[发明专利]半导体装置

说明书

本发明提供能提高寄生二极管的反向恢复耐量的半导体装置。在有源区(1)的有效区(1a)设置有作为垂直型MOSFET的主半导体元件(11)和该主半导体元件的源极焊盘(21a)。在有源区的无效区(1b)中的半导体基板(10)的正面设置主半导体元件的栅极焊盘(21b)。在栅极焊盘的正下方的半导体基板(10)的正面的表面区域，遍及有源区的无效区(1b)的整个区域设置有p型区域(34b)。有源区的无效区(1b)的p型区域(34b)与源极焊盘(21a)电连接，在主半导体元件关断时由与n^‑型漂移区(32)的pn结形成寄生二极管。有源区的无效区(1b)的p型区域(34b)具有角部(81)被倒角的矩形的平面形状。

技术领域

本发明涉及半导体装置。

背景技术

以往，作为控制高电压、大电流的功率半导体装置的构成材料，使用了硅(Si)。功率半导体装置有双极晶体管、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅型双极型晶体管)、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor：具备由金属-氧化膜-半导体这3层结构构成的绝缘栅的MOS型场效应晶体管)等多种，这些根据用途区分使用。

例如，双极晶体管、IGBT与MOSFET相比电流密度高且能够大电流化，但是无法进行高速开关。具体而言，双极晶体管在数kHz程度的开关频率下的使用是极限，IGBT在数十kHz程度的开关频率下的使用是极限。另一方面，功率MOSFET与双极晶体管、IGBT相比电流密度低且难以大电流化，但是能够进行达到数MHz程度的高速开关动作。

另外，MOSFET与IGBT具有结构上的差异，可以内置由p型基区与n^-型漂移区的pn结形成的寄生二极管，将该寄生二极管作为用于保护MOSFET的续流二极管使用。因此，在将MOSFET用作逆变器用器件的情况下，不向MOSFET追加连接外置的续流二极管，在经济性方面备受关注。

市场上对于兼具大电流和高速性的功率半导体装置的要求强烈，对IGBT、功率MOSFET的改良倾注全力，目前已经开发到几乎接近于材料极限。因此，从功率半导体装置的观点考虑，研究了代替硅的半导体材料，作为能够制作(制造)低导通电压、高速特性、高温特性优异的下一代的功率半导体装置的半导体材料，碳化硅(SiC)受到注目。

另外，碳化硅是化学上非常稳定的半导体材料，带隙宽至3eV，即使在高温下也可以作为半导体而极其稳定地使用。另外，由于碳化硅的最大电场强度比硅大1个数量级以上，所以作为能够充分减小通态电阻的半导体材料受到期待。这样的碳化硅的特长是还具有带隙比其他的硅的带隙宽的半导体(以下称为宽带隙半导体)。

以使用了碳化硅(SiC)的n沟道型MOSFET作为宽带隙半导体为例对现有的半导体装置的结构进行说明。图16是表示从半导体基板的正面侧观察现有的半导体装置而得的布局的俯视图。图16所示的现有的半导体装置220是在由碳化硅构成的半导体基板210的有源区201具有有效区201a和无效区201b的垂直型的MOSFET 211。

有源区201的有效区201a是在MOSFET 211导通时有MOSFET 211的主电流流通的区域。在有源区201的有效区201a中，在半导体基板210的正面上设置有MOSFET 211的源极焊盘221a。在源极焊盘221a的正下方，在半导体基板210的内部设置有MOSFET 211的多个单位单元(元件的功能单位)。

有源区201的无效区201b是作为MOSFET 211不动作的区域，在半导体基板210的正面上设置有MOSFET 211的栅极焊盘221b。在栅极焊盘221b的正下方，遍及有源区201的几乎整个无效区201b，在半导体基板210的正面的表面区域设置有p型区域230。符号202是边缘终端区，符号203是栅极流道。