[發(fā)明專利]碳化硅半導(dǎo)體裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410432842.4
• 申請(qǐng)日: 2014-08-28
• 公開（公告）號(hào): CN104425574B
• 公開（公告）日: 2018-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 樽井陽(yáng)一郎;今泉昌之;油谷直毅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 三菱電機(jī)株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01L29/47
• 分類號(hào): H01L29/47;H01L29/872
• 代理公司: 北京天昊聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11112
• 代理人: 何立波;張?zhí)焓?/td>

由于在肖特基電極的外周端處存在的前端尖銳形狀的蝕刻殘?jiān)子谠赟BD高頻開關(guān)動(dòng)作時(shí)由于位移電流而在上述殘?jiān)刻幰痣妶?chǎng)集中。本發(fā)明的碳化硅半導(dǎo)體裝置具有：第1導(dǎo)電型的漂移層(1b)；在漂移層(1b)中形成的第2導(dǎo)電型的保護(hù)環(huán)區(qū)域(2)；以將保護(hù)環(huán)區(qū)域(2)包圍的方式形成的場(chǎng)絕緣膜(3)；肖特基電極(4)，其以在保護(hù)環(huán)區(qū)域(2)的內(nèi)側(cè)將在表面露出的漂移層(1b)和保護(hù)環(huán)區(qū)域(2)覆蓋的方式形成，其外周端存在于場(chǎng)絕緣膜(3)上；以及在肖特基電極(4)上形成的表面電極焊盤(5)，表面電極焊盤(5)的外周端越過肖特基電極(4)的外周端而與所述場(chǎng)絕緣膜(3)接觸。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種具有肖特基結(jié)的碳化硅半導(dǎo)體裝置，在所涉及的碳化硅半導(dǎo)體裝置中，形成肖特基結(jié)的肖特基電極的一部分與保護(hù)環(huán)等終端區(qū)域接觸，肖特基電極的外周端存在于絕緣膜上。

背景技術(shù)

肖特基勢(shì)壘二極管(SBD)是單極設(shè)備，因此，與通常的雙極二極管相比，能夠減小開關(guān)損耗，但是將硅作為構(gòu)成材料的SBD在實(shí)用上只能得到小于或等于50V程度的耐壓，因此，不適合用于高電壓的逆變器等。與此相對(duì)，將碳化硅作為構(gòu)成材料的SBD可以容易地得到具有幾kV程度的耐壓，因此，近幾年向功率轉(zhuǎn)換電路的應(yīng)用受到關(guān)注。

作為這種將碳化硅作為構(gòu)成材料的SBD，例如公開有在專利文獻(xiàn)1中記載的設(shè)備。在專利文獻(xiàn)1公開的SBD中，為了在施加靜態(tài)的高電壓時(shí)將在保護(hù)環(huán)區(qū)域與n型的半導(dǎo)體層之間的PN結(jié)的周圍產(chǎn)生的耗盡層延長(zhǎng)，而使肖特基電極越過保護(hù)環(huán)區(qū)域的外周端而形成重疊構(gòu)造。通過采用這種構(gòu)造，耗盡層易于在n型的半導(dǎo)體層中延長(zhǎng)，從而該SBD保持有較高的電壓截止能力。

專利文獻(xiàn)1：日本特開2005－286197號(hào)公報(bào)(圖1)

但是，如果使這種SBD進(jìn)行高頻開關(guān)動(dòng)作，則有可能在肖特基電極的外周端附近產(chǎn)生電場(chǎng)集中，引起SBD的耐壓惡化。

即，在進(jìn)行從導(dǎo)通狀態(tài)向截止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)換的開關(guān)動(dòng)作時(shí)，向SBD施加急劇上升的電壓即高dv/dt的電壓。此時(shí)為了向保護(hù)環(huán)區(qū)域和n型的半導(dǎo)體層之間的PN結(jié)充電，與dv/dt的值成正比的位移電流流向SBD的保護(hù)環(huán)區(qū)域。保護(hù)環(huán)區(qū)域具有固有的電阻值，如果與dv/dt的值成正比的位移電流流過，則在此與位移電流成正比的電場(chǎng)在保護(hù)環(huán)區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生。

在現(xiàn)有的SBD中，采用了肖特基電極的重疊構(gòu)造，但是，在肖特基電極的外周端在通過蝕刻形成時(shí)以前端尖銳的形狀形成蝕刻殘?jiān)Ｔ诖嬖谶@種前端尖銳的肖特基電極的殘?jiān)臓顟B(tài)下，如果進(jìn)行SBD的高頻開關(guān)動(dòng)作，則由于位移電流產(chǎn)生的電場(chǎng)易于在上述殘?jiān)考校纱耍赡軐?dǎo)致在肖特基電極的外周端附近的故障。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明就是為了解決上述課題而提出的，其目的在于提供即使在高頻開關(guān)動(dòng)作中也不會(huì)引起耐壓惡化的碳化硅半導(dǎo)體裝置。

為了解決上述課題，在本發(fā)明所涉及的碳化硅半導(dǎo)體裝置中，其特征在于，具有：第1導(dǎo)電型的漂移層；保護(hù)環(huán)區(qū)域，其在所述漂移層中從所述漂移層的一側(cè)的表面形成，呈環(huán)狀，并包含有第2導(dǎo)電型的雜質(zhì)；場(chǎng)絕緣膜，其在所述一側(cè)的表面上，以將所述保護(hù)環(huán)區(qū)域包圍的方式形成；肖特基電極，其以在所述保護(hù)環(huán)區(qū)域的內(nèi)側(cè)將在所述一側(cè)的表面露出的所述漂移層和所述保護(hù)環(huán)區(qū)域覆蓋的方式形成，該肖特基電極的外周端存在于所述場(chǎng)絕緣膜上；以及表面電極焊盤，其形成在所述肖特基電極上，所述表面電極焊盤的外周端越過所述肖特基電極的外周端而與所述場(chǎng)絕緣膜接觸。

發(fā)明的效果

由于形成為如上述的結(jié)構(gòu)，所以根據(jù)本發(fā)明所涉及的碳化硅半導(dǎo)體裝置，肖特基電極的端部的蝕刻殘?jiān)粚?dǎo)電性的表面電極焊盤覆蓋，因此，由于位移電流而在保護(hù)環(huán)區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的電場(chǎng)所形成的等電位面在蝕刻殘?jiān)闹車粫?huì)發(fā)生彎曲，在該部分不可能引起電場(chǎng)集中，作為其結(jié)果，實(shí)現(xiàn)如下效果，即，得到即使在高頻開關(guān)動(dòng)作下可靠性也較高的碳化硅半導(dǎo)體裝置。

附圖說明