[发明专利]碳化硅半导体器件

说明书

技术领域

本发明涉及一种碳化硅半导体器件，且更特别地涉及一种具有终端区的碳化硅半导体器件。

背景技术

近年来，为了实现诸如MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)的半导体器件的高击穿电压和低损耗、在高温环境下进行使用等，已经采用碳化硅作为用于半导体器件的材料。碳化硅是一种具有大于已被常规地广泛用作用于半导体器件的材料的硅的带隙的宽带隙半导体。因此，通过采用碳化硅作为用于半导体器件的材料，半导体器件可具有高击穿电压，降低的导通电阻等。而且，在与采用硅作为其材料的半导体器件相比时，采用碳化硅作为其材料的半导体器件具有的优点在于在高温环境下使用时，其特性很少劣化。

例如，日本专利公布No.2003-101039(专利文献1)描述了一种高击穿电压碳化硅半导体器件，包括同心提供的多个保护环，以及提供在最内部保护环内侧并具有高于最内部保护环部分的杂质浓度的区域。而且，日本专利公布No.2008-270412(专利文献2)公开了一种碳化硅SBD(肖特基势垒二极管)，包括提供在p型RESURF部的外周侧的多个p型保护环部。

此外，Hiroyuki Matsunami等人的“Semiconductor SiC Technology and Applications，第二版”Nikkan Kogyo Shimbun、Ltd.，2011年9月20日，352至353页(非专利文献1)描述了一种具有通过形成具有足以被耗尽的低浓度的p型层而构造为缓解电场强度的JTE(结型终端延伸)区的碳化硅SBD。上述文献描述了通过形成具有朝向外侧变低的杂质浓度的保护环部而提高击穿电压。

引证文献列表

专利文献

PTD1：日本专利公布No.2003-101039

PTD2：日本专利公布No.2008-270412

非专利文献

NPD 1：Hiroyuki Matsunami等人的“Semiconductor SiC Technology and Applications，第二版”，Nikkan Kogyo Shimbun、Ltd.，2011年9月20日，352至353页

发明内容

技术问题

为了提高碳化硅半导体器件的击穿电压，需要扩展碳化硅半导体器件的终端区。但是，如果碳化硅半导体器件的终端区被简单地扩展，则碳化硅半导体器件的元件区会变窄。

有鉴于上述问题提出本发明，且本发明的一个目的是提供一种能在不使元件区变得太窄的情况下提高击穿电压的碳化硅半导体器件。

问题的解决手段

本发明的发明人已经认真地研究了碳化硅半导体器件的终端区的结构和电场强度之间的关系。因此，本发明人已经获得了如下发现并提出本发明。本发明人在终端区的宽度保持恒定，且JTE区的宽度和保护环部的数量改变的情况下执行了电场强度的模拟。因此，已经发现当通过将JTE区的宽度除以漂移区的厚度而计算的比值大于某一值时，位于JTE区的端部的电场强度显著下降。而且，还发现当通过将JTE区的宽度除以漂移区的厚度而计算的比值大于某一值时，位于最外侧保护环部的端部的电场强度显著上升。

具体地，参考图1，计算MOSFET的元件区中的阱区的角部(位置A)处的电场强度、阱区和JTE区(第一电场缓和区)的角部之间的连接点处(位置B)的电场强度、MOSFET的终端区中的JTE区(第一电场缓和区)在外周侧的角部处(位置C)的电场强度，以及最外侧保护环部在外周侧的角部处(位置D)的电场强度，且比较这些位置处的电场强度。

由电场强度的模拟的结果已经发现，当通过将JTE的宽度除以漂移区的厚度而计算的比值不小于0.5时，阱区和JTE区之间的边界区处的电场强度显著降低。而且，还发现当通过将JTE的宽度除以漂移区的厚度而计算的比值大于1.83时，最外侧保护环部在外周侧的角部处的电场强度显著上升。即，当通过将JTE的宽度除以漂移区的厚度而计算的比值不小于0.5且不大于1.83时，可同时降低阱区和JTE区之间的边界区处以及保护环部的角部处的电场强度。