[发明专利]半导体元件、半导体装置以及功率变换器

摘要

本发明提供一种包括MISFET的半导体元件(100)，特征在于具有经过了沟道外延层(50)的逆向的二极管的特性。半导体元件(100)具备第1导电型的半导体层(20)、第2导电型的体区(30)、第1导电型的源极区(40)以及漏极区、与体区接触地形成的沟道外延层(50)、源极电极(45)以及漏极电极(70)、栅极绝缘膜(60)、和栅极电极(65)。在施加给MISFET的栅极电极的电压小于阈值电压时，作为从源极电极(45)经过沟道外延层(50)向漏极电极(70)流动电流的二极管发挥功能。该二极管的接通电压的绝对值小于由所述体区和所述第1碳化硅半导体层构成的体二极管的接通电压的绝对值。

主权项

一种半导体装置，具备：半导体元件，其包括横型的金属‑绝缘体‑半导体场效应晶体管；和电位设定部，其设定所述半导体元件的电位，所述金属‑绝缘体‑半导体场效应晶体管具备：第1导电型或者第2导电型的第1碳化硅半导体层；位于所述第1碳化硅半导体层内或者所述第1碳化硅半导体层上的第2导电型的体区；位于所述体区内的第1导电型的源极区；从所述源极区疏离地配置的第1导电型的漏极区；在所述第1碳化硅半导体层上并且与所述体区以及所述源极区的至少一部分接触地形成的第2碳化硅半导体层；所述第2碳化硅半导体层上的栅极绝缘膜；所述栅极绝缘膜上的栅极电极；与所述源极区接触的源极电极；和与所述漏极区接触的漏极电极，将以所述源极电极的电位为基准的所述漏极电极的电位定义为Vds，将以所述源极电极的电位为基准的所述栅极电极的电位定义为Vgs，将所述金属‑绝缘体‑半导体场效应晶体管的栅极阈值电压定义为Vth，将从所述漏极电极向所述源极电极流动的电流的方向定义为顺向，将从所述源极电极向所述漏极电极流动的电流的方向定义为逆向，所述电位设定部，在晶体管动作接通模式中，通过使以所述源极电极的电位为基准的所述栅极电极的电位Vgs上升到栅极阈值电压Vth以上，从而通过所述第2碳化硅半导体层使所述漏极电极和所述源极电极之间导通，在晶体管动作关断模式中，通过使以所述源极电极的电位为基准的所述栅极电极的电位Vgs为0伏特以上且小于栅极阈值电压Vth，从而使所述金属‑绝缘体‑半导体场效应晶体管作为从所述源极电极通过所述第2碳化硅半导体层向所述漏极电极沿所述逆向流过电流的二极管发挥功能。