半導(dǎo)體裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種適用于具有在電源的正極與負(fù)載之間設(shè)有開關(guān)元件的結(jié)構(gòu)的負(fù)載驅(qū)動電路的半導(dǎo)體裝置，特別涉及在電源反向連接的狀態(tài)下對開關(guān)元件進(jìn)行保護(hù)的半導(dǎo)體裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]作為這種半導(dǎo)體裝置，例如提出有專利文獻(xiàn)I所記載的車用電源電路裝置。
[0003]在該現(xiàn)有例中，如圖7和圖8所示，包括將由車載電源103對負(fù)載104的供電在導(dǎo)通狀態(tài)與斷開狀態(tài)之間進(jìn)行切換的功率芯片101。包括控制芯片102，該控制芯片102具有對功率芯片101的通/斷切換進(jìn)行控制的內(nèi)部電路105，與功率芯片101分開構(gòu)成。由此構(gòu)成車用電源控制裝置110，該車用電源控制裝置110在將功率芯片101和控制芯片102與車載電源103進(jìn)行并聯(lián)連接的狀態(tài)下，利用內(nèi)部電路105來對功率芯片101進(jìn)行控制，從而能控制對負(fù)載104的供電。而且，控制芯片102包括耗盡型M0SFET107，將源極端子171與控制芯片102的電源端子121或接地端子122相連接，漏極端子172與內(nèi)部電路105相連接。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本專利特開2005-19532號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]發(fā)明所要解決的技術(shù)問題
[0008]然而，作為上述專利文獻(xiàn)I所記載的現(xiàn)有例，將耗盡型M0SFET107與控制芯片102的車載電源103的正極側(cè)相連接，該耗盡型M0SFET107在車載電源103反接時起到定電流元件的作用，內(nèi)部電路105上施加有為使與耗盡型M0SFET107中流過的定電流值相同的電流流動而需要的電壓，剩余的電壓則施加于耗盡型MOSFET107。
[0009]當(dāng)車載電源103正接時，使用耗盡型M0SFET107的特性中的電阻區(qū)域，從而電壓降較小。
[0010]然而，作為上述現(xiàn)有例，存在以下未解決的問題:S卩，必須將耗盡型MOSFET與控制芯片102相連接，為了將非耗盡型的通常的MOSFET與耗盡型MOSFET集成在一起，必須追加制造工序，從而工序數(shù)增加和成品率下降會導(dǎo)致成本上升的問題。
[0011]另外，還存在可能會發(fā)生以下等不佳情況的未解決的問題:即，由于未示出生成內(nèi)部電路105中的功率芯片的柵極上所施加的信號的電路，因此在車載電源103反接時內(nèi)部電路105中原本應(yīng)該導(dǎo)通的晶體管處于截止?fàn)顟B(tài)，從而OUT端子125的輸出成為高阻抗。因此，存在以下未解決的問題:即，需要明示出對即使在車載電源反接時也能成功發(fā)揮作用的情況進(jìn)行補(bǔ)償?shù)碾娐贰?br>[0012]因此，本發(fā)明著眼于解決上述現(xiàn)有例的未解決的問題，其目的在于，提供一種半導(dǎo)體裝置，該半導(dǎo)體裝置能對電源反接時流過控制芯片的電流進(jìn)行抑制而不使用耗盡型MOSFET，并且，能可靠地使功率芯片的開關(guān)元件處于導(dǎo)通狀態(tài)并抑制發(fā)熱。
[0013]解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案
[0014]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體裝置的一個方式在于，功率芯片，該功率芯片包括將從電源至負(fù)載的供電在導(dǎo)通狀態(tài)與斷開狀態(tài)之間進(jìn)行切換的開關(guān)元件；控制芯片，該控制芯片內(nèi)置有對該功率芯片的開關(guān)元件進(jìn)行控制的控制電路；以及反接保護(hù)電路，該反接保護(hù)電路在設(shè)置于所述控制芯片的所述電源反接時，將所述功率芯片的開關(guān)元件控制成導(dǎo)通狀態(tài)，所述反接保護(hù)電路具有:保護(hù)用電阻，該保護(hù)用電阻插入于所述控制電路及所述電源的正極側(cè)之間；以及控制電壓形成電路，在所述電源反接時所述保護(hù)用電阻的中點(diǎn)電壓輸入至所述控制電壓形成電路，以形成將所述功率芯片的開關(guān)元件控制成導(dǎo)通狀態(tài)的控制電壓。
[0015]另外，本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體裝置的一個方式在于，所述保護(hù)用電阻具有以下結(jié)構(gòu):所述控制電路一側(cè)與控制芯片的基板相連接，從而提供基板電位。
[0016]另外，本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體裝置的一個方式在于，所述控制電壓形成電路包括電壓控制型半導(dǎo)體元件，對于該電壓控制型半導(dǎo)體元件，將分壓電阻的中點(diǎn)電壓提供給其柵極端子，并將由所述保護(hù)用電阻所形成的所述基板電位輸入至其輸入側(cè)端子。
[0017]另外，本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體裝置的一個方式在于，在所述控制電壓形成電路中，防逆流用二極管與所述電壓控制型半導(dǎo)體元件串聯(lián)連接。
[0018]另外，本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體裝置的一個方式在于，在所述控制電壓形成電路中，第二電壓控制型半導(dǎo)體元件與所述電壓控制型半導(dǎo)體元件串聯(lián)連接，其中，所述第二電壓控制型半導(dǎo)體元件的溝道與該電壓控制型半導(dǎo)體元件不同。
[0019]另外，本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體裝置的一個方式在于，在所述第二電壓控制型半導(dǎo)體元件中，柵極端子與輸入側(cè)端子短路，背柵極端子與利用控制信號來進(jìn)行開關(guān)控制的第三電壓控制型半導(dǎo)體元件的輸出端子側(cè)相連接。
[0020]另外，本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體裝置的一個方式在于，所述反接保護(hù)電路具有電荷泵電路，由所述控制電壓形成電路的電壓控制型半導(dǎo)體元件所輸出的控制電壓輸入至所述電荷泵電路，該電荷泵電路的輸出被提供給所述功率芯片。
[0021]發(fā)明效果
[0022]根據(jù)本發(fā)明，能提供足夠的控制電壓而不將耗盡型MOSFET與控制芯片相連，并能可靠地使功率芯片的開關(guān)元件處于導(dǎo)通狀態(tài)并抑制功率芯片的發(fā)熱，其中，所述控制電壓能對電源反接時流過控制芯片的電流進(jìn)行抑制，并且，能抑制控制芯片的發(fā)熱并可靠地使功率芯片的開關(guān)元件處于導(dǎo)通狀態(tài)，
【附圖說明】
[0023]圖1是表示示出本發(fā)明的實施方式I的半導(dǎo)體裝置的具體結(jié)構(gòu)的電路圖。
[0024]圖2是表示圖1的半導(dǎo)體裝置的元件結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0025]圖3是表示實施方式I中電源反接時施加于功率芯片的電壓例的特性曲線圖。
[0026]圖4是表示示出本發(fā)明的實施方式2的半導(dǎo)體裝置的具體結(jié)構(gòu)的電路圖。
[0027]圖5是表示示出本發(fā)明的實施方式3的半導(dǎo)體裝置的具體結(jié)構(gòu)的電路圖。
[0028]圖6是表示示出本發(fā)明的實施方式4的半導(dǎo)體裝置的元件結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0029]圖7是表示現(xiàn)有例的電路圖。
[0030]圖8是表示圖7的半導(dǎo)體裝置的元件結(jié)構(gòu)的剖視圖。
【具體實施方式】
[0031]下面，參考附圖對本發(fā)明的實施方式進(jìn)行說明。
[0032]圖1是表示示出本發(fā)明的實施方式I的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的電路圖，圖2是表示圖1的半導(dǎo)體裝置的元件結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0033]在圖1中，標(biāo)號I是電動機(jī)驅(qū)動電路，該電動機(jī)驅(qū)動電路I具有車載電池等直流電源2。該直流電源2的負(fù)極側(cè)接地，正極側(cè)與功率芯片10和控制芯片20相連接。
[0034]功率芯片10包括作為開關(guān)元件的N溝道M0SFET11，該M0SFET11的漏極與連接在直流電源2的正極側(cè)的輸入端子til相連接。另外，M0SFET11的源極與輸出端子tol相連接，所述輸出端子to I與作為負(fù)載的一端接地的電動機(jī)31的另一端相連接。此外，MOSFET11的柵極與柵極信號輸入端子tgl相連接。此外，標(biāo)號12是寄生二極管。
[0035]控制芯片20包括:與直流電源2的正極側(cè)相連接的輸入端子ti2 ;接地的輸出端子to2 ;輸入有驅(qū)動控制信號的驅(qū)動控制信號輸入端子ts2 ;向功率芯片10輸出柵極信號的柵極信號輸出端子tg2 ;以及與功率芯片10和電動機(jī)31的連接點(diǎn)相連接的輸出端子to30
[0036]另外，控制芯片20包括:對功率芯片10的M0SFET11的導(dǎo)通狀態(tài)及截止?fàn)顟B(tài)進(jìn)行控制的、形成柵極電壓VG的控制電路21 ;在直流電源2反接時對功率芯片10和控制芯片20進(jìn)行保護(hù)的反接保護(hù)電路22 ;以及形成提供給功率芯片10的M0SFET11的柵極信號的柵極信號形成電路23。
[0037]如圖2所示，控制電路21包括構(gòu)成于η型基板41的上表面?zhèn)人纬傻腜溝道區(qū)域的ESD(Electrostatic Discharge:靜電放電)保護(hù)用的垂直擴(kuò)散二極管(verticaldiffus1n d1de) 24,該垂直擴(kuò)散二極管24的陽極與輸出端子to2相連接，陰極在η型基板41內(nèi)與反接保護(hù)電路22相連接。另外，圖2所示的P-MOS和N-MOS代表控制電路21來示出用COMS來形成控制電路21時所使用的P溝道MOSFET和N溝道MOSFET的一般的一對MOSFET 的一種。
[0038]反接保護(hù)電路22包括:作為連接于輸入端子ti2與垂直擴(kuò)散二極管24的陰極之間的保護(hù)用電阻的分壓電阻Rl和R2 ;以及控制電壓形成電路25。此外，在圖2中，僅示出了表示反接保護(hù)電路22中的電阻Rl和R2的串聯(lián)電路的電阻，對反接保護(hù)電路22的其它部分(相當(dāng)于控制電壓形成電路25的部分)省略了圖示。
[0039]控制電壓形成電路25包括:柵極端子上輸入有從分壓電阻Rl和R2的中間連接點(diǎn)輸出的中間電壓Vdiv的PM0SFET26 ；以及兩個防逆流用二極管27a和27b，這兩個防逆流用二極管27a和27b插在該P(yáng)M0SFET26的漏極、與柵極電壓線21a的電阻R3和電阻R5的連接點(diǎn)之間，所述柵極電壓線21a與控制電路21的輸出端子相連接。PM0SFET26的源極與分壓電阻R2和垂直擴(kuò)散二極管24的陰極的連接點(diǎn)相連接。
[0040]柵極信號形成電路23包括:一端與柵極電壓線21a的電阻R3和R5的連接點(diǎn)相連接的電阻R4，所述柵極電壓線21a與控制電路21的輸出端子相連接；漏極與該電阻R4的另一端相連接的NM0SFET28 ;以及陽極與該NM0SFET28的源極相連接、陰極與輸出端子to3相連接的防逆流用二極管29。
[0041]在該柵極信號形成電路23中，當(dāng)提供給NM0SFET28的柵極的控制信號SI為低電平時，NM0SFET28成為截止?fàn)顟B(tài)，柵極電壓線21a的柵極電壓經(jīng)由電阻R5而被施加于功率芯片10的NM0SFET11的柵極，從而將NM0SFET11控制成導(dǎo)通狀態(tài)。
[0042]相反，將高電平的控制信號SI提供給NM0SFET28，從而NM0SFET28成為導(dǎo)通狀態(tài)，將柵極電壓線21a的柵極電壓下拉，以將功率芯片10的NM0SFET11控制成截止?fàn)顟B(tài)。另外，此時，將控制電路21內(nèi)的電荷泵電路設(shè)為不工作，從而能可靠地將功率芯片10的NMOSFET11控制成截止?fàn)顟B(tài)。
[0043]電動機(jī)驅(qū)動電路I除了上述結(jié)構(gòu)以外，還可以包括未圖示的過熱檢測電路、過電流檢測電路、負(fù)載短路檢測電路等，另外，雖未圖不，但具有生成提供給聞側(cè)電路的電壓的電荷泵電路等。
[0044]接著，對上述實施方式I的動作進(jìn)行說明。
[0045]當(dāng)前，在直流電源2如圖1所示那樣沿正方向進(jìn)行連接的情況下，將提供給控制芯片20的柵極信號形成電路23的NM0SFET28的控制信號SI設(shè)為低電平，從而從控制電路21輸出的柵極電壓VG被施加于功率芯片10的NM0SFET11的柵極，于是該NM0SFET11成為合適的導(dǎo)通狀態(tài),直流電源2的電源電壓VB經(jīng)由NM0SFET11而被提供給電動機(jī)31，從而對電動機(jī)31進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。此外，在這種情況下，由于PM0SFET26的反轉(zhuǎn)柵極端子的電壓(由于輸入PM0SFET26的柵極端子的輸入電壓為低電平時PM0SFET26導(dǎo)通，因此將該柵極端子稱為反轉(zhuǎn)柵極端子)被上拉，因此，PM0SFET26截止。
[0046]在該電動機(jī)31的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動狀態(tài)下，將提供給柵極信號形成電路23的NM0SFET28的控制信號SI設(shè)為高電平，從而柵極電壓線21a的柵極電壓VG被下拉，功率芯片10的NMOSFET 11成為截止?fàn)顟B(tài)，直流電源對電動機(jī)31的供電被切斷。