JPH09199712A

JPH09199712A - 車載イグナイタ用半導体装置

Info

Publication number: JPH09199712A
Application number: JP413996A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiko Kono; 恭彦河野; Mutsuhiro Mori; 森　　睦宏
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-01-12
Filing date: 1996-01-12
Publication date: 1997-07-31

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】充分な保護機能と大きな破壊耐量を有する車
載イグナイタ用半導体装置を提供する。【解決手段】コレクタ層１２０とバッファ層１２１、
ドリフト層１２２を有し、ドリフト層内には複数形成さ
れたベース層１０４と、このベース層１０４内に形成さ
れたエミッタ層１０５、コレクタ電極１１４、ゲート電
極１０６、それにエミッタ電極１１１とからなるＩＧＢ
Ｔにおいて、ドリフト層１２２内にカソード層１１０を
形成し、その電極１１２とコレクタ電極１１４を短絡す
るカソード配線５０３を設け、ベース層１０４とウエル
層１０８からカソード層１１０へ流れる電流によりドリ
フト層１２２内で生じる電圧降下ＶＦと、バッファ層と
コレクタ層とで形成される接合の降伏電圧ＢＶbcとが、
所定のベース層−カソード層間電流Ｉd において、ＶＦ
＞ＢＶbcなる関係を満たすように、ドリフト層、バッフ
ァ層、コレクタ層の各抵抗率を選定した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の点火装
置に使用される半導体制御装置に係り、特に絶縁ゲート
バイポーラトランジスタを用いた車載イグナイタ用半導
体装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(以
下、ＩＧＢＴと記す)は、ＭＯＳＦＥＴの高速性とバイ
ポーラトランジスタの高出力特性とを兼ね備えた半導体
素子であり、このため、インバータを中心にエアコンな
どの民生用から電車などの大電力分野まで広く使用され
ているが、中でも、近年、このＩＧＢＴに望まれている
のが、自動車用内燃機関の点火装置(以下、イグナイタ
システムと記す)への適用である。

【０００３】ところで、このイグナイタシステムでは、
従来から例えば図２に示すようなバイポーラトランジス
タを用いた装置が主として使用されている。この図２に
おいて、２０１はバイポーラトランジスタ、２０２はバ
イポーラトランジスタに内蔵させたダンパダイオード、
２０３はゲートドライブ回路、２０４はクランプダイオ
ード、２０５はイグニッションコイルの１次側、２０６
はイグニッションコイルの２次側、２０７はスパークプ
ラグ、そして２０８はバッテリである。

【０００４】ここでいま、エンジンが回転させられたと
すると、このエンジンの回転に同期したゲート信号がゲ
ートドライブ回路２０３から発生され、バイポーラトラ
ンジスタ２０１に供給されるようになる。そこで、この
ゲート信号を受けたバイポーラトランジスタ２０１はス
イッチング動作し、バッテリ２０８からイグニッション
コイルの１次側２０５を介して流れるコレクタ電流Ｉｃ
をオン・オフさせる。

【０００５】そして、バイポーラトランジスタ２０１が
オンにされた後、オフにされると、コレクタ電流Ｉｃが
急激に減少し始め、これによりイグニッションコイルの
１次側２０５に３００Ｖ〜４００Ｖ程度の逆起電力Ｖｃ
が発生し、この電圧Ｖｃがイグニッションコイルの２次
側２０６に昇圧されて現われ、スパークプラグ２０７に
印加され、ギャップで放電されることにより混合気に点
火し、トルクが発生してエンジンが回転する。

【０００６】しかして、このとき、イグニッションコイ
ルの１次側２０５に過大な電圧が発生した場合には、ク
ランプダイオード２０４が降伏し、ゲートドライブ回路
２０３に電流が流れてゲート信号をオフし、これにより
バイポーラトランジスタ２０１が破壊されるのを防止す
るようになっている。

【０００７】また、このイグニッションコイルの１次側
２０５で発生した電圧Ｖｃには振動が伴うので、これに
よりバイポーラトランジスタ２０１に逆方向電圧が印加
されるが、この逆方向電圧は、バイポーラトランジスタ
２０１に内蔵してあるダンパダイオード２０２が導通す
ることにより減衰され、同じくバイポーラトランジスタ
２０１の保護が得られるようになっている。

【０００８】このように、イグナイタシステムでは、そ
のスイッチング素子としては、従来からバイポーラトラ
ンジスタが主として使用されてきた。しかしながら近
年、ゲートドライブ回路をマイコン化して、スイッチン
グ素子を直接制御するようにしたイグナイタシステムが
提案され、これによれば、より高精度な制御が実現で
き、静粛化、省エネルギー化に大きな効果が期待される
ので、広く採用の機運にある。

【０００９】しかしながら、バイポーラトランジスタは
電流駆動形の素子であり、このため駆動電力が大きく、
従って、従来のイグナイタシステムでは、マイコンから
の直接駆動が困難であった。そこで、このバイポーラト
ランジスタに代わってイグナイタシステムに広く適用が
検討されているのが、前記したＩＧＢＴで、このＩＧＢ
Ｔは絶縁ゲート素子であり、このため駆動時の消費電力
が少なく、マイコン等からの直接駆動に適している。

【００１０】しかし、このＩＧＢＴをイグナイタシステ
ムに適用する場合、以下の問題点があった。まず、バイ
ポーラトランジスタには、前記したようにダンパダイオ
ードの内蔵が可能であったが、ＩＧＢＴは、その構造
上、ダンパダイオードを内蔵させるのが困難であるた
め、そのままでは、素子に逆方向降伏電圧を越える電圧
が印加されたときの保護が得られないのである。

【００１１】これを図１０により説明すると、この図
は、ＩＧＢＴの一例を断面図で示したもので、図におい
て、１０１はｐ+コレクタ層、１０２はｎ+バッファ層、
１０３はｎ-ドリフト層、１０４はベース層、１０５は
エミッタ層、１０６はゲート電極、１０７はゲート酸化
膜、１０８はｐウェル層、１０９はＦＬＲ層、１１１は
エミッタ電極、１１４はコレクタ電極、１１５はフィー
ルド酸化膜、１３０は導通領域、１３１は耐圧保持領
域、１０００はチャネルストッパー層、それに１００１
はガードリングである。なお、エミッタ層１０５はソー
ス層ともいう。

【００１２】いま、このＩＧＢＴをイグナイタシステム
に適用し、イグニッションコイルに振動電圧が発生した
とすると、この振動電圧による逆方向電圧はＩＧＢＴの
コレクタ層１０１とバッファ層１０２により形成される
接合に印加される。そして、この電圧が接合の降伏電圧
を越えると、この接合面から電子と正孔が発生し、この
うちの電子はドリフト層１０３を通ってベース層１０４
に流入する。

【００１３】このとき、導通領域１３０では電子は一定
の電流密度でベース層１０４に流れ込むが、耐圧保持領
域１３１の接合面で発生した電子がエミッタ電極１１１
へ抜けるためには、導通領域１３０のベース層を通らな
くてはならない。このため、導通領域１３０と耐圧保持
領域１３１の境界部分のウェル層１０８には耐圧保持領
域１３１で発生した電子が、矢印で示すように集中し、
破壊してしまうのである。

【００１４】これを解決するために、ダンパダイオード
を内蔵したＩＧＢＴが、特願平２−５１２０３８号の出
願にかかる明細書に開示されている。図３は、この明細
書に開示されているダンパダイオード内蔵のＩＧＢＴを
示したもので、図において、１１０はカソード層、１１
２はカソード電極、５０３はカソード配線であり、その
他の部分は図１０に示したＩＧＢＴと同じである。な
お、３０１は、動作説明のために便宜的に書き加えたダ
イオードである。

【００１５】この図３に示したＩＧＢＴによれば、カソ
ード層にカソード電極１１２を形成し、このカソード電
極１１２をカソード配線５０３によりコレクタ電極１１
４に接続することにより、エミッタ電極１１１とコレク
タ電極１１４との間にダンパダイオードを形成させるこ
とができ、これにより保護が得られることになる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、ダン
パダイオードによる保護機能を充分に得るという点につ
いて配慮がされているとは言えず、イグナイタシステム
としての保護機能が不充分であるという問題点があっ
た。すなわち、上記従来技術によれば、確かにダンパダ
イオードを内蔵したＩＧＢＴが得られる。しかしなが
ら、この従来技術では、イグナイタシステムに適用し
て、逆方向電圧によりダンパダイオードに大電流が通電
した場合、ウェル層１０８の端部に電流集中が起こり、
このため破壊に至ってしまい、充分な保護機能が得られ
ないのである。

【００１７】本発明の目的は、前述した従来技術の問題
点を解消し、充分な保護機能のもとで大きな破壊耐量を
有する車載イグナイタ用半導体装置を提供することにあ
る。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的は、少なくとも
一対の主表面を有する半導体基体と、前記主表面の一方
の面に隣接した一方導電型のコレクタ層と、このコレク
タ層に隣接した他方導電型のバッファ層と、このバッフ
ァ層と前記主表面の他方の面とに隣接した他方導電型の
ドリフト層と、前記主表面の他方の面に隣接して前記ド
リフト層内に選択的に複数形成された一方導電型のベー
ス層と、前記主表面の他方の面に隣接して前記ベース層
内に選択的に形成された他方導電型のエミッタ層と、前
記コレクタ層に隣接したコレクタ電極と、前記ベース層
の露出部分に絶縁膜を介して形成されたゲート電極とを
備えた半導体装置において、前記半導体基体の端部に隣
接して前記ドリフト層内に形成したカソード層と、前記
カソード層に隣接したカソード電極と、前記コレクタ電
極と前記カソード電極とを短絡するカソード配線とを設
けると共に、前記ドリフト層を通って、前記ベース層か
ら前記カソード層へ流れる電流により、前記ドリフト層
の抵抗分により、該ドリフト層内で生じる電圧降下をＶ
Ｆとし、前記バッファ層とコレクタ層とで形成される接
合の降伏電圧をＢＶbcとしたとき、前記電流が所定の電
流値Ｉd において、ＶＦ＞ＢＶbc の関係が満足される
ように、前記ドリフト層の抵抗率と前記バッファ層の抵
抗率、及び前記コレクタ層の抵抗率が設定されるように
して達成される。

【００１９】この構成によれば、ベース層からドリフト
層を経てカソード層にコレクタ電流とは逆方向の電流が
流れると、ドリフト層の抵抗によりベース層とカソード
層の間に電圧降下が生じる。また、コレクタ層は、カソ
ード配線によりカソード層に接続されているため、ベー
ス層とコレクタ層の間の電位は、ベース層とカソード層
間の電位と等しくなる。

【００２０】そこで、イグナイタシステムにおける所定
のエミッタ−コレクタ間逆電流が流れているときに、ベ
ース層−カソード層間電流によってドリフト層で発生す
る電圧降下をＶＦとし、これとバッファ層−コレクタ層
接合の降伏電圧ＢＶbc との関係が、ＶＦ＞ＢＶcc の関
係を満たすようにしておけば、バッファ層−コレクタ層
接合が降伏して電流が流れる。

【００２１】この降伏電流は前記の接合面全体で流れる
ため、十分に大きな電流値を得ることができる。また、
カソード層とコレクタ電極がカソード配線で短絡されて
いるので、半導体基体の周辺端部ではコレクタ層とバッ
ファ層のバイアスが小さいため、接合の降伏による電子
の発生が抑制される。これにより、半導体基体周辺部か
ら流入する電子密度が減少し、破壊耐量が高い車載イグ
ナイタ用ＩＧＢＴを提供することが出来る。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明による車載イグナイ
タ用半導体装置について、図示の実施例により詳細に説
明する。＜第１実施例＞図１は本発明の第１の実施例で、この図
において、１１０はカソード層、１１２はカソード電
極、１２０はコレクタ層、１２１はバッファ層、１２２
はドリフト層、そして５０３はカソード配線であり、そ
の他は図３に示したＩＧＢＴと同じである。この図１の
実施例におけるコレクタ層１２０、バッファ層１２１、
ドリフト層１２２は、基本的には図３のコレクタ層１０
１、バッファ層１０２、ドリフト層１０３と同じである
が、異なる点は、後述するＶＦ＞ＢＶbcという関係を満
たすように、これらコレクタ層１２０、バッファ層１２
１、ドリフト層１２２の抵抗率が、それぞれ或る特定の
関係をもつようにしてある点にあり、さらに、この実施
例では、カソード配線５０３を設けてコレクタ電極１１
４とカソード電極１１２とが電気的に接続されるように
した点にある。

【００２３】ここで、まず、ウェル層１０８とドリフト
層１２２及びカソード層１１０により形成されるダイオ
ードを横型ダイオードと呼び、次にドリフト層１２２と
バッファ層１２１及びコレクタ層１２０により形成され
るダイオードを縦型ダイオードと呼ぶことにする。

【００２４】そうすると、この図１の実施例による半導
体素子は、図４に示す等価回路で表わすことができる。
この図４において、５００はエミッタ電極１１１の端
子、５０１はコレクタ層１２０の電極端子、５０２はカ
ソード電極１１２の端子、５０４は横型ダイオード、５
０５はドリフト層１２２の抵抗、５０６は縦型ダイオー
ドを、それぞれ表わす。

【００２５】そして、カソード配線５０３を流れる電流
をＩd とし、この電流Ｉd によってドリフト層１２２の
抵抗５０５に発生する電圧をＶＦとする。

【００２６】そこで、この図４により、図１の実施例の
動作を説明する。いま、エミッタ電極端子５００の電位
がコレクタ電極端子５０１の電位より高い逆バイアス状
態になったとすると、このときは縦型ダイオード５０６
は逆バイアスによりオフ状態を保つので、エミッタ電極
端子５００から横型ダイオード５０４とドリフト層１２
２の抵抗５０５及びカソード配線５０３を通ってコレク
タ電極端子５０１に電流Ｉd が流れる。

【００２７】そうすると、この電流Ｉd によりドリフト
層１２２の抵抗５０５に発生する電圧降下ＶＦは、回路
図から明らかなように、縦型ダイオード５０６の両端に
印加される逆バイアス電圧に等しい。

【００２８】ここで、この実施例が特徴とする点は、イ
グナイタシステムとして要求される所定の大きさの逆方
向電流Ｉd が横型ダイオード５０４流れた場合での電圧
ＶＦが、縦型ダイオード５０６の降伏電圧ＢＶbcよりも
高くなるように、つまり所定の逆方向電流Ｉd のもと
で、ＶＦ＞ＢＶbcという条件が成立するように、ドリフ
ト層１２２とバッファ層１２１、及びコレクタ層１２０
の抵抗率を設定した点にある。

【００２９】これにより、所定の逆方向電流Ｉd が流れ
たとき、縦型ダイオード５０６が降伏し、エミッタ電極
端子５００からコレクタ電極端子５０１に向けて、降伏
電流Ｉe が流れるようになるが、このとき、縦型ダイオ
ード５０６は、図１から明らかなように、コレクタ層１
２０とバッファ層１２１及びドリフト層１２２からなる
チップ(半導体基体)内全体にわたって形成されているた
め、降伏電流Ｉe の電流通路は横型ダイオード５０４を
形成しているカソード層１１０に比して十分に大きく、
従って、イグナイタシステムに要求される十分に大きな
逆方向電流を流すことができ、この結果、素子の破壊を
充分に保護することができる。

【００３０】また、この実施例では、カソード層１１０
とコレクタ電極１１４がカソード配線５０３で短絡され
ているため、チップ端部のコレクタ層１２０とバッファ
層１２１の接合面に印加される電圧が減少し、電子の発
生が抑制される。従って、チップの周辺部からウェル層
１０８に流入する電子が低減され、この結果、ウェル層
１０８端部での電流集中による破壊を防止することがで
きる。

【００３１】そして、このためには、バッファ層１２１
の抵抗率を、コレクタ層１２０の抵抗率の少なくとも５
倍にし、また、ドリフト層１２２の抵抗率は、バッファ
層１２１の抵抗率の少なくとも１０倍にすればよいこと
が実験的に確認されている。

【００３２】以上のように、この実施例によれば、チッ
プ全体をダンパダイオード電流の通電路とすることがで
きるので、大電流の通電が可能になり、且つ、チップ周
辺部からの電流の集中が抑制されるので、破壊耐量が向
上でき、この結果、簡単な構成で、大容量、高破壊耐量
の車載イグナイタ用ＩＧＢＴを得ることができる。

【００３３】＜第２実施例＞図５は、本発明の第２の実
施例で、図１の実施例と共通の構成要素には、同一の符
号を付してある。そして、この図５の実施例が、図１の
実施例と異なっている点は、カソード電極１１２に対す
るカソード配線５０３の接続位置が、チップの角部Ａに
限定されている点にある。

【００３４】前述したように、コレクタ層１２０とバッ
ファ層１２１間の接合の降伏により発生した電子が、ウ
ェル層１０８の端部に集中すると素子を破壊してしま
う。そして、この作用はチップの角部で最も大きくな
る。何故なら、チップ角部に近接するウェル層１０８の
角部で、最も大きな電流集中が起きるからである。従っ
て、この実施例の特徴は、チップ角部でのカソード層１
１０とコレクタ層１２０の短絡効果を高めるため、カソ
ード配線５０３をチップ角部Ａでカソード電極１１２に
接続した点にある。

【００３５】この図５の実施例について、図６によりさ
らに詳細に説明する。この図６は、図５のチップ角部Ａ
を拡大して示したもので、６００はカソード電極１１２
に内在する抵抗成分を表わしている。この図６に示した
ように、カソード電極１１２には抵抗分６００が内在し
ており、このため、カソード配線５０３とカソード電極
１１２との接続点がチップ角部Ａから周辺部Ｂに向かっ
て離れてゆくにつれ、この抵抗成分６００が大きくなっ
てゆき、カソード電極１１２とコレクタ電極１１４の短
絡効果が弱まる。

【００３６】前述したように、チップ角部Ａは、発生し
た電子が最も集中する部分で破壊耐量が低い箇所になっ
ている。一方、電子の発生を抑制するためには、カソー
ド層１１０とコレクタ電極１１４との短絡効果を高める
必要がある。そこで、この実施例では、カソード電極１
１２に対するカソード配線５０３の接続箇所をチップ角
部Ａに限定したものであり、これによりチップ角部Ａに
集中した多くの電子に対して充分に低い抵抗値の短絡回
路を与えることができ、この結果、この部分での破壊耐
量の低下が抑えられ、全体として大きな破壊耐量を得る
ことができる。

【００３７】なお、この実施例では、カソード電極１１
２に対するカソード配線５０３の接続箇所が１箇所の場
合を例示したが、チップに複数の角部が存在する場合に
は、それらにも接続させるのが好ましい。一般にＩＧＢ
Ｔのチップの形状は、正方形、もしくは長方形が一般的
であり、従って、接続個所はチップ角部の少なくとも２
箇所、好ましくは４個所にするのがよい。

【００３８】図７は、正方形のチップに適用し、チップ
角部の全てにカソード配線５０３を設けた場合の実施例
で、図において、７００はゲート電極配線取り出し箇所
で、７０１はエミッタ電極配線取り出し箇所である。

【００３９】この図７に示すように、チップ角部での破
壊の防止のためには、カソード配線５０３をチップ角部
の全てに設けるのが最も有効である。

【００４０】従って、この実施例によれば、カソード層
１１２とコレクタ電極１１４との接続がチップ角部で特
に低抵抗で得られることになり、チップ角部での電子の
発生を充分に抑制でき、簡単な構成で破壊に強い車載イ
グナイタ用ＩＧＢＴを容易に得ることができる。

【００４１】＜第３の実施例＞図８は本発明の第３の実
施例で、カソード層１１０の幅をチップ角部で大きくし
たもので、この幅を広げた部分をカソード層拡大部８０
０で示してある。既に、第２の実施例で説明したよう
に、チップ角部では電子の発生が多くなるので、破壊し
やすくなる。このため、チップ角部で特にカソード層１
１０とコレクタ電極１１４の短絡効果を高める必要があ
る。

【００４２】そこで、この実施例では、チップ角部の内
側でカソード層１１０の幅を広げ、カソード層拡大部８
００を構成することにより面積を拡大し、これによりカ
ソード層とコレクタ電極との短絡効果を高めるようにし
たものであり、この結果、チップ角部での電子の発生が
更に充分に抑制でき、確実に破壊を防止することができ
る。

【００４３】ところで、この図８の実施例では、カソー
ド層拡大部８００の形状を直線部分で構成したものであ
るが、本発明は、勿論これに限定されるものではなく、
チップ角部でカソード層の面積が拡大されていれば、ど
のような形状にしても同様の効果を得ることができるこ
とはいうまでもない。

【００４４】図９の実施例は、カソード層１１０の内側
の形状を、ＦＬＲ層１０９の外側の形状に合わせて円弧
にし、拡大部９００を構成したもので、これによりＦＬ
Ｒ層１０９と等距離が保たれるようにしたものである。

【００４５】従って、この実施例によっても、チップ角
部での電子の発生が更に充分に抑制でき、確実に破壊を
防止することができるが、更にこの実施例では、カソー
ド層１１０の角部が円弧状に形成されているので、ＩＧ
ＢＴの順方向電流阻止状態においての阻止電圧をより高
めることができるという効果を得ることができる。

【００４６】以上説明してきたように、本発明の実施例
によれば、チップ角部での電子の発生を抑制してチップ
角部での破壊耐量の低下を防ぐことができるので、簡単
な構成で、高破壊耐量の車載イグナイタ用ＩＧＢＴを得
ることができる。

【００４７】そこで、本発明の実施例による高破壊耐量
の車載イグナイタ用ＩＧＢＴを、イグナイタシステムに
適用した場合の一例について、図１１により説明する。
なお、この図１１において、図２と共通の構成要素に
は、同一の符号を付してある。この図１１のシステム
は、近年、広く用いられるようになっているダイレクト
イグニッションシステムに本発明の実施例によるＩＧＢ
Ｔを適用した例で、図において、１１００は上記した実
施例によるダンパダイオードを内蔵したＩＧＢＴで、１
１０２はゲートドライブ回路であり、その他は図２に示
したの従来例と同じである。

【００４８】このダイレクトイグニッションシステムで
は、エンジンの各気筒ごとにイグナイタシステムを独立
して設ける方式であり、これに本発明の実施例によるＩ
ＧＢＴを適用することにより、信頼性の高いイグナイタ
システムを構築できる。すなわち、イグナイタシステム
では、イグニッションコイルで発生する振動のエネルギ
ーをＩＧＢＴで吸収する必要があり、ＩＧＢＴには高い
破壊耐量が要求される。本発明の実施例によるＩＧＢＴ
は、特に電圧振動による逆方向電圧、電流による破壊耐
量が向上されているので、この図１１のシステムによれ
ば、逆方向電圧印加時でも高い耐量を確保でき、高破壊
耐量で、信頼性の高いイグナイタシステムを実現できる
のである。

【００４９】このように、上述のイグナイタシステム
は、高破壊耐量で高信頼性を有しており、従って、この
イグナイタシステムを自動車に適用することにより、エ
ンジンの信頼性を高め、安定した動作を確保でき、さら
には自動車の寿命を延ばすことが出来る。

【００５０】

【発明の効果】本発明によれば、横型ダイオードに大電
流が通電した場合に、縦型ダイオードが降伏するよう
に、コレクタ層、バッファ層、ドリフト層の抵抗率を設
定するという簡単な構成より、大電流通電が可能にな
る。

【００５１】また、本発明によれば、カソード層とコレ
クタ電極の短絡効果を高めることにより、更に破壊耐量
を向上させることができる。従って、本発明のＩＧＢＴ
をイグナイタシステムに適用することにより、高破壊耐
量で、信頼性の高い自動車を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による車載イグナイタ用半導体装置の第
１の実施例を示す一部断面図である。

【図２】バイポーラトランジスタを用いたイグナイタシ
ステムの一例を示す回路図である。

【図３】イグナイタ用ＩＧＢＴの従来例を示す一部断面
図である。

【図４】本発明による車載イグナイタ用半導体装置の等
価回路図である。

【図５】本発明による車載イグナイタ用半導体装置の第
２の実施例を示す一部断面図である。

【図６】本発明の第２の実施例の一部を拡大して示した
平面図である。

【図７】本発明による車載イグナイタ用半導体装置の第
２の実施例の変形例を示す平面図である。

【図８】本発明による車載イグナイタ用半導体装置の第
３の実施例の一部を拡大して示した平面図である。

【図９】本発明による車載イグナイタ用半導体装置の第
３の実施例の変形例一部を拡大して示した平面図であ
る。

【図１０】ＩＧＢＴの従来例を示す断面図である。

【図１１】本発明による車載イグナイタ用半導体装置を
適用したイグナイタシステムの一例を示す回路図であ
る。

【符号の説明】

１０１コレクタ層１０２バッファ層１０３ドリフト層１０４ベース層１０５エミッタ層(ソース層) １０６ゲート電極１０７ゲート酸化膜１０８ウェル層１０９ＦＬＲ層１１０カソード層１１１エミッタ電極１１２カソード電極１１４コレクタ電極１１５フィールド酸化膜１２０コレクタ層１２１バッファ層１２２ドリフト層５０３カソード配線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一対の主表面を有する半導体
基体と、前記主表面の一方の面に隣接した一方導電型の
コレクタ層と、このコレクタ層に隣接した他方導電型の
バッファ層と、このバッファ層と前記主表面の他方の面
とに隣接した他方導電型のドリフト層と、前記主表面の
他方の面に隣接して前記ドリフト層内に選択的に複数形
成された一方導電型のベース層と、前記主表面の他方の
面に隣接して前記ベース層内に選択的に形成された他方
導電型のエミッタ層と、前記コレクタ層に隣接したコレ
クタ電極と、前記ベース層の露出部分に絶縁膜を介して
形成されたゲート電極とを備えた半導体装置において、前記半導体基体の端部に隣接して前記ドリフト層内に形
成したカソード層と、前記カソード層に隣接したカソード電極と、前記コレクタ電極と前記カソード電極とを短絡するカソ
ード配線とを設けると共に、前記ドリフト層を通って、前記ベース層から前記カソー
ド層へ流れる電流により、前記ドリフト層の抵抗分によ
り、該ドリフト層内で生じる電圧降下をＶＦとし、前記
バッファ層とコレクタ層とで形成される接合の降伏電圧
をＢＶbcとしたとき、前記電流が所定の電流値Ｉd にお
いて、ＶＦ＞ＢＶbc の関係が満足されるように、前記
ドリフト層の抵抗率と前記バッファ層の抵抗率、及び前
記コレクタ層の抵抗率が設定されるように構成したこと
を特徴とする車載イグナイタ用半導体装置。
【請求項２】請求項１の発明において、前記カソード配線が前記半導体基体の角部で前記カソー
ド層に接続されていることを特徴とする車載イグナイタ
用半導体装置。
【請求項３】請求項１又は請求項２の発明において、前記カソード層の前記半導体基体の角部での面積が、前
記半導体基体の周辺部の面積よりも大きくなるように構
成されていることを特徴とする車載イグナイタ用半導体
装置。