專利名稱：反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的驅(qū)動(dòng)方法和半導(dǎo)體裝置以及供電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)要求2008年2月14日申請(qǐng)的日本專利申請(qǐng)第2008-33003號(hào)的優(yōu)先權(quán)。在 本說(shuō)明書(shū)中以參照的方式引用該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容。本發(fā)明涉及一種反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的驅(qū)動(dòng)方法。本發(fā)明還涉及一種具有反向?qū)?通半導(dǎo)體元件以及用于控制該反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的電路的半導(dǎo)體裝置。而且，本發(fā)明還 涉及一種對(duì)由多個(gè)反向?qū)ò雽?dǎo)體元件組合而構(gòu)成的供電裝置進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的方法。
背景技術(shù)：
已知一種反向?qū)ò雽?dǎo)體元件，該反向?qū)ò雽?dǎo)體元件具有，IGBT元件區(qū)與二極 管元件區(qū)并存于同一半導(dǎo)體基板內(nèi)的結(jié)構(gòu)。圖1例示了具有NPNP型的IGBT元件區(qū)與二極 管元件區(qū)的反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20的邊界部分。下文中，雖然使用具有NPNP型的IGBT元 件區(qū)的反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20進(jìn)行說(shuō)明，但是對(duì)具有將導(dǎo)電型置為反向的PNPN型的IGBT 元件區(qū)的反向?qū)ò雽?dǎo)體元件也是相同的。在反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20的IGBT元件區(qū)22中，層疊有ρ型的體區(qū)36、η_型的漂 移區(qū)38以及ρ型的集電區(qū)44。在體區(qū)36的表面上形成有η+型的發(fā)射區(qū)30。在形成有發(fā) 射區(qū)30的范圍內(nèi)，形成有貫穿體區(qū)36并延伸的第1溝槽柵電極26，其中，所述體區(qū)36將發(fā) 射區(qū)30和漂移區(qū)38隔開(kāi)。而且，在二極管元件區(qū)24中，層疊有ρ型的體區(qū)36、η_型的漂移區(qū)38、以及η型 的漂移接觸區(qū)40。二極管元件區(qū)24的體區(qū)36和漂移區(qū)38以與IGBT元件區(qū)22的體區(qū)36 和漂移區(qū)38相同的區(qū)域構(gòu)成。在體區(qū)36的表面上形成有η+型的第1體接觸區(qū)35以及ρ+ 型的第2體接觸區(qū)34。在形成有第1體接觸區(qū)35的范圍內(nèi)，形成有貫穿體區(qū)36并延伸的 第2溝槽柵電極46，其中，所述體區(qū)36將第1體接觸區(qū)35和漂移區(qū)38隔開(kāi)。在反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20中，當(dāng)向集電區(qū)44施加高于發(fā)射區(qū)30的正電壓的狀態(tài) 下，向第1溝槽柵電極26施加正電壓時(shí)，電流將從集電區(qū)44流向發(fā)射區(qū)30。另一方面，當(dāng) 向第2體接觸區(qū)34施加高于漂移接觸區(qū)40的正電壓時(shí)，電流將從第2體接觸區(qū)34流向漂 移接觸區(qū)40。當(dāng)采用反向?qū)ò雽?dǎo)體元件，例如構(gòu)成反轉(zhuǎn)電路時(shí)，則無(wú)需分別采用作為IGBT發(fā) 揮功能的半導(dǎo)體元件和作為二極管發(fā)揮功能的半導(dǎo)體元件。在上文中，對(duì)NPNP型的IGBT元件區(qū)的情況進(jìn)行了說(shuō)明。此時(shí)，第2體接觸區(qū)34與 體區(qū)36作為陽(yáng)極，漂移區(qū)38與漂移接觸區(qū)40作為陰極。在使用PNPN型的IGBT元件時(shí)， 第2體接觸區(qū)34與體區(qū)36作為陰極，漂移區(qū)38與漂移接觸區(qū)40作為陽(yáng)極。在日本特開(kāi)2000-245137號(hào)公報(bào)和日本特開(kāi)2003-60208號(hào)公報(bào)中，公開(kāi)了 IGBT 元件區(qū)與二極管元件區(qū)并存于同一半導(dǎo)體基板內(nèi)的反向?qū)ò雽?dǎo)體元件。

發(fā)明內(nèi)容
在IGBT元件區(qū)與二極管元件區(qū)并存的情況下，將二極管元件區(qū)的體區(qū)與IGBT元 件區(qū)的體區(qū)在同一工序中以同一條件進(jìn)行制造是有利的，其中，所述二極管元件區(qū)的體區(qū) 在IGBT為NPNP型時(shí)作為陽(yáng)極，而在IGBT為PNPN型時(shí)作為陰極。此時(shí)，將體區(qū)的雜質(zhì)濃度調(diào)節(jié)成可實(shí)現(xiàn)IGBT元件區(qū)所需的特性時(shí)的雜質(zhì)濃度的 情況較多。即，很多情況下，無(wú)法將二極管元件區(qū)的體區(qū)的雜質(zhì)濃度調(diào)節(jié)成，可實(shí)現(xiàn)二極管 元件區(qū)最佳特性的雜質(zhì)濃度。因此，很多情況下，無(wú)法調(diào)節(jié)在二極管元件區(qū)中流動(dòng)的電子與 空穴的注入效率。當(dāng)空穴的注入效率(空穴電流/(空穴電流+電子電流))過(guò)高時(shí)，二極 管的開(kāi)關(guān)損耗將增加。因此，如果能夠自由地調(diào)節(jié)二極管元件區(qū)的體區(qū)中的雜質(zhì)濃度，則能 夠調(diào)節(jié)成可降低二極管的開(kāi)關(guān)損耗的空穴的注入效率。但是，當(dāng)該濃度根據(jù)IGBT元件區(qū)的 情況所決定時(shí)，則無(wú)法調(diào)節(jié)成獲得二極管元件區(qū)的特性所需要的濃度。例如圖1中的反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20的情況，有時(shí)為了實(shí)現(xiàn)IGBT元件區(qū)22所需 特性而需要的體區(qū)36的ρ型雜質(zhì)濃度高于，為了降低二極管元件區(qū)24的開(kāi)關(guān)損耗而需要 的體區(qū)36的ρ型雜質(zhì)濃度。在該情況下，當(dāng)在二極管元件區(qū)24中流有回流電流時(shí)，大量的 空穴從P型雜質(zhì)濃度較高的體區(qū)36流入漂移區(qū)38中。也就是說(shuō)，空穴的注入效率增高了。 其結(jié)果為，當(dāng)回流電流結(jié)束在二極管元件區(qū)24中流動(dòng)時(shí)，將在漂移區(qū)38中積累大量的空 穴。被積累在漂移區(qū)38中的空穴在回流電流結(jié)束流動(dòng)之后，從漂移區(qū)38返回至體區(qū)36而 產(chǎn)生反向恢復(fù)電流。體區(qū)36的ρ型雜質(zhì)濃度越大，則空穴的注入效率越高，從而反向恢復(fù) 電流越大。當(dāng)較大的反向恢復(fù)電流流動(dòng)時(shí)，在二極管元件區(qū)24中產(chǎn)生的開(kāi)關(guān)損耗將增加。 而且，反向恢復(fù)電流的變化速度也將增大，從而產(chǎn)生較大的浪涌電壓。當(dāng)浪涌電壓過(guò)大時(shí)， 有可能損壞反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20。即使是IGBT元件區(qū)22和二極管元件區(qū)24利用具有 共同的雜質(zhì)濃度的體區(qū)36的反向?qū)ò雽?dǎo)體元件，也需要能夠?qū)υ诙O管元件區(qū)中流動(dòng) 的空穴的注入效率進(jìn)行調(diào)節(jié)的技術(shù)。本發(fā)明用于解決上述的課題。即，本發(fā)明的目的在于，提供一種在IGBT元件區(qū)與 二極管元件區(qū)利用具有共同的雜質(zhì)濃度的體區(qū)的反向?qū)ò雽?dǎo)體元件中，能夠?qū)ΧO管元 件區(qū)中的空穴或電子的注入效率進(jìn)行調(diào)節(jié)的驅(qū)動(dòng)方法。并且，本發(fā)明的目的在于，提供一種 具有以此種方式對(duì)反向?qū)ò雽?dǎo)體元件進(jìn)行控制的電路的半導(dǎo)體裝置。本發(fā)明涉及一種對(duì)IGBT元件區(qū)與二極管元件區(qū)并存于同一半導(dǎo)體基板內(nèi)的反向 導(dǎo)通半導(dǎo)體元件進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的方法。特別是，涉及一種對(duì)IGBT元件區(qū)與二極管元件區(qū)利用具 有共同的雜質(zhì)濃度的體區(qū)的反向?qū)ò雽?dǎo)體元件進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的方法。在反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的IGBT元件區(qū)中，層疊有第2導(dǎo)電型的體區(qū)、第1導(dǎo)電型 的漂移區(qū)和第2導(dǎo)電型的集電區(qū)。在體區(qū)的表面上形成有第1導(dǎo)電型的發(fā)射區(qū)。在形成有 發(fā)射區(qū)的范圍內(nèi)，形成有貫穿體區(qū)并延伸的溝槽柵電極，其中，所述體區(qū)將發(fā)射區(qū)與漂移區(qū) 隔開(kāi)。在反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的二極管元件區(qū)中，層疊有第2導(dǎo)電型的體區(qū)、第1導(dǎo)電型 的漂移區(qū)和第1導(dǎo)電型的漂移接觸區(qū)。在體區(qū)的表面一側(cè)上形成有第1導(dǎo)電型的第1體接 觸區(qū)和第2導(dǎo)電型的第2體接觸區(qū)。在形成有第1體接觸區(qū)的范圍內(nèi)，形成有貫穿體區(qū)并延 伸的第2溝槽柵電極，其中，所述體區(qū)將第1體接觸區(qū)與漂移區(qū)隔開(kāi)。在二極管元件區(qū)中， 體區(qū)作為陽(yáng)極區(qū)或者陰極區(qū)而發(fā)揮功能，而漂移區(qū)作為與其相反的區(qū)域而發(fā)揮功能。在體區(qū)為陽(yáng)極區(qū)時(shí)，則漂移區(qū)為陰極區(qū)，在體區(qū)為陰極區(qū)時(shí)，則漂移區(qū)為陽(yáng)極區(qū)。IGBT元件區(qū)的體區(qū)與二極管元件區(qū)的體區(qū)，具有相同的雜質(zhì)濃度。同樣，IGBT元 件區(qū)的漂移區(qū)與二極管元件區(qū)的漂移區(qū)也具有相同的雜質(zhì)濃度。在本發(fā)明的半導(dǎo)體元件的驅(qū)動(dòng)方法中，在將IGBT元件區(qū)控制為導(dǎo)通狀態(tài)的期間， 至少向第1溝槽柵電極施加第1電壓。此時(shí)，可以向第2溝槽柵電極施加電壓，也可以不施 加電壓。而且，也不限定所施加的電壓的極性。另外，在本發(fā)明的半導(dǎo)體元件的驅(qū)動(dòng)方法中，在二極管元件區(qū)中流有回流電流的 期間，至少向第2溝槽柵電極施加第2電壓。此時(shí)，可以向第1溝槽柵電極施加電壓，也可 以不施加電壓。而且，也不限定所施加的電壓的極性。在本發(fā)明的半導(dǎo)體元件的驅(qū)動(dòng)方法中，當(dāng)?shù)?電壓高于體區(qū)的電壓時(shí)，第2電壓也 高于體區(qū)的電壓，而當(dāng)?shù)?電壓低于體區(qū)的電壓時(shí)，第2電壓也低于體區(qū)的電壓。在本發(fā)明的半導(dǎo)體元件的驅(qū)動(dòng)方法中，在將IGBT元件區(qū)控制為導(dǎo)通狀態(tài)的期間， 向第1溝槽柵電極施加第1電壓。為了將IGBT元件區(qū)置為導(dǎo)通狀態(tài)，向第1溝槽柵電極施 加在體區(qū)上形成反轉(zhuǎn)層時(shí)的電壓、即IGBT元件導(dǎo)通時(shí)的閾值電壓以上的電壓。在體區(qū)為ρ 型時(shí)，則通過(guò)向第1溝槽柵電極施加比體區(qū)電壓加上閾值電壓的電壓更高的電壓，從而使 鄰接于第1溝槽柵電極的體區(qū)反轉(zhuǎn)為η型，且IGBT元件置為導(dǎo)通。在體區(qū)為η型時(shí)，則通 過(guò)向第1溝槽柵電極施加比從體區(qū)的電壓中減去閾值電壓之后的電壓更低的電壓，從而使 鄰接于第1溝槽柵電極的體區(qū)反轉(zhuǎn)為P型，且IGBT元件置于導(dǎo)通。施加于第1溝槽柵電極 的第1電壓的極性依存于體區(qū)的導(dǎo)電型，即，當(dāng)體區(qū)為η型時(shí)第1電壓低于體區(qū)的電壓，當(dāng) 體區(qū)為P型時(shí)第1電壓高于體區(qū)的電壓。在本發(fā)明的半導(dǎo)體元件的驅(qū)動(dòng)方法中，在反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的二極管元件區(qū)中 流有回流電流的期間，向第2溝槽柵電極施加第2電壓。此時(shí)所施加的第2電壓在第1電 壓高于體區(qū)的電壓時(shí)，也高于體區(qū)的電壓，而在第1電壓低于體區(qū)的電壓時(shí)，第2電壓也低 于體區(qū)的電壓。即，當(dāng)體區(qū)為η型時(shí)第2電壓低于體區(qū)的電壓，而當(dāng)體區(qū)為ρ型時(shí)第2電壓 高于體區(qū)的電壓。在反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的二極管元件區(qū)中流有回流電流的期間，向第2溝槽柵電 極施加第2電壓時(shí)，在鄰接于第2溝槽柵電極的體區(qū)中形成反轉(zhuǎn)層。即第2導(dǎo)電型的體區(qū) 的一部分反轉(zhuǎn)為第1導(dǎo)電型。于是，第1導(dǎo)電型的第1體接觸區(qū)與第1導(dǎo)電型的漂移區(qū)，通 過(guò)反轉(zhuǎn)成第1導(dǎo)電型的反轉(zhuǎn)層而導(dǎo)通。其結(jié)果為，能夠增加在第1導(dǎo)電型的漂移區(qū)與第1 導(dǎo)電型的第1體接觸區(qū)之間流動(dòng)的載流子量。即，在二極管元件區(qū)中，第1導(dǎo)電型的第1體 接觸區(qū)與第1導(dǎo)電型的漂移區(qū)之間，形成有第2導(dǎo)電型的體區(qū)，并內(nèi)置有MOS晶體管(metal oxide semiconductor transisitor 金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管)結(jié)構(gòu)，其中，所述第2導(dǎo)電 型的體區(qū)，在向第2溝槽柵電極施加電壓時(shí)形成第1導(dǎo)電型的反轉(zhuǎn)層。當(dāng)向第2溝槽柵電 極施加第2電壓時(shí)，在鄰接于第2溝槽柵電極的體區(qū)中將形成反轉(zhuǎn)層，而被內(nèi)置于二極管元 件區(qū)中的MOS晶體管結(jié)構(gòu)將被置于導(dǎo)通。例如，假設(shè)體區(qū)為ρ型，漂移區(qū)為η型。在該情況下，當(dāng)體區(qū)的ρ型雜質(zhì)濃度被調(diào) 節(jié)為最適合于IGBT的雜質(zhì)濃度時(shí)，作為二極管的體區(qū)，ρ型雜質(zhì)濃度過(guò)高。此時(shí)，二極管中 的空穴的注入效率過(guò)高而導(dǎo)致開(kāi)關(guān)損耗增加。在本發(fā)明的半導(dǎo)體元件的驅(qū)動(dòng)方法中，在反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的二極管元件區(qū)中流有回流電流的期間，向第2溝槽柵電極施加比ρ型體區(qū)的電壓更高的電壓。其結(jié)果為，在 鄰接于第2溝槽柵電極的體區(qū)中將形成η型的反轉(zhuǎn)層。于是，η型的第1體接觸區(qū)與η型 的漂移區(qū)通過(guò)η型的反轉(zhuǎn)層而導(dǎo)通，且流有電子。其結(jié)果為，能夠增加在漂移區(qū)與第1體接 觸區(qū)之間流動(dòng)的電子量。因此，能夠降低空穴的注入效率(空穴電流/(空穴電流+電子電 流))，從而可抑制二極管的開(kāi)關(guān)損耗。體區(qū)為η型的情況下也能獲得相同的現(xiàn)象。在該種狀態(tài)下，當(dāng)體區(qū)的η型雜質(zhì)濃 度被調(diào)節(jié)為最適合于IGBT的雜質(zhì)濃度時(shí)，存在作為二極管的體區(qū)，η型雜質(zhì)濃度過(guò)高的情 況。此時(shí)，二極管中的電子的注入效率過(guò)高而導(dǎo)致開(kāi)關(guān)損耗增加。在本發(fā)明的半導(dǎo)體元件的驅(qū)動(dòng)方法中，在反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的二極管元件區(qū)中 流有回流電流的期間，向第2溝槽柵電極施加比η型體區(qū)的電壓更低的電壓。其結(jié)果為，在 鄰接于第2溝槽柵電極的體區(qū)中形成ρ型的反轉(zhuǎn)層。于是，P型的第1體接觸區(qū)與P型的 漂移區(qū)通過(guò)P型的反轉(zhuǎn)層而導(dǎo)通，從而流有空穴。其結(jié)果為，能夠增加在漂移區(qū)與第1體接 觸區(qū)之間流動(dòng)的空穴量。能夠降低電子的注入效率(電子電流/(空穴電流+電子電流))， 從而能夠抑制開(kāi)關(guān)損耗。本發(fā)明也實(shí)現(xiàn)一種半導(dǎo)體裝置，該半導(dǎo)體裝置具有上述的反向?qū)ò雽?dǎo)體元件； 第1柵電壓施加電路，其對(duì)施加于第1溝槽柵電極上的電壓進(jìn)行控制；第2柵電壓施加電 路，其對(duì)施加于第2溝槽柵電極上的電壓進(jìn)行控制。在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，第1柵電壓施加電路與第2柵電壓施加電路，在將IGBT 元件區(qū)控制為導(dǎo)通狀態(tài)的期間，至少向第1溝槽柵電極施加第1電壓，而在二極管元件區(qū)中 流有回流電流的期間，至少向第2溝槽柵電極施加第2電壓。在這里，也是當(dāng)?shù)?電壓高于 體區(qū)的電壓時(shí)，第2電壓也高于體區(qū)的電壓，而當(dāng)?shù)?電壓低于體區(qū)的電壓時(shí)，第2電壓也 低于體區(qū)的電壓。上述的情況下，在第1柵電壓施加電路向第1溝槽柵電極施加第1電壓的期間，第 2柵電壓施加電路可以向第2溝槽柵電極施加電壓，也可以不施加。在第2柵電壓施加電路 向第2溝槽柵電極施加第2電壓的期間，第1柵電壓施加電路可以向第1溝槽柵電極施加 電壓，也可以不施加。通過(guò)使用本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，能夠?qū)υ诜聪驅(qū)ò雽?dǎo)體元件的二極管元件區(qū)中 產(chǎn)生的空穴或者電子的注入效率進(jìn)行調(diào)節(jié)。也能夠在將最適合于IGBT的特性的雜質(zhì)濃度 用于二極管元件區(qū)的同時(shí)，抑制在二極管元件區(qū)中產(chǎn)生的開(kāi)關(guān)損耗。在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，優(yōu)選為，第1柵電壓施加電路與第2柵電壓施加電路由 一個(gè)柵電壓施加電路構(gòu)成。通過(guò)第1柵電壓施加電路與第2柵電壓施加電路由一個(gè)柵電壓 施加電路構(gòu)成，能夠?qū)⒐餐碾娐方Y(jié)構(gòu)部分一體化，從而能夠減小柵電壓施加電路，且能夠 削減制作成本。而且，第1電壓與第2電壓的大小可以不相等，但也可以相等。在相等時(shí)，柵電壓 施加電路的結(jié)構(gòu)將變得簡(jiǎn)單。本發(fā)明還被具體化為，具有至少兩個(gè)上述反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的供電裝置的驅(qū)動(dòng) 方法。在該供電裝置中，在將一個(gè)反向?qū)ò雽?dǎo)體元件(下文中，稱為第1反向?qū)ò雽?dǎo) 體元件)的IGBT元件區(qū)置于斷開(kāi)狀態(tài)，并將另一個(gè)反向?qū)ò雽?dǎo)體元件(下文中，稱為第2反向?qū)ò雽?dǎo)體元件)的IGBT元件區(qū)切換至導(dǎo)通狀態(tài)而進(jìn)行供電的期間，至少向第2反 向?qū)ò雽?dǎo)體元件的第1溝槽柵電極施加第1電壓(第1工序)。接著，在通過(guò)將第2反向 導(dǎo)通半導(dǎo)體元件的IGBT元件區(qū)切換至斷開(kāi)狀態(tài)從而在第1反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的二極管 元件區(qū)中流通回流電流的期間，至少向第1反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的第2溝槽柵電極施加第 2電壓(第2工序)。通過(guò)反復(fù)進(jìn)行上述的第1工序與第2工序，從而驅(qū)動(dòng)供電裝置。在這 里，當(dāng)?shù)?電壓高于第2反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的體區(qū)的電壓時(shí)，第2電壓也高于第1反向?qū)?通半導(dǎo)體元件的體區(qū)的電壓，而當(dāng)?shù)?電壓低于第2反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的體區(qū)的電壓時(shí)， 第2電壓也低于第1反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的體區(qū)的電壓。上述的情況下，在第1工序中，可以向第1、第2反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的第2溝槽柵 電極施加電壓，也可以不施加。另外，在第2工序中，可以向第2反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的第 2溝槽柵電極與第1反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的第1溝槽柵電極施加電壓，也可以不施加。在該供電裝置的驅(qū)動(dòng)方法中，在反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的二極管元件區(qū)中流有回流 電流時(shí)，向流有回流電流的第1反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的第2溝槽柵電極施加第2電壓。因 此，能夠?qū)υ诘?反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的二極管元件區(qū)中產(chǎn)生的空穴或者電子的注入效率 進(jìn)行調(diào)節(jié)。由此，能夠抑制在反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的二極管元件區(qū)中產(chǎn)生的開(kāi)關(guān)損耗。在該供電裝置的驅(qū)動(dòng)方法中，優(yōu)選為，還具有第3工序，在將第2反向?qū)ò雽?dǎo)體 元件的IGBT元件區(qū)再次切換至導(dǎo)通狀態(tài)之前，至少先將第1反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的IGBT 元件區(qū)置為規(guī)定時(shí)間的斷開(kāi)狀態(tài)。在第2工序中，由于向第1反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的第1溝槽柵電極施加電壓是任 意的，因此有時(shí)根據(jù)在第2工序中向第1反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的第1溝槽柵電極施加的電 壓，在第2工序中第1反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的IGBT元件區(qū)成為導(dǎo)通狀態(tài)。在該供電裝置的驅(qū)動(dòng)方法中，在將第2反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的IGBT元件區(qū)再次切 換至導(dǎo)通狀態(tài)之前，即從第2工序切換至第1工序之前，先將第1反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的 IGBT元件區(qū)切實(shí)地置于斷開(kāi)狀態(tài)。因此，在將第2反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的IGBT元件區(qū)切換 至導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，能夠防止第1、第2反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的IGBT元件區(qū)一同處于導(dǎo)通狀態(tài)的 現(xiàn)象。因此，防止較大的貫穿電流流過(guò)反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的IGBT元件區(qū)，從而能夠防止 構(gòu)成供電裝置的反向?qū)ò雽?dǎo)體元件受損。并且，在第3工序中，由于第1反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的IGBT元件區(qū)為斷開(kāi)狀態(tài)即 可，因此，向第1反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的第1溝槽柵電極施加，不會(huì)使第1反向?qū)ò雽?dǎo)體 元件的IGBT元件區(qū)成為導(dǎo)通狀態(tài)的電壓即可。作為向第1溝槽柵電極施加的電壓，優(yōu)選為， 當(dāng)?shù)?電壓高于第2反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的體區(qū)的電壓時(shí)，則被設(shè)定成高于第1反向?qū)?半導(dǎo)體元件的體區(qū)的電壓。而且，優(yōu)選為，當(dāng)?shù)?電壓低于第2反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的體區(qū) 的電壓時(shí)，則被設(shè)定成低于第1反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的體區(qū)的電壓。當(dāng)施加如上文所述的 電壓時(shí)，在第3工序中，與第1反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的第1溝槽柵電極相鄰接的體區(qū)，將反 轉(zhuǎn)為第1導(dǎo)電型。該供電裝置中，由于在第3工序中第2反向?qū)ò雽?dǎo)體元件為斷開(kāi)狀態(tài)，因此在第 3工序中，在第1反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的二極管元件區(qū)中也流有回流電流。該供電裝置的驅(qū) 動(dòng)方法中，在第3工序中，與第1反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的第1溝槽柵電極相連接的體區(qū)中形 成反轉(zhuǎn)層。因此，可防止第1反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的體區(qū)中所包含的第2導(dǎo)電型的雜質(zhì)，存留在接近于第1溝槽柵電極區(qū)域的現(xiàn)象。也就是說(shuō)，在第1反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的二極管元 件區(qū)中流有回流電流時(shí)，可防止第1反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的體區(qū)所包含的第2導(dǎo)電型的雜質(zhì) 濃度降低。從而可防止第1反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的二極管元件區(qū)的電阻上升的現(xiàn)象。在該供電裝置的驅(qū)動(dòng)方法中，優(yōu)選為，在第3工序中，向第1反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的 第2溝槽柵電極施加第3電壓。在這里，當(dāng)?shù)?電壓高于第2反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的體區(qū)的 電壓時(shí)，第3電壓也高于第1反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的體區(qū)的電壓，而當(dāng)?shù)?電壓低于第2反向 導(dǎo)通半導(dǎo)體元件的體區(qū)的電壓時(shí)，第3電壓也低于第1反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的體區(qū)的電壓。該供電裝置的驅(qū)動(dòng)方法中，在第3工序中，向第1反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的第2溝槽 柵電極施加第3電壓。因此，在與第1反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的第2溝槽柵電極鄰接的體區(qū) 中形成反轉(zhuǎn)層，從而在第3工序中，也能夠?qū)υ诹饔谢亓麟娏鞯牡?反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的 二極管元件區(qū)中產(chǎn)生的空穴或者電子的注入效率進(jìn)行調(diào)節(jié)。由此，在第3工序中也能夠抑 制在反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的二極管元件區(qū)中產(chǎn)生的開(kāi)關(guān)損耗。在該供電裝置的驅(qū)動(dòng)方法中，優(yōu)選為，在第3工序結(jié)束后，將第2反向?qū)ò雽?dǎo)體 元件的IGBT元件區(qū)再次切換至導(dǎo)通狀態(tài)而執(zhí)行第1工序時(shí)，對(duì)被施加于第1反向?qū)ò雽?dǎo) 體元件的二極管元件區(qū)上的電壓值進(jìn)行計(jì)測(cè)，在被施加于第1反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的二極 管元件區(qū)上的電壓值，超過(guò)在第1反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的二極管元件區(qū)中流有反向恢復(fù)電 流時(shí)的閾值電壓的正時(shí)之前，至少向第1反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的第2溝槽柵電極繼續(xù)施加 第3電壓。例如，假設(shè)體區(qū)為ρ型，漂移區(qū)為η型。此時(shí)，當(dāng)體區(qū)的ρ型雜質(zhì)濃度被調(diào)節(jié)為最 適合于IGBT的雜質(zhì)濃度時(shí)，存在作為二極管的體區(qū)，ρ型雜質(zhì)濃度過(guò)高的情況。此時(shí)，當(dāng)將 第2反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的IGBT元件區(qū)再次切換至導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，ρ型雜質(zhì)將以高濃度注入 第1反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的漂移區(qū)中。因此，在將第2反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的IGBT元件區(qū) 再次切換至導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，如果被注入到第1反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的漂移區(qū)中的P型雜質(zhì)一 下子返回至體區(qū)，則會(huì)產(chǎn)生較大的反向恢復(fù)電流，從而導(dǎo)致開(kāi)關(guān)損耗增加。體區(qū)為η型時(shí)也可獲得相同的現(xiàn)象。此時(shí)，當(dāng)體區(qū)的η型雜質(zhì)濃度被調(diào)節(jié)為最適 合于IGBT的雜質(zhì)濃度時(shí)，存在作為二極管的體區(qū)，η型雜質(zhì)濃度過(guò)高的情況。此時(shí)，也會(huì)產(chǎn) 生較大的反向恢復(fù)電流，從而導(dǎo)致開(kāi)關(guān)損耗增加。在該供電裝置的驅(qū)動(dòng)方法中，在第1反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的二極管元件區(qū)中流有 反向恢復(fù)電流的正時(shí)之前，持續(xù)向第1反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的第2溝槽柵電極施加第3電 壓。由此，在第1工序的初期，可防止被注入至第1反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的漂移區(qū)中的、第 2導(dǎo)電型的雜質(zhì)一下子返回至體區(qū)的現(xiàn)象。能夠抑制在供電裝置中產(chǎn)生的開(kāi)關(guān)損耗。根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)構(gòu)成IGBT元件區(qū)與二極管元件區(qū)的半導(dǎo)體區(qū)具有共同的雜質(zhì)濃 度時(shí)，能夠?qū)⒃诨亓鞫O管中產(chǎn)生的空穴或者電子的注入效率調(diào)節(jié)為適合于二極管的值。 由此，能夠抑制二極管的開(kāi)關(guān)損耗。


圖1為模式化地表示半導(dǎo)體裝置2的結(jié)構(gòu)的圖。圖2為模式化地表示半導(dǎo)體裝置2的結(jié)構(gòu)的圖。圖3為模式化地表示半導(dǎo)體裝置2的結(jié)構(gòu)的圖。
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圖4為模式化地表示半導(dǎo)體裝置2的結(jié)構(gòu)的圖。圖5為模式化地表示半導(dǎo)體裝置102的結(jié)構(gòu)的圖。圖6為模式化地表示供電裝置202的結(jié)構(gòu)的圖。圖7為模式化地表示供電裝置202的結(jié)構(gòu)的圖。圖8為表示供電裝置202的時(shí)序圖的圖。
具體實(shí)施例方式首先對(duì)在下文中將要進(jìn)行說(shuō)明的實(shí)施例的主要特征進(jìn)行整理。(特征1)第1溝槽柵電極與第2溝槽柵電極形成電連接。(特征2)在第1溝槽柵電極與第2溝槽柵電極電連接的供電裝置中，第3電壓以 如下方式設(shè)定。(1)當(dāng)?shù)?電壓高于第2反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的體區(qū)的電壓時(shí)，第3電壓 被設(shè)定為，高于第1反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的體區(qū)的電壓，且低于第1反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的 IGBT區(qū)的閾值電壓。(2)當(dāng)?shù)?電壓低于第2反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的體區(qū)的電壓時(shí)，第3 電壓被設(shè)定為，低于第1反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的體區(qū)的電壓，且高于第1反向?qū)ò雽?dǎo)體元 件的IGBT區(qū)的閾值電壓。第1實(shí)施例圖1表示將本發(fā)明具體化的半導(dǎo)體裝置2。半導(dǎo)體裝置2具有第1柵電壓施加 電路10、第2柵電壓施加電路12和反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20。第1柵電壓施加電路10與反 向?qū)ò雽?dǎo)體元件20的第1溝槽柵電極26形成電連接。第2柵電壓施加電路12與反向 導(dǎo)通半導(dǎo)體元件20的第2溝槽柵電極46形成電連接。反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20在同一半導(dǎo)體基板內(nèi)，形成有絕緣柵型雙極性晶體管(下 文中，稱為IGBT)元件區(qū)22與二極管元件區(qū)24。圖1圖示了 IGBT元件區(qū)22與二極管元件 區(qū)24的邊界附近的剖視圖。反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20由一塊含有低濃度η型雜質(zhì)的半導(dǎo)體基板形成。由半導(dǎo) 體基板上處于未加工狀態(tài)的部分而形成漂移區(qū)38。在漂移區(qū)38的表面一側(cè)上，層疊有含有 P型雜質(zhì)的體區(qū)36。漂移區(qū)38和體區(qū)36，不分IGBT元件區(qū)22和二極管元件區(qū)24，均同樣 地延伸。在IGBT元件區(qū)22內(nèi)，與體區(qū)36的表面相臨的位置上，隔著規(guī)則的間隔而形成有 含高濃度η型雜質(zhì)的發(fā)射區(qū)30。各個(gè)發(fā)射區(qū)30通過(guò)體區(qū)36，而與漂移區(qū)38隔開(kāi)。在相鄰 的發(fā)射區(qū)30之間與體區(qū)36的表面相臨的范圍內(nèi)，形成有含高濃度ρ型雜質(zhì)的體接觸區(qū)34。在二極管元件區(qū)24內(nèi)，隔著有規(guī)則的間隔而形成有含高濃度η型雜質(zhì)的第1體接 觸區(qū)35。各個(gè)第1體接觸區(qū)35通過(guò)體區(qū)36，而與漂移區(qū)38隔開(kāi)。在相鄰的第1體接觸區(qū) 35之間與體區(qū)36的表面相臨的范圍內(nèi)，形成有含高濃度ρ型雜質(zhì)的第2體接觸區(qū)34。圖 1中的區(qū)域34既是IGBT元件區(qū)22內(nèi)的體接觸區(qū)34，又是二極管元件區(qū)24內(nèi)的第2體接 觸區(qū)34。二極管元件區(qū)24內(nèi)的ρ型的體區(qū)36與ρ型的第2體接觸區(qū)34構(gòu)成了二極管的 陽(yáng)極區(qū)。在IGBT元件區(qū)22中，形成有第1溝槽37，該第1溝槽37從各個(gè)發(fā)射區(qū)30的表面 起貫穿發(fā)射區(qū)30與體區(qū)36，并到達(dá)漂移區(qū)38。各個(gè)第1溝槽37的壁面被柵絕緣膜28覆 蓋，且在各個(gè)第1溝槽37的內(nèi)側(cè)填充有第1溝槽柵電極26。
在二極管元件區(qū)24中，形成有第2溝槽47，該第2溝槽47從各個(gè)第1體接觸區(qū) 35的表面起貫穿第1體接觸區(qū)35與體區(qū)36，并到達(dá)漂移區(qū)38。各個(gè)第2溝槽47的壁面被 柵絕緣膜48覆蓋，且在各個(gè)第2溝槽47的內(nèi)側(cè)填充有第2溝槽柵電極46。在反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20的表面上，形成有發(fā)射極32。發(fā)射極32在IGBT元件區(qū) 22中，與發(fā)射區(qū)30和體接觸區(qū)34導(dǎo)通，而在二極管元件區(qū)24中，與第1體接觸區(qū)35和第 2體接觸區(qū)34導(dǎo)通。第1溝槽柵電極26在未圖示的截面處，露出于反向?qū)ò雽?dǎo)體元件 20的表面，并被連接于第1柵電壓施加電路10。而且，第2溝槽柵電極46在未圖示的截面 處，露出于反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20的表面，并被連接于第2柵電壓施加電路12。在IGBT元件區(qū)22中，漂移區(qū)38的背面一側(cè)上，形成有包含ρ型雜質(zhì)的集電區(qū)44。 在二極管元件區(qū)24中，漂移區(qū)38的背面一側(cè)上，形成有含η型雜質(zhì)的漂移接觸區(qū)40。二極 管元件區(qū)24內(nèi)的η型的漂移區(qū)38和η型漂移接觸區(qū)40構(gòu)成了二極管的陰極區(qū)。在反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20的背面上形成有集電極42。集電極42與集電區(qū)44和 漂移接觸區(qū)40導(dǎo)通。在形成有集電區(qū)44的區(qū)域22中，反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20作為IGBT而進(jìn)行工作。 在作為IGBT而進(jìn)行工作的區(qū)域22中，層疊有η+型的發(fā)射區(qū)30、ρ型的體區(qū)36、η—型的漂 移區(qū)38以及ρ型的集電區(qū)44。而且，形成有貫穿體區(qū)36并延伸的第1溝槽柵電極26，其 中，所述體區(qū)36將發(fā)射區(qū)30與漂移區(qū)38隔開(kāi)。如圖1所示，在向集電極42施加正電壓并將發(fā)射極32接地的狀態(tài)下，向第1溝槽 柵電極26施加閾值電壓Vth以上的正電壓即第1電壓時(shí)，將在第1溝槽柵電極26的周?chē)?的體區(qū)36中形成η型的反轉(zhuǎn)層52，從而電子從發(fā)射區(qū)30起經(jīng)過(guò)反轉(zhuǎn)層52而被注入到漂移 區(qū)38中。于是，空穴從集電區(qū)44向漂移區(qū)38中注入。電子與空穴被注入漂移區(qū)38中，從 而使電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)活躍化。由此，集電極42和發(fā)射極32之間導(dǎo)通，從而流有電流104。將 該種狀態(tài)稱為導(dǎo)通狀態(tài)。由于IGBT利用電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)，從而通態(tài)電壓較低。當(dāng)中斷向第1溝槽柵電極26施加閾值電壓Vth以上的正電壓時(shí)，電子將不再?gòu)陌l(fā) 射區(qū)30被注入漂移區(qū)38中。將該種狀態(tài)稱為斷開(kāi)狀態(tài)。IGBT元件區(qū)22在向第1溝槽柵 電極26施加閾值電壓Vth以上的正電壓的期間，被控制成導(dǎo)通狀態(tài)，而中斷向第1溝槽柵 電極26施加閾值電壓Vth以上的正電壓時(shí)，將被控制成斷開(kāi)狀態(tài)。在利用多個(gè)IGBT元件而構(gòu)成了反轉(zhuǎn)電路(供電裝置的一種)的情況下，將一個(gè) IGBT元件切換至斷開(kāi)狀態(tài)時(shí)，有時(shí)由于電氣負(fù)載的感應(yīng)成分，將使較大的電壓施加于IGBT 元件而損壞元件。因此，普及有一種電路，即，通過(guò)將二極管并聯(lián)于IGBT元件，從而使在將 IGBT元件切換至斷開(kāi)狀態(tài)時(shí)，由于電氣負(fù)載的感應(yīng)成分而繼續(xù)流動(dòng)的電流流向二極管。在 下文中，將此稱為回流二極管，并將在該二極管中流動(dòng)的電流稱為回流電流。反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20的二極管元件區(qū)24作為回流二極管而進(jìn)行工作。即，在 形成有漂移接觸區(qū)40的區(qū)域24中，反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20作為回流二極管而進(jìn)行工作。在作為回流二極管而進(jìn)行工作的區(qū)域24中，層疊有ρ型的體區(qū)36、rT型的漂移區(qū) 38和η型的漂移接觸區(qū)40。在ρ型的體區(qū)36的表面上，形成有η+型的第1體接觸區(qū)35和 P+型的第2體接觸區(qū)34。而且，形成有貫穿體區(qū)36并延伸的第2溝槽柵電極46，其中，所 述體區(qū)36將第1體接觸區(qū)35和漂移區(qū)38隔開(kāi)。從而形成一種二極管，當(dāng)向發(fā)射極32施加高于集電極42的電位的正電壓時(shí)，ρ+型的第2體接觸區(qū)34和ρ型的體區(qū)36作為陽(yáng)極而進(jìn)行工作，而η—型的漂移區(qū)38和η型的 漂移接觸區(qū)40作為陰極而進(jìn)行工作。如圖2所示，當(dāng)向發(fā)射極32施加高于集電極42的電位的正電壓時(shí)，將流有回流電 流106。出于IGBT的特性，ρ型的體區(qū)36的雜質(zhì)濃度被設(shè)定為高于rT型的漂移區(qū)38的雜 質(zhì)濃度。該雜質(zhì)濃度的關(guān)系也被維持在二極管元件區(qū)24中。因此，大量的空穴54從雜質(zhì) 濃度較高的體區(qū)36流入雜質(zhì)濃度較低的漂移區(qū)38。S卩，在二極管元件區(qū)24中空穴54的注 入效率將會(huì)增加。此時(shí)，當(dāng)發(fā)射極32的電壓變得低于集電極42的電壓時(shí)，如圖3所示，聚集在漂移 區(qū)38中的空穴54將返回至體區(qū)36，從而流有反向恢復(fù)電流108。當(dāng)流有較大的反向恢復(fù) 電流108時(shí)，開(kāi)關(guān)損耗將增加。開(kāi)關(guān)損耗的大小，依存于空穴54向漂移區(qū)38的注入效率。 為了抑制開(kāi)關(guān)損耗，需要按照二極管元件區(qū)24所要求的特性而對(duì)漂移區(qū)38和體區(qū)36的雜 質(zhì)濃度進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而調(diào)節(jié)空穴54的注入效率。但是，在反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20中，漂移 區(qū)38和體區(qū)36的雜質(zhì)濃度，按照IGBT元件區(qū)22的特性而被決定，從而無(wú)法按照二極管元 件區(qū)24的特性進(jìn)行調(diào)節(jié)。因此，二極管元件區(qū)24的開(kāi)關(guān)損耗將增大。在本實(shí)施例中，利用 存在于二極管元件區(qū)24中的第2溝槽柵電極46，來(lái)減少二極管元件區(qū)24的開(kāi)關(guān)損耗。圖4圖示了，向發(fā)射極32施加高于集電極42的電壓的正電壓，從而在二極管元件 區(qū)24中流有回流電流110的情況，其表示向第2溝槽柵電極46施加高于發(fā)射極32的電壓 (這與體區(qū)36的電壓相等)的正電壓、即第2電壓的情況。當(dāng)向第2溝槽柵電極46施加上 述的正電壓時(shí)，將在第2溝槽柵電極46的周?chē)捏w區(qū)36中形成η型的反轉(zhuǎn)層56。因此，在 發(fā)射極32與集電極42之間，連續(xù)配置有η型的第1體接觸區(qū)35、η型的反轉(zhuǎn)層56、η型的 漂移區(qū)38和η型的漂移接觸區(qū)40。因此，電子58能夠從上述連續(xù)的η型區(qū)域中通過(guò)而從 集電極42流向發(fā)射極32。由此，二極管元件區(qū)24中的電子58的注入效率將增加，而空穴 54的注入效率將降低。能夠?qū)⒖昭ǖ淖⑷胄收{(diào)節(jié)為適當(dāng)值，從而能夠抑制在二極管元件 區(qū)24中所產(chǎn)生的開(kāi)關(guān)損耗。當(dāng)利用參照?qǐng)D4而進(jìn)行說(shuō)明的現(xiàn)象時(shí)，則能夠抑制反向恢復(fù)電 流擴(kuò)大至較大值的情況。于是，反向恢復(fù)電流的變化速度也被抑制，從而能夠?qū)⒂捎诜聪蚧?復(fù)電流的變化速度而產(chǎn)生的浪涌電壓抑制在較小程度。也能夠防止由于過(guò)大的浪涌電壓而 破壞反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20的現(xiàn)象。第2實(shí)施例圖5圖示了本發(fā)明的第2實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置102的剖視圖。本實(shí)施例的半導(dǎo)體 裝置102，具有柵電壓施加電路14和反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20。本實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置102 的反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20的第1溝槽柵電極26與第2溝槽柵電極46形成電連接，并共同 連接于柵電壓施加電路14。在本實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置102中，當(dāng)向發(fā)射極32施加高于集電極42的電壓的正 電壓而在二極管元件區(qū)24中流有回流電流112時(shí)，向第1溝槽柵電極26和第2溝槽柵電 極46的雙方施加高于發(fā)射極32的電壓的正電壓、即第2電壓。由此，在第1溝槽柵電極26 和第2溝槽柵電極46的周?chē)捏w區(qū)36中將形成η型的反轉(zhuǎn)層60，從而能夠使電子58從各 個(gè)反轉(zhuǎn)層60中通過(guò)而從集電極42流向發(fā)射極32。因此，能夠進(jìn)一步增加在二極管元件區(qū) 24中的電子電流的比例，從而能夠進(jìn)一步抑制在二極管元件區(qū)24中所產(chǎn)生的開(kāi)關(guān)損耗。第3實(shí)施例
圖6圖示了利用本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)方法的供電裝置202。其中參照數(shù)字后附上了字母， 在下面的說(shuō)明中，在字母記號(hào)被省略時(shí)，表示對(duì)于具有相同參照數(shù)字的部件的共同說(shuō)明。如圖6所示，供電裝置202具有串聯(lián)電路62a，其串聯(lián)有兩個(gè)反向?qū)ò雽?dǎo)體元 件20a與20d ；串聯(lián)電路62b，其串聯(lián)有兩個(gè)反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20b與20c。串聯(lián)電路62a 與串聯(lián)電路62b分別單獨(dú)構(gòu)成供電裝置，而在本實(shí)施例中，使用將串聯(lián)電路62a與串聯(lián)電路 62b并聯(lián)的供電裝置202來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20a的發(fā)射極32a被接地。反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20d的集電 極42d被連接于直流電源68的正電源上。反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20a的集電極42a與反向 導(dǎo)通半導(dǎo)體元件20d的發(fā)射極32d，被連接在串聯(lián)電路62a的中間電位點(diǎn)64a上。串聯(lián)電路 62a的中間電位點(diǎn)64a被連接于電動(dòng)機(jī)線圈70的一個(gè)端子上。反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20b的 發(fā)射極32b被接地。反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20c的集電極42c被連接于直流電源68的正電 源上。反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20b的集電極42b與反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20c的發(fā)射極32c，被 連接在串聯(lián)電路62b的中間電位點(diǎn)64b上。而且，串聯(lián)電路62b的中間電位點(diǎn)64b被連接 于電動(dòng)機(jī)線圈70的另一個(gè)端子上。電動(dòng)機(jī)線圈70為含有電感成分的電氣負(fù)載。與第2實(shí)施例相同，反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20a的第1溝槽柵電極26a與第2溝槽柵 電極46a形成電連接，并共同連接于柵電壓施加電路72。同樣地，反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20b 的第1溝槽柵電極26b與第2溝槽柵電極46b也形成電連接，并共同連接于柵電壓施加電 路72。反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20c的第1溝槽柵電極26c與第2溝槽柵電極46c也形成電連 接，并共同連接于柵電壓施加電路72。反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20d的第1溝槽柵電極26d與 第2溝槽柵電極46d也電連接，并共同連接于柵電壓施加電路72。在各個(gè)反向?qū)ò雽?dǎo)體 元件20中，第1溝槽柵電極26與第2溝槽柵電極46的電壓相等。柵電壓施加電路72對(duì) 各個(gè)反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20a、20b、20c、20d的溝槽柵電壓進(jìn)行獨(dú)立控制。而且，在反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20a的二極管元件區(qū)24a上，連接有電壓測(cè)定元件 80ao電壓測(cè)定元件80a對(duì)被施加于二極管元件區(qū)24a上的電壓進(jìn)行測(cè)定。電壓測(cè)定元件 80a的輸出端子82a被連接于柵電壓施加電路72，從而電壓測(cè)定元件80a所測(cè)定的電壓值 被傳遞至柵電壓施加電路72。相同地，在反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20b的二極管元件區(qū)上，連 接有電壓測(cè)定元件80b。電壓測(cè)定元件80b對(duì)被施加于二極管元件區(qū)24b上的電壓進(jìn)行測(cè) 定，并通過(guò)輸出端子82b將所測(cè)定的電壓值傳遞至柵電壓施加電路72。在反向?qū)ò雽?dǎo)體 元件20c的二極管元件區(qū)24c上，連接有電壓測(cè)定元件80c。電壓測(cè)定元件80c對(duì)被施加于 二極管元件區(qū)24c上的電壓進(jìn)行測(cè)定，并通過(guò)輸出端子82c將所測(cè)定的電壓值傳遞至柵電 壓施加電路72。在反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20d的二極管元件區(qū)24d上，連接有電壓測(cè)定元件 80do電壓測(cè)定元件80d對(duì)被施加于二極管元件區(qū)24d上的電壓進(jìn)行測(cè)定，并通過(guò)輸出端子 82d將所測(cè)定的電壓值傳遞至柵電壓施加電路72。本實(shí)施例的供電裝置202，通過(guò)相對(duì)于時(shí)間而對(duì)各反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20a、20b、 20c、20d的溝槽柵電壓進(jìn)行獨(dú)立控制，從而對(duì)供向電動(dòng)機(jī)線圈70的電力進(jìn)行調(diào)節(jié)。在圖8 的時(shí)序圖中，對(duì)施加于各反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20a、20b、20c、20d的溝槽柵電壓的變更情況 進(jìn)行了圖示。圖8中的Va表示向反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20a的溝槽柵施加的電壓。對(duì)于代 碼b、c、d也是相同。如前文所述，在本實(shí)施例的供電裝置202中，向各個(gè)反向?qū)ò雽?dǎo)體元 件20中的第1溝槽柵電極26施加的電壓與向第2溝槽柵電極46施加的電壓相等。
圖8中的Hl電壓為第1電壓(正電壓)，該第1電壓被設(shè)定為，在反向?qū)ò雽?dǎo)體 元件20的IGBT元件區(qū)22導(dǎo)通時(shí)的閾值電壓以上。通過(guò)施加Hl電壓，從而使IGBT元件區(qū) 22導(dǎo)通。圖8中的H2電壓為第2電壓(正電壓)，該第2電壓被設(shè)定為，在反向?qū)ò雽?dǎo) 體元件20的二極管元件區(qū)24中形成反轉(zhuǎn)層時(shí)的電壓以上。通過(guò)施加H2電壓，從而在二極 管元件區(qū)24的發(fā)射極32和集電極42之間形成同一導(dǎo)電型的電流路。圖8中的H3電壓為 第3電壓(正電壓)，該第3電壓被設(shè)定為，低于反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20的IGBT元件區(qū)22 導(dǎo)通時(shí)的閾值電壓，且在二極管元件區(qū)24中形成反轉(zhuǎn)層時(shí)的電壓以上。通過(guò)施加H3電壓， 從而使IGBT元件區(qū)22成為非導(dǎo)通，而在二極管元件區(qū)24的發(fā)射極32和集電極42之間形 成同一導(dǎo)電型的電流路。Hl電壓和H2、H3電壓均高于體區(qū)36的電壓。在本實(shí)施例中，Hl 電壓與H2電壓被設(shè)定成相等，且Hl電壓與H2電壓被設(shè)定成高于H3電壓。Lo電壓表示低于反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20的IGBT元件區(qū)22的閾值電壓以及在二 極管元件區(qū)24中形成反轉(zhuǎn)層時(shí)的電壓。通過(guò)施加Lo電壓，從而IGBT元件區(qū)22成為非導(dǎo) 通，且不會(huì)在二極管元件區(qū)24中形成同一導(dǎo)電型的電流路。在本實(shí)施例中，Lo電壓為，柵 電壓施加電路72未對(duì)第1溝槽柵電極26與第2溝槽柵電極46施加電壓時(shí)的電壓。當(dāng)柵 電壓施加電路72中斷向第1溝槽柵電極26以及第2溝槽柵電極46施加Hl電壓、H2電壓 或H3電壓時(shí)，則第1溝槽柵電極26與第2溝槽柵電極46被施加Lo電壓。圖8中的Ic表示在反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20c中向圖6的箭頭120的方向流動(dòng)的 電流大小。圖8中的Ib表示在反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20b中向圖6的箭頭122的方向流動(dòng) 的電流大小。圖8中的Ie表示在電動(dòng)機(jī)線圈70中向圖6的箭頭124的方向流動(dòng)的電流大 小。在圖8的Tl所示的第1期間中，如圖6所示，將串聯(lián)電路62a的一側(cè)(此時(shí)為低 電壓一側(cè))的反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20a的IGBT元件區(qū)22a置為導(dǎo)通狀態(tài)。將串聯(lián)電路62a 的另一側(cè)(此時(shí)為高電壓一側(cè))的反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20d的IGBT元件區(qū)22d置為斷開(kāi) 狀態(tài)。將串聯(lián)電路62b的一側(cè)(低電壓一側(cè))的反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20b的IGBT元件區(qū) 22b置為斷開(kāi)狀態(tài)。將串聯(lián)電路62b的另一側(cè)(高電壓一側(cè))的反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20c 的IGBT元件區(qū)22c置為導(dǎo)通狀態(tài)。S卩，向反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20a的第1溝槽柵電極26a 與反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20c的第1溝槽柵電極26c施加Hl電壓。而且，向反向?qū)ò雽?dǎo)體 元件20b的第1溝槽柵電極26b與反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20d的第1溝槽柵電極26d施加Lo 電壓。由此，電流114從直流電源68起流過(guò)反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20c與電動(dòng)機(jī)線圈70以 及反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20a。此時(shí)，反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20a的第2溝槽柵電極46a與反向 導(dǎo)通半導(dǎo)體元件20c的第2溝槽柵電極46c上也被施加Hl電壓。其結(jié)果為，在二極管元件 區(qū)24a、24c中也流有電流。即使在IGBT元件區(qū)22a、22c以及二極管元件區(qū)24a、24c的雙 方均流通電流也不會(huì)發(fā)生問(wèn)題。而且，反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20b的第2溝槽柵電極46b以 及反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20d的第2溝槽柵電極46d上也被施加Lo電壓。在二極管元件區(qū) 24b、24d中不會(huì)形成反轉(zhuǎn)層。從而在反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20b與反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20d 中不會(huì)流通電流。其次，當(dāng)轉(zhuǎn)移至圖8的T2所示的第2期間時(shí)，將在此之前處于導(dǎo)通狀態(tài)的反向?qū)?通半導(dǎo)體元件20c的IGBT元件區(qū)22c切換至斷開(kāi)狀態(tài)。反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20d的IGBT 元件區(qū)22d維持在斷開(kāi)狀態(tài)，而反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20a的IGBT元件區(qū)22a維持在導(dǎo)通狀
14態(tài)。由于電動(dòng)機(jī)線圈70含有電抗成分，因此，當(dāng)將在此之前處于導(dǎo)通狀態(tài)的反向?qū)?半導(dǎo)體元件20c的IGBT元件區(qū)22c切換至斷開(kāi)狀態(tài)時(shí)，如圖7所示，在電動(dòng)機(jī)線圈70中產(chǎn) 生要使回流電流116朝向與電流114相同的方向流動(dòng)的電動(dòng)勢(shì)。在第2期間中，流有電流 114的反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20a上被施加Hl電壓，如圖7所示，電流114通過(guò)反向?qū)ò雽?dǎo) 體元件20a的IGBT元件區(qū)22a流向低電位一側(cè)。此后，電流114通過(guò)反向?qū)ò雽?dǎo)體元件 20b的二極管元件區(qū)24b流向電動(dòng)機(jī)線圈70。由于在電動(dòng)機(jī)線圈70中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)，反向 導(dǎo)通半導(dǎo)體元件20b的發(fā)射極32b的電壓將高于集電極42b。如圖2中的反向?qū)ò雽?dǎo)體 元件20所示，在反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20b的二極管元件區(qū)24b中流有回流電流116。此時(shí)， 發(fā)射極32b成為陽(yáng)極，而集電極42b成為陰極。在本實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)方法中，柵電壓施加電路72在第2期間中，向流有回流電流的 反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20b施加高于發(fā)射極32b的電壓的正電壓(H2電壓)。通過(guò)向反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20b施加H2電壓，如圖5所示，從而在含有ρ型雜質(zhì) 的體區(qū)36b中的與第1溝槽柵電極26b和第2溝槽柵電極46b對(duì)置的范圍內(nèi)，形成η型的 反轉(zhuǎn)層60b。當(dāng)在體區(qū)36b中形成反轉(zhuǎn)層60b時(shí)，將形成從集電極42b朝向發(fā)射極32b流 通電子的電流路。由此，能夠降低向漂移區(qū)38b中注入的空穴的注入效率。因此，如圖8所 示，能夠在第2期間T2經(jīng)過(guò)之后，在第1期間Tl的初始期間，抑制由于從漂移區(qū)38b返回 至體區(qū)36b的空穴而產(chǎn)生的反向恢復(fù)電流Ir(參照?qǐng)D8)。因此，能夠抑制在二極管元件區(qū) 24b中產(chǎn)生的開(kāi)關(guān)損耗，從而能夠抑制在供電裝置202中產(chǎn)生的開(kāi)關(guān)損耗。當(dāng)從第2期間再次轉(zhuǎn)移至第1期間時(shí)，先從第2期間轉(zhuǎn)移至圖8的T3所示的第3 期間，再?gòu)牡?期間轉(zhuǎn)移至第1期間。在從第2期間轉(zhuǎn)移至第3期間時(shí)，柵電壓施加電路72 將施加于流有回流電流的反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20b的電壓從H2電壓切換至H3電壓。反向 導(dǎo)通半導(dǎo)體元件20d的IGBT元件區(qū)22d維持在斷開(kāi)狀態(tài)，且反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20c的 IGBT元件區(qū)22c維持在斷開(kāi)狀態(tài)，而反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20a的IGBT元件區(qū)22a維持在導(dǎo) 通狀態(tài)。由此，回流電流116在第3期間也依然繼續(xù)流動(dòng)。通過(guò)向反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20b施加H3電壓，如圖5所示，從而在體區(qū)36b中與第 1溝槽柵電極26b和第2溝槽柵電極46b對(duì)置的范圍內(nèi)，被維持在形成有η型的反轉(zhuǎn)層60b 的狀態(tài)。而且，反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20b的IGBT元件區(qū)22b成為斷開(kāi)狀態(tài)。由此，在從第 3期間轉(zhuǎn)移至第1期間時(shí)，反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20b的IGBT元件區(qū)22b被切實(shí)地維持在斷 開(kāi)狀態(tài)。因此，在從第3期間轉(zhuǎn)移至第1期間，而將反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20c的IGBT元件 區(qū)22c置為導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，能夠防止反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20b的IGBT元件區(qū)22b以及反向?qū)?通半導(dǎo)體元件20c的IGBT元件區(qū)22c均處于導(dǎo)通狀態(tài)的現(xiàn)象。由此，能夠抑制巨大的貫穿 電流通過(guò)反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20b的IGBT元件區(qū)22b和反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20c的IGBT 元件區(qū)22c，而從直流電源68的正電源流向接地電源，從而導(dǎo)致反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20損 壞的現(xiàn)象。在本實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)方法中，在第3期間中，體區(qū)36b中與第1溝槽柵電極26b和第 2溝槽柵電極46b對(duì)置的范圍內(nèi)，也被維持在形成有η型的反轉(zhuǎn)層60b的狀態(tài)。因此，在第 3期間中，也能夠降低向漂移區(qū)38b中注入的空穴的注入效率。在第3期間T3經(jīng)過(guò)之后，能 夠在第1期間Tl的初始期間，抑制由于從漂移區(qū)38b返回至體區(qū)36b的空穴而產(chǎn)生的反向恢復(fù)電流Ir (參照?qǐng)D8)。因此，能夠抑制在二極管元件區(qū)24b中產(chǎn)生的開(kāi)關(guān)損耗，從而能夠 抑制在供電裝置202中產(chǎn)生的開(kāi)關(guān)損耗。在從第3期間轉(zhuǎn)移至第1期間時(shí)，將在此之前置為斷開(kāi)的反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20c 的IGBT元件區(qū)22c切換至導(dǎo)通狀態(tài)。而且，柵電壓施加電路72對(duì)反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20c 的二極管元件區(qū)24c的陰極一側(cè)電壓高于陽(yáng)極一側(cè)電壓時(shí)的正時(shí)tw進(jìn)行檢測(cè)。在該正時(shí) tw，柵電壓施加電路72將施加于反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20b的電壓從H3電壓切換至Lo電壓。 反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20d的IGBT元件區(qū)22d維持在斷開(kāi)狀態(tài)，且反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20a 的IGBT元件區(qū)22a維持在導(dǎo)通狀態(tài)。在本實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)方法中，在從第3期間轉(zhuǎn)移至第1期間之后，延遲將施加于反向 導(dǎo)通半導(dǎo)體元件20b的電壓從H3電壓切換至Lo電壓。而且，從H3電壓切換至Lo電壓的 正時(shí)tw，由反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20c的二極管元件區(qū)24c的陰極一側(cè)電壓高于陽(yáng)極一側(cè)電 壓的正時(shí)所決定。也就是說(shuō)，在反向?qū)ò雽?dǎo)體元件20c的二極管元件區(qū)24c被施加反方 向電壓且流有反向恢復(fù)電流Ir，而通過(guò)由于反方向電壓和反向恢復(fù)電流Ir而產(chǎn)生開(kāi)關(guān)損 耗的正時(shí)來(lái)決定。根據(jù)本實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)方法，在直到發(fā)生切換損耗的正時(shí)之前，通過(guò)向反向 導(dǎo)通半導(dǎo)體元件20b施加H3電壓而能夠抑制反向恢復(fù)電流Ir，從而能夠抑制在供電裝置 202中產(chǎn)生的開(kāi)關(guān)損耗。以上，雖然詳細(xì)地對(duì)本發(fā)明的具體示例進(jìn)行了說(shuō)明，但這些只不過(guò)是示例而并不 是對(duì)權(quán)利要求的范圍的限定。例如，在半導(dǎo)體裝置2中，雖然將第1柵電壓施加電路10和第2柵電壓施加電路 12作為不同的電路而記載，但是，也可以由一個(gè)柵電壓施加電路構(gòu)成。在從一個(gè)柵電壓施加 電路分別獨(dú)立地連接于第1溝槽柵電極26和第2溝槽柵電極46時(shí)，則能夠分別對(duì)第1溝 槽柵電極26和第2溝槽柵電極46進(jìn)行控制。另外，在本說(shuō)明書(shū)或者附圖中進(jìn)行說(shuō)明的技術(shù)要素，是單獨(dú)或者以各種組合的形 式來(lái)發(fā)揮技術(shù)上的有用性的，其并不限定于申請(qǐng)時(shí)權(quán)利要求中記載的組合。另外，在本說(shuō)明 書(shū)或者附圖中所例示的技術(shù)為，可以同時(shí)達(dá)成多個(gè)目的的技術(shù)，且達(dá)成其中一個(gè)目的本身 也具有技術(shù)上的有用性。
權(quán)利要求
一種反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的驅(qū)動(dòng)方法，該反向?qū)ò雽?dǎo)體元件中，IGBT元件區(qū)與二極管元件區(qū)并存于同一半導(dǎo)體基板上，其中，在所述IGBT元件區(qū)中層疊有第2導(dǎo)電型的體區(qū)、第1導(dǎo)電型的漂移區(qū)和第2導(dǎo)電型的集電區(qū)，并在所述體區(qū)的表面上形成有第1導(dǎo)電型的發(fā)射區(qū)，且形成有貫穿所述體區(qū)并延伸的第1溝槽柵電極，其中，所述體區(qū)將所述發(fā)射區(qū)與所述漂移區(qū)隔開(kāi)，在所述二極管元件區(qū)中層疊有第2導(dǎo)電型的體區(qū)、第1導(dǎo)電型的漂移區(qū)和第1導(dǎo)電型的漂移接觸區(qū)，并在所述體區(qū)的表面上形成有第1導(dǎo)電型的第1體接觸區(qū)和第2導(dǎo)電型的第2體接觸區(qū)，且形成有貫穿所述體區(qū)并延伸的第2溝槽柵電極，其中，所述體區(qū)將所述第1體接觸區(qū)與所述漂移區(qū)隔開(kāi)，所述驅(qū)動(dòng)方法的特征在于，具有在將所述IGBT元件區(qū)控制為導(dǎo)通狀態(tài)的期間，至少向所述第1溝槽柵電極施加第1電壓的工序；在所述二極管元件區(qū)中流有回流電流的期間，至少向所述第2溝槽柵電極施加第2電壓的工序，當(dāng)所述第1電壓高于所述體區(qū)的電壓時(shí)，所述第2電壓也高于所述體區(qū)的電壓，而當(dāng)所述第1電壓低于所述體區(qū)的電壓時(shí)，所述第2電壓也低于所述體區(qū)的電壓。
2.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，具備 權(quán)利要求1中的反向?qū)ò雽?dǎo)體元件；第1柵電壓施加電路，其對(duì)施加于所述第1溝槽柵電極上的電壓進(jìn)行控制； 第2柵電壓施加電路，其對(duì)施加于所述第2溝槽柵電極上的電壓進(jìn)行控制， 所述第1柵電壓施加電路和所述第2柵電壓施加電路，在將所述IGBT元件區(qū)控制為導(dǎo)通狀態(tài)的期間，至少向所述第1溝槽柵電極施加第1電壓，而在所述二極管元件區(qū)中流有回流電流的期間，至少向所述第2溝槽柵電極施加第2 電壓，當(dāng)所述第1電壓高于所述體區(qū)的電壓時(shí)，所述第2電壓也高于所述體區(qū)的電壓，而當(dāng)所 述第1電壓低于所述體區(qū)的電壓時(shí)，所述第2電壓也低于所述體區(qū)的電壓。
3.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述第1柵電壓施加電路和所述第2柵電壓施加電路由一個(gè)柵電壓施加電路構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述第1電壓和所述第2電壓相等。
5.一種對(duì)具備至少兩個(gè)權(quán)利要求1中的反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的供電裝置進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的 方法，其特征在于，具備第1工序，在將一個(gè)反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的IGBT元件區(qū)置為斷開(kāi)狀態(tài)，并將另一個(gè)反 向?qū)ò雽?dǎo)體元件的IGBT元件區(qū)切換至導(dǎo)通狀態(tài)而進(jìn)行供電的期間，至少向所述另一個(gè) 反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的第1溝槽柵電極施加第1電壓；第2工序，在通過(guò)將所述另一個(gè)反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的IGBT元件區(qū)切換至斷開(kāi)狀態(tài)， 從而使回流電流流向所述一個(gè)反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的二極管元件區(qū)的期間，至少向所述一 個(gè)反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的第2溝槽柵電極施加第2電壓，通過(guò)反復(fù)進(jìn)行所述第1工序和第2工序來(lái)驅(qū)動(dòng)供電裝置，當(dāng)所述第1電壓高于所述另一個(gè)反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的體區(qū)的電壓時(shí)，所述第2電壓 也高于所述一個(gè)反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的體區(qū)的電壓，而當(dāng)所述第1電壓低于所述另一個(gè)反 向?qū)ò雽?dǎo)體元件的體區(qū)的電壓時(shí)，所述第2電壓也低于所述一個(gè)反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的 體區(qū)的電壓。
6.如權(quán)利要求5所述的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，還具備第3工序，在將所述另一個(gè)反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的IGBT元件區(qū)再次切換至導(dǎo)通狀態(tài)之 前，至少先將所述一個(gè)反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的IGBT元件區(qū)置為規(guī)定時(shí)間的斷開(kāi)狀態(tài)。
7.如權(quán)利要求6所述的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，在第3工序中，向所述一個(gè)反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的第2溝槽柵電極施加第3電壓，當(dāng)所述第1電壓高于所述另一個(gè)反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的體區(qū)的電壓時(shí)，所述第3電壓 也高于所述一個(gè)反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的體區(qū)的電壓，而當(dāng)所述第1電壓低于所述另一個(gè)反 向?qū)ò雽?dǎo)體元件的體區(qū)的電壓時(shí)，所述第3電壓也低于所述一個(gè)反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的 體區(qū)的電壓。
8.如權(quán)利要求7所述的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，在第3工序結(jié)束后，將所述另一個(gè)反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的IGBT元件區(qū)再次切換至導(dǎo)通 狀態(tài)而執(zhí)行第1工序時(shí)，對(duì)被施加于所述一個(gè)反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的二極管元件區(qū)上的電 壓值進(jìn)行計(jì)測(cè)，在被施加于所述一個(gè)反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的二極管元件區(qū)上的電壓值，超過(guò)在所述一 個(gè)反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的二極管元件區(qū)中流有反向恢復(fù)電流時(shí)的閾值電壓的正時(shí)之前，至 少向所述一個(gè)反向?qū)ò雽?dǎo)體元件的第2溝槽柵電極繼續(xù)施加第3電壓。
全文摘要
提供一種在IGBT元件區(qū)與二極管元件區(qū)利用具有共同雜質(zhì)濃度的體區(qū)的反向?qū)ò雽?dǎo)體元件中，能夠調(diào)節(jié)二極管元件區(qū)的空穴或者電子的注入效率的技術(shù)。當(dāng)在利用NPNP型的IGBT的反向?qū)ò雽?dǎo)體元件(20)中流有回流電流(110)時(shí)，向二極管元件區(qū)(24)的第2溝槽柵電極(46)施加高于發(fā)射極(32)的電壓的第2電壓。在第2溝槽柵電極(46)的周?chē)纬捎衝型的反轉(zhuǎn)層(56)，從而電子(58)流過(guò)作為相同的n型雜質(zhì)區(qū)的第1體接觸區(qū)(35)和漂移區(qū)(38)?；亓麟娏?110)中的電子(58)的注入效率增加，而空穴(54)的注入效率降低。由此，能夠防止反向恢復(fù)電流增大，并能夠減少在二極管元件區(qū)(24)中所產(chǎn)生的開(kāi)關(guān)損耗。
文檔編號(hào)H01L29/739GK101946324SQ200980104979
公開(kāi)日2011年1月12日 申請(qǐng)日期2009年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月14日
發(fā)明者齋藤順, 添野明高 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車(chē)株式會(huì)社