[發(fā)明專利]碳化硅半導(dǎo)體裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811116887.5
• 申請日: 2018-09-21
• 公開（公告）號: CN109585535B
• 公開（公告）日: 2022-02-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 富永貴亮;高木保志;樽井陽一郎;日野史郎
• 申請（專利權(quán)）人: 三菱電機(jī)株式會社
• 主分類號: H01L29/16
• 分類號: H01L29/16;H01L29/423
• 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>

本發(fā)明的目的在于提供能夠抑制柵極和源極的短路的碳化硅半導(dǎo)體裝置。特征在于具備：碳化硅半導(dǎo)體基板，其具有在漂移層的一部分表層部形成的p型阱區(qū)域；絕緣膜，其設(shè)置于該阱區(qū)域之上；柵極內(nèi)置電阻，其是由在該絕緣膜之上與該絕緣膜接觸的多晶硅形成的；層間絕緣膜，其形成于該柵極內(nèi)置電阻之上；柵極接觸配線，其與柵極焊盤連接，形成于該層間絕緣膜之上；柵極配線，其在該層間絕緣膜之上，與該柵極接觸配線分離地設(shè)置；第1柵極接觸部，其將該柵極接觸配線和該柵極內(nèi)置電阻電連接；以及第2柵極接觸部，其將該柵極配線和該柵極內(nèi)置電阻電連接。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及碳化硅半導(dǎo)體裝置。

背景技術(shù)

在專利文獻(xiàn)1的圖7及其說明部分中公開了下述內(nèi)容，即，如果在使用了碳化硅的半導(dǎo)體裝置中進(jìn)行通斷，則在源極電極側(cè)流過位移電流，在柵極焊盤之下的p阱產(chǎn)生大的電位。并且還公開了下述內(nèi)容，即，該位移電流越大，p阱的電位越大，漏極電壓相對于時間的變化即dV/dt越大，p阱的電位越大。

作為對柵極焊盤之下的2點(diǎn)間所產(chǎn)生的電位差進(jìn)行抑制的方法，想到在柵極焊盤和柵極內(nèi)置電阻之下的晶片表面實(shí)施Al或B離子注入而形成p型區(qū)域，降低晶片表面的電阻，或?qū)⒃礃O配線繞引至柵極焊盤周邊。

專利文獻(xiàn)1：日本特開2012-109602號公報(bào)

就具有柵極內(nèi)置電阻的碳化硅半導(dǎo)體裝置而言，在由多晶硅形成的柵極內(nèi)置電阻之下，存在由場工序形成的例如1μm左右的厚的場絕緣膜。在場絕緣膜存在小孔的情況下，在柵極內(nèi)置電阻之下存在由柵極工序形成的例如幾十nm左右的薄的柵極氧化膜。

就專利文獻(xiàn)1所示的半導(dǎo)體裝置而言，如果施加大于或等于100kV/μsec的高dV/dt，則有由于位移電流而在柵極內(nèi)置電阻之下產(chǎn)生大的電位差，柵極氧化膜劣化的風(fēng)險(xiǎn)。高dV/dt意味著使開關(guān)元件高速驅(qū)動。由于該柵極氧化膜的劣化而使柵極內(nèi)置電阻與基板接觸意味著柵極和源極短路。

與柵極內(nèi)置電阻連接的柵極焊盤是在厚的層間絕緣膜之上形成的。因此，即使在場絕緣膜存在小孔，由于高dV/dt而在p阱產(chǎn)生了大的電位時層間絕緣膜也不會破壞。與此相對，由于在柵極內(nèi)置電阻之下沒有層間絕緣膜，因此必須特別注意不使柵極和源極短路。

就以碳化硅為材料的MOSFET等開關(guān)元件而言，在施加高dV/dt時不能夠?qū)υ跂艠O內(nèi)置電阻之下產(chǎn)生的電位充分地進(jìn)行抑制。例如，在柵極內(nèi)置電阻之下的場絕緣膜形成小孔，在柵極內(nèi)置電阻之下僅殘留薄的柵極氧化膜的情況下，在施加高dV/dt時有柵極氧化膜劣化，柵極和源極短路的風(fēng)險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明就是為了解決上述那樣的課題而提出的，其目的在于提供能夠抑制柵極和源極的短路的碳化硅半導(dǎo)體裝置。

本發(fā)明涉及的碳化硅半導(dǎo)體裝置的特征在于具備：碳化硅半導(dǎo)體基板，其具有n型漂移層、以及在該漂移層的一部分表層部形成的p型阱區(qū)域；絕緣膜，其設(shè)置于該阱區(qū)域之上；柵極內(nèi)置電阻，其是由在該絕緣膜之上與該絕緣膜接觸的多晶硅形成的；層間絕緣膜，其形成于該柵極內(nèi)置電阻之上；柵極接觸配線，其與柵極焊盤連接，形成于該層間絕緣膜之上；柵極配線，其在該層間絕緣膜之上，與該柵極接觸配線分離地設(shè)置；第1柵極接觸部，其將該柵極接觸配線和該柵極內(nèi)置電阻電連接；以及第2柵極接觸部，其將該柵極配線和該柵極內(nèi)置電阻電連接。

本發(fā)明涉及的其它碳化硅半導(dǎo)體裝置的特征在于具備：碳化硅半導(dǎo)體基板；絕緣膜，其設(shè)置于該碳化硅半導(dǎo)體基板之上；柵極內(nèi)置電阻，其設(shè)置于該絕緣膜之上，是由多晶硅形成的；層間絕緣膜，其形成于該柵極內(nèi)置電阻之上；以及柵極焊盤，其形成于該層間絕緣膜之上，該碳化硅半導(dǎo)體基板具備：低電阻區(qū)域，其在該柵極內(nèi)置電阻之下與該絕緣膜的底面接觸；p型阱區(qū)域，其與該低電阻區(qū)域的底面接觸；以及n型漂移層，其與該阱區(qū)域的底面或該低電阻區(qū)域的底面或該絕緣膜的底面接觸，該低電阻區(qū)域與該阱區(qū)域相比為低電阻。

本發(fā)明的其他特征將在以下闡明。

發(fā)明的效果