[发明专利]碳化硅半导体器件

说明书

技术领域

本发明涉及碳化硅半导体器件，更特别地，其涉及通过高电压来控制高电流电源的碳化硅半导体器件。

背景技术

在控制电功率的功率半导体器件中，考虑到均衡击穿电场强度等，一般地形成在半导体衬底表面中具有对称结构的元件。换句话说，这样布置元件使得当直接从上方观看半导体衬底时元件的形状是对称的(线对称或点对称)。元件形成于在半导体衬底表面上生长的指定晶体生长层。当在半导体衬底中由衬底表面与晶体生长中的晶体平面形成的角(偏斜角)是0度时，由在半导体衬底表面上外延生长的晶体生长层的表面与晶体生长层的晶体平面形成的角是0度。因此，由此断定导致了在晶体生长层上形成的元件的形状的对称性，并且获得了也是三维对称的元件结构。

但是，在利用SiC(碳化硅)作为半导体器件的半导体器件中，考虑到衬底晶体取向，即使元件形状布置成当直接从上方观看半导体衬底时的线对称，也不能断定获得了对称元件结构，因为SiC的晶体平面不具有平面对称性以及由于SiC的外延生长条件的限制而利用了其表面与晶体平面形成几度角的倾斜衬底。

考虑到在构成例如二极管等的注入区域的深度方向上延伸的表面(外围的侧壁或侧面)，形成于在倾斜方向上彼此相对的外围的平行表面上的电压应用中的电场方向对应于其晶体取向彼此相差180度的晶体平面取向的方向。考虑到分别位于倾斜方向上的下游侧及上游侧的外围的侧壁，由此断定与晶体平面所形成的角随位于下游侧的侧壁以及位于上游侧的侧壁而变化。引用专利文献1作为公开了这种利用SiC的半导体器件的文献。

专利文献1：日本专利公开2000-188406号

发明内容

待由本发明解决的问题

在利用SiC的半导体器件中，击穿电场强度随晶体平面取向而变化。因此，在利用其表面与晶体平面成角度的倾斜衬底的半导体器件中，即使元件布置成当直接从上方观看半导体衬底时是对称的，击穿也可能在提供有元件的区域中位于具有比倾斜方向的另一侧的那部分更低电压的倾斜方向一侧的那部分上发生。因此，不利地降低了半导体器件的性能。

SiC的半导体器件包括比较多的缺陷，由此增加了被引进元件的这些缺陷的比率。尤其是当这些缺陷位于容易引起击穿的上述区域时，在该部分上局部地发生击穿以破坏元件或缩短元件的寿命，由此不利地减少了半导体器件的产量。

已经提出本发明以便解决上述问题，并且其目标是提供具有高电介质强度并获得高产量的碳化硅半导体器件。

解决这些问题的方法

根据本发明的碳化硅半导体器件包含具有主表面的碳化硅倾斜衬底、第一导电型碳化硅层，以及第二导电型区域。第一导电型碳化硅层生长于碳化硅倾斜衬底的主表面上。第二导电型区域形成于碳化硅层的表面上以用作元件。在第二导电型区域中，形成外围使得关于在电压施加到第二导电型区域上之后在第二导电型区域的外围上形成的电场，具有与基于雪崩击穿的指定晶体平面的平面取向相同方向的电场分量小于具有与晶体平面的平面取向不同方向的电场分量。

本发明的效果

在根据本发明的碳化硅半导体器件中，关于在第二导电型区域的外围上形成的电场，使具有与基于雪崩击穿的指定晶体平面的平面取向相同方向的电场分量变得小于具有与晶体平面的平面取向不同方向的电场分量，由此能够抑制雪崩击穿。此外，还缩窄了引起雪崩击穿的区域，降低了在该区域内出现缺陷等的可能性，并且能够降低元件的破损量和元件寿命的缩减量，由此能够提高碳化硅半导体器件的产量。

附图说明

图1是根据本发明的第一实施方案的碳化硅半导体器件的平面图。

图2是沿着第一实施方案的图1中所显示的截面线II-II获得的截面图。

图3是透视图显示根据第一实施方案的碳化硅半导体器件的碳化硅的晶体结构。

图4是显示图2和图3中所显示的碳化硅半导体器件与第一实施方案中的晶体表面之间的位置关系的透视图。

图5是根据本发明的第二实施方案的碳化硅半导体器件的平面图。

图6是沿着第二实施方案的图5中所显示的界面线VI-VI获得的截面图。

图7是显示图5和图6中所显示的碳化硅半导体器件与第二实施方案中的晶体平面之间的位置关系的透视图。

图8是用于说明在第二实施方案中雪崩击穿与指定角度的相关性的碳化硅半导体器件的第一平面图。

图9是用于说明在第二实施方案中雪崩击穿与指定角度的相关性的碳化硅半导体器件的第二平面图。

参考符号说明