[发明专利]碳化硅半导体装置及其制造方法

说明书

碳化硅半导体装置(200)能够通过由栅极电压的施加来实现的沟道区域的控制而对导通状态及截止状态进行切换。碳化硅半导体装置(200)具有碳化硅层(20)、栅极绝缘膜(50)和栅极电极(60)。碳化硅层(20)具有沟道区域(CH)。栅极绝缘膜(50)将沟道区域(CH)覆盖。栅极电极(60)隔着栅极绝缘膜(50)而与沟道区域(CH)相对。导通状态下的沟道区域(CH)的电阻在大于或等于100℃而小于或等于150℃的温度具有最小值。

技术领域

本发明涉及碳化硅半导体装置及其制造方法，特别地，涉及能够通过由栅极电压的施加来实现的沟道区域的控制而对导通状态及截止状态进行切换的碳化硅半导体装置及其制造方法。

背景技术

为了将逆变器进一步小型化，对高功率密度化或者冷却系统的简化等进行了研究。因此，预想到将来会要求使逆变器在大于或等于100℃而小于或等于150℃的高温环境下常态且持续地动作。关于使用碳化硅(SiC)层作为半导体层的半导体装置即碳化硅半导体装置，作为适于高温动作、能够满足上述要求的半导体装置而受到期待。

逆变器通常具有MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field EffectTransistor)或者IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等开关元件。伴随开关元件的动作，其温度从室温起上升。根据庭山雅彦以及另外3人的“《SiCパワーデバイスの損失减小実証》、パナソニック技報(Panasonic Technical Journal)、Apr.2011、Vol.57、No.1、pp.9-14”(非特許文献1)，SiC－MOSFET的导通电阻的温度依赖性在小于或等于室温时为负值，在大于或等于室温时为正值。另外，根据上述技术刊物，温度依赖性是由于与温度上升相伴的MOS的沟道电阻的减少和漂移电阻的增加而发生的。

就SiC－MOSFET而言，现状是导通电阻中的沟道电阻的部分尤其成为问题。在使用SiC而不使用Si的情况下沟道电阻尤为变高的原因被认为是，由于MOSFET构造中的氧化膜和SiC层之间的界面处的界面态密度高，因此沟道迁移率与块体中的电子迁移率相比变得极小。因此，像例如在日本特开2009－224797号公报(专利文献1)中提及的那样，对降低界面态予以重视。

专利文献1：日本特开2009－224797号公报

非专利文献1：“パナソニック技報(Panasonic Technical Journal)，Apr.2011，Vol.57，No.1，pp.9-14”

发明内容

如上述技术刊物中记载所述，导通电阻在高温环境下尤为变高。即使为了对此进行改善，而如上述公报记载那样，一边重视降低界面态密度这一情况、一边调整SiC－MOSFET的制造条件，但根据本发明人的研究，依然难以将高温环境下的导通电阻大幅地减小。

本发明就是为了解决以上所述的课题而提出的，其目的在于提供一种特别是在高温环境下能够减小导通电阻的碳化硅半导体装置及其制造方法。

本发明的碳化硅半导体装置能够通过由栅极电压的施加来实现的沟道区域的控制而对导通状态及截止状态进行切换，该碳化硅半导体装置具有碳化硅层、栅极绝缘膜和栅极电极。碳化硅层具有沟道区域。栅极绝缘膜将碳化硅层的沟道区域覆盖。栅极电极隔着栅极绝缘膜而与碳化硅层的沟道区域相对。导通状态下的沟道区域的电阻在大于或等于100℃而小于或等于150℃的温度具有最小值。