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公開番号2025081122
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-27
出願番号2023194676
出願日2023-11-15
発明の名称半導体装置
出願人富士電機株式会社
代理人個人
主分類H10D 30/66 20250101AFI20250520BHJP()
要約【課題】ソースリング部への電流集中を抑制し積層欠陥の成長を抑えることができる半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体装置は、第1導電型の半導体基板1上に、主電流が流れる活性領域40と、活性領域40の周囲を囲む終端領域42と、活性領域40と終端領域40との間の中間領域41と、を備える。活性領域40の半導体基板1のおもて面側に、第2導電型の第1半導体領域8に接続されたおもて面電極12を有し、中間領域41におもて面電極12と電気的に接続され、正孔電流を引き抜くための第2導電型の第2半導体領域6に接続されたソースリング25を有し、活性領域40のおもて面電極12と第1半導体領域8とのコンタクトはオーミックコンタクトであり、中間領域40のソースリング25と第2半導体領域6とのコンタクトはショットキー接合である。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
第１導電型の半導体基板上に、主電流が流れる活性領域と、前記活性領域の周囲を囲む終端領域と、前記活性領域と前記終端領域との間の中間領域と、を備え、
前記活性領域の前記半導体基板のおもて面側に、第２導電型の第１半導体領域に接続されたおもて面電極を有し、
前記中間領域に前記おもて面電極と電気的に接続され、正孔電流を引き抜くための第２導電型の第２半導体領域に接続されたソースリングを有し、
前記活性領域の前記おもて面電極と前記第１半導体領域とのコンタクトはオーミックコンタクトであり、
前記中間領域の前記ソースリングと前記第２半導体領域とのコンタクトはショットキー接合であることを特徴とする半導体装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記中間領域の前記ソースリングと前記第２半導体領域とのコンタクトは、前記第２半導体領域に対し価電子帯側に大きなバンドオフセットを持つ半導体によるヘテロ接合であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第２半導体領域に対し価電子帯側に大きなバンドオフセットを持つ前記半導体は、シリコンであることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
第１導電型の半導体基板上に、主電流が流れる活性領域と、前記活性領域の周囲を囲む終端領域と、前記活性領域と前記終端領域との間の中間領域と、を備え、
前記活性領域の前記半導体基板のおもて面側に、第２導電型の第１半導体領域に接続されたおもて面電極を有し、
前記中間領域に前記おもて面電極と電気的に接続され、正孔電流を引き抜くための第２導電型の第２半導体領域に接続されたソースリングを有し、
前記おもて面電極と前記ソースリングとの間に、前記ソースリングから前記おもて面電極に流れる電流は許容し、反対方向に流れる電流は阻止するダイオードが設けられていることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
前記ダイオードは、前記半導体基板上に絶縁層を介して形成されたポリシリコン層により形成されることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記ダイオードの代わりに、前記おもて面電極と前記ソースリングとの間に抵抗が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記抵抗は、前記半導体基板上に絶縁層を介して形成されたポリシリコン層により形成されることを特徴とする請求項６に記載の半導体装置。
【請求項８】
第１導電型の半導体基板上に、主電流が流れる活性領域と、前記活性領域の周囲を囲む終端領域と、前記活性領域と前記終端領域との間の中間領域と、を備え、
前記活性領域の前記半導体基板のおもて面側に、第２導電型の第１半導体領域に接続されたおもて面電極を有し、
前記中間領域に前記おもて面電極と電気的に接続され、正孔電流を引き抜くための第２導電型の第２半導体領域に接続されたソースリングを有し、
前記ソースリングと前記第２半導体領域とのコンタクト抵抗が、前記活性領域の前記おもて面電極と前記第１半導体領域とのコンタクト抵抗より大きいことを特徴とする半導体装置。
【請求項９】
前記ソースリングと前記第２半導体領域とがオーミックコンタクトする領域の平均面積が、前記活性領域の前記おもて面電極と前記第１半導体領域とがオーミックコンタクトする領域の平均面積よりも小さいことを特徴とする請求項８に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記活性領域の前記第１半導体領域は、前記中間領域の前記第２半導体領域よりも不純物濃度が高いことを特徴とする請求項８に記載の半導体装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
この開示は、半導体装置に関する。
続きを表示（約 3,400 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、活性領域周辺の正孔電流を引き抜くため、活性領域と耐圧構造などの非活性領域との間のｐ型領域に、ソース電位に接続されたソースリング部を設けている半導体装置が公知である（例えば、下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２１－４４２７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の半導体装置では、ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードを還流ダイオードとして使用する場合、ソースリング部に電流が集中し正孔密度が増加するため、ソースリング部直下を起点とした積層欠陥の成長によるオン電圧の上昇が発生しやすいという課題があった。この開示は、ソースリング部への電流集中を抑制し積層欠陥の成長を抑えることができる半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決し、本開示の目的を達成するため、この開示にかかる半導体装置は、次の特徴を有する。半導体装置は、第１導電型の半導体基板上に、主電流が流れる活性領域と、前記活性領域の周囲を囲む終端領域と、前記活性領域と前記終端領域との間の中間領域と、を備える。前記活性領域の前記半導体基板のおもて面側に、第２導電型の第１半導体領域に接続されたおもて面電極を有し、前記中間領域に前記おもて面電極と電気的に接続され、正孔電流を引き抜くための第２導電型の第２半導体領域に接続されたソースリングを有する。前記活性領域の前記おもて面電極と前記第１半導体領域とのコンタクトはオーミックコンタクトであり、前記中間領域の前記ソースリングと前記第２半導体領域とのコンタクトはショットキー接合であることを特徴とする。
【０００６】
上述した開示によれば、ソースリングとｐ型ベース層（第２導電型の第２半導体領域）とのコンタクトをショットキー接合とすることで、ｄＶ／ｄｔ印加時には、ソースリングにおいてｐ型ベース層から十分に正孔を引き抜くことを可能とするとともに、ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードが順方向バイアスされる状態ではソースリングから正孔が注入されることを防止する。このため、ｄＶ／ｄｔ耐量を確保しつつソースリングへの電流集中を抑制し積層欠陥の成長を抑えることができる。
【発明の効果】
【０００７】
本開示にかかる半導体装置によれば、ソースリング部への電流集中を抑制し積層欠陥の成長を抑えることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
実施の形態１にかかる炭化珪素半導体装置の構造を示す上面図である。
実施の形態１にかかる炭化珪素半導体装置の構造を示す図１のＸ－Ｘ’断面図である。
実施の形態１にかかる炭化珪素半導体装置の構造を示す図１のＹ－Ｙ’断面図である。
実施の形態１にかかる炭化珪素半導体装置のソースリングの第１構造を示す断面図である。
実施の形態１にかかる炭化珪素半導体装置のソースリングの第１構造での順方向バイアス時（ドレイン正）のバンド図である。
実施の形態１にかかる炭化珪素半導体装置のソースリングの第１構造での熱平衡時（ドレイン０Ｖ）のバンド図である。
実施の形態１にかかる炭化珪素半導体装置のソースリングの第１構造での逆方向バイアス時（ドレイン負）のバンド図である。
実施の形態１にかかる炭化珪素半導体装置のソースリングの第２構造を示す断面図である。
実施の形態１にかかる炭化珪素半導体装置のソースリングの第２構造（ｎ
+
型）での順方向バイアス時（ドレイン正）のバンド図である。
実施の形態１にかかる炭化珪素半導体装置のソースリングの第２構造（ｎ
+
型）での熱平衡時（ドレイン０Ｖ）のバンド図である。
実施の形態１にかかる炭化珪素半導体装置のソースリングの第２構造（ｎ
+
型）での逆方向バイアス時（ドレイン負）のバンド図である。
実施の形態１にかかる炭化珪素半導体装置のソースリングの第２構造（ｐ
+
型）での順方向バイアス時（ドレイン正）のバンド図である。
実施の形態１にかかる炭化珪素半導体装置のソースリングの第２構造（ｐ
+
型）での熱平衡時（ドレイン０Ｖ）のバンド図である。
実施の形態１にかかる炭化珪素半導体装置のソースリングの第２構造（ｐ
+
型）での逆方向バイアス時（ドレイン負）のバンド図である。
実施の形態２にかかる炭化珪素半導体装置の構造を示す上面図である。
実施の形態２にかかる炭化珪素半導体装置のソースリングの第１構造を示す図１５のＹ－Ｙ’断面図である。
実施の形態２にかかる炭化珪素半導体装置のソースリングの第１構造を示す領域Ｓの上面図である。
実施の形態２にかかる炭化珪素半導体装置のソースリングの第２構造を示す図１５のＹ－Ｙ’断面図である。
実施の形態２にかかる炭化珪素半導体装置のソースリングの第２構造を示す領域Ｓの上面図である。
実施の形態３にかかる炭化珪素半導体装置のソースリングの第１構造を示す断面図である。
実施の形態３にかかる炭化珪素半導体装置のソースリングの第２構造を示す断面図である。
実施の形態３にかかる炭化珪素半導体装置のソースリングの第１構造および第２構造を示す上面図である。
実施の形態４にかかる炭化珪素半導体装置のソースリングの第１構造を示す断面図である。
実施の形態４にかかる炭化珪素半導体装置のソースリングの第２構造を示す断面図である。
実施の形態４にかかる炭化珪素半導体装置のソースリングの第２構造を示す上面図である。
実施例の炭化珪素半導体装置の構造を示す上面図である。
既存の炭化珪素半導体装置の逆導通（寄生ダイオード通電）時Ｙ－Ｙ’部に沿った表面からの発光強度分布を示すグラフである。
実施の形態３にかかる炭化珪素半導体装置のソースリングの第１構造での逆導通（寄生ダイオード通電）時Ｙ－Ｙ’部に沿った表面からの発光強度分布を示すグラフである。
従来の炭化珪素半導体装置のソースリング部の構造を示す断面図である。
従来の炭化珪素半導体装置のソースリングでのバンド図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＜本開示の実施形態の概要＞
上述した課題を解決し、本開示の目的を達成するため、この開示にかかる半導体装置は、次の特徴を有する。半導体装置は、第１導電型の半導体基板上に、主電流が流れる活性領域と、前記活性領域の周囲を囲む終端領域と、前記活性領域と前記終端領域との間の中間領域と、を備える。前記活性領域の前記半導体基板のおもて面側に、第２導電型の第１半導体領域に接続されたおもて面電極を有し、前記中間領域に前記おもて面電極と電気的に接続され、正孔電流を引き抜くための第２導電型の第２半導体領域に接続されたソースリングを有する。前記活性領域の前記おもて面電極と前記第１半導体領域とのコンタクトはオーミックコンタクトであり、前記中間領域の前記ソースリングと前記第２半導体領域とのコンタクトはショットキー接合であることを特徴とする。
【００１０】
上述した開示によれば、ソースリングとｐ型ベース層とのコンタクトをショットキー接合とすることで、ｄＶ／ｄｔ印加時には、ソースリングにおいてｐ型ベース層から十分に正孔を引き抜くことを可能とするとともに、ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードが順方向バイアスされる状態ではソースリングから正孔が注入されることを防止する。このため、ｄＶ／ｄｔ耐量を確保しつつソースリングへの電流集中を抑制し積層欠陥の成長を抑えることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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