半導體裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導體裝置，該半導體裝置具備用于在車輛搭載的內燃機的點火控制裝置等的電壓控制型半導體元件。
【背景技術】
[0002]在該種半導體裝置中，具備由絕緣柵型雙極晶體管和/或功率M0SFET等構成的電壓控制型半導體元件，例如，如專利文獻丨所記載的那樣針對搭載于車輛的內燃機的點火控制裝置而使用時，點火線圈的初級側的一端與電池連接，另一端通過電壓控制型半導體元件接地。并且，在要導通電壓控制型半導體元件的情況下，由外部的電子控制單元(ECU，Electronic Control Unit)將指定電壓的輸入信號通過柵極電阻提供給電壓控制型半導體元件的輸入端子，由此使柵極電壓上升，從而使電壓控制型半導體元件導通。
[0003]另一方面，在要關斷電壓控制型半導體元件的情況下，雖然積蓄在電壓控制型半導體元件的柵極電容的電荷向外部的電子控制單元側放電，但為了使放電時的柵極電流的dl/dt加快而與柵極電阻并聯(lián)地設置旁路該柵極電阻的加速(speed-up)用二極管和電阻的串聯(lián)電路。在此，柵極電阻的電阻值設定為lkQ?10kQ，加速用二極管和串聯(lián)的電阻的電阻值設定為50 Ω?lkQ。
[0004]現(xiàn)有技術文獻
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻1:日本特開2006-37822號公報

【發(fā)明內容】

[0007]技術問題
[0008]然而，在上述專利文獻1所記載的現(xiàn)有例中，在電壓控制型半導體元件導通時，介由柵極電阻提供輸入信號，在關斷時，通過加速用二極管和電阻的串聯(lián)電路旁路柵極電阻，以進行柵極電容的放電。因此，在電壓控制型半導體元件的導通時和關斷時形成有不同的路徑。
[0009]這樣的半導體裝置容易受到無線電噪聲等的高頻(例如數(shù)MHz)噪聲的影響，如果在提供電壓控制型半導體元件的輸入信號的信號線疊加有高頻噪聲，則由于高頻噪聲，電壓控制型半導體元件的柵極電位在0V?10V程度的范圍振動。由于該電壓控制型半導體元件的柵極電位的振動，導致柵極電位的充放電振動。對該柵極電位的振動，使用圖3進行說明。在此，將高頻噪聲如圖3(a)所示作為高頻的正弦波，將在朝向電壓控制型半導體元件的柵極流動的電流作為正(+)向，將從電壓控制型半導體元件的柵極朝向輸入信號供給側流動的電流作為負(_)向。
[0010]當被輸入的輸入信號疊加有高諧波時，如圖3 (c)所示，從初始時刻t20至時刻t21的區(qū)間，介由比較大的柵極電阻對電壓控制型半導體元件的柵極電容進行充電，而柵極電流Ig發(fā)生變化。
[0011]接下來，從時刻t21至時刻t22之間，雖然柵極電位向負向增加，電壓控制型半導體元件的柵極電容向輸入信號供給側放電，但不超過加速用二極管的正向電壓Vf (例如0.6V)，加速用二極管繼續(xù)維持在關斷狀態(tài)，電流通過柵極電阻向輸入線號供給側流動。
[0012]之后，當?shù)竭_時刻t22時，加速用二極管成為導通狀態(tài)，電壓控制型半導體元件的柵極電容介由加速用二級管以及電阻值設定為比較低的電阻向輸入信號供給側放電。因此，柵極電流急劇地向負向增加，之后反轉，在時刻t23，當加速用二極管恢復至截止狀態(tài)時，再次從電壓控制型半導體元件的柵極介由柵極電阻流動，柵極電流Ig的減少變緩。
[0013]之后，當?shù)竭_時刻t24時，從輸入信號供給側對電壓控制型半導體元件的柵極電容進行充電的柵極電流與時刻t20相同，開始向正向增加。
[0014]就流過柵極布線的電流而言，與在時刻t20?時刻t21區(qū)間流過的柵極電流+Ig的振幅相比，在時刻t21?t24的區(qū)間流過的柵極電流-1g的振幅變大。也就是說，當在輸入信號疊加有高頻噪聲時，柵極電流Ig的平均值在圖3(c)中如虛線圖示的特性線L1所示那樣，相對于零大幅下降。
[0015]如此，當在輸入信號疊加有高頻噪聲時，由于柵極電流Ig的平均值相對于零大幅下降，從而產生柵極電壓的平均值比輸入信號(5V)低的現(xiàn)象。因此，當由于高頻噪聲而導致柵極電壓的充放電(0N/0FF)反復進行時，電壓控制型半導體元件的柵極電容的充放電速度不同，由于柵極電位表觀上的上升、下降而導致電壓控制型半導體元件中流過的電流變小，而具有點火線圈的次級側線圈的輸出下降的問題。
[0016]因此，本發(fā)明是考慮到上述現(xiàn)有例的問題而做出的，其目的在于提供一種在高頻噪聲疊加時，能夠抑制電壓控制型半導體元件的柵極電位降低的半導體裝置。
[0017]技術方案
[0018]為了達到上述目的，本發(fā)明的半導體裝置的一個形態(tài)為，具備電壓控制型半導體元件，其連接在向內燃機的點火裝置提供電壓的點火線圈的初級側；第一電阻以及第二電阻，其串聯(lián)地插設在對電壓控制型半導體元件的柵極進行控制的輸入信號的供給路徑；電流控制電路，其控制流通至電壓控制型半導體元件的電流；第一旁路形成元件，其與第二電阻并聯(lián)連接，在電壓控制型半導體元件導通時旁路該第二電阻；和第二旁路形成元件，其與第一電阻以及第二電阻并聯(lián)連接，在電壓控制型半導體元件關斷時旁路第一電阻以及第二電阻。電流控制電路具備連接在第一電阻與第二電阻之間并下拉電壓控制型半導體元件的柵極電壓的有源元件。
[0019]發(fā)明效果
[0020]根據(jù)本發(fā)明的一個形態(tài)，能夠抑制電壓控制型半導體元件的柵極電容的充放電的速度差，抑制由于高頻噪聲引起的電壓控制型半導體元件的柵極電位的降低，并防止點火線圈的次級側的輸出降低。
【附圖說明】
[0021]圖1為表示具備本發(fā)明的第一實施方式的半導體裝置的內燃機的點火控制裝置的電路圖。
[0022]圖2為對第一實施方式的半導體裝置的點火動作進行說明的時序圖。
[0023]圖3為表示高頻噪聲疊加時的柵極電壓波形以及柵極電流波形的波形圖。
[0024]圖4為對尚頻噪聲置加時的點火動作進彳丁說明的時序圖。
[0025]圖5為表示省略了第一二極管的內燃機的點火控制裝置的電路圖。
[0026]圖6為表示點火控制裝置的電路圖，(a)為表示作為電流控制電路而具有電流限制電路以及過電流控制電路的半導體裝置的電路圖；(b)為表示作為電流控制電路而具有電流限制電路以及過熱控制電路的半導體裝置的電路圖。
[0027]圖7為對在不進行電流限制的情況下的點火動作進行說明的時序圖。
[0028]符號說明
[0029]10點火控制裝置
[0030]11 電池
[0031]12點火裝置
[0032]13點火線圈
[0033]20半導體裝置
[0034]21電壓控制型半導體元件
[0035]22柵極布線
[0036]23有源元件
[0037]24 電流限制電路
[0038]R1第一電阻
[0039]R2第二電阻
[0040]D1 第一二極管
[0041]D2 第二二極管
[0042]30 電子控制單元
[0043]41、43有源元件
[0044]42過電流控制電路
[0045]44過熱控制電路
【具體實施方式】
[0046]結合圖1，對具備根據(jù)本發(fā)明一實施方式的半導體裝置的內燃機的點火控制裝置進行說明
[0047]內燃機的點火控制裝置10如圖1所示，具備在初級側施加有來自電池11的電源電壓，并在次級側連接有由火花塞構成的點火裝置12的點火線圈13。在該點火線圈13的初級側，例如連接有構成單芯片點火器的半導體裝置20。由電子控制單元(ECU) 30對該半導體裝置20提供成為點火信號的輸入信號。
[0048]半導體裝置20具備在點火線圈13的初級線圈13a的與電池11相反的一側連接的集電極端子tc、接地的發(fā)射極端子te和與電子控制單元30連接的柵極端子tg。
[0049]并且，在集電極端子tc以及發(fā)射極端子te之間，連接有由絕緣柵型雙極晶體管(IGBT，Insulated Gate Bipolar Transistor)或功率MOS場效應晶體管構成的電壓控制型半導體元件21。就該電壓控制型半導體元件21而言，其成為高電位側端子的集電極與集電極端子tc連接，其成為低電位側端子的發(fā)射極與發(fā)射極端子te連接。并且，電壓控制型半導體元件21的成為控制端子的柵極經由成為輸入信號的供給路徑的柵極布線22而與柵極端子tg連接。
[0050]至少有柵極端子tg側的第一電阻R1以及電壓控制型半導體元件21的柵極側的第二電阻R2串聯(lián)而插設于柵極布線22。第一電阻R1的電阻值設定為比第二電阻R2的電阻值大。作為一例，第一電阻R1的電阻值設定得較大例如為5kΩ左右，第二電阻R2的電阻值設定得較小例如為2kΩ左右。
[0051]與第二電阻R2并聯(lián)連接有第一二極管D1，第一二極管D1作為使電壓控制型半導體元件21的導通提早的加速用第一旁路形成元件。該第一二極管D1的陽極連接到第一電阻R1以及第二電阻R2間的柵極布線22，陰極連接到第二電阻R2以及電壓控制型半導體元件21的柵極間的柵極布線22。
[0052]與第一電阻R1以及第二電阻R2并聯(lián)連接有第二二極管D2，第二二極管D2作為使電壓控制型半導體元件21的關斷提早的加速用第二旁路形成元件。該第二二極管D2的陽極連接到第二電阻R2以及電壓控制型半導體元件21的柵極間的柵極布線22，陰極連接到第一電阻