特開2017-224738IP Force 特許公報全文掲載

技術分野

この発明は、半導体集積回路装置

要約特許出願時に添付された[要約書]

【課題】負電圧サージ発生時に誤作動を防止することができる半導体装置を提供すること。
【解決手段】HVIC10は、3相インバータを駆動するゲートドライバICであり、同一の半導体基板20上に3相分の高電位側領域11を備える。高電位側領域11は、n型領域で構成され、当該n型領域内のVBコンタクト領域を介して電源電圧電位に固定される。高電位側領域11には、インバータの上アーム素子を駆動するハイサイド駆動回路が配置される。隣り合う高電位側領域11に挟まれた相間領域13には、GNDコンタクト領域およびGNDコンタクト電極は配置されず、低電位側領域12を構成する接地電位のp型領域のみが配置される。高電位側領域11には、自相の高電位側領域11のハイサイド駆動回路と、相間領域13を挟んで隣り合う他相の高電位側領域11のハイサイド駆動回路またはGNDコンタクト領域と、の間にp-型開口部33が配置される。
【選択図】図1

発明が解決しようとする課題[発明の詳細な説明]から抜粋

しかしながら、特許文献1,2では、HVIC内部にクランプ用高耐圧ダイオードまたは誤作動検出回路用のHVNMOS等のデバイスを配置する必要があるため、チップ面積の増加につながる。例えば、耐圧600Vクラスである場合、HVICにおける耐圧領域幅は100μm程度であるため、同一半導体基板(ワンチップ)に集積した3相インバータを駆動するゲートドライバICともなれば、デバイス追加によるチップ面積の増加は3倍程度になり、チップサイズが大幅に増加するという問題がある。また、特許文献1,2,5,6は、単相を駆動するドライバICに対する技術であり、多相(U相、V相、W相)を駆動するドライバICにおいて負電圧サージ発生時に各相に流れ込むキャリアによる悪影響を抑制するものではない。 図9,10に示す3相インバータ用のHVIC210では、相間領域223に対向する部分にHVNMOS214a,214bが配置される。これは、自相の高電位側領域221での負電圧サージ発生時に、隣り合う他相の高電位側領域221から流れ込む電子キャリアの流入量を、2つのHVNMOS214a,214bでほぼ同じにするためである。setおよびresetのHVNMOS214a,214bのドレインに流れ込む電子キャリアの流入量の差分を小さくして、HVNMOS214a,214bの誤動作を防止している。しかしながら、隣り合う他相の高電位側領域221との距離が近いことで、他相の高電位側領域221から相間領域223を介してHVNMOS214a,214bに多量の電子キャリアが流れ込み、HVIC210が誤作動する可能性が高くなる。 特許文献3では、1相の高電位側領域221に負電圧サージが発生したときに他相の高電位側領域221に生じる悪影響について、少なくとも、HVNMOS214a,214b双方のドレインに流れ込む電子キャリアの流入量を均等にして、負電圧サージ耐量を向上させている(図11,12参照)。しかしながら、HVNMOS214a,214b双方のドレインに流れ込む電子キャリアの流入量を均等にするためにHVNMOS214a,214bの配置を限定しているため、HVNMOS214a,214bの平面レイアウトに制約が生じ、設計の自由度がなくなる。 また、特許文献3では、HVNMOS214a,214bの配置を限定したとしても、ハイサイド駆動回路212への電子キャリアの注入は抑制されていないため、ハイサイド駆動回路212のロジックの誤作動を誘発する虞があることは図9,10に示す従来構造と変わらない。すなわち、ハイサイド駆動回路212の回路部のうち(図8参照)、レベルシフト回路214のHVNMOS214a,214b以外の回路部や、レベルシフト回路214から入力された1ビットのset/reset信号を保持するRSラッチ(回路部215)、ドライバ回路216などに多量の電子キャリアが流れ込むことで、HVIC210が誤作動する虞がある。 この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、負電圧サージ発生時に誤作動を防止することができる半導体集積回路装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段[発明の詳細な説明]から抜粋

上述した課題を解決し、本発明の目的を達成するため、この発明にかかる半導体集積回路装置は、次の特徴を有する。半導体基板の表面層に、第1導電型の第1半導体領域が選択的に設けられている。前記第1半導体領域の内部に、第2導電型の第2半導体領域が選択的に設けられている。第2導電型の第3半導体領域は、半導体基板の表面層の、前記第1半導体領域以外の部分からなる。電源電圧の最大電位の第1電極は、前記第1半導・・・ 続きを知財ポータルサイト IP Force にログインして見る
【発明の効果】
本発明にかかる半導体集積回路装置によれば、1相のハイサイド駆動回路に負電圧サージが発生したときに、自相および他相の高電位側領域に流れ込むキャリアの流入量を低減させることができる。これにより、自相および他相のハイサイド駆動回路の各回路部の誤作動を防止することができるという効果を奏する。

この発明についての権利主張の範囲[特許請求の範囲]

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この特許公報に記載されている図面[図面の簡単な説明]から抜粋

【図1】実施の形態1にかかる半導体集積回路装置の平面レイアウトを示す平面図である。

【図2】実施の形態1にかかる半導体集積回路装置の相間領域の断面構造の一例を示す断面図である。

【図3】負電圧サージと電子キャリアの流入量との関係を示すタイミングチャートである。

【図4】比較例の断面構造を示す断面図である。

【図5】実施の形態2にかかる半導体集積回路装置の平面レイアウトを示す平面図である。

【図6】実施の形態3にかかる半導体集積回路装置の平面レイアウトを示す平面図である。

【図7】一般的な3相インバータの回路構成を示す回路図である。

【図8】一般的なHVICの回路構成を示すブロック図である。

【図9】従来のHVICの平面レイアウトを示す平面図である。

【図10】従来のHVICの平面レイアウトを示す平面図である。

【図11】従来のHVICの平面レイアウトの別の一例を示す平面図である。

【図12】従来のHVICの平面レイアウトの別の一例を示す平面図である。

選択図 図1出願人が指定した本件の代表的な図

1 入力信号処理回路   2 ハイサイド駆動回路   3 ローサイド駆動回路   4 レベルシフト回路   4a,4b HVNMOS   5 RSラッチ   10 HVIC   11 高電位側領域   12 低電位側領域   13 相間領域   20 p--型の半導体基板   20a p型領域   21 n型領域   22 n-型領域   23 VBコンタクト領域(n+型コンタクト領域)   24 VBコンタクト電極   25 p型ウェル領域   26 VSコンタクト領域(p+型コンタクト領域)   27 VSコンタクト電極   28 横型NMOS   31 p-型領域   32 p型領域   33,63 p-型開口部   34 GNDコンタクト領域(p+型コンタクト領域)   35 GNDコンタクト電極   41,51 正孔電流   42,52 電子電流   43 基板抵抗   53 正孔キャリア   200 3相インバータ   201〜203 ハーフブリッジ回路   204 ハーフブリッジ回路の出力点   205 負荷   206,207 スイッチング素子   215 ロジック回路、ローパスフィルタおよびRSラッチ等の回路部   216 ドライバ回路   COM GNDコンタクト電極の電位   GND 接地電圧   I1,I2 電子電流のピーク値   IN1,IN2 入力端子   T1 負電圧サージ印加開始時   T2 負電圧サージ印加終了時   V1 通常時のVS端子電圧   V2 負電圧サージのピーク電圧   VB 電源電圧   Vcc 3相インバータの電源電位   ΔT1 負電圧サージ期間   ΔT2 実施例の電子電流が流れる期間

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