[發(fā)明專利]半導體元件、半導體裝置及電力變換器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310093194.X
• 申請日: 2010-04-28
• 公開（公告）號: CN103219382A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發(fā)明（設計）人: 安達和廣;楠本修;內田正雄;橋本浩一;風間俊
• 申請（專利權）人: 松下電器產業(yè)株式會社
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/24;H01L29/06;H01L21/336
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 汪惠民

1.一種半導體裝置，具備：包括金屬-絕緣體-半導體場效應晶體管的半導體元件、和對所述半導體元件的電位進行設定的電位設定部，

所述金屬-絕緣體-半導體場效應晶體管具備：

第1導電型的半導體基板；

第1導電型的第1碳化硅半導體層，其位于所述半導體基板的主面上；

第2導電型的體區(qū)域，其位于所述第1碳化硅半導體層內；

第1導電型的源極區(qū)域，其位于所述體區(qū)域內；

第1導電型的第2碳化硅半導體層，其位于所述第1碳化硅半導體層上，且與所述體區(qū)域以及所述源極區(qū)域的至少一部分相接地形成；

所述第2碳化硅半導體層上的柵極絕緣膜；

所述柵極絕緣膜上的柵極電極；

源極電極，其與所述源極區(qū)域接觸；以及

漏極電極，其設置于所述半導體基板的背面，

將以所述源極電極的電位為基準的所述漏極電極的電位定義為Vds，

將以所述源極電極的電位為基準的所述柵極電極的電位定義為Vgs，

將所述金屬-絕緣體-半導體場效應晶體管的柵極閾值電壓定義為Vth，

將從所述漏極電極流向所述源極電極的電流的流向定義為正向，

將從所述源極電極流向所述漏極電極的電流的流向定義為反向，

Vth在室溫下為2伏特以上，

所述電位設定部在晶體管動作ON模式下，通過使以所述源極電極的電位為基準的所述柵極電極的電位Vgs上升至柵極閾值電壓Vth以上，從而經由所述第2碳化硅半導體層使所述漏極電極與所述源極電極之間導通，

所述電位設定部在晶體管動作OFF模式下，通過將以所述源極電極的電位為基準的所述柵極電極的電位Vgs設為0伏特以上且小于柵極閾值電壓Vth，從而使所述金屬-絕緣體-半導體場效應晶體管，作為從所述源極電極經由所述第2碳化硅半導體層向所述漏極電極沿所述反向流動電流的二極管發(fā)揮作用，

所述二極管的啟動電壓的絕對值比由所述體區(qū)域和所述第1碳化硅半導體層構成的體二極管的啟動電壓的絕對值小，

所述二極管的啟動電壓的絕對值與所述體二極管的啟動電壓的絕對值之差在0.7伏特以上，

所述二極管的啟動電壓的絕對值在室溫下小于1.0伏特。

2.一種半導體裝置，具備：

半導體元件，其包括金屬-絕緣體-半導體場效應晶體管；以及

電位設定部，其對所述半導體元件的電位進行設定，

所述金屬-絕緣體-半導體場效應晶體管具備：

第1導電型的半導體基板；

第1導電型的第1碳化硅半導體層，其位于所述半導體基板的主面上；

第2導電型的體區(qū)域，其位于所述第1碳化硅半導體層上；

第1導電型的源極區(qū)域，其位于所述體區(qū)域上；

凹部，其貫通所述體區(qū)域以及所述源極區(qū)域，并到達所述第1碳化硅半導體層；

第1導電型的第2碳化硅半導體層，其包括所述凹部的側面，且與所述體區(qū)域以及所述源極區(qū)域的至少一部分相接地形成；

所述第2碳化硅半導體層上的柵極絕緣膜；

所述柵極絕緣膜上的柵極電極；

源極電極，其與所述源極區(qū)域接觸；以及

漏極電極，其設置于所述半導體基板的背面，

將以所述源極電極的電位為基準的所述漏極電極的電位定義為Vds，

將以所述源極電極的電位為基準的所述柵極電極的電位定義為Vgs，

將所述金屬-絕緣體-半導體場效應晶體管的柵極閾值電壓定義為Vth，

將從所述漏極電極流向所述源極電極的電流的流向定義為正向，

將從所述源極電極流向所述漏極電極的電流的流向定義為反向，

Vth在室溫下為2伏特以上，

所述電位設定部在晶體管動作ON模式下，通過使以所述源極電極的電位為基準的所述柵極電極的電位Vgs上升至柵極閾值電壓Vth以上，從而經由所述第2碳化硅半導體層使所述漏極電極與所述源極電極之間導通，

所述電位設定部在晶體管動作OFF模式下，通過將以所述源極電極的電位為基準的所述柵極電極的電位Vgs設為0伏特以上且小于柵極閾值電壓Vth，從而使所述金屬-絕緣體-半導體場效應晶體管，作為從所述源極電極經由所述第2碳化硅半導體層向所述漏極電極沿所述反向流動電流的二極管發(fā)揮作用，

所述二極管的啟動電壓的絕對值比由所述體區(qū)域和所述第1碳化硅半導體層構成的體二極管的啟動電壓的絕對值小，

所述二極管的啟動電壓的絕對值與所述體二極管的啟動電壓的絕對值之差在0.7伏特以上，

所述二極管的啟動電壓的絕對值在室溫下小于1.0伏特。