[发明专利]半导体装置和检测半导体装置的特性退化的方法

说明书

通过引用并入

本申请基于并且要求2009年9月24日提交的日本专利申请No.2009-218824的优先权，其全部内容在此通过引用整体并入。

技术领域

本发明涉及半导体装置和检测半导体装置的特性退化的方法并且，特别地，涉及半导体装置和检测半导体装置的特性退化的方法，其检测是所谓的智能功率器件(IPD)的半导体装置的特性退化。

背景技术

功率MOSFET是能够处理大功率的器件之一。功率MOSFET具有诸如比其它的功率器件高的开关速度的特点。

日本未经审查的专利申请公开No.2007-174756公布一种电源电路的导通故障检测装置，其能够通过检测被用作在电源电路的导通和截止之间进行切换的开关器件的半导体器件(功率MOSFET)的导通故障的征兆并且在电路的断开功能失效之前的时间点截止半导体器件来保护电源电路。根据在日本未经审查的专利申请公开No.2007-174756中公布的技术，能够通过将栅极电阻器放置在功率MOSFET的栅极处并且测量功率MOSFET导通时的栅极电阻器的压降来预先检测由电介质击穿引起的导通故障。

此外，日本实用新型No.2599788公布一种与故障检测器有关的技术，即使当功率MOSFET处于半故障状态时该故障检测器也能够执行故障识别。根据在日本实用新型No.2599788中公布的技术，在使用功率MOSFET的开关模块中，分离地放置比较输出电压的两个比较器，独立地放置确定功率MOSFET正常地截止的装置和确定功率MOSFET正常地导通的装置，并且放置接收各自的确定信号并且识别故障的故障识别电路。

此外，“MOS集成电路(μPD 166005)数据表(NEC电子)”<URL:http://www.eu.necel.com/_pdf/S 19284EJ1V0DS00.PDF>”公布智能功率装置(IPD)。图25是示出并入有在该文献中公布的IPD的示例性电路。IPD 101被放置在VCC端子103和GND(接地)端子之间，在输入端子106处接收从控制器102的输出端子108输出的信号，并且控制被连接至输出端子104的负载109。此外，IPD 101具有自诊断功能，并且通过DIAG端子105将自诊断的结果输出到控制器102的输入端子107。

图26是在上面的“MOS集成电路(μPD 166005)数据表(NEC电子)”<URL:http://www.eu.necel.com/_pdf/S19284EJ1V0DS00.PDF>”中公布的IPD 101的详细电路图。IPD 101通过逻辑113处理在输入端子106处接收到的信号并且控制功率MOSFET 110。在功率MOSFET110中，漏极被连接至电源端子(VCC)103，并且源极被连接至输出端子104。通过功率MOSFET 110控制流到被连接至输出端子104的负载109的电流。此外，IPD 110具有诸如过电流检测器111、过温度传感器112等等的自诊断功能，并且在达到预设置标准时，能够切断功率MOSFET 110并且通过DIAG端子105将作为自诊断结果的信息反馈给控制器102。在下文中描述当过电流检测器111和过温度传感器112工作时的操作。

首先，描述过电流检测器111在负载短路情况下进行操作的情况。图27A是示出当功率MOSFET导通并且然后发生负载短路时功率MOSFET的输出电流中的变化的视图。当发生负载短路时，超过电流额定值的过电流流到功率MOSFET，并且功率MOSFET由于发热而被损坏。通常，避免过电流流动的电流限制器被放置在IPD中。通过使用电流限制器，能够将过电流抑制到一定的水平，如图27B中所示。然而，在这样的情况下热量也随着时间增加，这导致功率MOSFET的损坏。

为了避免此问题，图26中所示的IPD包括过电流检测器111。如图27C中所示，过电流检测器111具有当流过功率MOSFET的电流超过被预设置给IPD的电流检测阈值时切断功率MOSFET的功能。该功能防止由于发热导致的功率MOSFET的损坏。