DE102017216923A1 - Halbleitervorrichtung - Google Patents

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Abstract

Eine Halbleitervorrichtung kann eine Halbleiterschicht, einen Gate-Isolierabschnitt und einen Halbleiterbereich eines ersten Leitfähigkeitstyps aufweisen; wobei die Halbleiterschicht einen vertikalen Driftbereich eines zweiten Leitfähigkeitstyps, der an der einen der Hauptoberflächen angeordnet ist; einen Körperbereich des ersten Leitfähigkeitstyps benachbart zu dem vertikalen Driftbereich und an der einen der Hauptoberflächen angeordnet; und einen Source-Bereich des zweiten Leitfähigkeitstyps, der durch den Körperbereich von dem vertikalen Driftbereich getrennt und an der einen der Hauptoberflächen angeordnet ist, aufweisen kann, wobei der Gate-Isolierabschnitt gegenüberliegend zu einem Abschnitt des Körperbereichs angeordnet ist, der den vertikalen Driftbereich und den Source-Bereich trennt; und der Halbleiterbereich ersten Leitfähigkeitstyps gegenüberliegend zu wenigstens einem Teil eines Abschnitts des vertikalen Driftbereichs angeordnet ist, der an der einen der Hauptoberflächen angeordnet ist.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halbleitervorrichtung.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Eine herkömmliche Halbleitervorrichtung 100 gemäß 4 weist ein n-leitendes Halbleitersubstrat 110, eine Halbleiterschicht 120, die auf das Halbleitersubstrat 110 geschichtet ist, eine Drain-Elektrode 132, die eine Rückfläche des Halbleitersubstrats 110 bedeckt, eine Source-Elektrode 134, die eine Frontfläche der Halbleiterschicht 120 bedeckt, und einen Gate-Isolierabschnitt 136, der auf einem Teil der Frontfläche der Halbleiterschicht 120 vorgesehen ist, auf. Die Halbleiterschicht 120 weist einen nleitenden Driftbereich 121, p-leitende Körperbereiche 123, p-leitende Kontaktbereiche 124 und n-leitende Source-Bereiche 125 auf. Der Driftbereich 121 ist aus einem horizontalen Driftbereich 121a und einem vertikalen Driftbereich 121b aufgebaut, wobei sich der vertikale Driftbereich 121b an der Frontfläche der Halbleiterschicht 120 befindet. Hierin ist der vertikale Driftbereich 121b insbesondere auch als ein JFET-Bereich bezeichnet.
  • Jeder der Körperbereiche 123 ist an einer Position benachbart zu dem vertikalen Driftbereich 121b und an der Frontfläche der Halbleiterschicht 120 angeordnet. Jeder der Kontaktbereiche 124 ist an der Frontfläche der Halbleiterschicht 120 angeordnet und elektrisch mit der Source-Elektrode 134 verbunden. Jeder der Source-Bereiche 125 ist durch einen entsprechenden der Körperbereiche 123 von dem vertikalen Driftbereich 121b getrennt, an der Frontfläche der Halbleiterschicht 120 angeordnet und elektrisch mit der Source-Elektrode 134 verbunden. Eine Gate-Elektrode 136b des Gate-Isolierabschnitts 136 ist, über einen Gate-Isolierfilm 136a, gegenüberliegend zu einem Abschnitt von jedem Körperbereich 123 angeordnet, der den vertikalen Driftbereich 121b und einen entsprechenden der Source-Bereiche 125 trennt. Die Gate-Elektrode 136b des Gate-Isolierabschnitts 136 ist durch einen Zwischenschichtisolierfilm 152 von der Source-Elektrode 134 elektrisch isoliert und getrennt.
  • Wenn die Halbleitervorrichtung 100 ein bzw. leitend geschaltet ist, wird eine Inversionsschicht durch ein Potential der Gate-Elektrode 136b in dem Abschnitt von jedem Körperbereich 123 gebildet, der den vertikalen Driftbereich 121b und den entsprechenden Source-Bereich 125 trennt, und fließen Elektronen aus den Source-Bereichen 125 durch die Inversionsschichten in den vertikalen Driftbereich 121b. Die Elektronen, die in den vertikalen Driftbereich 121b geflossen sind, fließen in dem vertikalen Driftbereich 121b in vertikaler Richtung zur Drain-Elektrode 132. Hierdurch werden die Drain-Elektrode 132 und die Source-Elektrode 134 elektrisch verbunden.
  • Wenn die Halbleitervorrichtung 100 aus ist, erstreckt sich eine Sperrschicht von jedem Körperbereich 123 in den vertikalen Driftbereich 121b. Der vertikale Driftbereich 121b ist dazu ausgelegt, einen Pinch-off- oder Abschnürzustand anzunehmen, in dem die Sperrschichten, die sich von beiden Seiten erstrecken, miteinander verbunden werden, während die Halbleitervorrichtung 100 aus ist. Dadurch, dass der vertikale Driftbereich 121b abgeschnürt wird, wird ein elektrisches Feld, das auf den Gate-Isolierfilm 136a des Gate-Isolierabschnitts 136 aufgebracht wird, abgeschwächt, ein dielektrischer Durchschlag des Gate-Isolierfilms 136a unterbunden und eine Durchbruchspannung der Halbleitervorrichtung 100 verbessert. Es sollte beachtet werden, dass dann, wenn die Halbleitervorrichtung 100 einschaltet, ein Potential des vertikalen Driftbereichs 121b und ein Potential der Körperbereiche 123 einen im Wesentlichen gleichen Wert annehmen und die Sperrschicht verschwindet. Eine JFET-Struktur ist aus dem n-leitenden vertikalen Driftbereich 121b und den p-leitenden Körperbereichen 123 aufgebaut. Die JP 2015-041719 offenbart ein Beispiel für eine Halbleitervorrichtung mit einem vertikalen Driftbereich (d.h. JFET-Bereich).
  • KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Um den dielektrischen Durchschlag des Gate-Isolierfilms 136a durch den vertikalen Driftbereich 121b zu unterbinden, der vorteilhaft abgeschnürt wird, wird eine Störstellenkonzentration des vertikalen Driftbereichs 121b vorzugsweise niedrig eingestellt. Wenn die Störstellenkonzentration des vertikalen Driftbereichs 121b jedoch niedrig ist, wird der elektrische Widerstand des vertikalen Driftbereichs 121b hoch und nimmt der On- bzw. Durchlasswiderstand der Halbleitervorrichtung 100 zu.
  • Eine Halbleitervorrichtung mit einem vertikalen Driftbereich weist, wie vorstehend beschrieben, ein Trade-off-Verhältnis zwischen ihrer Durchbruchspannung und ihrem Durchlasswiderstand auf. Folglich besteht Bedarf an einer Verbesserung eines solchen Trade-off-Verhältnisses für eine Halbleitervorrichtung mit einem vertikalen Driftbereich.
  • Eine hierin offenbarte Halbleitervorrichtung kann eine Halbleiterschicht; einen Gate-Isolierabschnitt, der auf einem Teil von einer von Hauptoberflächen der Halbleiterschicht vorgesehen ist; und einen Halbleiterbereich ersten Leitfähigkeitstyps, der auf einem anderen Teil der einen der Hauptoberflächen vorgesehen ist, aufweisen. Die Halbleiterschicht kann einen vertikalen Driftbereich eines zweiten Leitfähigkeitstyps, der an der einen der Hauptoberflächen angeordnet ist; einen Körperbereich des ersten Leitfähigkeitstyps, der benachbart zu dem vertikalen Driftbereich und an der einen der Hauptoberflächen angeordnet ist; und einen Source-Bereich des zweiten Leitfähigkeitstyps, der durch den Körperbereich von dem vertikalen Driftbereich getrennt und an der einen der Hauptoberflächen angeordnet ist, aufweisen. Der Gate-Isolierabschnitt ist gegenüberliegend zu einem Abschnitt des Körperbereichs angeordnet, der den vertikalen Driftbereich und den Source-Bereich trennt. Der Halbleiterbereich ersten Leitfähigkeitstyps ist gegenüberliegend zu wenigstens einem Teil eines Abschnitts des vertikalen Driftbereichs angeordnet, der an der einen der Hauptoberflächen angeordnet ist.
  • Wenn die vorstehend beschriebene Halbleitervorrichtung aus ist, erstreckt sich eine Sperrschicht von dem Halbleiterbereich ersten Leitfähigkeitstyps in den vertikalen Driftbereich. Hierdurch kann, in der Halbleitervorrichtung, ein Frontflächenabschnitt des vertikalen Driftbereichs vorteilhaft verarmt werden, so dass ein elektrisches Feld, das auf einen Gate-Isolierfilm des Gate-Isolierabschnitts aufgebracht wird, der in einem Nahbereich des Frontflächenabschnitts des vertikalen Driftbereichs angeordnet ist, abgeschwächt werden kann. Genauer gesagt, in der Halbleitervorrichtung kann auch dann, wenn eine Störstellenkonzentration des vertikalen Driftbereichs hoch eingestellt wird, das elektrische Feld, das auf den Gate-Isolierfilm des Gate-Isolierabschnitts aufgebracht wird, abgeschwächt werden. Von daher kann die Halbleitervorrichtung das Trade-off-Verhältnis zwischen ihrer Durchbruchspannung und ihrem Durchlasswiderstand verbessern.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 zeigt schematisch eine Querschnittsansicht eines Hauptteils einer Halbleitervorrichtung;
  • 2 zeigt schematisch eine Querschnittsansicht eines Hauptteils einer Halbleitervorrichtung gemäß einer ersten Modifikation;
  • 3 zeigt schematisch eine Querschnittsansicht eines Hauptteils einer Halbleitervorrichtung gemäß einer zweiten Modifikation; und
  • 4 zeigt schematisch eine Querschnittsansicht eines Hauptteils einer herkömmlichen Halbleitervorrichtung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Wie in 1 gezeigt, weist eine Halbleitervorrichtung 1 ein n-leitendes Halbleitersubstrat 10, eine Halbleiterschicht 20, die auf das Halbleitersubstrat 10 geschichtet ist, einen p-leitenden Halbleiterbereich 42, der auf einen Teil der Frontfläche der Halbleiterschicht 20 geschichtet ist, eine Drain-Elektrode 32, die eine Rückfläche des Halbleitersubstrats 10 bedeckt, eine Source-Elektrode 34, die die Frontfläche der Halbleiterschicht 20 bedeckt, und einen Gate-Isolierabschnitt 36, der auf einem Teil der Frontfläche der Halbleiterschicht 20 vorgesehen ist, auf. Die Halbleiterschicht 20 weist einen n-leitenden Driftbereich 21, p-leitende Körperbereiche 23, p-leitende Kontaktbereiche 24 und n-leitende Source-Bereiche 25 auf. Der Driftbereich 21 ist aus einem horizontalen Driftbereich 21a und einem vertikalen Driftbereich 21b aufgebaut, wobei der vertikale Driftbereich 21b an der Frontfläche der Halbleiterschicht 20 angeordnet ist. Der p-leitende Halbleiterbereich 42 ist nicht Teil der Halbleiterschicht 20, sondern auf einem Teil einer oberen von Hauptoberflächen der Halbleiterschicht 20 vorgesehen.
  • Das Halbleitersubstrat 10 ist aus Siliziumkarbid (SiC) aufgebaut, das n-leitende Störstellen in hoher Konzentration aufweist. Die Drain-Elektrode 32 befindet sich in ohmschem Kontakt mit einer Gesamtheit der Rückfläche des Halbleitersubstrats 10. Das Halbleitersubstrat 10 ist ein Basissubstrat, auf dem die Halbleiterschicht 20 durch epitaxiales Wachstum gebildet ist.
  • Die Halbleiterschicht 20 ist durch epitaxiales Wachstum auf dem Halbleitersubstrat 10 gebildet. Die Halbleiterschicht 20 ist aus Siliziumkarbid (SiC) aufgebaut, das n-leitende Störstellen in geringerer Konzentration als das Halbleitersubstrat 10 aufweist. Die Halbleiterschicht 20 weist mehrere Arten von Diffusionsbereichen auf, die nachstehend noch beschrieben sind.
  • Der Driftbereich 21 ist als ein verbleibender Abschnitt gebildet, nachdem mehrere Arten von Halbleiterbereichen in der Halbleiterschicht 20 gebildet worden sind, und weist den horizontalen Driftbereich 21a und den vertikalen Driftbereich 21b auf. Der horizontale Driftbereich 21a ist auf dem Halbleitersubstrat 10 angeordnet. Der vertikale Driftbereich 21b ist auf dem horizontalen Driftbereich 21a angeordnet, um eine konvexe Form aufzuweisen, die von diesem aus hervorragt, und befindet sich an einem Teil der Frontfläche der Halbleiterschicht 20. Wie in einer Richtung senkrecht zur Frontfläche der Halbleiterschicht 20 (einer Aufwärts-Abwärts-Richtung auf einer Blattoberfläche der Zeichnungen) zu sehen, erstreckt sich der vertikale Driftbereich 21b linear in einer Längsrichtung (einer Richtung senkrecht zur Blattoberfläche der Zeichnungen).
  • Die Körperbereiche 23 sind auf dem horizontalen Driftbereich 21a und jeweils auf beiden Seiten des vertikalen Driftbereichs 21b und an der Frontfläche der Halbleiterschicht 20 angeordnet. Die Körperbereiche 23 enthalten p-leitende Störstellen in geringer Konzentration. Die Körperbereiche 23 werden gebildet, indem unter Anwendung eines Ionenimplantationsverfahrens Stickstoff oder Aluminium in die Frontfläche der Halbleiterschicht 20 eingebracht wird.
  • Die Kontaktbereiche 24 sind auf den Kanalbereichen 23 und an der Frontfläche der Halbleiterschicht 20 angeordnet. Die Kontaktbereiche 24 enthalten p-leitende Störstellen in hoher Konzentration und befinden sich in ohmschem Kontakt mit der Source-Elektrode 34. Die Kontaktbereiche 24 werden gebildet, indem Stickstoff oder Aluminium unter Anwendung eines Ionenimplantationsverfahrens in die Frontfläche der Halbleiterschicht 20 eingebracht wird.
  • Die Source-Bereiche 25 sind auf den Körperbereichen 23 angeordnet, getrennt von dem Driftbereich 21 durch die jeweiligen Körperbereiche 23, und sind an der Frontfläche der Halbleiterschicht 20 angeordnet. Die Source-Bereiche 25 enthalten n-leitende Störstellen in hoher Konzentration und befinden sich in ohmschem Kontakt mit der Source-Elektrode 34. Die Source-Bereiche 25 werden gebildet, indem Phosphor unter Anwendung eines Ionenimplantationsverfahrens in die Frontfläche der Halbleiterschicht 20 eingebracht wird.
  • Der p-leitende Halbleiterbereich 42 ist geschichtet auf einem Teil der Frontfläche der Halbleiterschicht 20 angeordnet. Genauer gesagt, der p-leitende Halbleiterbereich 42 ist vorgesehen, um einen Teil eines Abschnitts des vertikalen Driftbereichs 21b zu kontaktieren, der an der Frontfläche der Halbleiterschicht 20 angeordnet ist, und ist durch den vertikalen Driftbereich 21b von den Körperbereichen 23 getrennt. Eine Dicke des p-leitenden Halbleiterbereichs 42 ist größer als eine Dicke eines Gate-Isolierfilms 36a des Gate-Isolierabschnitts 36. Der p-leitende Halbleiterbereich 42 ist aus p-leitendem Siliziumkarbid (SiC) aufgebaut. Der p-leitende Halbleiterbereich 42 wird gebildet, indem das p-leitende Siliziumkarbid unter Anwendung eines Epitaxialwachstumsverfahrens auf die Frontfläche der Halbleiterschicht 20 abgeschieden und anschließend unter Anwendung eines Ätzverfahrens einer Musterung unterzogen wird. Der p-leitende Halbleiterbereich 42 befindet sich in ohmschem Kontakt mit der Source-Elektrode 34, über ein Durchgangsloch, das einen Zwischenschichtisolierfilm 52 und den Gate-Isolierabschnitt 36 durchdringt.
  • Der Gate-Isolierabschnitt 36 ist auf einem Teil der Frontfläche der Halbleiterschicht 20 vorgesehen und weist einen Gate-Isolierfilm 36a aus Siliziumoxid und eine Gate-Elektrode 36b aus polykristallinem Silizium auf. Insbesondere bedeckt der Gate-Isolierfilm 36a eine Oberfläche eines Abschnitts von jedem Körperbereich 23, der den vertikalen Driftbereich 21b und den entsprechenden Source-Bereich 25 trennt, eine Oberfläche des vertikalen Driftbereichs 21b zwischen dem p-leitenden Halbleiterbereich 42 und dem entsprechenden Körperbereich 23, eine Seitenoberfläche des p-leitenden Halbleiterbereichs 42 und einen Teil einer Frontfläche des p-leitenden Halbleiterbereichs 42. Die Gate-Elektrode 36b ist, über den Gate-Isolierfilm 36a, gegenüberliegend zu dem Abschnitt des entsprechenden Körperbereichs 23 angeordnet, der den vertikalen Driftbereich 21b und den entsprechenden Source-Bereich 25 trennt, und, über den Gate-Isolierfilm 36a, gegenüberliegend zu der Oberfläche des vertikalen Driftbereichs 21b zwischen dem p-leitenden Halbleiterbereich 42 und dem entsprechenden Körperbereich 23 angeordnet. Die Gate-Elektrode 36b ist durch den Zwischenschichtisolierfilm 52 elektrisch isoliert und getrennt von der Source-Elektrode 34 angeordnet.
  • Nachstehend ist ein Betrieb der Halbleitervorrichtung 1 beschrieben. Wenn die Halbleitervorrichtung 1 verwendet wird, wird eine positive Spannung an die Drain-Elektrode 32 gelegt und die Source-Elektrode 34 auf Masse gelegt. Wenn eine positive Spannung, die höher als ein Gate-Schwellenwert ist, an die Gate-Elektrode 36b gelegt wird, wird eine Inversionsschicht in dem Abschnitt von jedem Körperbereich 23 gebildet, der den vertikalen Driftbereich 21b und den entsprechenden Source-Bereich 25 trennt, und schaltet die Halbleitervorrichtung 1 ein. Dabei fließen Elektronen aus den Source-Bereichen 25 durch die Inversionsschichten in den vertikalen Driftbereich 21b. Die Elektronen fließen durch den vertikalen Driftbereich 21b in einer vertikalen Richtung zur Drain-Elektrode 32. Hierdurch werden die Drain-Elektrode 32 und die Source-Elektrode 34 elektrisch verbunden.
  • Wenn die Gate-Elektrode 36b auf Masse gelegt wird, verschwinden die Inversionsschichten und schaltet die Halbleitervorrichtung 1 aus. Dabei beginnt eine Sperrschicht damit, sich von jedem Körperbereich 23 in den vertikalen Driftbereich 21b zu erstrecken. Ferner erstreckt sich, da eine Junction- bzw. Übergangsoberfläche zwischen dem p-leitenden Halbleiterbereich 42 und der vertikalen Driftbereich 21b in Sperrrichtung vorgespannt wird, eine Sperrschicht ebenso von dem p-leitenden Halbleiterbereich 42 in den vertikalen Driftbereich 21b. Hierdurch kann, in der Halbleitervorrichtung 1, ein Frontflächenabschnitt des vertikalen Driftbereichs 21b vorteilhaft verarmt werden, so dass ein elektrisches Feld, das auf den Gate-Isolierfilm 36a des Gate-Isolierabschnitts 36 aufgebracht wird, der in einem Nahbereich des Frontflächenabschnitts des vertikalen Driftbereichs 21b angeordnet ist, abgeschwächt werden kann. Insbesondere ist, in der Halbleitervorrichtung 1, der Gate-Isolierabschnitt 36 auf der Oberfläche des vertikalen Driftbereichs 21b angeordnet und wird ein elektrisches Feld, das auf den Gate-Isolierfilm 36a aufgebracht wird, der darauf angeordnet ist, vorteilhaft abgeschwächt. Hierdurch wird ein dielektrischer Durchschlag des Gate-Isolierfilms 36a des Gate-Isolierabschnitts 36 unterdrückt und kann die Halbleitervorrichtung 1 eine hohe Durchbruchspannung aufweisen.
  • Bei der Halbleitervorrichtung 1 ist eine Störstellenkonzentration des vertikalen Driftbereichs 21b hoch, um zu bewirken, dass ein JFET-Widerstand des vertikalen Driftbereichs 21b klein ist. In diesem Fall wird berücksichtigt, dass dann, wenn die Halbleitervorrichtung 1 aus ist, gegebenenfalls ein hohes elektrisches Feld auf den Gate-Isolierfilm 36a des Gate-Isolierabschnitts 36 aufgebracht wird, da verhindert wird, dass der vertikale Driftbereich 21b einen Pinch-off- oder Abschnürzustand annimmt, in dem sich die Sperrschichten, die sich von den Körperbereichen 23 in den vertikalen Driftbereich 21b ausdehnen oder erstrecken, miteinander verbinden. Bei der Halbleitervorrichtung 1 wird jedoch, wie vorstehend beschrieben, bevor der vertikale Driftbereich 21b abgeschnürt wird, der Frontflächenabschnitt des vertikalen Driftbereichs 21b durch die Sperrschicht, die sich von dem p-leitenden Halbleiterbereich 42 ausdehnt bzw. erstreckt, verarmt, so dass das elektrische Feld, das auf den Gate-Isolierfilm 36a des Gate-Isolierabschnitts 36 aufgebracht wird, abgeschwächt wird. D.h., auch wenn die Störstellenkonzentration des vertikalen Driftbereichs 21b hoch eingestellt wird, um zu bewirken, dass ein Durchlasswiderstand gering ist, kann der dielektrische Durchschlag des Gate-Isolierfilms 36a des Gate-Isolierabschnitts 36 unterdrückt werden und die Halbleitervorrichtung 1 eine hohe Durchbruchspannung aufweisen. Dies führt dazu, dass die Halbleitervorrichtung 1 ein Trade-off-Verhältnis zwischen ihrer Durchbruchspannung und ihrem Durchlasswiderstand verbessern kann.
  • Ferner ist, in der Halbleitervorrichtung 1, der p-leitende Halbleiterbereich 42 auf der Frontfläche der Halbleiterschicht 20 vorgesehen. Genauer gesagt, der p-leitende Halbleiterbereich 42 ist nicht innerhalb des vertikalen Driftbereichs 21b angeordnet. Hierdurch wird, wenn die Halbleitervorrichtung 1 ein bzw. leitend geschaltet ist, ein Übertragungsweg der Elektronen nicht verschmälert bzw. verengt, so dass der Durchlasswiderstand nicht zunimmt.
  • Ferner werden, in der Halbleitervorrichtung 1, da der p-leitende Halbleiterbereich 42 elektrisch mit den Source-Elektroden 34 verbunden wird, Löcher schnell an die Sperrschicht in dem p-leitenden Halbleiterbereich 42 gegeben, wenn die Halbleitervorrichtung 1 leitend geschaltet wird. Hierdurch verschwindet, wenn die Halbleitervorrichtung 1 leitend geschaltet wird, die Sperrschicht in dem vertikalen Driftbereich 21b schnell. Hierdurch kann verhindert werden, dass der Übertragungsweg der Elektronen durch die Sperrschicht, die sich von der Übergangsoberfläche zwischen dem p-leitenden Halbleiterbereich 42 und dem vertikalen Driftbereich 21b in den vertikalen Driftbereich 21b ausdehnt, verengt wird, so dass eine Zunahme im Einschaltverlust unterbunden werden kann.
  • Ferner ist die Halbleitervorrichtung 1 aus Siliziumkarbid aufgebaut. Um es zu ermöglichen, dass ein Feld hohen dielektrischen Durchschlags als eine Eigenschaft von Siliziumkarbid ausreichend ausgeübt werden kann, weist die Halbleitervorrichtung 1, die aus Siliziumkarbid aufgebaut ist, die Halbleiterschicht 20 auf, die verhältnismäßig dünn ausgelegt ist, und wird die Halbleitervorrichtung 1 unter einer Bedingung verwendet, bei der ein hohes elektrisches Feld auf den Gate-Isolierfilm 36a aufgebracht wird. Da das elektrische Feld, das auf den Gate-Isolierfilm 36a aufgebracht wird, in der Halbleitervorrichtung 1 abgeschwächt wird, kann die Halbleitervorrichtung 1 arbeiten, während die Eigenschaft des Feldes hohen dielektrischen Durchschlags von Siliziumkarbid in ausreichender Weise ausgeübt werden kann. Es sollte beachtet werden, dass das vorstehend Gesagt in gleicher Weise auf einen Fall anwendbar ist, in dem ein Nitrid-Halbleiter anstelle von Siliziumkarbid verwendet wird, und die Halbleitervorrichtung 1 auch in diesem Fall arbeiten kann, während die Eigenschaft des Feldes hohen dielektrischen Durchschlags, die der Nitrid-Halbleiter aufweist, in ausreichender Weise ausgeübt werden kann.
  • (Erste Modifikation)
  • Eine in der 2 gezeigte Halbleitervorrichtung 2 gemäß einer ersten Modifikation ist dadurch gekennzeichnet, dass sich der p-leitende Halbleiterbereich 42 in ohmschem Kontakt mit der Gate-Elektrode 36b des Gate-Isolierabschnitts 36 befindet. Bei dieser Modifikation wird dann, wenn die Halbleitervorrichtung 2 ein bzw. leitend geschaltet wird, die Übergangsoberfläche zwischen dem p-leitenden Halbleiterbereich 42 und dem vertikalen Driftbereich 21b in Durchlassrichtung vorgespannt und werden Löcher aus dem p-leitenden Halbleiterbereich 42 in den Driftbereich 21 injiziert. Hierdurch tritt eine Leitfähigkeitsmodulation in dem Driftbereich 21 auf, wodurch ein Driftwiderstand abnimmt. Die Halbleitervorrichtung 2 kann einen niedrigen Durchlasswiderstand aufweisen.
  • Ferner ist auch, in der Halbleitervorrichtung 2, der p-leitende Halbleiterbereich 42 elektrisch mit der Gate-Elektrode 36b verbunden, so dass Löcher schnell an die Sperrschicht in dem p-leitenden Halbleiterbereich 42 gegeben werden, wenn die Halbleitervorrichtung 2 einschaltet. Hierdurch kann auch in der Halbleitervorrichtung 2 eine Zunahme im Einschaltverlust unterbunden werden.
  • (Zweite Modifikation)
  • Eine in der 3 gezeigte Halbleitervorrichtung 3 gemäß einer zweiten Modifikation ist dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleitervorrichtung 3 einen n-leitenden oder i-leitenden Zwischenhalbleiterbereich 44 zwischen dem p-leitenden Halbleiterbereich 42 und dem vertikalen Driftbereich 21b aufweist. Hierin sind, in der Halbleitervorrichtung 3, das Halbleitersubstrat 10, die Halbleiterschicht 20 und der p-leitende Halbleiterbereich 42 aus Galliumnitrid (GaN) aufgebaut und ist der Zwischenhalbleiterbereich 44 aus Aluminiumgalliumnitrid (AlGaN) aufgebaut. Hierdurch weisen der Zwischenhalbleiterbereich 44 und der vertikale Driftbereich 21b einen Heteroübergang auf und wird zweidimensionales Elektronengas in dem Frontflächenabschnitt des vertikalen Driftbereichs 21b erzeugt, wenn die Halbleitervorrichtung 3 eingeschaltet ist. Da Elektronenträger in hoher Konzentration in dem zweidimensionalen Elektronengas vorhanden sind, nimmt ein elektrischer Widerstand in dem Frontflächenabschnitt des vertikalen Driftbereichs 21b deutlich ab. Hierdurch nimmt ein Durchlasswiderstand der Halbleitervorrichtung 3 ab.
  • Eine Dicke und eine Störstellenkonzentration des Zwischenhalbleiterbereichs 44 werden derart abgestimmt, dass sich die Sperrschicht, die sich von dem p-leitenden Halbleiterbereich 42 erstreckt, durch den Zwischenhalbleiterbereich 44 erstreckt, um auch innerhalb des vertikalen Driftbereichs 21b gebildet zu werden, wenn die Halbleitervorrichtung 3 aus ist. Hierdurch wird, auch in der Halbleitervorrichtung 3, der Frontflächenabschnitt des vertikalen Driftbereichs 21b durch die Sperrschicht, die sich von dem p-leitenden Halbleiterbereich 42 erstreckt, verarmt, so dass das elektrische Feld, das auf den Gate-Isolierfilm 36a des Gate-Isolierabschnitts 36 aufgebracht wird, abgeschwächt wird.
  • Es sollte beachtet werden, dass, in der Halbleitervorrichtung 3, der Zwischenhalbleiterbereich 44 vorgesehen sein kann, um sich in Kontakt mit einer Gesamtheit des Abschnitts des vertikalen Driftbereichs 21b zu befinden, der an der Frontfläche der Halbleiterschicht 20 angeordnet ist. Ferner kann der p-leitende Halbleiterbereich 42 vorgesehen sein, um gegenüberliegend zu der Gesamtheit des Abschnitts des vertikalen Driftbereichs 21b angeordnet zu sein, der an der Frontfläche der Halbleiterschicht 20 angeordnet ist. In diesem Fall wird das zweidimensionale Elektronengas über einen breiteren Bereich in dem Frontflächenabschnitt des vertikalen Driftbereichs 21b erzeugt, so dass die Halbleitervorrichtung 3 einen geringeren Durchlasswiderstand aufweisen kann.
  • Einige der technischen Elemente, die hierin offenbart sind, sind nachstehend aufgelistet. Es sollte beachtet werden, dass die jeweiligen technischen Elemente voneinander unabhängig und alleine oder in Kombination von Nutzen sind. Die Kombinationen dieser Elemente sind nicht auf diejenigen beschränkt, die in den ursprünglich eingereichten Ansprüchen beschrieben sind.
  • Eine hierin offenbarte Halbleitervorrichtung kann eine Halbleiterschicht, einen Gate-Isolierabschnitt, der auf einem Teil von einer von Hauptoberflächen der Halbleiterschicht vorgesehen ist, und einen Halbleiterbereich ersten Leitfähigkeitstyps, der auf einem anderen Teil der einen der Hauptoberflächen vorgesehen ist, aufweisen. Die Halbleiterschicht kann einen Driftbereich eines zweiten Leitfähigkeitstyps, einen Körperbereich des ersten Leitfähigkeitstyps und einen Source-Bereich des zweiten Leitfähigkeitstyps aufweisen. Der Driftbereich weist einen vertikalen Driftbereich auf, der an der einen der Hauptoberflächen angeordnet ist. Der Körperbereich wird durch den vertikalen Driftbereich unterbrochen (grenzt an den vertikalen Driftbereich) und ist an der einen der Hauptoberflächen angeordnet. Der Source-Bereich ist durch den Körperbereich von dem vertikalen Driftbereich getrennt und an der einen der Hauptoberflächen angeordnet. Der Gate-Isolierabschnitt ist gegenüberliegend zu einem Abschnitt des Körperbereichs angeordnet, der den vertikalen Driftbereich und den Source-Bereich trennt. Es kann eine andere Schicht zwischen den Gate-Isolierabschnitt und die Halbleiterschicht greifen. Der Halbleiterbereich ersten Leitfähigkeitstyps ist gegenüberliegend zu wenigstens einem Teil eines Abschnitts des vertikalen Driftbereichs angeordnet, der an der einen der Hauptoberflächen angeordnet ist. Es kann eine andere Schicht zwischen den Halbleiterbereich ersten Leitfähigkeitstyps und die Halbleiterschicht greifen.
  • Bei der vorstehend beschriebenen Halbleitervorrichtung befindet sich der Halbleiterbereich ersten Leitfähigkeitstyps in Kontakt mit einem Teil des Abschnitts des vertikalen Driftbereichs, der an der einen der Hauptoberflächen der Halbleiterschicht angeordnet ist, und ist der Halbleiterbereich ersten Leitfähigkeitstyps durch den vertikalen Driftbereich von dem Körperbereich getrennt. Da sich der Halbleiterbereich ersten Leitfähigkeitstyps und der vertikale Driftbereich in direktem Kontakt zueinander befinden, wird ein Frontflächenabschnitt des vertikalen Driftbereichs vorteilhaft durch eine Sperrschicht verarmt, die sich von dem Halbleiterbereich ersten Leitfähigkeitstyps erstreckt, so dass das elektrische Feld, das auf einen Gate-Isolierfilm des Gate-Isolierabschnitts aufgebracht wird, vorteilhaft abgeschwächt werden kann.
  • Die vorstehend beschriebene Halbleitervorrichtung kann ferner eine Source-Elektrode aufweisen, die eine der Hauptoberflächen bedeckt und elektrisch mit dem Source-Bereich verbunden ist. Ferner kann der Halbleiterbereich ersten Leitfähigkeitstyps elektrisch mit der Source-Elektrode verbunden werden. In diesem Fall verschwindet die Sperrschicht, die sich von dem Halbleiterbereich ersten Leitfähigkeitstyps in den vertikalen Driftbereich erstreckt, schnell, wenn die Halbleitervorrichtung einschaltet, so dass eine Zunahme im Einschaltverlust verhindert werden kann.
  • Bei der vorstehend beschriebenen Halbleitervorrichtung kann der Halbleiterbereich ersten Leitfähigkeitstyps elektrisch mit einer Gate-Elektrode des Gate-Isolierabschnitts verbunden werden. In diesem Fall werden, wenn die Halbleitervorrichtung leitend geschaltet ist, Ladungsträger aus dem Halbleiterbereich ersten Leitfähigkeitstyps in den vertikalen Driftbereich injiziert und tritt eine Leitfähigkeitsmodulation in dem Driftbereich auf. Diese Halbleitervorrichtung kann einen geringen Durchlasswiderstand aufweisen.
  • Bei der vorstehend beschriebenen Halbleitervorrichtung kann die Halbleiterschicht ein Siliziumkarbid-Halbleiter oder ein Nitrid-Halbleiter sein. Da die Halbleitervorrichtung das elektrische Feld, das auf den Gate-Isolierfilm des Gate-Isolierabschnitts aufgebracht wird, abschwächen kann, kann sie arbeiten, während eine Eigenschaft eines Feldes hohen dielektrischen Durchschlags, die der Siliziumkarbid-Halbleiter und der Nitrid-Halbleiter besitzen, in ausreichender Weise ausgeübt werden kann.
  • Vorstehend sind bestimmte Beispiele der vorliegenden Erfindung näher beschrieben, die jedoch lediglich als Beispiele dienen und den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung gemäß den beigefügten Ansprüchen nicht beschränken sollen. Die in den Ansprüchen beschriebene Lehre umfasst Modifikationen und Änderungen der bestimmten Beispiele, die vorstehend beschrieben sind. Die in der Beschreibung und den Zeichnungen aufgezeigten technischen Merkmale sind alleine oder in verschiedenen Kombinationen von Nutzen und nicht auf die ursprünglich beanspruchten Kombinationen beschränkt. Ferner kann die in der Beschreibung und den Zeichnungen aufgezeigte Lehre gleichzeitig mehrere Aufgaben lösen und zeigt sich deren technische Signifikanz in der Lösung jeder beliebigen dieser Aufgaben.
  • Vorstehend ist eine Halbleitervorrichtung beschrieben.
  • Eine Halbleitervorrichtung kann eine Halbleiterschicht, einen Gate-Isolierabschnitt und einen Halbleiterbereich eines ersten Leitfähigkeitstyps aufweisen; wobei die Halbleiterschicht einen vertikalen Driftbereich eines zweiten Leitfähigkeitstyps, der an der einen der Hauptoberflächen angeordnet ist; einen Körperbereich des ersten Leitfähigkeitstyps benachbart zu dem vertikalen Driftbereich und an der einen der Hauptoberflächen angeordnet; und einen Source-Bereich des zweiten Leitfähigkeitstyps, der durch den Körperbereich von dem vertikalen Driftbereich getrennt und an der einen der Hauptoberflächen angeordnet ist, aufweisen kann, wobei der Gate-Isolierabschnitt gegenüberliegend zu einem Abschnitt des Körperbereichs angeordnet ist, der den vertikalen Driftbereich und den Source-Bereich trennt; und der Halbleiterbereich ersten Leitfähigkeitstyps gegenüberliegend zu wenigstens einem Teil eines Abschnitts des vertikalen Driftbereichs angeordnet ist, der an der einen der Hauptoberflächen angeordnet ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2015-041719 [0005]

Claims (5)

  1. Halbleitervorrichtung (1, 2, 3) mit: – einer Halbleiterschicht (20); – einem Gate-Isolierabschnitt (36), der auf einem Teil von einer von Hauptoberflächen der Halbleiterschicht (20) angeordnet ist; und – einem Halbleiterbereich (42) ersten Leitfähigkeitstyps, der auf einem anderen Teil der einen der Hauptoberflächen angeordnet ist, wobei – die Halbleiterschicht (20) aufweist: – einen vertikalen Driftbereich (21b) eines zweiten Leitfähigkeitstyps, der an der einen der Hauptoberflächen angeordnet ist; – einen Körperbereich (23) des ersten Leitfähigkeitstyps, der benachbart zu dem vertikalen Driftbereich (21b) und an der einen der Hauptoberflächen angeordnet ist; und – einen Source-Bereich (25) des zweiten Leitfähigkeitstyps, der durch den Körperbereich (23) von dem vertikalen Driftbereich (21b) getrennt und an der einen der Hauptoberflächen angeordnet ist, wobei – der Gate-Isolierabschnitt (36) gegenüberliegend zu einem Abschnitt des Körperbereichs (23) angeordnet ist, der den vertikalen Driftbereich (21b) und den Source-Bereich (25) trennt, und – der Halbleiterbereich (42) ersten Leitfähigkeitstyps gegenüberliegend zu wenigstens einem Teil eines Abschnitts des vertikalen Driftbereichs (21b) angeordnet ist, der an der einen der Hauptoberflächen angeordnet ist.
  2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Halbleiterbereich (42) ersten Leitfähigkeitstyps in Kontakt mit einem Teil des Abschnitts des vertikalen Driftbereichs (21b) befindet, der an der einen der Hauptoberflächen angeordnet ist, und durch den vertikalen Driftbereich (21b) von dem Körperbereich (23) getrennt ist.
  3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner eine Source-Elektrode (34) aufweist, die die eine der Hauptoberflächen bedeckt und elektrisch mit dem Source-Bereich (25) verbunden ist, wobei der Halbleiterbereich (42) ersten Leitfähigkeitstyps elektrisch mit der Source-Elektrode (34) verbunden ist.
  4. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterbereich (42) ersten Leitfähigkeitstyps elektrisch mit einer Gate-Elektrode (36b) des Gate-Isolierabschnitts (36) verbunden ist.
  5. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterschicht (20) ein Siliziumkarbid-Halbleiter oder ein Nitrid-Halbleiter ist.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019177121A (ja) * 2018-03-30 2019-10-17 株式会社三洋物産 遊技機
JP7110821B2 (ja) * 2018-08-22 2022-08-02 株式会社デンソー スイッチング素子
CN109904216B (zh) * 2019-01-28 2021-09-28 西安电子科技大学 具有AlGaN/GaN异质结的垂直型场效应晶体管及其制作方法
CN111146292B (zh) * 2020-01-17 2021-05-14 电子科技大学 一种具有集成续流二极管的纵向GaN MOS
CN112349781A (zh) * 2020-11-05 2021-02-09 湖南大学 一种异质集成二极管的SiC MOSFET器件
CN112599524B (zh) * 2020-12-18 2022-09-20 浙江大学杭州国际科创中心 一种具有增强可靠性的碳化硅功率mosfet器件
CN117253923A (zh) * 2023-11-20 2023-12-19 深圳平创半导体有限公司 集成jbs的凸台分裂栅碳化硅mosfet及制备工艺

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015041719A (ja) 2013-08-23 2015-03-02 富士電機株式会社 ワイドバンドギャップ絶縁ゲート型半導体装置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4537646B2 (ja) 2002-06-14 2010-09-01 株式会社東芝 半導体装置
US7221010B2 (en) * 2002-12-20 2007-05-22 Cree, Inc. Vertical JFET limited silicon carbide power metal-oxide semiconductor field effect transistors
JP3940699B2 (ja) * 2003-05-16 2007-07-04 株式会社東芝 電力用半導体素子
JP2005011846A (ja) * 2003-06-16 2005-01-13 Nissan Motor Co Ltd 半導体装置
JP4712459B2 (ja) * 2005-07-08 2011-06-29 パナソニック株式会社 トランジスタ及びその動作方法
JP5017877B2 (ja) * 2006-02-09 2012-09-05 日産自動車株式会社 半導体装置
CN102414818B (zh) * 2009-04-30 2013-03-20 松下电器产业株式会社 半导体元件、半导体装置及电力变换器
JP5616665B2 (ja) 2010-03-30 2014-10-29 ローム株式会社 半導体装置
JP5574923B2 (ja) * 2010-11-10 2014-08-20 三菱電機株式会社 半導体装置およびその製造方法
JP5655570B2 (ja) * 2011-01-06 2015-01-21 住友電気工業株式会社 半導体装置の製造方法
US9530844B2 (en) * 2012-12-28 2016-12-27 Cree, Inc. Transistor structures having reduced electrical field at the gate oxide and methods for making same
CN105140270B (zh) * 2015-07-29 2018-01-09 电子科技大学 一种增强型hemt器件
JP6461063B2 (ja) 2016-09-28 2019-01-30 トヨタ自動車株式会社 半導体装置とその製造方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015041719A (ja) 2013-08-23 2015-03-02 富士電機株式会社 ワイドバンドギャップ絶縁ゲート型半導体装置

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US20180090571A1 (en) 2018-03-29

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