[发明专利]半导体装置

说明书

在活性区(100a)中，在n⁺半导体基板(1)上的n^‑漂移层(2)的表面层，选择性地设置p⁺区(3)。在n^‑漂移层(2)以及p⁺区(3)的表面设置p基极层(4)，在p基极层(4)设置MOS构造。在活性区(100a)的其他部分，在p⁺区(3)上设置与源极电极(10)相接的p⁺区(33)。在耐压构造区(100b)，按照包围活性区(100a)的方式，至少由p^‑区(21)构成的JTE构造(13)设为与p⁺区(3)以及p基极层(4)远离。在活性区(100a)和耐压构造区(100b)的边界附近的、未形成MOS构造的部分，p^‑区(21)与p⁺区(33)相接。由此，能够提供具有稳定地表现出高耐压特性的元件构造、且导通电阻低的半导体装置。

技术领域

本发明涉及半导体装置。

背景技术

以往，作为控制高耐压、大电流的功率半导体装置的构成材料，采用的是硅(Si)单晶。功率半导体装置有双极性晶体管、IGBT(绝缘栅极型双极性晶体管)、MOSFET(绝缘栅极型场效应晶体管)、SBD(肖特基势垒二极管)、PiN(P-intrinsic-N)二极管等的多个种类，它们按照用途来区别使用。

例如，双极性晶体管、IGBT较之于MOSFET，虽然电流密度高、且可实现大电流化，但是却无法高速地开关。具体而言，双极性晶体管在几kHz程度的开关频率下的使用是界限，IGBT在20kHz程度的开关频率下的使用是界限。另一方面，功率MOSFET较之于双极性晶体管、IGBT，虽然电流密度低、且难以实现大电流化，但是却可以实现直至几MHz程度为止的高速开关动作。

然而，在市场上对于兼备大电流和高速性的功率半导体装置的要求较为强烈，IGBT、功率MOSFET在其改良方面注入力量，当前推进开发直至几乎接近于材料界限为止。关于这种功率半导体装置之中现有的MOSFET的截面构造来进行说明。图17是表示现有的MOSFET的构成的截面图。如图17所示，现有的MOSFET在成为n⁺漏极层的n⁺半导体基板101的正面堆积n^-漂移层102，在n^-漂移层102的表面层选择性地设置p基极区103。

在p基极区103的表面层选择性地设置n⁺源极区104。在p基极区103的、被n^-漂移层102和n⁺源极区104夹持的部分的表面，隔着栅极绝缘膜105而设有栅极电极106。源极电极107与p基极区103以及n⁺源极区104相接。漏极电极108设置在n⁺半导体基板101的背面。进而，最近将漂移层设为交替地反复接合p型区和n型区的构成的排列pn层这样的超结型MOSFET引起了关注(参照下述非专利文献1、2。)。

已知超结型MOSFET如下述非专利文献1所示那样由藤平等在1997年提出其理论，如下述非专利文献2所示那样由Deboy等在1998年作为CoolMOSFET被产品化。超结型MOSFET的特征在于，通过在n^-漂移层内于基板深度方向上以给定间隔配置具有长条形状的柱状的p型区，从而不会使源极-漏极间的耐压特性劣化，能够使得导通电阻格外提高。

此外，从功率半导体装置的观点出发而研究取代硅的半导体材料，作为可以制作(制造)在低导通、高速特性、高温特性方面优越的下一代的功率半导体装置这样的半导体材料，碳化硅(SiC)已经引起了关注(参照下述非专利文献3。)。其理由在于，碳化硅是在化学性上非常稳定的半导体材料，带隙宽达3eV，即便是高温也能极其稳定地作为半导体来使用。此外，由于碳化硅的最大电场强度也大于硅的最大电场强度达1个数量级以上，因此能充分地减小导通电阻。