【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及半导体装置的构造及其制造方法、使用该半导体装置的电力变换装置，特别是涉及有效地适用于对pn二极管附加mos控制功能而成的mos控制二极管的技术。
技术介绍
1、伴随近年来的节能化的要求、可再生能源的普及/扩大，在电力、产业、运输、家庭等广泛的领域中使用大量的逆变器、转换器等电力变换装置。为了实现脱碳社会，这些电力变换装置的普及是必不可少的。
2、在实现节能的逆变器中，使用作为功率半导体装置之一的igbt(insulated gatebipolar transistor，绝缘栅双极晶体管)，将来自直流电源vcc的电能变换为期望的频率的交流，使马达的转速能够变速。对能够向马达供给期望的频率的电力的igbt，与igbt反并联地连接有续流二极管(freewheel diode)。为了通过使逆变器高效化且小型化、进而低成本化来促进其普及，需要与igbt同样地减少续流二极管的导通损失以及开关损失。
3、在具有几百v以上的额定电压的功率半导体装置中，一般而言在该续流二极管中，为了减小正向电压降，使用能够通过注入电荷来提高传导率的使用了硅的pn二极管。
4、另外，作为相对于pn二极管而言电荷的注入少且反向恢复电流极其小的二极管，有肖特基二极管，但在硅中正向电压大，在处置大电流的逆变器中损失增加。
5、作为减少二极管的导通损失和恢复损失的技术，已知专利文献1、专利文献2所记载的将具有开关功能的二极管并联地连接的技术。
6、专利文献1记载的二极管由将始终连接的二极管、和能够通
7、另外，专利文献2记载的二极管与专利文献1记载的二极管同样地，由将始终连接的二极管、和能够通过控制栅极来控制导通/非导通的带开关的二极管进行并联连接而成的构造构成，由将始终连接的二极管部、和附加了通过由沟槽埋入形状的栅极构成的纵型的mosfet开关来控制导通/非导通的控制功能的二极管部进行并联连接而成的构造构成。
8、现有技术文献
9、专利文献1：日本特开2012-146977号公报
10、专利文献2：日本特开2019-149511号公报
技术实现思路
1、然而，在上述专利文献1中，与栅极电压无关地从始终连接的二极管部中的p型阳极辅助层(204)注入空穴载流子，所以即使紧接在恢复状态之前使带开关的二极管部成为非导通，阴极漂移层(202)内的空穴载流子也会残留。由于存在该空穴载流子，恢复电流的减少存在界限，难以通过这样的构造进一步改善二极管的导通损失和恢复损失的折衷特性。
2、另外，在上述专利文献2中，如专利文献2的图1那样，p+层(高浓度源极层)16的厚度等于p层(低浓度源极层)15，p+层16与n层(阱层)14直接相接，所以从p+层16对n层14直接注入空穴，由于由p+层16、n层14、p层(阳极层)13以及n-层(漂移层)12构成的晶闸管工作而存在元件的破坏风险。
3、因此，本专利技术的目的在于，提供一种在对pn二极管附加mos控制功能而成的mos控制二极管中能够同时实现导通损失减少和恢复损失减少的高性能的半导体装置及其制造方法、使用该半导体装置的电力变换装置。
4、为了解决上述课题，本专利技术的半导体装置的特征在于，具备：半导体基板，具有第1导电类型的漂移层；第2导电类型的阳极层，设置于所述漂移层上，与该漂移层构成pn结二极管；第1导电类型的阱层，设置于所述阳极层上；第2导电类型的低浓度源极层，设置于所述阱层上；第2导电类型的高浓度源极层，仅设置于所述低浓度源极层的一部分；栅电极，隔着栅极氧化膜而与所述阳极层、所述阱层以及所述低浓度源极层邻接，与所述阳极层、所述阱层以及所述低浓度源极层一起构成mosfet；绝缘膜，覆盖所述阳极层、所述低浓度源极层、所述高浓度源极层以及所述栅电极；以及接触孔，贯通所述绝缘膜、所述高浓度源极层、所述低浓度源极层以及所述阱层。
5、另外，本专利技术的半导体装置的制造方法的特征在于，包括：(a)工序，在具有第1导电类型的漂移层的半导体基板上，形成第2导电类型的阳极层；(b)工序，在所述阳极层上，形成第1导电类型的阱层；(c)工序，在所述阱层上，形成第2导电类型的低浓度源极层；(d)工序，在所述低浓度源极层上形成绝缘膜，通过光刻以及干蚀刻而在所述绝缘膜形成接触孔；(e)工序，通过经由所述接触孔的倾斜离子注入，仅在所述低浓度源极层的一部分形成第2导电类型的高浓度源极层；以及(f)工序，通过以所述绝缘膜为掩模的干蚀刻来延长所述接触孔，贯通所述高浓度源极层、所述低浓度源极层以及所述阱层。
6、另外，本专利技术的半导体装置的制造方法的特征在于，包括：(a)工序，在具有第1导电类型的漂移层的半导体基板上，形成第2导电类型的阳极层；(b)工序，在所述阳极层上，形成第1导电类型的阱层；(c)工序，在所述阱层上，形成第2导电类型的低浓度源极层；(d)工序，在所述低浓度源极层上形成绝缘膜，通过光刻以及干蚀刻而在所述绝缘膜形成接触孔；(e)工序，通过经由所述接触孔的垂直离子注入，仅在所述低浓度源极层的一部分形成第2导电类型的高浓度源极层；(f)工序，在所述高浓度源极层上形成绝缘膜，通过干蚀刻而使所述绝缘膜变薄，在所述接触孔内形成绝缘膜间隔件；以及(g)工序，通过以所述绝缘膜间隔件为掩模的干蚀刻来延长所述接触孔，贯通所述高浓度源极层、所述低浓度源极层以及所述阱层。
7、另外，本专利技术的电力变换装置的特征在于，具备：一对直流端子；与交流输出的相数相同的数量的交流端子；与交流输出的相数相同的数量的开关支路，连接于所述一对直流端子之间，将开关元件以及与所述开关元件反并联地连接的二极管的并联电路串联地连接2个而成；以及栅极电路，控制所述开关元件和所述二极管，所述二极管是具有上述特征的半导体装置。
8、根据本专利技术，可实现在对pn二极管附加mos控制功能而成的mos控制二极管中能够同时实现导通损失减少和恢复损失减少的高性能的半导体装置及其制造方法、使用了该半导体装置的电力变换装置。
9、上述以外的课题、结构以及效果通过以下的实施方式的说明而会变得清楚。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种半导体装置，其特征在于，具备：
2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的半导体装置，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，
6.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，
7.一种半导体装置的制造方法，制造权利要求1至3、5至6中的任意一项所述的半导体装置，其特征在于，包括：
8.一种半导体装置的制造方法，制造权利要求1至6中的任意一项所述的半导体装置，其特征在于，包括：
9.一种电力变换装置，其特征在于，具备：
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种半导体装置，其特征在于，具备：
2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的半导体装置，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，
6.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：古川智康，三好智之，
申请(专利权)人：株式会社日立功率半导体，
类型：发明
国别省市：
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