JP5736683B2 - 電力用半導体素子 - Google Patents
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Description
1)厚膜形成は一般的には蒸着ないしはスパッタリング工程を用いて行う。膜の厚みが厚くなるにしたがって長い時間が必要となるため、成膜時に非常に長い時間が必要となり素子作製のスループットを低減する。
2)積層構造を有している材料間には熱膨張率の差が存在する。素子使用時と非使用時では素子温度が異なるためにヒートサイクルが発生する。この影響によりAl膜と素子の熱膨張率の差により応力が発生する。応力は厚膜部の剥離を引き起こし、長期的な信頼性が低下する。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図1は本発明の実施の形態1に係るNチャネルMOSFETを示す断面図である。実施の形態1に係るMOSFET100では、炭化珪素基板2に、窒素(N)などを含むN型の低抵抗基板を使用する。炭化珪素基板2の第1の主面には、窒素(N)などを含むN−型のエピタキシャル層1が形成されている。本実施の形態では、炭化珪素基板2はN+型のドレイン領域2に相当する。エピタキシャル層1の内部にはPウエル領域4が形成されている。Pウエル領域4の内部にはN+型のソース領域5が形成されている。炭化珪素基板2の第2の主面にはドレイン領域2に接続されるドレイン電極6が形成されている。
実施の形態2を図4に基づいて説明する。実施の形態2は実施の形態1で示したMOSFET構造を元に更に低抵抗を実現するものである。チャンネルドープ領域12はエピタキシャル層1とPウエル領域4とソース領域5の表面上のN型不純物濃度が濃くなっている領域を指している。チャンネルドープ領域12には、本実施の形態ではNを注入している。
実施の形態3を図5に基づいて説明する。実施の形態3は実施の形態1で示したMOSFET構造を元に更に飽和電流値を低減できる構造を示している。本実施の形態によれば、Pウエル領域4で不純物プロファイルが図5に示されるように、ピーク部分にフラットな形状を入れた構造となっている。不純物濃度は、チャンネル領域10の近傍では2×101016(個/cm3)であるが、深度方向に徐々に濃くなり0.4μmのところで、3×1017(個/cm3)となる。その後ほぼ一定値を0.3μmの深さにわたって取ることになる。実施の形態3では、Pウエル領域4において第2導電型の不純物が最大濃度を示す深さをDは、フラット部分の中間点と定義する。
Claims (3)
- 第1導電型の炭化珪素基板の第1主面に形成された第1導電型のエピタキシャル層と、
前記炭化珪素基板の前記第1主面と対向する第2主面に形成されたドレイン電極と、
前記エピタキシャル層に間隔を設けて埋設された複数の第2導電型のウエル領域と、
前記ウエル領域に埋設された第1導電型のソース領域と、
前記ウエル領域、前記エピタキシャル層および前記ソース領域を被覆するゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜の上に設けられたゲート電極と、
前記ウエル領域と前記ソース領域に接続されるソース電極とを備えたMOSFETであって、
前記ウエル領域は、表面付近は不純物濃度が低く前記炭化珪素基板の深さ方向に濃度が増大していくレトログレードの不純物濃度分布とし、
前記ウエル領域において第2導電型の不純物が最大濃度を示す深さをDとし、相対する前記ウエル領域の間隔をLとすると、Lは2D以下であり、
通常オン時には前記ウエル領域のチャネル部抵抗が電流を律速し、短絡発生時には前記ウエル領域の間のJFET部抵抗が前記チャネル部抵抗より大きくなることを特徴とする電力用半導体素子。 - 前記エピタキシャル層と前記ウエル領域と前記ソース領域の表層に、前記エピタキシャル層の下層部よりも第1導電型不純物の濃度が高いチャネルドープ領域が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の電力用半導体素子。
- 前記ウエル領域における第2導電型の不純物は、深さ方向に0.3μm以上にわたってフラットなプロファイルを有することを特徴とする請求項1に記載の電力用半導体素子。
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