[發(fā)明專利]半導(dǎo)體裝置及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810361018.2
• 申請日: 2018-04-20
• 公開（公告）號: CN108735736B
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 海老池勇史;油谷直毅
• 申請（專利權(quán)）人: 三菱電機(jī)株式會社
• 主分類號: H01L27/06
• 分類號: H01L27/06;H01L21/82
• 代理公司: 北京天昊聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11112
• 代理人: 何立波;張?zhí)焓?/td>

提供一種半導(dǎo)體裝置，該半導(dǎo)體裝置能夠確保體二極管的可靠性，能夠確保器件動作的穩(wěn)定性。具有：有源區(qū)域，其設(shè)置于第1導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層，在有源區(qū)域形成有在半導(dǎo)體層的厚度方向流過主電流的MOS晶體管；以及終端區(qū)域，其設(shè)置于有源區(qū)域的周圍，終端區(qū)域具有沿有源區(qū)域而設(shè)置的缺陷檢測器件，缺陷檢測器件由具有第1主電極和第2主電極的二極管構(gòu)成，該第1主電極是在半導(dǎo)體層的第1主面之上沿有源區(qū)域而設(shè)置的，該第2主電極設(shè)置于半導(dǎo)體層的第2主面?zhèn)取?/p>

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置，特別是涉及使用了寬帶隙半導(dǎo)體的寬帶隙半導(dǎo)體裝置。

背景技術(shù)

為了實(shí)現(xiàn)逆變器等功率電子設(shè)備的省電化，需要降低絕緣柵型雙極晶體管(Insulated?Gate?Bipolar?Transistor：IGBT)以及金屬/氧化物/半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(Metal?Oxide?Semiconductor?Field?Effect?Transistor：MOSFET)這樣的開關(guān)器件的電力損耗。

電力損耗由開關(guān)器件的導(dǎo)通時的損耗以及通斷切換時的損耗決定，因此為了使上述損耗降低，正在推進(jìn)使用了碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)等寬帶隙半導(dǎo)體的寬帶隙半導(dǎo)體裝置的開發(fā)。

在使用功率MOSFET作為開關(guān)器件的情況下，能夠使環(huán)流電流(續(xù)流電流)流過功率MOSFET的寄生二極管(稱為體二極管)。已知通過利用體二極管，從而能夠?qū)⑴c功率MOSFET并聯(lián)配置的續(xù)流二極管小型化或省略，已被應(yīng)用于電力變換電路。

SiC半導(dǎo)體裝置存在下述問題，即，如果使用p型載流子和n型載流子而進(jìn)行雙極動作，則由于載流子的復(fù)合能而導(dǎo)致晶體缺陷擴(kuò)展，電阻增大。該問題在上述的使環(huán)流電流流過體二極管的情況下也會發(fā)生，由功率MOSFET的導(dǎo)通電阻增大引起的電力損耗的增大以及動作故障的發(fā)生等成為問題。

專利文獻(xiàn)1中公開了在SiC-MOSFET流過大電流而施加電流應(yīng)力，使晶體缺陷擴(kuò)展而進(jìn)行篩選的方法。就該現(xiàn)有技術(shù)的篩選方法而言，采用了下述方法，即，將芯片狀態(tài)的雙極器件的溫度設(shè)定為150～230℃，在雙極器件持續(xù)流過電流密度120～400A/cm²的正向電流，從而使體二極管的晶體缺陷擴(kuò)展至飽和狀態(tài)，然后，判別正向電阻的變化程度。

專利文獻(xiàn)1：日本再表2014/148294號公報

就SiC-MOSFET而言，為了確保器件動作的穩(wěn)定性，保證市場中的可靠性，重要的是提高體二極管的可靠性。通過如專利文獻(xiàn)1那樣，以芯片狀態(tài)對體二極管通電，在使晶體缺陷擴(kuò)展之后對正向特性測定而進(jìn)行評價，從而能夠確保體二極管的可靠性，能夠確保器件動作的穩(wěn)定性。

但是，在專利文獻(xiàn)1的篩選方法中，難以通過電流應(yīng)力使在SiC-MOSFET的有源區(qū)域的外側(cè)設(shè)置的終端區(qū)域處的晶體缺陷充分地擴(kuò)展。作為其原因，被認(rèn)為是復(fù)合能難以到達(dá)至在有源區(qū)域的外側(cè)設(shè)置的終端區(qū)域的晶體缺陷，不會向晶體缺陷施加所設(shè)想的應(yīng)力，另外，就由胡蘿卜缺陷(carrot?defect)這樣的宏觀缺陷引起的晶體缺陷而言，不會擴(kuò)展至飽和狀態(tài)。

在后者的情況下，在宏觀缺陷處于SiC-MOSFET的有源區(qū)域內(nèi)的情況下，能夠通過測試工序的耐壓特性評價進(jìn)行判別，但在有源區(qū)域之外存在宏觀缺陷，且通過向體二極管的電流應(yīng)力無法達(dá)到缺陷擴(kuò)展所需的復(fù)合能的情況下，無法評價在將體二極管用作續(xù)流二極管的期間，有源區(qū)域之外的晶體缺陷是否發(fā)生擴(kuò)展而對體二極管造成影響，可知在專利文獻(xiàn)1的篩選方法的情況下，無法充分地確保體二極管的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明就是為了解決上述問題而提出的，其目的在于提供能夠確保體二極管的可靠性，能夠確保器件動作的穩(wěn)定性的半導(dǎo)體裝置。