通过抑制在场效应晶体管的体二极管中产生大电流，抑制元件特性的变动。碳化硅半导体装置具备：碳化硅半导体基板；半导体层，形成于碳化硅半导体基板的上表面；以及背面电极，形成于碳化硅半导体基板的下表面，将电阻率是第1值的区域设为第1电阻区域，将电阻率是比第1值大的第2值的区域设为第2电阻区域，第2电阻区域是在俯视时跨越活性区域与终端区域之间的边界即区域边界的区域。的边界即区域边界的区域。的边界即区域边界的区域。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】碳化硅半导体装置以及电力变换装置
[0001]本申请说明书公开的技术涉及碳化硅半导体装置以及电力变换装置。
技术介绍
[0002]碳化硅(SiC)等宽带隙半导体材料相比于硅(Si)材料绝缘破坏耐量更高，所以通过作为基板的材料使用宽带隙半导体材料，能够比使用硅材料的情况提高基板的杂质浓度，降低基板的电阻。通过这样的基板的低电阻化，能够降低功率元件的开关动作中的损耗。另外，宽带隙半导体材料相比于硅材料，导热率更高且机械性强度也更优良，所以被期待为能够实现小型且损耗低并且效率高的功率器件的材料。
[0003]已知使用碳化硅的金属
‑
氧化膜
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半导体场效应晶体管(metal
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oxide
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semiconductor field
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effect transistor、即MOSFET)(以下有时称为“SiC
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MOSFET”)在源极
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漏极之间具有被称为体二极管的寄生二极管，在此处流过正向电流时，元件的电阻值变动(例如参照非专利文献1)。
[0004]其原因为，由于经由体二极管注入的少数载流子与多数载流子再结合时的再结合能量，作为面缺陷的层叠缺陷以存在于碳化硅基板的基底面位错等为起点扩展。
[0005]另外，例如在非专利文献2中，记载了如下的方法：在碳化硅的PN二极管，在碳化硅基板上形成缓冲层，促进在缓冲层使空穴和电子再都合，防止层叠缺陷以存在于碳化硅基板的基底面位错为起点扩展。
[0006]现有技术文献
[0007]非专利文献
[0008]非专利文献1：IEEE ELECTRON DEVICE LETTERS，VOL.28，No.7，“A New Degradation Mechanism in High
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Voltage SiC Power MOSFETs”，JULY 2007
[0009]非专利文献2：Journal of Applied PhySiCs，“Short minority carrier lifetimes in highly nitrogen
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doped 4H
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SiC epilayers for suppression of the stacking fault formation in PiN diodes“，Vol.120，pp.115101，2016
技术实现思路
[0010]然而，在如非专利文献2所示的导入缓冲层的构造中，如果有产生大电流的部分，则与其相伴地需要使缓冲层大幅变厚。因此，在生产性的观点中变得不利。另外，在非专利文献2中，未公开在场效应晶体管的体二极管中产生大电流的情况。
[0011]本申请说明书公开的技术是鉴于如以上记载的问题而完成的，是用于在场效应晶体管的体二极管中产生大电流的情况下抑制元件特性的变动的技术。
[0012]本申请说明书公开的技术的第1方式涉及碳化硅半导体装置，具备：第1导电类型的碳化硅半导体基板；第1导电类型的半导体层，形成于所述碳化硅半导体基板的上表面；以及背面电极，形成于所述碳化硅半导体基板的下表面，将在所述半导体层的表层以及上表面形成场效应晶体管的区域设为活性区域，将在俯视时包围所述活性区域的区域设为终
端区域，将所述碳化硅半导体基板与所述背面电极之间的电阻率是第1值的区域设为第1电阻区域，将所述碳化硅半导体基板与所述背面电极之间的电阻率是比所述第1值大的第2值的区域设为第2电阻区域，所述第2电阻区域是在俯视时跨越所述活性区域与所述终端区域之间的边界即区域边界的区域。
[0013]本申请说明书公开的技术的第2方式涉及碳化硅半导体装置，具备：碳化硅半导体基板；半导体层，形成于所述碳化硅半导体基板的上表面；以及背面电极，形成于所述碳化硅半导体基板的下表面的一部分，将在所述半导体层的表层以及上表面形成场效应晶体管的区域设为活性区域，将在俯视时包围所述活性区域的区域设为终端区域，将在俯视时形成所述背面电极的区域设为第1区域，将在俯视时不形成所述背面电极的区域设为第2区域，所述第2区域是在俯视时跨越所述活性区域与所述终端区域之间的边界即区域边界的区域。
[0014]本申请说明书公开的技术的第3方式涉及电力变换装置，具备：变换电路，具有上述碳化硅半导体装置，并且该变换电路将输入的电力变换而输出；驱动电路，将用于驱动所述碳化硅半导体装置的驱动信号输出给所述碳化硅半导体装置；以及控制电路，将用于控制所述驱动电路的控制信号输出给所述驱动电路。
[0015]本申请说明书公开的技术的第1方式具备：第1导电类型的碳化硅半导体基板；第1导电类型的半导体层，形成于所述碳化硅半导体基板的上表面；以及背面电极，形成于所述碳化硅半导体基板的下表面，将在所述半导体层的表层以及上表面形成场效应晶体管的区域设为活性区域，将在俯视时包围所述活性区域的区域设为终端区域，将所述碳化硅半导体基板与所述背面电极之间的电阻率是第1值的区域设为第1电阻区域，将所述碳化硅半导体基板与所述背面电极之间的电阻率是比所述第1值大的第2值的区域设为第2电阻区域，所述第2电阻区域是在俯视时跨越所述活性区域与所述终端区域之间的边界即区域边界的区域。根据这样的结构，能够抑制在活性区域和终端区域的边界的附近局部地产生大电流，所以能够抑制元件特性的变动。
[0016]本申请说明书公开的技术的第2方式具备：碳化硅半导体基板；半导体层，形成于所述碳化硅半导体基板的上表面；以及背面电极，形成于所述碳化硅半导体基板的下表面的一部分，将在所述半导体层的表层以及上表面形成场效应晶体管的区域设为活性区域，将在俯视时包围所述活性区域的区域设为终端区域，将在俯视时形成所述背面电极的区域设为第1区域，将在俯视时不形成所述背面电极的区域设为第2区域，所述第2区域是在俯视时跨越所述活性区域与所述终端区域之间的边界即区域边界的区域。根据这样的结构，能够抑制在活性区域和终端区域的边界的附近局部地产生大电流，所以能够抑制元件特性的变动。
[0017]本申请说明书公开的技术的第3方式涉及电力变换装置，具备：变换电路，具有上述碳化硅半导体装置，并且该变换电路将输入的电力变换而输出；驱动电路，将用于驱动所述碳化硅半导体装置的驱动信号输出给所述碳化硅半导体装置；以及控制电路，将用于控制所述驱动电路的控制信号输出给所述驱动电路。根据这样的结构，能够抑制设置于电力变换装置的碳化硅半导体装置在活性区域和终端区域的边界的附近局部地产生大电流，所以能够抑制元件特性的变动。
[0018]另外，与本申请说明书公开的技术关联的目的、特征、方式以及优点通过以下所示
的详细的说明和附图将变得更加明确。
附图说明
[0019]图1是概略地示出实施方式的、SiC
‑
MOSFET的结构的例子的俯视图。
[0020]图2是概略地示出实施方式的、SiC
...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种碳化硅半导体装置，具备：第1导电类型的碳化硅半导体基板；第1导电类型的半导体层，形成于所述碳化硅半导体基板的上表面；以及背面电极，形成于所述碳化硅半导体基板的下表面，将在所述半导体层的表层以及上表面形成场效应晶体管的区域设为活性区域，将在俯视时包围所述活性区域的区域设为终端区域，将所述碳化硅半导体基板与所述背面电极之间的电阻率是第1值的区域设为第1电阻区域，将所述碳化硅半导体基板与所述背面电极之间的电阻率是比所述第1值大的第2值的区域设为第2电阻区域，所述第2电阻区域是在俯视时跨越所述活性区域与所述终端区域之间的边界即区域边界的区域。2.根据权利要求1所述的碳化硅半导体装置，其中，在将所述碳化硅半导体基板和所述半导体层的合计厚度设为T的情况下，所述区域边界与所述第2电阻区域的在俯视时包含于所述活性区域的端部之间的俯视时的距离Di满足T≤Di≤T
×
10，并且所述区域边界与所述第2电阻区域的在俯视时包含于所述终端区域的端部之间的俯视时的距离Do满足T≤Do。3.根据权利要求1或者2所述的碳化硅半导体装置，其中，所述第2电阻区域是遍及所述终端区域的整个区域的区域。4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的碳化硅半导体装置，其中，所述第2电阻区域中的所述碳化硅半导体基板与所述背面电极之间的接触电阻率大于所述第1电阻区域中的所述碳化硅半导体基板与所述背面电极之间的接触电阻率。5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的碳化硅半导体装置，其中，在所述第2电阻区域，在所述碳化硅半导体基板与所述背面电极之间不形成欧姆接触。6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的碳化硅半导体装置，其中，在所述第1电阻区域，通过形成于所述碳化硅半导体基板与所述背面电极之间的硅化物形成欧姆接触。7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的碳化硅半导体装置，其中，还具备第2导电类型的杂质区域，该第2导电类型的杂质区域形成于所述碳化硅半导体基板的下表面侧的表层，并且在俯视时与所述第2电阻区域重叠地设置。...
【专利技术属性】
技术研发人员：田中贵规，永久雄一，川畑直之，纲城启之，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：
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