半导体装置制造方法及图纸

本发明专利技术的半导体装置，包括：由第1导电型的SiC构成的半导体层；在所述半导体层的表面部形成多个并分别构成单位单元的第2导电型的主体区域；形成在所述主体区域的内侧的第1导电型的源极区域；隔着栅极绝缘膜而与所述主体区域对置的栅极电极；在所述半导体层的背面部相邻地形成的第1导电型的漏极区域及第2导电型的集电极区域；以及所述主体区域与所述漏极区域之间的漂移区域，所述集电极区域以在沿着所述半导体层的表面的X轴上覆盖至少包含两个所述单位单元的区域的方式形成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及SiC半导体装置。
技术介绍
近年来，主要在马达控制系统、电力转换系统等各种功率电子学领域的系统中使用的SiC半导体装置备受瞩目。专利文献1公开了一种立式IGBT，包括：p型SiC衬底（集电极层）；形成在SiC衬底上的n型的漂移层；形成在漂移层的上部的p型的基极区域；以及形成在基极区域的上部的n型的发射极区域。专利文献2公开了一种沟槽栅型MOSFET，包括：n＋型SiC衬底；形成在SiC衬底上的n－型的基极层；形成在基极层的表层部的p型的主体（body）区域；形成在主体区域的表层部的n＋型的源极区域；从基极层的表面贯通源极区域及主体区域的栅极沟槽；以及隔着栅极绝缘膜埋设栅极沟槽的栅极电极。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2011－49267号公报专利文献2：日本特开2011－44688号公报专利文献3：日本特开2010－251517号公报专利文献4：日本特开2010－74051号公报。
技术实现思路
本专利技术提供一种对小电流区域的特性及大电流区域的特性都优异的SiC半导体装置。用于解决课题的方案本专利技术的一个实施方式，提供一种半导体装置，包括：由第1导电型的SiC构成的半导体层；在所述半导体层的表面部形成多个并分别构成单位单元的第2导电型的主体区域；形成在所述主体区域的内侧的第1导电型的源极区域；隔着栅极绝缘膜而与所述主体区域对置的栅极电极；在所述半导体层的背面部相邻地形成的第1导电型的漏极区域及第2导电型的集电极区域；以及所述主体区域与所述漏极区域之间的漂移区域，所述集电极区域以在沿着所述半导体层的表面的X轴上覆盖至少包含两个所述单位单元的区域的方式形成。依据该构成，半导体装置具有在同一半导体层集成SiC－MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管：MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor）及SiC－IGBT（绝缘栅双极性半导体：InsulatedGateBipolarSemiconductor）的Hybrid－MOS（混合式金属氧化物半导体：Hybrid－MetalOxideSemiconductor）构造。更具体而言，SiC－MOSFET由源极区域、漏极区域及栅极电极形成，SiC－IGBT由源极区域、集电极区域及栅极电极形成。SiC－MOSFET及SiC－IGBT经由半导体层并联连接。在作为SiC－IGBT动作的情况下，源极区域作为发射极区域而发挥功能，漂移区域作为基极区域而发挥功能。SiC－MOSFET作为主要在低耐压区域（例如，5kV以下）使用的元件而有效。即，在SiC－MOSFET的情况下，若处于导通状态，则漏极电流在漏极电压为0V时开始上升，然后响应漏极电压的增加而线性增加。因此，在SiC－MOSFET中，能够显示良好的小电流区域的特性。另一方面，漏极电流相对漏极电压的增加而线性增加，因此在大电流区域使用SiC－MOSFET的情况下，必须根据所施加的漏极电压的增加而扩大半导体层的面积。另一方面，SiC－IGBT作为主要在高耐压区域（例如，10kV以上）使用的元件而有效。即，在SiC－IGBT的情况下，具有双极晶体管的传导率调制特性，因此高耐压且能够大电流控制。因此，在SiC－IGBT中，不用扩大半导体层的面积，能够显示良好的大电流区域的特性。另一方面，由于SiC为大间隙半导体，所以与Si相比具有高的pn结势垒。因此，在小电流区域使用SiC－IGBT的情况下，在pn结部形成寄生二极管，因此需要比较高的pn结上升电压（例如，2.7V以上）。由这些，通过在同一半导体层集成SiC－MOSFET和SiC－IGBT，理论上，能够实现低耐压区域到高耐压区域较宽的动作范围。即，能够提供不仅能作为高耐压元件而使用，而且在小电流区域中也能实现MOSFET（单极）动作，并且在大电流区域中能够实现IGBT（双极）动作的半导体装置。然而，仅仅单纯地接合SiC－MOSFET及SiC－IGBT中的集电极区域及漏极区域，从小电流区域迁移到大电流区域时会需要非常高的电压，或者会增大导通电阻。在此，形成有SiC－MOSFET及SiC－IGBT的半导体层中，从半导体层的表面侧向背面侧以使电位变高的方式分布有等电位面。特别是，在半导体层中，以漏极区域为中心使比较高的等电位面以同心圆状扩展的方式分布。因此，若形成宽度较窄的集电极区域，则以使与施加在漏极区域的漏极电压几乎没有差异的等电位面覆盖集电极区域的方式分布。在该情况下，漏极区域及集电极区域为同电位，因此，即便增加漏极电压，也难以在集电极区域与覆盖该集电极区域的等电位面之间产生pn结上升电压（即，2.7V）以上的电位差。因此，必须增加漏极电压，直到集电极区域与该等电位面之间的电位差成为pn结上升电压以上。因此，在从小电流区域迁移到大电流区域时需要非常高的电压。因此，通过在沿着半导体层的表面的X轴上以覆盖至少包含两个单位单元的区域的方式形成集电极区域，能够使比较低的等电位面广泛分布到集电极区域的上端。在该情况下，能够使集电极区域与该等电位面之间的电位差接近pn结上升电压，因此，通过比较小的漏极电压的增加，能够使pn结部（寄生二极管）导通。由此，能够通过比较小的漏极电压从小电流区域迁移到大电流区域，因此能够改善小电流区域的特性及大电流区域的特性的权衡（trade－off）关系。其结果，能够提供对小电流区域的特性及大电流区域的特性都优异的SiC半导体装置。本专利技术的一个实施方式，提供一种半导体装置，包括：由第1导电型的SiC构成的半导体层；在所述半导体层的表面部形成的第2导电型的主体区域；在所述主体区域的内侧形成的第1导电型的源极区域；隔着栅极绝缘膜而与所述主体区域对置的栅极电极；在所述半导体层的背面部相邻地形成的第1导电型的漏极区域及第2导电型的集电极区域；以及所述主体区域与所述漏极区域之间的漂移区域，所述集电极区域的沿着所述半导体层的表面的X轴宽度Wc，为所述漂移区域的沿着所述半导体层的厚度方向的Y轴厚度Td的2倍以上。这样的构成也能起到与前述的效果同样的效果。本专利技术的一个实施方式中，所述漏极区域也可以具有与所述集电极区域相同或其以上的X轴宽度Wd。依据该构成，不仅能维持大电流区域的特性，而且能提高小电流区域的特性。本专利技术的一个实施方式，提供一种半导体装置，包括：由第1导电型的SiC构成的半导体层；在所述半导体层的表面部形成的第2导电型的主体区域；在所述主体区域的内侧形成的第1导电型的源极区域；隔着栅极绝缘膜而与所述主体区域对置的栅极电极；在所述半导体层的背面部相邻地形成的第1导电型的漏极区域及第2导电型的集电极区域；所述主体区域与所述漏极区域之间的漂移区域；以及绝缘层，配置在沿着所述半导体层的厚度方向的Y轴上所述漏极区域与所述集电极区域之间，并且相对于所述半导体层的背面比所述漏极区域及所述集电极区域更深地形成。依据该构成，由于在漏极区域与集电极区域之间形成有绝缘层，所以能够用该绝缘膜截断从漏极区域扩展的比较高的等电位面。由此，能够抑制在集电极区域分布比较高的等电位面，同时能够使比较低的等电位面分布在集电极区域。在该情况下，能够使该等电位面与集电极区域之间的电位差接近pn结上升电压，因此，能够通过比较小的漏本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置，包括：由第1导电型的SiC构成的半导体层；在所述半导体层的表面部形成多个并分别构成单位单元的第2导电型的主体区域；形成在所述主体区域的内侧的第1导电型的源极区域；隔着栅极绝缘膜而与所述主体区域对置的栅极电极；在所述半导体层的背面部相邻地形成的第1导电型的漏极区域及第2导电型的集电极区域；以及所述主体区域与所述漏极区域之间的漂移区域，所述集电极区域以在沿着所述半导体层的表面的X轴上覆盖至少包含两个所述单位单元的区域的方式形成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.17 JP 2014-0856151.一种半导体装置，包括：由第1导电型的SiC构成的半导体层；在所述半导体层的表面部形成多个并分别构成单位单元的第2导电型的主体区域；形成在所述主体区域的内侧的第1导电型的源极区域；隔着栅极绝缘膜而与所述主体区域对置的栅极电极；在所述半导体层的背面部相邻地形成的第1导电型的漏极区域及第2导电型的集电极区域；以及所述主体区域与所述漏极区域之间的漂移区域，所述集电极区域以在沿着所述半导体层的表面的X轴上覆盖至少包含两个所述单位单元的区域的方式形成。2.一种半导体装置，包括：由第1导电型的SiC构成的半导体层；在所述半导体层的表面部形成的第2导电型的主体区域；在所述主体区域的内侧形成的第1导电型的源极区域；隔着栅极绝缘膜而与所述主体区域对置的栅极电极；在所述半导体层的背面部相邻地形成的第1导电型的漏极区域及第2导电型的集电极区域；以及所述主体区域与所述漏极区域之间的漂移区域，所述集电极区域的沿着所述半导体层的表面的X轴宽度Wc为所述漂移区域的沿着所述半导体层的厚度方向的Y轴厚度Td的2倍以上。3.如权利要求1或2所述的半导体装置，所述漏极区域具有与所述集电极区域相同或其以上的X轴宽度Wd。4.一种半导体装置，包括：由第1导电型的SiC构成的半导体层；在所述半导体层的表面部形成的第2导电型的主体区域；在所述主体区域的内侧形成的第1导电型的源极区域；隔着栅极绝缘膜而与所述主体区域对置的栅极电极；在所述半导体层的背面部相邻地形成的第1导电型的漏极区域及第2导电型的集电极区域；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：森诚悟，明田正俊，
申请(专利权)人：罗姆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP