[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

在现有的半导体装置中，主要具有双极性晶体管等电流驱动型和绝缘栅型场效应型晶体管(MOSFET)。

双极性晶体管最大的优点是通过传导率调制可以将导通电阻抑制得很低，但是存在控制性能差和不能高速断开的缺陷。另一方面，MOSFET具有电压驱动的控制性良好和可以高速断开的优点，但存在在使其高耐压化时导通电阻增加的缺陷。

另外，1980年以后所使用的绝缘栅双极性晶体管(Insulated GateBipolar Transistor：IGBT)是用MOS栅极控制的双极性晶体管，具有在纵型功率MOSFET的n型漏极层侧追加p型集电极层的构造。由此，虽然可以实现电压驱动的控制性能和载流子的二重注入所引起的低导通电阻，但仍存在难以高速断开的缺陷。

因此，以往公开了MOSFET和双极性晶体管组合后的半导体装置作为同时实现高速断开和低导通电阻的技术(例如参照专利文献1)。在该专利文献1所公开的半导体装置中，具备npn型的双极性晶体管、NMOSFET和PMOSFET。NMOSFET的源极和漏极分别与双极性晶体管的基极和集电极连接。另外，PMOSFET的源极和漏极分别与双极性晶体管的基极和发射极连接。另外NMOSFET的源极与PMOSFET的源极连接。另外NMOSFET的栅极和PMOSFET的栅极电连接于栅极端子。在该半导体装置中，栅极端子为高电平时，NMOSFET成为导通状态，而使双极性晶体管成为导通状态。由此，降低导通电阻。另外，NMOSFET截止时，通过使PMOSFET处于导通状态，可以将导通时所蓄积的载流子从双极性晶体管抽出，因此可以高速断开。

但是，在上述NMOSFET、PMOSFET和双极性晶体管组合后的半导体装置中，NMOSFET和PMOSFET的源极和双极性晶体管的基极连接，因此，存在NMOSFET和PMOSFET的阈值电压不稳定的缺陷。由此，存在半导体装置的动作不稳定的问题。另外，在布线结构上，因为不能将所有的端子形成在一个表面，所以存在难以与其他的设备集成的问题。

专利文献1：特开平11-354657号公报

发明内容

本发明是为了解决上述问题而作成的，本发明的目的之一在于，提供一种高耐压并可降低导通电阻、缩短断开时间、使动作稳定，且易于与其他的设备集成化(混载)的半导体装置。

本发明第一方案的半导体装置，具备反相器和双极性晶体管，

所述反相器具备：分别包括源极、漏极和栅极电极的、且相互间所述漏极彼此连接的、相互间所述栅极电极彼此连接的第一导电型第一场效应型晶体管和第二导电型第二场效应型晶体管；

所述双极性晶体管包括集电极、基极和发射极，且所述基极被输入了所述反相器的输出。

在本发明第一方案的半导体装置中，如上所述，具备反相器和双极性晶体管，该反相器包括相互间漏极区域连接的第一导电型第一场效应型晶体管和第二导电型第二场效应型晶体管，该双极性晶体管的基极被输入反相器的输出，由此，在半导体装置导通时，反相器的第一导电型第一场效应型晶体管成为导通，双极性晶体管的基极被注入第一导电型的载流子，因此基极电位接近于第一导电型第一场效应型晶体管的源极电位，双极性晶体管成为导通状态。由此，从发射极向集电极流入了大量的载流子，而且，从第一导电型第一场效应型晶体管的源极，当与集电极之间的接合面中的电势(potential)分布沿着正方向稍微变化时，即可将载流子注入集电极。其结果，通过载流子的二重注入，在双极性晶体管的集电极可以输出更大的电流，因此能够降低导通电阻。另外，半导体装置从导通状态变为截止状态时(断开时)，通过第一导电型第一场效应型晶体管和第二导电型第二场效应型晶体管，可以抽出蓄积在双极性晶体管的基极中的过剩载流子，所以可以进行高速的断开。