[發明專利]半導體裝置及使用其的逆變器、逆變器的控制方法

有效

• 申請號: 201480002917.3
• 申請日: 2014-07-04
• 公開（公告）號: CN104781923B
• 公開（公告）日: 2017-06-16
• 發明（設計）人: 楠本修;中田秀樹;赤松慶治;內田正雄
• 申請（專利權）人: 松下知識產權經營株式會社
• 主分類號: H01L21/76
• 分類號: H01L21/76;H01L27/04;H01L29/12;H01L29/78;H02M7/48
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 齊秀鳳

1.一種半導體裝置，包含：

第1導電型的半導體基板，其包含主區域以及感測區域；

多個單位單元，分別設置于所述第1導電型的半導體基板的所述主區域以及所述感測區域，具有金屬-絕緣體-半導體場效應晶體管，且所述感測區域中所含的單位單元的數量小于所述主區域中所含的單位單元的數量，在所述主區域以及所述感測區域的各區域中，所述金屬-絕緣體-半導體場效應晶體管被并聯連接；

柵極焊盤，其配置于所述半導體基板的主面側；

相互絕緣的第1源極焊盤以及第2源極焊盤；以及

漏極焊盤，其配置于所述半導體基板的背面側，

各金屬-絕緣體-半導體場效應晶體管包含：

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導電型的體區域，其與所述第1碳化硅半導體層相接；

第1導電型的源極區域，其與所述體區域相接；

第2碳化硅半導體層，其配置在所述第1碳化硅半導體層上且與所述體區域以及所述源極區域的至少一部分相接；

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，其與所述源極區域接觸；以及

漏極電極，其配置于所述半導體基板的背面側，

若將以所述源極電極的電位為基準的所述漏極電極的電位設為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設為Vgs、且將所述金屬-絕緣體-半導體場效應晶體管的柵極閾值電壓設為Vth，

則在所述Vds為正的情況下，在所述Vgs為所述Vth以上時，所述金屬-絕緣體-半導體場效應晶體管作為從所述漏極電極向所述源極電極流動電流的二極管發揮作用，

在所述Vds為負的情況下，在所述Vgs小于Vth時，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向所述漏極電極流動電流的二極管發揮作用，

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

所述主區域中所含的所述單位單元中的所述柵極電極以及所述感測區域中所含的所述單位單元中的所述柵極電極與所述柵極焊盤電連接，

所述主區域中所含的所述單位單元中的所述漏極電極以及所述感測區域中所含的所述單位單元中的所述漏極電極與所述漏極焊盤電連接，

所述主區域中所含的所述單位單元中的所述源極電極與所述第1源極焊盤電連接，

所述感測區域中所含的所述單位單元中的所述源極電極與所述第2源極焊盤電連接，

所述第2碳化硅半導體層中的至少一部分是第1導電型的層，

所述第2碳化硅半導體層還包含非摻雜層、或者雜質濃度小于1×10¹⁷cm^-3的第1導電型的層。

2.根據權利要求1所述的半導體裝置，其中，

所述體區域中的至少與所述第2碳化硅半導體層相接的區域的雜質濃度為1×10¹⁸cm^-3以上，

所述第2碳化硅半導體層的雜質濃度為1×10¹⁷cm^-3以上且4×10¹⁸cm^-3以下，

所述第2碳化硅半導體層的厚度為20nm以上且70nm以下。

3.根據權利要求1或2所述的半導體裝置，其中，還具備：

第1導電型的所述第1碳化硅半導體層，其位于所述主區域與所述感測區域的交界，并位于所述半導體基板上；以及

第2導電型的元件分離區域，其設置于所述第1碳化硅半導體層，

在所述元件分離區域上未配置第2碳化硅半導體層。

4.根據權利要求1或2所述的半導體裝置，其中，

所述半導體裝置還具備溝槽，該溝槽貫通所述體區域以及所述源極區域，并到達所述第1碳化硅半導體層。

5.根據權利要求1或2所述的半導體裝置，其中，

所述感測區域中流動的電流為100mA以下。