[發明專利]碳化硅縱型場效應晶體管

有效

• 申請號: 201280015887.0
• 申請日: 2012-04-06
• 公開（公告）號: CN103460390B
• 公開（公告）日: 2017-03-08
• 發明（設計）人: 原田祐一;原田信介;星保幸;巖室憲幸
• 申請（專利權）人: 富士電機株式會社;獨立行政法人產業技術綜合研究所
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/12
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 張莉

技術領域

本發明涉及碳化硅縱型場效應晶體管。

背景技術

縱型的MOSFET(MOS電場效應晶體管)那樣的碳化硅縱型場效應晶體管(例如參照專利文獻1)作為形成于碳化硅基板上的開關元件，一直以來被用于半導體裝置中。在本說明書中例示了碳化硅縱型MOSFET作為碳化硅縱型場效應晶體管來進行說明，但本發明當然并不限于此。

圖6中表示作為以往的碳化硅(以下簡稱為“SiC”。)電場效應晶體管之一的N溝道MOSFET的截面構造。

在N型SiC基板1的表面形成N型SiC層2，在該N型SiC層2的表面形成多個P型區域3，在P型區域3的表面形成N型源極區域4和P型接觸(contact)區域5，進而在N型源極區域4和P型接觸區域5的表面上形成源極電極8。此外，在N型源極5間的P型區域3與N型SiC層的表面上經由柵極絕緣膜6形成柵極電極7。此外，在背面側形成漏極電極9。

此外，圖7為在表面上采用P型SiC層所形成的其他的N溝道MOSFET的截面構造圖。在N型SiC基板1的表面形成N型的SiC層2，在該N型SiC層2的表面形成多個P型區域10。進而在表面上形成P型SiC層11。進而在沒有形成P型區域10的N型SiC層2上的P型SiC層11上形成N型區域12，進而在P型碳化硅層11的表面上形成N型源極區域4和P型接觸區域5，進而在N型源極區域4與P型接觸區域5的表面上形成源極電極8。此外，在N型源極5間的P型區域3與N型碳化硅層表面上經由柵極絕緣膜6形成柵極電極7。此外在背面側形成漏極電極9。

在圖6以及圖7構造的MOSFET中，相對于源極電極8而言，在對漏極電極9施加了正電壓的狀態下對柵極電極7施加柵極閾值以下的電壓的情況下，由于P區域3與N型SiC層2或者P型SiC層11與N型區域12之間的PN結是被逆偏置的狀態，因此不流動電流。

另一方面，如果對柵極電極7施加柵極閾值以上的電壓，則通過在柵極電極7正下方的P型區域3或者P型SiC層11的表面上形成反轉層，從而流動電流，因此通過對柵極電極7施加的電壓能夠進行MOSFET的開關動作。

但是，在對漏極電極施加了高電壓的情況下，尤其在MOSFET截止等時處于對漏極電極施加了高電壓的狀態。此時如果對柵極絕緣膜施加大的電場，則有時柵極絕緣膜的絕緣破壞和柵極絕緣膜的可靠性顯著降低。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：JP特開平11121748號公報

發明內容

本發明的課題在于，在對漏極電極施加了高電壓時，實現不會對柵極絕緣膜施加大的電場，能夠提高柵極絕緣膜的破壞耐量的碳化硅縱型場效應晶體管。

用于解決課題的手段

上述的課題，通過以下的碳化硅縱型場效應晶體管被解決。

(1)、一種碳化硅縱型場效應晶體管，具備：

第1導電型的碳化硅基板和在該第1導電型碳化硅基板表面上形成的低濃度的第1導電型碳化硅層；

在該第1導電型碳化硅層表面上選擇地形成的第2導電型區域；

在該第2導電型區域內形成的第1導電型源極區域；

在第2導電型區域內的第1導電型源極區域之間形成的高濃度的第2導電型區域；

與該高濃度的第2導電型區域以及第1導電型源極區域電連接的源極電極；

在從形成于相鄰的第2導電型區域上的第1導電型源極區域到第2導電型區域以及第1導電型碳化硅層上所形成的柵極絕緣膜；

形成于該柵極絕緣膜上的柵極電極；和

在第1導電型碳化硅基板的背面側上的漏極電極，

該碳化硅縱型場效應晶體管在第2導電型區域與第1導電型碳化硅層之間設置雪崩產生單元。

(2)、一種碳化硅縱型場效應晶體管，具備：

第1導電型的碳化硅基板和在該第1導電型碳化硅基板表面上形成的低濃度的第1導電型碳化硅層；

在該第1導電型碳化硅層表面上選擇地形成的第2導電型區域；

在該第2導電型區域內形成的第1導電型源極區域；

在第2導電型區域內的第1導電型源極區域之間形成的高濃度的第2導電型區域；

與該高濃度的第2導電型區域以及第1導電型源極區域電連接的源極電極；

在從形成于相鄰的第2導電型區域上的第1導電型源極區域到第2導電型區域以及第1導電型碳化硅層上所形成的柵極絕緣膜；

形成于該柵極絕緣膜上的柵極電極；和

在第1導電型碳化硅基板的背面側上的漏極電極，