[发明专利]半导体装置和半导体装置的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体装置和半导体装置的制造方法。

背景技术

以往，公知一种从低电压产生高电压并在规定的定时对燃料和空气的混合气进行点火的内燃机用点火装置。图5是表示内燃机用点火装置700的结构的电路图。参照图5来说明内燃机用点火装置700的结构和动作。内燃机用点火装置700由ECU(Engine Control Unit：发动机控制单元)51、点火用IC 52、点火线圈56、火花塞60以及电压源59构成。点火用IC 52由保护用二极管53、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅型双极性晶体管)54以及电阻55、61构成。点火线圈56由初级线圈57和次级线圈58构成。

电压源59是固定电压(例如14V左右)，与点火线圈56的初级线圈57的一个端子连接。初级线圈57的另一端子与点火用IC 52的C端子(IGBT 54的集电极)连接。点火用IC 52的E端子(IGBT 54的发射极)被接地，点火用IC 52的G端子(IGBT 54的栅电极)与ECU 51连接。ECU 51具有将对构成点火用IC 52的IGBT 54的导通(短路)和截止(开路)进行控制的信号传送到点火用IC 52的G端子的功能。例如通过对点火用IC 52的G端子施加5V，点火用IC 52的IGBT54短路。另一方面，通过对点火用IC 52的G端子施加0V，点火用IC 52的IGBT54开路。

具体地说，当对点火用IC 52的G端子施加从ECU 51输出的导通信号时，点火用IC 52的IGBT 54短路，集电极电流Ic开始从电压源59经由点火线圈56的初级线圈57流向点火用IC 52的C端子。另一方面，当对点火用IC 52的G端子施加从ECU 51输出的截止信号时，点火用IC 52的IGBT 54开路，集电极电流Ic急剧减少。由于该集电极电流Ic的急剧变化，初级线圈57的两端部间的电压急剧变大。同时，次级线圈58的两端部间的电压也增大到几十千伏(例如30kV)，该电压被施加到火花塞60。当施加电压达到期望的电压时火花塞60放电。

接着，说明构成点火用IC 52的保护用二极管53。当对点火用IC 52的C端子施加几百伏(例如400V)的浪涌电压时，产生从点火用IC 52的C端子通过保护用二极管53(齐纳二极管)而朝向IGBT 54的栅极的初期浪涌电流。由于该初期浪涌电流而IGBT 54短路，继初期浪涌电流之后产生集电极电流Ic。继初期浪涌电流之后的集电极电流Ic是使点火用IC 52的C端子(IGBT 54的集电极)的电荷流向地的电流，因此将点火用IC 52的C端子的电位下降到电压源59的电位。即，保护用二极管53作为保护IGBT 54避免其被施加的过电压损坏的保护装置而发挥作用。

在图5中，当对点火用IC 52的G端子施加从ECU 51输出的导通信号时，由于电阻61而IGBT 54的栅极电位上升，IGBT 54短路。由于IGBT 54短路而从电压源59向初级线圈57流过初级电流。另一方面，当对点火用IC 52的G端子施加从ECU 51输出的截止信号时，IGBT 54开路，点火用IC 52的C端子的电位上升，初级线圈57的电压也上升。在向初级线圈57的初级电流被切断时，在次级线圈58中同次级线圈58与初级线圈57的匝数比相应地产生高电压，在火花塞60的间隙(电极间隙)产生放电。通过该放电而产生火花，对燃料室内的混合气进行点火。

保护用二极管53连接在IGBT 54的集电极-栅极之间。在切断向初级线圈57的初级电流时在IGBT 54的集电极产生高电压的情况下，通过在保护用二极管53的钳制电压下流动的电流和电阻61而IGBT 54的栅极电位上升。由此，能够使IGBT 54短路，能够吸收点火线圈56所蓄积的大的能量。另外，在对IGBT 54的集电极施加了高电压的情况下，保护用二极管53起到保护IGBT 54以防止IGBT 54损坏的作用。

接着，说明搭载保护用二极管53的IGBT 54。搭载于图5所示的内燃机用点火装置700的作为功率半导体元件的IGBT 54等半导体装置有可能被施加由于某些原因而产生的浪涌电压。例如是外来的浪涌电压、噪声电压、作为功率半导体元件的IGBT 54自身进行动作而产生的浪涌电压等。因此，在IGBT 54的集电极-栅极之间配置保护用二极管53，通过保护用二极管53对过大的电压进行钳制以避免过大的电压被施加到IGBT 54，从而实现了半导体装置(点火用IC 52)的高的抗损坏性。