半導(dǎo)體裝置、開關(guān)電源用控制ic以及開關(guān)電源裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置、開關(guān)電源用控制IC以及開關(guān)電源裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]開關(guān)電源用控制IC是用于控制單個(gè)高耐壓開關(guān)晶體管的專用1C。該IC在動(dòng)作狀態(tài)中通過使高耐壓開關(guān)晶體管動(dòng)作而形成自身的電源，但在起動(dòng)時(shí)，需要從啟動(dòng)電路供給啟動(dòng)電流。通常，啟動(dòng)電路與開關(guān)電源用控制IC集成在同一個(gè)半導(dǎo)體基板上，因此實(shí)現(xiàn)了部件個(gè)數(shù)的減少和電源系統(tǒng)的簡(jiǎn)單化。
[0003]啟動(dòng)電流是對(duì)輸入交流信號(hào)AC100?240V進(jìn)行整流而成的電流，為了將其供給到啟動(dòng)電路，啟動(dòng)電路上游的常通型元件需要450V以上的耐壓。該常通型元件為了與開關(guān)電源用控制IC成為一體化，而作為橫型高耐壓結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管(結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管:JFET)被實(shí)現(xiàn)。根據(jù)該元件的電流驅(qū)動(dòng)能力，確定開關(guān)電源裝置的設(shè)計(jì)規(guī)格。
[0004]當(dāng)開關(guān)電源裝置的芯棒從插座拔出，來自AC輸入的電壓供給消失時(shí)，初級(jí)側(cè)的輸入電壓降低。在該狀態(tài)下，若開關(guān)電源裝置繼續(xù)動(dòng)作，則作為開關(guān)元件發(fā)揮功能的MOSFET(絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)晶體管)的導(dǎo)通時(shí)間變長(zhǎng)而發(fā)熱。為了防止該問題，在開關(guān)電源裝置，設(shè)置降低了輸入電壓時(shí)停止電源的開關(guān)動(dòng)作的欠壓保護(hù)功能。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)欠壓保護(hù)功能，以往的開關(guān)電源裝置大致分為外置電阻分壓方式或者IC芯片內(nèi)置方式。外置電阻分壓方式是指通過在開關(guān)電源用控制IC(以下，稱為控制IC)外置的2個(gè)電阻以串聯(lián)的方式連接而成的電阻分壓電路對(duì)電源的初級(jí)側(cè)電壓進(jìn)行電阻分壓的方式。IC芯片內(nèi)置方式是指通過內(nèi)置于控制IC的高耐壓分壓電阻對(duì)電源的初級(jí)側(cè)電壓進(jìn)行電阻分壓的方式。在IC芯片內(nèi)置方式中，利用高耐壓器件(啟動(dòng)元件)的耐壓結(jié)構(gòu)，構(gòu)成高耐壓分壓電阻(電阻元件)。
[0006]作為IC芯片內(nèi)置方式的開關(guān)電源裝置，提出了一種在構(gòu)成控制IC內(nèi)的啟動(dòng)電路的現(xiàn)有的啟動(dòng)元件的耐壓結(jié)構(gòu)上配置螺旋的電阻體來實(shí)現(xiàn)高耐壓分壓電阻的裝置(例如，參照下述專利文獻(xiàn)I)。在下述專利文獻(xiàn)I中，以電位從配置在啟動(dòng)元件中心的作為最高電位的漏電極緩緩下降的方式，直到包圍漏區(qū)周圍的源區(qū)和柵區(qū)為止，沿啟動(dòng)元件外周呈螺旋狀地配置電阻體。這樣，通過使電阻體與啟動(dòng)元件一體化，不重新設(shè)置高耐壓結(jié)構(gòu)而能夠在開關(guān)電源裝置內(nèi)置高耐壓的電阻元件。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)
[0009]專利文獻(xiàn)1:日本特開2008-153636號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]然而，作為輸入電壓檢測(cè)機(jī)構(gòu)，采用兩個(gè)電阻以串聯(lián)的方式連接而成的電阻分壓電路的情況下，施加輸入電壓期間通常在電阻分壓電路產(chǎn)生消耗電流。無論將電阻分壓電路內(nèi)置于還是外置于半導(dǎo)體集成電路裝置電路，這樣的問題都會(huì)產(chǎn)生。通常通過提高整個(gè)電阻分壓電路的電阻值而抑制消耗電流，但在將電阻分壓電路內(nèi)置于半導(dǎo)體集成電路(IC)的情況下，產(chǎn)生如下的兩個(gè)問題。
[0011]第一個(gè)問題是為了確保構(gòu)成電阻分壓電路的電阻體的長(zhǎng)度，從而啟動(dòng)元件的面積變大而大型化。第二個(gè)問題是為了提高電阻體的單位長(zhǎng)度的電阻值，從而由于較低地設(shè)定電阻體的雜質(zhì)摻雜量而使電阻值的偏差增大。作為解決這兩個(gè)問題的方法，公知的有附加微調(diào)(trimming)等的調(diào)整電路，但存在電路構(gòu)成復(fù)雜化的問題。
[0012]本發(fā)明為了消除上述以往技術(shù)所導(dǎo)致的問題，目的在于提供一種不使用電阻分壓電路而能夠?qū)崿F(xiàn)輸入電壓檢測(cè)功能的半導(dǎo)體裝置、開關(guān)電源用控制IC以及開關(guān)電源裝置。
[0013]為了解決上述的課題，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置具有如下的特征。設(shè)置有場(chǎng)效應(yīng)型晶體管，具有設(shè)置于第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體基板的表面層的第二導(dǎo)電型的漂移區(qū)域和與所述漂移區(qū)域接觸地設(shè)置于所述半導(dǎo)體基板的表面層的第二導(dǎo)電型的漏區(qū)。在上述漏區(qū)的表面層，選擇性地設(shè)置有第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域。在上述第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域的表面層，選擇性地設(shè)置有第一個(gè)第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域。在上述第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域的表面層，與上述第一個(gè)第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域分離且選擇性地設(shè)置有第二個(gè)第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域。設(shè)置有第一電極布線，與上述第一個(gè)第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域連接。輸入電壓從外部輸入到上述第一電極布線。設(shè)置有第二電極布線，與上述漏區(qū)和上述第二個(gè)第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域連接。
[0014]另外，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置在上述的發(fā)明中，進(jìn)一步具有下述的特征。上述場(chǎng)效應(yīng)型晶體管具備第一導(dǎo)電型的柵區(qū)、第二導(dǎo)電型的源區(qū)、控制電極、第三電極布線以及第四電極布線。上述柵區(qū)與上述漂移區(qū)域接觸地選擇性設(shè)置于上述半導(dǎo)體基板的表面層。上述源區(qū)與上述柵區(qū)接觸地設(shè)置于上述半導(dǎo)體基板的表面層，隔著上述漂移區(qū)域與上述漏區(qū)對(duì)置。上述控制電極與上述柵區(qū)連接。上述第三電極布線與上述源區(qū)連接。上述第四電極布線與上述柵區(qū)和上述控制電極連接。
[0015]另外，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置在上述的發(fā)明中，進(jìn)一步具有下述的特征。上述場(chǎng)效應(yīng)型晶體管具備第一導(dǎo)電型的溝道區(qū)域、第二導(dǎo)電型的源區(qū)、控制電極以及第三電極布線。上述溝道區(qū)域與上述漂移區(qū)域接觸地選擇性設(shè)置于上述半導(dǎo)體基板的表面層，隔著上述漂移區(qū)域與上述漏區(qū)對(duì)置。上述源區(qū)選擇性地設(shè)置于上述溝道區(qū)域的表面。上述控制電極隔著絕緣膜設(shè)置在上述溝道區(qū)域的被上述漂移區(qū)域與上述源區(qū)夾住的部分的表面上。上述第三電極布線與上述溝道區(qū)域和上述源區(qū)連接。
[0016]另外，本發(fā)明的開關(guān)電源用控制IC的特征在于具備包括上述的半導(dǎo)體裝置的啟動(dòng)電路。
[0017]另外，為了解決上述的課題，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明的開關(guān)電源用控制IC具備包括場(chǎng)效應(yīng)型晶體管和雙極型晶體管的啟動(dòng)電路，具有如下的特征。在上述場(chǎng)效應(yīng)型晶體管中，初級(jí)側(cè)電壓從外部被施加到漏極端子，柵極端子被接地，從源極端子輸出用于控制開關(guān)用晶體管的信號(hào)。上述雙極型晶體管與上述場(chǎng)效應(yīng)型晶體管在同一半導(dǎo)體基板內(nèi)，并且集成在上述場(chǎng)效應(yīng)型晶體管的漏區(qū)內(nèi)。而且，上述雙極型晶體管，在施加在上述場(chǎng)效應(yīng)型晶體管的漏極端子的初級(jí)側(cè)電壓為預(yù)定電壓以上時(shí)導(dǎo)通而使上述場(chǎng)效應(yīng)型晶體管動(dòng)作。
[0018]另外，為了解決上述的課題，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明的開關(guān)電源裝置的特征在于具有上述的開關(guān)電源用控制1C。
[0019]根據(jù)上述的發(fā)明，通過在施加了輸入電壓的輸入端子與場(chǎng)效應(yīng)型晶體管的漏極之間以串聯(lián)方式連接雙極型晶體管，從而在施加了小于雙極型晶體管擊穿初始電壓的輸入電壓時(shí)，沒有電流流過場(chǎng)效應(yīng)型晶體管，在施加了大于等于雙極型晶體管擊穿初始電壓的輸入電壓時(shí)，電流能夠流過場(chǎng)效應(yīng)型晶體管。通過該電流變化，不使用電阻分壓電路而能夠檢測(cè)輸入電壓的降低。
[0020]發(fā)明效果
[0021]根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置、開關(guān)電源用控制IC以及開關(guān)電源裝置，起到不使用電阻分壓電路而能夠?qū)崿F(xiàn)輸入電壓檢測(cè)功能的效果。
【附圖說明】
[0022]圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I的半導(dǎo)體裝置的主要部分的俯視圖。
[0023]圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I的半導(dǎo)體裝置的主要部分的俯視圖。
[0024]圖3是沿切斷線Xl - XI’將圖1、圖2所示的半導(dǎo)體裝置切斷的剖視圖。
[0025]圖4是沿切斷線X2 - X2’將圖1、圖2所示的半導(dǎo)體裝置切斷的剖視圖。
[0026]圖5是表示實(shí)施方式I的半導(dǎo)體裝置的等效電路的電路圖。
[0027]圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I的開關(guān)電源裝置的構(gòu)成的一例的電路圖。
[0028]圖7是表示圖6的啟動(dòng)電路的構(gòu)成的一例的電路圖。
[0029]圖8是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的半導(dǎo)體裝置的剖視圖。
[0030]圖9是表示本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的電壓-電流特性的特性圖。
[0031]符號(hào)說明
[0032]31 控制 IC
[0033]41 啟動(dòng)電路
[0034]68 NMOS 晶體管
[0035]81 第一 JFET
[0036]82 第二 JFET
[0037]83 npn 型元件
[0038]100 P 型基板
[0039]101 漏區(qū)
[0040]102漂移區(qū)域
[0041]103 柵區(qū)
[0042]104、144 源區(qū)
[0043]105 多晶硅柵電極
[0044]106 LOCOS 氧化膜
[0045]107 第一層間絕緣膜
[0046]108 第二層間絕緣膜
[0047]110 P 型區(qū)域
[0048]111 集電區(qū)
[0049]112 發(fā)射區(qū)
[0050]113、115 n+型高濃度區(qū)域
[0051]122 發(fā)射極-漏極布線
[0052]123、151 源極布線
[0053]124 柵極布線
[0054]125 集電接觸部
[0055]126a發(fā)射接觸部
[0056]126b漏電接觸部
[0057]127、152 源接觸部
[0058]128a柵接觸部
[0059]128b多晶硅接觸部
[0060]131 第一金屬布線
[0061]132 第二金屬布線
[0062]133、153 第三金屬布線
[0063]134、135、136、154 通孔
[0064]143 P 型基區(qū)
[0065]145 柵絕緣膜
【具體實(shí)施方式】
[0066]以下參照附圖，對(duì)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置、開關(guān)電源用控制IC以及開關(guān)電源裝置的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。在本說明書和附圖中，對(duì)于標(biāo)記了 η或P的層和/或區(qū)域，分別指電子或空穴為多數(shù)載流子。另外，對(duì)η或P附加的+或-分別指與沒有附加+或-的層和/或區(qū)域相比為高雜質(zhì)濃度或低雜質(zhì)濃度。應(yīng)予說明，在以下的實(shí)施方式的說明和附圖中，對(duì)相同的構(gòu)成標(biāo)記相同的符號(hào)，省略重復(fù)的說明。
[0067](實(shí)施方式I)
[0068]對(duì)實(shí)施方式I的半導(dǎo)體裝置的構(gòu)成進(jìn)行說明。圖1、圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I的半導(dǎo)體裝置的主要部分的俯視圖。另外，圖3是沿切斷線Xl — ΧΓ將圖1、圖2所