[发明专利]半导体装置

说明书

技术领域

本发明涉及半导体装置。

背景技术

对于绝缘栅型双极晶体管(IGBT：Insulated Gate Bipolar Transistor)等功率半导体元件，有时会施加外来的浪涌电压、噪音电压、以及因功率半导体元件的动作而产生的电磁噪音等的浪涌电压。用保护用二极管来对该外来的浪涌电压、噪音电压以及电磁噪音等的浪涌电压等过大的电压进行箝位，以防止对功率半导体元件施加过大的电压，由此在形成有功率半导体元件的半导体装置中实现较高的破坏耐量。

形成有功率半导体元件的半导体装置例如搭载于内燃机用点火装置。对内燃机用点火装置的主要部分的电路结构进行说明。图9是表示内燃机用点火装置600的主要部分的电路结构的电路图。图9的矩形框Q所包围的部分是将作为功率半导体元件的IGBT503、以及用于控制IGBT503的周边电路形成于同一半导体基板601而得的半导体装置500。半导体装置500例如起到对流向点火线圈的初级线圈505的低压电流进行控制的点火器的作用。IGBT503构成使流过初级线圈505的低压电流通断的开关。

在图9中，在从栅极驱动电路501输入导通信号的情况下，导通信号经由栅极电阻502输入至IGBT503的栅极。由此，IGBT503的栅极电位上升，IGBT503导通。IGBT503导通从而使电流从电池504流向初级线圈505。另一方面，在从栅极驱动电路501输入截止信号的情况下，IGBT503截止从而使集电极C的电位上升，流向初级线圈505的电流被切断，初级线圈505的电压上升。由此，在次级线圈506中产生与匝数比相对应的高电压，火花塞507的间隙产生放电，从而发动机点火。

连接于IGBT503的集电极C-栅极G间的保护用二极管508具有以下作用：在IGBT503截止时，对施加于IGBT503的集电极C的高电压进行箝位，以防止对IGBT503施加过电压。

另外，在保护用二极管508达到箝位电压的情况下，保护用二极管508中流过箝位电流Icl。该箝位电流Icl经由栅极电阻502和齐纳二极管(Zener Diode)509流向接地GND，使IGBT503的栅极电位上升。在IGBT503的栅极电位上升的情况下，IGBT503导通，流向初级线圈505的箝位电流Icl转流向IGBT503从而流向接地GND。由此，使流向初级线圈505的电流流向接地GND，从而使得累积于初级、次级线圈505、506的较大的能量得以发散。

接着，对半导体装置500的结构进行说明。图10是表示现有的半导体装置500的结构的说明图。图10(a)是现有的半导体装置500的主要部分俯视图，图10(b)是表示在图10(a)的Y-Y线处进行切断而得的剖面结构的主要部分剖视图。该半导体装置500具有p型集电区52、配置于该p型集电区52上的n型缓冲区53、以及配置于n型缓冲区53的与p型集电区52侧相反侧的表面上的n型漂移区54(n-型区)。

在n型漂移区54的与n型缓冲区53侧相反侧的表面层上，选择性地配置有p基极区(在图10中，示出了与p型基极区的比有源区71要向外侧(芯片外周侧)延伸的部分(以下称为外延部)相连的p型阱区55)。而且，在n型漂移区54的与n型缓冲区53侧相反侧的表面层上，在p型基区55的外侧，包围有源区71而呈环状地配置有1个p型保护环区56。形成于半导体装置500的IGBT及保护用二极管60分别相当于图9的电路图中的IGBT503和保护用二极管508。

在p型基极区的内部，设有n型发射区(在图10中，示出了与n型发射区的外延部相连的n型层57)。在n型漂移区54的芯片表面侧，配置有由未图示的p型基极区、n型发射区、栅极绝缘膜及栅电极所构成的MOS栅极(由金属-氧化膜-半导体所构成的绝缘栅)结构。发射电极58与p型基极区(p型阱区55)及n型发射区(n型层57)进行电连接。在半导体装置500的背面，设有与p型集电区52进行电连接的集电电极52a。

此外，在半导体装置500的表面上，设有配置于p型保护环区56上的氧化膜59、以及隔着氧化膜59进行配置的保护用二极管60。保护用二极管60设置于氧化膜59中的、p型保护环区56上的形成得较厚的部分即场氧化膜59a上。保护用二极管60的一端侧与经由n+型层72而反映出集电极电位的截断电极(stopper electrode)61相连接。保护用二极管60的另一端侧经由n+型层72与栅极布线63相连接。栅极布线63是与未图示的由多晶硅(poly-Si)所形成的栅电极和由金属膜所形成的栅极焊盘电极62相连的金属布线。