[发明专利]电力用半导体装置

说明书

保护扩散区域(11)具有：第一保护扩散区域(11A)，配置于最接近终端区域(200)的位置；以及第二保护扩散区域(11B)，与第一保护扩散区域(11A)隔着第一间隔(SP1)配置。作为终端扩散区域(12)与第一保护扩散区域(11A)之间的距离的第二间隔(SP2)大于第一间隔(SP1)。第一导电类型的电流扩散层(30)具有：第一电流扩散层(31)，位于第一保护扩散区域(11A)与第二保护扩散区域(11B)之间且具有比漂移层(2)的杂质浓度高的杂质浓度；以及第二电流扩散层(32V)，位于第一保护扩散区域(11A)与终端扩散区域(12)之间。第二电流扩散层(32V)包括具有比电流扩散层(31)的杂质浓度低的杂质浓度的区域。

技术领域

本发明涉及电力用半导体装置，特别涉及使用宽带隙半导体的沟槽栅型电力用半导体装置。

背景技术

作为半导体开关元件，广泛使用MOSFET(Metal Oxide Semiconductor FieldEffect Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)或者IGBT(Insulated GateBipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)这样的绝缘栅型电力用半导体装置。在其典型的例子中，通过对栅电极施加阈值电压以上的电压而形成沟道，从而能得到开关元件的导通状态。特别是，在沟槽栅型的例子中，在半导体层形成有沟槽，该沟槽的侧面的基极区域被用作沟道。由此，沟道宽度密度(channel width density)提高，所以能够缩小单元间距，因此能够提高器件性能。

作为用于半导体开关元件的半导体材料，以提高耐压以及降低损耗为目的，近年来，宽带隙半导体受到瞩目。宽带隙半导体有望应用于特别是处理1kV左右或者其以上的高电压的技术领域。作为宽带隙半导体，除了SiC以外，还有例如氮化镓(GaN)系材料或者金刚石等。在使用宽带隙半导体的沟槽栅型碳化硅半导体装置中，硅氧化膜等栅极绝缘膜的击穿电场强度和基极区域与漂移层之间的pn结中的雪崩电场强度易于成为大致相同的程度。因此，为了提高耐压，需要考虑到这两方。

作为电力用半导体装置中的纵型的例子，有具有用栅电极划分的多个单位单元被并联连接而成的结构的例子。能够根据单位单元的配置图案对半导体装置进行分类。作为代表性的例子，有单元型(cell-type)以及条纹型(strip-type)。单元型中的一个单位单元具有按照正方形形状的图案形成的源极区域和包围其周围的栅极沟槽。在条纹型中，源极区域形成为细长的条纹形的图案，在两个该图案之间配设栅极沟槽。由多个单位单元构成作为半导体元件发挥功能的元件区域，在其周围设置有终端区域。

在元件区域中的与终端区域相邻的外周部分、和其内侧部分中，周围的结构不同，所以电场的状态相异。因此，在施加反向偏置时，电场强度有时在外周部分中变得特别高。由于半导体装置的耐压是由各个单元的耐压中的最低的耐压而决定的，所以外周部分的单元也最好具有与内侧部分的单元同等的耐压。因此，研究了用于提高外周部分的单元的耐压的构造。例如根据日本特开2005-322949号公报(专利文献1)，沟槽从元件区域延伸至终端区域，从而防止在元件区域的外周部分产生高电场。由此，防止栅极绝缘膜的破坏，从而半导体装置的耐压提高。

除了上述技术以外，为了防止SiC半导体装置中的栅极绝缘膜的破坏，公开了许多将具有与漂移层的导电类型相反的导电类型的扩散区域设置到比沟槽深的位置的技术。根据例如国际公开第98/35390号(专利文献2)，在栅极沟槽的底部形成有与漏极区域相反的导电类型的保护区域。另外，根据日本特开2009-194065号公报(专利文献3)，在n^-漂移层中的比p型基极区域更下方的位置处，按照与栅极沟槽正交的朝向形成有p型深层。另外，根据日本特开2012-178536号公报(专利文献4)，达到n^-漂移层的源极沟槽形成于碳化硅半导体内，在源极沟槽底部形成有p型的源极耐压保持区域。这些扩散区域在MOSFET的截止时，发挥缓和向栅电极的沟槽底部的电场集中的作用。由此，开关元件的耐压提高。