[发明专利]半导体装置

说明书

提供抑制了能量损耗的减少和双极劣化的半导体装置。具有晶体管、寄生晶体管、寄生二极管及pn结二极管，该晶体管具有：第一导电型的第一半导体层；第一半导体层之上的第二半导体层；第二导电型的第一杂质区域，其设置于第二半导体层的上层部；第一导电型的第二杂质区域，其设置于第一杂质区域的上层部；栅极电极，其与第一杂质区域和第二半导体层以将栅极绝缘膜夹在中间的方式相对；以及第一及第二主电极，该寄生晶体管将第二杂质区域作为集电极，将第一及第二半导体层作为发射极，将第一杂质区域作为基极，该寄生二极管将第一杂质区域作为阳极，将第一及第二半导体层作为阴极，该pn结二极管将第一杂质区域作为阳极，将第二杂质区域作为阴极。

技术领域

本发明涉及半导体装置。

背景技术

作为功率MOSFET(metal oxide semiconductor field effect transistor)的一个形态，例如举出非专利文献1的图1所示的VDMOS(vertical Double-Diffused MOSFET)。就VDMOS而言，在以比较高的浓度(n⁺)包含n型杂质的衬底之上形成的n型外延层的上层部，通过双重扩散形成有p型的杂质区域和n型的杂质区域。另外，以横跨p型的杂质区域及n型的外延层之上的方式，以将栅极氧化膜夹在中间的方式设置有栅极电极，将源极电极连接于n型的杂质区域，在衬底的与设置有源极电极的一侧相反侧的主面设置有漏极电极。

非专利文献1：D.FUOSS,Vertical DMOS Power Field Effect TransistorsOptimized For High-Speed OperationIEDM Tech.Digest,P250,1982.

在将2个功率MOSFET串联连接于PN线间而构成的逆变器中，有时将MOSFET的寄生二极管用作续流用二极管，使其进行正向偏置动作，为了对在二极管中产生的正向偏置电压(Vf)进行抑制，减少能量损耗，通常以一定期间进行将栅极保持为接通状态的动作(同步整流动作)。但是，为了防止PN线间的短路(电源短路)，在该动作前后需要使栅极恢复为断开状态。因此，在该前后的期间产生寄生二极管的正向偏置动作。

如果寄生二极管被正向偏置，则产生向n型的外延层的空穴注入，在寄生二极管再次恢复为反向偏置时，有时注入的空穴会瞬时逆流而产生能量损耗。

另外，在由碳化硅(SiC)构成的SiC半导体装置中存在双极劣化的问题，即，在注入至n型的外延层的空穴复合时晶体缺陷会扩展，寄生二极管的正向偏置电压(Vf)及MOSFET的接通电阻(Ron)这两者上升。

发明内容

本发明就是为了解决上述那样的问题而提出的，其目的在于，提供能够减少能量损耗，并且抑制了双极劣化的半导体装置。

本发明涉及的半导体装置具有MOS晶体管、寄生晶体管、寄生二极管以及pn结二极管，该MOS晶体管具有：第一导电型的第一半导体层；第一导电型的第二半导体层，其设置于所述第一半导体层的第一主面之上，第一导电型的杂质浓度比所述第一半导体层低；第二导电型的第一杂质区域，其设置于所述第二半导体层的上层部；第一导电型的第二杂质区域，其设置于所述第一杂质区域的上层部；栅极电极，其设置为至少与所述第一杂质区域和所述第二半导体层以将栅极绝缘膜夹在中间的方式相对；第一主电极，其设置为至少一部分与所述第二杂质区域连接，该第一主电极与所述第一杂质区域不直接接触；以及第二主电极，其连接于所述第一半导体层的与设置有所述第一主电极的一侧相反侧的第二主面，该寄生晶体管构成为，将所述第二杂质区域作为集电极，将所述第一半导体层及所述第二半导体层作为发射极，将所述第一杂质区域作为基极，该寄生二极管构成为，将所述第一杂质区域作为阳极，将所述第一半导体层及所述第二半导体层作为阴极，该pn结二极管构成为，将所述第一杂质区域作为阳极，将所述第二杂质区域作为阴极。

发明的效果