IGBT部のゲートのしき
い値に対し高いものでもよい。センスIGBT部のしき
い値を高めるには、第二導電型センスベース領域の表面
不純物濃度が主IGBT部の第二導電型ベース領域のそ
れより高いようにすればよい。
If the current-voltage characteristic of the sense IGBT section is linear, no discontinuity occurs in the voltage drop across the sense resistor. Then, the temperature dependence of the sense voltage becomes stable. In order for the current-voltage characteristic of the sense IGBT unit to be linear,
It is preferable that the second conductivity type sense base region is in the form of one stripe. The gate width of the sense IGBT section is the main IGBT
It may be narrower than the gate width of the T section, or the threshold of the sense IGBT section may be higher than the threshold of the gate of the main IGBT section. In order to increase the threshold value of the sense IGBT portion, the surface impurity concentration of the second conductivity type sense base region may be set higher than that of the second conductivity type base region of the main IGBT portion.

【0022】第二導電型センスベース領域が一本のスト
ライプ状であれば、その表面層の第一導電型センスエミ
ッタ領域から注入される第一導電型キャリア量が少な
く、第二導電型コレクタ層から注入される第二導電型ベ
ース層キャリア量も少なくなって、伝導度変調が起きに
くい。センスIGBT部のゲート幅を主IGBT部のゲ
ート幅に比べて狭いものとすれば、接合型FET効果に
よって、第二導電型ベース領域間をキャリアが通過する
際の抵抗分が増し、やはり伝導度変調が起きにくくな
る。第二導電型センスベース領域の表面不純物濃度を高
めるなどして、センスIGBT部のゲートのしきい値を
主IGBT部のゲートのしきい値に比べて高くすれば、
センスIGBT部のゲート電極にかかる実効的な電圧が
低くなり、チャネル領域の抵抗が増して第一導電型セン
スエミッタ領域から注入される第一導電型キャリア量が
少なくなり、やはり伝導度変調が起きにくくなる。
If the second-conductivity-type sense base region has one stripe shape, the amount of the first-conductivity-type carriers injected from the first-conductivity-type sense emitter region of the surface layer is small, and the second-conductivity-type collector layer. The amount of carriers of the second conductivity type base layer injected from is also small, and conductivity modulation is less likely to occur. If the gate width of the sense IGBT portion is made narrower than the gate width of the main IGBT portion, the junction FET effect increases the resistance when carriers pass between the second conductivity type base regions, and the conductivity is also increased. Modulation is less likely to occur. By increasing the surface impurity concentration of the second conductivity type sense base region and making the threshold value of the gate of the sense IGBT section higher than the threshold value of the gate of the main IGBT section,
The effective voltage applied to the gate electrode of the sense IGBT portion is lowered, the resistance of the channel region is increased, and the amount of carriers of the first conductivity type injected from the sense emitter region of the first conductivity type is decreased, which also causes conductivity modulation. It gets harder.

【0023】センスチャネル領域を主セル部のチャネル
領域よりも長くすること、センスゲート酸化膜上に部分
的に厚い酸化膜が形成すること、第一導電型センスエミ
ッタ領域を選択的に形成することによっても、センスI
GBT部の電流−電圧特性が線型に近くなる。センスチ
ャネル領域のチャネル長が長くなれば、チャネル抵抗が
増し、センスゲート酸化膜上に部分的に厚い酸化膜を形
成すれば、その下のチャネル領域が薄くなり、第一導電
型センスエミッタ領域を選択的に形成すれば、第一導電
型センスエミッタ領域の面積が減少して、いずれも第一
導電型センスエミッタ領域からの第一導電型キャリアの
注入量を低下させる。
To make the sense channel region longer than the channel region of the main cell portion, to partially form a thick oxide film on the sense gate oxide film, and to selectively form the first conductivity type sense emitter region. By sense i
The current-voltage characteristic of the GBT part becomes close to linear. If the channel length of the sense channel region is increased, the channel resistance is increased, and if a thick oxide film is partially formed on the sense gate oxide film, the channel region below it is thinned, and the first conductivity type sense emitter region is formed. If selectively formed, the area of the first-conductivity-type sense emitter region is reduced, and in both cases, the injection amount of the first-conductivity-type carriers from the first-conductivity-type sense emitter region is reduced.

【0024】更に、第二導電型センスベース領域上に分
離電極を形成し、主IGBT部のエミッタ電極と接続す
ることもよい。そのようにすれば、第一導電型センスエ
ミッタ領域からセンス抵抗に流れる電流は第一導電型キ
ャリアの電流のみとなり、センスIGBTはMOSFE
Tに近い動作をするようになる。
Further, a separation electrode may be formed on the second conductivity type sense base region and connected to the emitter electrode of the main IGBT portion. By doing so, the current flowing from the first-conductivity-type sense emitter region to the sense resistor is only the current of the first-conductivity-type carrier, and the sense IGBT is MOSFE.
It comes to behave like T.

【0025】電流検知のためのセンスIGBTを有する
電流検知部内蔵型IGBTにおいて、エミッタ電極とセ
ンスエミッタ電極との間にダイオードを接続することも
よい。そのようにすれば、センスIGBTのゲートにか
かる実効的なゲート電圧がダイオードの順電圧分だけ低
下する。従って、チャネル領域の抵抗が増して第一導電
型センスエミッタ領域から注入される第一導電型キャリ
ア量が少なくなり、やはり伝導度変調が起きにくくな
る。
In a current detection section built-in IGBT having a sense IGBT for current detection, a diode may be connected between the emitter electrode and the sense emitter electrode. By doing so, the effective gate voltage applied to the gate of the sense IGBT is reduced by the forward voltage of the diode. Therefore, the resistance of the channel region is increased, the amount of the first conductivity type carriers injected from the first conductivity type sense emitter region is reduced, and conductivity modulation is less likely to occur.

【0026】ダイオードがチップ上に形成され、そのダ
イオードの第二導電型アノード領域をセンスエミッタ電
極と接続したものとすることもできる。そのようにすれ
ば、ダイオードを外付けする必要がなく、また小型化で
きる。
It is also possible that a diode is formed on the chip and the second conductivity type anode region of the diode is connected to the sense emitter electrode. By doing so, it is not necessary to attach a diode externally, and the size can be reduced.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】以下図面を参照しながら、本発明
の実施の形態について説明する。尚、以下でp、nを冠
した層、領域等はそれぞれ正孔、電子が多数キャリアで
ある層、領域等を意味する。 〔実施例1〕図1派、本発明第一の実施例の電流検知部
内蔵型IGBTのセンスIGBT部14近傍のゲート電
極中央における水平断面図である。主IGBT部13の
ストライプ状のエミッタ電極8、ゲート電極7に取り囲
まれて、広いp分離領域上の酸化膜18があり、その中
央部に八角形のゲート電極27が見られる。図14の従
来例との違いは、センスIGBT部14が一本のセンス
エミッタストライプを有することである。従って、この
断面図では一本のストライプ状のセンスエミッタ電極2
8が見られるだけである。センスエミッタ電極28とセ
ンスゲート電極27とは図示されない絶縁膜で絶縁され
ている。八角形のセンスゲート電極27から図の下方に
延びている帯はセンスゲート電極27と主IGBT部1
3のゲート電極7とを結ぶ連結部である。なお、この連
結部の下にも後出のp分離領域が形成されている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following, layers, regions, etc. bearing p and n mean layers, regions, etc., in which holes and electrons are majority carriers, respectively. [Embodiment 1] FIG. 1 is a horizontal sectional view in the center of a gate electrode in the vicinity of a sense IGBT portion 14 of a current detection portion built-in type IGBT according to a first embodiment of the present invention. Surrounded by the striped emitter electrode 8 and the gate electrode 7 of the main IGBT portion 13, there is an oxide film 18 on a wide p isolation region, and an octagonal gate electrode 27 is seen in the central portion. The difference from the conventional example of FIG. 14 is that the sense IGBT section 14 has one sense emitter stripe. Therefore, in this sectional view, one stripe-shaped sense emitter electrode 2 is formed.
Only 8 can be seen. The sense emitter electrode 28 and the sense gate electrode 27 are insulated by an insulating film (not shown). The band extending downward from the octagonal sense gate electrode 27 in the drawing is the sense gate electrode 27 and the main IGBT portion 1.
3 is a connecting portion that connects the gate electrode 7 of FIG. Note that a p isolation region, which will be described later, is also formed under the connecting portion.

【0028】図3に、図1のA−A’線に沿った部分断
面を示す。図の右側部分は、電流検知部内蔵型IGBT
の主電流の導通、遮断のスイッチング作用を行う主IG
BT部13の活性領域である。図14の従来例と同じ
く、pコレクタ層1の上にn+バッファ層2を介して積
層されたnベース層3の表面層に選択的にpベース領域
4および一部に拡散深さの深いpウェル領域10が形成
されている。そのpベース領域4の表面層に選択的にn
エミッタ領域5が形成され、nベース層3とnエミッタ
領域5に挟まれたpベース領域4の表面上に、ゲート酸
化膜6を介して、多結晶シリコンからなりG端子に接続
されるゲート電極7が設けられている。また、pコレク
タ層1の裏面にはC端子に接続されるコレクタ電極9
が、nエミッタ領域5の上にはnエミッタ領域5とpウ
ェル領域10の表面に共通に接触しE端子に接続される
エミッタ電極8がそれぞれ設けられている。
FIG. 3 shows a partial cross section taken along the line AA 'in FIG. The right part of the figure is an IGBT with a built-in current detector.
Main IG that conducts switching operation for main current conduction and interruption
It is an active region of the BT portion 13. As in the conventional example shown in FIG. 14, the surface layer of the n base layer 3 laminated on the p collector layer 1 via the n + buffer layer 2 is selectively deep in the p base region 4 and a part thereof. A p-well region 10 is formed. Selectively n on the surface layer of the p base region 4.
A gate electrode formed of polycrystalline silicon on the surface of the p base region 4 sandwiched between the n base layer 3 and the n emitter region 5 in which the emitter region 5 is formed and made of polycrystalline silicon and connected to the G terminal. 7 is provided. In addition, a collector electrode 9 connected to the C terminal is formed on the back surface of the p collector layer 1.
However, on the n-emitter region 5, there are provided emitter electrodes 8 that are in common contact with the surfaces of the n-emitter region 5 and the p-well region 10 and are connected to the E terminal.

【0029】このようなIGBTのnベース層3は、例
えば、pコレクタ層1とその上に積層されたn+ バッフ
ァ層2とからなるサブストレート上にエピタキシャル成
長により形成される。またpベース領域4は、まず先に
形成したゲート電極7をマスクとした不純物の導入によ
り形成され、nエミッタ領域5は、図示されていないフ
ォトレジストをマスクとしての不純物の導入により形成
される。図のようにゲート電極7の上に、絶縁膜15を
介してエミッタ電極8を延長してもよい。
The n base layer 3 of such an IGBT is formed, for example, by epitaxial growth on a substrate composed of the p collector layer 1 and the n + buffer layer 2 laminated thereon. Further, p base region 4 is formed by introducing impurities using the gate electrode 7 formed earlier as a mask, and n emitter region 5 is formed by introducing impurities using a photoresist (not shown) as a mask. As shown in the figure, the emitter electrode 8 may be extended on the gate electrode 7 via the insulating film 15.

【0030】図3の左側部には、電流検知部として、セ
ンスIGBT部14が設けられている。センスIGBT
部14は上記説明の主IGBT部13と同時に形成され
る。すなわち、pコレクタ層1、n+ バッファ層2とn
ベース層3は主IGBT部13と共通であり、そのnベ
ース層3の表面層に選択的にpセンスベース領域24お
よび一部に拡散深さの深いpセンスウェル領域30が形
成されている。そのpセンスベース領域24の表面層に
選択的にnセンスエミッタ領域25が形成され、nベー
ス層3とnセンスエミッタ領域25に挟まれたpセンス
ベース領域24の表面上にセンスゲート酸化膜26を介
して多結晶シリコンからなるセンスゲート電極27が設
けられている。また、nセンスエミッタ領域25とpセ
ンスウェル領域30に共通に接触し、SE端子に接続さ
れるセンスエミッタ電極28が設けられている。pセン
スベース領域24の外側には、広いp分離領域16があ
り、その上は酸化膜18で覆われている。センスゲート
電極27と主IGBT部13のゲート電極7とは図示さ
れない部分で接続されている。
On the left side of FIG. 3, a sense IGBT section 14 is provided as a current detecting section. Sense IGBT
The portion 14 is formed at the same time as the main IGBT portion 13 described above. That is, p collector layer 1, n + buffer layer 2 and n
The base layer 3 is also common to the main IGBT portion 13, and a p sense base region 24 and a p sense well region 30 having a deep diffusion depth are selectively formed in the surface layer of the n base layer 3. An n sense emitter region 25 is selectively formed on the surface layer of the p sense base region 24, and a sense gate oxide film 26 is formed on the surface of the p sense base region 24 sandwiched between the n base layer 3 and the n sense emitter region 25. A sense gate electrode 27 made of polycrystalline silicon is provided via the. Further, a sense emitter electrode 28, which is in common contact with the n sense emitter region 25 and the p sense well region 30 and is connected to the SE terminal, is provided. A wide p isolation region 16 is provided outside the p sense base region 24, and an oxide film 18 covers the p isolation region 16. The sense gate electrode 27 and the gate electrode 7 of the main IGBT portion 13 are connected at a portion not shown.

【0031】センスエミッタ電極28はセンス抵抗32
を通じて主エミッタ電極8に接続される。図ではセンス
抵抗32は外付けの抵抗としたが、半導体素子内部に構
成することもできる。図3の中央部には、nベース層の
表面層にpベース領域4と一部が重複するようにp引き
抜き領域19が形成されている。このp引き抜き領域1
9は、表面上にエミッタ電極8が接触しており、オフ動
作時に主IGBT部13とセンスIGBT部14の境界
部分のnベース層3内の正孔を引き抜くためのものであ
る。
The sense emitter electrode 28 is a sense resistor 32.
Through to the main emitter electrode 8. Although the sense resistor 32 is an external resistor in the drawing, it may be formed inside the semiconductor element. In the center portion of FIG. 3, a p-pull-out region 19 is formed in the surface layer of the n-base layer so as to partially overlap the p-base region 4. This p extraction area 1
The emitter electrode 8 is in contact with the surface 9 and is for extracting holes in the n-base layer 3 at the boundary between the main IGBT part 13 and the sense IGBT part 14 during the OFF operation.

【0032】センスエミッタストライプは一本で、長環
状のnセンスエミッタ領域25が断面では二本になって
いることがわかる。このため図1に点線で示したセンス
電流の流れる活性領域17の面積は従来例に比べて、約
1/3になり、ゲート電圧印加時にnセンスエミッタ領
域25からセンスチャネル領域を通してnベース層3に
注入される電子の量は大幅に減少する。また、センスエ
ミッタストライプが一本だけで孤立しているため、注入
された電子電流がpnpトランジスタのベース電流とし
て働き難く、センスIGBT部14の伝導度変調が起き
にくくなつていると考えられる。
It can be seen that the sense emitter stripe is one and the long n-type emitter emitter region 25 is two in cross section. Therefore, the area of the active region 17 through which the sense current flows shown by the dotted line in FIG. 1 is about 1/3 of that of the conventional example, and when the gate voltage is applied, the n sense emitter region 25 and the n base layer 3 pass through the sense channel region. The amount of electrons injected into is greatly reduced. Further, it is considered that since the sense emitter stripe is isolated by only one stripe, the injected electron current is hard to act as the base current of the pnp transistor, and conductivity modulation of the sense IGBT portion 14 is hard to occur.

【0033】図22にこの実施例1のIGBTのセンス
IGBT部14の電流−電圧特性を示す。横軸は電圧
(VCE)、縦軸は電流(IC )である。比較のため、従
来の電流検知部内蔵型IGBTの電流−電圧特性を点線
で示した。実施例1のセンスIGBT部の曲線にはこの
電圧範囲では、従来の電流検知部内蔵型IGBTのセン
スIGBT部で見られた電流−電圧特性の負性抵抗領域
が発生していない。このため、センス電圧−コレクタ電
流特性に不連続領域が発生せず、センス電圧の温度依存
性が安定する。図23に、常温、高温でのセンス電圧の
センス抵抗依存性を示す。横軸はセンス抵抗RS 、縦軸
はセンス電圧VS である。センス電圧VSは定格電流の
二倍の電流を流したときのセンス抵抗での電圧降下とし
た。比較のため、従来の電流検知部内蔵型IGBTのそ
れも示した。25℃、125℃の曲線ともに、折れ曲が
りが見られず、ほぼ線型で同じような傾向を示す。ま
た、25℃、125℃の曲線が接近していて、温度依存
性が小さい。このことは、制限電流の設定が精密にでき
ることを意味している。 〔実施例2〕図2に、本発明第二の実施例の電流検知部
内蔵型IGBTのセンスIGBT部14近傍のゲート電
極中央における水平断面を示す。主IGBT部13のス
トライプ状のエミッタ電極8、ゲート電極7に取り囲ま
れて、p分離領域上の酸化膜18があり、その中央部に
八角形のセンスゲート電極27が見られる。センスエミ
ッタ電極28は長いものが四本、短いものが二本で図1
4の従来例と同じであるが、隣り合ったセンスエミッタ
電極28間のゲート電極27の幅が狭くなっている点が
異なっている。従って、ストライプ状のセンスエミッタ
電極28の下方には四本の長いセンスエミッタストライ
プと二本の短いセンスエミッタストライプがあることに
なる。
FIG. 22 shows the current-voltage characteristics of the sense IGBT section 14 of the IGBT of the first embodiment. The horizontal axis represents voltage (V CE ) and the vertical axis represents current (I C ). For comparison, the current-voltage characteristics of the conventional IGBT with a built-in current detector are shown by the dotted line. In this voltage range, the curve of the sense IGBT portion of the first embodiment does not have the negative resistance region of the current-voltage characteristic found in the sense IGBT portion of the conventional IGBT with a built-in current detection portion. Therefore, a discontinuous region does not occur in the sense voltage-collector current characteristic, and the temperature dependence of the sense voltage becomes stable. FIG. 23 shows the sense resistance dependence of the sense voltage at normal temperature and high temperature. The horizontal axis represents the sense resistance R S , and the vertical axis represents the sense voltage V S. The sense voltage V S is the voltage drop across the sense resistor when a current twice the rated current is applied. For comparison, a conventional IGBT with a built-in current detector is also shown. No bending is seen in both the 25 ° C. and 125 ° C. curves, and the curves are almost linear and show the same tendency. Further, the curves of 25 ° C. and 125 ° C. are close to each other, and the temperature dependence is small. This means that the limiting current can be set precisely. [Embodiment 2] FIG. 2 shows a horizontal cross section in the center of the gate electrode in the vicinity of the sense IGBT portion 14 of the current detection portion built-in type IGBT according to the second embodiment of the present invention. Surrounded by the stripe-shaped emitter electrode 8 and the gate electrode 7 of the main IGBT portion 13, there is an oxide film 18 on the p isolation region, and an octagonal sense gate electrode 27 can be seen in the center thereof. The sense emitter electrode 28 has four long ones and two short ones.
4 is the same as the conventional example, except that the width of the gate electrode 27 between the adjacent sense emitter electrodes 28 is narrowed. Therefore, there are four long sense emitter stripes and two short sense emitter stripes below the striped sense emitter electrode 28.

【0034】図4に、図2のB−B’線に沿った部分断
面を示す。主IGBT部13のゲート電極7の幅は、3
6μmであるが、センスIGBT部14のセンスゲート
電極27の幅は、13μmである。図24にこの実施例
2のIGBTのセンスIGBT部14の電流−電圧特性
を示す。横軸は間電圧(VCE)、縦軸は電流(IC )で
ある。比較のため、従来例のセンスIGBTの電流−電
圧特性も示した。本実施例のセンスIGBT部の特性に
はこの電圧範囲では、従来の電流検知部内蔵型IGBT
のセンスIGBTで見られた負性抵抗領域が発生してい
ない。本実施例のセンスIGBT部の特性は、従来例の
センスIGBTの電流−電圧特性に対して、電流が流れ
難く、大きな抵抗性を示していることがわかる。この原
因は、センスエミッタ電極28の間のセンスIGBT部
14のセンスゲート電極27の幅を小さくすることによ
って、二つのpセンスベース領域24間のnベース層3
の抵抗分が増す、いわゆる接合型FET効果によってセ
ンスIGBT部のベース電流が減少し、IGBTとして
の動作よりはMOSFETに似た動作となるためであ
る。電流−電圧特性が線型性を示していることからもこ
のことが裏付けられる。
FIG. 4 shows a partial cross section taken along the line BB 'in FIG. The width of the gate electrode 7 of the main IGBT portion 13 is 3
Although the width is 6 μm, the width of the sense gate electrode 27 of the sense IGBT portion 14 is 13 μm. FIG. 24 shows the current-voltage characteristics of the sense IGBT section 14 of the IGBT according to the second embodiment. The horizontal axis represents the inter-voltage (V CE ) and the vertical axis represents the current (I C ). For comparison, the current-voltage characteristics of the conventional sense IGBT are also shown. In this voltage range, the characteristics of the sense IGBT unit of the present embodiment are such that the conventional IGBT with a built-in current detection unit is used.
The negative resistance region seen in the sense IGBT of FIG. It can be seen that the characteristics of the sense IGBT portion of the present embodiment show a large resistance as compared with the current-voltage characteristics of the conventional sense IGBT, in which a current does not easily flow. The reason for this is that the width of the sense gate electrode 27 of the sense IGBT portion 14 between the sense emitter electrodes 28 is reduced, so that the n base layer 3 between the two p sense base regions 24 is reduced.
This is because the base current of the sense IGBT portion decreases due to the so-called junction-type FET effect in which the resistance component of is increased, and the operation becomes more like a MOSFET than the operation as an IGBT. This is supported by the fact that the current-voltage characteristics show linearity.

【0035】図23に、この実施例2の常温、高温での
センス電圧のセンス抵抗依存性も示した。25℃、12
5℃の曲線ともに、折れ曲がりが見られず、同じような
傾向を示す。また、25℃、125℃の曲線が接近して
いて、温度依存性が小さい。このことは、制限電流の設
定が精密にできることを意味している。 〔実施例3〕図5に、本発明第三の実施例の電流検知部
内蔵型IGBTのセンスIGBT部14近傍の部分断面
を示す。
FIG. 23 also shows the sense resistance dependence of the sense voltage at room temperature and high temperature in Example 2. 25 ° C, 12
No bending was observed on both curves at 5 ° C., and the same tendency was exhibited. Further, the curves of 25 ° C. and 125 ° C. are close to each other, and the temperature dependence is small. This means that the limiting current can be set precisely. [Embodiment 3] FIG. 5 shows a partial cross section in the vicinity of the sense IGBT portion 14 of the current detection portion built-in type IGBT according to the third embodiment of the present invention.

【0036】この図は、図15の従来例とほぼ同じに見
えるが、不純物濃度が異なっているのである。すなわ
ち、主IGBT部13のpベース領域4とセンスIGB
T部14のpセンスベース領域24の表面濃度が異な
り、pセンスベース領域24の表面濃度が約1.2倍高
くなっている。従って、これまでの実施例とは違って、
主IGBT部13とセンスIGBT部14とを全く同時
には形成できない。製造方法としては、主IGBT部1
3のpベース領域4とセンスIGBT部14のホウ素の
イオン注入量を変えて行う。
This figure looks almost the same as the conventional example of FIG. 15, but the impurity concentration is different. That is, the p base region 4 of the main IGBT portion 13 and the sense IGBT
The surface concentration of the p-sense base region 24 of the T portion 14 is different, and the surface concentration of the p-sense base region 24 is about 1.2 times higher. Therefore, unlike the previous examples,
The main IGBT part 13 and the sense IGBT part 14 cannot be formed at the same time. As a manufacturing method, the main IGBT unit 1
The ion implantation amount of boron in the p base region 4 of 3 and the sense IGBT portion 14 is changed.

【0037】このため、センスIGBT部14のしきい
値は主IGBT部13のそれより高くなる。このように
センスIGBT部14のしきい値を増大させると、セン
スゲート電極27にかかる実効的なゲート電圧が低下し
たと同じである。すなわち、センスIGBT部の動作と
しては、ゲート電圧が低い分だけ、センスチャネル領域
31にできる反転層が低減され、nセンスエミッタ領域
25からnベース層3に注入される電子電流が減少す
る。これにより、pコレクタ層1からの正孔の注入が抑
制されて、センスIGBT部14の動作が、MOSFE
Tに似た動作になり、上記の例と同様にセンスIGBT
部14の電流−電圧特性は線型に近い特性を示すことに
なる。
Therefore, the threshold value of the sense IGBT section 14 becomes higher than that of the main IGBT section 13. Increasing the threshold value of the sense IGBT portion 14 in this way is the same as decreasing the effective gate voltage applied to the sense gate electrode 27. That is, in the operation of the sense IGBT portion, the inversion layer formed in the sense channel region 31 is reduced and the electron current injected from the n sense emitter region 25 to the n base layer 3 is reduced by the amount corresponding to the lower gate voltage. As a result, the injection of holes from the p collector layer 1 is suppressed, and the operation of the sense IGBT section 14 is
The operation is similar to T, and the sense IGBT is the same as the above example.
The current-voltage characteristic of the portion 14 is close to a linear characteristic.

【0038】その結果、センスIGBT部14の動作は
主IGBT部13のそれからずれたものとなり、センス
電圧の温度依存性を小さくすることができる。 〔実施例4〕図6に、本発明第四の実施例の電流検知部
内蔵型IGBTのセンスIGBT部14近傍の部分断面
を示す。この実施例が従来例と異なっているのは、主I
GBT部13のチャネル領域11のチャネル長よりもセ
ンスIGBT部14のセンスチャネル領域31のそれが
長く形成されている点である。
As a result, the operation of the sense IGBT section 14 deviates from that of the main IGBT section 13, and the temperature dependence of the sense voltage can be reduced. [Embodiment 4] FIG. 6 shows a partial cross section in the vicinity of the sense IGBT portion 14 of the current detection portion built-in type IGBT according to the fourth embodiment of the present invention. This embodiment is different from the conventional example in that the main I
This is that the sense channel region 31 of the sense IGBT unit 14 is formed longer than the channel length of the channel region 11 of the GBT unit 13.

【0039】図25にセンスIGBT部14のチャネル
長が長い場合と短い場合との電流−電圧特性の比較を示
す。チャネル長が長くなると、チャネル抵抗が増し、M
OSFETの電圧降下が大きくなるが、電流−電圧特性
曲線に不連続領域が発生していない。逆にチャネル長が
短い従来例では(点線)、IGBTとしての動作が大き
くなり、電流−電圧特性曲線に不連続領域が発生して、
センス電圧の温度依存性が悪化する。従って、センスチ
ャネル領域31のチャネル長を長くすることにより、M
OSFETに似た特性となり、その結果センス電圧の温
度依存性は向上する。
FIG. 25 shows a comparison of current-voltage characteristics when the channel length of the sense IGBT section 14 is long and when it is short. As the channel length increases, the channel resistance increases and M
Although the voltage drop of the OSFET becomes large, the discontinuous region does not occur in the current-voltage characteristic curve. On the contrary, in the conventional example having a short channel length (dotted line), the operation as the IGBT becomes large, and a discontinuous region occurs in the current-voltage characteristic curve,
The temperature dependence of the sense voltage deteriorates. Therefore, by increasing the channel length of the sense channel region 31, M
The characteristics are similar to those of the OSFET, and as a result, the temperature dependence of the sense voltage is improved.

【0040】一般に、IGBTのチャネル長を長くする
と、IGBTのオン電圧とスイッチング損失とのトレー
ドオフ特性が悪化する(図26)。チャネル長が長くな
ると、チャネル抵抗が増し、MOSFETの電圧降下が
大きくなり、オン電圧が増大するためである。IGBT
のオン電圧全体にしめるMOSFETの電圧降下の割合
が大きいので、オン電圧全体の低下を図るために、電子
線照射後のキャリアライフタイムの回復を大きくする
と、スイッチング損失の悪化を招くことになる。
Generally, when the channel length of the IGBT is increased, the trade-off characteristic between the ON voltage of the IGBT and the switching loss is deteriorated (FIG. 26). This is because as the channel length increases, the channel resistance increases, the voltage drop of the MOSFET increases, and the on-voltage increases. IGBT
Since the ratio of the voltage drop of the MOSFET for the entire ON voltage is large, if the recovery of the carrier lifetime after electron beam irradiation is increased in order to reduce the overall ON voltage, the switching loss will be worsened.

【0041】そこで、主IGBT部13のチャネル長は
短いままとし、センスIGBT部14のチャネル領域3
1だけのチャネル長を長くすることが必要となる。 〔実施例5〕図7に、本発明第五の実施例の電流検知部
内蔵型IGBTのセンスIGBT部14近傍の部分断面
を示す。この実施例が従来例と異なっているのは、セン
スIGBT部14のゲート酸化膜26上のセンスチャネ
ル領域31上以外の部分に厚い酸化膜18が形成されそ
の上にセンスゲート電極27が形成されている点であ
る。主IGBT部13のゲート酸化膜6は薄いままとす
る。
Therefore, the channel length of the main IGBT part 13 is kept short and the channel region 3 of the sense IGBT part 14 is kept.
It is necessary to increase the channel length by only 1. [Embodiment 5] FIG. 7 shows a partial cross section in the vicinity of the sense IGBT portion 14 of the current detection portion built-in type IGBT according to a fifth embodiment of the present invention. This embodiment is different from the conventional example in that a thick oxide film 18 is formed on the gate oxide film 26 of the sense IGBT portion 14 other than on the sense channel region 31 and a sense gate electrode 27 is formed thereon. That is the point. The gate oxide film 6 of the main IGBT portion 13 is left thin.

【0042】このように、テラス状のゲート酸化膜を形
成すると、センスIGBT部14のオン電圧が増大す
る。その理由は、センスチャネル領域31上部以外のn
ベース層3上のセンスゲート酸化膜26上に厚い酸化膜
18を形成すると、ゲート電圧を印加した時、nベース
層3の表面層に生じる蓄積層23のキャリア濃度が低
く、その伝導度が低下するためである。
When the terrace-shaped gate oxide film is formed in this manner, the ON voltage of the sense IGBT portion 14 increases. The reason is that n other than the upper portion of the sense channel region 31
When the thick oxide film 18 is formed on the sense gate oxide film 26 on the base layer 3, when the gate voltage is applied, the carrier concentration of the storage layer 23 generated in the surface layer of the n base layer 3 is low and its conductivity is lowered. This is because

【0043】センスIGBT部14のセンスゲート酸化
膜26上に厚い酸化膜18を形成することによって、セ
ンスIGBT部14はオンしにくくなり、主IGBT部
に比較してMOSFET類似の動作を示すことになる。
その結果、主IGBT部とセンスIGBT部の動作特性
がずらされ、センス電圧の温度依存性を改善することが
できる。 〔実施例6〕図8は、本発明第六の実施例の電流検知部
内蔵型IGBTのセンスIGBT部14のエミッタスト
ライプ近傍の部分斜視図である。この実施例が従来例と
異なっているのは、pセンスベース領域24の表面層に
nセンスエミッタ領域25が断続する短冊状に形成され
ている点である。
By forming the thick oxide film 18 on the sense gate oxide film 26 of the sense IGBT portion 14, it becomes difficult for the sense IGBT portion 14 to turn on, and the operation similar to the MOSFET is exhibited as compared with the main IGBT portion. Become.
As a result, the operating characteristics of the main IGBT part and the sense IGBT part are shifted, and the temperature dependence of the sense voltage can be improved. [Sixth Embodiment] FIG. 8 is a partial perspective view in the vicinity of an emitter stripe of a sense IGBT portion 14 of an IGBT with a built-in current detection portion according to a sixth embodiment of the present invention. This example differs from the conventional example in that an n-sense emitter region 25 is formed in a strip shape in the surface layer of the p-sense base region 24.

【0044】このようにnセンスエミッタ領域25を部
分的に形成すれば、ゲートオン時にnセンスエミッタ領
域25からnベース層3に注入される電子電流が減少す
ることになる。そして、下方のpコレクタ層から注入さ
れる正孔が抑制され、MOSFET類似の動作をするこ
とになる。その結果、センス電圧の温度依存性を改善す
ることができる。 〔実施例7〕図9に、本発明第七の実施例の電流検知部
内蔵型IGBTのセンスIGBT部14近傍の部分断面
を示す。この実施例が従来例と異なっているのは、セン
スエミッタ電極28がnセンスエミッタ領域25にのみ
接触しており、pセンスウェル領域30には別の分離電
極41が接触している点である。nセンスエミッタ領域
25とpセンスウェル領域30との境界の表面上は絶縁
膜で覆われている。
By partially forming the n-sense emitter region 25 as described above, the electron current injected from the n-sense emitter region 25 into the n-base layer 3 at the time of gate-on is reduced. Then, the holes injected from the lower p collector layer are suppressed, and the MOSFET-like operation is performed. As a result, the temperature dependence of the sense voltage can be improved. [Embodiment 7] FIG. 9 shows a partial cross section in the vicinity of the sense IGBT portion 14 of the current detection portion built-in type IGBT according to a seventh embodiment of the present invention. This embodiment is different from the conventional example in that the sense emitter electrode 28 is in contact only with the n sense emitter region 25 and the p sense well region 30 is in contact with another separation electrode 41. . The surface of the boundary between the n sense emitter region 25 and the p sense well region 30 is covered with an insulating film.

【0045】このような構造にすることによって、IG
BTのディメンションをもちながら完全なMOSFET
としての動作をすることができる。以下、センスIGB
T部14の動作を図9に沿って説明する。C端子にSE
端子に対して正の電圧を印加した状態で、センスゲート
電極27、にしきい値以上の電圧を印加することによつ
て、センスゲート電極27の直下のpセンスベース領域
24の表面層に反転層が形成され、その反転層を通って
nセンスエミッタ領域25から電子がnベース層3、n
+ バッファ層2に注入される。(すなわち、nセンスエ
ミッタ領域25、pセンスベース領域24とnベース層
3とからなるMOSFETが導通する。)pコレクタ層
1とn+ バッファ層2との間の接合は順バイアスされて
いるので、この接合から電子が注入される。この電子電
流は、pコレクタ層1、n+ バッファ層2とnベース層
3、pセンスベース領域24をそれぞれエミッタ、ベー
ス、コレクタとするpnpトランジスタのベース電流と
なるので、このトランジスタが動作し、pコレクタ層1
から多量の正孔が注入されて伝導度変調を発生してIG
BTがオンする。このとき、pセンスベース領域24上
には分離電極41が設けられているので、正孔電流は分
離電極41へ流入し、センスエミッタ電極28には流れ
ない。従ってセンスエミッタ電極28には電子電流しか
流れないことになる。このセンスエミッタ電極28から
センス抵抗32を介してエミッタ電極8に接続すること
によって、IGBTの構造をもちながらMOSFETと
しての動作をさせることができる。
With such a structure, the IG
Complete MOSFET with dimensions of BT
Can operate as. Below, sense IGB
The operation of the T section 14 will be described with reference to FIG. SE on C terminal
By applying a voltage equal to or higher than the threshold value to the sense gate electrode 27 in the state where a positive voltage is applied to the terminal, the inversion layer is formed on the surface layer of the p-sense base region 24 immediately below the sense gate electrode 27. Through the inversion layer, electrons from the n sense emitter region 25 are transferred to the n base layer 3, n.
+ Injected into the buffer layer 2. (That is, the MOSFET composed of the n-sense emitter region 25, the p-sense base region 24 and the n-base layer 3 becomes conductive.) Since the junction between the p-collector layer 1 and the n + buffer layer 2 is forward biased. , Electrons are injected from this junction. This electron current becomes a base current of a pnp transistor having the p collector layer 1, the n + buffer layer 2 and the n base layer 3, and the p sense base region 24 as an emitter, a base, and a collector, respectively. p collector layer 1
A large amount of holes are injected from the
BT turns on. At this time, since the separation electrode 41 is provided on the p-sense base region 24, the hole current flows into the separation electrode 41 and does not flow into the sense emitter electrode 28. Therefore, only the electron current flows through the sense emitter electrode 28. By connecting the sense emitter electrode 28 to the emitter electrode 8 via the sense resistor 32, it is possible to operate as a MOSFET while having an IGBT structure.

【0046】このように、センスIGBT部14をMO
SFETとして動作させるために、その電流−電圧特性
はMOSFETとしての特性を示すことになり、センス
電圧の温度依存性を改善することができる。 〔実施例8〕図10に、本発明第八の実施例の電流検知
部内蔵型IGBTのセンスIGBT部14近傍の部分断
面を示す。この実施例が従来例と異なっているのは、主
IGBT部13のエミッタ電極8とセンスIGBT部1
4のセンスエミッタ電極28との間にセンス抵抗32と
直列にダイオード33が挿入されている点である。
In this way, the sense IGBT unit 14 is
In order to operate as an SFET, its current-voltage characteristics show characteristics of a MOSFET, and the temperature dependence of the sense voltage can be improved. [Embodiment 8] FIG. 10 shows a partial cross section in the vicinity of the sense IGBT portion 14 of the current detection portion built-in type IGBT according to an eighth embodiment of the present invention. This embodiment differs from the conventional example in that the emitter electrode 8 of the main IGBT portion 13 and the sense IGBT portion 1 are
The point is that the diode 33 is inserted in series with the sense resistor 32 between the sense emitter electrode 28 of FIG.

【0047】図12にこの実施例8の等価回路を示す。
このような構造にすることにより、センスIGBT部1
4のセンスエミッタ電極28にかかる電圧は、主IGB
T部13のエミッタ電極8の電圧より、ダイオード33
の順電圧分だけ低下することになる。その結果センスI
GBT部14の電流−電圧特性曲線の負性抵抗領域には
かからなくなる。そして、センス電圧の温度依存性を低
減することが可能となる。 〔実施例9〕図11に、本発明第九の実施例の電流検知
部内蔵型IGBTのセンスIGBT部14近傍の部分断
面を示す。この例は上記実施例8の変形例であり、ダイ
オード33が、IGBTチップ上に形成されているもの
である。すなわち、センスIGBT部14のp分離領域
16を覆う酸化膜18上に多結晶シリコンのpアノード
領域34とnカソード領域35からなるダイオード33
が形成されている。pアノード領域34には、センスエ
ミッタ電極28が接触し、nカソード領域35に接触す
るカソード電極は、センス抵抗32を介してエミッタ電
極8に接続される。
FIG. 12 shows an equivalent circuit of the eighth embodiment.
With such a structure, the sense IGBT unit 1
The voltage applied to the sense emitter electrode 28 of No. 4 is
From the voltage of the emitter electrode 8 of the T portion 13, the diode 33
Will be reduced by the forward voltage. As a result, sense I
It does not apply to the negative resistance region of the current-voltage characteristic curve of the GBT unit 14. Then, the temperature dependence of the sense voltage can be reduced. [Embodiment 9] FIG. 11 shows a partial cross section in the vicinity of the sense IGBT portion 14 of a current detection portion built-in type IGBT according to a ninth embodiment of the present invention. This example is a modification of the above-described eighth embodiment, and the diode 33 is formed on the IGBT chip. That is, the diode 33 including the p anode region 34 and the n cathode region 35 of polycrystalline silicon is formed on the oxide film 18 covering the p isolation region 16 of the sense IGBT portion 14.
Are formed. A sense emitter electrode 28 is in contact with the p anode region 34, and a cathode electrode in contact with the n cathode region 35 is connected to the emitter electrode 8 via the sense resistor 32.

【0048】この実施例9の電流検知部内蔵型IGBT
の動作は実施例8と同様であり、センス電圧の温度依存
性を低減することが可能となる。
IGBT with a built-in current detector of the ninth embodiment
The operation of is similar to that of the eighth embodiment, and the temperature dependence of the sense voltage can be reduced.

【0049】[0049]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、主
IGBT部とセンスIGBT部とを有し、エミッタ電極
とセンスエミッタ電極との間に接続された抵抗での電圧
降下を利用する電流検知部内蔵型IGBTにおいて、第
二導電型センスベース領域のストライプを一本にした
り、センスエミッタ電極間のセンスゲート電極の幅を狭
くしたり、センスゲートのしきい値を主IGBT部のゲ
ートのしきい値より高くするなどの手段により、保護の
ため検知すべき電流水準における主IGBTのオン電圧
以下の範囲で、センスIGBTの電流−電圧特性をほぼ
線型にすることによって、センス電圧の不連続点をなく
し、センス電圧の温度依存性を改善することができる。
その結果、電流の検知精度が大幅に高められ、確実に半
導体素子および回路が保護されるようになる。
As described above, according to the present invention, a current having a main IGBT portion and a sense IGBT portion and utilizing a voltage drop at a resistor connected between an emitter electrode and a sense emitter electrode is used. In the detector built-in type IGBT, the stripes of the second conductivity type sense base region are made one, the width of the sense gate electrode between the sense emitter electrodes is narrowed, and the threshold of the sense gate is set to the gate of the main IGBT part. The sense voltage is discontinuous by making the current-voltage characteristic of the sense IGBT almost linear within a range below the on-voltage of the main IGBT at the current level to be detected for protection by means such as making it higher than the threshold value. The point can be eliminated and the temperature dependence of the sense voltage can be improved.
As a result, the current detection accuracy is significantly improved, and the semiconductor element and the circuit are surely protected.

【0050】また、エミッタ電極とセンスエミッタ電極
との間にダイオードを挿入することにより、同様の効果
が得られることを示した。
It was also shown that the same effect can be obtained by inserting a diode between the emitter electrode and the sense emitter electrode.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明第一の実施例の電流検知部内蔵型IGB
Tのゲート電極中央における水平断面図
FIG. 1 is a first embodiment of the present invention, a current detection unit built-in IGBT.
Horizontal sectional view of the gate electrode center of T

【図2】本発明第二の実施例の電流検知部内蔵型IGB
Tのゲート電極中央における水平断面図
FIG. 2 is a second embodiment of the present invention built-in current detector IGB.
Horizontal sectional view of the gate electrode center of T

【図3】図1の実施例のA−A’線に沿った部分断面図FIG. 3 is a partial cross-sectional view taken along the line A-A ′ of the embodiment of FIG.

【図4】図3の実施例のB−B’線に沿った部分断面図FIG. 4 is a partial cross-sectional view taken along the line B-B ′ of the embodiment of FIG.

【図5】本発明第三の実施例の電流検知部内蔵型IGB
Tの部分断面図
FIG. 5 is an IGBT with a built-in current detector according to a third embodiment of the present invention.
Partial sectional view of T

【図6】本発明第四の実施例の電流検知部内蔵型IGB
Tの部分断面図
FIG. 6 is an IGBT with a built-in current detector according to a fourth embodiment of the present invention.
Partial sectional view of T

【図7】本発明第五の実施例の電流検知部内蔵型IGB
Tの部分断面図
FIG. 7 is an IGBT with a built-in current detector according to a fifth embodiment of the present invention.
Partial sectional view of T

【図8】本発明第六の実施例の電流検知部内蔵型IGB
Tの部分断面図
FIG. 8 is an IGBT with a built-in current detection unit according to a sixth embodiment of the present invention.
Partial sectional view of T

【図9】本発明第七の実施例の電流検知部内蔵型IGB
Tの部分斜視図
FIG. 9 is an IGBT with a built-in current detector according to a seventh embodiment of the present invention.
Partial perspective view of T

【図10】本発明第八の実施例の電流検知部内蔵型IG
BTの部分断面図
FIG. 10 is a current detection unit built-in IG according to an eighth embodiment of the present invention.
Partial sectional view of BT

【図11】本発明第九の実施例の電流検知部内蔵型IG
BTの部分断面図
FIG. 11 is an IG with a built-in current detector according to a ninth embodiment of the present invention.
Partial sectional view of BT

【図12】本発明第八の実施例の等価回路図FIG. 12 is an equivalent circuit diagram of an eighth embodiment of the present invention.

【図13】電流検知部内蔵型IGBTを使用した回路の
FIG. 13 is a diagram of a circuit using an IGBT with a built-in current detection unit.

【図14】従来の電流検知部内蔵型IGBTのゲート電
極中央における水平断面図
FIG. 14 is a horizontal cross-sectional view in the center of the gate electrode of a conventional IGBT with a built-in current detector

【図15】図14の従来例のC−C’線に沿った部分断
面図
FIG. 15 is a partial cross-sectional view taken along the line CC ′ of the conventional example of FIG.

【図16】過電流時のタイミングチャートFIG. 16 is a timing chart at the time of overcurrent

【図17】負荷短絡時のタイミングチャートFIG. 17 is a timing chart when a load is short-circuited.

【図18】IPMの保護回路の図FIG. 18 is a diagram of a protection circuit of the IPM.

【図19】(a)、(b)は負荷短絡時の電流、電圧波
形図
19 (a) and 19 (b) are current and voltage waveform diagrams when a load is short-circuited.

【図20】従来の電流検知部内蔵型IGBTのセンス電
圧の温度依存性を示す図
FIG. 20 is a diagram showing the temperature dependence of the sense voltage of a conventional IGBT with a built-in current detector.

【図21】従来の電流検知部内蔵型IGBTのセンスI
GBT部の電流−電圧特性図
FIG. 21 is a sense I of a conventional IGBT with a built-in current detector.
Current-voltage characteristic diagram of GBT

【図22】本発明第一の実施例の電流検知部内蔵型IG
BTのセンスIGBT部の電流−電圧特性図
FIG. 22 is a current detection unit built-in IG according to the first embodiment of the present invention.
Current-voltage characteristic diagram of sense IGBT part of BT

【図23】本発明第一、第二の実施例の電流検知部内蔵
型IGBTのセンス電圧の温度依存性を示す図
FIG. 23 is a diagram showing the temperature dependence of the sense voltage of the current detection section built-in type IGBTs according to the first and second embodiments of the present invention.

【図24】本発明第二の実施例の電流検知部内蔵型IG
BTのセンスIGBT部の電流−電圧特性図
FIG. 24 is a current detection section built-in IG according to a second embodiment of the present invention.
Current-voltage characteristic diagram of sense IGBT part of BT

【図25】本発明第四の実施例の電流検知部内蔵型IG
BTのセンスIGBT部の電流−電圧特性の温度依存性
を示す図
FIG. 25 is a current detection section built-in IG according to a fourth embodiment of the present invention.
The figure which shows the temperature dependence of the current-voltage characteristic of the sense IGBT part of BT.

【図26】本発明第四の実施例の電流検知部内蔵型IG
BTのオン電圧−スイッチング損失のトレードオフ特性
FIG. 26 is a current detection section built-in IG according to a fourth embodiment of the present invention.
BT on-voltage-switching loss trade-off characteristic diagram

【図27】主IGBT部の電流−電圧特性図FIG. 27 is a current-voltage characteristic diagram of the main IGBT section.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 pコレクタ層 2 n+ バッファ層 3 nベース層 4 pベース領域 5 nエミッタ領域 6 ゲート酸化膜 7 ゲート電極 8 エミッタ電極 9 コレクタ電極 10 pウェル領域 11 チャネル領域 13 主IGBT部 14 センスIGBT部 15 絶縁膜 16 p分離領域 17 活性領域 18 酸化膜 19 p引き抜き領域 20 保護回路 21 負荷 22 電源 23 蓄積層 24 pセンスベース領域 25 nセンスエミッタ領域 26 センスゲート酸化膜 27 センスゲート電極 28 センスエミッタ電極 30 pセンスウェル領域 31 センスチャネル領域 32、32a、32b センス抵抗 33 センスダイオード 34 pセンスアノード領域 35 nセンスカソード領域 41 分離電極1 p collector layer 2 n + buffer layer 3 n base layer 4 p base region 5 n emitter region 6 gate oxide film 7 gate electrode 8 emitter electrode 9 collector electrode 10 p well region 11 channel region 13 main IGBT part 14 sense IGBT part 15 Insulating film 16 p Isolation region 17 Active region 18 Oxide film 19 p Extraction region 20 Protection circuit 21 Load 22 Power supply 23 Storage layer 24 p Sense base region 25 n Sense emitter region 26 Sense gate oxide film 27 Sense gate electrode 28 Sense emitter electrode 30 p sense well region 31 sense channel region 32, 32a, 32b sense resistor 33 sense diode 34 p sense anode region 35 n sense cathode region 41 isolation electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 工藤 基 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Motoki Kudo 1-1-1 Tanabe Shinda, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture Inside Fuji Electric Co., Ltd.

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】第一導電型半導体層と、その第一導電型半
導体層の一方の側の表面層に選択的に形成された第二導
電型ベース領域と、その第二導電型ベース領域の表面層
に選択的に形成された第一導電型エミッタ領域と、第二
導電型ベース領域の第一導電型半導体層と第一導電型エ
ミッタ領域に挟まれた部分であるチャネル領域の表面上
にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、チャ
ネル領域以外の第二導電型ベース領域および第一導電型
エミッタ領域の表面上に共通に接触するエミッタ電極
と、第一導電型半導体層の表面層の別の部分に形成され
た第二導電型コレクタ領域と、その第二導電型コレクタ
領域の表面に接触して設けられたコレクタ電極と、その
第一導電型半導体層の一方の側の表面層の別の部分に第
二導電型ベース領域と一部を重複して形成され、表面上
にエミッタ電極が接触している第二導電型引き抜き領域
とからなる主絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(以下
主IGBTと略す)部と、第一導電型半導体層以下の部
分を主IGBT部と共通にし、第一導電型半導体層の表
面層の第二導電型引き抜き領域に隣接した領域に形成さ
れた第二導電型センスベース領域と、その第二導電型セ
ンスベース領域の表面層に選択的に形成された第一導電
型センスエミッタ領域と、第二導電型センスベース領域
の第一導電型半導体層と第一導電型センスエミッタ領域
に挟まれた部分であるセンスチャネル領域の表面上にセ
ンスゲート絶縁膜を介して形成されたセンスゲート電極
と、センスチャネル領域以外の第二導電型センスベース
領域および第一導電型センスエミッタ領域の表面上に共
通に接触するセンスエミッタ電極とからなる電流検知の
ためのセンス絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(以下
センスIGBTと略す)部とを有し、エミッタ電極とセ
ンスエミッタ電極との間に接続された抵抗での電圧降下
を利用する電流検知部内蔵型絶縁ゲートバイポーラトラ
ンジスタ(以下電流検知部内蔵型IGBTと略す)にお
いて、 保護のため検知すべき電流水準における主IGBTのオ
ン電圧以下の範囲で、センスIGBT部の電流−電圧特
性が線型であることを特徴とする電流検知部内蔵型IG
BT。
1. A first conductivity type semiconductor layer, a second conductivity type base region selectively formed on a surface layer on one side of the first conductivity type semiconductor layer, and a second conductivity type base region. On the surface of the channel region, which is the portion between the first conductivity type emitter region selectively formed in the surface layer and the first conductivity type semiconductor layer of the second conductivity type base region and the first conductivity type emitter region. A gate electrode formed via a gate insulating film, an emitter electrode commonly contacting the surfaces of the second conductivity type base region and the first conductivity type emitter region other than the channel region, and the surface of the first conductivity type semiconductor layer. A second conductivity type collector region formed in another portion of the layer, a collector electrode provided in contact with the surface of the second conductivity type collector region, and a surface of one side of the first conductivity type semiconductor layer. Second conductivity type base region in another part of layer A main insulated gate bipolar transistor (hereinafter abbreviated as main IGBT) portion, which is partially overlapped and has a second conductivity type extraction region in contact with the emitter electrode on the surface, and a first conductivity type semiconductor layer or less Of the second conductivity type sense base region formed in a region of the surface layer of the first conductivity type semiconductor layer adjacent to the second conductivity type extraction region, and the second conductivity type sense base. A first conductivity type sense emitter region selectively formed in the surface layer of the region, and a sense that is a part of the second conductivity type sense base region sandwiched between the first conductivity type semiconductor layer and the first conductivity type sense emitter region. A sense gate electrode formed on the surface of the channel region via a sense gate insulating film, a second conductivity type sense base region other than the sense channel region, and a first conductivity type sense emitter. A sense insulated gate bipolar transistor (hereinafter abbreviated as sense IGBT) portion for current detection, which includes a sense emitter electrode in common contact on the surface of the region, and is connected between the emitter electrode and the sense emitter electrode. In an insulated gate bipolar transistor with a built-in current detection unit (hereinafter abbreviated as IGBT with a built-in current detection unit) that utilizes the voltage drop across a resistor, in the range below the on-voltage of the main IGBT at the current level to be detected for protection, IG with a built-in current detector, wherein the current-voltage characteristic of the sense IGBT unit is linear
BT.
【請求項2】第二導電型センスベース領域が一本のスト
ライプ状であることを特徴とする請求項1記載の電流検
知部内蔵型IGBT。
2. The current detection part built-in IGBT according to claim 1, wherein the second conductivity type sense base region has a single stripe shape.
【請求項3】センスIGBT部のセンスエミッタ電極間
のセンスゲート電極の幅が主IGBT部のゲート電極の
幅に比べて狭いことを特徴とする請求項1記載の電流検
知部内蔵型IGBT。
3. The current detection unit built-in IGBT according to claim 1, wherein the width of the sense gate electrode between the sense emitter electrodes of the sense IGBT unit is narrower than the width of the gate electrode of the main IGBT unit.
【請求項4】センスIGBT部のゲートのしきい値が主
IGBT部のゲートのしきい値に比べて高いことを特徴
とする請求項1記載の電流検知部内蔵型IGBT。
4. The current detection unit built-in IGBT according to claim 1, wherein the threshold value of the gate of the sense IGBT section is higher than the threshold value of the gate of the main IGBT section.
【請求項5】センスIGBT部の第二導電型センスベー
ス領域の表面不純物濃度が主IGBT部の第二導電型ベ
ース領域のそれより高いことを特徴とする請求項4記載
の電流検知部内蔵型IGBT。
5. The current sensing part built-in type according to claim 4, wherein the surface impurity concentration of the second conductivity type sense base region of the sense IGBT part is higher than that of the second conductivity type base region of the main IGBT part. IGBT.
【請求項6】センスIGBT部のセンスチャネル領域の
チャネル長が主IGBT部のチャネル領域のそれよりも
長いことを特徴とする請求項1記載の電流検知部内蔵型
IGBT。
6. The current sensing part built-in IGBT according to claim 1, wherein a channel length of the sense channel region of the sense IGBT part is longer than that of the channel region of the main IGBT part.
【請求項7】センスゲート酸化膜上に部分的に厚い酸化
膜が形成されていることを特徴とする請求項1記載の電
流検知部内蔵型IGBT。
7. The current sensing part built-in IGBT according to claim 1, wherein a thick oxide film is partially formed on the sense gate oxide film.
【請求項8】第一導電型センスエミッタ領域が断続する
短冊状の部分を有することを特徴とする請求項1記載の
電流検知部内蔵型IGBT。
8. The current detection unit built-in IGBT according to claim 1, wherein the first conductivity type sense emitter region has an intermittent strip-shaped portion.
【請求項9】第一導電型半導体層と、その第一導電型半
導体層の一方の側の表面層に選択的に形成された第二導
電型ベース領域と、その第二導電型ベース領域の表面層
に選択的に形成された第一導電型エミッタ領域と、第二
導電型ベース領域の第一導電型半導体層と第一導電型エ
ミッタ領域に挟まれた部分であるチャネル領域の表面上
にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、チャ
ネル領域以外の第二導電型ベース領域および第一導電型
エミッタ領域の表面上に共通に接触するエミッタ電極
と、第一導電型半導体層の表面層の別の部分に形成され
た第二導電型コレクタ領域と、その第二導電型コレクタ
領域の表面に接触して設けられたコレクタ電極と、第一
導電型半導体層の一方の側の表面層の別の部分に第二導
電型ベース領域と一部を重複して形成され、表面上にエ
ミッタ電極が接触している第二導電型引き抜き領域とか
らなる主IGBT部と、第一導電型半導体層以下の部分
を主IGBT部と共通にし、第一導電型半導体層の表面
層の第二導電型引き抜き領域に隣接した領域に形成され
た第二導電型センスベース領域、その第二導電型センス
ベース領域の表面層に選択的に形成された第一導電型セ
ンスエミッタ領域と、第二導電型センスベース領域の第
一導電型半導体層と第一導電型センスエミッタ領域に挟
まれた部分であるセンスチャネル領域の表面上にセンス
ゲート絶縁膜を介して形成されたセンスゲート電極と、
第一導電型センスエミッタ領域の表面上に接触するセン
スエミッタ電極とからなる電流検知のためのセンスIG
BT部とを有し、エミッタ電極とセンスエミッタ電極と
の間に接続された抵抗での電圧降下を利用する電流検知
部内蔵型IGBTにおいて、第二導電型センスベース領
域の表面上に分離電極が設けられ、主IGBT部のエミ
ッタ電極と接続されることを特徴とする電流検知部内蔵
型IGBT。
9. A first conductivity type semiconductor layer, a second conductivity type base region selectively formed in a surface layer on one side of the first conductivity type semiconductor layer, and a second conductivity type base region. On the surface of the channel region, which is the portion between the first conductivity type emitter region selectively formed in the surface layer and the first conductivity type semiconductor layer of the second conductivity type base region and the first conductivity type emitter region. A gate electrode formed via a gate insulating film, an emitter electrode commonly contacting the surfaces of the second conductivity type base region and the first conductivity type emitter region other than the channel region, and the surface of the first conductivity type semiconductor layer. A second conductivity type collector region formed in another portion of the layer, a collector electrode provided in contact with the surface of the second conductivity type collector region, and a surface layer on one side of the first conductivity type semiconductor layer A second conductivity type base region on another part of the A main IGBT part formed of a second conductivity type extraction region in contact with the emitter electrode on the surface and a part below the first conductivity type semiconductor layer are shared with the main IGBT part. A second conductivity type sense base region formed in a region adjacent to the second conductivity type extraction region of the surface layer of the conductivity type semiconductor layer, and a first selectively formed on the surface layer of the second conductivity type sense base region. The sense gate insulating film is formed on the surface of the sense channel region, which is a portion sandwiched between the conductivity type sense emitter region, the first conductivity type semiconductor layer of the second conductivity type sense base region, and the first conductivity type sense emitter region. The formed sense gate electrode,
A sense IG for sensing current, comprising a sense emitter electrode in contact with the surface of the first conductivity type sense emitter region
In an IGBT with a built-in current detection part, which has a BT part and utilizes a voltage drop at a resistor connected between an emitter electrode and a sense emitter electrode, a separation electrode is provided on the surface of a second conductivity type sense base region. An IGBT with a built-in current detection unit, which is provided and is connected to an emitter electrode of a main IGBT unit.
【請求項10】第一導電型半導体層と、その第一導電型
半導体層の一方の側の表面層に選択的に形成された第二
導電型ベース領域と、その第二導電型ベース領域の表面
層に選択的に形成された第一導電型エミッタ領域と、第
二導電型ベース領域の第一導電型半導体層と第一導電型
エミッタ領域に挟まれた部分であるチャネル領域の表面
上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、チ
ャネル領域以外の第二導電型ベース領域および第一導電
型エミッタ領域の表面上に共通に接触するエミッタ電極
と、第一導電型半導体層の表面層の別の部分に形成され
た第二導電型コレクタ領域と、その第二導電型コレクタ
領域の表面に接触して設けられたコレクタ電極と、第一
導電型半導体層の一方の側の表面層の別の部分に第二導
電型ベース領域と一部を重複して形成され、表面上にエ
ミッタ電極が接触している第二導電型引き抜き領域とか
らなる主IGBT部と、第一導電型半導体層以下の部分
を主IGBT部と共通にし、第一導電型半導体層の表面
層の第二導電型引き抜き領域に隣接した領域に形成され
た第二導電型センスベース領域、その第二導電型センス
ベース領域の表面層に選択的に形成された第一導電型セ
ンスエミッタ領域と、第二導電型センスベース領域の第
一導電型半導体層と第一導電型センスエミッタ領域に挟
まれた部分であるセンスチャネル領域の表面上にセンス
ゲート絶縁膜を介して形成されたセンスゲート電極と、
センスチャネル領域以外の第二導電型センスベース領域
および第一導電型センスエミッタ領域の表面上に共通に
接触するセンスエミッタ電極とからなる電流検知のため
のセンスIGBT部とを有し、エミッタ電極とセンスエ
ミッタ電極との間に接続された抵抗での電圧降下を利用
する電流検知部内蔵型IGBTにおいて、エミッタ電極
とセンスエミッタ電極との間にダイオードを接続するこ
とを特徴とする電流検知部内蔵型IGBT。
10. A first conductivity type semiconductor layer, a second conductivity type base region selectively formed in a surface layer on one side of the first conductivity type semiconductor layer, and a second conductivity type base region. On the surface of the channel region, which is the portion between the first conductivity type emitter region selectively formed in the surface layer and the first conductivity type semiconductor layer of the second conductivity type base region and the first conductivity type emitter region. A gate electrode formed via a gate insulating film, an emitter electrode commonly contacting the surfaces of the second conductivity type base region and the first conductivity type emitter region other than the channel region, and the surface of the first conductivity type semiconductor layer. A second conductivity type collector region formed in another portion of the layer, a collector electrode provided in contact with the surface of the second conductivity type collector region, and a surface layer on one side of the first conductivity type semiconductor layer A second conductivity type base region in another part of A main IGBT part formed by overlapping second portions and having a second conductivity type extraction region in contact with the emitter electrode on the surface, and a part below the first conductivity type semiconductor layer in common with the main IGBT part, A second conductivity type sense base region formed in a region of the surface layer of the one conductivity type semiconductor layer adjacent to the second conductivity type extraction region, and a second conductivity type sense base region selectively formed on the surface layer of the second conductivity type sense base region. The sense gate insulating film is formed on the surface of the sense channel region, which is a portion sandwiched between the first conductivity type semiconductor layer of the first conductivity type sense emitter region and the first conductivity type sense emitter region of the second conductivity type sense base region. A sense gate electrode formed by
A sense IGBT part for current detection, which comprises a sense emitter electrode in common contact on the surfaces of a second conductivity type sense base region other than the sense channel region and a first conductivity type sense emitter region, and an emitter electrode. A current detection unit built-in type IGBT utilizing a voltage drop at a resistor connected between the sense emitter electrode and the sense emitter electrode, characterized in that a diode is connected between the emitter electrode and the sense emitter electrode. IGBT.
【請求項11】第一導電型半導体層と、その第一導電型
半導体層の一方の側の表面層に選択的に形成された第二
導電型ベース領域と、その第二導電型ベース領域の表面
層に選択的に形成された第一導電型エミッタ領域と、第
二導電型ベース領域の第一導電型半導体層と第一導電型
エミッタ領域に挟まれた部分であるチャネル領域の表面
上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、チ
ャネル領域以外の第二導電型ベース領域および第一導電
型エミッタ領域の表面上に共通に接触するエミッタ電極
と、第一導電型半導体層の表面層の別の部分に形成され
た第二導電型コレクタ領域と、その第二導電型コレクタ
領域の表面に接触して設けられたコレクタ電極と、その
第一導電型半導体層の一方の側の表面層の別の部分に第
二導電型ベース領域と一部を重複して形成され、表面上
にエミッタ電極が接触している第二導電型引き抜き領域
とからなる主IGBT部と、第一導電型半導体層以下の
部分を主IGBT部と共通にし、第一導電型半導体層の
表面層の第二導電型引き抜き領域に隣接した領域に形成
された第二導電型センスベース領域、その第二導電型セ
ンスベース領域の表面層に選択的に形成された第一導電
型センスエミッタ領域と、第二導電型センスベース領域
の第一導電型半導体層と第一導電型センスエミッタ領域
に挟まれた部分であるセンスチャネル領域の表面上にセ
ンスゲート絶縁膜を介して形成されたセンスゲート電極
と、センスチャネル領域以外の第二導電型センスベース
領域および第一導電型センスエミッタ領域の表面上に共
通に接触するセンスエミッタ電極とからなる電流検知の
ためのセンスIGBT部とを有し、エミッタ電極とセン
スエミッタ電極との間に接続された抵抗での電圧降下を
利用する電流検知部内蔵型IGBTにおいて、 ダイオードがチップ上に形成され、ダイオードの第二導
電型アノード領域がセンスエミッタ電極と接続されてい
ることを特徴とする電流検知部内蔵型IGBT。
11. A first conductivity type semiconductor layer, a second conductivity type base region selectively formed in a surface layer on one side of the first conductivity type semiconductor layer, and a second conductivity type base region. On the surface of the channel region, which is the portion between the first conductivity type emitter region selectively formed in the surface layer and the first conductivity type semiconductor layer of the second conductivity type base region and the first conductivity type emitter region. A gate electrode formed via a gate insulating film, an emitter electrode commonly contacting the surfaces of the second conductivity type base region and the first conductivity type emitter region other than the channel region, and the surface of the first conductivity type semiconductor layer. A second conductivity type collector region formed in another portion of the layer, a collector electrode provided in contact with the surface of the second conductivity type collector region, and a surface of one side of the first conductivity type semiconductor layer. A second conductivity type base region is provided on another part of the layer. And a main IGBT part formed of a second conductivity type extraction region in contact with the emitter electrode on the surface, and a part below the first conductivity type semiconductor layer in common with the main IGBT part. A second conductivity type sense base region formed in a region of the surface layer of the first conductivity type semiconductor layer adjacent to the second conductivity type extraction region, and selectively formed on the surface layer of the second conductivity type sense base region. And a sense gate insulating film on the surface of the sense channel region, which is a portion sandwiched between the first conductivity type sense emitter region, the first conductivity type semiconductor layer of the second conductivity type sense base region, and the first conductivity type sense emitter region. And a sense emitter electrode formed on the surfaces of the second conductivity type sense base region and the first conductivity type sense emitter region other than the sense channel region in common contact with each other. And a sense IGBT part for detecting a current, and a diode is formed on a chip in a current detection part built-in IGBT that utilizes a voltage drop at a resistor connected between an emitter electrode and a sense emitter electrode. And a second conductivity type anode region of the diode is connected to the sense emitter electrode.
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