半導(dǎo)體裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置具備：常關(guān)斷型晶體管，具有與源極端子連接的第1源極、第1漏極、與柵極端子連接的第1柵極；以及常開啟型晶體管，具有與第1漏極連接的第2源極、與漏極端子連接的第2漏極、與柵極端子連接的第2柵極。
【專利說(shuō)明】半導(dǎo)體裝置
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)主張2013年6月25日提出的在先日本專利申請(qǐng)第2013-133107號(hào)的優(yōu)先權(quán),通過(guò)引用包含其全部?jī)?nèi)容。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明的實(shí)施方式涉及半導(dǎo)體裝置。

【背景技術(shù)】
[0004]作為新一代的功率半導(dǎo)體器件用的材料，可以期待III族氮化物，例如，GaN(氮化鎵)類半導(dǎo)體。GaN類半導(dǎo)體器件具有比Si (硅)更寬的禁帶寬度，與Si半導(dǎo)體器件相比，能夠?qū)崿F(xiàn)高耐壓、低損耗。
[0005]GaN類晶體管中，一般采用以二維電子氣(2DEG)為載流子的HEMT (High ElectronMobility Transistor，高電子遷移率晶體管)結(jié)構(gòu)。在通常的HEMT中，成為即使不向柵極施加電壓也導(dǎo)通的常開啟型(normally-on)的晶體管。因此，存在難以實(shí)現(xiàn)只要不向柵極施加電壓就不導(dǎo)通的常關(guān)斷型的晶體管(normally-off)這樣的問(wèn)題。
[0006]在處理幾百V?一千V這樣的大電力的電源電路等中，重視安全方面而要求常關(guān)斷型的動(dòng)作。因此，提倡將常開啟型的GaN類晶體管和常關(guān)斷型的Si晶體管級(jí)聯(lián)(cascode)連接、實(shí)現(xiàn)常關(guān)斷型動(dòng)作的電路結(jié)構(gòu)。
[0007]但是，在這樣的電路結(jié)構(gòu)中，存在常開啟型GaN類晶體管的柵極電壓無(wú)法足夠高、無(wú)法充分流過(guò)導(dǎo)通電流的問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明所解決的課題是，提供一種增大導(dǎo)通電流的半導(dǎo)體裝置。
[0009]實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置，具備:常關(guān)斷型晶體管，具有與源極端子連接的第I源極、第I漏極、與柵極端子連接的第I柵極；以及常開啟型晶體管，具有與第I漏極連接的第2源極、與漏極端子連接的第2漏極、與柵極端子連接的第2柵極。
[0010]根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，提供一種增大導(dǎo)通電流的半導(dǎo)體裝置。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的電路圖。
[0012]圖2是比較方式的半導(dǎo)體裝置的電路圖。
[0013]圖3是第二實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的電路圖。
[0014]圖4是第三實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的電路圖。
[0015]圖5是第四實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的電路圖。
[0016]圖6是第五實(shí)施方式的常開啟型晶體管的示意剖視圖。
[0017]圖7是第六實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的俯視示意圖。
[0018]圖8是第七實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的電路圖。
[0019]圖9是第八實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的電路圖。
[0020]圖10是第九實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的電路圖。
[0021]圖11是第十實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的電路圖。
[0022]圖12是第i^一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的電路圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023]以下，參照【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】本發(fā)明的實(shí)施方式。另外，以下的說(shuō)明中，對(duì)同一部件等附加同一符號(hào)，對(duì)一度說(shuō)明過(guò)的部件等適當(dāng)省略說(shuō)明。
[0024]此外，本說(shuō)明書中，所謂半導(dǎo)體裝置，是指包含如下的概念:將分離半導(dǎo)體等多個(gè)元件組合而成的功率模塊、或者在分離半導(dǎo)體等多個(gè)元件中植入對(duì)這些元件進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電路及自我保護(hù)功能而成的智能功率模塊、或者具備功率模塊及智能功率模塊的系統(tǒng)整體。
[0025]此外，本說(shuō)明書中，所謂常開啟型晶體管，是指當(dāng)源極和柵極為相同電位時(shí)溝道為導(dǎo)通狀態(tài)、在源極和漏極間流過(guò)電流的晶體管。此外，本說(shuō)明書中，所謂常關(guān)斷型晶體管，是指當(dāng)源極和柵極為相同電位時(shí)溝道為斷開狀態(tài)、在源極和漏極間不流過(guò)電流的晶體管。
[0026]此外，本說(shuō)明書中，所謂電平位移(level shift)元件，是指具備使元件兩端的電壓以規(guī)定量進(jìn)行位移的功能的元件。并且，將元件兩端的電壓差稱作位移電壓。
[0027]此外，本說(shuō)明書中，所謂GaN類半導(dǎo)體，是具備氮化物半導(dǎo)體中的GaN、AlN、InN或它們的中間組分的AlxGa1 _XN、InGanN等的總稱。
[0028](第一實(shí)施方式)
[0029]本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置具備源極端子、柵極端子以及漏極端子。并且，具備:常關(guān)斷型晶體管，具有與源極端子連接的第I源極、第I漏極、與柵極端子連接的第I柵極；常開啟型晶體管，具有與第I漏極連接的第2源極、與漏極端子連接的第2漏極、與柵極端子連接的第2柵極。
[0030]圖1是本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的電路圖。本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置例如是額定電壓為600V或1200V的功率模塊。
[0031]本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置，將以電子為載流子的η型溝道的常關(guān)斷型晶體管10、和以電子為載流子的η型溝道的常開啟型晶體管20串聯(lián)連接而構(gòu)成功率模塊。常關(guān)斷型晶體管 10 例如是 Si (娃)的縱型 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field EffectTransistor，金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)。此外，常開啟型晶體管20例如是GaN(氮化鎵)類半導(dǎo)體的HEMT。常開啟型晶體管20具備柵極絕緣膜。
[0032]另外，常關(guān)斷型晶體管10具備未圖示的寄生體二極管(parasitic body d1de)。
[0033]常關(guān)斷型晶體管10與常開啟型晶體管20相比元件耐壓低。常關(guān)斷型晶體管10的元件耐壓例如是10?30V。此外，常開啟型晶體管20的元件耐壓例如是600?1200V。
[0034]半導(dǎo)體裝置具備源極端子100、漏極端子200、柵極端子300。并且，常關(guān)斷型晶體管10具有與源極端子100連接的第I源極11、第I漏極12、與柵極端子300連接的第I柵極13。
[0035]此外，常開啟型晶體管20具有與第I漏極12連接的第2源極21、與漏極端子200連接的第2漏極22、與柵極端子300連接的第2柵極23。通常，被施加比第2源極21高電壓的常開啟型晶體管20的第2漏極22被進(jìn)行器件設(shè)計(jì)以便具備高耐壓。例如設(shè)計(jì)為，使柵極電極與漏極電極之間的距離比柵極電極與源極電極之間的距離長(zhǎng)。
[0036]本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置通過(guò)上述結(jié)構(gòu)而作為具備源極端子100、漏極端子200和柵極端子300的常關(guān)斷型晶體管發(fā)揮功能。
[0037]S卩，當(dāng)半導(dǎo)體裝置斷開時(shí)，源極端子100以及柵極端子300被固定為地電位。并且，向漏極端子200例如施加600?1200V的電壓。此時(shí)，常關(guān)斷型晶體管10由于第I源極11與第I柵極13之間的電位差是閾值以下的OV而成為斷開狀態(tài)。另一方面，由于第2源極21的電位抬升，從而第2源極21與第2柵極23之間的電位差成為閾值以下，常開啟型晶體管20成為斷開狀態(tài)。因而，半導(dǎo)體裝置整體為斷開狀態(tài)。
[0038]當(dāng)半導(dǎo)體裝置導(dǎo)通時(shí)，源極端子100被固定為地電位。并且，向柵極端子300施加正的柵極電壓，例如5V?15V的柵極電壓。此時(shí)，常關(guān)斷型晶體管10由于第I源極11與第I柵極13之間的電位差在閾值以上而成為導(dǎo)通狀態(tài)。另一方面，通過(guò)向第2柵極23施加正的電壓，第2源極21與第2柵極23之間的電位差在閾值以上而使常開啟型晶體管20成為導(dǎo)通狀態(tài)。因而，半導(dǎo)體裝置成為導(dǎo)通狀態(tài)。
[0039]圖2是比較方式的半導(dǎo)體裝置的電路圖。該半導(dǎo)體裝置也具備源極端子100、漏極端子200和柵極端子300。并且，常關(guān)斷型晶體管10具有與源極端子100連接的第I源極11、第I漏極12、與柵極端子300連接的第I柵極13。此外，常開啟型晶體管20具有與第I漏極12連接的第2源極21、與漏極端子200連接的第2漏極22、與源極端子100連接的第2柵極23。
[0040]比較方式的半導(dǎo)體裝置也通過(guò)上述結(jié)構(gòu)，作為具備源極端子100、漏極端子200和柵極端子300的常關(guān)斷型晶體管而發(fā)揮功能。但是，在圖2的結(jié)構(gòu)中，第2柵極23與源極端子100連接，所以無(wú)法向柵極施加過(guò)驅(qū)動(dòng)(overdrive)、即正的電壓。當(dāng)半導(dǎo)體裝置導(dǎo)通時(shí)，第2源極21電位上升由常關(guān)斷型晶體管10的導(dǎo)通電阻和額定電流之積表示的電壓量，因此柵極電壓有效地變負(fù)。因此，有不能充分引起導(dǎo)通電流的問(wèn)題。
[0041]本實(shí)施方式中，常關(guān)斷型晶體管10的第I柵極13和常開啟型晶體管20的第2柵極23都與柵極端子300連接。因而，當(dāng)半導(dǎo)體裝置導(dǎo)通時(shí)，能夠?qū)Τｉ_啟型晶體管20的第2柵極23施加過(guò)驅(qū)動(dòng)、即正的電壓。因此，導(dǎo)通時(shí)的溝道電阻降低。由此，能得到大的導(dǎo)通電流。
[0042]本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置中，常關(guān)斷型晶體管10斷開時(shí)的第I源極11與第I漏極12間的耐壓比常開啟型晶體管20的第2源極21與第2柵極23間的耐壓低。具體而言，常關(guān)斷型晶體管10的雪崩擊穿電壓設(shè)計(jì)得比常開啟型晶體管20的柵極絕緣膜的耐壓低。
[0043]常關(guān)斷型晶體管10的雪崩擊穿電壓由常關(guān)斷型晶體管10的寄生體二極管的耐壓、或溝道部的穿通(punch through)耐壓規(guī)定。常關(guān)斷型晶體管10的雪崩擊穿電壓例如能夠通過(guò)對(duì)形成常關(guān)斷型晶體管10的雜質(zhì)層的雜質(zhì)濃度、雜質(zhì)分布進(jìn)行調(diào)整來(lái)調(diào)整。
[0044]常關(guān)斷型晶體管10的雪崩擊穿電壓或常開啟型晶體管20的柵極絕緣膜的耐壓例如能夠?qū)y(cè)定針接觸常關(guān)斷型晶體管10或常開啟型晶體管20的電極來(lái)直接進(jìn)行評(píng)價(jià)。
[0045]在常關(guān)斷型晶體管10與常開啟型晶體管20串聯(lián)連接的電路結(jié)構(gòu)中，在常關(guān)斷型晶體管10與常開啟型晶體管20的連接部(以下也簡(jiǎn)稱連接部)即常關(guān)斷型晶體管10的第I漏極12、或者常開啟型晶體管20的第2源極21，有可能在器件動(dòng)作中產(chǎn)生過(guò)電壓。例如，當(dāng)半導(dǎo)體裝置從導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)移到斷開狀態(tài)時(shí)，在源極端子100與漏極端子200之間施加的高電壓按常關(guān)斷型晶體管10與常開啟型晶體管20的寄生電容之比而被分壓，從而會(huì)產(chǎn)生過(guò)電壓?；蛘撸?dāng)半導(dǎo)體裝置斷開時(shí)，按常關(guān)斷型晶體管10與常開啟型晶體管20各自的漏電流比，在源極端子100與漏極端子200之間施加的高電壓被分壓，從而會(huì)產(chǎn)生過(guò)電壓。
[0046]若過(guò)電壓產(chǎn)生，則常開啟型晶體管20的第2源極21與第2柵極23之間被施加高電壓。在該過(guò)電壓達(dá)到柵極絕緣膜的耐壓以上時(shí)，常開啟型晶體管20的柵極絕緣膜的漏電流增大，或者有可能被破壞。若常開啟型晶體管20的柵極絕緣膜的漏電流增大、或者柵極絕緣膜被破壞，則半導(dǎo)體裝置的動(dòng)作出現(xiàn)問(wèn)題。因此，半導(dǎo)體裝置的可靠性降低。
[0047]此外，即使在柵極絕緣膜沒(méi)有發(fā)生問(wèn)題的情況下，通過(guò)在常開啟型晶體管20的第2源極21與第2柵極23之間施加高電壓，也會(huì)在第2源極21側(cè)將電荷捕獲。由此，有可能產(chǎn)生電流崩塌。若產(chǎn)生電流崩塌則導(dǎo)通電流降低從而動(dòng)作出現(xiàn)問(wèn)題。因而，半導(dǎo)體裝置的可靠性當(dāng)然降低。
[0048]本實(shí)施方式中，常關(guān)斷型晶體管10的雪崩擊穿電壓設(shè)計(jì)得比常開啟型晶體管20的柵極絕緣膜的耐壓低。由此，使常關(guān)斷型晶體管斷開時(shí)的第I源極和第I漏極間的耐壓比常開啟型晶體管的第2源極和第2柵極間的耐壓低。
[0049]因而，即使是在連接部產(chǎn)生了過(guò)電壓的情況下，也通過(guò)產(chǎn)生常關(guān)斷型晶體管10的雪崩擊穿，從而能夠?qū)⑦B接部的電荷釋放。因而，能夠使在常開啟型晶體管20的第2源極21與第2柵極23之間施加的電壓比常開啟型晶體管20的柵極絕緣膜的耐壓低。因而，防止常開啟型晶體管20的柵極絕緣膜的漏電流的增大、柵極絕緣膜的破壞。此外，還防止電流崩塌。由此，半導(dǎo)體裝置的可靠性提高。
[0050]另外，通常，常開啟型晶體管20的柵極絕緣膜的耐壓超過(guò)30V。因而，優(yōu)選的是，常關(guān)斷型晶體管10的雪崩擊穿電壓在30V以下。
[0051]此外，優(yōu)選的是，雪崩擊穿電壓與常開啟型晶體管20的閾值(Vth)的絕對(duì)值相比足夠高。這是為了能夠使常開啟型晶體管20可靠地?cái)嚅_。從該觀點(diǎn)來(lái)看，優(yōu)選的是，常關(guān)斷型晶體管10的雪崩擊穿電壓是常開啟型晶體管20的閾值(Vth)的絕對(duì)值+5V以上。假設(shè)在Vth =-1OV的情況下，常關(guān)斷型晶體管10的雪崩擊穿電壓優(yōu)選在15V以上。
[0052]此外，常關(guān)斷型晶體管10的導(dǎo)通電阻與額定電流之積優(yōu)選在2V以下。若為2V左右，則能夠充分抑制由于在常關(guān)斷型晶體管10中產(chǎn)生的電壓下降而使常開啟型晶體管20的柵極偏壓降低的情況。因而，能夠?qū)⒂蓶艠O偏壓的降低導(dǎo)致的電流損耗抑制在最小限度。
[0053](第二實(shí)施方式)
[0054]本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置與第一實(shí)施方式的不同點(diǎn)在于，在柵極端子與第2柵極之間還具備電平位移元件，該電平位移元件具有位移電壓，使第2柵極側(cè)的電壓降低位移電壓的量。關(guān)于與第一實(shí)施方式重復(fù)的內(nèi)容，將說(shuō)明省略。
[0055]圖3是本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的電路圖。本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置，在柵極端子300與第2柵極23之間，具備使第2柵極23側(cè)的電壓降低的電平位移元件。本實(shí)施方式中，作為電平位移元件而設(shè)有齊納二極管(第I齊納二極管)130。
[0056]齊納二極管130的陽(yáng)極連接于第2柵極23，陰極連接于柵極端子300。
[0057]本實(shí)施方式中，與第一實(shí)施方式同樣，常關(guān)斷型晶體管10的第I柵極13與常開啟型晶體管20的第2柵極23都與柵極端子300連接。因而，當(dāng)半導(dǎo)體裝置導(dǎo)通時(shí)，能夠向常開啟型晶體管20的第2柵極23施加過(guò)驅(qū)動(dòng)、即正的電壓。
[0058]但是，若向第2柵極23施加的正的柵極電壓過(guò)高，則向常開啟型晶體管20的柵極絕緣膜施加的電場(chǎng)增大，有可能發(fā)生柵極絕緣膜的可靠性問(wèn)題。特別是，如上述那樣，常開啟型晶體管20的源極側(cè)不為高耐壓結(jié)構(gòu)，所以容易發(fā)生柵極絕緣膜的可靠性問(wèn)題。例如，若在第2源極21與第2柵極23之間施加的電壓達(dá)到5V以上，則有可能發(fā)生柵極絕緣膜的可靠性問(wèn)題。
[0059]本實(shí)施方式中，在向柵極端子300施加正的柵極電壓的情況下，施加于第2柵極23的電壓會(huì)降低齊納二極管130的齊納電壓的量。因而，半導(dǎo)體裝置導(dǎo)通時(shí)在第2源極21與第2柵極23之間施加的電壓降低。由此，常開啟型晶體管20的柵極絕緣膜的可靠性提高。
[0060]齊納二極管130的位移電壓即齊納電壓優(yōu)選的是，比常關(guān)斷型晶體管10導(dǎo)通時(shí)被施加的柵極電壓即對(duì)柵極端子300施加的電壓、與常關(guān)斷型晶體管10的導(dǎo)通電阻和額定電流之積之間的差小。這里，常關(guān)斷型晶體管10的導(dǎo)通電阻和額定電流之積，表示半導(dǎo)體裝置導(dǎo)通時(shí)的第I漏極12以及第2源極21的電壓。
[0061]常關(guān)斷型晶體管10的導(dǎo)通電阻例如能夠使測(cè)定針接觸常關(guān)斷型晶體管10的電極而直接進(jìn)行評(píng)價(jià)。
[0062]例如，設(shè)向柵極端子300施加的電壓為1V。并且，設(shè)常關(guān)斷型晶體管10的導(dǎo)通電阻(Ron)為0.1 Ω，設(shè)額定電流(漏極電流)為10A。該情況下，常關(guān)斷型晶體管10的導(dǎo)通電阻和額定電流之積即第I漏極12以及第2源極21的電壓為IV。這樣，齊納二極管130的齊納電壓優(yōu)選比9V( = 1V — IV)小。
[0063]通過(guò)補(bǔ)充上述關(guān)系，當(dāng)半導(dǎo)體裝置導(dǎo)通時(shí)，保證在常開啟型晶體管20的第2源極21與第2柵極23之間施加過(guò)驅(qū)動(dòng)、即正的電壓。由此，半導(dǎo)體裝置的導(dǎo)通電流增大。
[0064]齊納二極管的齊納電壓與動(dòng)作狀態(tài)、動(dòng)作環(huán)境無(wú)關(guān)，是穩(wěn)定的。因而，位移電壓穩(wěn)定，能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的電路動(dòng)作。此外，齊納二極管中，存在具有大范圍的齊納電壓的產(chǎn)品，所以具有能夠以I個(gè)部件實(shí)現(xiàn)所希望的位移電壓的優(yōu)點(diǎn)。
[0065]此外，優(yōu)選的是，齊納二極管130的齊納電壓比從常關(guān)斷型晶體管10導(dǎo)通時(shí)被施加的柵極電壓、與常關(guān)斷型晶體管10的導(dǎo)通電阻和額定電流之積之間的差中減去5V而得到的電壓大。該5V是為了確保柵極絕緣膜的可靠性而允許的電壓。
[0066]例如，假設(shè)對(duì)柵極端子300施加的電壓為10V，常關(guān)斷型晶體管10的導(dǎo)通電阻和額定電流之積即第I漏極12以及第2源極21的電壓為IV。該情況下，齊納二極管130的齊納電壓優(yōu)選在4V( = (10V -1V) - 5V)以上。
[0067]通過(guò)補(bǔ)充上述關(guān)系，當(dāng)半導(dǎo)體裝置導(dǎo)通時(shí)，在常開啟型晶體管20的第2源極21與第2柵極23之間施加的電壓、即對(duì)柵極絕緣膜施加的電壓成為5V以下，柵極絕緣膜的可靠性提聞。
[0068](第三實(shí)施方式)
[0069]本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置與第一及第二實(shí)施方式的不同點(diǎn)在于，電平位移元件是第I 二極管，第I 二極管的陽(yáng)極連接于柵極端子側(cè)，第I 二極管的陰極連接于第2柵極側(cè)，在柵極端子與第2柵極之間，與第I 二極管并聯(lián)而設(shè)有第2 二極管，第2 二極管的陽(yáng)極連接于第2柵極，第2 二極管的陰極連接于柵極端子。關(guān)于與第一及第二實(shí)施方式重復(fù)的內(nèi)容，將說(shuō)明省略。
[0070]圖4是本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的電路圖。本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置具備串聯(lián)連接的3個(gè)二極管(第I 二極管)140a、140b、140c和二極管(第2 二極管)150。本實(shí)施方式中，3個(gè)二極管140a、140b、140c是電平位移元件。
[0071]3個(gè)二極管(第I 二極管)140a、140b、140c的陽(yáng)極連接于柵極端子300側(cè)，陰極連接于第2柵極23側(cè)。并且，二極管(第2 二極管)150在柵極端子300與第2柵極23之間與3個(gè)二極管140a、140b、140c并聯(lián)而設(shè)置。二極管150的陽(yáng)極連接于第2柵極，陰極連接于柵極端子300。
[0072]本實(shí)施方式中，在對(duì)柵極端子300施加正的柵極電壓的情況下，對(duì)第2柵極23施加的電壓會(huì)降低3個(gè)二極管140a、140b、140c的正向壓降(Vf)的量。因而，半導(dǎo)體裝置導(dǎo)通時(shí)在第2源極21與第2柵極23之間施加的電壓降低。由此，常開啟型晶體管20的柵極絕緣膜的可靠性提高。
[0073]對(duì)第2柵極23施加的電壓能夠通過(guò)優(yōu)化串聯(lián)連接的二極管的數(shù)量來(lái)調(diào)整。圖4中，例示出二極管的數(shù)量是3個(gè)的情況，但不限于此個(gè)數(shù)。
[0074]在使半導(dǎo)體裝置為斷開狀態(tài)的情況下，對(duì)柵極端子300例如施加0V。此時(shí)，在常開啟型晶體管20的第2柵極23蓄積的正電荷經(jīng)由二極管150而被吸引至柵極端子300。通過(guò)設(shè)置二極管150，從導(dǎo)通狀態(tài)向斷開狀態(tài)的切換被迅速地進(jìn)行。
[0075]二極管(第I 二極管)140a、140b、140c以及二極管(第2 二極管)150例如是PIN二極管或肖特基勢(shì)壘二極管。PIN二極管相比于肖特基勢(shì)壘二極管，正向壓降(Vf)大，因此在使位移電壓增大的情況下是優(yōu)選的。另一方面，肖特基勢(shì)壘二極管的開關(guān)速度快，因此從提高電路動(dòng)作速度的觀點(diǎn)來(lái)看是優(yōu)選的。
[0076](第四實(shí)施方式)
[0077]本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置，在柵極端子與第2源極之間還具備串聯(lián)連接的第3 二極管和第2齊納二極管，第3 二極管的陰極與柵極端子連接，第2齊納二極管的陰極與第2源極連接。其他結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施方式相同。因而，對(duì)于與第一實(shí)施方式重復(fù)的內(nèi)容將說(shuō)明省略。
[0078]圖5是本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的電路圖。本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置，在柵極端子300與常開啟型晶體管20的第2源極21之間，進(jìn)一步具備串聯(lián)連接的二極管(第3 二極管)210和齊納二極管(第2齊納二極管)220。并且，二極管(第3 二極管)210的陰極與柵極端子300連接，齊納二極管(第2齊納二極管)220的陰極與第2源極21連接。此夕卜，二極管(第3 二極管)210的陽(yáng)極與齊納二極管220的陽(yáng)極連接。
[0079]在如上述那樣將常關(guān)斷型晶體管10與常開啟型晶體管20串聯(lián)連接的電路結(jié)構(gòu)中，在常開啟型晶體管20的第2源極21，有可能在器件動(dòng)作中產(chǎn)生過(guò)電壓。本實(shí)施方式中，在第2源極21產(chǎn)生了過(guò)電壓的情況下，二極管210中流過(guò)正向電流，能夠使第2源極21的電壓降低。因而，柵極絕緣膜的破壞不易發(fā)生，半導(dǎo)體裝置的可靠性提高。
[0080]但是，在使半導(dǎo)體裝置斷開時(shí)，需要使第2源極21的電壓上升一定量以上、使常開啟型晶體管20成為斷開狀態(tài)。本實(shí)施方式中，通過(guò)設(shè)置齊納二極管220，在使半導(dǎo)體裝置斷開時(shí)，即使柵極端子300成為0V，第2源極21的電壓也上升到齊納二極管220的齊納電壓。由此，能夠使常開啟型晶體管20為斷開狀態(tài)。
[0081]根據(jù)本實(shí)施方式，當(dāng)對(duì)第2源極21施加了過(guò)電壓時(shí)，能夠直接對(duì)左右柵極絕緣膜的可靠性的在第2源極21與第2柵極23之間施加的電壓進(jìn)行控制。因而，能夠?qū)崿F(xiàn)可靠性無(wú)偏差的穩(wěn)定的特性的半導(dǎo)體裝置。
[0082]另外，二極管(第3 二極管)210例如是PIN 二極管或肖特基勢(shì)壘二極管。
[0083](第五實(shí)施方式)
[0084]本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置中，常開啟型晶體管具有源極場(chǎng)板(以下也記作SFP)。其他結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施方式相同。因而，關(guān)于與第一實(shí)施方式重復(fù)的內(nèi)容將說(shuō)明省略。
[0085]圖6是本實(shí)施方式的常開啟型晶體管的示意剖視圖。常開啟型晶體管是GaN(氮化鎵)類半導(dǎo)體的、具備柵極絕緣膜的HEMT。
[0086]該常開啟型晶體管20(圖1)形成在基板160上的氮化物半導(dǎo)體層161上?；?60例如是硅(Si)。
[0087]在基板160與氮化物半導(dǎo)體層161之間，設(shè)有緩沖層(未圖示)。緩沖層具備緩和基板160與氮化物半導(dǎo)體層161之間的晶格不匹配的功能。緩沖層例如由氮化鋁鎵(AlxGa1-XN(O < X < I))的多層結(jié)構(gòu)形成。
[0088]此外，氮化物半導(dǎo)體層161具備動(dòng)作層(溝道層)161a與勢(shì)壘層(電子供給層)161b的層疊結(jié)構(gòu)。動(dòng)作層161a例如是氮化鎵(GaN)，勢(shì)壘層161b例如是氮化鋁鎵(AlGaN)。
[0089]在動(dòng)作層161a與勢(shì)壘層161b之間形成有異質(zhì)結(jié)界面。
[0090]在氮化物半導(dǎo)體層161上以與氮化物半導(dǎo)體層161之間夾著第一氮化硅膜162的方式形成柵極電極164。第一氮化硅膜162作為柵極絕緣膜發(fā)揮功能。柵極電極164例如是金屬電極。金屬電極例如是鎳(Ni)電極、鈦(Ti)電極或鋁(Al)電極。
[0091]此外，在氮化物半導(dǎo)體層161上，以與氮化物半導(dǎo)體層161之間夾著柵極電極164的方式設(shè)有源極電極166和漏極電極168。源極電極166和漏極電極168分別與柵極電極164分離。
[0092]在源極電極166與柵極電極164之間、以及漏極電極168與柵極電極164之間的氮化物半導(dǎo)體層161上,形成第二氮化娃膜170。第二氮化娃膜170與氮化物半導(dǎo)體層161的表面相接而形成。第二氮化娃膜170作為對(duì)柵極電極164和源極電極166、柵極電極164和漏極電極168之間的氮化物半導(dǎo)體層161的表面進(jìn)行保護(hù)的表面保護(hù)膜(或鈍化膜)發(fā)揮功能。
[0093]源極電極166具備在第二氮化硅膜170上向漏極電極168側(cè)延伸的2級(jí)的源極場(chǎng)板部166a、166b。源極場(chǎng)板部166a、166b在常開啟型晶體管20導(dǎo)通時(shí)作為源極場(chǎng)板發(fā)揮功倉(cāng)泛。
[0094]源極場(chǎng)板部166a、166b具有緩和源極電極166與柵極電極164間的源極區(qū)域以及柵極電極164與漏極電極168間的漏極區(qū)域中的電場(chǎng)、抑制電流崩塌的功能。作為實(shí)現(xiàn)相同功能的結(jié)構(gòu)，有使柵極電極164向漏極電極168側(cè)延伸的柵極場(chǎng)板(以下也記作GFP)。
[0095]通常，從避免動(dòng)作速度降低、損耗增大的觀點(diǎn)來(lái)看，優(yōu)選晶體管的寄生電容小。特別是，漏極一柵極間電容(Cgd)對(duì)寄生振蕩、開關(guān)速度的影響大從而希望較小。
[0096]因而，在本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置，即將常關(guān)斷型晶體管10與常開啟型晶體管20直接連接并使各自的柵極電極共通化的結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選將柵極一漏極間電容(Cgd)變小的SFP作為比GFP更能降低崩塌的結(jié)構(gòu)。
[0097]根據(jù)本實(shí)施方式，除了與第一實(shí)施方式同樣的可靠性提高效果以外，還能夠利用SFP抑制寄生電容對(duì)器件特性的影響，抑制電流崩塌。因而，實(shí)現(xiàn)可靠性進(jìn)一步提高的半導(dǎo)體裝置。
[0098]另外，對(duì)于SFP，以源極電極166自身向漏極側(cè)延伸的結(jié)構(gòu)為例進(jìn)行了說(shuō)明，但是也可以是例如將與源極電極166電位相同的SFP電極與源極電極166獨(dú)立地設(shè)置的結(jié)構(gòu)。此外，源極場(chǎng)板部的數(shù)量不限于2個(gè)，可以是I個(gè)，也可以是3個(gè)以上。
[0099](第六實(shí)施方式)
[0100]本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置還具備基板、源極的引線、漏極的引線、柵極的引線。并且，在基板上安裝常關(guān)斷型晶體管、常開啟型晶體管、齊納二極管。從源極的引線側(cè)朝向漏極的引線側(cè)，依次配置常關(guān)斷型晶體管、常開啟型晶體管。此外，從源極的引線側(cè)朝向漏極的引線側(cè)，依次配置第I齊納二極管、常開啟型晶體管。進(jìn)而，源極的引線與第I源極連接，漏極的引線與第2漏極連接，柵極的引線與第I柵極以及第I齊納二極管的陰極連接。
[0101]本實(shí)施方式是將第二實(shí)施方式的電路結(jié)構(gòu)作為功率模塊而具體化的形態(tài)。以下，對(duì)于與第二實(shí)施方式重復(fù)的內(nèi)容將說(shuō)明省略。
[0102]圖7是本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的俯視示意圖。
[0103]本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置具備基板90、源極的引線91、漏極的引線92、柵極的引線93。源極的引線91與源極端子100對(duì)應(yīng)，漏極的引線92與漏極端子200對(duì)應(yīng)，柵極的引線93與柵極端子300對(duì)應(yīng)。
[0104]在基板90的至少表面,例如存在金屬的第一導(dǎo)電體95以及第二導(dǎo)電體96。第一導(dǎo)電體95以及第二導(dǎo)電體96在物理上相分離。
[0105]在基板90上的第一導(dǎo)電體95上，安裝常關(guān)斷型晶體管10、常開啟型晶體管20。此夕卜，在基板90上的第二導(dǎo)電體96上，安裝齊納二極管130。常關(guān)斷型晶體管10、常開啟型晶體管20、齊納二極管130例如是半導(dǎo)體芯片，例如通過(guò)導(dǎo)電性膏、或焊料而安裝在基板的第一及第二導(dǎo)電體95、96上。
[0106]并且，從源極的引線91側(cè)朝向漏極的引線92側(cè)，依次配置常關(guān)斷型晶體管10、常開啟型晶體管20。此外，從基板90的源極的引線91側(cè)朝向漏極的引線92側(cè)，依次配置齊納二極管130、常開啟型晶體管20。
[0107]并且，源極的引線91與常關(guān)斷型晶體管10的第I源極11連接。并且，漏極的引線92與第2漏極22連接。柵極的引線93與第I柵極13、以及和齊納二極管130的陰極電位相同的第二導(dǎo)電體96連接。
[0108]此外，齊納二極管130的陽(yáng)極130a與常開啟型晶體管20的第2柵極23連接。并且，和常關(guān)斷型晶體管10的第I漏極電位相同的第一導(dǎo)電體95與常開啟型晶體管20的第2源極21連接。
[0109]各連接例如通過(guò)引線鍵合進(jìn)行。引線鍵合例如使用銅(Cu)、鋁(Al)等材料。
[0110]根據(jù)本實(shí)施方式，從源極的引線91側(cè)朝向漏極的引線92側(cè)，依次配置常關(guān)斷型晶體管10、常開啟型晶體管20。由此，能夠使半導(dǎo)體裝置的導(dǎo)通電流流過(guò)的路徑較短。通過(guò)該配置，極力地排除導(dǎo)通電流的路徑的寄生電感，降低導(dǎo)通損耗。
[0111]以上，根據(jù)本實(shí)施方式，除了第二實(shí)施方式的效果以外，通過(guò)將各器件適當(dāng)?shù)嘏渲谩⑦B接，能夠?qū)崿F(xiàn)特性優(yōu)良的半導(dǎo)體裝置。
[0112]在本實(shí)施方式中，優(yōu)選的是，齊納二極管130與常開啟型晶體管20之間的距離，比常關(guān)斷型晶體管10與常開啟型晶體管20之間的距離長(zhǎng)。通常，二極管與晶體管相比更容易受到熱的影響。并且，常開啟型晶體管20由于消耗大的電力而發(fā)熱量大。因而，通過(guò)使齊納二極管130與常開啟型晶體管20的距離遠(yuǎn)離，能夠抑制由半導(dǎo)體裝置的發(fā)熱引起的特性變動(dòng)。
[0113](第七實(shí)施方式)
[0114]本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置，與第一實(shí)施方式的不同點(diǎn)在于，還具備第3齊納二極管，該第3齊納二極管具有與第I源極連接的陽(yáng)極、和與第I漏極及第2源極連接的陰極，齊納電壓比常關(guān)斷型晶體管的雪崩擊穿電壓低。對(duì)于與第一實(shí)施方式重復(fù)的內(nèi)容將說(shuō)明省略。
[0115]圖8是本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的電路圖。本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置中與常關(guān)斷型晶體管10并聯(lián)地設(shè)置齊納二極管(第3齊納二極管)230。
[0116]齊納二極管230的陽(yáng)極與第I源極11連接。此外，陰極與第I漏極12以及第2源極21連接。
[0117]齊納二極管230的齊納電壓設(shè)定得比常關(guān)斷型晶體管10的雪崩擊穿電壓低。此夕卜，齊納電壓設(shè)定得比常開啟型晶體管20的柵極絕緣膜的耐壓低。由此，常關(guān)斷型晶體管10斷開時(shí)的第I源極11與第I漏極12間的耐壓比常開啟型晶體管20的第2源極21與第2柵極23間的耐壓低。
[0118]本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置中，當(dāng)常關(guān)斷型晶體管10與常開啟型晶體管20的連接部產(chǎn)生過(guò)電壓時(shí)，在過(guò)電壓達(dá)到齊納電壓的時(shí)刻，電荷向齊納二極管230釋放，吸引到源極端子100。因而，抑制連接部的電壓上升，防止常開啟型晶體管20的柵極絕緣膜的漏電流的增大、柵極絕緣膜的破壞。此外，還防止電流崩塌。由此，半導(dǎo)體裝置的可靠性提高。
[0119]齊納二極管230的齊納電壓與常關(guān)斷型晶體管10的雪崩擊穿電壓相比能夠更高精度地控制。因而，本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置通過(guò)使用齊納二極管230，與第一實(shí)施方式相t匕，更穩(wěn)定且能夠抑制連接部的過(guò)電壓。此外，即使是對(duì)常關(guān)斷型晶體管10的第I漏極12施加了噪聲等預(yù)期外的高電壓的情況，也由于電荷能夠通過(guò)齊納二極管230釋放，從而有利于常關(guān)斷型晶體管10的保護(hù)。
[0120](第八實(shí)施方式)
[0121]本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置與第七實(shí)施方式的不同點(diǎn)在于，還具備第4 二極管和電容器，該第4 二極管設(shè)置在第I漏極與第3齊納二極管之間，具有與第I漏極連接的陽(yáng)極、和與第3齊納二極管的陰極連接的陰極，該電容器在第3齊納二極管的陰極與第I源極之間、與第3齊納二極管并聯(lián)地設(shè)置。對(duì)于與第七實(shí)施方式重復(fù)的內(nèi)容將說(shuō)明省略。
[0122]圖9是本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的電路圖。本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置中，在常關(guān)斷型晶體管10的漏極側(cè)設(shè)有二極管(第4 二極管)240。并且，與常關(guān)斷型晶體管10并聯(lián)地設(shè)有齊納二極管(第3齊納二極管)230。進(jìn)而，與齊納二極管(第3齊納二極管)230并聯(lián)地設(shè)有電容器250。
[0123]二極管240設(shè)置在第I漏極12以及第2源極21與齊納二極管230之間。二極管240的陽(yáng)極與第I漏極12以及第2源極21連接。此外，二極管240的陰極與齊納二極管230的陰極連接。
[0124]此外，電容器250在二極管240的陰極以及齊納二極管230的陰極與第I源極11之間、與齊納二極管230并聯(lián)地設(shè)置。
[0125]二極管240防止來(lái)自電容器250側(cè)的電荷的逆流。二極管240例如是PIN 二極管或肖特基勢(shì)壘二極管。
[0126]根據(jù)本實(shí)施方式，在常關(guān)斷型晶體管10與常開啟型晶體管20的連接部發(fā)生了過(guò)電壓的情況下，將其電荷暫時(shí)蓄積在電容器250中。并且，蓄積的電荷通過(guò)齊納二極管230而向源極端子100側(cè)釋放。由此，抑制連接部的電壓上升，防止常開啟型晶體管20的柵極絕緣膜的漏電流的增大、柵極絕緣膜的破壞。此外，還防止電流崩塌。由此，半導(dǎo)體裝置的可罪性提聞。
[0127]本實(shí)施方式中，由于將電荷暫時(shí)蓄積在電容器250中，所以能夠使齊納二極管230為便宜的寄生電容小的二極管。因而，能夠使半導(dǎo)體裝置便宜。
[0128]此外，電容器250的電容在常關(guān)斷型晶體管10的第I源極11與第2源極21之間與二極管240的電容串聯(lián)連接。對(duì)于二極管240而言，與僅由齊納二極管構(gòu)成的情況相比，能夠選擇寄生電容明顯小的品種。因而，通過(guò)使二極管240的電容相對(duì)于電容器250的電容足夠小，從而電容器250的電容的作為常關(guān)斷型晶體管10的寄生電容的貢獻(xiàn)變小。因此，能夠抑制由寄生電容的增大導(dǎo)致的常關(guān)斷型晶體管10的動(dòng)作速度的降低、損耗的增加。
[0129]此外，通過(guò)設(shè)置電容器250，與第七實(shí)施方式那樣的僅由齊納二極管構(gòu)成的情況相t匕，能夠使齊納二極管230的尺寸更小。因此，能夠減小齊納二極管230的漏電流。因而，能夠?qū)崿F(xiàn)低耗電的半導(dǎo)體裝置。
[0130]此外，通過(guò)設(shè)置電容器250，對(duì)齊納二極管230的響應(yīng)速度的要求得到緩和。因而，能夠使齊納二極管230在距離上遠(yuǎn)離作為熱源的常開啟型晶體管20地配置。因而，能夠抑制齊納二極管230的溫度成為高溫而特性變動(dòng)。
[0131](第九實(shí)施方式)
[0132]本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置與第七實(shí)施方式的不同點(diǎn)在于，還具備肖特基勢(shì)壘二極管，該肖特基勢(shì)壘二極管具有與第I源極連接的陽(yáng)極、和與第I漏極連接的陰極，正向壓降比常關(guān)斷型晶體管的寄生體二極管的正向壓降低，設(shè)置在第I源極與第I漏極之間，與第3齊納二極管并聯(lián)。以下，對(duì)于與第七實(shí)施方式重復(fù)的內(nèi)容將說(shuō)明省略。
[0133]圖10是本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的電路圖。本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置中，與常關(guān)斷型晶體管10并聯(lián)地設(shè)置齊納二極管(第3齊納二極管)230。進(jìn)而，與齊納二極管230并聯(lián)地設(shè)置肖特基勢(shì)壘二極管260。
[0134]肖特基勢(shì)壘二極管260的陽(yáng)極與第I源極11連接。此外，肖特基勢(shì)壘二極管260的陰極與第I漏極12以及第2源極21連接。
[0135]肖特基勢(shì)壘二極管260的正向壓降(Vf)比常關(guān)斷型晶體管的寄生體二極管(未圖示)的正向壓降(Vf)低。并且，肖特基勢(shì)壘二極管260在第I漏極12及第2源極21與第I源極11之間、與齊納二極管(第3齊納二極管)230并聯(lián)地設(shè)置。
[0136]如第七實(shí)施方式那樣，在沒(méi)有設(shè)置肖特基勢(shì)壘二極管260的情況下，在源極端子100相對(duì)于漏極端子200成為正電壓的回流模式時(shí)，電流流過(guò)常關(guān)斷型晶體管10的寄生體二極管。本實(shí)施方式中，設(shè)置具有比常關(guān)斷型晶體管10的寄生體二極管的正向壓降(Vf)低的正向壓降(Vf)的肖特基勢(shì)壘二極管260。由此，在回流模式時(shí)電流流過(guò)肖特基勢(shì)壘二極管260。
[0137]肖特基勢(shì)壘二極管與PIN二極管不同，僅利用多數(shù)載流子進(jìn)行動(dòng)作。因而，與PIN二極管相比，恢復(fù)(recovery)特性良好。由此，本實(shí)施方式中，除了第七實(shí)施方式的效果以夕卜，還能提高回流模式時(shí)的恢復(fù)特性。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)可靠性以及恢復(fù)特性良好的半導(dǎo)體裝置。由于耐壓的大部分由常開啟型晶體管20承擔(dān)，所以肖特基勢(shì)壘二極管260能夠選擇低耐壓的品種。由此，能夠在具備與低耐壓品種相同的Vf特性、恢復(fù)特性的同時(shí)實(shí)現(xiàn)高耐壓的體二極管動(dòng)作。
[0138]此外，由于正向壓降(Vf)小，所以回流模式時(shí)的導(dǎo)通損耗、開關(guān)損耗也能降低。此夕卜，通過(guò)肖特基勢(shì)壘二極管260的寄生電容，連接部的過(guò)電壓的施加被抑制。此外，通過(guò)肖特基勢(shì)壘二極管260的漏電流，電荷能夠從連接部釋放，所以連接部的過(guò)電壓的施加被抑制。因而，能夠進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)可靠性提高的半導(dǎo)體裝置。
[0139]另外，肖特基勢(shì)壘二極管由于不具備對(duì)雪崩擊穿的保證，所以優(yōu)選的是肖特基勢(shì)壘二極管260的耐壓比常關(guān)斷型晶體管10的雪崩擊穿電壓高。
[0140](第十實(shí)施方式)
[0141]本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置具備:常關(guān)斷型晶體管，具有與源極端子連接的第I源極、第I漏極、與柵極端子連接的第I柵極；常開啟型晶體管，具有與第I漏極連接的第2源極、與漏極端子連接的第2漏極、與柵極端子連接的第2柵極；以及齊納二極管，具有與放電端子連接的陽(yáng)極、和與第I漏極連接的陰極，齊納電壓比常開啟型晶體管的第2源極與第2柵極間的耐壓低，齊納電壓比常關(guān)斷型晶體管的雪崩擊穿電壓低。
[0142]圖11是本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的電路圖。關(guān)于將常關(guān)斷型晶體管10與常開啟型晶體管20串聯(lián)連接而構(gòu)成功率模塊這一點(diǎn)，與第一實(shí)施方式相同。以下，對(duì)于與第一實(shí)施方式重復(fù)的內(nèi)容將說(shuō)明省略。
[0143]本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置具備源極端子100、漏極端子200、柵極端子300和放電端子400。并且，常關(guān)斷型晶體管10具有與源極端子100連接的第I源極11、第I漏極12、與柵極端子300連接的第I柵極13。此外，常開啟型晶體管20具有與第I漏極12連接的第2源極21、與漏極端子200連接的第2漏極22、與柵極端子300連接的第2柵極23。
[0144]進(jìn)而，具備齊納電壓比常開啟型晶體管20的第2源極與第2柵極間的耐壓低的齊納二極管70。此外，齊納電壓比常關(guān)斷型晶體管10的雪崩擊穿電壓低。
[0145]齊納二極管70的陽(yáng)極與放電端子400連接。齊納二極管70的陰極與第I漏極12以及第2源極21連接。
[0146]此外，在放電端子400上，經(jīng)二極管80連接電源500。二極管80例如是PIN 二極管。電源500例如是對(duì)串聯(lián)連接的常關(guān)斷型晶體管10與常開啟型晶體管20進(jìn)行控制的控制電路的電源。
[0147]二極管80的陽(yáng)極與放電端子400連接。此外，二極管80的陰極與電源500連接。二極管80抑制電流從電源500側(cè)流入連接部。
[0148]根據(jù)本實(shí)施方式，在常關(guān)斷型晶體管10與常開啟型晶體管20的連接部產(chǎn)生了過(guò)電壓的情況下，在過(guò)電壓達(dá)到齊納電壓的時(shí)刻，電荷被齊納二極管70釋放，吸引到放電端子400。因而，抑制連接部的電壓上升，防止常開啟型晶體管20的柵極絕緣膜的漏電流的增大、柵極絕緣膜的破壞。此外，還防止電流崩塌。由此，半導(dǎo)體裝置的可靠性提高。此外，通過(guò)使由于過(guò)電壓而在連接部產(chǎn)生的電荷進(jìn)入電源500而再生，能夠?qū)崿F(xiàn)半導(dǎo)體裝置的系統(tǒng)整體的節(jié)能。
[0149]另外，齊納電壓優(yōu)選根據(jù)電源500的電壓和連接部所允許的電壓的值來(lái)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化。例如，在電源500的電壓為5V、連接部所允許的電壓為20V的情況下，將齊納電壓調(diào)整為15V左右即可。
[0150](第^^一實(shí)施方式)
[0151 ] 本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置，在齊納二極管與放電端子之間，還具備二極管，該二極管具有與齊納二極管的陽(yáng)極連接的陽(yáng)極、和與放電端子連接的陰極，除此以外與第十實(shí)施方式相同。以下，對(duì)于與第十實(shí)施方式重復(fù)的內(nèi)容將說(shuō)明省略。
[0152]圖12是本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的電路圖。
[0153]本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置與第十實(shí)施方式不同，二極管80設(shè)置在放電端子400與齊納二極管70之間。例如，能夠?qū)D12的虛線框內(nèi)做成I個(gè)半導(dǎo)體封裝。
[0154]根據(jù)本實(shí)施方式也能得到與第十實(shí)施方式相同的效果。進(jìn)而，通過(guò)將用于防止逆流的二極管80安裝在半導(dǎo)體封裝內(nèi)，能夠?qū)崿F(xiàn)更緊湊的系統(tǒng)。
[0155]以上，在實(shí)施方式中，對(duì)于常關(guān)斷型晶體管10，以Si (硅)的縱型MOSFET為例進(jìn)行了說(shuō)明，對(duì)于常開啟型晶體管20，以GaN(氮化鎵)類半導(dǎo)體的η溝道型HEMT為例進(jìn)行了說(shuō)明，但常關(guān)斷型晶體管10和常開啟型晶體管20不限于此。
[0156]說(shuō)明了幾個(gè)實(shí)施方式，但這些實(shí)施方式只是例示而并不意欲限定本發(fā)明的范圍。這里所例示的半導(dǎo)體裝置能夠以其他方式實(shí)施，進(jìn)而，在不脫離本發(fā)明精神的范圍內(nèi)，能夠?qū)@些實(shí)施方式進(jìn)行省略、替換、變更。這些實(shí)施方式及其變形包含在權(quán)利要求的范圍及其等同范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 具備: 常關(guān)斷型晶體管，具有與源極端子連接的第1源極、第1漏極、與柵極端子連接的第1柵極；以及 常開啟型晶體管，具有與上述第1漏極連接的第2源極、與漏極端子連接的第2漏極、與上述柵極端子連接的第2柵極。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 在上述柵極端子與上述第2柵極之間還具備電平位移元件，該電平位移元件具有位移電壓，使上述第2柵極側(cè)的電壓降低上述位移電壓的量。
3.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 上述電平位移元件的上述位移電壓，比上述常關(guān)斷型晶體管導(dǎo)通時(shí)上述柵極端子被施加的柵極電壓、與上述常關(guān)斷型晶體管的導(dǎo)通電阻和額定電流之積的差小。
4.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 上述電平位移元件是第1齊納二極管，上述第1齊納二極管的陽(yáng)極與上述第2柵極連接，上述第1齊納二極管的陰極與上述柵極端子連接。
5.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 上述電平位移元件是第1 二極管，上述第1 二極管的陽(yáng)極與上述柵極端子側(cè)連接，上述第1 二極管的陰極與上述第2柵極側(cè)連接，在上述柵極端子與上述第2柵極之間，與上述第1 二極管并聯(lián)地設(shè)置第2 二極管，上述第2 二極管的陽(yáng)極與上述第2柵極連接，上述第2 二極管的陰極與上述柵極端子連接。
6.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 上述電平位移元件的上述位移電壓大于如下電壓，該電壓為:從上述常關(guān)斷型晶體管導(dǎo)通時(shí)上述柵極端子被施加的柵極電壓、與上述常關(guān)斷型晶體管的導(dǎo)通電阻和額定電流之積的差中減去5V而得到的電壓。
7.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 在上述柵極端子與上述第2源極之間，還具備串聯(lián)連接的第3 二極管和第2齊納二極管，上述第3 二極管的陰極與上述柵極端子連接，上述第2齊納二極管的陰極與上述第2源極連接。
8.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 上述常開啟型晶體管是GaN類半導(dǎo)體的HEMT。
9.如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 上述常開啟型晶體管具有源極場(chǎng)板。
10.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 上述常關(guān)斷型晶體管是Si的縱型MOSFET。
11.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 上述常關(guān)斷型晶體管斷開時(shí)的上述第1源極與上述第1漏極間的耐壓，比上述常開啟型晶體管的上述第2源極與上述第2柵極間的耐壓低。
12.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 還具備第3齊納二極管，該第3齊納二極管具有與上述第1源極連接的陽(yáng)極、和與上述第1漏極以及上述第2源極連接的陰極，齊納電壓比上述常關(guān)斷型晶體管的雪崩擊穿電壓低。
13.如權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 還具備: 第4 二極管，設(shè)置在上述第1漏極與上述第3齊納二極管之間，具有與上述第1漏極連接的陽(yáng)極、和與上述第3齊納二極管的陰極連接的陰極；以及 電容器，在上述第4 二極管的陰極與上述第1源極之間，與上述第3齊納二極管并聯(lián)地設(shè)置。
14.如權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 還具備肖特基勢(shì)壘二極管，該肖特基勢(shì)壘二極管具有與上述第1源極連接的陽(yáng)極、和與上述第1漏極連接的陰極，正向壓降比上述常關(guān)斷型晶體管的寄生體二極管的正向壓降低，該肖特基勢(shì)壘二極管在上述第1源極與上述第1漏極之間、與上述第3齊納二極管并聯(lián)地設(shè)置。
15.如權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 還具備基板、源極的引線、漏極的引線、柵極的引線， 在上述基板上，從上述源極的引線側(cè)朝向上述漏極的引線側(cè)，依次配置上述常關(guān)斷型晶體管、上述常開啟型晶體管， 在上述基板上，從上述源極的引線側(cè)朝向上述漏極的引線側(cè)，依次配置上述第1齊納二極管、上述常開啟型晶體管， 上述源極的引線與第1源極連接， 上述漏極的引線與上述第2漏極連接， 上述柵極的引線與上述第1柵極以及上述第1齊納二極管的陰極連接。
16.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 具備: 常關(guān)斷型晶體管，具有與源極端子連接的第1源極、第1漏極、與柵極端子連接的第1柵極； 常開啟型晶體管，具有與上述第1漏極連接的第2源極、與漏極端子連接的第2漏極、與上述柵極端子連接的第2柵極；以及 齊納二極管，具有與放電端子連接的陽(yáng)極、和與上述第1漏極連接的陰極，齊納電壓比上述常開啟型晶體管的上述第2源極與上述第2柵極間的耐壓低，上述齊納電壓比上述常關(guān)斷型晶體管的雪崩擊穿電壓低。
17.如權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 在上述柵極端子與上述第2柵極之間還具備電平位移元件，該電平位移元件具有位移電壓，使上述第2柵極側(cè)的電壓降低上述位移電壓的量。
18.如權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 上述電平位移元件的上述位移電壓，比上述常關(guān)斷型晶體管導(dǎo)通時(shí)上述柵極端子被施加的柵極電壓、與上述常關(guān)斷型晶體管的導(dǎo)通電阻和額定電流之積的差小。
19.如權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 在上述齊納二極管與上述放電端子之間還具備二極管，該二極管具有與上述齊納二極管的陽(yáng)極連接的陽(yáng)極、和與上述放電端子連接的陰極。
20.如權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 上述放電端子與電源連接。
【文檔編號(hào)】H01L29/778GK104253599SQ201410217166
【公開日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2014年5月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月25日
【發(fā)明者】池田健太郎 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝