[发明专利]具有开关元件和续流二极管的半导体装置及其控制方法

摘要

半导体装置具有并列连接的绝缘栅构造的半导体开关元件和续流二极管。半导体开关元件包括：漂移层；基区；基区表层部的元件侧第1杂质区域；元件侧栅极电极，配置于夹在上述第1杂质区域与上述漂移层之间的上述基区中；第2杂质区域，与上述漂移层接触；元件侧第1电极，与元件侧第1杂质区域及上述基区电连接；元件侧第2电极，与上述第2杂质区域电连接。续流二极管包括：第1导电型层；第2导电型层；二极管侧第1电极，与上述第2导电型层连接；二极管侧第2电极，与上述第1导电型层连接；二极管侧第1杂质区域，配置在上述第2导电型层的表层部；二极管侧栅极电极，具有提供过剩载流子注入抑制栅极的第1栅极电极。

主权项

一种半导体装置，其特征在于，具有绝缘栅构造的半导体开关元件和续流二极管；半导体开关元件由以下部分构成：第1导电型的漂移层(2、50)；第2导电型的基区(3、51)，配置在上述第1导电型的漂移层(2、50)上；第1导电型的元件侧第1杂质区域(4、52)，配置在上述基区(3、51)的表层部，隔着该基区(3、51)而与上述漂移层(2、50)分离地配置，且比上述漂移层(2、50)杂质浓度高；元件侧栅极电极(8、56)，隔着栅极绝缘膜(7、55)配置于夹在上述第1杂质区域(4、52)与上述漂移层(2、50)之间的上述基区(3、51)；第1导电型或第2导电型的第2杂质区域(1、57)，与上述漂移层(2、50)接触，比该漂移层(2、50)杂质浓度高，与上述基区(3、51)分离地配置；元件侧第1电极(9、58)，与上述元件侧第1杂质区域(4、52)及上述基区(3、51)电连接；以及元件侧第2电极(10、59)，与上述第2杂质区域(1、57)电连接；半导体开关元件，在上述基区(3、51)中的、位于隔着上述栅极绝缘膜(7、55)而与上述元件侧栅极电极(8、56)相反一侧的部分中形成反型的沟道；半导体开关元件，通过该沟道而在上述元件侧第1电极(9、58)与上述元件侧第2电极(10、59)之间流过电流；续流二极管由以下部分构成：第1导电型层(2、50、60)；第2导电型层(3、51、61)，配置在上述第1导电型层(2、50、60)上；二极管侧第1电极(9、58、62)，连接在上述第2导电型层(3、51、61)侧；以及二极管侧第2电极(10、59、63)，连接在上述第1导电型层(2、50、60)侧；续流二极管提供由上述第1导电型层(2、50、60)和上述第2导电型层(3、51、61)形成的PN结；续流二极管，在上述二极管侧第1电极(9、58、62)与上述二极管侧第2电极(10、59、63)之间流过电流；上述半导体开关元件与上述续流二极管并联连接；上述续流二极管还具有：第1导电型的二极管侧第1杂质区域(4、52、64)，配置在上述第2导电型层(3、51、61)的表层部，比上述第1导电型层(2、50、60)杂质浓度高；以及二极管侧栅极电极(8、56、67)，隔着栅极绝缘膜(7、55、66)配置于夹在该第1杂质区域(4、52、64)与上述第1导电型层(2、50、60)之间的上述第2导电型层(3、51、61)；上述二极管侧栅极电极(8、56、67)具有第1栅极电极(8a、8c、8e、8g、56a、56c、67)；第1栅极电极(8a、8c、8e、8g、56a、56c、67)提供过剩载流子注入抑制栅极；当对该二极管侧栅极电极(8、56、67)施加栅极电压时，第1栅极电极(8a、8c、8e、8g、56a、56c、67)在上述第2导电型层(3、51、61)的一部分中形成沟道；上述第2导电型层(3、51、61)的一部分配置在，上述二极管侧第1杂质区域(4、52、64)与从上述二极管侧第1杂质区域(4、52、64)朝向上述第1导电型层(2、50、60)的中途的规定位置之间。