[发明专利]碳化硅半导体器件

说明书

技术领域

本发明涉及一种碳化硅半导体器件，并且特别地涉及具有肖特基电极的碳化硅半导体器件。

背景技术

一些包含碳化硅（SiC）的功率半导体器件具有开关元件的功能和二极管（整流元件）的功能两者。例如，日本专利特开No.2009-259963公开一种具有半导体衬底、横向晶体管、背电极以及整流元件结构的半导体器件。横向晶体管被形成在半导体衬底的前表面侧上，并且电流在沿着源极和漏极区域之间的半导体衬底的前表面的方向中流动。横向晶体管包括前电极，该前电极被连接到源极和漏极区域中的任意一个。背电极被形成在与半导体衬底的前表面相反的后表面上。整流元件被形成在前电极和背电极之间。

引用列表

专利文献

PTL1：日本专利特开No.2009-259963

发明内容

技术问题

根据在上面的PTL1中描述的技术，用作开关元件的横向晶体管的源极和漏极被设置在半导体衬底的前表面侧上，同时用作整流元件的二极管的肖特基电极被设置在半导体衬底的后表面上。因此，已经难以将二极管的背电极侧连接到开关元件。因此，也已经难以获得具有使得将二极管作为续流（free-wheeling）二极管连接在开关元件的源极和漏极之间的结构的半导体器件。

提出本发明以解决如在上面描述的问题，并且本发明的目的是为了提供一种通过使用单个碳化硅衬底而具有使得将续流二极管连接在开关元件的源极和漏极之间的结构的碳化硅半导体器件。

问题的解决方案

根据本发明的一个方面的碳化硅半导体器件包括碳化硅衬底、第一至第三电极、以及肖特基电极。碳化硅衬底包括第一和第二层。第一层具有第一导电类型。第二层被设置在第一层上，使得第一层的一部分被暴露，并且第二层具有不同于第一导电类型的第二导电类型。碳化硅衬底具有第一至第三杂质区域，该第一至第三杂质区域穿透第二层并且到达第一层。第一和第二杂质区域中的每一个具有第一导电类型。第三杂质区域被布置在第一和第二杂质区域之间，并且其具有第二导电类型。第一至第三电极分别被设置在第一至第三杂质区域上。肖特基电极被设置在第一层的部分上并且被电连接到第一电极。

根据该碳化硅半导体器件，肖特基电极被设置在第一层上，并且第一电极被设置在被形成为到达该第一层的第一杂质区域上。因此，在肖特基电极和第一电极之间的位置关系被适合于其间的电连接。因此，能够通过使用单个碳化硅衬底获得具有使得将二极管作为续流二极管连接在开关元件的源极和漏极之间的结构的半导体器件。

优选地，第一导电类型是n型。因此，能够增强载流子的迁移率。

优选地，第一至第三电极中的每一个是欧姆电极。因此，第一至第三电极中的每一个能够与碳化硅衬底在其间建立欧姆接触。

优选地，碳化硅衬底包括第三层，该第三层将第一层夹在第二层和第三层之间中间，具有第二导电类型，并且被电连接到第一电极。因此，第一层内的电场集中能够被缓和。

优选地，肖特基电极与第一电极接触。因此，在没有特别地提供互连结构的情况下，肖特基电极和第一电极能够被相互电连接。

优选地，第一层具有：第一区域，其中设置第一至第三杂质区域、第一至第三电极、以及肖特基电极；和第二区域，该第二区域被与第一区域电隔离。因此，与形成在第一区域中的元件分开的元件能够被形成在第二区域中。

根据本发明的另一方面的碳化硅半导体器件包括碳化硅衬底、第一至第六电极、栅极绝缘膜、以及肖特基电极。碳化硅衬底包括第一和第二层。第一层具有第一导电类型。第二层被设置在第一层上，使得第一层的一部分被暴露，并且第二层具有不同于第一导电类型的第二导电类型。碳化硅衬底具有第一至第五杂质区域。第一、第二、第四、以及第五杂质区域中的每一个具有第一导电类型，并且第三杂质区域具有第二导电类型。第一至第三杂质区域中的每一个穿透第二层并且到达第一层。第三杂质区域被布置在第一和第二杂质区域之间。第四和第五杂质区域中的每一个被设置在第二层中。第一至第五电极分别被设置在第一至第五杂质区域上。第一和第五电极被相互电连接，并且第三和第四电极被相互电连接。在第二层上，栅极绝缘膜覆盖第四和第五杂质区域之间的一部分。第六电极被设置在栅极绝缘膜上。肖特基电极被设置在前述部分上并且被电连接到第四电极。