[发明专利]功率用半导体装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种碳化硅功率用半导体装置等的功率用半导体装置(power semiconductor device)。

背景技术

专利文献1所记载的功率用纵向型(vertical)金属-氧化膜-半导体场效应型晶体管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor：MOSFET)等的功率用半导体装置如该文献的图1以及图2所示那样，在MOSFET的单元区域的周边部、即与栅极焊盘部相邻的区域配置有一列二极管。这种二极管的每一个在MOSFET从导通状态向截止状态进行转换(switching)时，吸收从该文献的图2所示的阱(well)以及P基极向漏极侧的N型半导体层内在正向偏置时注入的空穴。因此，该文献的上述的结构在MOSFET从正向偏置切换到反向偏置时，能够防止该文献的图3所示的寄生晶体管导通，能够防止大电流集中所致的元件的破坏。

这里，在该文献的上述结构中，如该图2所示那样，作为MOSFET的阱的P基极经由背栅(back gate)而电连接到源电极。

另外，已知如下方法：不使功率用半导体装置的面积大的P型扩散区域电连接到栅极、源极中的任一个，由此抑制绝缘破坏(例如，专利文献2)。

专利文献1：日本特开平5-198816号公报(图1～图3)

专利文献2：日本特开平4-363068号公报(图1)

发明内容

以下根据专利文献1的图2来说明本发明应解决的问题点。

在将专利文献1所记载的功率用半导体装置的MOSFET从导通状态转换到截止状态时，MOSFET的漏极电压、即漏电极的电压急剧上升，根据情况有时会达到几百V程度。于是，经由在P阱与N-漏极层之间存在的寄生电容，位移电流流入P阱内。只要是P阱或者与P阱同样地是P型的区域设置在N-漏极层中的地方，则不仅在MOSFET的阱中产生该位移电流，而且在二极管中也产生该位移电流。

关于这样产生的位移电流，在漏电极侧产生的位移电流原样地流过漏电极，但是在源电极侧产生的位移电流经由p阱或者P型的区域而流至源电极。此时，产生与阱或者P型的区域的电阻值和所流过的位移电流的值的乘积相当的电压，但是在阱或者P型的区域的电阻值大的情况下，所产生的电压的值变大。

在使用碳化硅来构成功率用半导体装置的情况下，有时无法充分降低p阱的电阻，另外，有时连接于该p阱的电极与p阱的接触电阻的值变大，由此所产生的电压变大。

特别是在功率用半导体装置的栅极焊盘下部的p阱等p阱的面积大的情况下，产生直至源电极为止的电阻变大的地方，在漏极电压V相对于时间t的变动即dV/dt大的情况下，所产生的电压进一步变大。

在如专利文献1所示那样的功率用半导体装置的情况下，源电极与场板(field plate)被电连接，因此在例如图2(C)所示的截面中，向栅极焊盘下的p阱内流入的位移电流在栅极焊盘下的p阱内从MOSFET单元方向流向与场板连接的接触孔，并经由场板流入源电极。

其结果，如专利文献1的图2(C)所示那样，如果在栅极焊盘下的p阱中在从接触孔离开的地方经由栅极绝缘膜设置有栅电极，则在MOSFET单元从导通状态刚刚切换到截止状态之后，成为接近0V的电压的栅电极与从接触孔离开的地方的栅极焊盘下的p阱之间的栅极绝缘膜被施以大的电场，有时栅极绝缘膜的绝缘被破坏。

本发明是为了解决这种问题而作出的，其目的在于提供一种具备高速地进行转换的MOSFET的功率用半导体装置，能够抑制转换时的栅电极与源电极之间的绝缘破坏的发生。

本发明的功率用半导体装置具备：第1导电型的半导体衬底；第1导电型的漂移层，形成于所述半导体衬底的第1主面；第2导电型的第1阱区域，形成于所述漂移层的表层的一部分；从上面看到的面积比所述第1阱区域小的第2导电型的第2阱区域，该第2阱区域与所述第1阱区域离开间隔地设置于所述漂移层的表层的一部分；第1导电型的低电阻区域，形成于所述第1阱区域的表层；栅极绝缘膜，接触在所述第1阱区域以及所述低电阻区域的表面上而形成；以及栅电极，接触在所述栅极绝缘膜的表面上而形成。

根据本发明的功率用半导体装置，在高速驱动功率用半导体装置的情况下也能够防止向栅极绝缘膜施加强度大的电场，抑制栅极绝缘膜的绝缘被破坏，能够实现更高速的转换动作。

附图说明

图1是示意性地示出本发明的实施方式1中的功率用半导体装置的平面图。