【手続補正書】
【提出日】平成27年4月24日(2015.4.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＮ接合ダイオードを含むＭＯＳＦＥＴと、
前記ＭＯＳＦＥＴに並列に接続され、前記ＰＮ接合ダイオードよりも動作電圧が低く、２つの端子を有するユニポーラデバイスと、
前記ＭＯＳＦＥＴおよび前記ユニポーラデバイスに接続された出力線と、
前記ＰＮ接合ダイオードのアノードを前記ユニポーラデバイスの一方の端子に接続する第１のワイヤと、
前記ユニポーラデバイスの前記一方の端子を前記出力線に接続する第２のワイヤとを含み、
前記第１のワイヤと前記第２のワイヤとが連続的に繋がっており、かつ両ワイヤのなす角度が鈍角である、半導体デバイス。
【請求項２】
前記ＭＯＳＦＥＴが、ＳｉＣを主とする半導体材料で作成されたＳｉＣ半導体デバイスである、請求項１に記載の半導体デバイス。
【請求項３】
前記ユニポーラデバイスと前記出力線との間のインダクタンスにより生じる逆起電力が２．０Ｖ以上である、請求項１または２に記載の半導体デバイス。
【請求項４】
前記ユニポーラデバイスがショットキーバリアダイオードを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体デバイス。
【請求項５】
前記ＰＮ接合ダイオードのアノードが前記第１のワイヤによって前記ショットキーバリアダイオードのアノードに接続され、
前記ショットキーバリアダイオードのアノードが前記第２ワイヤによって前記出力線に接続されている、請求項４に記載の半導体デバイス。
【請求項６】
ＰＮ接合ダイオードを含むＭＯＳＦＥＴと、
前記ＭＯＳＦＥＴに並列に接続され、前記ＰＮ接合ダイオードよりも動作電圧が低く、２つの端子を有するユニポーラデバイスと、
前記ＭＯＳＦＥＴおよび前記ユニポーラデバイスに接続された出力線と、
前記ＰＮ接合ダイオードのカソードを前記ユニポーラデバイスの一方の端子に接続する第１のワイヤと、
前記ユニポーラデバイスの前記一方の端子を前記出力線に接続する第２のワイヤとを含み、
前記第１のワイヤと前記第２のワイヤとが連続的に繋がっており、かつ両ワイヤのなす角度が鈍角である、半導体デバイス。
【請求項７】
前記ＭＯＳＦＥＴが、ＳｉＣを主とする半導体材料で作成されたＳｉＣ半導体デバイスである、請求項６に記載の半導体デバイス。
【請求項８】
前記ユニポーラデバイスと前記出力線との間のインダクタンスにより生じる逆起電力が２．０Ｖ以上である、請求項６または７に記載の半導体デバイス。
【請求項９】
前記ユニポーラデバイスがショットキーバリアダイオードを含む、請求項６〜８のいずれか一項に記載の半導体デバイス。
【請求項１０】
前記ＰＮ接合ダイオードのカソードが前記第１のワイヤによって前記ショットキーバリアダイオードのカソードに接続され、
前記ショットキーバリアダイオードのカソードが前記第２ワイヤによって前記出力線に接続されている、請求項９に記載の半導体デバイス。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】半導体デバイス
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
この発明は、インバータ回路、コンバータ回路等の電子回路に用いられる半導体デバイスに関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
この発明の目的は、ＰＮ接合ダイオードに電流が流れるのを抑制できるように構成された半導体デバイスを提供することである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
この発明の第１の半導体デバイスは、ＰＮ接合ダイオードを含むＭＯＳＦＥＴと、前記ＭＯＳＦＥＴに並列に接続され、前記ＰＮ接合ダイオードよりも動作電圧が低く、２つの端子を有するユニポーラデバイスと、前記ＭＯＳＦＥＴおよび前記ユニポーラデバイスに接続された出力線と、前記ＰＮ接合ダイオードのアノードを前記ユニポーラデバイスの一方の端子に接続する第１のワイヤと、前記ユニポーラデバイスの前記一方の端子を前記出力線に接続する第２のワイヤとを含んでいる。そして、前記第１のワイヤと前記第２のワイヤとが連続的に繋がっており、かつ両ワイヤのなす角度が鈍角である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
ユニポーラデバイスに電流が流れると、ユニポーラデバイスの一方の端子と出力線との間のインダクタンスによって、逆起電力が発生する。しかし、ＰＮ接合ダイオードのアノードは第１のワイヤによってユニポーラデバイスの一方の端子に接続されているため、ＰＮ接合ダイオード（ＭＯＳＦＥＴ）には、ユニポーラデバイスの動作電圧に相当する電圧がバイポーラデバイスにかかるに過ぎない。ＰＮ接合ダイオードの動作電圧は、ユニポーラデバイスの動作電圧より低いので、ＰＮ接合ダイオードに電流は流れない。このため、ＰＮ接合ダイオード（ＭＯＳＦＥＴ）に結晶欠陥部が存在していたとしても、結晶欠陥部が拡大するのを抑制できる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
この発明の一実施形態では、前記ＭＯＳＦＥＴが、ＳｉＣを主とする半導体材料で作成されたＳｉＣ半導体デバイスである。ＳｉＣ半導体デバイスには、基底面転位（ＢＰＤ：Basal Plane Dislocation）と呼ばれる結晶欠陥が存在しているため、ＰＮ接合部に順方向電流が流れると、ＢＰＤが拡大して、面欠陥となる。この構成では、ユニポーラデバイスに電流が流れた場合に、ＭＯＳＦＥＴであるＳｉＣ半導体デバイス（ＰＮ接合部）に電流が流れるのを抑制できる。これにより、ＳｉＣ半導体デバイスに存在しているＢＰＤが拡大するのを抑制できる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
この発明の一実施形態では、前記ユニポーラデバイスと前記出力線との間のインダクタンスにより生じる逆起電力が２．０Ｖ以上である。ＭＯＳＦＥＴの動作電圧（たとえばＰＮ接合ダイオードの順方向立ち上がり電圧）は、２．０Ｖ程度であると考えられる。したがって、ユニポーラデバイスと出力線との間のインダクタンスにより生じる逆起電力が２．０Ｖ未満では、ＭＯＳＦＥＴにそもそも電流は流れない。したがって、ユニポーラデバイスと出力線との間のインダクタンスにより生じる起電力が２．０Ｖ以上の場合に、この発明による実質的な効果が得られる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
この発明の一実施形態では、前記ユニポーラデバイスがショットキーバリアダイオードを含む。
ショットキーバリアダイオードに電流が流れると、ショットキーバリアダイオードの一方の端子と出力線との間のインダクタンスによって、逆起電力が発生する。ＰＮ接合ダイオードのアノードがショットキーバリアダイオードの一方の端子に接続されているため、ショットキーバリアダイオードの順方向立ち上がり電圧に相当する電圧しかＰＮ接合ダイオードにかからない。ＰＮ接合ダイオードの順方向立ち上がり電圧は、ショットキーバリアダイオードの順方向立ち上がり電圧より低いので、ＰＮ接合ダイオードには電流は流れない。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
この発明の一実施形態では、前記ＰＮ接合ダイオードのアノードが前記第１のワイヤによって前記ショットキーバリアダイオードのアノードに接続され、前記ショットキーバリアダイオードのアノードが前記第２ワイヤによって前記出力線に接続されている。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
この発明の第２の半導体デバイスは、ＰＮ接合ダイオードを含むＭＯＳＦＥＴと、
前記ＭＯＳＦＥＴに並列に接続され、前記ＰＮ接合ダイオードよりも動作電圧が低く、２つの端子を有するユニポーラデバイスと、前記ＭＯＳＦＥＴおよび前記ユニポーラデバイスに接続された出力線と、前記ＰＮ接合ダイオードのカソードを前記ユニポーラデバイスの一方の端子に接続する第１のワイヤと、前記ユニポーラデバイスの前記一方の端子を前記出力線に接続する第２のワイヤとを含んでいる。そして、前記第１のワイヤと前記第２のワイヤとが連続的に繋がっており、かつ両ワイヤのなす角度が鈍角である。
この発明の一実施形態では、前記ＭＯＳＦＥＴが、ＳｉＣを主とする半導体材料で作成されたＳｉＣ半導体デバイスである。
この発明の一実施形態では、前記ユニポーラデバイスと前記出力線との間のインダクタンスにより生じる逆起電力が２．０Ｖ以上である。
この発明の一実施形態では、前記ユニポーラデバイスがショットキーバリアダイオードを含む。
この発明の一実施形態では、前記ＰＮ接合ダイオードのカソードが前記第１のワイヤによって前記ショットキーバリアダイオードのカソードに接続され、前記ショットキーバリアダイオードのカソードが前記第２ワイヤによって前記出力線に接続されている。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１８】
以上、本発明の６つの実施形態について説明したが、本発明は、さらに他の形態で実施することもできる。たとえば、前述の実施形態では、各ＭＯＳＦＥＴ１１，１２，１３，１４は、ＳｉＣデバイスであるが、Ｓｉ（シリコン）を半導体材料として用いたＳｉデバイスであってもよい。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
この明細書からはさらに以下のような特徴が抽出され得る。
（１）バイポーラデバイスと、前記バイポーラデバイスに並列に接続されたユニポーラデバイスと、前記バイポーラデバイスおよびユニポーラデバイスに接続された出力線とを含んでいる。そして、前記ユニポーラデバイスと前記出力線との間のインダクタンスが、前記バイポーラデバイスと前記出力線との間のインダクタンスよりも小さい、電子回路。
バイポーラデバイスはＰＮ接合ダイオードであってもよい。また、ユニポーラデバイスはショットキーバリアダイオードであってもよい。
バイポーラデバイスと出力線との接続形態は、次の第１の接続形態または第２の接続形態のいずれかであってもよい。第１の接続形態では、バイポーラデバイスが接続線によってユニポーラデバイスに接続され、ユニポーラデバイスが別の接続線によって出力線に接続される。第２の接続形態では、バイポーラデバイスが、ユニポーラデバイスに接続されることなく、出力線に接続される。すなわち、バイポーラデバイスおよびユニポーラデバイスは、個別の接続線によってそれぞれ出力線に接続される。
第１の接続形態では、バイポーラデバイスとユニポーラデバイスとの間の接続線によるインダクタンスが存在し、かつユニポーラデバイスと出力線との間の接続線によるインダクタンスが存在する。そのため、ユニポーラデバイスと出力線との間のインダクタンスは、バイポーラデバイスと出力線との間のインダクタンスよりも小さい。第１の接続形態において、ユニポーラデバイスに電流が流れると、ユニポーラデバイスと出力線との間のインダクタンスによって、逆起電力が発生する。しかし、バイポーラデバイスがユニポーラデバイスに接続されているため、ユニポーラデバイスの動作電圧（ショットキーバリアダイオードでは順方向立ち上がり電圧）に相当する電圧がバイポーラデバイスにかかるに過ぎない。バイポーラデバイスの動作電圧は、ユニポーラデバイスの動作電圧より低いので、バイポーラデバイスに電流は流れない。このため、バイポーラデバイスに結晶欠陥部が存在していたとしても、結晶欠陥部が拡大するのを抑制できる。
第２の接続形態においても、ユニポーラデバイスに電流が流れると、ユニポーラデバイスと出力線との間の接続線によるインダクタンスによって、逆起電力が発生する。しかし、ユニポーラデバイスと出力線との間の接続線によるインダクタンスが、バイポーラデバイスと出力線との間のインダクタンスよりも小さいので、ユニポーラデバイスと出力線との間の小さなインダクタンスによって発生した逆起電力は、バイポーラデバイスと出力線との間の大きなインダクタンスよって吸収される。このため、バイポーラデバイスには、電流が流れない。このため、バイポーラデバイスに結晶欠陥部が存在していたとしても、結晶欠陥部が拡大するのを抑制できる。
（２）前記バイポーラデバイスが、ＳｉＣを主とする半導体材料で作成されたＳｉＣ半導体デバイスである、前記（１）に記載の電子回路。
ＳｉＣ半導体デバイスには、基底面転位（ＢＰＤ：Basal Plane Dislocation）と呼ばれる結晶欠陥が存在しているため、ＰＮ接合部に順方向電流が流れると、ＢＰＤが拡大して、面欠陥となる。この構成では、ユニポーラデバイスに電流が流れた場合に、バイポーラデバイスであるＳｉＣ半導体デバイス（ＰＮ接合部）に電流が流れるのを抑制できる。これにより、ＳｉＣ半導体デバイスに存在しているＢＰＤが拡大するのを抑制できる。
（３）前記ユニポーラデバイスと前記出力線との間のインダクタンスにより生じる逆起電力が２．０Ｖ以上である、前記（１）または（２）に記載の電子回路。
バイポーラデバイスの動作電圧（たとえばＰＮ接合ダイオードの順方向立ち上がり電圧）は、２．０Ｖ程度であると考えられる。したがって、ユニポーラデバイスと出力線との間のインダクタンスにより生じる逆起電力が２．０Ｖ未満では、バイポーラデバイスにそもそも電流は流れない。したがって、ユニポーラデバイスと出力線との間のインダクタンスにより生じる起電力が２．０Ｖ以上の場合に、この発明による実質的な効果が得られる。
（４）前記バイポーラデバイスがＰＮ接合ダイオードを含み、前記ユニポーラデバイスがショットキーバリアダイオードを含む、前記（１）〜（３）のいずれかに記載の電子回路。
ショットキーバリアダイオードに電流が流れると、ショットキーバリアダイオードと出力線との間のインダクタンスによって、逆起電力が発生する。前述した第１の接続形態では、ＰＮ接合ダイオードがショットキーバリアダイオードに接続されているため、ショットキーバリアダイオードの順方向立ち上がり電圧に相当する電圧しかＰＮ接合ダイオードにかからない。ＰＮ接合ダイオードの順方向立ち上がり電圧は、ショットキーバリアダイオードの順方向立ち上がり電圧より低いので、ＰＮ接合ダイオードには電流は流れない。
前記第２の接続形態では、ショットキーバリアダイオードと出力線との間のインダクタンスは、ＰＮ接合ダイオードと出力線との間のインダクタンスより小さい。そのため、ショットキーバリアダイオードと出力線との間のインダクタンスによって発生した逆起電力は、ＰＮ接合ダイオードと出力線との間のインダクタンスよって吸収される。このため、ＰＮ接合ダイオードには、電流が流れない。
（５）前記ＰＮ接合ダイオードのアノードを前記ショットキーバリアダイオードのアノードに接続し、インダクタンスが寄生している接続金属部材をさらに含み、前記ショットキーバリアダイオードのアノードが前記出力線に接続されている、前記（４）に記載の電子回路。接続金属部材は、ワイヤ、リボンまたはフレームであってもよい。
ショットキーバリアダイオードに電流が流れると、ショットキーバリアダイオードと出力線との間のインダクタンスによって、逆起電力が発生する。しかし、ＰＮ接合ダイオードのアノードは接続金属部材によってショットキーバリアダイオードのアノードに接続されているため、ＰＮ接合ダイオードにはショットキーバリアダイオードの順方向立ち上がり電圧に相当する電圧しかかからない。ショットキーバリアダイオードの順方向立ち上がり電圧は、ＰＮ接合ダイオードの順方向立ち上がり電圧より低いから、ＰＮ接合ダイオードに電流は流れない。
（６）前記ＰＮ接合ダイオードのカソードを前記ショットキーバリアダイオードのカソードに接続し、インダクタンスが寄生している接続金属部材をさらに含み、前記ショットキーバリアダイオードのカソードが前記出力線に接続されている、前記（４）に記載の電子回路。
ショットキーバリアダイオードに電流が流れると、ショットキーバリアダイオードと出力線との間のインダクタンスによって、逆起電力が発生する。しかし、ＰＮ接合ダイオードのカソードは接続金属部材によってショットキーバリアダイオードのカソードに接続されているため、ＰＮ接合ダイオードにはショットキーバリアダイオードの順方向立ち上がり電圧に相当する電圧しかかからない。ショットキーバリアダイオードの順方向立ち上がり電圧はＰＮ接合ダイオードの順方向立ち上がり電圧より低いから、ＰＮ接合ダイオードに電流は流れない。
（７）前記ＰＮ接合ダイオードがスイッチングデバイスに逆並列接続されている、前記（４）〜（６）のいずれかに記載の電子回路。
（８）前記スイッチングデバイスがＭＯＳＦＥＴであり、前記ＰＮ接合ダイオードが前記ＭＯＳＦＥＴに内蔵されている、前記（７）に記載の電子回路。この構成では、ＭＯＳＦＥＴに内蔵されているＰＮ接合ダイオードに電流が流れるのを抑制できるので、ＭＯＳＦＥＴの順方向劣化を抑制することができる。
（９）前記ＭＯＳＦＥＴのソースを前記ショットキーバリアダイオードのアノードに接続し、インダクタンスが寄生している接続金属部材をさらに含み、前記ショットキーバリアダイオードのアノードが前記出力線に接続されている、前記（８）に記載の電子回路。
ショットキーバリアダイオードに電流が流れると、ショットキーバリアダイオードと出力線との間のインダクタンスによって、逆起電力が発生する。しかし、ＭＯＳＦＥＴのソースは接続金属部材によってショットキーバリアダイオードのアノードに接続されているため、ＭＯＳＦＥＴに内蔵されているＰＮ接合ダイオードにはショットキーバリアダイオードの動作電圧に相当する電圧しかかからない。ショットキーバリアダイオードの順方向立ち上がり電圧は、ＰＮ接合ダイオードの順方向立ち上がり電圧より低いから、ＰＮ接合ダイオードに電流は流れない。これにより、ＭＯＳＦＥＴの順方向劣化を抑制できる。
（１０）前記ＭＯＳＦＥＴのドレインを前記ショットキーバリアダイオードのカソードに接続し、インダクタンスが寄生している接続金属部材をさらに含み、前記ショットキーバリアダイオードのカソードが前記出力線に接続されている、前記（８）に記載の電子回路。
ショットキーバリアダイオードに電流が流れると、ショットキーバリアダイオードと出力線との間のインダクタンスによって、逆起電力が発生する。しかし、ＭＯＳＦＥＴのドレインは接続金属部材によってショットキーバリアダイオードのカソードに接続されているため、ＭＯＳＦＥＴに内蔵されているＰＮ接合ダイオードにはショットキーバリアダイオードの順方向立ち上がり電圧に相当する電圧しかかからない。ショットキーバリアダイオードの順方向立ち上がり電圧は、ＰＮ接合ダイオードの順方向立ち上がり電圧より低いから、ＰＮ接合ダイオードに電流は流れない。これにより、ＭＯＳＦＥＴの順方向劣化を抑制できる。
（１１）前記ショットキーバリアダイオードのアノードを前記出力線に接続し、インダクタンスが寄生している接続金属部材をさらに含む、前記（９）に記載の電子回路。
（１２）前記ＭＯＳＦＥＴのソースを前記ショットキーバリアダイオードのアノードに接続する前記接続金属部材と、前記ショットキーバリアダイオードのアノードを前記出力線に接続する前記接続金属部材とが、連続的に繋がっている、前記（１１）に記載の電子回路。
（１３）前記接続金属部材は、ワイヤを含む、前記（５）、（６）、（９）、（１０）、（１１）または（１２）に記載の電子回路。接続金属部材の他の例として、リボンおよびフレームを挙げることができる。ワイヤとは、線状接続部材であり、リボンとは帯状接続部材である。これらは、一般に、いずれも可撓性を有する金属部材である。フレームは、可撓性の少ない板状金属部材である。