[发明专利]碳化硅半导体器件

说明书

本发明涉及碳化硅半导体器件。提供了一种可用于在负载短路时抑制元件损坏的碳化硅半导体器件。MOSFET包括碳化硅层、栅极绝缘膜、栅电极、源电极和漏电极。碳化硅层包括漂移区、体区和源极区。MOSFET被配置成使得在碳化硅层的厚度方向和体区中载流子的迁移方向上的横截面中、在源极区和源电极的接触宽度用n(μm)表示的情况下，并且在沟道区中形成反型层的导通状态下的MOSFET的导通电阻用R_onA(mΩcm²)表示的情况下，关系表达式n＜‑0.02R_onA+0.7成立。

技术领域

本公开涉及一种碳化硅半导体器件。

背景技术

采用碳化硅的示例性半导体器件是MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)。MOSFET是一种通过根据栅极电压的阈值控制是否在沟道区中形成反型层，来使电流能在源电极和漏电极之间传导和中断的半导体器件。例如，在日本专利特开No.2012-33731中，和Brett A.Hull、Charlotte Jonas、Sei-Hyung Ryu、Mrinal Das、MichaelO’Loughlin、Fatima Husna、Robert Callanan、Jim Richmond、Anant Agarwal、John Palmour和CharlesScozzie，“Performance of 60A,1200V 4H-SiC DMOSFETs”，材料科学论坛，瑞士，TransTech出版公司出版，2009年3月，第615-617卷第749-752页的资料中，公开了采用碳化硅的示例性MOSFET(SiC MOSFET)。在日本专利特开No.2012-33731中，公开了具有改善的短路能力的SiC-MOSFET。同时，Brett A.Hull、Charlotte Jonas、Sei-Hyung Ryu、Mrinal Das、Michael O’Loughlin、Fatima Husna、Robert Callanan、Jim Richmond、Anant Agarwal、John Palmour和Charles Scozzie，“Performance of 60A,1200V 4H-SiC DMOSFETs”，材料科学论坛，瑞士，Trans Tech出版公司出版，2009年3月，第615-617卷第749-752页的资料中，公开了SiC-MOSFET的电流-电压特性、导通电阻等。

发明内容

根据本公开的碳化硅半导体器件包括碳化硅层、栅极绝缘膜、栅电极、第一电极和第二电极。碳化硅层包括第一主表面和与第一主表面相反的第二主表面。碳化硅层包括第一杂质区、第二杂质区和第三杂质区。第一杂质区具有第一导电类型。第二杂质区与第一杂质区相接触，并具有不同于第一导电类型的第二导电类型。第三杂质区构成第一主表面的一部分、形成为使第二杂质区介于第三杂质区和第一杂质区之间，且具有第一导电类型。栅极绝缘膜形成在第二杂质区上。栅电极形成在栅极绝缘膜上。第一电极与第一主表面中的第三杂质区相接触，并电连接到第三杂质区。第二电极形成在第二主表面上，并电连接到碳化硅层。碳化硅半导体器件被配置成使得通过控制施加到栅电极的电压来控制第一电极和第二电极之间的载流子的迁移。碳化硅半导体器件被配置成使得在碳化硅层的厚度方向和第二杂质区中载流子的迁移方向上的横截面中、在第三杂质区和第一电极的接触宽度用n(μm)表示的情况下，并且在导通状态下碳化硅半导体器件的导通电阻用R_onA(mΩcm²)表示的情况下，关系表达式n＜-0.02R_onA+0.7成立。

附图说明

图1是示出根据第一实施例的碳化硅半导体器件的结构的示意横截面图。

图2是示出根据第一实施例的碳化硅半导体器件的结构的示意平面图。

图3是示意性示出根据第一实施例的制造碳化硅半导体器件的方法的流程图。

图4是用来示例根据第一实施例的制造碳化硅半导体器件的方法中的步骤(S10)和(S20)的示意图。