[发明专利]半导体装置

说明书

提供作为在与主半导体元件同一半导体基板具备电流感测部的半导体装置而能够提高寄生二极管的反向恢复耐量的半导体装置。电流感测部(12)的单位单元配置于主无效区(1b)的感测有效区(12a)。在主无效区(1b)的除了感测有效区(12a)以外的感测无效区(12b)中，在半导体基板的正面的表面区域设置有包围感测有效区的周围的n^‑型区域(32b)。在主无效区中设置于半导体基板的正面的表面区域的p型基区(34c)隔着n^‑型区域而与感测有效区(12a)对置。p型基区固定在主半导体元件(11)的源极电位。半导体基板(10)的正面上的场绝缘膜在覆盖n^‑型区域的部分(80b)中比剩余的部分(80a、80c)厚。

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：绝缘栅双极型晶体管)、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor：具备包含金属-氧化膜-半导体这3层结构的绝缘栅的MOS型场效应晶体管)等多种，这些可以根据用途区分使用。

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虽然与双极晶体管、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不同，可以将由p型基区与n^-型漂移区的pn结形成的寄生二极管作为用于保护该MOSFET的续流二极管使用。因此，在将MOSFET用作逆变器用设备的情况下，由于能够在不向MOSFET追加连接外置的续流二极管的情况下使用，所以在经济性方面也备受关注。

市面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功率半导体装置的半导体材料，碳化硅(SiC)备受关注。

另外，碳化硅是化学上非常稳定的半导体材料，带隙宽至3eV，即使在高温下也能够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备受期待。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。在图16中，用不同的阴影表示感测有效区112a的p型基区134b和主无效区101b的p型基区134b’。图17、图18是表示图16的有源区的截面结构的截面图。

在图17中示出主有效区101a和电流感测部112的截面结构(切割线X101-X102-X103-X104-X105处的截面结构)。在图18中示出主有效区101a、感测有效区112a和温度感测部113的截面结构(切割线X101-X102、切割线X104-X105和切割线Y101-Y102处的截面结构)。

图16～图18所示的现有的半导体装置120在包含碳化硅的同一半导体基板110的有源区101具有主半导体元件111和用于保护、控制该主半导体元件111的1个以上的电路部。主半导体元件111为垂直型MOSFET，并由在有源区101的有效区(以下称为主有效区)101a相互邻接地配置的多个单位单元(功能单位：未图示)构成。