DE112014006733B4 - Semiconductor device, power module, power converter, and semiconductor device manufacturing method - Google Patents

Semiconductor device, power module, power converter, and semiconductor device manufacturing method Download PDF

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Abstract

Halbleitervorrichtung (1), die Folgendes umfasst:ein Halbleitersubstrat (10) eines ersten Leitfähigkeitstyps mit einer ersten Hauptebene (10a) und einer zweiten Hauptebene (10b) auf der entgegengesetzten Seite der ersten Hauptebene (10a);eine Halbleiterschicht (12) des ersten Leitfähigkeitstyps, die über der ersten Hauptebene (10a) des Halbleitersubstrats (10) ausgebildet ist;einen ersten Halbleiterbereich (13), der in einer oberen Schicht der Halbleiterschicht (12) ausgebildet ist, wobei der erste Halbleiterbereich (13) einen zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist, der vom ersten Leitfähigkeitstyp verschieden ist;einen zweiten Halbleiterbereich (14) des ersten Leitfähigkeitstyps, der in einer oberen Schicht des ersten Halbleiterbereichs (13) ausgebildet ist;einen dritten Halbleiterbereich (15) des zweiten Leitfähigkeitstyps, der in der oberen Schicht des ersten Halbleiterbereichs (13) ausgebildet ist;eine Gate-Elektrode (19), die über einer oberen Oberfläche eines Abschnitts des ersten Halbleiterbereichs (13) ausgebildet ist, der zwischen den zweiten Halbleiterbereich (14) und die Halbleiterschicht (12) eingelegt ist, wobei ein Gate-Isolationsfilm (18) dazwischen eingefügt ist;eine Source-Elektrode (21), die über dem zweiten Halbleiterbereich (14) und über dem dritten Halbleiterbereich (15) ausgebildet ist;eine Drain-Elektrode (22), die über der zweiten Hauptebene (10b) des Halbleitersubstrats (10) ausgebildet ist; undeinen vierten Halbleiterbereich (24) des ersten Leitfähigkeitstyps, der in einem Abschnitt der Halbleiterschicht (12) ausgebildet ist, der unter dem ersten Halbleiterbereich (13) liegt;wobei das Halbleitersubstrat (10), die Halbleiterschicht (12), der erste Halbleiterbereich (13), der zweite Halbleiterbereich (14), der dritte Halbleiterbereich (15) und der vierte Halbleiterbereich (24) aus Siliziumcarbid bestehen;wobei die Halbleiterschicht (12) einen ersten Halbleiterabschnitt (16) umfasst, der aus einer oberen Schicht der Halbleiterschicht benachbart zum ersten Halbleiterbereich (13) ausgebildet ist;wobei der vierte Halbleiterbereich (24) mit Elementen zum Ausbilden von Kristalldefekten dotiert ist; undwobei entweder der erste Halbleiterabschnitt (16) mit den Elementen zum Ausbilden von Kristalldefekten in einer solchen Weise dotiert ist, dass die Konzentration der Elemente zum Ausbilden von Kristalldefekten im ersten Halbleiterabschnitt (16) niedriger ist als die Konzentration der Elemente zum Ausbilden von Kristalldefekten im vierten Halbleiterbereich (24) oder der erste Halbleiterabschnitt (16) nicht mit den Elementen zum Ausbilden von Kristalldefekten dotiert ist,dadurch gekennzeichnet, dassder vierte Halbleiterbereich (24) mit einer unteren Oberfläche des ersten Halbleiterbereichs (13) in Kontakt steht.A semiconductor device (1) comprising: a semiconductor substrate (10) of a first conductivity type having a first main plane (10a) and a second main plane (10b) on the opposite side of the first main plane (10a); a semiconductor layer (12) of the first conductivity type formed over the first main plane (10a) of the semiconductor substrate (10); a first semiconductor region (13) formed in an upper layer of the semiconductor layer (12), the first semiconductor region (13) having a second conductivity type which is different from the first conductivity type; a second semiconductor region (14) of the first conductivity type, which is formed in an upper layer of the first semiconductor region (13); a third semiconductor region (15) of the second conductivity type, which is formed in the upper layer of the first semiconductor region (13 ); a gate electrode (19) disposed over a top surface of a portion of the first Ha semiconductor region (13) is formed, which is sandwiched between the second semiconductor region (14) and the semiconductor layer (12) with a gate insulating film (18) interposed therebetween; a source electrode (21) which is located over the second semiconductor region ( 14) and is formed over the third semiconductor region (15); a drain electrode (22) formed over the second major plane (10b) of the semiconductor substrate (10); anda fourth semiconductor region (24) of the first conductivity type formed in a portion of the semiconductor layer (12) underlying the first semiconductor region (13); wherein the semiconductor substrate (10), the semiconductor layer (12), the first semiconductor region (13 ), the second semiconductor region (14), the third semiconductor region (15) and the fourth semiconductor region (24) consist of silicon carbide; wherein the semiconductor layer (12) comprises a first semiconductor section (16) consisting of an upper layer of the semiconductor layer adjacent to the first Semiconductor region (13) is formed, wherein the fourth semiconductor region (24) is doped with elements for forming crystal defects; and wherein either said first semiconductor section (16) is doped with the elements for forming crystal defects in such a manner that the concentration of the elements for forming crystal defects in the first semiconductor section (16) is lower than the concentration of the elements for forming crystal defects in the fourth The semiconductor region (24) or the first semiconductor portion (16) is not doped with the elements for forming crystal defects, characterized in that the fourth semiconductor region (24) is in contact with a lower surface of the first semiconductor region (13).

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halbleitervorrichtung, ein Leistungsmodul und einen Leistungsumsetzer. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Halbleitervorrichtung, ein Leistungsmodul und einen Leistungsumsetzer jeweils mit einem Schaltelement.The present invention relates to a semiconductor device, a power module and a power converter. In particular, the present invention relates to a semiconductor device, a power module and a power converter each having a switching element.

Stand der TechnikState of the art

Wechselrichtervorrichtungen wurden als Leistungsumsetzer für Anwendungen mit hoher Leistung verwendet, die das Umsetzen der Leistung, um Lasten mit hoher Leistung wie z. B. Motoren anzutreiben, zwischen Gleichstrom und Wechselstrom beinhalten. Die Wechselrichtervorrichtung, die als Leistungsumsetzer für solche Anwendungen mit hoher Leistung wirkt, weist ein Leistungsmodul auf, das als Wechselrichterschaltung dient. Das Leistungsmodul, das als Wechselrichterschaltung wirkt, weist mehrere Schaltelemente auf, die jeweils als Halbleitervorrichtung funktionieren.Inverter devices have been used as power converters for high power applications that require converting the power to power loads such as high power loads. B. to drive motors, include between direct current and alternating current. The inverter device, which acts as a power converter for such high-power applications, has a power module which serves as an inverter circuit. The power module functioning as an inverter circuit has a plurality of switching elements each functioning as a semiconductor device.

Das Durchschlagfeld von Halbleitern mit breiter Bandlücke wie z. B. Siliziumcarbid (SiC) ist etwa 10-mal so groß wie jenes von Silizium (Si). Die Stehspannung von vertikalen Metall-Isolator-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MISFET), die als Schaltelemente wirken, die jeweils aus SiC bestehen, liegt umfangreich im Bereich von mehreren hundert Spannungen (V) bis mehreren Kilovolt (kV). Dies hat die Entwicklung von Leistungsumsetzern veranlasst, die für die vorstehend erwähnten Anwendungen mit hoher Leistung geeignet sind, wobei jeder Leistungsumsetzer ein Leistungsmodul aufweist, das vertikale MISFETs umfasst, die aus SiC bestehen.The breakdown field of semiconductors with a wide band gap such as B. Silicon carbide (SiC) is about 10 times that of silicon (Si). The withstand voltage of vertical metal-insulator-semiconductor field effect transistors (MISFET), which act as switching elements, each made of SiC, is extensively in the range of several hundred voltages (V) to several kilovolts (kV). This has prompted the development of power converters suitable for the high power applications mentioned above, each power converter having a power module comprising vertical MISFETs made of SiC.

Die japanische Patentanmeldung JP 2011-109018 A (Patentliteratur 1) offenbart eine Technologie hinsichtlich eines Halbleiterelements mit Halbleiterschichten, die aus Siliziumcarbid bestehen. Das in der Patentliteratur 1 beschriebene Halbleiterelement umfasst ein Substrat, das aus einem Siliziumcarbid-Halbleiter besteht, und eine Pufferschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps, die über dem Substrat ausgebildet ist und aus dem Siliziumcarbid-Halbleiter besteht. Das in der Patentliteratur 1 beschriebene Halbleiterelement umfasst ferner eine Driftschicht des ersten Leitfähigkeitstyps, die über der Pufferschicht ausgebildet ist und aus dem Siliziumcarbid-Halbleiter besteht, und eine Halbleiterschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die über der Driftschicht ausgebildet ist und aus Siliziumcarbid besteht. Darüber hinaus offenbart die Patentliteratur 2 ein Halbleiterbauelement mit einem Halbleiter mit breitem Bandabstand.The Japanese patent application JP 2011-109018 A (Patent Literature 1) discloses a technology regarding a semiconductor element having semiconductor layers made of silicon carbide. The semiconductor element described in Patent Literature 1 comprises a substrate made of a silicon carbide semiconductor and a buffer layer of a first conductivity type formed over the substrate and made of the silicon carbide semiconductor. The semiconductor element described in Patent Literature 1 further comprises a first conductivity type drift layer formed over the buffer layer and made of the silicon carbide semiconductor, and a second conductivity type semiconductor layer formed over the drift layer and made of silicon carbide. In addition, Patent Literature 2 discloses a semiconductor device having a wide band gap semiconductor.

Die nachstehend angeführte Nicht-Patentliteratur 1 beschreibt die Verschlechterung einer Eigenschaft, die „Durchlassspannungsverschlechterung“ genannt wird, die für Halbleiterelemente mit Halbleiterschichten, die aus Siliziumcarbid bestehen, spezifisch ist.The below-mentioned Non-Patent Literature 1 describes the deterioration of a property called “forward voltage deterioration” which is specific to semiconductor elements having semiconductor layers made of silicon carbide.

EntgegenhaltungslisteCitation list

PatentliteraturPatent literature

Patentliteratur 1: JP 2011-109018 A Patentliteratur 2: JP 2014-017326 A Patent Literature 1: JP 2011-109018 A Patent literature 2: JP 2014-017326 A

Nicht-PatentliteraturNon-patent literature

Nicht-Patentliteratur 1: K. Konishi u. a., „Stacking fault expansion from basal plane dislocations converted into threading edge dislocations in 4H-SiC epilayers under high current stress“, Journal of Applied Physics, 114, S. 014504 (2013).Non-patent literature 1: K. Konishi et al., “Stacking fault expansion from basal plane dislocations converted into threading edge dislocations in 4H-SiC epilayers under high current stress”, Journal of Applied Physics, 114, p. 014504 (2013).

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Technisches ProblemTechnical problem

Das vorstehend erwähnte Leistungsmodul, das als Wechselrichterschaltung mit mehreren Schaltelementen wirkt, kann eine Last mit hoher Induktivität aufweisen, die mit dem Ausgangsanschluss des Leistungsmoduls verbunden ist. Wenn dies der Fall ist, wenn jedes der mehreren Schaltelemente vom Ein-Zustand in den Aus-Zustand umgeschaltet wird, fließt ein Strom durch die Wechselrichterschaltung in einer Richtung entgegengesetzt zu jener des Ein-Zustands-Stroms des Schaltelements. Die Wechselrichterschaltung muss folglich eine sogenannte „Freilaufdiode“ aufweisen, die parallel geschaltet ist, so dass der Durchlassstrom durch die Diode unter der Aus-Zustands-Bedingung fließt.The aforementioned power module, which functions as an inverter circuit having a plurality of switching elements, may have a high inductance load connected to the output terminal of the power module. If so, when each of the plurality of switching elements is switched from the on-state to the off-state, a current flows through the inverter circuit in a direction opposite to that of the on-state current of the switching element. The inverter circuit must consequently have a so-called “freewheeling diode” which is connected in parallel so that the forward current flows through the diode under the off-state condition.

Unterdessen beinhaltet der vertikale MISFET eine Body-Diode zwischen seiner Source- und Drain-Elektrode, wobei die Body-Diode als Freilaufdiode wirkt und in der Lage ist, den Durchlassstrom unter der Aus-Zustands-Bedingung fließen zu lassen. Es folgt, dass das Leistungsmodul mit vertikalen MISFETs als seinen Schaltelementen keinen Bedarf hat, zusätzliche Freilaufdioden zu haben, die in einer Weise außerhalb dieser MISFETs angebracht sind.Meanwhile, the vertical MISFET includes a body diode between its source and drain electrodes, the body diode acting as a free wheeling diode and being able to let the forward current flow under the off-state condition. It follows that the power module with vertical MISFETs as its switching elements has no need to have additional freewheeling diodes mounted in a manner outside of these MISFETs.

Wenn jedoch die vertikalen MISFETs, die im Leistungsmodul enthalten sind, das als Wechselrichterschaltung wirkt, aus SiC bestehen, kann der Durchlassstrom, der durch die Body-Dioden innerhalb der vertikalen MISFETs fließt, die vorstehend erwähnte Durchlassspannungsverschlechterung erleiden, die zu einer Erhöhung des Einschaltwiderstandes der MISFETs führt. Die Durchlassspannungsverschlechterung erhöht, wenn sie stattfindet, den Leistungsverlust des Leistungsmoduls, das als Wechselrichterschaltung wirkt.However, if the vertical MISFETs included in the power module that acts as the inverter circuit are made of SiC, the forward current flowing through the body diodes within the vertical MISFETs may suffer the aforementioned forward voltage degradation, which increases the on-resistance of the MISFETs leads. The forward voltage degradation increases when it occurs Power loss of the power module that acts as an inverter circuit.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Halbleitervorrichtung zu schaffen, die verhindert oder unterbindet, dass die Durchlassspannungsverschlechterung stattfindet, wenn ein Durchlassstrom durch die Body-Dioden von vertikalen MISFETs, die aus SiC bestehen, in der Halbleitervorrichtung fließt. Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Leistungsmodul mit solchen Halbleitervorrichtungen, das in der Lage ist, den Leistungsverlust zu verringern, der der Durchlassspannungsverschlechterung zuzuschreiben ist, sowie einen Leistungsumsetzer mit einem solchen Leistungsmodul zu schaffen.An object of the present invention is to provide a semiconductor device that prevents or inhibits the forward voltage deterioration from occurring when a forward current flows through the body diodes of vertical MISFETs made of SiC in the semiconductor device. Another object of the present invention is to provide a power module including such semiconductor devices capable of reducing the power loss attributable to forward voltage degradation and a power converter including such a power module.

Die obigen und weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden beim Lesen der folgenden Beschreibung und der angehängten Zeichnungen ersichtlich.The above and other objects and advantages of the present invention will become apparent upon reading the following description and the accompanying drawings.

Lösung für das ProblemSolution to the problem

Typische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die nachstehend offenbart werden, werden nachstehend kurz umrissen.Typical embodiments of the present invention disclosed below are briefly outlined below.

Gemäß einer typischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Halbleitervorrichtung geschaffen, die umfasst: ein Halbleitersubstrat eines ersten Leitfähigkeitstyps mit einer ersten Hauptebene und einer zweiten Hauptebene auf der entgegengesetzten Seite der ersten Hauptebene; eine Halbleiterschicht des ersten Leitfähigkeitstyps, die über der ersten Hauptebene des Halbleitersubstrats ausgebildet ist; und einen ersten Halbleiterbereich, der in einer oberen Schicht der Halbleiterschicht ausgebildet ist, wobei der erste Halbleiterbereich einen zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist, der vom ersten Leitfähigkeitstyp verschieden ist. Die Halbleitervorrichtung umfasst auch: einen zweiten Halbleiterbereich des ersten Leitfähigkeitstyps, der in einer oberen Schicht des ersten Halbleiterbereichs ausgebildet ist; einen dritten Halbleiterbereich des zweiten Leitfähigkeitstyps, der in der oberen Schicht des ersten Halbleiterbereichs ausgebildet ist; und eine Gate-Elektrode, die über der oberen Oberfläche eines Abschnitts des ersten Halbleiterbereichs ausgebildet ist, der zwischen den zweiten Halbleiterbereich und die Halbleiterschicht eingelegt ist, wobei ein Gate-Isolationsfilm dazwischen eingefügt ist. Die Halbleitervorrichtung umfasst ferner: eine Source-Elektrode, die über dem zweiten Halbleiterbereich und über dem dritten Halbleiterbereich ausgebildet ist; eine Drain-Elektrode, die über der zweiten Hauptebene des Halbleitersubstrats ausgebildet ist; und einen vierten Halbleiterbereich des ersten Leitfähigkeitstyps, der in einem Abschnitt der Halbleiterschicht ausgebildet ist, der unter dem ersten Halbleiterbereich liegt. Das Halbleitersubstrat, die Halbleiterschicht, der erste Halbleiterbereich, der zweite Halbleiterbereich, der dritte Halbleiterbereich und der vierte Halbleiterbereich bestehen aus Siliziumcarbid. Die Halbleiterschicht umfasst einen ersten Halbleiterabschnitt, der aus einer oberen Schicht der Halbleiterschicht benachbart zum ersten Halbleiterbereich ausgebildet ist. Der vierte Halbleiterbereich ist mit inerten Elementen dotiert. Entweder ist der erste Halbleiterabschnitt mit dem inerten Elementen in einer solchen Weise dotiert, dass die Konzentration der inerten Elemente im ersten Halbleiterabschnitt niedriger ist als die Konzentration der inerten Elemente im vierten Halbleiterbereich, oder der erste Halbleiterabschnitt ist nicht mit den inerten Elementen dotiert, wobei der vierte Halbleiterbereich mit einer unteren Oberfläche des ersten Halbleiterbereichs in Kontakt steht.According to a typical embodiment of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising: a semiconductor substrate of a first conductivity type having a first main plane and a second main plane on the opposite side of the first main plane; a semiconductor layer of the first conductivity type formed over the first major plane of the semiconductor substrate; and a first semiconductor region formed in an upper layer of the semiconductor layer, the first semiconductor region having a second conductivity type different from the first conductivity type. The semiconductor device also includes: a second semiconductor region of the first conductivity type formed in an upper layer of the first semiconductor region; a third semiconductor region of the second conductivity type formed in the upper layer of the first semiconductor region; and a gate electrode formed over the top surface of a portion of the first semiconductor region sandwiched between the second semiconductor region and the semiconductor layer with a gate insulating film interposed therebetween. The semiconductor device further includes: a source electrode formed over the second semiconductor region and over the third semiconductor region; a drain electrode formed over the second major plane of the semiconductor substrate; and a fourth semiconductor region of the first conductivity type formed in a portion of the semiconductor layer underlying the first semiconductor region. The semiconductor substrate, the semiconductor layer, the first semiconductor region, the second semiconductor region, the third semiconductor region and the fourth semiconductor region consist of silicon carbide. The semiconductor layer comprises a first semiconductor section composed of an upper Layer of the semiconductor layer is formed adjacent to the first semiconductor region. The fourth semiconductor region is doped with inert elements. Either the first semiconductor section is doped with the inert elements in such a way that the concentration of the inert elements in the first semiconductor section is lower than the concentration of the inert elements in the fourth semiconductor region, or the first semiconductor section is not doped with the inert elements, the fourth semiconductor region is in contact with a lower surface of the first semiconductor region.

Gemäß einer anderen typischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Halbleitervorrichtungs-Herstellungsverfahren geschaffen, das umfasst: einen Schritt zum Ausbilden einer Halbleiterschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps über einer ersten Hauptebene eines Halbleitersubstrats des ersten Leitfähigkeitstyps, das die erste Hauptebene und eine zweite Hauptebene auf der entgegengesetzten Seite der ersten Hauptebene aufweist; und einen Schritt zum Ausbilden eines ersten Halbleiterbereichs in einer oberen Schicht der Halbleiterschicht, wobei der erste Halbleiterbereich einen zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist, der vom ersten Leitfähigkeitstyp verschieden ist. Das Halbleitervorrichtungs-Herstellungsverfahren umfasst auch: einen Schritt zum Ausbilden eines zweiten Halbleiterbereichs des ersten Leitfähigkeitstyps in einer oberen Schicht des ersten Halbleiterbereichs; einen Schritt zum Ausbilden eines dritten Halbleiterbereichs des zweiten Leitfähigkeitstyps in der oberen Schicht des ersten Halbleiterbereichs; und einen Schritt zum Ausbilden einer Gate-Elektrode über der oberen Oberflä- che eines Abschnitts des ersten Halbleiterbereichs, der zwischen den zweiten Halbleiterbereich und die Halbleiterschicht eingelegt ist, wo bei ein Gate-Isolationsfilm dazwischen eingefügt ist. Das Halbleitervorrichtungs-Herstellungsverfahren umfasst ferner: einen Schritt zum Ausbilden einer Source-Elektrode über dem zweiten Halbleiterbereich und über dem dritten Halbleiterbereich; und einen Schritt zum Ausbilden einer Drain-Elektrode über der zweiten Hauptebene des Halbleitersubstrats. Der Schritt zum Ausbilden des ersten Halbleiterbereichs bildet einen vierten Halbleiterbereich des ersten Leitfähigkeitstyps in einem Abschnitt der Halbleiterschicht aus, der unter dem ersten Halbleiterbereich liegt, wobei der vierte Halbleiterbereich mit inerten Elementen dotiert ist. Das Halbleitersubstrat, die Halbleiterschicht, der erste Halbleiterbereich, der zweite Halbleiterbereich, der dritte Halbleiterbereich und der vierte Halbleiterbereich bestehen aus Siliziumcarbid. Entweder wird ein erster Halbleiterabschnitt, der aus einer oberen Schicht der Halbleiterschicht benachbart zum ersten Halbleiterbereich ausgebildet ist, mit den inerten Elementen in einer solchen Weise dotiert, dass die Konzentration der inerten Elemente im ersten Halbleiterabschnitt niedriger ist als die Konzentration der inerten Elemente im vierten Halbleiterbereich, oder der erste Halbleiterabschnitt wird nicht mit den inerten Elementen dotiert, wobei der vierte Halbleiterbereich mit einer unteren Oberfläche des ersten Halbleiterbereichs in Kontakt steht.According to another typical embodiment of the present invention, there is provided a semiconductor device manufacturing method comprising: a step of forming a semiconductor layer of a first conductivity type over a first main plane of a semiconductor substrate of the first conductivity type having the first main plane and a second main plane on the opposite side of the having first main level; and a step of forming a first semiconductor region in an upper layer of the semiconductor layer, the first semiconductor region having a second conductivity type different from the first conductivity type. The semiconductor device manufacturing method also includes: a step of forming a second semiconductor region of the first conductivity type in an upper layer of the first semiconductor region; a step of forming a third semiconductor region of the second conductivity type in the upper layer of the first semiconductor region; and a step of forming a gate electrode over the upper surface of a portion of the first semiconductor region sandwiched between the second semiconductor region and the semiconductor layer with a gate insulating film sandwiched therebetween. The semiconductor device manufacturing method further includes: a step of forming a source electrode over the second semiconductor region and over the third semiconductor region; and a step of forming a drain electrode over the second major plane of the semiconductor substrate. The step of forming the first semiconductor region forms a fourth semiconductor region of the first conductivity type in a portion of the semiconductor layer that lies under the first semiconductor region, the fourth semiconductor region being doped with inert elements. The semiconductor substrate, the semiconductor layer, the first semiconductor region, the second semiconductor region, the third semiconductor region and the fourth semiconductor region consist of silicon carbide. Either a first semiconductor section, which is formed from an upper layer of the semiconductor layer adjacent to the first semiconductor region, is doped with the inert elements in such a way that the concentration of the inert elements in the first semiconductor section is lower than the concentration of the inert elements in the fourth semiconductor region , or the first semiconductor section is not doped with the inert elements, the fourth semiconductor region being in contact with a lower surface of the first semiconductor region.

Vorteilhafte Effekte der ErfindungAdvantageous Effects of the Invention

Die vorteilhaften Effekte, die durch die typischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zur Verfügung gestellt werden, werden nachstehend kurz umrissen.The beneficial effects provided by the typical embodiments of the present invention are briefly outlined below.

Die Halbleitervorrichtung als eine typische Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verhindert oder unterbindet, dass eine Durchlassspannungsverschlechterung stattfindet, wenn ein Durch- lassstrom durch die Body-Dioden von vertikalen MISFETs, die aus SiC bestehen, in der Halbleitervorrichtung fließt.The semiconductor device as a typical embodiment of the present invention prevents or inhibits forward voltage degradation from occurring when forward current flows through the body diodes of vertical MISFETs made of SiC in the semiconductor device.

FigurenlisteFigure list

  • 1 ist eine Draufsicht einer Halbleitervorrichtung als erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 1 Fig. 13 is a plan view of a semiconductor device as a first embodiment of the present invention.
  • 2 ist ein Satz von Hauptteilschnittansichten der Halbleitervorrichtung als erste Ausführungsform. 2 Fig. 13 is a set of main part sectional views of the semiconductor device as the first embodiment.
  • 3 ist ein Ablaufplan, der einen Teil eines Herstellungsprozesses für die Halbleitervorrichtung als erste Ausführungsform zeigt. 3 Fig. 13 is a flow chart showing part of a manufacturing process for the semiconductor device as the first embodiment.
  • 4 ist ein anderer Ablaufplan, der einen Teil des Herstellungsprozesses für die Halbleitervorrichtung als erste Ausführungsform zeigt. 4th Fig. 13 is another flow chart showing part of the manufacturing process for the semiconductor device as the first embodiment.
  • 5 ist ein Satz von Hauptteilschnittansichten der Halbleitervorrichtung als erste Ausführungsform, die sich im Herstellungsprozess befindet. 5 Fig. 13 is a set of main part sectional views of the semiconductor device as the first embodiment which is in the manufacturing process.
  • 6 ist ein anderer Satz von Hauptteilschnittansichten der Halbleitervorrichtung als erste Ausführungsform, die sich im Herstellungsprozess befindet. 6th Fig. 13 is another set of main part sectional views of the semiconductor device as the first embodiment which is in the manufacturing process.
  • 7 ist ein anderer Satz von Hauptteilschnittansichten der Halbleitervorrichtung als erste Ausführungsform, die sich im Herstellungsprozess befindet. 7th Fig. 13 is another set of main part sectional views of the semiconductor device as the first embodiment which is in the manufacturing process.
  • 8 ist ein anderer Satz von Hauptteilschnittansichten der Halbleitervorrichtung als erste Ausführungsform, die sich im Herstellungsprozess befindet. 8th Fig. 13 is another set of main part sectional views of the semiconductor device as the first embodiment which is in the manufacturing process.
  • 9 ist ein anderer Satz von Hauptteilschnittansichten der Halbleitervorrichtung als erste Ausführungsform, die sich im Herstellungsprozess befindet. 9 Fig. 13 is another set of main part sectional views of the semiconductor device as the first embodiment which is in the manufacturing process.
  • 10 ist ein anderer Satz von Hauptteilschnittansichten der Halbleitervorrichtung als erste Ausführungsform, die sich im Herstellungsprozess befindet. 10 Fig. 13 is another set of main part sectional views of the semiconductor device as the first embodiment which is in the manufacturing process.
  • 11 ist ein anderer Satz von Hauptteilschnittansichten der Halbleitervorrichtung als erste Ausführungsform, die sich im Herstellungsprozess befindet. 11 Fig. 13 is another set of main part sectional views of the semiconductor device as the first embodiment which is in the manufacturing process.
  • 12 ist ein anderer Satz von Hauptteilschnittansichten der Halbleitervorrichtung als erste Ausführungsform, die sich im Herstellungsprozess befindet. 12th Fig. 13 is another set of main part sectional views of the semiconductor device as the first embodiment which is in the manufacturing process.
  • 13 ist ein anderer Satz von Hauptteilschnittansichten der Halbleitervorrichtung als erste Ausführungsform, die sich im Herstellungsprozess befindet. 13th Fig. 13 is another set of main part sectional views of the semiconductor device as the first embodiment which is in the manufacturing process.
  • 14 ist ein anderer Satz von Hauptteilschnittansichten der Halbleitervorrichtung als erste Ausführungsform, die sich im Herstellungsprozess befindet. 14th Fig. 13 is another set of main part sectional views of the semiconductor device as the first embodiment which is in the manufacturing process.
  • 15 ist ein anderer Satz von Hauptteilschnittansichten der Halbleitervorrichtung als erste Ausführungsform, die sich im Herstellungsprozess befindet. 15th Fig. 13 is another set of main part sectional views of the semiconductor device as the first embodiment which is in the manufacturing process.
  • 16 ist eine schematische Ansicht, die eine Struktur eines Motorsystems unter Verwendung der ersten Ausführungsform zeigt. 16 Fig. 13 is a schematic view showing a structure of an engine system using the first embodiment.
  • 17 ist ein Satz von Hauptteilschnittansichten einer Halbleitervorrichtung als Vergleichsbeispiel. 17th Fig. 13 is a set of main part sectional views of a semiconductor device as a comparative example.
  • 18 ist ein Satz von Hauptteilschnittansichten einer Halbleitervorrichtung als zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 18th Fig. 13 is a set of main part sectional views of a semiconductor device as a second embodiment of the present invention.
  • 19 ist ein Ablaufplan, der einen Teil eines Herstellungsprozesses für die Halbleitervorrichtung als zweite Ausführungsform zeigt. 19th Fig. 13 is a flow chart showing part of a manufacturing process for the semiconductor device as a second embodiment.
  • 20 ist ein Satz von Hauptteilschnittansichten der Halbleitervorrichtung als zweite Ausführungsform, die sich im Herstellungsprozess befindet. 20th Fig. 13 is a set of main part sectional views of the semiconductor device as a second embodiment which is in the manufacturing process.
  • 21 ist ein anderer Satz von Hauptteilschnittansichten der Halbleitervorrichtung als zweite Ausführungsform, die sich im Herstellungsprozess befindet. 21 Fig. 13 is another set of main part sectional views of the semiconductor device as a second embodiment which is in the manufacturing process.
  • 22 ist ein anderer Satz von Hauptteilschnittansichten der Halbleitervorrichtung als zweite Ausführungsform, die sich im Herstellungsprozess befindet. 22nd Fig. 13 is another set of main part sectional views of the semiconductor device as a second embodiment which is in the manufacturing process.
  • 23 ist eine schematische Ansicht, die eine Struktur eines Dreiphasen-Motorsystems als dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 23 Fig. 13 is a schematic view showing a structure of a three-phase motor system as a third embodiment of the present invention.
  • 24 ist eine schematische Ansicht, die eine Struktur eines Elektrofahrzeugs als vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 24 Fig. 13 is a schematic view showing a structure of an electric vehicle as a fourth embodiment of the present invention.
  • 25 ist ein Schaltplan eines Hochsetzstellers zur Verwendung bei dem Fahrzeug der vierten Ausführungsform. 25th Fig. 13 is a circuit diagram of a boost converter for use in the vehicle of the fourth embodiment.
  • 26 ist eine schematische Ansicht, die eine Struktur eines Eisenbahnfahrzeugs als fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 26th Fig. 13 is a schematic view showing a structure of a railroad vehicle as a fifth embodiment of the present invention.

Beschreibung der AusführungsformenDescription of the embodiments

In der folgenden Beschreibung jeder bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Ausführungsform in mehreren Abschnitten oder Beispielen, wie erforderlich, erläutert werden. Diese Abschnitte oder Beispiele sind nicht ohne Bezug zueinander, sondern sind zueinander variabel, erläuternd oder komplementär, wenn nicht anders angegeben.In the following description of each preferred embodiment of the present invention, the embodiment may be explained in several sections or examples as necessary. These sections or examples are not without reference to one another, but are variable, explanatory or complementary to one another, unless otherwise stated.

In der nachstehenden Beschreibung jeder bevorzugten Ausführungsform bezeichnen Bezugnahmen auf die numerischen Aspekte der Zusammensetzungselemente, die die Ausführungsform bilden (einschließlich Größen, Werten, Mengen und Bereichen), lediglich Beispiele und begrenzen die Ausführungsform nicht, wenn nicht anders angegeben oder wenn die Zahlen nicht offensichtlich theoretisch bestimmt sind.In the description of each preferred embodiment below, references to the numerical aspects of the constituent elements making up the embodiment (including sizes, values, amounts and ranges) are meant to be exemplary only and are not intended to limit the embodiment unless otherwise specified or unless the numbers are obviously theoretical are determined.

In der Beschreibung, die von jeder bevorzugten Ausführungsform folgt, sind die Zusammensetzungselemente (einschließlich Schritten), die die Ausführungsform bilden, offensichtlich nicht unentbehrlich, wenn nicht anders angegeben oder wenn sie nicht deutlich theoretisch als unentbehrlich erachtet werden.In the description that follows of each preferred embodiment, the compositional elements (including steps) making up the embodiment are obviously not indispensable unless otherwise specified or unless clearly theoretically deemed indispensable.

In der folgenden Beschreibung jeder bevorzugten Ausführungsform umfassen ebenso Bezugnahmen auf die Formen oder die Positionsbeziehungen der Zusammensetzungselemente Formen, Konfigurationen oder Positionsbeziehungen, die zu den angegebenen Elementen annähernd oder ähnlich sind, wenn nicht anders angegeben oder wenn nicht das, was angegeben ist, offensichtlich alles andere theoretisch ausschließt. Dies gilt auch für die vorstehend erwähnten Werte und Bereiche der Elemente.In the following description of each preferred embodiment as well, references to the shapes or positional relationships of the composing elements include shapes, configurations or positional relationships approximated or similar to the elements indicated, unless otherwise indicated or unless what is indicated, obviously everything else theoretically excludes. This also applies to the values and ranges of the elements mentioned above.

Einige bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun nachstehend im Einzelnen mit Bezug auf die begleitende Zeichnung beschrieben. In den ganzen begleitenden Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente oder Komponenten mit gleichen Funktionen. In der Beschreibung, die folgt, werden die Erläuterungen von gleichen oder entsprechenden Teilen oder Abschnitten nicht wiederholt, wenn nicht speziell erforderlich.Some preferred embodiments of the present invention will now be described in detail below with reference to the accompanying drawings. Throughout the accompanying drawings, like reference numerals designate like elements or components with like functions. In the description that follows, the explanations of the same or corresponding parts or paragraphs are not repeated unless specifically required.

Bei den Schnittansichten, die die bevorzugten Ausführungsformen darstellen, können einige der gewöhnlichen Schraffierungen für eine leichte Betrachtung weggelassen sein. Bei den Draufsichten, die die Ausführungsformen darstellen, können einige Schraffierungen für eine leichte Betrachtung zu diesen hinzugefügt sein.In the sectional views illustrating the preferred embodiments, some of the usual hatching may be omitted for ease of viewing. In the plan views illustrating the embodiments, some hatching may be added to them for easy observation.

In der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen bedeutet der Ausdruck des Bereichs von „A-B“, dass der Bereich von A bis einschließlich B geht.In the following description of the preferred embodiments, the term "A-B" means that the range is from A to B, inclusive.

Erste AusführungsformFirst embodiment

<Halbleitervorrichtung><Semiconductor device>

Eine Halbleitervorrichtung als erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend beschrieben. Diese Halbleitervorrichtung als erste Ausführungsform umfasst vertikale MISFETs, die jeweils aus Siliziumcarbid (SiC) bestehen.A semiconductor device as a first embodiment of the present invention will be described below. This semiconductor device as the first embodiment includes vertical MISFETs each made of silicon carbide (SiC).

1 ist eine Draufsicht einer Halbleitervorrichtung als erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2 ist ein Satz von Hauptteilschnittansichten der Halbleitervorrichtung 1 als erste Ausführungsform. 2 gibt zwei Querschnitte an: einen, der in einem aktiven Gebiet AR1 liegt und auf der Linie A-A in 1 genommen ist, und einen anderen, der in einem Abschlussgebiet AR2 liegt und auf der Linie B-B in 1 genommen ist. Für ein leichtes Verständnis zeigt 1 eine Halbleitervorrichtung, wie durch einen Gate-Isolationsfilm 18, eine Gate-Elektrode 19, einen Zwischenschicht-Isolationsfilm 20, eine Source-Elektrode 21 und eine Kontaktelektrode 21a gesehen, die alle als entfernt angenommen werden. 1 Fig. 13 is a plan view of a semiconductor device as a first embodiment of the present invention. 2 Fig. 13 is a set of main part sectional views of the semiconductor device 1 as a first embodiment. 2 indicates two cross sections: one that is in an active area AR1 and on the line AA in 1 is taken, and another one that is in a graduation area AR2 and on the line BB in 1 is taken. Shows for easy understanding 1 a semiconductor device such as through a gate insulating film 18th , a gate electrode 19th , an interlayer insulating film 20th , a source electrode 21 and a contact electrode 21a seen, all of which are taken as removed.

Wie in 1 und 2 gezeigt, weist die Halbleitervorrichtung 1 der ersten Ausführungsform ein SiC-Substrat 10 vom n+-Typ auf, das als Halbleitersubstrat dient.As in 1 and 2 shown, the semiconductor device 1 of the first embodiment has an n + -type SiC substrate 10 serving as a semiconductor substrate.

Das SiC-Substrat 10 vom n+-Typ ist ein Halbleitersubstrat vom n-Typ, das aus Siliziumcarbid (SiC) besteht, das mit Störstellen vom n-Typ wie z. B. Stickstoff (N) oder Phosphor (P) dotiert ist. Das heißt, das SiC-Substrat 10 vom n+-Typ, das als Halbleitersubstrat dient, weist den n-Leitfähigkeitstyp auf. Die Konzentration der Störstellen vom n-Typ im SiC-Substrat 10 vom n+-Typ ist relativ hoch, beispielsweise von etwa 1 × 1018 bis 1 × 1021 cm-3. Das SiC-Substrat 10 vom n+-Typ weist eine Dicke von beispielsweise etwa 50 bis 500 µm auf.The SiC substrate 10 of the n + -type is a semiconductor substrate of the n-type, which consists of silicon carbide (SiC), which with impurities of the n-type such. B. nitrogen (N) or phosphorus (P) is doped. That is, the n + -type SiC substrate 10 serving as a semiconductor substrate has the n-conductivity type. The concentration of the n-type impurity in the n + -type SiC substrate 10 is relatively high, for example from about 1 × 10 18 to 1 × 10 21 cm -3 . The n + -type SiC substrate 10 has a thickness of, for example, about 50 to 500 μm.

Das SiC-Substrat 10 vom n+-Typ weist eine obere Oberfläche 10a als eine Hauptebene und eine untere Oberfläche 10b als andere Hauptebene auf. Das SiC-Substrat 10 vom n+-Typ weist das aktive Gebiet AR1 als Abschnitt der oberen Oberfläche 10a und das Abschlussgebiet AR2 als äußeren Umfangsbereich auf, der das aktive Gebiet AR1 in einer Draufsicht umgibt. Ein Body-Bereich 13a vom p-Typ und ein Kontaktbereich 15a sind im Abschlussgebiet AR2 angeordnet. The n + type SiC substrate 10 has an upper surface 10a as a main plane and a lower surface 10b than other main level on. The n + -type SiC substrate 10 has the active region AR1 as a section of the upper surface 10a and the graduation area AR2 as the outer peripheral area of the active area AR1 surrounds in a plan view. A body area 13a p-type and a contact area 15a are in the graduation area AR2 arranged.

In dieser Beschreibung bedeutet der Ausdruck „in einer Draufsicht“, dass das SiC-Substrat 10 vom n+-Typ in einer zu seiner oberen Oberfläche 10a senkrechten Richtung betrachtet wird.In this specification, the term “in a plan view” means that the n + -type SiC substrate 10 is in one to its upper surface 10a perpendicular direction is viewed.

In dem in 1 gezeigten Beispiel ist das aktive Gebiet AR1 auf der Mittenseite der oberen Oberfläche 10a des SiC-Substrats 10 vom n+-Typ angeordnet. Im aktiven Gebiet AR1 sind mehrere Zellen CL1, die jeweils aus einem vertikalen MISFET bestehen, über dem SiC-Substrat 10 vom n+-Typ ausgebildet. In der Draufsicht sind diese Zellen beispielsweise in einem Matrixmuster angeordnet. Das Abschlussgebiet AR2 ist auf der äußeren Umfangsseite der oberen Oberfläche 10a des SiC-Substrats 10 vom n+-Typ in einer Weise angeordnet, so dass es das aktive Gebiet AR1 umgibt. In einem Abschnitt des Abschlussgebiets AR2, der auf der Seite des aktiven Gebiets AR1 in der Draufsicht angeordnet ist, ist der Kontaktbereich 15a über der oberen Oberfläche 10a des SiC-Substrats 10 vom n+-Typ ausgebildet. In einem Abschnitt des Abschlussgebiets AR2, der auf der entgegengesetzten Seite des aktiven Gebiets AR1 in der Draufsicht angeordnet ist, ist der Body-Bereich 13a vom p-Typ über der oberen Oberfläche 10a des SiC-Substrats 10 vom n+-Typ ausgebildet.In the in 1 The example shown is the active area AR1 on the middle side of the top surface 10a of the n + -type SiC substrate 10. In the active area AR1 are multiple cells CL1 each consisting of a vertical MISFET are formed over the n + -type SiC substrate 10. In the plan view, these cells are arranged, for example, in a matrix pattern. The graduation area AR2 is on the outer peripheral side of the top surface 10a of the n + -type SiC substrate 10 arranged in a manner so that it is the active region AR1 surrounds. In a section of the graduation area AR2 who is on the side of the active area AR1 is arranged in the plan view, is the contact area 15a above the top surface 10a of the n + -type SiC substrate 10. In a section of the graduation area AR2 , the one on the opposite side of the active area AR1 is arranged in the plan view, is the body area 13a p-type over the top surface 10a of the n + -type SiC substrate 10.

Wie in 1 und 2 gezeigt, weist die Halbleitervorrichtung 1 im aktiven Gebiet AR1 das SiC-Substrat 10 vom n+-Typ, eine Pufferschicht 11, eine Epitaxieschicht 12 vom n--Typ, einen Body-Bereich 13 vom p-Typ, einen Source-Bereich 14 vom n+-Typ und einen Body-Kontaktbereich 15 vom p+-Typ auf. Die Halbleitervorrichtung 1 im aktiven Gebiet AR1 weist auch den Gate-Isolationsfilm 18, die Gate-Elektrode 19, den Zwischenschicht-Isolationsfilm 20, die Source-Elektrode 21 und eine Drain-Elektrode 22 auf.As in 1 and 2 shown, the semiconductor device 1 in the active area AR1 the n + type SiC substrate 10, a buffer layer 11 , an epitaxial layer 12th of the n - type, a body area 13th p-type, a source region 14th of the n + type and a body contact area 15th of the p + type. The semiconductor device 1 in the active area AR1 also has the gate insulating film 18th who have favourited Gate Electrode 19th , the interlayer insulation film 20th , the source electrode 21 and a drain electrode 22nd on.

Im Abschlussgebiet AR2 weist andererseits die Halbleitervorrichtung 1 das SiC-Substrat 10 vom n+-Typ, die Pufferschicht 11, die Epitaxieschicht 12 vom n--Typ, den Body-Bereich 13a vom p-Typ und den Kontaktbereich 15a auf. Die Halbleitervorrichtung 1 weist im Abschluss AR2 auch den Zwischenschicht-Isolationsfilm 20, die Kontaktelektrode 21a und die Drain-Elektrode 22 auf.In the graduation area AR2 on the other hand, has the semiconductor device 1 the n + type SiC substrate 10, the buffer layer 11 who have favourited the epitaxial layer 12th of the n - type, the body area 13a p-type and the contact area 15a on. The semiconductor device 1 points in conclusion AR2 also the interlayer insulating film 20th , the contact electrode 21a and the drain electrode 22nd on.

Im aktiven Gebiet AR1 und Abschlussgebiet AR2 ist die Pufferschicht 11 über der oberen Oberfläche 10a des SiC-Substrats 10 vom n+-Typ angeordnet. Die Pufferschicht 11 ist eine Halbleiterschicht vom n-Typ, die aus Siliziumcarbid (SiC), das mit Störstellen vom n-Typ wie z. B. Stickstoff (N) oder Phosphor (P) dotiert ist, besteht. Das heißt, die Pufferschicht 11 als Halbleiterschicht weist den n-Leitungstyp auf. Die Konzentration der Störstellen vom n-Typ in der Pufferschicht 11, beispielsweise etwa 1 × 1017 bis 1 × 1019 cm-3, ist niedriger als im SiC-Substrat 10 vom n+-Typ . Die Pufferschicht 11 weist eine Dicke von beispielsweise etwa 3 bis 20 µm auf.In the active area AR1 and graduation area AR2 is the buffer layer 11 above the top surface 10a of the n + -type SiC substrate 10. The buffer layer 11 is an n-type semiconductor layer made of silicon carbide (SiC) coated with n-type impurities such as. B. nitrogen (N) or phosphorus (P) is doped, consists. That is, the buffer layer 11 as the semiconductor layer has the n-conductivity type. The concentration of the n-type impurity in the buffer layer 11 , for example, about 1 × 10 17 to 1 × 10 19 cm -3 , is lower than that in the n + -type SiC substrate 10. The buffer layer 11 has a thickness of, for example, about 3 to 20 μm.

Die Epitaxieschicht 12 vom n--Typ ist über der oberen Oberfläche 10a des SiC-Substrats 10 vom n+-Typ im aktiven Gebiet AR1 und Abschlussgebiet AR2 ausgebildet. Die Epitaxieschicht 12 vom n--Typ ist eine Halbleiterschicht vom n-Typ, die aus Siliziumcarbid (SiC), das mit Störstellen vom n-Typ wie z. B. Stickstoff (N) oder Phosphor (P) dotiert ist, besteht. Das heißt, die Epitaxieschicht 12 vom n--Typ als Halbleiterschicht weist den n-Leitfähigkeitstyp auf. Die Konzentration der Störstellen vom n-Typ in der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ, beispielsweise etwa 1 × 1015 bis 1 × 1016 cm-3, ist niedriger als im SiC-Substrat 10 vom n+-Typ . Die Epitaxieschicht 12 vom n--Typ weist eine Dicke von beispielsweise etwa 5 bis 50 µm auf.The epitaxial layer 12th n - type is above the top surface 10a of the n + -type SiC substrate 10 in the active region AR1 and graduation area AR2 educated. The epitaxial layer 12th n - -type is an n-type semiconductor layer made of silicon carbide (SiC) coated with n-type impurities such as e.g. B. nitrogen (N) or phosphorus (P) is doped, consists. That is, the epitaxial layer 12th the n - -type semiconductor layer has the n-conductivity type. The concentration of n-type impurities in the epitaxial layer 12th of the n - type, for example, about 1 × 10 15 to 1 × 10 16 cm -3 , is lower than that in the SiC substrate 10 of the n + type. The epitaxial layer 12th of the n - type has a thickness of, for example, about 5 to 50 μm.

In dem Beispiel von 2 ist die Epitaxieschicht 12 vom n--Typ über der Pufferschicht 11 ausgebildet. Alternativ kann ohne vorgesehene Pufferschicht 11 die Epitaxieschicht 12 vom n--Typ direkt über der oberen Oberfläche 10a des SiC-Substrats 10 vom n+-Typ ausgebildet sein.In the example of 2 is the epitaxial layer 12th of the n - type over the buffer layer 11 educated. Alternatively, it can be used without a buffer layer provided 11 the epitaxial layer 12th of the n - type just above the top surface 10a of the SiC substrate 10 can be formed of the n + type.

Die Pufferschicht 11 und die Epitaxieschicht 12 vom n--Typ werden beispielsweise durch das Epitaxiewachstumsverfahren ausgebildet. Alternativ können die Pufferschicht 11 und die Epitaxieschicht 12 vom n--Typ durch Implantieren von Störstellen vom p-Typ wie z. B. Aluminium (Al) oder Bor (B) in die ganze obere Oberfläche des SiC-Substrats 10 vom n+-Typ durch die Ionenimplantationstechnik ausgebildet werden, um die Konzentration der Störstellen vom n-Typ im SiC-Substrat 10 vom n+-Typ zu verringern (dasselbe gilt für die später zu erörternde zweite Ausführungsform).The buffer layer 11 and the epitaxial layer 12th n - type are formed by the epitaxial growth method, for example. Alternatively, the buffer layer 11 and the epitaxial layer 12th n - -type by implanting p-type impurities such as e.g. B. Aluminum (Al) or boron (B) can be formed in the entire upper surface of the n + -type SiC substrate 10 by the ion implantation technique to reduce the concentration of the n-type impurities in the n + - SiC substrate 10. Type (the same applies to the second embodiment to be discussed later).

Die folgende Beschreibung wird unter der Annahme durchgeführt, dass die Pufferschicht 11 und die Epitaxieschicht 12 vom n--Typ durch das Epitaxiewachstumsverfahren ausgebildet werden, wobei eine Grenzfläche zwischen dem SiC-Substrat 10 vom n+-Typ und der Pufferschicht 11 als obere Oberfläche 10a des SiC-Substrats 10 vom n+-Typ dargestellt wird. Alternativ können die Pufferschicht 11 und die Epitaxieschicht 12 vom n--Typ durch die Ionenimplantationstechnik ausgebildet werden, wobei die obere Oberfläche der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ als obere Oberfläche 10a des SiC-Substrats 10 vom n+-Typ dargestellt wird.The following description is made on the assumption that the buffer layer 11 and the epitaxial layer 12th n - -type can be formed by the epitaxial growth method with an interface between the n + -type SiC substrate 10 and the buffer layer 11 as the top surface 10a of the n + type SiC substrate 10 is pictured. Alternatively, the buffer layer 11 and the epitaxial layer 12th n - -type are formed by the ion implantation technique, with the upper surface of the epitaxial layer 12th of the n - type as the top surface 10a of the n + -type SiC substrate 10 is illustrated.

Im aktiven Gebiet AR1 ist ein Body-Bereich 13 vom p-Typ in einer oberen Schicht der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ ausgebildet. Der Body-Bereich 13 vom p-Typ ist ein Halbleiterbereich vom p-Typ, der aus Siliziumcarbid (SiC), das mit den Störstellen vom p-Typ wie z. B. Aluminium (Al) oder Bor (B) dotiert ist, besteht. Das heißt, der Body-Bereich 13 vom p-Typ als Halbleiterbereich weist den p-Leitfähigkeitstyp auf. Die Konzentration der Störstellen vom p-Typ im Body-Bereich 13 vom p-Typ ist beispielsweise etwa 1 × 1017 bis 1 × 1018 cm-3. Der Body-Bereich 13 vom p-Typ weist eine Dicke von beispielsweise etwa 1 bis 2 µm auf.In the active area AR1 is a body area 13th p-type in an upper layer of the epitaxial layer 12th of the n - type. The body area 13th p-type is a p-type semiconductor region, which is made of silicon carbide (SiC), which with the p-type impurities such as. B. aluminum (Al) or boron (B) is doped. That is, the body area 13th the p-type semiconductor region has the p-conductivity type. The concentration of p-type impurities in the body area 13th p-type is, for example, about 1 × 10 17 to 1 × 10 18 cm -3 . The body area 13th p-type has a thickness of, for example, about 1 to 2 µm.

Im Abschlussgebiet AR2 ist der Body-Bereich 13a vom p-Typ in einer oberen Schicht der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ ausgebildet. Der Body-Bereich 13a vom p-Typ ist ein Halbleiterbereich vom p-Typ, der aus Siliziumcarbid (SiC), das mit den Störstellen vom p-Typ wie z. B. Aluminium (Al) oder Bor (B) dotiert ist, besteht. Das heißt, der Body-Bereich 13a vom p-Typ als Halbleiterbereich weist den p-Leitfähigkeitstyp auf. Die Konzentration der Störstellen vom p-Typ im Body-Bereich 13a vom p-Typ ist beispielsweise etwa 1 × 1017 bis 1 × 1018 cm-3. Der Body-Bereich 13a vom p-Typ weist eine Dicke von beispielsweise etwa 1 bis 2 µm auf.In the graduation area AR2 is the body area 13a p-type in an upper layer of the epitaxial layer 12th of the n - type. The body area 13a p-type is a p-type semiconductor region, which is made of silicon carbide (SiC), which with the p-type impurities such as. B. aluminum (Al) or boron (B) is doped. That is, the body area 13a the p-type semiconductor region has the p-conductivity type. The concentration of p-type impurities in the body area 13a p-type is, for example, about 1 × 10 17 to 1 × 10 18 cm -3 . The body area 13a p-type has a thickness of, for example, about 1 to 2 µm.

Es besteht eine Befürchtung, dass die Feldintensität nahe dem Body-Bereich 13a vom p-Typ im Abschlussgebiet AR2 höher wird als die Feldintensität nahe dem Body-Bereich 13 vom p-Typ im aktiven Gebiet AR1, was verursacht, dass die Stehspannung der Halbleitervorrichtung 1 abfällt. Folglich ist es bevorzugt, dass die Konzentration der Störstellen vom p-Typ im Body-Bereich 13a vom p-Typ niedriger ist als die Konzentration der Störstellen vom p-Typ im Body-Bereich 13 vom p-Typ. Dies verhindert oder unterbindet, dass die Feldintensität nahe dem Body-Bereich 13a vom p-Typ im Abschlussgebiet AR2 höher wird als die Feldintensität nahe dem Body-Bereich 13 vom p-Typ im aktiven Gebiet AR1, wodurch die Stehspannung der Halbleitervorrichtung 1 verbessert wird.There is a fear that the field intensity is close to the body area 13a of the p-type in the termination area AR2 becomes higher than the field intensity near the body area 13th p-type in the active area AR1 what causes the withstand voltage of the semiconductor device 1 falls off. Accordingly, it is preferable that the concentration of the p-type impurity in the body region 13a p-type is lower than the concentration of p-type impurities in the body region 13th p-type. This prevents or prevents the field intensity from being close to the body area 13a of the p-type in the termination area AR2 becomes higher than the field intensity near the body area 13th p-type in the active area AR1 , thereby reducing the withstand voltage of the semiconductor device 1 is improved.

Es besteht auch eine Befürchtung, dass die Feldintensität eines Abschnitts des Body-Bereichs 13a vom p-Typ auf der entgegengesetzten Seite des aktiven Gebiets AR1 höher wird als die Feldintensität eines Abschnitts des Body-Bereichs 13a vom p-Typ auf der Seite des aktiven Gebiets AR1, was verursacht, dass die Stehspannung der Halbleitervorrichtung 1 abfällt. Daher ist es bevorzugt, dass die Konzentration der Störstellen vom p-Typ in diesem Abschnitt des Body-Bereichs 13a vom p-Typ auf der entgegengesetzten Seite des aktiven Gebiets AR1 niedriger ist als die Konzentration der Störstellen vom p-Typ im Abschnitt des Body-Bereichs 13a vom p-Typ auf der Seite des aktiven Gebiets AR1. Dies verhindert oder unterbindet, dass die Feldintensität des Abschnitts des Body-Bereichs 13a vom p-Typ auf der entgegengesetzten Seite des aktiven Gebiets AR1 höher wird als die Feldintensität des Abschnitts des Body-Bereichs 13a vom p-Typ auf der Seite des aktiven Gebiets AR1, wodurch die Stehspannung der Halbleitervorrichtung 1 verbessert wird.There is also a concern that the field intensity of a portion of the body area 13a p-type on the opposite side of the active area AR1 becomes higher than the field intensity of a section of the body area 13a p-type on the active area side AR1 what causes the withstand voltage of the semiconductor device 1 falls off. Therefore, it is preferable that the concentration of the p-type impurity in this portion of the body region 13a p-type on the opposite side of the active area AR1 is lower than the concentration of the p-type impurity in the portion of the body region 13a p-type on the active area side AR1 . This prevents or prevents the field intensity of the section of the body area 13a p-type on the opposite side of the active area AR1 becomes higher than the field intensity of the portion of the body area 13a p-type on the active area side AR1 , thereby reducing the withstand voltage of the semiconductor device 1 is improved.

Im aktiven Gebiet AR1 ist der Source-Bereich 14 vom n+-Typ in einer oberen Schicht des Body-Bereichs 13 vom p-Typ ausgebildet. Der Source-Bereich 14 vom n+-Typ ist ein Halbleiterbereich vom n-Typ, der aus Siliziumcarbid (SiC), das mit den Störstellen vom n-Typ wie z. B. Stickstoff (N) oder Phosphor (P) dotiert ist, besteht. Das heißt, der Source-Bereich 14 vom n+-Typ als Halbleiterbereich weist den n-Leitfähigkeitstyp auf. Die Konzentration der Störstellen vom n-Typ im Source-Bereich 14 vom n+-Typ, beispielsweise etwa 1 × 1019 bis 1 × 1020 cm-3, ist höher als die Konzentration der Störstellen vom n-Typ in der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ. Der Source-Bereich 14 vom n+-Typ weist eine Dicke von beispielsweise etwa 100 bis 500 nm auf.In the active area AR1 is the source area 14th of the n + type in an upper layer of the body region 13th formed of the p-type. The source area 14th from the n + -type is an n-type semiconductor region, which is made of silicon carbide (SiC) with the n-type impurities such as. B. nitrogen (N) or phosphorus (P) is doped, consists. That is, the source area 14th of the n + type as a semiconductor region has the n conductivity type. The concentration of n-type impurities in the source region 14th of the n + type, for example about 1 × 10 19 to 1 × 10 20 cm -3 , is higher than the concentration of the n-type impurities in the epitaxial layer 12th of the n - type. The source area 14th of the n + type has a thickness of, for example, about 100 to 500 nm.

Im aktiven Gebiet AR1 ist der Body-Kontaktbereich 15 vom p+-Typ in einer oberen Schicht des Body-Bereichs 13 vom p-Typ ausgebildet. Der Body-Kontaktbereich 15 vom p+-Typ ist ein Halbleiterbereich vom p-Typ, der aus Siliziumcarbid (SiC), das mit den Störstellen vom p-Typ wie z. B. Aluminium (Al) oder Bor (B) dotiert ist, besteht. Das heißt, der Body-Kontaktbereich 15 vom p+-Typ als Halbleiterbereich weist den p-Leitfähigkeitstyp auf. Die Konzentration der Störstellen vom p-Typ im Body-Kontaktbereich 15 vom p+-Typ, beispielsweise etwa 1 × 1019 bis 1 × 1020 cm-3, ist höher als die Konzentration der Störstellen vom n-Typ im Body-Bereich 13 vom p-Typ. Der Body-Kontaktbereich 15 vom p+-Typ weist eine Dicke von beispielsweise etwa 100 bis 500 nm auf.In the active area AR1 is the body contact area 15th of the p + type in an upper layer of the body region 13th formed of the p-type. The body contact area 15th p + -type is a p-type semiconductor region, which is made of silicon carbide (SiC) with the p-type impurities such as. B. aluminum (Al) or boron (B) is doped. That is, the body contact area 15th of the p + -type semiconductor region has the p-conductivity type. The concentration of p-type impurities in the body contact area 15th of the p + type, for example about 1 × 10 19 to 1 × 10 20 cm -3 , is higher than the concentration of the n-type impurities in the body region 13th p-type. The body contact area 15th of the p + type has a thickness of, for example, about 100 to 500 nm.

Im Abschlussgebiet AR2 ist der Kontaktbereich 15a in einer oberen Schicht des Body-Bereichs 13a vom p-Typ ausgebildet. Der Kontaktbereich 15a ist ein Halbleiterbereich vom p-Typ, der aus Siliziumcarbid (SiC), das mit den Störstellen vom p-Typ wie z. B. Aluminium (Al) oder Bor (B) dotiert ist, besteht. Das heißt, der Kontaktbereich 15a als Halbleiterbereich weist den p-Leitfähigkeitstyp auf. Die Konzentration der Störstellen vom p-Typ im Kontaktbereich 15a, beispielsweise etwa 1 × 1019 bis 1 × 1020 cm-3, ist höher als die Konzentration der Störstellen vom n-Typ im Body-Bereich 13a vom p-Typ. Der Kontaktbereich 15a weist eine Dicke von beispielsweise etwa 100 bis 500 nm auf.In the graduation area AR2 is the contact area 15a in an upper layer of the body area 13a formed of the p-type. The contact area 15a is a p-type semiconductor region, which is made of silicon carbide (SiC), which with the p-type impurities such as. B. aluminum (Al) or boron (B) is doped. That is, the contact area 15a as a semiconductor region has the p conductivity type. The concentration of p-type impurities in the contact area 15a , for example about 1 × 10 19 to 1 × 10 20 cm -3 , is higher than the concentration of the n-type impurities in the body region 13a p-type. The contact area 15a has a thickness of, for example, about 100 to 500 nm.

Im aktiven Gebiet AR1 ist eine obere Schicht der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ, die zwischen zwei benachbarte Body-Bereiche 13 vom p-Typ eingelegt ist, ein Sperrschicht-Feldeffekttransistor-Bereich (JFET-Bereich) 16. Mit anderen Worten, der JFET-Bereich 16 ist eine obere Schicht der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ, die auf der entgegengesetzten Seite des Source-Bereichs 14 vom n+-Typ liegt, wobei der Body-Bereich 13 vom p-Typ dazwischen eingefügt ist. Anders ausgedrückt, der JFET-Bereich 16 ist ein Halbleiterabschnitt, der durch eine obere Schicht der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ benachbart zum Body-Bereich 13 vom p-Typ gebildet ist.In the active area AR1 is an upper layer of the epitaxial layer 12th of the n - type, which is between two adjacent body areas 13th p-type is inserted, a junction field effect transistor area (JFET area) 16 . In other words, the JFET section 16 is an upper layer of the epitaxial layer 12th of the n - type, which are on the opposite side of the source region 14th of the n + -type, where the body region 13th p-type is interposed therebetween. In other words, the JFET area 16 is a semiconductor section that passes through an upper layer of the epitaxial layer 12th of the n - type adjacent to the body area 13th is formed of the p-type.

Ein Kanalbereich 17 ist als obere Schicht des Body-Bereichs 13 vom p-Typ ausgebildet, der zwischen den Source-Bereich 14 vom n+-Typ und den JFET-Bereich 16 eingefügt ist, d. h. als obere Schicht des Body-Bereichs 13 vom p-Typ, der zwischen den Source-Bereich 14 vom n+-Typ und die Epitaxieschicht 12 vom n--Typ eingefügt ist.A canal area 17th is as the upper layer of the body area 13th p-type formed between the source region 14th of the n + type and the JFET area 16 is inserted, ie as the upper layer of the body area 13th of the p-type, which is between the source area 14th of the n + type and the epitaxial layer 12th of the n - type is inserted.

Im aktiven Gebiet AR1 ist der Gate-Isolationsfilm 18 über der oberen Oberfläche des Body-Bereichs 13 vom p-Typ ausgebildet. Der Gate-Isolationsfilm 18 ist ein Isolationsfilm, der über der oberen Oberfläche des Body-Bereichs 13 vom p-Typ ausgebildet ist, der zwischen den Source-Bereich 14 vom n+-Typ und die Epitaxieschicht 12 vom n--Typ eingelegt ist. Der Gate-Isolationsfilm 18 besteht beispielsweise aus Siliziumoxid (SiO2), Siliziumoxidnitrid (SiON), Aluminiumoxid (Al2O3) oder Hafniumoxid (HfO2) und wird durch das thermische Oxidationsverfahren oder durch das Verfahren der CVD (chemische Gasphasenabscheidung) ausgebildet. Der Gate-Isolationsfilm 18 weist eine Dicke von beispielsweise einigen zehn nm auf.In the active area AR1 is the gate insulating film 18th above the top surface of the body area 13th formed of the p-type. The gate insulation film 18th is an insulating film that covers the top surface of the body area 13th p-type is formed between the source region 14th of the n + type and the epitaxial layer 12th of the n - type is inserted. The gate insulation film 18th consists for example of silicon oxide (SiO 2 ), silicon oxide nitride (SiON), aluminum oxide (Al 2 O 3 ) or hafnium oxide (HfO 2 ) and is formed by the thermal oxidation method or by the method of CVD (chemical vapor deposition). The gate insulation film 18th has a thickness of a few tens of nm, for example.

Im aktiven Gebiet AR1 ist die Gate-Elektrode 19 über dem Gate-Isolationsfilm 18 ausgebildet. Die Gate-Elektrode 19 ist über der oberen Oberfläche des Body-Bereichs 13 vom p-Typ ausgebildet, wobei der Gate-Isolationsfilm 18 dazwischen eingefügt ist, wobei die Gate-Elektrode 19 zwischen den Source-Bereich 14 vom n+-Typ und die Epitaxieschicht 12 vom n--Typ eingelegt ist. Die Gate-Elektrode 19 ist eine leitende Schicht, die beispielsweise aus Polysilizium besteht und durch das CVD-Verfahren ausgebildet wird.In the active area AR1 is the gate electrode 19th over the gate insulating film 18th educated. The gate electrode 19th is above the top surface of the body area 13th p-type, the gate insulating film 18th inserted in between, the gate electrode 19th between the source area 14th of the n + type and the epitaxial layer 12th of the n - type is inserted. The gate electrode 19th is a conductive layer made of, for example, polysilicon and formed by the CVD method.

In dem Beispiel von 2 wird der Gate-Isolationsfilm 18 nacheinander in einer Weise ausgebildet, so dass er sich von der oberen Oberfläche eines gegebenen Body-Bereichs 13 vom p-Typ zur oberen Oberfläche des benachbarten Body-Bereichs 13 vom p-Typ erstreckt und die obere Oberfläche des JFET-Bereichs 16 umfasst, der zwischen die zwei Body-Bereiche 13 vom p-Typ eingelegt ist. In dem Beispiel von 2 wird auch die Gate-Elektrode 19 nacheinander in einer Weise ausgebildet, so dass sie sich von der oberen Oberfläche eines gegebenen Body-Bereichs 13 vom p-Typ zur oberen Oberfläche des benachbarten Body-Bereichs 13 vom p-Typ erstreckt und über die obere Oberfläche des JFET-Bereichs 16 verläuft, wobei der Gate-Isolationsfilm 18 dazwischen eingefügt ist.In the example of 2 becomes the gate insulating film 18th successively formed in such a way that it stands out from the top surface of a given body area 13th p-type to the top surface of the adjacent body region 13th p-type extends and the top surface of the JFET region 16 includes that between the two body areas 13th p-type is inserted. In the example of 2 also becomes the gate electrode 19th successively formed in such a way that they stand out from the top surface of a given body area 13th p-type to the top surface of the adjacent body region 13th p-type and over the top surface of the JFET region 16 extends with the gate insulating film 18th is inserted in between.

Im aktiven Gebiet AR1 ist der Zwischenschicht-Isolationsfilm 20 über der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ, dem Body-Bereich 13 vom p-Typ, dem Source-Bereich 14 vom n+-Typ und dem Body-Kontaktbereich 15 vom p+-Typ in einer Weise ausgebildet, so dass er die Gate-Elektrode 19 und den Gate-Isolationsfilm 18 bedeckt. Im Abschlussgebiet AR2 ist der Zwischenschicht-Isolationsfilm 20 über der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ, dem Body-Bereich 13a vom p-Typ und dem Kontaktbereich 15a ausgebildet. Der Zwischenschicht-Isolationsfilm 20 besteht beispielsweise aus PSG (Phosphosilikatglas) oder Siliziumoxid.In the active area AR1 is the interlayer insulating film 20th over the epitaxial layer 12th of the n - type, the body area 13th of the p-type, the source region 14th of the n + type and the body contact area 15th of the p + -type formed in such a way that it is the gate electrode 19th and the gate insulating film 18th covered. In the graduation area AR2 is the interlayer insulating film 20th over the epitaxial layer 12th of the n - type, the body area 13a p-type and the contact area 15a educated. The interlayer insulating film 20th consists for example of PSG (phosphosilicate glass) or silicon oxide.

Im aktiven Gebiet AR1 weist der Zwischenschicht-Isolationsfilm 20 Kontaktlöcher 20a auf, die darin als Öffnungen ausgebildet sind. Die Kontaktlöcher 20a durchdringen den Zwischenschicht-Isolationsfilm 20, so dass sie die obere Oberfläche des Source-Bereichs 14 vom n+-Typ und die obere Oberfläche des Body-Kontaktbereichs 15 vom p+-Typ erreichen. Das heißt, an der Unterseite der Kontaktlöcher 20a liegen die obere Oberfläche des Source-Bereichs 14 vom n+-Typ und die obere Oberfläche des Body-Kontaktbereichs 15 vom p+-Typ frei.In the active area AR1 has the interlayer insulating film 20th Contact holes 20a which are formed therein as openings. The contact holes 20a penetrate the interlayer insulation film 20th so that it is the top surface of the source area 14th of the n + type and the top surface of the body contact area 15th of the p + type. That is, at the bottom of the contact holes 20a lie the top surface of the source area 14th of the n + type and the top surface of the body contact area 15th of the p + type free.

Im Abschlussgebiet AR2 weist der Zwischenschicht-Isolationsfilm 20 auch Kontaktlöcher 20b auf, die darin als Öffnungen ausgebildet sind. Die Kontaktlöcher 20b durchdringen den Zwischenschicht-Isolationsfilm 20, so dass sie die obere Oberfläche des Kontaktbereichs 15a erreichen. Das heißt, an der Unterseite der Kontaktlöcher 20b liegt die obere Oberfläche des Kontaktbereichs 15a frei.In the graduation area AR2 has the interlayer insulating film 20th also contact holes 20b which are formed therein as openings. The contact holes 20b penetrate the interlayer insulation film 20th so that they are the top surface of the contact area 15a reach. That is, at the bottom of the contact holes 20b is the top surface of the contact area 15a free.

Im aktiven Gebiet AR1 ist die Source-Elektrode 21 innerhalb der Kontaktlöcher 20a und über dem Zwischenschicht-Isolationsfilm 20 ausgebildet. Die Source-Elektrode 21 ist über dem Source-Bereich 14 vom n+-Typ und dem Body-Kontaktbereich 15 vom p+-Typ ausgebildet und mit dem Source-Bereich 14 vom n+-Typ und dem Body-Kontaktbereich 15 vom p+-Typ elektrisch verbunden. Die Source-Elektrode 21 ist beispielsweise eine leitende Schicht, die aus Titan (Ti) oder Aluminium (Al) besteht. Diese leitende Schicht wird verwendet, um die Source-Elektrode 21 mit dem Source-Bereich 14 vom n+-Typ und mit dem Body-Kontaktbereich 15 vom p+-Typ mit niedrigem Widerstand elektrisch zu verbinden.In the active area AR1 is the source electrode 21 within the contact holes 20a and over the interlayer insulating film 20th educated. The source electrode 21 is above the source area 14th of the n + type and the body contact area 15th formed of the p + type and with the source region 14th of the n + type and the body contact area 15th of the p + -type electrically connected. The source electrode 21 is for example a conductive layer made of titanium (Ti) or aluminum (Al). This conductive layer is used to make the source electrode 21 with the source area 14th of the n + type and with the body contact area 15th of the p + -type with low resistance to connect electrically.

Im Abschlussgebiet AR2 ist die Kontaktelektrode 21a innerhalb der Kontaktlöcher 20b und über dem Zwischenschicht-Isolationsfilm 20 ausgebildet. Die Kontaktelektrode 21a ist über dem Kontaktbereich 15a ausgebildet und elektrisch damit verbunden. Die Kontaktelektrode 21a kann eine leitende Schicht sein, die beispielsweise aus Titan (Ti) oder Aluminium (Al) besteht. Diese leitende Schicht wird verwendet, um die Kontaktelektrode 21a mit dem Kontaktbereich 15a mit niedrigem Widerstand elektrisch zu verbinden. Alternativ kann die Kontaktelektrode 21a in derselben Schicht wie jener der Source-Elektrode 21 ausgebildet sein und mit der Source-Elektrode 21 elektrisch verbunden sein.In the graduation area AR2 is the contact electrode 21a within the contact holes 20b and over the interlayer insulating film 20th educated. The contact electrode 21a is above the contact area 15a formed and electrically connected to it. The contact electrode 21a can be a conductive layer made of titanium (Ti) or aluminum (Al), for example. This conductive layer is used to make the contact electrode 21a with the contact area 15a to connect electrically with low resistance. Alternatively, the contact electrode 21a in the same layer as that of the source electrode 21 be formed and with the source electrode 21 be electrically connected.

Im aktiven Gebiet AR1 und Abschlussgebiet AR2 ist die Drain-Elektrode 22 über der unteren Oberfläche 10b des SiC-Substrats 10 vom n+-Typ ausgebildet. Die Drain-Elektrode 22 ist mit dem SiC-Substrat 10 vom n+-Typ elektrisch verbunden. Die Drain-Elektrode 22 kann eine leitende Schicht sein, die beispielsweise mit Titan (Ti), Nickel (Ni) oder Gold (Au) laminiert ist. Diese leitende Schicht wird verwendet, um die Drain-Elektrode 22 mit dem SiC-Substrat 10 vom n+-Typ mit niedrigem Widerstand elektrisch zu verbinden.In the active area AR1 and graduation area AR2 is the drain electrode 22nd above the lower surface 10b of the n + -type SiC substrate 10. The drain electrode 22nd is electrically connected to the n + -type SiC substrate 10. The drain electrode 22nd can be a conductive layer laminated with titanium (Ti), nickel (Ni) or gold (Au), for example. This conductive layer is used to make the drain electrode 22nd to be electrically connected to the low resistance n + type SiC substrate 10.

Obwohl in 2 nicht gezeigt, können Passivierungsfilme über der oberen Oberfläche und der unteren Oberfläche der Halbleitervorrichtung 1 in einer Weise ausgebildet sein, so dass sie die Gate-Elektrode 19, den Zwischenschicht-Isolationsfilm 20, die Source-Elektrode 21, die Kontaktelektrode 21a und die Drain-Elektrode 22 bedecken. Als andere Alternative können Öffnungen in den Abschnitten der Passivierungsfilme ausgebildet sein, in denen Kontaktstellenbereiche zum elektrischen Verbinden der Gate-Elektrode 19, der Source-Elektrode 21 und der Drain-Elektrode 22 mit der Außenseite ausgebildet werden.Although in 2 not shown, passivation films may be provided over the top surface and the bottom surface of the semiconductor device 1 be formed in such a way that it is the gate electrode 19th , the interlayer insulation film 20th , the source electrode 21 , the contact electrode 21a and the drain electrode 22nd cover. As another alternative, openings may be formed in the portions of the passivation films in which pad areas for electrically connecting the gate electrode 19th , the source electrode 21 and the drain electrode 22nd be formed with the outside.

In der Halbleitervorrichtung 1 beinhaltet eine Einschaltoperation zum Einschalten jedes vertikalen MISFET, der durch die Zelle CL1 dargestellt ist, das Anlegen einer positiven Gatespannung VGS (VGS > 0 V) an die Source-Elektrode 21 durch die Gate-Elektrode 19. An diesem Punkt wird eine Inversionsschicht in einer oberen Schicht des Body-Bereichs 13 vom p-Typ gebildet, der zwischen den Source-Bereich 14 vom n+-Typ und die Epitaxieschicht 12 vom n-- Typ eingelegt ist, d. h. im Kanalbereich 17.In the semiconductor device 1 involves a power up operation to turn on any vertical MISFET passing through the cell CL1 is shown, the application of a positive gate voltage VGS (VGS> 0 V) to the source electrode 21 through the gate electrode 19th . At this point, an inversion layer appears in an upper layer of the body area 13th of the p-type formed between the source region 14th of the n + type and the epitaxial layer 12th of the n - type is inserted, ie in the channel area 17th .

Folglich fließen Elektronen von der Source-Elektrode 21 zur Drain-Elektrode 22 durch den Source-Bereich 14 vom n+-Typ, die im Kanalbereich 17 gebildete Inversionsschicht, die Epitaxieschicht 12 vom n--Typ, die Pufferschicht 11 und das SiC-Substrat 10 vom n+-Typ. Das heißt, der Strom fließt von der Drain-Elektrode 22 zur Source-Elektrode 21 durch das SiC-Substrat 10 vom n+-Typ, die Pufferschicht 11, die Epitaxieschicht 12 vom n--Typ, die im Kanalbereich 17 gebildete Inversionsschicht und den Source-Bereich 14 vom n+-Typ .As a result, electrons flow from the source electrode 21 to the drain electrode 22nd through the source area 14th of the n + type, which are in the channel area 17th formed inversion layer, the epitaxial layer 12th of the n - type, the buffer layer 11 and the n + type SiC substrate 10. That is, the current flows from the drain electrode 22nd to the source electrode 21 through the n + -type SiC substrate 10, the buffer layer 11 who have favourited the epitaxial layer 12th of the n - type, which are in the canal area 17th formed inversion layer and the source region 14th of the n + type.

Andererseits beinhaltet eine Ausschaltoperation zum Ausschalten jedes vertikalen MISFET, der durch die Zelle CL1 dargestellt ist, das Anlegen einer Null- oder einer negativen Gatespannung VGS (VGS ≤ 0 V) an die Source-Elektrode 21 durch die Gate-Elektrode 19. An diesem Punkt verschwindet die im Kanalbereich 17 gebildete Inversionsschicht, wobei folglich der Strom abgeschaltet wird.On the other hand, a turn-off operation involves turning off any vertical MISFET passed through the cell CL1 is shown, the application of a zero or a negative gate voltage VGS (VGS 0 V) to the source electrode 21 through the gate electrode 19th . At this point the in the canal area disappears 17th formed inversion layer, whereby consequently the current is switched off.

Im aktiven Gebiet AR1 bilden der Body-Kontaktbereich 15 vom p+-Typ, der Body-Bereich 13 vom p-Typ, die Epitaxieschicht 12 vom n--Typ, die Pufferschicht 11 und das SiC-Substrat 10 vom n+-Typ eine Diode, die Body-Diode 23 genannt wird, die zwischen die Source-Elektrode 21 und die Drain-Elektrode 22 eingefügt ist. Im Abschlussgebiet AR2 bilden der Kontaktbereich 15a, der Body-Bereich 13a vom p-Typ, die Epitaxieschicht 12 vom n--Typ, die Pufferschicht 11 und das SiC-Substrat 10 vom n+-Typ eine Diode, die Body-Diode 23a genannt wird, die zwischen die Kontaktelektrode 21a und die Drain-Elektrode 22 eingefügt ist.In the active area AR1 form the body contact area 15th of the p + type, the body area 13th p-type, the epitaxial layer 12th of the n - type, the buffer layer 11 and the n + -type SiC substrate 10 is a diode, the body diode 23 is called that between the source electrode 21 and the drain electrode 22nd is inserted. In the graduation area AR2 form the contact area 15a , the body area 13a p-type, the epitaxial layer 12th of the n - type, the buffer layer 11 and the n + -type SiC substrate 10 is a diode, the body diode 23a is called that between the contact electrode 21a and the drain electrode 22nd is inserted.

Wie später unter Verwendung von 16 erörtert wird, können mehrere Halbleitervorrichtungen 1 in einer Wechselrichterschaltung enthalten sein. In diesem Aufbau kann jeder vertikale MISFET, der durch die Zelle CL1 dargestellt ist, in jeder Halbleitervorrichtung 1 vom Ein-Zustand in den Aus-Zustand umgeschaltet werden. An diesem Punkt fließt ein Durchlassstrom durch die Body-Dioden 23 und 23a. In einer Halbleitervorrichtung 101 als Vergleichsbeispiel, das später unter Verwendung von 17 erörtert werden soll, kann der Durchlassstrom, der durch die Body-Dioden fließt, eine Durchlassspannungsverschlechterung der Halbleitervorrichtung 101 erleiden.As later using 16 is discussed, multiple semiconductor devices 1 be included in an inverter circuit. In this setup any vertical MISFET running through the cell can be used CL1 is shown in each semiconductor device 1 can be switched from the on-state to the off-state. At this point a forward current flows through the body diodes 23 and 23a . In a semiconductor device 101 as a comparative example to be described later using 17th As discussed, the forward current flowing through the body diodes may suffer forward voltage degradation of the semiconductor device 101.

In der Halbleitervorrichtung 1 der ersten Ausführungsform ist ein Halbleiterbereich 24 vom n--Typ, der mit inerten Elementen dotiert ist, in einem Abschnitt der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ, der unter dem Body-Bereich 13 vom p-Typ im aktiven Gebiet AR1 angeordnet ist, ausgebildet. Der Halbleiterbereich 24 vom n--Typ weist den n-Leitfähigkeitstyp auf. Der Halbleiterbereich 24 vom n--Typ ist mit den inerten Elementen wie z. B. Helium (He) oder Argon (Ar) dotiert und weist Kristalldefekte wie z. B. Punktedefekte PD1 auf, die darin ausgebildet sind.In the semiconductor device 1 of the first embodiment is a semiconductor region 24 n - type doped with inert elements in a portion of the epitaxial layer 12th of the n - type, which is below the body area 13th p-type in the active area AR1 is arranged, formed. The semiconductor sector 24 the n - type has the n conductivity type. The semiconductor sector 24 of the n - type is associated with the inert elements such. B. helium (He) or argon (Ar) and has crystal defects such. B. Point defects PD1 who are trained in it.

Die Konzentration der inerten Elemente im Halbleiterbereich 24 vom n--Typ ist höher als in der oberen Schicht der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ, die zwischen zwei benachbarte Body-Bereiche 13 vom p-Typ eingelegt ist. Mit anderen Worten, die Konzentration der inerten Elemente im Abschnitt der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ, der unter dem Body-Bereich 13 vom p-Typ liegt, ist höher als in der oberen Schicht der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ, die auf der entgegengesetzten Seite des Source-Bereichs 14 vom n+-Typ liegt, wobei der Body-Bereich 13 vom p-Typ dazwischen eingefügt ist.The concentration of inert elements in the semiconductor area 24 n - -type is higher than in the upper layer of the epitaxial layer 12th of the n - type, which is between two adjacent body areas 13th p-type is inserted. In other words, the concentration of the inert elements in the section of the epitaxial layer 12th of the n - type, which is below the body area 13th is p-type is higher than in the upper layer of the epitaxial layer 12th of the n - type, which are on the opposite side of the source region 14th of the n + -type, where the body region 13th p-type is interposed therebetween.

Anders ausgedrückt, die Epitaxieschicht 12 vom n--Typ umfasst den JFET-Bereich 16 als Halbleiterabschnitt, der aus der oberen Schicht der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ benachbart zum Body-Bereich 13 vom p-Typ besteht. Entweder ist der JFET-Bereich 16 mit den inerten Elementen in einer solchen Weise dotiert, dass ihre Konzentration niedriger ist als die Konzentration der inerten Elemente im Halbleiterbereich 24 vom n--Typ, oder der JFET-Bereich 16 ist nicht mit den inerten Elementen dotiert.In other words, the epitaxial layer 12th of the n - type includes the JFET region 16 as a semiconductor portion consisting of the upper layer of the epitaxial layer 12th of the n - type adjacent to the body area 13th of the p-type. Either is the JFET section 16 doped with the inert elements in such a way that their concentration is lower than the concentration of the inert elements in the semiconductor region 24 of the n - type, or the JFET range 16 is not doped with the inert elements.

Wenn ein Durchlassstrom durch die Body-Dioden 23 im aktiven Gebiet AR1 fließt, rekombinieren sich folglich positive Löcher, die als Durchlassstrom fließen, mit Elektronen an den Kristalldefekten wie z. B. den Punktdefekten PD1, die im Halbleiterbereich 24 vom n--Typ gebildet sind. Dies verhindert oder unterbindet, dass positive Löcher, die als Durchlassstrom fließen, sich mit Elektronen an Stapelfehlern in der Pufferschicht 11 und in der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ rekombinieren. Dies verhindert oder unterbindet wiederum, dass sich die Stapelfehler in der Pufferschicht 11 und der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ ausbreiten, was folglich verhindert oder unterbindet, dass der elektrische Widerstand, der als Einschaltwiderstand bekannt ist, zunimmt, wenn der Ein-Zustands-Strom durch die Halbleitervorrichtung 1 fließt. Folglich wird eine Durchlassspannungsverschlechterung jeder Halbleitervorrichtung 1 verhindert oder unterbunden, wenn der Durchlassstrom durch die Body-Dioden 23 in den Halbleitervorrichtungen 1 fließt, die im Leistungsmodul enthalten sind, das als Wechselrichterschaltung dient.When a forward current through the body diodes 23 in the active area AR1 flows, consequently positive holes, which flow as a forward current, recombine with electrons at the crystal defects such as e.g. B. the point defects PD1 that are in the semiconductor field 24 of the n - type are formed. This prevents or prevents positive holes, which flow as a forward current, from interacting with electrons at stacking faults in the buffer layer 11 and in the epitaxial layer 12th recombine of the n - type. This in turn prevents or prevents the stacking faults in the buffer layer 11 and the epitaxial layer 12th of the n - -type, thus preventing or preventing the electrical resistance, known as on-resistance, from increasing as the on-state current flows through the semiconductor device 1 flows. As a result, forward voltage deterioration occurs in each semiconductor device 1 prevented or stopped when the forward current through the body diodes 23 in the semiconductor devices 1 flows contained in the power module that serves as an inverter circuit.

In 2 bezeichnet das Bezugszeichen „h“ positive Löcher, die als Durchlassstrom fließen.In 2 The reference character “h” denotes positive holes that flow as a forward current.

In der Halbleitervorrichtung 1 der ersten Ausführungsform ist auch ein Halbleiterbereich 24a vom n--Typ, der mit den inerten Elementen dotiert ist, in einem Abschnitt der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ ausgebildet, der unter dem Body-Bereich 13a vom p-Typ im Abschlussgebiet AR2 angeordnet ist. Der Halbleiterbereich 24a vom n--Typ weist den n-Leitfähigkeitstyp auf. Der Halbleiterbereich 24a vom n--Typ ist mit den inerten Elementen wie z. B. Helium (He) oder Argon (Ar) dotiert und weist Kristalldefekte wie z. B. die Punktdefekte PD1 auf, die darin ausgebildet sind.In the semiconductor device 1 the first embodiment is also a semiconductor region 24a n - type doped with the inert elements in a portion of the epitaxial layer 12th of the n - type, which is under the body area 13a of the p-type in the termination area AR2 is arranged. The semiconductor sector 24a the n - type has the n conductivity type. The semiconductor sector 24a of the n - type is associated with the inert elements such. B. helium (He) or argon (Ar) and has crystal defects such. B. the point defects PD1 who are trained in it.

Die Konzentration der inerten Elemente im Halbleiterbereich 24a vom n--Typ ist höher als die Konzentration der inerten Elemente in der oberen Schicht der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ, die zwischen zwei benachbarte Body-Bereiche 13 vom p-Typ im aktiven Gebiet AR1 eingelegt ist. Mit anderen Worten, die Konzentration der inerten Elemente im Abschnitt der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ, der unter dem Body-Bereich 13a vom p-Typ liegt, ist höher als die Konzentration der inerten Elemente in der oberen Schicht der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ, die auf der entgegengesetzten Seite des Source-Bereichs 14 vom n--Typ liegt, wobei der Body-Bereich 13 vom p-Typ dazwischen eingefügt ist.The concentration of inert elements in the semiconductor area 24a of the n - type is higher than the concentration of the inert elements in the upper layer of the epitaxial layer 12th of the n - type, which is between two adjacent body areas 13th p-type in the active area AR1 is inserted. In other words, the concentration of the inert elements in the section of the epitaxial layer 12th of the n - type, which is below the body area 13a is p-type is higher than the concentration of the inert elements in the upper layer of the epitaxial layer 12th of the n - type, which are on the opposite side of the source region 14th of the n - -type, the body region 13th p-type is interposed therebetween.

Anders ausgedrückt, entweder ist der JFET-Bereich 16 mit den inerten Elementen in einer solchen Weise dotiert, dass ihre Konzentration niedriger ist als die Konzentration der inerten Elemente im Halbleiterbereich 24a vom n--Typ sowie die Konzentration der inerten Elemente im Halbleiterbereich 24a vom n--Typ, oder der JFET-Bereich 16 ist nicht mit den inerten Elementen dotiert.In other words, either is the JFET area 16 doped with the inert elements in such a way that their concentration is lower than the concentration of the inert elements in the semiconductor region 24a of the n - type and the concentration of the inert elements in the semiconductor region 24a of the n - type, or the JFET range 16 is not doped with the inert elements.

Wenn ein Durchlassstrom durch die Body-Dioden 23a fließt, rekombinieren sich folglich positive Löcher, die als Durchlassstrom fließen, mit Elektronen an den Kristalldefekten wie z. B. den Punktdefekten PD1, die im Halbleiterbereich 24a vom n--Typ gebildet sind. Dies verhindert oder unterbindet, dass positive Löcher, die als Durchlassstrom fließen, sich mit Elektronen an Stapelfehlern in der Pufferschicht 11 und in der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ rekombinieren. Dies verhindert oder unterbindet wiederum, dass sich die Stapelfehler in der Pufferschicht 11 und in der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ ausbreiten, was folglich verhindert oder unterbindet, dass der Einschaltwiderstand in der Halbleitervorrichtung 1 zunimmt. Folglich wird eine Durchlassspannungsverschlechterung jeder Halbleitervorrichtung 1 verhindert oder unterbunden, wenn der Durchlassstrom durch die Body-Dioden 23a in den Halbleitervorrichtungen 1 fließt, die im Leistungsmodul enthalten sind, das als Wechselrichterschaltung dient.When a forward current through the body diodes 23a flows, consequently positive holes, which flow as a forward current, recombine with electrons at the crystal defects such as e.g. B. the point defects PD1 that are in the semiconductor field 24a of the n - type are formed. This prevents or prevents positive holes, which flow as a forward current, from interacting with electrons at stacking faults in the buffer layer 11 and in the epitaxial layer 12th recombine of the n - type. This in turn prevents or prevents the stacking faults in the buffer layer 11 and in the epitaxial layer 12th of the n - -type, thus preventing or preventing the on-resistance in the semiconductor device 1 increases. As a result, forward voltage deterioration occurs in each semiconductor device 1 prevented or stopped when the forward current through the body diodes 23a in the semiconductor devices 1 flows contained in the power module that serves as an inverter circuit.

Vorzugsweise kann Helium (He) oder Argon (Ar) als inerte Elemente verwendet werden. Diese inerten Elemente werden in den Halbleiterbereich 24 vom n--Typ beispielsweise durch die Ionenimplantationstechnik implantiert. Dies bildet leicht Kristalldefekte wie z. B. die Punktdefekte PD1 als Orte, an denen positive Löcher, die als Durchlassstrom fließen, sich mit Elektronen rekombinieren.Helium (He) or argon (Ar) can preferably be used as inert elements. These inert elements are used in the semiconductor field 24 n - type implanted by, for example, the ion implantation technique. This easily forms crystal defects such as B. the point defects PD1 as places where positive holes, flowing as a forward current, recombine with electrons.

Vorzugsweise ist die Konzentration der inerten Elemente im Halbleiterbereich 24 vom n--Typ 1 × 1015 bis 1 × 1022 cm-3.The concentration of the inert elements is preferably in the semiconductor region 24 of the n - type 1 × 10 15 to 1 × 10 22 cm -3 .

Wenn die Konzentration der inerten Elemente im Halbleiterbereich 24 vom n--Typ niedriger wäre als 1 × 1015 cm-3, bestünde nur eine kleine Anzahl von positiven Löchern von jenen, die als Durchlassstrom einfließen, die sich mit Elektronen an den Kristalldefekten wie z. B. den Punktdefekten PD1 rekombinieren, die durch die inerten Elemente im Halbleiterbereich 24 vom n--Typ gebildet sind. Folglich können einige der positiven Löcher, die als Durchlassstrom einfließen, eine untere Schicht der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ oder der Pufferschicht 11 erreichen. Wenn die Konzentration der inerten Elemente im Halbleiterbereich 24 vom n--Typ höher wäre als 1 × 1022 cm-3, würde sich der Halbleiterbereich 24 vom n--Typ selbst in der Qualität ändern oder ein Abschnitt der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ, der den Halbleiterbereich 24 vom n--Typ umgibt, würde den elektrischen Widerstand erhöhen.When the concentration of inert elements in the semiconductor area 24 of the n - -type were lower than 1 × 10 15 cm -3 , there would only be a small number of positive holes of those flowing in as forward currents, which deal with electrons at the crystal defects such as e.g. B. the point defects PD1 recombine by the inert elements in the semiconductor area 24 of the n - type are formed. As a result, some of the positive holes flowing in as a forward current may form a lower layer of the Epitaxial layer 12th of the n - type or the buffer layer 11 reach. When the concentration of inert elements in the semiconductor area 24 of the n - -type would be higher than 1 × 10 22 cm -3 , the semiconductor area would 24 of the n - type itself change in quality or a section of the epitaxial layer 12th of the n - type, which is the semiconductor region 24 of the n - -type would increase the electrical resistance.

Solange die Konzentration der inerten Elemente im Halbleiterbereich 24 vom n--Typ 1 × 1015 bis 1 × 1022 cm-3 ist, bleibt folglich der Halbleiterbereich 24 vom n--Typ in der Qualität unverändert und der Abschnitt der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ, der den Halbleiterbereich 24 vom n--Typ umgibt, erhöht den elektrischen Widerstand nicht. Den positiven Löchern, die als Durchlassstrom einfließen, wird auch ermöglicht, sich zuverlässig mit Elektronen an den Kristalldefekten wie z. B. den Punktdefekten PD1 zu rekombinieren, die durch die inerte Elemente im Halbleiterbereich 24 vom n--Typ gebildet sind.As long as the concentration of inert elements in the semiconductor area 24 of the n - type is 1 × 10 15 to 1 × 10 22 cm -3 , consequently, the semiconductor region remains 24 of the n - -type unchanged in quality and the portion of the epitaxial layer 12th of the n - type, which is the semiconductor region 24 of the n - -type does not increase the electrical resistance. The positive holes, which flow in as a forward current, are also enabled to reliably interact with electrons at the crystal defects such as e.g. B. the point defects PD1 to recombine by the inert elements in the semiconductor field 24 of the n - type are formed.

In der Halbleitervorrichtung 1 der ersten Ausführungsform ist die Konzentration der inerten Elemente in einem Abschnitt der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ, der im JFET-Bereich 16 angeordnet ist, niedriger als im Halbleiterbereich 24 vom n-Typ. Dies verursacht, dass der elektrische Widerstand des JFET-Bereichs 16 niedriger ist als jener des Halbleiterbereichs 24 vom n--Typ. Dies verringert wiederum den Einschaltwiderstand, der auftritt, wenn ein Ein-Zustands-Strom vom JFET-Bereich 16 zum Source-Bereich 14 vom n+-Typ über den Kanalbereich 17 fließt.In the semiconductor device 1 of the first embodiment is the concentration of the inert elements in a portion of the epitaxial layer 12th of the n - type, which is in the JFET range 16 is arranged, lower than in the semiconductor area 24 of the n-type. This causes the electrical resistance of the JFET area 16 is lower than that of the semiconductor area 24 of the n - type. This in turn reduces the on-resistance that occurs when there is an on-state current from the JFET area 16 to the source area 14th of the n + type over the channel area 17th flows.

Vorzugsweise steht der Halbleiterbereich 24 vom n--Typ mit der unteren Oberfläche des Body-Bereichs 13 vom p-Typ in Kontakt. Dies ermöglicht, dass positive Löcher durch die Body-Dioden 23 als Durchlassstrom fließen und sich am Body-Bereich 13 vom p-Typ vorbei bewegen, um direkt in den Halbleiterbereich 24 vom n--Typ zu fließen. Die positiven Löcher, die in den Halbleiterbereich 24 vom n--Typ fließen, rekombinieren sich mit Elektronen an den Kristalldefekten wie z. B. den Punktdefekten PD1, die im Halbleiterbereich 24 vom n--Typ gebildet sind. Dies verhindert oder unterbindet zuverlässiger als vorher, dass sich die positiven Löcher, die sich am Body-Bereich 13 vom p-Typ vorbei bewegen, mit Elektronen an den Stapelfehlern in der Pufferschicht 11 und in der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ rekombinieren. Dies verhindert oder unterbindet zuverlässiger, dass sich die Stapelfehler in der Pufferschicht 11 und in der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ ausbreiten.The semiconductor region is preferably standing 24 of the n - type with the lower surface of the body area 13th p-type in contact. This allows positive holes through the body diodes 23 flow as a forward current and focus on the body area 13th move from p-type past to straight into the semiconductor area 24 of the n - -type to flow. The positive holes that are in the semiconductor area 24 flow of the n - -type, recombine with electrons at the crystal defects such. B. the point defects PD1 that are in the semiconductor field 24 of the n - type are formed. This prevents or prevents, more reliably than before, the positive holes that are located on the body area 13th p-type move past, with electrons past the stacking faults in the buffer layer 11 and in the epitaxial layer 12th recombine of the n - type. This prevents or prevents more reliably that the stacking faults in the buffer layer 11 and in the epitaxial layer 12th of the n - -type spread.

Wie bei der Konzentration der inerten Elemente im Halbleiterbereich 24 vom n--Typ ist die Konzentration der inerten Elemente im Halbleiterbereich 24a vom n--Typ vorzugsweise 1 × 1015 bis 1 × 1022 cm-3. Und wie beim Halbleiterbereich 24 vom n--Typ in Kontakt mit der unteren Oberfläche des Body-Bereichs 13 vom p-Typ steht der Halbleiterbereich 24a vom n--Typ vorzugsweise mit der unteren Oberfläche des Body-Bereichs 13a vom p-Typ in Kontakt.As with the concentration of inert elements in the semiconductor area 24 of the n - type is the concentration of the inert elements in the semiconductor region 24a of the n - type, preferably 1 × 10 15 to 1 × 10 22 cm -3 . And as with the semiconductor sector 24 n - type in contact with the lower surface of the body region 13th the semiconductor region is of the p-type 24a of the n - type preferably with the lower surface of the body region 13a p-type in contact.

Der Halbleiterbereich 24 vom n--Typ umfasst in einer Draufsicht einen Seitenabschnitt SS1, der auf der Seite des JFET-Bereichs 16 angeordnet ist. Der Body-Bereich 13 vom p-Typ umfasst einen Seitenabschnitt SS2 auf der Seite des JFET-Bereichs 16. In der ersten Ausführungsform liegt der Seitenabschnitt SS1 ungefähr an derselben Stelle wie der Seitenabschnitt SS2 in der Draufsicht. Dies macht es möglich, den Halbleiterbereich 24 vom n--Typ unter Verwendung derselben Maske auszubilden, die verwendet wird, um den Body-Bereich 13 vom p-Typ auszubilden.The semiconductor sector 24 The n - type includes, in a plan view, a side portion SS1 that is on the side of the JFET region 16 is arranged. The body area 13th the p-type includes a side portion SS2 on the side of the JFET area 16 . In the first embodiment, the side portion SS1 is approximately at the same location as the side portion SS2 in the plan view. This makes it possible for the semiconductor field 24 n - -type using the same mask that is used to form the body region 13th of the p-type.

Der Abschnitt der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ, der zwischen zwei benachbarte Halbleiterbereiche 24 vom n--Typ eingelegt ist, weist eine Breite WD1 auf. Der Abschnitt der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ, der zwischen zwei benachbarte Body-Bereiche 13 vom p-Typ eingelegt ist, weist eine Breite WD2 auf, d. h. die Breite des JFET-Bereichs 16. In diesem Aufbau kann die Breite WD1 ungefähr dieselbe wie die Breite WD2 sein.The section of the epitaxial layer 12th of the n - type, the between two adjacent semiconductor regions 24 of the n - type is inserted, has a width WD1 on. The section of the epitaxial layer 12th of the n - type, between two adjacent body areas 13th p-type inserted has a width WD2 on, i.e. the width of the JFET area 16 . In this setup, the width WD1 about the same as the width WD2 be.

Die Grenze zwischen der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ und dem Body-Bereich 13 vom p-Typ kann in einer solchen Weise angeordnet sein, dass die Betragskorrelation zwischen der Konzentration der Störstellen vom p-Typ und jener der Störstellen vom n-Typ exakt über die Grenze gekippt ist. Der äußere Umfang der Halbleiterbereiche 24 vom n--Typ kann in einer solchen Weise angeordnet sein, dass die Konzentration der inerten Elemente gleich 1 × 1015 cm-3 wird.The boundary between the epitaxial layer 12th of the n - type and the body area 13th the p-type may be arranged in such a manner that the magnitude correlation between the concentration of the p-type impurities and that of the n-type impurities is tilted exactly over the limit. The outer periphery of the semiconductor regions 24 n - type may be arranged in such a manner that the concentration of the inert elements becomes 1 × 10 15 cm -3.

<Halbleitervorrichtungs-Herstellungsprozess><Semiconductor Device Manufacturing Process>

Ein typischer Prozess zur Herstellung der Halbleitervorrichtung 1 als erste Ausführungsform wird nachstehend mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. 3 und 4 sind Ablaufpläne, die einen Teil des Herstellungsprozesses für die Halbleitervorrichtung als erste Ausführungsform zeigen. 5 bis 15 sind Hauptteilschnittansichten der Halbleitervorrichtung als erste Ausführungsform, die sich im Herstellungsprozess befindet. 4 zeigt die Herstellungsschritte, die in Schritt S14 von 3 enthalten sind. 3 und 4 umreißen den Herstellungsprozess, der das aktive Gebiet AR1 abdeckt.A typical process for manufacturing the semiconductor device 1 as a first embodiment will be described below with reference to the accompanying drawings. 3 and 4th Fig. 13 are flowcharts showing part of the manufacturing process for the semiconductor device as the first embodiment. 5 until 15th Fig. 13 are main part sectional views of the semiconductor device as the first embodiment which is in the manufacturing process. 4th FIG. 13 shows the manufacturing steps performed in step S14 of FIG 3 are included. 3 and 4th outline the manufacturing process of the active area AR1 covers.

Das SiC-Substrat 10 vom n+-Typ wird zuerst vorbereitet (Schritt S11 in 3). Wie in 5 gezeigt, ist das, was in Schritt S11 vorbereitet wird, das SiC-Substrat 10 vom n+-Typ, das aus Siliziumcarbid (SiC) besteht, das mit den Störstellen vom n-Typ wie z. B. Stickstoff (N) oder Phosphor (P) dotiert ist. Wie vorstehend erörtert, ist die Konzentration der Störstellen vom n-Typ im SiC-Substrat 10 vom n+-Typ relativ hoch, beispielsweise etwa 1 × 1018 bis 1 × 1021 cm-3. Das SiC-Substrat 10 vom n+-Typ kann eine Dicke von beispielsweise etwa 50 bis 500 µm aufweisen. The n + -type SiC substrate 10 is first prepared (step S11 in FIG 3 ). As in 5 As shown, what is prepared in step S11 is the n + -type SiC substrate 10 which is made of silicon carbide (SiC) coated with the n-type impurities such as. B. nitrogen (N) or phosphorus (P) is doped. As discussed above, the concentration of n-type impurities in the n + -type SiC substrate 10 is relatively high, for example about 1 × 10 18 to 1 × 10 21 cm -3 . The n + -type SiC substrate 10 can have a thickness of, for example, approximately 50 to 500 μm.

Die Pufferschicht 11 wird als nächstes ausgebildet (Schritt S12 in 3). In Schritt S12, wie in 5 gezeigt, wird die Pufferschicht 11 durch das Epitaxiewachstumsverfahren über der oberen Oberfläche 10a des SiC-Substrats 10 vom n+-Typ im aktiven Gebiet AR1 und Abschlussgebiet AR2 ausgebildet. Eine Pufferschicht, die aus SiC besteht, wird beispielsweise durch Halten der Substrattemperatur auf etwa 1500 bis 1800 °C unter Verwendung eines ein Siliziumatom (Si-Atom) enthaltenden Gases (SiH4-Gas), eines ein Chloratom (Cl-Atom) enthaltenden Gases (HCl-Gas), eines ein Kohlenstoffatom (C-Atom) enthaltenden Gases (C3H8-Gas) und eines reduzierenden Gases (H2-Gas) ausgebildet.The buffer layer 11 is formed next (step S12 in 3 ). In step S12, as in 5 shown is the buffer layer 11 by the epitaxial growth process over the top surface 10a of the n + -type SiC substrate 10 in the active region AR1 and graduation area AR2 educated. A buffer layer made of SiC is formed, for example, by maintaining the substrate temperature at about 1500 to 1800 ° C using a gas containing a silicon atom (Si atom) (SiH 4 gas), a gas containing a chlorine atom (Cl atom) (HCl gas), a gas containing a carbon atom (C atom) (C 3 H 8 gas) and a reducing gas (H2 gas).

Die Pufferschicht 11 wird mit den Störstellen vom n-Typ wie z. B. Stickstoff (N) oder Phosphor (P) dotiert. Wie vorstehend erwähnt, kann die Konzentration der Störstellen vom n-Typ in der Pufferschicht 11 beispielsweise etwa 1 × 1017 bis 1 × 1019 cm-3 sein. Die Pufferschicht 11 kann eine Dicke von beispielsweise etwa 3 bis 20 µm aufweisen.The buffer layer 11 is associated with the n-type impurities such as B. nitrogen (N) or phosphorus (P) doped. As mentioned above, the concentration of the n-type impurity in the buffer layer 11 for example about 1 × 10 17 to 1 × 10 19 cm -3 . The buffer layer 11 can have a thickness of, for example, about 3 to 20 μm.

Die Epitaxieschicht 12 vom n--Typ wird dann ausgebildet (Schritt S13 in 3). In Schritt S13 wird, wie in 5 gezeigt, die Epitaxieschicht 12 vom n--Typ durch das Epitaxiewachstumsverfahren über der Pufferschicht im aktiven Gebiet AR1 und Abschlussgebiet AR2 ausgebildet. Die Epitaxieschicht 12 vom n--Typ, die aus SiC besteht, wird durch Halten der Substrattemperatur auf etwa 1500 bis 1800 °C unter Verwendung eines ein Siliziumatom (Si-Atom) enthaltenden Gases (SiH4-Gas), eines ein Chloratom (Cl-Atom) enthaltenden Gases (HCl-Gas), eines ein Kohlenstoffatom (C-Atom) enthaltenden Gases (C3H8-Gas) und eines reduzierenden Gases (H2-Gas) ausgebildet.The epitaxial layer 12th n - -type is then formed (step S13 in FIG 3 ). In step S13, as in 5 shown the epitaxial layer 12th n - type by the epitaxial growth method over the buffer layer in the active area AR1 and graduation area AR2 educated. The epitaxial layer 12th of the n - type, which consists of SiC, is obtained by maintaining the substrate temperature at about 1500 to 1800 ° C using a gas containing a silicon atom (Si atom) (SiH 4 gas), a gas containing a chlorine atom (Cl atom) containing gas (HCl gas), a carbon atom (C atom) containing gas (C 3 H 8 gas) and a reducing gas (H 2 gas).

Die Epitaxieschicht 12 vom n--Typ wird mit den Störstellen vom n-Typ wie z. B. Stickstoff (N) oder Phosphor (P) dotiert. Wie vorstehend erwähnt, kann die Konzentration der Störstellen vom n-Typ in der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ beispielsweise etwa 1 × 1015 bis 1 × 1016 cm-3 sein. Die Epitaxieschicht 12 vom n--Typ kann beispielsweise eine Dicke von etwa 5 bis 50 µm aufweisen.The epitaxial layer 12th of the n - -type is associated with the impurities of the n-type such. B. nitrogen (N) or phosphorus (P) doped. As mentioned above, the concentration of n-type impurities in the epitaxial layer can be increased 12th of the n - type, for example, about 1 × 10 15 to 1 × 10 16 cm -3 . The epitaxial layer 12th of the n - type can, for example, have a thickness of about 5 to 50 μm.

Wie in 6 und 7 gezeigt, werden dann der Body-Bereich 13 vom p-Typ und der Halbleiterbereich 24 vom n--Typ ausgebildet (Schritt S14 in 3).As in 6th and 7th then shown are the body area 13th p-type and the semiconductor region 24 formed of the n - -type (step S14 in 3 ).

In Schritt S14 wird, wie in 6 gezeigt, ein Resistfilm RF1 zuerst über der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ im aktiven Gebiet AR1 ausgebildet (Schritt S21 in 4). Der so ausgebildete Resistfilm RF1 wird Belichtung und Entwicklung unter Verwendung von Photolithographie unterzogen. Dies bildet Öffnungen OP1 aus, die den Resistfilm RF1 durchdringen, so dass sie die Epitaxieschicht 12 vom n--Typ in einem Bereich des aktiven Gebiets AR1 erreichen, wo der Body-Bereich 13 vom p-Typ ausgebildet wurde (Schritt S22 in 4). An diesem Punkt ist ein Resistmuster RP1 ausgebildet, das aus dem Resistfilm RF1 besteht, in dem die Öffnungen OP1 ausgebildet wurden. An der Unterseite der Öffnungen OP1 liegt die Epitaxieschicht 12 vom n--Typ frei.In step S14, as in 6th shown, a resist film RF1 first over the epitaxial layer 12th of the n - type in the active area AR1 formed (step S21 in 4th ). The resist film RF1 thus formed is subjected to exposure and development using photolithography. This creates openings OP1 from that penetrate the resist film RF1 so that they form the epitaxial layer 12th of the n - type in an area of the active area AR1 reach where the body area 13th p-type has been formed (step S22 in 4th ). At this point there is a resist pattern RP1 which consists of the resist film RF1 in which the openings OP1 were trained. At the bottom of the openings OP1 is the epitaxial layer 12th of the n - type free.

In dem Beispiel von 6 wird, wenn der Resistfilm RF1 im aktiven Gebiet AR1 ausgebildet wird, der Resistfilm RF1 auch über der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ im Abschlussgebiet AR2 ausgebildet. Wenn die Öffnungen OP1 ausgebildet werden, werden Öffnungen OP11, die den Resistfilm RF1 durchdringen, so dass sie die Epitaxieschicht 12 vom n--Typ erreichen, auch in einem Bereich des Abschlussgebiets AR2 ausgebildet, wo der Body-Bereich 13a vom p-Typ ausgebildet wurde. An diesem Punkt ist ein Resistmuster RP11 ausgebildet, das aus dem Resistfilm RF1 besteht, in dem die Öffnungen OP11 ausgebildet wurden. An der Unterseite der Öffnungen OP11 liegt die Epitaxieschicht 12 vom n--Typ frei.In the example of 6th when the resist film RF1 is in the active area AR1 is formed, the resist film RF1 is also formed over the epitaxial layer 12th of the n - type in the termination area AR2 educated. When the openings OP1 are formed become openings OP11 that penetrate the resist film RF1 so that they form the epitaxial layer 12th of the n - type, even in a region of the termination area AR2 trained where the body area 13a p-type. At this point there is a resist pattern RP11 which consists of the resist film RF1 in which the openings OP11 were trained. At the bottom of the openings OP11 is the epitaxial layer 12th of the n - type free.

Wie in 6 gezeigt, werden dann die Störstellen vom p-Typ wie z. B. Aluminium (Al) oder Bor (B) in die Epitaxieschicht 12 vom n--Typ im aktiven Gebiet AR1 durch die Ionenimplantationstechnik implantiert, die das Resistmuster RP1 als Maske verwendet (Schritt S23 in 4). Dies bildet den Body-Bereich 13 vom p-Typ in einer oberen Schicht der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ aus. Wie vorstehend erwähnt, kann die Konzentration der Störstellen vom p-Typ im Body-Bereich 13 vom p-Typ beispielsweise etwa 1 × 1017 bis 1 × 1018 cm-3 sein. Der Body-Bereich 13 vom p-Typ kann eine Dicke von beispielsweise etwa 1 bis 2 µm aufweisen.As in 6th then the p-type impurities such as B. aluminum (Al) or boron (B) in the epitaxial layer 12th of the n-type in the active area AR1 implanted by the ion implantation technique, which the resist pattern RP1 used as a mask (step S23 in 4th ). This forms the body area 13th p-type in an upper layer of the epitaxial layer 12th of the n - type. As mentioned above, the concentration of p-type impurities in the body region can be 13th p-type, for example, about 1 × 10 17 to 1 × 10 18 cm -3 . The body area 13th p-type may have a thickness of, for example, about 1 to 2 µm.

In dem Beispiel von 6 werden, wenn die Störstellen vom p-Typ in das aktive Gebiet AR1 implantiert werden, die Störstellen vom p-Typ wie z. B. Aluminium (Al) oder Bor (B) auch in die Epitaxieschicht 12 vom n--Typ im Abschlussgebiet AR2 durch die Ionenimplantationstechnik unter Verwendung des Resistmusters RP11 als Maske implantiert. Dies bildet den Body-Bereich 13a vom p-Typ in einer oberen Schicht der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ im Abschlussgebiet AR2 aus. Wie vorstehend erwähnt, kann die Konzentration der Störstellen vom p-Typ im Body-Bereich 13a vom p-Typ beispielsweise etwa 1 × 1017 bis 1 × 1018 cm-3 sein. Der Body-Bereich 13a vom p-Typ kann eine Dicke von beispielsweise etwa 1 bis 2 µm aufweisen.In the example of 6th when the p-type impurities are in the active region AR1 are implanted, the p-type impurities such. B. aluminum (Al) or boron (B) also in the epitaxial layer 12th of the n - type in the termination area AR2 by the ion implantation technique using the resist pattern RP11 implanted as a mask. This forms the body area 13a p-type in an upper layer of the epitaxial layer 12th of the n - type in the termination area AR2 the end. As mentioned above, the concentration of p-type impurities in the body region can be 13a p-type, for example, about 1 × 10 17 to 1 × 10 18 cm -3 . The body area 13a p-type may have a thickness of, for example, about 1 to 2 µm.

Vorzugsweise ist die Konzentration der Störstellen vom p-Typ im Body-Bereich 13a vom p-Typ niedriger als im Body-Bereich 13 vom p-Typ. Dies verhindert oder unterbindet, dass die Feldintensität nahe dem Body-Bereich 13a vom p-Typ im Abschlussgebiet AR2 höher wird als die Feldintensität nahe dem Body-Bereich 13 vom p-Typ im aktiven Gebiet AR1, wodurch die Stehspannung der Halbleitervorrichtung 1 verbessert wird.The concentration of the impurity sites is preferably of the p-type in the body region 13a p-type lower than in the body area 13th p-type. This prevents or prevents the field intensity from being close to the body area 13a of the p-type in the termination area AR2 becomes higher than the field intensity near the body area 13th p-type in the active area AR1 , thereby reducing the withstand voltage of the semiconductor device 1 is improved.

Vorzugsweise ist die Konzentration der Störstellen vom p-Typ in einem Abschnitt des Body-Bereichs 13a vom p-Typ auf der entgegengesetzten Seite des aktiven Gebiets AR1 niedriger als die Konzentration der inerten Elemente im Abschnitt des Body-Bereichs 13a vom p-Typ auf der Seite des aktiven Gebiets AR1. Dies verhindert oder unterbindet, dass die Feldintensität des Abschnitts des Body-Bereichs 13a vom p-Typ auf der entgegengesetzten Seite des aktiven Gebiets AR1 höher wird als die Feldintensität des Abschnitts des Body-Bereichs 13a vom p-Typ auf der Seite des aktiven Gebiets AR1, was folglich die Stehspannung der Halbleitervorrichtung 1 verbessert.Preferably, the concentration of the p-type impurities is in a portion of the body region 13a p-type on the opposite side of the active area AR1 lower than the concentration of inert elements in the section of the body area 13a p-type on the active area side AR1 . This prevents or prevents the field intensity of the section of the body area 13a p-type on the opposite side of the active area AR1 becomes higher than the field intensity of the portion of the body area 13a p-type on the active area side AR1 , which is consequently the withstand voltage of the semiconductor device 1 improved.

Den Schritten zum Ausbilden der Body-Bereiche 13 und 13a vom p-Typ kann eine thermische Behandlung bei beispielsweise etwa 1700 °C folgen, um die implantierten Störstellen zu aktivieren.The steps for forming the body areas 13th and 13a of the p-type can be followed by a thermal treatment at, for example, about 1700 ° C. in order to activate the implanted impurities.

Wie in 7 gezeigt, werden dann die inerten Elemente wie z. B. Helium (He) oder Argon (Ar) in einen Abschnitt der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ, der unter dem Body-Bereich 13 vom p-Typ im aktiven Gebiet AR1 liegt, durch die Ionenimplantationstechnik implantiert, die das Resistmuster RP1 als Maske verwendet (Schritt S24 in 4). An diesem Punkt werden die inerten Elemente in einer solchen Weise implantiert, dass ihre Konzentration im Abschnitt der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ, der unter dem Body-Bereich 13 vom p-Typ liegt, höher wird als die Konzentration der inerten Elemente in der oberen Schicht der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ, die zwischen zwei benachbarte Body-Bereiche 13 vom p-Typ eingelegt ist. Dies implantiert die inerten Elemente in den Abschnitt der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ, der unter dem Body-Bereich 13 vom p-Typ liegt, was den Halbleiterbereich 24 vom n--Typ mit Kristalldefekten wie z. B. den Punktdefekten PD1, die darin ausgebildet sind, erzeugt.As in 7th shown, then the inert elements such. B. helium (He) or argon (Ar) in a portion of the epitaxial layer 12th of the n - type, which is below the body area 13th p-type in the active area AR1 is implanted by the ion implantation technique that forms the resist pattern RP1 used as a mask (step S24 in 4th ). At this point the inert elements are implanted in such a way that their concentration is in the section of the epitaxial layer 12th of the n - type, which is below the body area 13th is p-type becomes higher than the concentration of the inert elements in the upper layer of the epitaxial layer 12th of the n - type, which is between two adjacent body areas 13th p-type is inserted. This implants the inert elements in the portion of the epitaxial layer 12th of the n - type, which is below the body area 13th p-type is what is the semiconductor area 24 of the n - -type with crystal defects such as e.g. B. the point defects PD1 formed therein.

Die inerten Elemente werden in eine obere Schicht der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ benachbart zum Body-Bereich 13 vom p-Typ, d. h. in einen Abschnitt, der später zum JFET-Bereich 16 wird (siehe später zu erörternde 14), in einer solchen Weise implantiert, dass die Konzentration der inerten Elemente im Abschnitt, der zum JFET-Bereich 16 wird, niedriger ist als die Konzentration der inerten Elemente im Halbleiterbereich 24 vom n--Typ. Alternativ werden die inerten Elemente nicht in den Abschnitt implantiert, der zum JFET-Bereich 16 wird.The inert elements are in an upper layer of the epitaxial layer 12th of the n - type adjacent to the body area 13th p-type, ie in a section that later becomes the JFET area 16 (see to be discussed later 14th ), implanted in such a way that the concentration of inert elements in the section leading to the JFET area 16 is lower than the concentration of inert elements in the semiconductor area 24 of the n - type. Alternatively, the inert elements are not implanted in the portion facing the JFET area 16 will.

Dies verhindert oder unterbindet, dass positive Löcher, die durch die Body-Dioden 23 als Durchlassstrom fließen, sich mit Elektronen an Stapelfehlern in der Pufferschicht 11 und in der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ rekombinieren. Dies verhindert oder unterbindet wiederum, dass sich die Stapelfehler in der Pufferschicht 11 und in der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ ausbreiten, wodurch verhindert oder unterbunden wird, dass der Einschaltwiderstand in der Halbleitervorrichtung 1 zunimmt.This prevents or eliminates positive holes caused by the body diodes 23 flow as forward current, dealing with electrons at stacking faults in the buffer layer 11 and in the epitaxial layer 12th recombine of the n - type. This in turn prevents or prevents the stacking faults in the buffer layer 11 and in the epitaxial layer 12th of the n - type, thereby preventing or suppressing the on-resistance in the semiconductor device 1 increases.

Vorzugsweise kann Helium (He) oder Argon (Ar) als inerte Elemente verwendet werden. Solche inerten Elemente können beispielsweise durch die Ionenimplantationstechnik in den Halbleiterbereich 24 vom n--Typ implantiert werden. Dies bildet leicht Kristalldefekte wie z. B. die Punktdefekte PD1 als Orte, am denen positive Löcher, die als Durchlassstrom einfließen, sich mit Elektronen rekombinieren.Helium (He) or argon (Ar) can preferably be used as inert elements. Such inert elements can, for example, be introduced into the semiconductor region by the ion implantation technique 24 of the n - -type are implanted. This easily forms crystal defects such as B. the point defects PD1 as places where positive holes, which flow in as a forward current, recombine with electrons.

Vorzugsweise ist die Konzentration der inerten Elemente im Halbleiterbereich 24 vom n--Typ 1 × 1015 bis 1 × 1022 cm-3. Dies ermöglicht, dass der Halbleiterbereich 24 vom n--Typ in der Qualität unverändert bleibt, und verhindert, dass ein Abschnitt der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ, der den Halbleiterbereich 24 vom n--Typ umgibt, den elektrischen Widerstand erhöht. Den positiven Löchern, die als Durchlassstrom einfließen, wird auch ermöglicht, sich zuverlässig mit Elektronen an den Kristalldefekten wie z. B. den Punktdefekten PD1 zu rekombinieren, die durch die inerten Elemente im Halbleiterbereich 24 vom n--Typ gebildet sind.The concentration of the inert elements is preferably in the semiconductor region 24 of the n - type 1 × 10 15 to 1 × 10 22 cm -3 . This enables the semiconductor area 24 of the n - -type remains unchanged in quality, and prevents a portion of the epitaxial layer 12th of the n - type, which is the semiconductor region 24 of the n - type, increases the electrical resistance. The positive holes, which flow in as a forward current, are also enabled to reliably interact with electrons at the crystal defects such as e.g. B. the point defects PD1 to recombine by the inert elements in the semiconductor field 24 of the n - type are formed.

Vorzugsweise wird der Halbleiterbereich 24 vom n--Typ so ausgebildet, dass er mit der unteren Oberfläche des Body-Bereichs 13 vom p-Typ in Kontakt steht. Dies verhindert oder unterbindet zuverlässiger, dass sich die positiven Löcher, die sich am Body-Bereich 13 vom p-Typ vorbei bewegen, mit Elektronen an den Stapelfehlern in der Pufferschicht 11 und in der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ rekombinieren.Preferably the semiconductor region 24 of the n - -type formed so that it fits with the lower surface of the body region 13th p-type is in contact. This more reliably prevents or prevents the positive holes that are located on the body area 13th p-type move past, with electrons past the stacking faults in the buffer layer 11 and in the epitaxial layer 12th recombine of the n - type.

In dem Beispiel von 7 werden, wenn die inerten Elemente in das aktive Gebiet AR1 implantiert werden, die inerten Elemente wie z. B. Helium (He) oder Argon (Ar) auch in einen Abschnitt der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ implantiert, der unter dem Body-Bereich 13 vom p-Typ im Abschlussgebiet AR2 liegt. An diesem Punkt werden die inerten Elemente in einer solchen Weise implantiert, dass ihre Konzentration im Abschnitt der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ, der unter dem Body-Bereich 13a vom p-Typ angeordnet ist, höher wird als in der oberen Schicht der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ, die zwischen zwei benachbarte Body-Bereiche 13 vom p-Typ im aktiven Gebiet AR1 eingelegt ist. Dies implantiert die inerten Elemente in den Abschnitt der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ, der unter dem Body-Bereich 13a vom p-Typ im Abschlussgebiet AR2 liegt, was den Halbleiterbereich 24a vom n--Typ mit Kristalldefekten wie z. B. den Punktdefekten PD1, die darin ausgebildet sind, erzeugt.In the example of 7th when the inert elements are in the active area AR1 are implanted, the inert elements such. B. helium (He) or argon (Ar) also in a section of the epitaxial layer 12th of the n - type implanted under the body area 13th of the p-type in the termination area AR2 lies. At this point the inert elements are implanted in such a way that their concentration is in the section of the epitaxial layer 12th of the n - type, which is below the body area 13a p-type becomes higher than that in the upper layer of the epitaxial layer 12th of the n - type, which is between two adjacent body areas 13th of p-type in the active area AR1 is inserted. This implants the inert elements in the portion of the epitaxial layer 12th of the n - type, which is below the body area 13a of the p-type in the termination area AR2 lies what the semiconductor field 24a of the n - -type with crystal defects such as e.g. B. the point defects PD1 formed therein.

Das heißt, die inerten Elemente werden in den Abschnitt, der zum JFET-Bereich 16 wird (siehe später zu erörternde 14), in einer solchen Weise implantiert, dass die Konzentration der inerten Elemente niedriger ist als im Halbleiterbereich 24 vom n--Typ sowie im Halbleiterbereich 24a vom n--Typ. Alternativ werden keine inerten Elemente in den Abschnitt implantiert, der zum JFET-Bereich 16 wird.That is, the inert elements are in the section leading to the JFET area 16 (see to be discussed later 14th ), implanted in such a way that the concentration of inert elements is lower than in the semiconductor area 24 of the n - type as well as in the semiconductor field 24a of the n - type. Alternatively, no inert elements are implanted in the section facing the JFET area 16 will.

In den Beispielen von 6 und 7 können dieselben Resistmuster RP1 und RP11 verwendet werden, um die Störstellen vom p-Typ zu implantieren (Schritt S23 in 4) und um die inerten Elemente zu implantieren (Schritt S24 in 4). Dies trägt zum Verringern der Anzahl der Schritte, die den Halbleitervorrichtungs-Herstellungsprozess bilden, und zum Senken der Anzahl der Masken zur Verwendung während des Prozesses bei.In the examples of 6th and 7th can use the same resist pattern RP1 and RP11 can be used to implant the p-type impurities (step S23 in FIG 4th ) and to implant the inert elements (step S24 in 4th ). This helps reduce the number of steps that make up the semiconductor device manufacturing process and decrease the number of masks to be used during the process.

In den Beispielen von 6 und 7 kann auch derselbe Schritt verwendet werden, um die Störstellen vom p-Typ in das aktive Gebiet AR1 zu implantieren und die Störstellen vom p-Typ in das Abschlussgebiet AR2 zu implantieren. Ferner kann derselbe Schritt verwendet werden, um die inerten Elemente in das aktive Gebiet AR1 zu implantieren und die inerten Elemente in das Abschlussgebiet AR2 zu implantieren. Dies trägt auch zum Verringern der Anzahl der Schritte, die den Halbleitervorrichtungs-Herstellungsprozess bilden, und zum Senken der Anzahl der Masken zur Verwendung während des Prozesses bei.In the examples of 6th and 7th The same step can also be used to remove the p-type impurities into the active region AR1 to implant and the p-type impurities in the termination region AR2 to implant. Furthermore, the same step can be used to add the inert elements to the active area AR1 and implant the inert elements in the termination area AR2 to implant. This also helps reduce the number of steps that make up the semiconductor device manufacturing process and decrease the number of masks to be used during the process.

Nachdem der Schritt zum Implantieren der inerten Elemente durchgeführt ist (Schritt S24 in 4), kann der Schritt zum Implantieren der Störstellen vom p-Typ ausgeführt werden (Schritt S23 in 4). Alternativ kann der Schritt S14 durchgeführt werden, wie in 8 bis 11 dargestellt.After the step for implanting the inert elements has been carried out (step S24 in FIG 4th ), the step of implanting the p-type impurities can be carried out (step S23 in FIG 4th ). Alternatively, step S14 can be carried out, as in FIG 8th until 11 shown.

In den Beispielen von 8 bis 11 wird zuerst der Resistfilm RF1 über der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ im aktiven Gebiet AR1 und Abschlussgebiet AR2 ausgebildet (Schritt S21 in 4), wie in 8 gezeigt. Die Öffnungen OP1 werden im aktiven Gebiet AR1 ausgebildet (Schritt S22 in 4), um das Resistmuster RP1 zu erzeugen, das aus dem Resistfilm RF1 besteht, in dem die Öffnungen OP1 ausgebildet wurden. An diesem Punkt sind keine Öffnungen im Abschlussgebiet AR2 ausgebildet, so dass die Epitaxieschicht 12 vom n--Typ mit dem Resistfilm RF1 bedeckt ist.In the examples of 8th until 11 first becomes the resist film RF1 over the epitaxial layer 12th of the n - type in the active area AR1 and graduation area AR2 formed (step S21 in 4th ), as in 8th shown. The openings OP1 be in the active area AR1 formed (step S22 in 4th ) to the resist pattern RP1 to produce, which consists of the resist film RF1, in which the openings OP1 were trained. At this point there are no openings in the termination area AR2 formed so that the epitaxial layer 12th n-type is covered with the resist film RF1.

Wie in 8 gezeigt, werden dann die Störstellen vom p-Typ in die Epitaxieschicht 12 vom n--Typ im aktiven Gebiet AR1 implantiert (Schritt S23 in 4), um den Body-Bereich 13 vom p-Typ auszubilden. An diesem Punkt ist die Epitaxieschicht 12 vom n--Typ mit dem Resistfilm RF1 im Abschlussgebiet AR2 bedeckt, so dass die Störstellen vom p-Typ nicht in das Abschlussgebiet AR2 implantiert werden.As in 8th as shown, the p-type impurities are then introduced into the epitaxial layer 12th of the n - type in the active area AR1 implanted (step S23 in 4th ) to the body area 13th of the p-type. At this point is the epitaxial layer 12th of the n - type with the resist film RF1 in the termination region AR2 covered so that the p-type impurities do not enter the termination region AR2 be implanted.

Wie in 9 gezeigt, werden als nächstes die inerten Elemente in das aktive Gebiet AR1 implantiert (Schritt S24 in 4), um den Halbleiterbereich 24 vom n--Typ auszubilden. An diesem Punkt ist die Epitaxieschicht 12 vom n--Typ mit dem Resistfilm RF1 im Abschlussgebiet AR2 bedeckt, so dass die inerten Elemente nicht in das Abschlussgebiet AR2 implantiert werden.As in 9 Next, the inert elements are shown in the active area AR1 implanted (step S24 in 4th ) to the semiconductor area 24 of the n - type. At this point is the epitaxial layer 12th of the n - type with the resist film RF1 in the termination region AR2 covered so that the inert elements do not enter the termination area AR2 be implanted.

Wie in 10 gezeigt, wird dann das Resistmuster RP1 vom aktiven Gebiet AR1 und Abschlussgebiet AR2 entfernt. In derselben Weise wie bei dem Resistfilm RF1 wird ein Resistfilm RF2 über der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ im aktiven Gebiet AR1 und Abschlussgebiet AR2 ausgebildet. Öffnungen OP2 werden im Abschlussgebiet AR2 ausgebildet, um ein Resistmuster RP2 zu erzeugen, das aus dem Resistfilm RF2 besteht, in dem die Öffnungen OP2 ausgebildet wurden. Die Öffnungen OP2 durchdringen den Resistfilm RF1, so dass sie die Epitaxieschicht 12 vom n--Typ in einem Bereich des Abschlussgebiets AR2 erreichen, wo der Body-Bereich 13a vom p-Typ ausgebildet ist. An diesem Punkt sind jedoch die Epitaxieschicht 12 vom n--Typ und der Body-Bereich 13 vom p-Typ im aktiven Gebiet AR1 mit dem Resistfilm RF1 bedeckt.As in 10 then the resist pattern is shown RP1 from the active area AR1 and graduation area AR2 removed. In the same way as the resist film RF1, a resist film RF2 becomes over the epitaxial layer 12th of the n - type in the active area AR1 and graduation area AR2 educated. openings OP2 are in the graduation area AR2 formed to a resist pattern RP2 to produce, which consists of the resist film RF2, in which the openings OP2 were trained. The openings OP2 penetrate the resist film RF1, making the epitaxial layer 12th of the n - type in a region of the termination area AR2 reach where the body area 13a is of the p-type. At this point, however, are the epitaxial layer 12th of the n - type and the body area 13th p-type in the active area AR1 covered with the resist film RF1.

Wie in 10 gezeigt, wird als nächstes der Body-Bereich 13a vom p-Typ durch Implantieren der Störstellen vom p-Typ in die Epitaxieschicht 12 vom n--Typ im Abschlussgebiet AR2 unter Verwendung der Ionenimplantationstechnik ausgebildet, die das Resistmuster RP2 als Maske verwendet. An diesem Punkt sind die Epitaxieschicht 12 vom n--Typ und der Body-Bereich 13 vom p-Typ im aktiven Gebiet AR1 mit dem Resistfilm RF2 bedeckt, so dass die Störstellen vom p-Typ nicht in das aktive Gebiet AR1 implantiert werden.As in 10 Next, the body area is shown 13a p-type by implanting the p-type impurities in the epitaxial layer 12th of the n - type in the termination area AR2 formed using the ion implantation technique, the resist pattern RP2 used as a mask. At this point are the epitaxial layers 12th of the n - type and the body area 13th p-type in the active area AR1 covered with the resist film RF2 so that the p-type impurities do not enter the active area AR1 be implanted.

Wie in 11 gezeigt, wird dann der Halbleiterbereich 24a vom n--Typ durch Implantieren der inerten Elemente in die Epitaxieschicht 12 vom n--Typ im Abschlussgebiet AR2 unter Verwendung der Ionenimplantationstechnik ausgebildet, die das Resistmuster RP2 als Maske verwendet. An diesem Punkt sind die Epitaxieschicht 12 vom n--Typ und der Body-Bereich 13 vom p-Typ im aktiven Gebiet AR1 mit dem Resistfilm RF2 bedeckt, so dass die Störstellen vom p-Typ nicht in das aktive Gebiet AR1 implantiert werden.As in 11 then the semiconductor area is shown 24a of the n - type by implanting the inert elements in the epitaxial layer 12th of the n - type in the termination area AR2 formed using the ion implantation technique, the resist pattern RP2 used as a mask. At this point are the epitaxial layers 12th of the n - type and the body area 13th p-type in the active area AR1 covered with the resist film RF2 so that the p-type impurities do not enter the active area AR1 be implanted.

In den Beispielen von 8 bis 11 kann dasselbe Resistmuster RP1 auch verwendet werden, um die Störstellen vom p-Typ zu implantieren (Schritt S23 in 4) und die inerten Elemente zu implantieren (Schritt S24 in 4). Dies trägt auch zum Verringern der Anzahl der Schritte, die den Halbleitervorrichtungs-Herstellungsprozess bilden, und Senken der Anzahl der Masken zur Verwendung während des Prozesses bei.In the examples of 8th until 11 can be the same resist pattern RP1 can also be used to implant the p-type impurities (step S23 in FIG 4th ) and to implant the inert elements (step S24 in 4th ). This also contributes to reducing the number of steps that make up the semiconductor device manufacturing process and lowering the number of masks to be used during the process.

In den Beispielen von 8 bis 11 wird auch ein Schritt durchgeführt, um die Störstellen vom p-Typ in das aktive Gebiet AR1 zu implantieren, und ein unterschiedlicher Schritt wird ausgeführt, um die Störstellen vom p-Typ in das Abschlussgebiet AR2 zu implantieren. Ebenso wird ein Schritt durchgeführt, um die inerten Elemente in das aktive Gebiet AR1 zu implantieren, und ein unterschiedlicher Schritt wird ausgeführt, um die inerten Elemente in das Abschlussgebiet AR2 zu implantieren. Folglich können die Menge der Störstellen vom p-Typ, die in das aktive Gebiet AR1 implantiert werden, und die Menge der Störstellen vom p-Typ, die in das Abschlussgebiet AR2 implantiert werden, unabhängig voneinander eingestellt werden. Ebenso können die Menge der inerten Elemente, die in das aktive Gebiet AR1 implantiert werden, und die Menge der inerten Elemente, die in das Abschlussgebiet AR2 implantiert werden, unabhängig voneinander eingestellt werden.In the examples of 8th until 11 a step is also performed to remove the p-type impurities in the active region AR1 to implant, and a different step is carried out to place the p-type impurities in the termination region AR2 to implant. Likewise, a step is carried out to remove the inert elements in the active area AR1 to implant, and a separate step is performed to place the inert elements in the termination region AR2 to implant. Consequently, the amount of p-type impurities that exist in the active area can be reduced AR1 and the amount of p-type impurities that are in the termination region AR2 implanted, can be set independently of each other. Likewise, the amount of inert elements that are in the active area AR1 to be implanted, and the amount of inert elements that are in the termination area AR2 implanted, can be set independently of each other.

Im Übrigen können das Resistmuster, das aus dem Resistfilm RF1 besteht, und das Resistmuster, das aus dem Resistfilm RF2 gebildet ist, gegen die Maskenmuster, die aus verschiedenen Typen von Filmen bestehen, ausgetauscht werden.Incidentally, the resist pattern made up of the resist film RF1 and the resist pattern made up of the resist film RF2 may be exchanged for the mask patterns made up of different types of films.

Der Source-Bereich 14 vom n+-Typ wird als nächstes ausgebildet (Schritt S15 in 3). In Schritt S15 wird, wie in 12 gezeigt, das Resistmuster RP1 oder RP2 zuerst entfernt. Ein Resistfilm RF3 wird dann über der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ, dem Body-Bereich 13 vom p-Typ und dem Body-Bereich 13a vom p-Typ im aktiven Gebiet AR1 und Abschlussgebiet AR2 ausgebildet. Der so ausgebildete Resistfilm RF3 wird Belichtung und Entwicklung unter Verwendung von Photolithographie unterzogen. Dies bildet Öffnungen OP3 aus, die den Resistfilm RF3 durchdringen, so dass sie den Body-Bereich 13 vom p-Typ in einem Bereich des aktiven Gebiets AR1 erreichen, wo der Source-Bereich 14 vom n+-Typ ausgebildet wird. An diesem Punkt ist ein Resistmuster RP3 erzeugt, das aus dem Resistfilm RF3 besteht, in dem die Öffnungen OP3 ausgebildet wurden. Dies legt den Body-Bereich 13 vom p-Typ an der Unterseite der Öffnungen OP3 frei. Im Abschlussgebiet AR2 werden andererseits keine Öffnungen ausgebildet, so dass die Epitaxieschicht 12 vom n-Typ und der Body-Bereich 13a vom p-Typ mit dem Resistfilm RF3 bedeckt sind.The source area 14th of the n + type is formed next (step S15 in FIG 3 ). In step S15, as in 12th shown the resist pattern RP1 or RP2 first removed. A resist film RF3 is then placed over the epitaxial layer 12th of the n - type, the body area 13th of the p-type and the body region 13a p-type in the active area AR1 and graduation area AR2 educated. The resist film RF3 thus formed is subjected to exposure and development using photolithography. This creates openings OP3 from that penetrate the resist film RF3 so that they can penetrate the body area 13th p-type in an area of the active area AR1 reach where the source area 14th is of the n + type. At this point there is a resist pattern RP3 which consists of the resist film RF3 in which the openings OP3 were trained. This defines the body area 13th p-type at the bottom of the openings OP3 free. In the graduation area AR2 on the other hand, no openings are formed, so that the epitaxial layer 12th of the n-type and the body area 13a p-type are covered with the resist film RF3.

Dann werden die Störstellen vom n-Typ wie z. B. Stickstoff (N) oder Phosphor (P) in den Body-Bereich 13 vom p-Typ durch die Ionenimplantationstechnik unter Verwendung des Resistmusters RP3 als Maske implantiert. Dies bildet den Source-Bereich 14 vom n+-Typ in einer oberen Schicht des Body-Bereichs 13 vom p-Typ aus. Wie vorstehend erwähnt, kann die Konzentration der Störstellen vom n-Typ im Source-Bereich 14 vom n+-Typ beispielsweise etwa 1 × 1019 bis 1 × 1020 cm-3 sein. Der Source-Bereich 14 vom n+-Typ kann eine Dicke von beispielsweise etwa 100 bis 500 nm aufweisen. An diesem Punkt sind die Epitaxieschicht 12 vom n--Typ und der Body-Bereich 13a vom p-Typ im Abschlussgebiet AR2 mit dem Resistfilm RF3 bedeckt und werden nicht mit Störstellen vom n-Typ dotiert.Then the n-type impurities such as B. nitrogen (N) or phosphorus (P) in the body area 13th p-type by the ion implantation technique using the resist pattern RP3 implanted as a mask. This forms the source area 14th of the n + type in an upper layer of the body region 13th of the p-type. As mentioned above, the concentration of n-type impurities in the source region can be increased 14th of the n + type, for example, about 1 × 10 19 to 1 × 10 20 cm -3 . The source area 14th of the n + type can have a thickness of, for example, about 100 to 500 nm. At this point are the epitaxial layers 12th of the n - type and the body area 13a of the p-type in the termination area AR2 are covered with the resist film RF3 and are not doped with n-type impurities.

Als nächstes wird der Body-Kontaktbereich 15 vom p+-Typ ausgebildet (Schritt S16 in 3). In Schritt S16 wird, wie in 13 gezeigt, das Resistmuster RP3 zuerst entfernt. Dann wird ein Resistfilm RF4 über der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ, dem Body-Bereich 13 vom p-Typ, dem Body-Bereich 13a vom p-Typ und dem Source-Bereich 14 vom n+-Typ im aktiven Gebiet AR1 ausgebildet. Der so ausgebildete Resistfilm RF4 wird Belichtung und Entwicklung unter Verwendung von Photolithographie unterzogen. Dies bildet Öffnungen OP4 aus, die den Resistfilm RF4 durchdringen, so dass sie den Body-Bereich 13 vom p-Typ oder den Source-Bereich 14 vom n+-Typ in einem Bereich des aktiven Gebiets AR1 erreichen, in dem der Body-Kontaktbereich 15 vom p+-Typ ausgebildet ist. An diesem Punkt ist ein Resistmuster RP4 erzeugt, das aus dem Resistfilm OP4 besteht, in dem die Öffnungen OP4 ausgebildet wurden. An der Unterseite der Öffnungen OP4 liegt der Body-Bereich 13 vom p-Typ oder dem Source-Bereich 14 vom n+-Typ frei.Next is the body contact area 15th of the p + -type (step S16 in 3 ). In step S16, as in 13th shown the resist pattern RP3 first removed. Then a resist film RF4 is made over the epitaxial layer 12th of the n - type, the body area 13th of the p-type, the body area 13a p-type and the source region 14th of the n + type in the active area AR1 educated. The resist film RF4 thus formed is subjected to exposure and development using photolithography. This creates openings OP4 out that penetrate the resist film RF4 so that they can penetrate the body area 13th p-type or the source region 14th of the n + type in an area of the active area AR1 reach in which the body contact area 15th is of the p + type. At this point there is a resist pattern RP4 generated from the resist film OP4 consists in which the openings OP4 were trained. At the bottom of the openings OP4 is the body area 13th p-type or the source region 14th of the n + type free.

In dem Beispiel von 13 wird, wenn der Resistfilm RF4 im aktiven Gebiet AR1 ausgebildet wird, der Resistfilm RF4 auch über der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ und dem Body-Bereich 13a vom p-Typ im Abschlussgebiet AR2 ausgebildet. Und wenn die Öffnungen OP4 ausgebildet werden, werden Öffnungen OP41, die den Resistfilm RF4 durchdringen, so dass sie den Body-Bereich 13a vom p-Typ erreichen, auch in einem Bereich des Abschlussgebiets AR2 ausgebildet, wo der Kontaktbereich 15a ausgebildet ist. An diesem Punkt ist ein Resistmuster RP41 erzeugt, das aus dem Resistfilm RF4 besteht, in dem die Öffnungen OP41 ausgebildet wurden. An der Unterseite der Öffnungen OP41 liegt der Body-Bereich 13a vom p-Typ frei.In the example of 13th when the resist film RF4 is in the active area AR1 is formed, the resist film RF4 is also formed over the epitaxial layer 12th of the n - type and the body area 13a of the p-type in the termination area AR2 educated. And if the openings OP4 are formed become openings OP41 that penetrate the resist film RF4 so that they are the body area 13a of the p-type even in an area of the termination area AR2 formed where the contact area 15a is trained. At this point there is a resist pattern RP41 which consists of the resist film RF4 in which the openings OP41 were trained. At the bottom of the openings OP41 is the body area 13a p-type free.

Wie in 13 gezeigt, werden dann die Störstellen vom p-Typ wie z. B. Aluminium (Al) oder Bor (B) in den Body-Bereich 13 vom p-Typ oder in den Source-Bereich 14 vom n+-Typ im aktiven Gebiet AR1 durch die Ionenimplantationstechnik unter Verwendung des Resistmusters RP4 als Maske implantiert. Dies bildet den Body-Kontaktbereich 15 vom p+-Typ in einer oberen Schicht des Body-Bereichs 13 vom p-Typ im aktiven Gebiet AR1 aus. Wie vorstehend erwähnt, kann die Konzentration der Störstellen vom p-Typ im Body-Kontaktbereich 15 vom p+-Typ beispielsweise etwa 1 × 1019 bis 1 × 1020 cm-3 sein. Der Body-Kontaktbereich 15 vom p+-Typ kann eine Dicke von beispielsweise etwa 100 bis 500 nm aufweisen.As in 13th then the p-type impurities such as B. aluminum (Al) or boron (B) in the body area 13th p-type or in the source area 14th of the n + type in the active area AR1 by the ion implantation technique below Using the resist pattern RP4 implanted as a mask. This forms the body contact area 15th of the p + type in an upper layer of the body region 13th p-type in the active area AR1 the end. As mentioned above, the concentration of the p-type impurity in the body contact area can be increased 15th of the p + type, for example, about 1 × 10 19 to 1 × 10 20 cm -3 . The body contact area 15th of the p + type can have a thickness of, for example, about 100 to 500 nm.

In dem Beispiel von 13 werden, wenn die Störstellen vom p-Typ in das aktive Gebiet AR1 implantiert werden, die Störstellen vom p-Typ wie z. B. Aluminium (Al) oder Bor (B) auch in den Body-Bereich 13a vom p-Typ im Abschlussgebiet AR2 durch die Ionenimplantationstechnik unter Verwendung des Resistmusters RP4 als Maske implantiert. Dies bildet den Kontaktbereich 15a in einer oberen Schicht des Body-Bereichs 13a vom p-Typ aus. Wie vorstehend erwähnt, kann die Konzentration der Störstellen vom p-Typ im Kontaktbereich 15a beispielsweise etwa 1 × 1019 bis 1 × 1020 cm-3 sein. Der Kontaktbereich 15a kann eine Dicke von beispielsweise etwa 100 bis 500 nm aufweisen.In the example of 13th when the p-type impurities are in the active region AR1 are implanted, the p-type impurities such. B. aluminum (Al) or boron (B) also in the body area 13a of the p-type in the termination area AR2 by the ion implantation technique using the resist pattern RP4 implanted as a mask. This forms the contact area 15a in an upper layer of the body area 13a of the p-type. As mentioned above, the concentration of the p-type impurity in the contact area can be increased 15a for example about 1 × 10 19 to 1 × 10 20 cm -3 . The contact area 15a can have a thickness of, for example, about 100 to 500 nm.

Die Schritte zum Ausbilden des Source-Bereichs 14 vom n+-Typ, des Body-Kontaktbereichs 15 vom p+-Typ und des Kontaktbereichs 15a können entweder in der vorstehend beschriebenen Sequenz oder in irgendeiner anderen Sequenz durchgeführt werden, solange geeignet strukturierte Resistfilme als Masken verwendet werden. Das Resistmuster, das aus dem Resistfilm RF3 besteht, und das Resistmuster, das aus dem Resistfilm RF4 gebildet ist, können auch durch andere Maskenmuster ersetzt werden, die aus verschiedenen Arten von Filmen bestehen. Ferner kann jedem oder allen der Schritte zum Ausbilden des Source-Bereichs 14 vom n+-Typ, des Body-Kontaktbereichs 15 vom p+-Typ und des Kontaktbereichs 15a eine Wärmebehandlung bei etwa 1700 °C folgen, um die implantierten Störstellen zu aktivieren.The steps for forming the source region 14th of the n + type, the body contact area 15th of the p + type and the contact area 15a can be performed either in the sequence described above or in any other sequence as long as appropriately patterned resist films are used as masks. The resist pattern composed of the resist film RF3 and the resist pattern composed of the resist film RF4 can also be replaced with other mask patterns composed of different types of films. Furthermore, any or all of the steps for forming the source region 14th of the n + type, the body contact area 15th of the p + type and the contact area 15a a heat treatment at about 1700 ° C follow in order to activate the implanted impurities.

Wie in 14 gezeigt, werden dann der Gate-Isolationsfilm 18 und die Gate-Elektrode 19 ausgebildet (Schritt S17 in 3).As in 14th are then shown the gate insulating film 18th and the gate electrode 19th formed (step S17 in 3 ).

In Schritt S17 wird zuerst, wie in 14 gezeigt, ein Isolationsfilm 18a über den oberen Oberflächen der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ, des Body-Bereichs 13 vom p-Typ, des Source-Bereichs 14 vom n+-Typ und des Body-Kontaktbereichs 15 vom p+-Typ im aktiven Gebiet AR1 ausgebildet. Vorzugsweise kann der Isolationsfilm 18a aus irgendeinem von verschiedenen Typen von Filmen ausgebildet werden, die beispielsweise aus Siliziumoxid (SiO2), Siliziumoxidnitrid (SiON), Aluminiumoxid (Al2O3) oder Hafniumoxid (HfO2) bestehen. Als andere bevorzugte Alternative kann der Isolationsfilm 18a ein laminierter Film sein, der aus den vorstehend erwähnten verschiedenen Typen von Filmen besteht. Der Isolationsfilm 18a wird beispielsweise durch das CVD-Verfahren hergestellt.In step S17, as in FIG 14th shown an insulation film 18a over the top surfaces of the epitaxial layer 12th of the n - type, the body area 13th p-type, the source region 14th of the n + type and the body contact area 15th of the p + type in the active area AR1 educated. Preferably, the insulating film 18a can be formed from any of various types of films made of, for example, silicon oxide (SiO 2 ), silicon oxide nitride (SiON), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), or hafnium oxide (HfO 2 ). As another preferred alternative, the insulating film 18a be a laminated film composed of the above-mentioned various types of films. The isolation film 18a is produced, for example, by the CVD method.

Eine leitende Schicht 19a wird als nächstes über dem Isolationsfilm 18a ausgebildet. Die leitende Schicht 19a kann aus Polysilizium bestehen, in das die Störstellen vom n-Typ wie z. B. Phosphor (P) oder Arsen (As) in hoher Konzentration diffundiert werden, oder aus Polysilizium bestehen, in das die Störstellen vom p-Typ wie z. B. Bor (B) in hoher Konzentration diffundiert werden. Die leitende Schicht 19a wird beispielsweise durch das CVD-Verfahren ausgebildet.A conductive layer 19a is next over the insulation film 18a educated. The conductive layer 19a may consist of polysilicon in which the n-type impurities such as e.g. B. phosphorus (P) or arsenic (As) are diffused in high concentration, or consist of polysilicon in which the p-type impurities such. B. boron (B) can be diffused in high concentration. The conductive layer 19a is formed by the CVD method, for example.

Wie in 14 gezeigt, werden dann die leitende Schicht 19a und der Isolationsfilm 18a strukturiert, um die Gate-Elektrode 19 und den Gate-Isolationsfilm 18 auszubilden. Der Schritt zum Ausbilden der Gate-Elektrode 19 und des Gate-Isolationsfilms 18 beinhaltet Strukturierung, d. h. Bearbeitung, der leitenden Schicht 19a und des Isolationsfilms 18a durch Photolithographie und Trockenätzen. Insbesondere werden die Gate-Elektrode 19 und der Gate-Isolationsfilm 18 durch die Trockenätztechnik beispielsweise unter Verwendung eines durch Photolithographie strukturierten Resistfilms als Maske strukturiert. Dieser Schritt wandelt die leitende Schicht 19a in die Gate-Elektrode 19 und den Isolationsfilm 18a in den Gate-Isolationsfilm 18 um.As in 14th are then shown the conductive layer 19a and the insulation film 18a patterned to the gate electrode 19th and the gate insulating film 18th to train. The step of forming the gate electrode 19th and the gate insulating film 18th includes structuring, ie machining, of the conductive layer 19a and the insulation film 18a by photolithography and dry etching. In particular, the gate electrode 19th and the gate insulating film 18th patterned by the dry etching technique using, for example, a resist film patterned by photolithography as a mask. This step transforms the conductive layer 19a into the gate electrode 19th and the insulation film 18a into the gate insulating film 18th around.

In dem Beispiel von 14 wird der Gate-Isolationsfilm 18 nacheinander in einer Weise ausgebildet, so dass er sich von der oberen Oberfläche eines gegebenen Body-Bereichs 13 vom p-Typ zur oberen Oberfläche des benachbarten Body-Bereichs 13 vom p-Typ erstreckt und die obere Oberfläche des JFET-Bereichs 16 umfasst, der zwischen die die zwei Body-Bereiche 13 vom p-Typ eingelegt ist. In dem Beispiel von 14 wird auch die Gate-Elektrode 19 nacheinander in einer Weise ausgebildet, so dass sie sich von der oberen Oberfläche eines gegebenen Body-Bereichs 13 vom p-Typ zur oberen Oberfläche des benachbarten Body-Bereichs 13 vom p-Typ erstreckt und über die obere Oberfläche des JFET-Bereichs 16 verläuft, wobei der Gate-Isolationsfilm 18 dazwischen eingefügt ist.In the example of 14th becomes the gate insulating film 18th successively formed in such a way that it stands out from the top surface of a given body area 13th p-type to the top surface of the adjacent body region 13th p-type extends and the top surface of the JFET region 16 includes the one between the two body areas 13th p-type is inserted. In the example of 14th also becomes the gate electrode 19th successively formed in such a way that they stand out from the top surface of a given body area 13th p-type to the top surface of the adjacent body region 13th p-type and over the top surface of the JFET region 16 extends with the gate insulating film 18th is inserted in between.

Der Zwischenschicht-Isolationsfilm 20 wird als nächstes ausgebildet (Schritt S18 in 3). In Schritt S18 wird, wie in 15 gezeigt, der Zwischenschicht-Isolationsfilm 20 über der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ, dem Body-Bereich 13 vom p-Typ, dem Source-Bereich 14 vom n+-Typ und dem Body-Kontaktbereich 15 vom p+-Typ in einer Weise ausgebildet, so dass er die Gate-Elektrode 19 und den Gate-Isolationsfilm 18 im aktiven Gebiet AR1 bedeckt. In Schritt S18 wird, wie in 15 gezeigt, auch der Zwischenschicht-Isolationsfilm 20 über der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ, dem Body-Bereich 13a vom p-Typ und dem Kontaktbereich 15a im Abschlussgebiet AR2 ausgebildet. Der Zwischenschicht-Isolationsfilm 20 kann beispielsweise aus Siliziumoxid bestehen und durch das CVD-Verfahren ausgebildet werden.The interlayer insulating film 20th is formed next (step S18 in 3 ). In step S18, as in 15th shown, the interlayer insulating film 20th over the epitaxial layer 12th of the n - type, the body area 13th of the p-type, the source region 14th of the n + type and the body contact area 15th of the p + -type formed in such a way that it is the gate electrode 19th and the gate insulating film 18th in the active area AR1 covered. In step S18, as in 15th also shown the interlayer insulating film 20th over the epitaxial layer 12th of the n - type, the body area 13a from p- Type and the contact area 15a in the graduation area AR2 educated. The interlayer insulating film 20th can for example consist of silicon oxide and be formed by the CVD method.

Die Source-Elektrode 21 wird dann ausgebildet (Schritt S19 in 3). In Schritt S19 werden, wie in 15 gezeigt, die Kontaktlöcher 20a und 20b zuerst als Öffnungen im Zwischenschicht-Isolationsfilm 20 im aktiven Gebiet AR1 und Abschlussgebiet AR2 unter Verwendung von Photolithographie und Ätzen ausgebildet.The source electrode 21 is then formed (step S19 in 3 ). In step S19, as in 15th shown the contact holes 20a and 20b first as openings in the interlayer insulating film 20th in the active area AR1 and graduation area AR2 using photolithography and etching.

Im aktiven Gebiet AR1 werden die Kontaktlöcher 20a ausgebildet, die den Zwischenschicht-Isolationsfilm 20a durchdringen, so dass sie den Source-Bereich 14 vom n+-Typ und den Body-Kontaktbereich 15 vom p+-Typ erreichen. An der Unterseite der Kon- taktlöcher 20a liegen die obere Oberfläche des Source-Bereichs 14 vom n+-Typ und jene des Body-Kontaktbereichs 15 vom p+-Typ frei.In the active area AR1 become the contact holes 20a formed the interlayer insulating film 20a penetrate so that they penetrate the source area 14th of the n + type and the body contact area 15th of the p + type. At the bottom of the contact holes 20a lie the top surface of the source area 14th of the n + type and those of the body contact area 15th of the p + type free.

Im Abschlussgebiet AR2 werden andererseits die Kontaktlöcher 20b, die den Zwischenschicht-Isolationsfilm 20 durchdringen, so dass sie den Kontaktbereich 15a erreichen, ausgebildet. An der Unterseite der Kontaktlöcher 20b liegt die obere Oberfläche des Kontaktbereichs 15a frei.In the graduation area AR2 on the other hand become the contact holes 20b who have favourited the interlayer insulation film 20th penetrate so that they penetrate the contact area 15a reach, trained. At the bottom of the contact holes 20b is the top surface of the contact area 15a free.

Wie in 15 gezeigt, wird dann in Schritt S19 eine leitende Schicht, die aus Titan (Ti) oder Aluminium (Al) besteht, in den Kontaktlöchern 20a und über dem Zwischenschicht-Isolationsfilm 20 im aktiven Gebiet AR1 beispielsweise durch das Verdampfungsverfahren oder durch das Sputterverfahren abgeschieden. Dies bildet die Source-Elektrode 21 aus.As in 15th then, in step S19, a conductive layer made of titanium (Ti) or aluminum (Al) is placed in the contact holes 20a and over the interlayer insulating film 20th in the active area AR1 deposited for example by the evaporation process or by the sputtering process. This forms the source electrode 21 the end.

In Schritt S19 wird, wie in 15 gezeigt, auch eine leitende Schicht, die aus Titan (Ti) oder Aluminium (Al) besteht, in den Kontaktlöchern 20b und über dem Zwischenschicht-Isolationsfilm 20 im Abschlussgebiet AR2 beispielsweise durch das Verdampfungsverfahren oder durch das Sputterverfahren abgeschieden. Dies bildet die Kontaktelektrode 21a aus. Die Kontaktelektrode 21a kann in derselben Schicht wie jener der Source-Elektrode 21 ausgebildet werden und kann mit der letzteren elektrisch verbunden werden.In step S19, as in 15th Also shown is a conductive layer made of titanium (Ti) or aluminum (Al) in the contact holes 20b and over the interlayer insulating film 20th in the graduation area AR2 deposited for example by the evaporation process or by the sputtering process. This forms the contact electrode 21a the end. The contact electrode 21a may be in the same layer as that of the source electrode 21 and can be electrically connected to the latter.

Die Drain-Elektrode 22 wird als nächstes ausgebildet (Schritt S20 in 3). In Schritt S20 wird ein Metallfilm, der aus Titan (Ti), Nickel (Ni), Gold (Au) oder Silber (Ag) besteht, oder ein laminierter Film, der aus Metallfilmen von mindestens zwei dieser Elemente besteht, typischerweise durch Verdampfung oder durch Sputtern über der unteren Oberfläche 10b des SiC-Substrats 10 vom n+-Typ im aktiven Gebiet AR1 und Abschlussgebiet AR2 abgeschieden. Dies bildet die Drain-Elektrode 22 über der unteren Oberfläche 10b des SiC-Substrats 10 vom n+-Typ im aktiven Gebiet AR1 und Abschlussgebiet AR2 aus, wobei somit die Halbleitervorrichtung 1 wie z. B. eine in 2 gezeigte hergestellt ist.The drain electrode 22nd is formed next (step S20 in 3 ). In step S20, a metal film composed of titanium (Ti), nickel (Ni), gold (Au), or silver (Ag), or a laminated film composed of metal films of at least two of these elements is typically formed by evaporation or by Sputtering over the lower surface 10b of the n + -type SiC substrate 10 in the active region AR1 and graduation area AR2 deposited. This forms the drain electrode 22nd above the lower surface 10b of the n + -type SiC substrate 10 in the active region AR1 and graduation area AR2 off, thus the semiconductor device 1 such as B. an in 2 shown is manufactured.

Obwohl in 2 nicht gezeigt, können, nachdem die Drain-Elektrode 22 ausgebildet ist, Passivierungsfilme über der oberen Oberfläche und der unteren Oberfläche der Halbleitervorrichtung 1 in einer Weise ausgebildet werden, so dass sie die Gate-Elektrode 19, den Zwischenschicht-Isolationsfilm 20, die Source-Elektrode 21, die Kontaktelektrode 21a und die Drain-Elektrode 22 bedecken. Öffnungen können dann in den Abschnitten der hergestellten Passivierungsfilme ausgebildet werden, in denen Kontaktstellenbereiche zum elektrischen Verbinden der Gate-Elektrode 19, der Source-Elektrode 21 und der Drain-Elektrode 22 mit der Außenseite ausgebildet werden.Although in 2 not shown, can after the drain electrode 22nd is formed passivation films over the top surface and the bottom surface of the semiconductor device 1 can be formed in such a way that they are the gate electrode 19th , the interlayer insulation film 20th , the source electrode 21 , the contact electrode 21a and the drain electrode 22nd cover. Openings can then be formed in the portions of the manufactured passivation films in which pad areas for electrically connecting the gate electrode 19th , the source electrode 21 and the drain electrode 22nd be formed with the outside.

<Leistungsmodul, Leistungsumsetzer und Motorsystem><Power module, power converter and motor system>

Ein Leistungsmodul, ein Leistungsumsetzer und ein Motorsystem gemäß der ersten Ausführungsform werden nachstehend beschrieben. Das Leistungsmodul umfasst die Halbleitervorrichtung der ersten Ausführungsform.A power module, a power converter, and a motor system according to the first embodiment will be described below. The power module includes the semiconductor device of the first embodiment.

16 ist eine schematische Ansicht, die eine Struktur eines Motorsystems unter Verwendung der ersten Ausführungsform zeigt. 16 Fig. 13 is a schematic view showing a structure of an engine system using the first embodiment.

Wie in 16 gezeigt, umfasst das Motorsystem 30 einen Leistungsumsetzer 31, der als Wechselrichtervorrichtung wirkt, eine Last 32, die typischerweise durch einen Motor gebildet ist, eine Gleichstrom-Leistungsquelle 33 (DC-Leistungsquelle), und eine Kapazität 34 wie z. B. einen Kondensator. Der Leistungsumsetzer 31 umfasst ein Leistungsmodul 35, das als Wechselrichterschaltung wirkt, und eine Steuerschaltung 36. Die Last 32 ist mit zwei Ausgangsanschlüssen TO1 und TO2 des Leistungsmoduls 35 verbunden. Die Gleichstrom-Leistungsquelle 33 und die Kapazität 34 sind zwischen zwei Eingangsschlüssen TI1 und TI2 des Leistungsmoduls 35 miteinander parallel geschaltet.As in 16 shown includes the engine system 30th a power converter 31 acting as an inverter device, a load 32 , typically formed by a motor, is a direct current power source 33 (DC power source), and a capacitance 34 such as B. a capacitor. The power converter 31 includes a power module 35 acting as an inverter circuit and a control circuit 36 . Weight 32 is with two output connections TO1 and TO2 of the power module 35 tied together. The DC power source 33 and the capacity 34 are between two input ports TI1 and TI2 of the power module 35 connected in parallel with each other.

Das Leistungsmodul 35, das als Wechselrichterschaltung wirkt, umfasst Schaltelemente 37u, 37v, 37x und 37y. Die Schaltelemente 37u und 37x sind zwischen den Eingangsanschlüssen TI1 und TI2 in Reihe geschaltet. Die Schaltelemente 37v und 37y sind zwischen den Eingangsanschlüssen TI1 und TI2 in Reihe geschaltet.The power module 35 , which acts as an inverter circuit, includes switching elements 37u , 37v , 37x and 37y . The switching elements 37u and 37x are between the input terminals TI1 and TI2 connected in series. The switching elements 37v and 37y are between the input terminals TI1 and TI2 connected in series.

Jedes der Schaltelemente 37u, 37v, 37x und 37y umfasst einen MISFET 38 und eine Body-Diode 39, die mit dem MISFET 38 parallel geschaltet ist. Die Halbleitervorrichtung 1 der ersten Ausführungsform (siehe 2) kann als jedes der Schaltelemente 37u, 37v, 37x und 37y verwendet werden. In diesem Fall kann die Body-Diode 23, die in jedem vertikalen MISFET enthalten ist, der durch die Zelle CL1 in jeder Halbleitervorrichtung 1 dargestellt ist, als Body-Diode 39 verwendet werden (siehe 2).Each of the switching elements 37u , 37v , 37x and 37y includes a MISFET 38 and a body diode 39 that came with the MISFET 38 is connected in parallel. The semiconductor device 1 the first embodiment (see 2 ) can be used as any of the switching elements 37u , 37v , 37x and 37y be used. In this case the body diode can 23 that is contained in every vertical MISFET that runs through the cell CL1 in every semiconductor device 1 is shown as a body diode 39 can be used (see 2 ).

Die Gate-Elektroden der MISFETs 38, die individuell in den Schaltelementen 37u, 37v, 37x und 37y enthalten sind, sind jeweils mit vier Steueranschlüssen TC1, TC2, TC3 und TC4 des Leistungsmoduls 35 verbunden. Die Steuerschaltung 36 ist auch mit den Steueranschlüssen TC1, TC2, TC3 und TC4 verbunden. Dies bedeutet, dass die Steuerschaltung 36 mit den Gate-Elektroden der MISFETs 38 verbunden ist, die individuell in den Schaltelementen 37u, 37v, 37x und 37y enthalten sind. Die Steuerschaltung 36 steuert die Schaltelemente 37u, 37v, 37x und 37y an.The gate electrodes of the MISFETs 38 that are individually in the switching elements 37u , 37v , 37x and 37y are included are each with four control connections TC1, TC2, TC3 and TC4 of the power module 35 tied together. The control circuit 36 is also connected to the control terminals TC1, TC2, TC3 and TC4. This means that the control circuit 36 with the gate electrodes of the MISFETs 38 connected individually in the switching elements 37u , 37v , 37x and 37y are included. The control circuit 36 controls the switching elements 37u , 37v , 37x and 37y at.

Die Steuerschaltung 36 steuert die Schaltelemente 37u, 37v, 37x und 37y in einer solchen Weise, dass der Ein-Zustand oder Aus-Zustand eines Satzes von Schaltelementen 37u und 37y mit dem Ein-Zustand oder Aus-Zustand eines anderen Satzes von Schaltelementen 37v und 37x abwechselt. Dies ermöglicht, dass das Leistungsmodul 35 als Wechselrichterschaltung eine Wechselspannung (AC-Spannung) aus einer Gleichspannung (DC-Spannung) erzeugt, wodurch Gleichstromleistung in Wechselstromleistung umgesetzt wird. Die Wechselstromleistung treibt die Last 32 an.The control circuit 36 controls the switching elements 37u , 37v , 37x and 37y in such a way that the on-state or off-state of a set of switching elements 37u and 37y with the on-state or off-state of another set of switching elements 37v and 37x alternates. This enables the power module 35 As an inverter circuit, an alternating voltage (AC voltage) is generated from a direct voltage (DC voltage), whereby direct current power is converted into alternating current power. The AC power drives the load 32 at.

<Durchlassspannungsverschlechterung, die durch den Durchlassstrom verursacht wird><Forward voltage deterioration caused by forward current>

Die Durchlassspannungsverschlechterung der Halbleitervorrichtung, die durch den Durchlassstrom verursacht wird, der durch diese fließt, wird nachstehend mit Bezug auf 16 und 17 und im Vergleich zu einer Halbleitervorrichtung eines Vergleichsbeispiels beschrieben. 17 ist ein Satz von Hauptteilschnittansichten der Halbleitervorrichtung des Vergleichsbeispiels.The forward voltage degradation of the semiconductor device caused by the forward current flowing therethrough will be discussed below with reference to FIG 16 and 17th and in comparison with a semiconductor device of a comparative example. 17th Fig. 13 is a set of main part sectional views of the semiconductor device of the comparative example.

Wie bei der Halbleitervorrichtung 1 der ersten Ausführungsform umfasst die Halbleitervorrichtung 101 des Vergleichsbeispiels vertikale MISFETs, die aus Siliziumcarbid bestehen. Im Gegensatz zur Halbleitervorrichtung 1 der ersten Ausführungsform ist der Halbleiterbereich 24 vom n-Typ (siehe 2), der mit den inerten Elementen dotiert ist, nicht im Abschnitt der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ ausgebildet, der unter dem Body-Bereich 13 vom p-Typ angeordnet ist.As with the semiconductor device 1 In the first embodiment, the semiconductor device 101 of the comparative example includes vertical MISFETs made of silicon carbide. In contrast to the semiconductor device 1 the first embodiment is the semiconductor region 24 n-type (see 2 ), which is doped with the inert elements, not in the section of the epitaxial layer 12th of the n - type, which is under the body area 13th is arranged in the p-type.

Ein Fall wird nachstehend beschrieben, in dem die Halbleitervorrichtungen 101 des Vergleichsbeispiels als Schaltelemente 37u, 37v, 37x und 37y im Leistungsmodul 35 verwendet werden, das als vorstehend unter Verwendung von 16 erläuterte Wechselrichterschaltung wirkt.A case will be described below in which the semiconductor devices 101 of the comparative example are used as switching elements 37u , 37v , 37x and 37y in the power module 35 can be used as described above using 16 explained inverter circuit works.

Es soll angenommen werden, dass die Last 32, die mit den Ausgangsanschlüssen TO1 und TO2 des Leistungsmoduls 35 verbunden ist, eine große Induktivität aufweist. In diesem Fall verursacht das Umschalten von jedem der Schaltelemente 37u, 37v, 37x und 37y vom Ein-Zustand in den Aus-Zustand, dass ein Durchlassstrom in einer Richtung entgegengesetzt zu jener des Ein-Zustands-Stroms jedes Schaltelements fließt. Dies erfordert das Versehen des Leistungsmoduls 35 als Wechselrichterschaltung mit einer Diode, die mit jedem MISFET 38 der Schaltelemente 37u, 37v, 37x und 37y parallel geschaltet ist, um den Durchlassstrom fließen zu lassen.Let it be assumed that the load 32 connected to the output terminals TO1 and TO2 of the power module 35 is connected, has a large inductance. In this case, it causes switching of each of the switching elements 37u , 37v , 37x and 37y from the on-state to the off-state that a forward current flows in a direction opposite to that of the on-state current of each switching element. This requires the power module to be missed 35 as an inverter circuit with a diode connected to each MISFET 38 the switching elements 37u , 37v , 37x and 37y is connected in parallel to allow the forward current to flow.

Die Halbleitervorrichtung 101 mit dem vertikalen MISFET weist andererseits Body-Dioden 123 und 123a auf, die zwischen die Source-Elektrode 21 oder Kontaktelektrode 21a und die Drain-Elektrode 22 im aktiven Gebiet AR1 und Abschlussgebiet AR2 eingelegt sind, wobei die Body-Diode 123 in der Lage ist, den Durchlassstrom fließen zu lassen. Folglich hat das Leistungsmodul 35 mit den vertikalen MISFETs als seine Schaltelemente 37u, 37v, 37x und 37y keinen Bedarf, zusätzliche Dioden zu haben, die in einer Weise außerhalb dieser MISFETs angebracht sind.The semiconductor device 101 with the vertical MISFET, on the other hand, has body diodes 123 and 123a interposed between the source electrode 21 or contact electrode 21a and the drain electrode 22nd in the active area AR1 and graduation area AR2 are inserted, the body diode 123 being able to let the forward current flow. Consequently, the power module has 35 with the vertical MISFETs as its switching elements 37u , 37v , 37x and 37y no need to have additional diodes mounted in a manner outside of these MISFETs.

Wenn jedoch die vertikalen MISFETs, die im Leistungsmodul 35 enthalten sind, das als Wechselrichterschaltung wirkt, aus SiC bestehen, kann ein Durchlassstrom, der durch die Dioden innerhalb der vertikalen MISFETs fließt, eine Durchlassspannungsverschlechterung erfahren, die zu einer Erhöhung des Einschaltwidertandes der MISFETs führt. Die Durchlassspannungsverschlechterung erhöht, wenn sie stattfindet, den Leistungsverlust des Leistungsmoduls 35, das als Wechselrichterschaltung wirkt.However, if the vertical MISFETs that are in the power module 35 which functions as an inverter circuit are made of SiC, forward current flowing through the diodes within the vertical MISFETs may experience forward voltage degradation, which leads to an increase in the on-resistance of the MISFETs. The forward voltage degradation, when it occurs, increases the power dissipation of the power module 35 that acts as an inverter circuit.

Was hier stattfindet, besteht darin, dass, wenn der Durchlassstrom durch die Body-Diode 123 in der Halbleitervorrichtung 101 als vertikaler MISFET, der aus SiC besteht, fließt, positiver Löcher, die durch den Halbleiter fließen, der typischerweise aus SiC besteht, sich mit Elektronen an Kristalldefekten im Halbleiter rekombinieren. Dies erhöht die Konzentration von Kristalldefekten innerhalb des Halbleiters.What takes place here is that when the forward current flows through the body diode 123 in the semiconductor device 101 as a vertical MISFET made of SiC, positive holes flowing through the semiconductor, which is typically made of SiC, coincide Recombine electrons at crystal defects in the semiconductor. This increases the concentration of crystal defects within the semiconductor.

Wenn beispielsweise der Durchlassstrom durch die Body-Diode 123 in der Halbleitervorrichtung 101 als vertikaler MISFET, der aus SiC besteht, fließt, rekombinieren sich die positiven Löcher, die als Durchlassstrom fließen, mit Elektronen an Stapelfehlern oder an verschiedenen Kristalldefekten, die potentiell zu Stapelfehlern werden, in der Pufferschicht 11 und in der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ. Die Energie von der Rekombination von positiven Löchern und Elektronen breitet die Stapelfehler in der Pufferschicht 11 und in der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ aus. Dies zieht sich eine Durchlassspannungsverschlechterung zu, die verursacht, dass der elektrische Widerstand, der Einschaltwiderstand genannt wird, in der Halbleitervorrichtung 101 zunimmt.For example, when the forward current flows through the body diode 123 in the semiconductor device 101 as a vertical MISFET made of SiC, the positive holes that flow as the forward current recombine with electrons on stacking faults or on various crystal defects that potentially become stacking faults , in the Buffer layer 11 and in the epitaxial layer 12th of the n - type. The energy from the recombination of positive holes and electrons spreads the stacking faults in the buffer layer 11 and in the epitaxial layer 12th of the n - type. This incurs forward voltage degradation, which causes the electrical resistance called on-resistance in the semiconductor device 101 to increase.

Daher ist es erforderlich, den Durchlassstrom, der durch die Body-Diode 123 fließt, zu minimieren, wenn die Halbleitervorrichtung 101 des Vergleichsbeispiels als Schaltelement verwendet wird. Dies kann erfordern, dass die Steuerschaltung 36 mit sehr hoher Genauigkeit eine synchrone Gleichrichtung wie z. B. Umschalten von jeder der Halbleitervorrichtungen 101 in den Ein-Zustand synchron mit dem Durchlassstrom, der durch die Body-Diode 123 fließt, durchführt. Folglich ist es schwierig, die Konstruktionstoleranz des Leistungsmoduls 35, das als Wechselrichterschaltung mit der Halbleitervorrichtung 101 des Vergleichsbeispiels wirkt, zu erweitern. Dies macht es wiederum schwierig, die Leistung des Leistungsmoduls 35 als Wechselrichterschaltung mit der Halbleitervorrichtung 101 des Vergleichsbeispiels zu verbessern.Therefore, it is necessary to minimize the forward current flowing through the body diode 123 when the semiconductor device 101 of the comparative example is used as a switching element. This may require the control circuit 36 synchronous rectification such as B. switching each of the semiconductor devices 101 to the on-state in synchronism with the forward current flowing through the body diode 123. As a result, it is difficult to adjust the design tolerance of the power module 35 that functions as an inverter circuit with the semiconductor device 101 of the comparative example. This in turn makes it difficult to monitor the performance of the power module 35 as an inverter circuit with the semiconductor device 101 of the comparative example.

Um den Durchlassstrom zu minimieren, der durch die Body-Diode 123 in der Halbleitervorrichtung 101 fließt, muss alternativ eine andere Diode in einer Weise außerhalb der Body-Diode 123 bereitgestellt werden. Dies macht es schwierig, das Leistungsmodul 35 als Wechselrichterschaltung mit der Halbleitervorrichtung 101 des Vergleichsbeispiels in der Größe zu verkleinern.Alternatively, in order to minimize the forward current flowing through the body diode 123 in the semiconductor device 101, another diode must be provided in a manner outside the body diode 123. This makes the power module difficult 35 as an inverter circuit with the semiconductor device 101 of the comparative example to be reduced in size.

Gemäß der in der vorstehend zitierten Patentliteratur 1 offenbarten Technologie wird eine Minoritätsladungsträger-Beseitigungsschicht zwischen dem SiC-Substrat vom n-Typ und der Pufferschicht vom n-Typ bereitgestellt. Gemäß der Technologie der vorstehend zitierten Patentliteratur 1 erzeugt auch die Anwendung eines Elektronenstrahls auf den Bereich, wo die Minoritätsladungsträger-Beseitigungsschicht ausgebildet wird, Kohlenstofflochdefekte im SiC-Substrat vom n-Typ, das aus Siliziumcarbid besteht. Dies bedeutet, dass die zitierte Technologie Stapelfehler erleiden kann, die sich in der Pufferschicht 11 und in der Epitaxieschicht 12 vom n-Typ ausbreiten, wenn positive Löcher, die als Durchlassstrom fließen, sich mit Elektronen an verschiedenen Defekten rekombinieren, die bereits in der Pufferschicht 11 und in der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ vorhanden sind.According to the technology disclosed in Patent Literature 1 cited above, a minority carrier removing layer is provided between the n-type SiC substrate and the n-type buffer layer. Also, according to the technology of Patent Literature 1 cited above, application of an electron beam to the area where the minority carrier removing layer is formed creates carbon hole defects in the n-type SiC substrate made of silicon carbide. This means that the cited technology can suffer stacking faults that are located in the buffer layer 11 and in the epitaxial layer 12th n-type propagate when positive holes flowing as a forward current recombine with electrons at various defects already in the buffer layer 11 and in the epitaxial layer 12th of the n - type are present.

Wenn die vertikalen MISFETs, die im Leistungsmodul 35 enthalten sind, das als Wechselrichterschaltung wirkt, aus SiC bestehen, erleidet ein Durchlassstrom, der durch die Body-Dioden 123a in diesen MISFETs fließt, eine Durchlassspannungsverschlechterung wie in dem Fall, in dem der Durchlassstrom durch die Body-Dioden 123 fließt.When the vertical MISFETs that are in the power module 35 which functions as an inverter circuit are made of SiC, a forward current flowing through the body diodes 123a in these MISFETs suffers forward voltage deterioration as in the case where the forward current flows through the body diodes 123.

<Hauptmerkmale und Effekte dieser Ausführungsform><Main Features and Effects of This Embodiment>

In der Halbleitervorrichtung 1 der ersten Ausführungsform ist der Halbleiterbereich 24 vom n--Typ, der mit den inerten Elementen dotiert ist, in einem Abschnitt der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ ausgebildet, der unter dem Body-Bereich 13 vom p-Typ liegt. Die Konzentration der inerten Elemente im Halbleiterbereich 24 vom n--Typ ist höher als in der oberen Schicht der Epitaxieschicht 12 vom n- -Typ benachbart zum Body-Bereich 13 vom p-Typ.In the semiconductor device 1 the first embodiment is the semiconductor region 24 n - type doped with the inert elements in a portion of the epitaxial layer 12th of the n - type, which is under the body area 13th is of the p-type. The concentration of inert elements in the semiconductor area 24 n - -type is higher than in the upper layer of the epitaxial layer 12th of the n - type adjacent to the body area 13th p-type.

Es soll ein Fall betrachtet werden, in dem die Halbleitervorrichtung 1 der ersten Ausführungsform als jedes der Schaltelemente 37u, 37v, 37x und 37y des Leistungsmoduls 35 verwendet wird, das als vorstehend unter Verwendung von 16 erörterte Wechselrichterschaltung wirkt. In diesem Fall verursacht, wenn die Last 32, die mit den Ausgangsanschlüssen TO1 und TO2 verbunden ist, eine große Induktivität aufweist, das Umschalten von jedem der Schaltelemente 37u, 37v, 37x und 37y vom Ein-Zustand in den Aus-Zustand, dass ein Durchlassstrom durch die Wechselrichterschaltung in einer Richtung entgegengesetzt zu jener des Ein-Zustands-Stroms jedes Schaltelements fließt.Let us consider a case where the semiconductor device 1 of the first embodiment as each of the switching elements 37u , 37v , 37x and 37y of the power module 35 is used as described above using 16 discussed inverter circuit works. In this case, when the load caused 32 , which is connected to the output terminals TO1 and TO2, has a large inductance, the switching of each of the switching elements 37u , 37v , 37x and 37y from the on-state to the off-state, that a forward current flows through the inverter circuit in a direction opposite to that of the on-state current of each switching element.

Mit der Halbleitervorrichtung 1 der ersten Ausführungsform, die als Schaltelement verwendet wird, wenn ein Durchlassstrom durch die Body-Diode 23 fließt, rekombinieren sich jedoch positive Löcher, die vom Body-Bereich 13 vom p-Typ in die Epitaxieschicht 12 vom n-- Typ fließen, mit Elektronen an Kristalldefekten, die durch die Implantation der inerten Elemente in den Halbleiterbereich 24 vom n--Typ ausgebildet werden.With the semiconductor device 1 the first embodiment, which is used as a switching element when a forward current through the body diode 23 flows, however, positive holes recombine from the body area 13th p-type into the epitaxial layer 12th of the n - type flow, with electrons at crystal defects caused by the implantation of the inert elements in the semiconductor region 24 of the n - type.

Zu der Zeit, zu der der Durchlassstrom durch die Body-Diode 23 fließt, wird folglich verhindert oder unterbunden, dass die positiven Löcher, die als Durchlassstrom vom Body-Bereich 13 vom p-Typ zur Epitaxieschicht 12 vom n--Typ fließen, sich mit Elektronen an verschiedenen Kristalldefekten in der Pufferschicht 11 oder in der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ rekombinieren. Dies verhindert oder unterbindet die Ausbreitung von Stapelfehlern in der Pufferschicht 11 und in der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ, d. h. verhindert oder unterbindet eine Erhöhung der Konzentration von Kristalldefekten darin. Dies verhindert oder unterbindet wiederum, dass die Durchlassspannungsverschlechterung in der Halbleitervorrichtung 1 auftritt.At the time the forward current through the body diode 23 flows, is consequently prevented or prevented that the positive holes, which act as a forward current from the body area 13th p-type to the epitaxial layer 12th of the n - -type flow, interacting with electrons at various crystal defects in the buffer layer 11 or in the epitaxial layer 12th recombine of the n - type. This prevents or prevents the propagation of stacking faults in the buffer layer 11 and in the epitaxial layer 12th of the n - type, that is, prevents or prevents an increase in the concentration of crystal defects therein. This in turn prevents or suppresses the forward voltage degradation in the semiconductor device 1 occurs.

Bei der ersten Ausführungsform tritt auch selten eine Durchlassspannungsverschlechterung auf, selbst wenn der Durchlassstrom durch die Body-Diode 23 in der Halbleitervorrichtung 1 fließt. Folglich ist es unnötig, dass die Steuerschaltung 36 mit sehr hoher Genauigkeit eine synchrone Gleichrichtung wie z. B. Umschalten von jeder der Halbleitervorrichtungen 101 in den Ein-Zustand synchron mit dem Durchlassstrom, der durch die Body-Diode 23 fließt, durchführt. Dies macht es möglich, die Konstruktionstoleranz des Leistungsmoduls 35 als Wechselrichterschaltung mit der Halbleitervorrichtung 1 der ersten Ausführungsform sowie die Konstruktionstoleranz des Leistungsumsetzers 31 mit dem Leistungsmodul 35 zu erweitern. Dies verbessert wiederum die Leistungsfähigkeit des Leistungsmoduls 35 und jene des Leistungsumsetzers 31.Also, in the first embodiment, the forward voltage deterioration rarely occurs even if the forward current passes through the body diode 23 in the semiconductor device 1 flows. Consequently, it is unnecessary for the control circuit 36 synchronous rectification such as B. Switching each of the semiconductor devices 101 to the on-state in synchronism with the forward current flowing through the body diode 23 flows, performs. This makes it possible to adjust the design tolerance of the power module 35 as an inverter circuit with the semiconductor device 1 of the first embodiment as well as the design tolerance of the power converter 31 with the power module 35 to expand. This in turn improves the performance of the power module 35 and that of the power converter 31 .

Da die erste Ausführungsform selten eine Durchlassspannungsverschlechterung erleidet, selbst wenn der Durchlassstrom durch die Body-Diode 23 in der Halbleitervorrichtung 1 fließt, ist es auch unnötig, eine andere Diode in einer Weise außerhalb der Body-Diode 23 in der Halbleitervorrichtung 1 bereitzustellen. Dies trägt zum Verringern der Größe des Leistungsmoduls 35 und des Leistungsumsetzers 31 bei.Since the first embodiment rarely suffers forward voltage degradation even when the forward current through the body diode 23 in the semiconductor device 1 flows, it is also unnecessary to use another diode in a way outside the body diode 23 in the semiconductor device 1 provide. This helps reduce the size of the power module 35 and the power converter 31 at.

Vorzugsweise ist der Halbleiterbereich 24a vom n--Typ, der mit den inerten Elementen dotiert ist, in einem Abschnitt der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ ausgebildet, der unter dem Body-Bereich 13a vom p-Typ im Abschlussgebiet AR2 liegt. Die Konzentration der inerten Elemente im Halbleiterbereich 24a vom n-- Typ ist höher als in der oberen Schicht der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ benachbart zum Body-Bereich 13 vom p-Typ im aktiven Gebiet AR1. Dies verhindert oder unterbindet, dass der elektrische Widerstand in der Halbleitervorrichtung 1 aufgrund der Durchlassspannungsverschlechterung zunimmt, die darin auftritt, wenn der Durchlassstrom durch die Body-Diode 23a in jeder Halbleitervorrichtung 1 fließt, die im Leistungsmodul 35 enthalten ist, das als Wechselrichterschaltung wirkt.The semiconductor region is preferred 24a n - type doped with the inert elements in a portion of the epitaxial layer 12th of the n - type, which is under the body area 13a of the p-type in the termination area AR2 lies. The concentration of inert elements in the semiconductor area 24a n - type is higher than the upper layer of the epitaxial layer 12th of the n - type adjacent to the body area 13th p-type in the active area AR1 . This prevents or eliminates the electrical resistance in the semiconductor device 1 increases due to the forward voltage degradation that occurs when the forward current through the body diode increases 23a in every semiconductor device 1 that flows in the power module 35 is included, which acts as an inverter circuit.

Die erste Ausführungsform gilt auch für einen Fall, in dem das SiC-Substrat 10 vom n+-Typ durch ein Halbleitersubstrat ersetzt wird, das aus irgendeinem von verschiedenen Halbleitermaterialien wie z. B. Silizium (Si) oder Galliumnitrid (GaN) besteht, und wobei eine Halbleiterschicht, die aus irgendeinem dieser Halbleitermaterialien besteht, als Epitaxieschicht vom n-- Typ verwendet wird. In einem solchen Fall werden immer noch dieselben Effekte wie jene der Halbleitervorrichtung, die die erste Ausführungsform bildet, erhalten, obwohl sie weniger auffällig sind, als wenn Siliziumcarbid als Halbleitermaterial verwendet wird (dasselbe gilt für die nachstehend zu erörternde zweite Ausführungsform.The first embodiment also applies to a case in which the n + -type SiC substrate 10 is replaced by a semiconductor substrate made of any of various semiconductor materials such as. Silicon (Si) or gallium nitride (GaN), and a semiconductor layer composed of any of these semiconductor materials is used as the n - -type epitaxial layer. In such a case, the same effects as those of the semiconductor device constituting the first embodiment are still obtained, although they are less conspicuous than when silicon carbide is used as the semiconductor material (the same applies to the second embodiment to be discussed below.

Zweite AusführungsformSecond embodiment

<Halbleitervorrichtung><Semiconductor device>

Eine Halbleitervorrichtung als zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend beschrieben. Die Halbleitervorrichtung der zweiten Ausführungsform umfasst vertikale MISFETs, die jeweils aus Siliziumcarbid (SiC) bestehen.A semiconductor device as a second embodiment of the present invention will be described below. The semiconductor device of the second embodiment includes vertical MISFETs each made of silicon carbide (SiC).

Wie bei der Halbleitervorrichtung 1 der ersten Ausführungsform weist die Halbleitervorrichtung 1 der zweiten Ausführungsform den Halbleiterbereich 24 vom n-- Typ auf. Es ist zu beachten, dass in einer Draufsicht der Seitenabschnitt SS1 des Halbleiterbereichs 24 vom n--Typ auf der entgegengesetzten Seite des JFET-Bereichs 16 angeordnet ist, wobei der Seitenabschnitt SS2 des Body-Bereichs 13 vom p-Typ dazwischen eingefügt ist.As with the semiconductor device 1 of the first embodiment has the semiconductor device 1 of the second embodiment, the semiconductor region 24 n - - Type up. Note that, in a plan view, the side portion SS1 of the semiconductor region 24 n - type on the opposite side of the JFET area 16 is arranged, the side section SS2 of the body area 13th p-type is interposed therebetween.

18 ist ein Satz von Hauptteilschnittansichten der Halbleitervorrichtung als zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 18th Fig. 13 is a set of main part sectional views of the semiconductor device as a second embodiment of the present invention.

In der Halbleitervorrichtung 1 der zweiten Ausführungsform sind die anderen Abschnitte als der Halbleiterbereich 24 vom n--Typ und der Halbleiterbereich 24a vom n--Typ im Wesentlichen dieselben wie ihre Gegenstücke in der Halbleitervorrichtung 1 der ersten Ausführungsform und werden folglich nicht weiter erläutert.In the semiconductor device 1 of the second embodiment are the portions other than the semiconductor region 24 n - type and the semiconductor region 24a n - -type are essentially the same as their counterparts in the semiconductor device 1 of the first embodiment and are therefore not explained further.

In der Halbleitervorrichtung 1 der zweiten Ausführungsform ist wie bei der Halbleitervorrichtung 1 der ersten Ausführungsform der Halbleiterbereich 24 vom n--Typ, der mit den inerten Elementen dotiert ist, in einem Abschnitt der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ ausgebildet, der unter dem Body-Bereich 13 vom p-Typ im aktiven Gebiet AR1 liegt. Dies verhindert oder unterbindet, dass eine Durchlassspannungsverschlechterung in der Halbleitervorrichtung 1 auftritt, wenn ein Durchlassstrom durch die Body-Diode 23 in jeder Halbleitervorrichtung 1 fließt, die im Leistungsmodul 35 enthalten ist, das als Wechselrichterschaltung wirkt (siehe 16).In the semiconductor device 1 the second embodiment is like the semiconductor device 1 of the first embodiment the semiconductor area 24 n - type doped with the inert elements in a portion of the epitaxial layer 12th of the n - type, which is under the body area 13th p-type in the active area AR1 lies. This prevents or suppresses forward voltage degradation in the semiconductor device 1 occurs when a forward current through the body diode 23 in every semiconductor device 1 that flows in the power module 35 is included, which acts as an inverter circuit (see 16 ).

In der Halbleitervorrichtung 1 der zweiten Ausführungsform ist auch wie bei der Halbleitervorrichtung 1 der ersten Ausführungsform der Halbleiterbereich 24a vom n--Typ, der mit den inerten Elementen dotiert ist, in einem Abschnitt der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ ausgebildet, der unter dem Body-Bereich 13a vom p-Typ im Abschlussgebiet AR2 liegt. Dies verhindert oder unterbindet, dass eine Durchlassspannungsverschlechterung in der Halbleitervorrichtung 1 auftritt, wenn ein Durchlassstrom durch die Body-Diode 23a in jeder Halbleitervorrichtung 1 fließt, die im Leistungsmodul 35 enthalten ist, das als Wechselrichterschaltung wirkt (siehe 16).In the semiconductor device 1 the second embodiment is also the same as the semiconductor device 1 of the first embodiment the semiconductor area 24a n - type doped with the inert elements in a portion of the epitaxial layer 12th of the n - type, which is under the body area 13a of the p-type in the termination area AR2 lies. This prevents or suppresses forward voltage degradation in the semiconductor device 1 occurs when a forward current through the body diode 23a in every semiconductor device 1 that flows in the power module 35 is included, which acts as an inverter circuit (see 16 ).

In einer Draufsicht umfasst der Halbleiterbereich 24 vom n--Typ den Seitenabschnitt SS1, der auf der Seite des JFET-Bereichs 16 angeordnet ist. Ferner umfasst der Body-Bereich 13 vom p-Typ den Seitenabschnitt SS2 auf der Seite des JFET-Bereichs 16. In der zweiten Ausführungsform ist jedoch der Seitenabschnitt SS1 in einer Draufsicht auf der entgegengesetzten Seite des JFET-Bereichs 16 angeordnet, wobei der Seitenabschnitt SS2 dazwischen eingefügt ist. Wie vorstehend in Verbindung mit der ersten Ausführungsform erörtert, ist der JFET-Bereich 16 eine obere Schicht der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ benachbart zum Body-Bereich 13 vom p-Typ.In a plan view, the semiconductor region comprises 24 of the n - type, the side section SS1 that is on the side of the JFET area 16 is arranged. The body area also includes 13th p-type, the side portion SS2 on the side of the JFET area 16 . In the second embodiment, however, is the Side section SS1 in a plan view on the opposite side of the JFET area 16 with the side portion SS2 interposed therebetween. As discussed above in connection with the first embodiment, is the JFET area 16 an upper layer of the epitaxial layer 12th of the n - type adjacent to the body area 13th p-type.

Der Abschnitt der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ, der zwischen zwei benachbarte Halbleiterbereiche 24 vom n--Typ eingelegt ist, weist die Breite WD1 auf. Der Abschnitt der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ, der zwischen zwei benachbarte Body-Bereiche 13 vom p-Typ eingelegt ist, weist die Breite WD2 auf, d. h. die Breite des JFET-Bereichs 16. In diesem Aufbau ist die Breite WD1 breiter als die Breite WD2. Folglich ist ein Abschnitt der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ, der unter dem JFET-Bereich 16 liegt, wo die Konzentration der inerten Elemente niedriger ist als in den Halbleiterbereichen 24 vom n--Typ, d. h. ein Abschnitt PR1 der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ, der einen Strompfad bildet, der ermöglicht, dass ein Strom fließt, in der ebenen Fläche breiter gemacht als der JFET-Bereich 16. Dies verringert den Einschaltwiderstand jedes vertikalen MISFET, der durch die Zelle CL1 dargestellt ist.The section of the epitaxial layer 12th of the n - type, the between two adjacent semiconductor regions 24 of the n - type is inserted, has the width WD1 on. The section of the epitaxial layer 12th of the n - type, between two adjacent body areas 13th p-type is inserted, has the width WD2 on, i.e. the width of the JFET area 16 . In this setup is the width WD1 wider than the width WD2 . Consequently, there is a portion of the epitaxial layer 12th of the n - type, which is below the JFET area 16 lies where the concentration of inert elements is lower than in the semiconductor areas 24 of the n - type, that is, a section PR1 the epitaxial layer 12th n - type, which forms a current path that allows a current to flow, made wider in the flat area than the JFET area 16 . This reduces the on-resistance of any vertical MISFET passed through the cell CL1 is shown.

Vorzugsweise ist ein unteres Ende LE1 des Seitenabschnitts SS1 in der Draufsicht auf der entgegengesetzten Seite des Seitenabschnitts SS2 angeordnet, wobei ein oberes Ende UE1 des Seitenabschnitts SS1 dazwischen eingefügt ist. Folglich ist eine Breite WD11 des Abschnitts der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ, der zwischen die unteren Enden LE1 der Seitenabschnitte SS1 von zwei benachbarten Halbleiterbereichen 24 vom n-- Typ eingelegt ist, breiter gemacht als eine Breite WD12 des Abschnitts der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ, der zwischen die oberen Enden UE1 der Seitenabschnitte SS1 dieser zwei benachbarten Halbleiterbereiche 24 vom n-- Typ eingelegt ist. Das heißt, eine obere ebene Fläche des Abschnitts PR1 der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ, der den Strompfad bildet, ist breiter gemacht als eine obere ebene Fläche des Abschnitts PR1. Dies verkürzt die Länge des Strompfades für einen Strom, der durch einen Abschnitt des SiC-Substrats 10 vom n+-Typ vom JFET-Bereich 16 weg in der Draufsicht fließt und um den Seitenabschnitt SS1 des Halbleiterbereichs 24 vom n--Typ geht, um in den JFET-Bereich 16 zu fließen. Dies verringert wiederum den Einschaltwiderstand jedes vertikalen MISFET, der durch die Zelle CL1 dargestellt ist.Preferably is a lower end LE1 of the side section SS1 is arranged on the opposite side of the side section SS2 in plan view, with an upper end UE1 of the side section SS1 is inserted therebetween. Hence is a width WD11 of the portion of the epitaxial layer 12th of the n - type, which is between the lower ends LE1 of the side sections SS1 of two adjacent semiconductor regions 24 n - type is inserted, made wider than one width WD12 of the portion of the epitaxial layer 12th of the n - type, which is between the upper ends UE1 of the side sections SS1 of these two adjacent semiconductor regions 24 - type is inserted - n. That is, an upper flat surface of the section PR1 the epitaxial layer 12th the n - type forming the current path is made wider than an upper flat surface of the section PR1 . This shortens the length of the current path for a current flowing through a portion of the n + -type SiC substrate 10 of the JFET region 16 flows away in plan view and around the side portion SS1 of the semiconductor region 24 the n - type goes to in the JFET range 16 to flow. This in turn reduces the on-resistance of any vertical MISFET passed through the cell CL1 is shown.

Bevorzugter ist der Seitenabschnitt SS1 des Halbleiterbereichs 24 vom n--Typ ein einer solchen Weise geneigt, dass das untere Ende LE1 des Seitenabschnitts SS1 in der Draufsicht auf der entgegengesetzten Seite des Seitenabschnitts SS2 angeordnet ist, wobei das obere Ende UE1 des Seitenabschnitts SS1 dazwischen eingefügt ist. Dies ermöglicht, dass die Breite WD1 des Abschnitts der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ, der zwischen die Seitenabschnitte SS1 von zwei benachbarten Halbleiterbereichen 24 vom n--Typ eingelegt ist, von oben nach unten fortschreitend breiter ist. Das heißt, die ebene Fläche des Abschnitts PR1 der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ, der den Strompfad bildet, ist von oben nach unten fortschreitend breiter gemacht. Dies verkürzt weiter die Länge des Strompfades für den Strom, der durch einen Abschnitt des SiC-Substrats 10 vom n+-Typ vom JFET-Bereich 16 weg in der Draufsicht fließt und um den Seitenabschnitt SS1 des Halbleiterbereichs 24 vom n--Typ geht, um in den JFET-Bereich 16 zu fließen. Dies verringert weiter den Einschaltwiderstand jedes vertikalen MISFET, der durch die Zelle CL1 dargestellt ist.More preferred is the side portion SS1 of the semiconductor region 24 of the n - type an inclined in such a way that the lower end LE1 of the side section SS1 is arranged on the opposite side of the side section SS2 in plan view, the upper end UE1 of the side section SS1 is inserted therebetween. This allows that width WD1 of the portion of the epitaxial layer 12th of the n - type, which is between the side sections SS1 of two adjacent semiconductor regions 24 of the n - type is inserted, is progressively wider from top to bottom. That is, the flat area of the section PR1 the epitaxial layer 12th of the n - type, which forms the current path, is made progressively wider from top to bottom. This further shortens the length of the current path for the current flowing through a portion of the n + -type SiC substrate 10 of the JFET region 16 flows away in plan view and around the side portion SS1 of the semiconductor region 24 the n - type goes to in the JFET range 16 to flow. This further reduces the on-resistance of any vertical MISFET passed through the cell CL1 is shown.

Hier wird angenommen, dass das Symbol θ den Winkel des Seitenabschnitts SS1 relativ zu einer Ebene senkrecht zur oberen Oberfläche 10a des SiC-Substrats 10 vom n+-Typ darstellt, d. h. den Winkel der Seite des Abschnitts PR1, der den Strompfad bildet, relativ zu einer Ebene senkrecht zur oberen Oberfläche 10a des SiC-Substrats 10 vom n+-Typ. In diesem Fall ist der Winkel θ am meisten bevorzugt 45 Grad. Das heißt, der Winkel θ kann vorzugsweise im Bereich von etwa 30 bis 60 Grad und am meisten bevorzugt von 43 bis 47 Grad liegen. Dies ermöglicht die Ausbildung des Halbleiterbereichs 24 vom n--Typ unter dem Body-Bereich 13 vom p-Typ und verkürzt die Länge des Strompfades für den Strom, der durch einen Abschnitt des SiC-Substrats 10 vom n+-Typ vom JFET-Bereich 16 weg fließt in der Draufsicht und um den Seitenabschnitt SS1 des Halbleiterbereichs 24 vom n--Typ geht, um in den JFET-Bereich 16 zu fließen.Here it is assumed that the symbol θ the angle of the side portion SS1 relative to a plane perpendicular to the top surface 10a of the n + type SiC substrate 10, that is, the angle of the side of the portion PR1 , which forms the current path, relative to a plane perpendicular to the upper surface 10a of the n + type SiC substrate 10. In this case the angle is θ most preferably 45 degrees. That is, the angle θ may preferably range from about 30 to 60 degrees, and most preferably from 43 to 47 degrees. This enables the semiconductor region to be formed 24 of the n - type under the body area 13th of the p-type and shortens the length of the current path for the current flowing through a portion of the SiC substrate 10 of the n + -type of the JFET region 16 flows away in the plan view and around the side portion SS1 of the semiconductor region 24 the n - type goes to in the JFET range 16 to flow.

<Halbleitervorrichtungs-Herstellungsprozess><Semiconductor Device Manufacturing Process>

Ein typischer Prozess zur Herstellung der Halbleitervorrichtung als zweite Ausführungsform wird nachstehend mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. 19 ist ein Ablaufplan, der einen Teil des Herstellungsprozesses für die Halbleitervorrichtung als zweite Ausführungsform zeigt. 20 bis 22 sind Hauptteilschnittansichten der Halbleitervorrichtung als zweite Ausführungsform, die sich im Herstellungsprozess befindet. 19 zeigt die in Schritt S14 von 3 enthaltenen Herstellungsschritte. Insbesondere umreißt 19 den Herstellungsprozess, der das aktive Gebiet AR1 abdeckt.A typical process for manufacturing the semiconductor device as a second embodiment will be described below with reference to the accompanying drawings. 19th Fig. 13 is a flow chart showing part of the manufacturing process for the semiconductor device as a second embodiment. 20th until 22nd Fig. 13 are main part sectional views of the semiconductor device as a second embodiment which is in the manufacturing process. 19th FIG. 10 shows the process in step S14 of FIG 3 included manufacturing steps. In particular, outlines 19th the manufacturing process that covers the active area AR1 covers.

Wie bei dem Prozess zur Herstellung der Halbleitervorrichtung der ersten Ausführungsform beinhaltet der Prozess zur Herstellung der Halbleitervorrichtung der zweiten Ausführungsform das Ausführen der Schritte S11 bis S13 in 3, um nacheinander die Pufferschicht 11 und die Epitaxieschicht 12 vom n--Typ über der oberen Oberfläche 10a des SiC-Substrats 10 vom n+-Typ im aktiven Gebiet AR1 und Abschlussgebiet AR2 auszubilden.As with the process for manufacturing the semiconductor device of the first embodiment, the process for manufacturing the semiconductor device of the second embodiment includes performing steps S11 to S13 in FIG 3 to sequentially apply the buffer layer 11 and the epitaxial layer 12th of the n - type above the top surface 10a of SiC substrate 10 of the n + type in the active region AR1 and graduation area AR2 to train.

Als nächstes werden der Body-Bereich 13 vom p-Typ und der Halbleiterbereich 24 vom n--Typ ausgebildet, wie in 20 bis 22 gezeigt (Schritt S14 in 3).Next up are the body area 13th p-type and the semiconductor region 24 of the n - type, as in 20th until 22nd shown (step S14 in 3 ).

Bei der zweiten Ausführungsform beinhaltet im Gegensatz zur ersten Ausführungsform Schritt S14 zuerst das Ausbilden eines Resistfilms RF5 über der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ im aktiven Gebiet AR1, wie in 20 gezeigt (Schritt S31 in 19). Der so ausgebildete Resistfilm RF5 wird Belichtung und Entwicklung unter Verwendung von Photolithographie unterzogen. Dies bildet Öffnungen OP5 aus, die den Resistfilm RF5 durchdringen, so dass sie die Epitaxieschicht 12 vom n--Typ in einem Bereich des aktiven Gebiets AR1 erreichen, wo ein Halbleiterbereich 25 vom n--Typ ausgebildet wird (Schritt S32 in 19). An diesem Punkt ist ein Resistmuster RP5 erzeugt, das aus dem Resistfilm RF5 besteht, in dem die Öffnungen OP5 ausgebildet wurden. An der Unterseite der Öffnungen OP5 liegt die Epitaxieschicht 12 vom n--Typ frei.In the second embodiment, unlike the first embodiment, step S14 first involves forming a resist film RF5 over the epitaxial layer 12th of the n - type in the active area AR1 , as in 20th shown (step S31 in 19th ). The resist film RF5 thus formed is subjected to exposure and development using photolithography. This creates openings OP5 from which penetrate the resist film RF5 so that they form the epitaxial layer 12th of the n - type in an area of the active area AR1 reach where a semiconductor area 25th n - -type is formed (step S32 in FIG 19th ). At this point there is a resist pattern RP5 which consists of the resist film RF5 in which the openings OP5 were trained. At the bottom of the openings OP5 is the epitaxial layer 12th of the n - type free.

In dem Beispiel von 20 wird, wenn der Resistfilm RF5 im aktiven Gebiet AR1 ausgebildet wird, der Resistfilm RF5 auch über der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ im Abschlussgebiet AR2 ausgebildet. Wenn die Öffnungen OP5 ausgebildet werden, werden Öffnungen OP51, die den Resistfilm RF5 durchdringen, so dass sie die Epitaxieschicht 12 vom n--Typ erreichen, auch in einem Bereich des Abschlussgebiets AR2 ausgebildet, wo ein Halbleiterbereich 25a vom n--Typ ausgebildet ist. An diesem Punkt ist ein Resistmuster RP51 erzeugt, das aus dem Resistfilm RF5 besteht, in dem die Öffnungen OP51 ausgebildet wurden. An der Unterseite der Öffnungen RP51 liegt die Epitaxieschicht 12 vom n--Typ frei.In the example of 20th when the resist film RF5 is in the active area AR1 is formed, the resist film RF5 is also formed over the epitaxial layer 12th of the n - type in the termination area AR2 educated. When the openings OP5 are formed become openings OP51 that penetrate the resist film RF5, making them the epitaxial layer 12th of the n - type, even in a region of the termination area AR2 formed where a semiconductor area 25a is of the n - type. At this point there is a resist pattern RP51 which consists of the resist film RF5 in which the openings OP51 were trained. At the bottom of the openings RP51 is the epitaxial layer 12th of the n - type free.

Der als nächstes durchgeführte Schritt ist derselbe wie Schritt S24 in 4 für die erste Ausführungsform, wie in 20 gezeigt. Der Schritt beinhaltet die Verwendung der Ionenimplantationstechnik, um die inerten Elemente wie z. B. Helium (He) oder Argon (Ar) in die Epitaxieschicht 12 vom n--Typ unter Verwendung des Resistmusters RP5 als Maske zu implantieren (Schritt S33 in 19). Das Implantieren der inerten Elemente in die Epitaxieschicht 12 vom n--Typ erzeugt den Halbleiterbereich 25 vom n--Typ mit Kristalldefekten wie z. B. den Punktdefekten PD1, die darin gebildet sind. Die Konzentration der inerten Elemente im Halbleiterbereich 25 vom n--Typ ist höher als die Konzentration der inerten Elemente in der oberen Schicht der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ benachbart zum Body-Bereich 13 vom p-Typ.The next step performed is the same as step S24 in FIG 4th for the first embodiment, as in 20th shown. The step involves using the ion implantation technique to remove the inert elements such as B. helium (He) or argon (Ar) in the epitaxial layer 12th of the n - type using the resist pattern RP5 as a mask (step S33 in 19th ). Implanting the inert elements in the epitaxial layer 12th of the n - type creates the semiconductor region 25th of the n - -type with crystal defects such as e.g. B. the point defects PD1 that are formed in it. The concentration of inert elements in the semiconductor area 25th of the n - type is higher than the concentration of the inert elements in the upper layer of the epitaxial layer 12th of the n - type adjacent to the body area 13th p-type.

In dem Beispiel von 20 werden, wenn die inerten Elemente in das aktive Gebiet AR1 implantiert werden, die inerten Elemente wie z. B. Helium (He) oder Argon (Ar) auch in die Epitaxieschicht 12 vom n--Typ im Abschlussgebiet AR2 implantiert. Das Implantieren der inerten Elemente in die Epitaxieschicht 12 vom n--Typ erzeugt den Halbleiterbereich 25a vom n--Typ mit Kristalldefekten wie z. B. den darin ausgebildeten Punktdefekten PD1. Die Konzentration der inerten Elemente im Halbleiterbereich 25a vom n--Typ ist höher als die Konzentration der inerten Elemente in der oberen Schicht der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ benachbart zum Body-Bereich 13 vom p-Typ im aktiven Gebiet AR1.In the example of 20th when the inert elements are in the active area AR1 are implanted, the inert elements such. B. helium (He) or argon (Ar) also in the epitaxial layer 12th of the n - type in the termination area AR2 implanted. Implanting the inert elements in the epitaxial layer 12th of the n - type creates the semiconductor region 25a of the n - -type with crystal defects such as e.g. B. the point defects formed therein PD1 . The concentration of inert elements in the semiconductor area 25a of the n - type is higher than the concentration of the inert elements in the upper layer of the epitaxial layer 12th of the n - type adjacent to the body area 13th p-type in the active area AR1 .

Es wird angenommen, dass der Body-Bereich 13 vom p-Typ eine Dicke Dpb aufweist. Es wird angenommen, dass eine Tiefe Dimp zwischen der oberen Oberfläche des Body-Bereichs 13 vom p-Typ, der oberen Oberfläche des Source-Bereichs 14 vom n+-Typ und der oberen Oberfläche des Body-Kontaktbereichs 15 vom p+-Typ einerseits und dem Ort, in den die inerten Elemente implantiert werden, andererseits existiert. Die Tiefe Dimp wird durch die Ionenenergie Eimp bestimmt, die freigesetzt wird, wenn die inerten Elemente durch die Ionenimplantationstechnik implantiert werden. Es wird angenommen, dass ein Abstand Dx zwischen einem Seitenabschnitt SS3 des Resistfilms RF5, der durch die Öffnungen OP5 freiliegt, die im Resistmuster RP5 ausgebildet sind, das als Maske für die Ionenimplantation der inerten Elemente dient, einerseits und dem Seitenabschnitt SS2 des Body-Bereichs 13 vom p-Typ andererseits existiert. Wie vorstehend erwähnt, ist der Winkel θ der Winkel des Seitenabschnitts SS1 relativ zu einer Ebene senkrecht zur oberen Oberfläche 10a des SiC-Substrats 10 vom n+-Typ , d. h. der Winkel der Seite des Abschnitts PR1, der den Strompfad bildet, relativ zu einer Ebene senkrecht zur oberen Oberfläche 10a des SiC-Substrat 10 vom n+-Typ. In diesem Fall wird der Abstand Dx in einer Weise bestimmt, die den nachstehenden Ausdruck (1) erfüllt. Dimp Dx × tan ( 90 0 ) + Dpb

Figure DE112014006733B4_0001
It is believed to be the body area 13th p-type a thickness Dpb having. It is believed to have a depth Dimp between the top surface of the body area 13th p-type, the top surface of the source region 14th of the n + type and the top surface of the body contact area 15th of the p + -type on the one hand and the place in which the inert elements are implanted on the other hand exists. The depth Dimp is determined by the ion energy Eimp released when the inert elements are implanted by the ion implantation technique. It is believed to be a distance Dx between a side portion SS3 of the resist film RF5 passing through the openings OP5 exposed in the resist pattern RP5 are formed, which serves as a mask for the ion implantation of the inert elements, on the one hand and the side section SS2 of the body region 13th of the p-type, on the other hand, exists. As mentioned above, the angle is θ the angle of the side portion SS1 relative to a plane perpendicular to the top surface 10a of the n + type SiC substrate 10, that is, the angle of the side of the portion PR1 , which forms the current path, relative to a plane perpendicular to the upper surface 10a of the n + type SiC substrate 10. In this case the distance will be Dx is determined in a manner satisfying Expression (1) below. Dimp Dx × tan ( 90 - 0 ) + Dpb
Figure DE112014006733B4_0001

Das heißt, der Abstand Dx wird gemäß der Dicke Dpb und der Tiefe Dimp bestimmt.That is, the distance Dx will according to the thickness Dpb and the depth Dimp certainly.

Wie vorstehend erwähnt, ist der Winkel θ vorzugsweise etwa 45 Grad, um die Länge des Strompfades für den Strom zu verkürzen, der durch einen Abschnitt des SiC-Substrats 10 vom n+-Typ vom JFET-Bereich 16 weg in der Draufsicht fließt und um den Seitenabschnitt SS1 des Halbleiterbereichs 24 vom n-Typ geht, um in den JFET-Bereich 16 zu fließen, während der Halbleiterbereich 24 vom n--Typ ausgebildet wird. Wenn der Winkel θ auf 45 Grad gesetzt wird, wird folglich der obige Ausdruck (1) wie folgt umgeschrieben: Dimp Dx × tan  45 ° + Dpb

Figure DE112014006733B4_0002
As mentioned above, the angle is θ preferably about 45 degrees in order to shorten the length of the current path for the current passing through a portion of the n + -type SiC substrate 10 of the JFET region 16 flows away in plan view and around the side portion SS1 of the semiconductor region 24 n-type is going to be in the JFET area 16 to flow while the semiconductor field 24 of the n-type. When the angle θ is set to 45 degrees, consequently, the above expression (1) is rewritten as follows: Dimp Dx × tan 45 ° + Dpb
Figure DE112014006733B4_0002

Wie in 21 gezeigt, wird als nächstes das Resistmuster RP5 im aktiven Gebiet AR1 isotropem Ätzen unterzogen, um eine Öffnungsbreite WP5 jeder Öffnung OP5 zu verbreitern (Schritt S34 in 19). Das heißt, die Öffnungsbreiten WP5 der Öffnungen OP5 werden vergrößert. In dem Beispiel von 21 wird, wenn die Öffnungsbreite WP5 jeder Öffnung OP5 im aktiven Gebiet AR1 verbreitert wird, auch das Resistmuster RP51 im Abschlussgebiet AR2 einem isotropen Ätzen unterzogen, um eine Öffnungsbreite WP51 jeder Öffnung OP51 zu verbreitern. Das heißt, wenn die Öffnungsbreiten WP5 verbreitert werden, werden die Öffnungsbreiten WP51 auch vergrößert.As in 21 next, the resist pattern is shown RP5 in the active area AR1 subjected to isotropic etching to one opening width WP5 every opening OP5 to widen (step S34 in 19th ). That is, the opening widths WP5 of the openings OP5 are enlarged. In the example of 21 will when the opening width WP5 every opening OP5 in the active area AR1 is broadened, including the resist pattern RP51 in the graduation area AR2 subjected to isotropic etching to one opening width WP51 every opening OP51 to widen. That is, if the opening widths WP5 are widened, the opening widths WP51 also enlarged.

Wie in 21 gezeigt, wird dann derselbe Schritt wie Schritt S24 in 4 für die erste Ausführungsform wiederholt, um die inerten Elemente wie z. B. Helium (He) oder Argon (Ar) in die Epitaxieschicht 12 vom n--Typ zu implantieren (Schritt S35 in 19).As in 21 then the same step as step S24 in FIG 4th repeated for the first embodiment to remove the inert elements such. B. helium (He) or argon (Ar) in the epitaxial layer 12th of the n - type (step S35 in FIG 19th ).

Der obige Schritt implantiert die inerten Elemente in einen Abschnitt der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ, der über dem Halbleiterbereich 25 vom n--Typ liegt. Dies erzeugt einen Halbleiterbereich 26 vom n--Typ mit Kristalldefekten wie z. B. den darin ausgebildeten Punktdefekten PD1, wodurch der Halbleiterbereich 24 vom n--Typ hergestellt wird, der aus dem Halbleiterbereich 25 vom n--Typ und dem Halbleiterbereich 26 vom n--Typ besteht. Die Konzentration der inerten Elemente im Halbleiterbereich 24 vom n--Typ ist höher als die Konzentration der inerten Elemente in der oberen Schicht der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ benachbart zum Body-Bereich 13 vom p-Typ .The above step implants the inert elements in a portion of the epitaxial layer 12th of the n - type, which is above the semiconductor region 25th is of the n - type. This creates a semiconductor area 26th of the n - -type with crystal defects such as e.g. B. the point defects formed therein PD1 , making the semiconductor area 24 of the n - type, that of the semiconductor region 25th of the n - type and the semiconductor region 26th of the n - type. The concentration of inert elements in the semiconductor area 24 of the n - type is higher than the concentration of the inert elements in the upper layer of the epitaxial layer 12th of the n - type adjacent to the body area 13th p-type.

In dem Beispiel von 21 werden, wenn die inerten Elemente in das aktive Gebiet AR1 implantiert werden, die inerten Elemente wie z. B. Helium (He) oder Argon (Ar) auch in die Epitaxieschicht 12 vom n--Typ im Abschlussgebiet AR2 implantiert.In the example of 21 when the inert elements are in the active area AR1 are implanted, the inert elements such. B. helium (He) or argon (Ar) also in the epitaxial layer 12th of the n - type in the termination area AR2 implanted.

Der obige Schritt implantiert die inerten Elemente in einen Abschnitt der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ, der über dem Halbleiterbereich 25a vom n--Typ liegt, was einen Halbleiterbereich 26a vom n--Typ mit Kristalldefekten wie z. B. den darin ausgebildeten Punktdefekten PD1 erzeugt. Dies erzeugt den Halbleiterbereich 24a vom n--Typ, der aus dem Halbleiterbereich 25a vom n--Typ und dem Halbleiterbereich 26a vom n--Typ besteht. Die Konzentration der inerten Elemente im Halbleiterbereich 24a vom n--Typ ist höher als die Konzentration der inerten Elemente in der oberen Schicht der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ benachbart zum Body-Bereich 13 vom p-Typ im aktiven Gebiet AR1.The above step implants the inert elements in a portion of the epitaxial layer 12th of the n - type, which is above the semiconductor region 25a n - type is what is a semiconductor region 26a of the n - -type with crystal defects such as e.g. B. the point defects formed therein PD1 generated. This creates the semiconductor area 24a of the n - type, which is derived from the semiconductor area 25a of the n - type and the semiconductor region 26a of the n - type. The concentration of inert elements in the semiconductor area 24a of the n - type is higher than the concentration of the inert elements in the upper layer of the epitaxial layer 12th of the n - type adjacent to the body area 13th p-type in the active area AR1 .

Die Öffnungsbreite WP5 in Schritt S35 ist breiter als die Öffnungsbreite WP5 in Schritt S33. Folglich ist der Abstand Dx in Schritt S35 kürzer als der Abstand Dx in Schritt S33. Folglich wird die Tiefe Dimp in Schritt S35 kleiner gemacht als die Tiefe Dimp in Schritt S33, so dass der obige Ausdruck (1) oder (2) erfüllt ist.The opening width WP5 in step S35 is wider than the opening width WP5 in step S33. Hence the distance Dx shorter than the distance in step S35 Dx in step S33. Hence the depth becomes Dimp made smaller than the depth in step S35 Dimp in step S33 so that the above expression (1) or (2) is satisfied.

Die Schritte S33 und S35 beinhalten das wiederholte Implantieren der inerten Elemente, um den Abstand Dx und die Tiefe Dimp in einer Weise zu verringern, die den obigen Ausdruck (1) oder (2) erfüllt. Dies bildet den Halbleiterbereich 24 vom n--Typ in einer solchen Weise aus, dass das untere Ende LE1 des Seitenabschnitts SS1 in der Draufsicht auf der entgegengesetzten Seite des Seitenabschnitts SS2 angeordnet ist, wobei das obere Ende UE1 des Seitenabschnitts SS1 dazwischen eingefügt ist.Steps S33 and S35 involve repeatedly implanting the inert elements by the distance Dx and the depth Dimp in a manner that satisfies the above expression (1) or (2). This forms the semiconductor area 24 of the n - -type in such a way that the lower end LE1 of the side section SS1 is arranged on the opposite side of the side section SS2 in plan view, the upper end UE1 of the side section SS1 is inserted therebetween.

Die Schritte S34 und S35 können beispielsweise abwechselnd viele Male wiederholt werden, um die inerten Elemente zu implantieren, um den Abstand Dx und die Tiefe Dimp in einer Weise allmählich zu verringern, die den obigen Ausdruck (1) oder (2) erfüllt. Dies neigt den Seitenabschnitt SS1 des Halbleiterbereichs 24 vom n--Typ in einer solchen Weise, dass das untere Ende LE1 des Seitenabschnitts SS1 in der Draufsicht auf der entgegengesetzten Seite des Seitenabschnitts SS2 angeordnet wird, wobei das obere Ende UE1 des Seitenabschnitts SS1 dazwischen eingefügt ist.For example, steps S34 and S35 can be alternately repeated many times in order to implant the inert elements by the distance Dx and the depth Dimp gradually decrease in a manner that satisfies the above expression (1) or (2). This inclines the side portion SS1 of the semiconductor region 24 of the n - type in such a way that the lower end LE1 of the side section SS1 is arranged on the opposite side of the side section SS2 in plan view, the upper end UE1 of the side section SS1 is inserted therebetween.

Das Resistmuster RP5 im aktiven Gebiet AR1 wird als nächstes isotropem Ätzen unterzogen, um die Öffnungsbreite WP5 jeder Öffnung OP5 zu verbreitern, wie in 22 gezeigt (Schritt S36 in 19). Das heißt, die Öffnungsbreiten WP5 der Öffnungen OP5 werden vergrößert. In dem Beispiel von 22 wird, wenn die Öffnungsbreite WP5 jeder Öffnung OP5 im aktiven Gebiet AR1 verbreitert wird, auch das Resistmuster RP51 im Abschlussgebiet AR2 isotropem Ätzen unterzogen, um die Öffnungsbreite WP51 jeder Öffnung OP51 zu verbreitern. Das heißt, zu der Zeit, zu der die Öffnungsbreiten WP5 verbreitert werden, werden die Öffnungsbreiten WP51 auch vergrößert.The resist pattern RP5 in the active area AR1 is next subjected to isotropic etching to the opening width WP5 every opening OP5 to widen, as in 22nd shown (step S36 in 19th ). That is, the opening widths WP5 of the openings OP5 are enlarged. In the example of 22nd will when the opening width WP5 every opening OP5 in the active area AR1 is broadened, including the resist pattern RP51 in the graduation area AR2 subjected to isotropic etching to the opening width WP51 every opening OP51 to widen. That is, at the time when the opening widths WP5 are widened, the opening widths WP51 also enlarged.

Wie in 22 gezeigt, werden dann die Störstellen vom p-Typ wie z. B. Aluminium (Al) oder Bor (B) in eine obere Schicht der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ, die über dem Halbleiterbereich 24 vom n--Typ im aktiven Gebiet AR1 liegt, unter Verwendung der Ionenimplantationstechnik implantiert, die das Resistmuster RP5 als Maske verwendet (Schritt S37 in 19). Dies bildet den Body-Bereich 13 vom p-Typ in der oberen Schicht der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ aus, die über dem Halbleiterbereich 24 vom n--Typ liegt.As in 22nd then the p-type impurities such as B. aluminum (Al) or boron (B) in an upper layer of the epitaxial layer 12th of the n - type, which are above the semiconductor region 24 of the n - type in the active area AR1 is implanted using the ion implantation technique, which the resist pattern RP5 used as a mask (step S37 in 19th ). This forms the body area 13th p-type in the upper layer of the epitaxial layer 12th of the n - type, which are above the semiconductor region 24 is of the n - type.

An diesem Punkt ist die Breite WD1 des Abschnitts der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ, der zwischen zwei benachbarte Halbleiterschichten 24 vom n--Typ eingelegt ist, breiter als die Breite WD2 des Abschnitts der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ, der zwischen zwei benachbarte Body-Bereiche 13 vom p-Typ eingelegt ist. Die Breite WD11 des Abschnitts der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ, der zwischen die unteren Enden LE1 der Seitenabschnitte SS1 von zwei benachbarten Halbleiterschichten 24 vom n--Typ eingelegt ist, ist auch breiter als die Breite WD12 des Abschnitts der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ, der zwischen die oberen Enden UE1 der Seitenabschnitte SS1 dieser zwei benachbarten Halbleiterschichten 24 vom n--Typ eingelegt ist.At this point is the width WD1 of Section of the epitaxial layer 12th of the n - -type between two adjacent semiconductor layers 24 of the n - type is inserted, wider than the width WD2 of the portion of the epitaxial layer 12th of the n - type, between two adjacent body areas 13th p-type is inserted. The width WD11 of the portion of the epitaxial layer 12th of the n - type, which is between the lower ends LE1 of the side sections SS1 of two adjacent semiconductor layers 24 of the n - type is inserted is also wider than the width WD12 of the portion of the epitaxial layer 12th of the n - type, which is between the upper ends UE1 of the side portions SS1 of these two adjacent semiconductor layers 24 of the n - type is inserted.

In dem Beispiel von 22 werden, wenn die Störstellen vom p-Typ in das aktive Gebiet AR1 implantiert werden, die Störstellen vom p-Typ wie z. B. Aluminium (Al) oder Bor (B) auch in eine obere Schicht der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ, die über dem Halbleiterbereich 24 vom n--Typ im Abschlussgebiet AR2 liegt, unter Verwendung der Ionenimplantationstechnik implantiert, die das Resistmuster RP5 als Maske verwendet. Dies bildet den Body-Bereich 13a vom p-Typ in der oberen Schicht der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ aus, die über dem Halbleiterbereich 24a vom n--Typ liegt.In the example of 22nd when the p-type impurities are in the active region AR1 are implanted, the p-type impurities such. B. aluminum (Al) or boron (B) also in an upper layer of the epitaxial layer 12th of the n - type, which are above the semiconductor region 24 of the n - type in the termination area AR2 is implanted using the ion implantation technique, which the resist pattern RP5 used as a mask. This forms the body area 13a p-type in the upper layer of the epitaxial layer 12th of the n - type, which are above the semiconductor region 24a is of the n - type.

Alternativ kann der Schritt zum Ausbilden des Body-Bereichs 13a vom p-Typ separat vom Schritt zum Ausbilden des Body-Bereichs 13 vom p-Typ durchgeführt werden.Alternatively, the step of forming the body region 13a p-type separate from the step of forming the body region 13th of the p-type.

Als andere Alternative kann dem Schritt S33 der Schritt S36 folgen, wobei die Schritte S34 und S35 übersprungen werden. Diese Schritte allein bilden, wenn sie ausgeführt werden, immer noch den Body-Bereich 13 vom p-Typ und die Halbleiterschicht 24 vom n--Typ in einer solchen Weise aus, dass der Seitenabschnitt SS1 in der Draufsicht auf der entgegengesetzten Seite des JFET-Bereichs 16 angeordnet ist (siehe 18), wobei der Seitenabschnitt SS2 dazwischen eingefügt ist.As another alternative, step S33 can be followed by step S36, steps S34 and S35 being skipped. These steps by themselves, when performed, still form the body area 13th p-type and the semiconductor layer 24 of the n - -type in such a way that the side section SS1 in plan view is on the opposite side of the JFET area 16 is arranged (see 18th ) with the side section SS2 interposed therebetween.

Danach werden wie im Prozess für die Herstellung der Halbleitervorrichtung der ersten Ausführungsform die Schritte S15 bis S20 in 3 durchgeführt, um die Halbleitervorrichtung 1 der zweiten Ausführungsform herzustellen.Thereafter, as in the process for manufacturing the semiconductor device of the first embodiment, steps S15 to S20 in FIG 3 performed to the semiconductor device 1 of the second embodiment.

<Leistungsmodul, Leistungsumsetzer und Motorsystem><Power module, power converter and motor system>

Ein Leistungsmodul, ein Leistungsumsetzer und ein Motorsystem mit jeweils der Halbleitervorrichtung 1 der zweiten Ausführungsform können in derselben Weise wie das Leistungsmodul, der Leistungsumsetzer und das Motorsystem mit jeweils der Halbleitervorrichtung 1 der ersten Ausführungsform, die vorstehend unter Verwendung von 16 erörtert wurde, implementiert werden.A power module, a power converter, and a motor system each including the semiconductor device 1 of the second embodiment can each have the semiconductor device in the same manner as the power module, the power converter and the motor system 1 of the first embodiment described above using 16 has been discussed.

<Hauptmerkmale und Effekte dieser Ausführungsform><Main Features and Effects of This Embodiment>

Die Halbleitervorrichtung 1 der zweiten Ausführungsform weist im Wesentlichen dieselben Merkmale wie jene der Halbleitervorrichtung 1 der ersten Ausführungsform auf. Es folgt, dass die Halbleitervorrichtung 1 der zweiten Ausführungsform auch im Wesentlichen dieselben Effekte wie die Halbleitervorrichtung 1 der ersten Ausführungsform bietet.The semiconductor device 1 the second embodiment has substantially the same features as those of the semiconductor device 1 of the first embodiment. It follows that the semiconductor device 1 of the second embodiment also has substantially the same effects as the semiconductor device 1 the first embodiment offers.

In der zweiten Ausführungsform ist der Seitenabschnitt SS1 der Epitaxieschicht 24 vom n--Typ in der Draufsicht auf der entgegengesetzten Seite des JFET-Bereichs 16 angeordnet, wobei der Seitenabschnitt SS2 des Body-Bereichs 13 vom p-Typ dazwischen eingefügt ist. Folglich ist im Bereich der Epitaxieschicht 12 vom n--Typ, der unter dem JFET-Bereich 16 angeordnet ist, die ebene Fläche des Abschnitts, wo die Konzentration der inerten Elemente niedriger ist als im Halbleiterbereich 24 vom n--Typ, breiter gemacht als die ebene Fläche im Bereich des JFET-Bereichs 16. Dies verringert wiederum den Einschaltwiderstand jedes vertikalen MISFET.In the second embodiment, the side section SS1 is the epitaxial layer 24 n - -type in plan view on the opposite side of the JFET area 16 arranged, the side section SS2 of the body area 13th p-type is interposed therebetween. Consequently it is in the area of the epitaxial layer 12th of the n - type, which is below the JFET area 16 is arranged, the flat surface of the portion where the concentration of the inert elements is lower than in the semiconductor region 24 of the n - type, made wider than the flat surface in the area of the JFET area 16 . This in turn reduces the on-resistance of each vertical MISFET.

Dritte AusführungsformThird embodiment

<Leistungsmodul, Leistungsumsetzer und Dreiphasen-Motorsystem><Power module, power converter and three-phase motor system>

Eine Beschreibung eines Leistungsmoduls, eines Leistungsumsetzers und eines Dreiphasen-Motorsystems mit dem Leistungsumsetzer wird nachstehend gegeben, die jeweils als dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung implementiert werden. Das Leistungsmodul der dritten Ausführungsform umfasst die Halbleitervorrichtung der ersten Ausführungsform. Im Gegensatz zum Leistungsmodul der ersten Ausführungsform wird das Leistungsmodul der dritten Ausführungsform durch Anwenden der Halbleitervorrichtung der ersten Ausführungsform auf eine Dreiphasen-Wechselrichterschaltung implementiert. In der folgenden Beschreibung kann die Halbleitervorrichtung der ersten Ausführungsform durch die Halbleitervorrichtung der zweiten Ausführungsform ersetzt werden (dasselbe gilt für die nachstehende vierte und die fünfte Ausführungsform).A description will be given below of a power module, a power converter, and a three-phase motor system having the power converter, each of which is implemented as a third embodiment of the present invention. The power module of the third embodiment includes the semiconductor device of the first embodiment. In contrast to the power module of the first embodiment, the power module of the third embodiment is implemented by applying the semiconductor device of the first embodiment to a three-phase inverter circuit. In the following description, the semiconductor device of the first embodiment may be replaced with the semiconductor device of the second embodiment (the same applies to the fourth and fifth embodiments below).

23 ist eine schematische Ansicht, die eine Struktur eines Dreiphasen-Motorsystems als dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 23 Fig. 13 is a schematic view showing a structure of a three-phase motor system as a third embodiment of the present invention.

Wie in 23 gezeigt, umfasst ein Dreiphasen-Motorsystem 30a einen Leistungsumsetzer 31a, der als Wechselrichtervorrichtung wirkt, eine Last 32a, die typischerweise durch einen Dreiphasenmotor gebildet ist, eine Gleichstrom-Leistungsquelle 33 und eine Kapazität 34 wie z. B. einen Kondensator. Der Leistungsumsetzer 31a umfasst ein Leistungsmodul 35a, das als Dreiphasen-Wechselrichterschaltung wirkt, und eine Steuerschaltung 36a. Die Last 32a ist mit Dreiphasen-Ausgangsanschlüssen TO1, TO2 und TO3 des Leistungsmoduls 35a verbunden. Die Gleichstrom-Leistungsquelle 33 und die Kapazität 34 sind zwischen zwei Eingangsanschlüssen TI1 und TI2 des Leistungsmoduls 35a miteinander parallel geschaltet.As in 23 shown comprises a three phase motor system 30a a power converter 31a acting as an inverter device, a load 32a , typically formed by a three-phase motor, is a DC power source 33 and a capacity 34 such as B. a capacitor. The power converter 31a includes a power module 35a , which is a three-phase Inverter circuit acts, and a control circuit 36a . Weight 32a is with three-phase output terminals TO1, TO2 and TO3 of the power module 35a tied together. The DC power source 33 and the capacity 34 are between two input terminals TI1 and TI2 of the power module 35a connected in parallel with each other.

Das Leistungsmodul 35a, das als Wechselrichterschaltung wirkt, umfasst Schaltelemente 37u, 37v, 37w, 37x, 37y und 37z. Die Schaltelemente 37u und 37x sind zwischen den Eingangsanschlüssen TI1 und TI2 in Reihe geschaltet. Die Schaltelemente 37v und 37y sind zwischen den Eingangsanschlüssen TI1 und TI2 in Reihe geschaltet. Die Schaltelemente 37w und 37z sind zwischen den Eingangsanschlüssen TI1 und TI2 in Reihe geschaltet.The power module 35a , which acts as an inverter circuit, includes switching elements 37u , 37v , 37w , 37x , 37y and 37z . The switching elements 37u and 37x are between the input terminals TI1 and TI2 connected in series. The switching elements 37v and 37y are between the input terminals TI1 and TI2 connected in series. The switching elements 37w and 37z are between the input terminals TI1 and TI2 connected in series.

Jedes der Schaltelemente 37u, 37v, 37w, 37x, 37y und 37z umfasst einen MISFET 38 und eine Body-Diode 39. Die Halbleitervorrichtung 1 der ersten oder der zweiten Ausführungsform (siehe 2 oder 18) kann als jedes der Schaltelemente 37u, 37v, 37w, 37x, 37y und 37z verwendet werden. Die Body-Diode 23 (siehe 2 oder 18), die in der Halbleitervorrichtung 1 enthalten ist, kann auch als Body-Diode 39 verwendet werden.Each of the switching elements 37u , 37v , 37w , 37x , 37y and 37z includes a MISFET 38 and a body diode 39 . The semiconductor device 1 the first or the second embodiment (see 2 or 18th ) can be used as any of the switching elements 37u , 37v , 37w , 37x , 37y and 37z be used. The body diode 23 (please refer 2 or 18th ) included in the semiconductor device 1 is included, can also be used as a body diode 39 be used.

Die Gate-Elektroden der MISFETs 38, die individuell in den Schaltelementen 37u, 37v, 37w, 37x, 37y und 37z enthalten sind, sind jeweils mit sechs Steueranschlüssen TC1, TC2, TC3, TC4, TC5 und TC6 des Leistungsmoduls 35a verbunden. Die Steuerschaltung 36a ist auch mit den Steueranschlüssen TC1, TC2, TC3, TC4, TC5 und TC6 verbunden. Dies bedeutet, dass die Steuerschaltung 36 mit den Gate-Elektroden der MISFETs 38 verbunden ist, die individuell in den Schaltelementen 37u, 37v, 37w, 37x, 37y und 37z enthalten sind. Die Steuerschaltung 36a steuert die Schaltelemente 37u, 37v, 37w, 37x, 37y und 37z an.The gate electrodes of the MISFETs 38 that are individually in the switching elements 37u , 37v , 37w , 37x , 37y and 37z are included are each with six control connections TC1, TC2, TC3, TC4, TC5 and TC6 of the power module 35a tied together. The control circuit 36a is also connected to control terminals TC1, TC2, TC3, TC4, TC5 and TC6. This means that the control circuit 36 with the gate electrodes of the MISFETs 38 connected individually in the switching elements 37u , 37v , 37w , 37x , 37y and 37z are included. The control circuit 36a controls the switching elements 37u , 37v , 37w , 37x , 37y and 37z at.

Die Steuerschaltung 36a steuert die Schaltelemente 37u, 37v, 37w, 37x, 37y und 37z in einer solchen Weise, dass der Ein-Zustand und der Aus-Zustand jedes Schaltelements abwechselnd zu einem vorbestimmten Zeitpunkt umgeschaltet werden. Dies erzeugt eine Dreiphasen-Wechselspannung der U-, V- und W-Phase aus einer Gleichspannung, wodurch Gleichstrom in Dreiphasen-Wechselstrom umgesetzt wird. Der Dreiphasen-Wechselstrom treibt die Last 32a an.The control circuit 36a controls the switching elements 37u , 37v , 37w , 37x , 37y and 37z in such a manner that the on-state and the off-state of each switching element are alternately switched at a predetermined timing. This generates a three-phase alternating voltage of U, V and W phases from a direct voltage, whereby direct current is converted into three-phase alternating current. The three-phase alternating current drives the load 32a at.

<Hauptmerkmale und Effekte dieser Ausführungsform><Main Features and Effects of This Embodiment>

Die Halbleitervorrichtung 1 der ersten oder der zweiten Ausführungsform kann als jedes der Schaltelemente 37u, 37v, 37w, 37x, 37y und 37z des Leistungsmoduls 35a verwendet werden, das im Leistungsumsetzer 31a der dritten Ausführungsform enthalten ist.The semiconductor device 1 of the first or the second embodiment can be used as any of the switching elements 37u , 37v , 37w , 37x , 37y and 37z of the power module 35a used in the power converter 31a the third embodiment is included.

In derselben Weise wie bei der ersten Ausführungsform wird folglich verhindert oder unterbunden, dass eine Durchlassspannungsverschlechterung in der Halbleitervorrichtung 1 auftritt, wenn ein Durchlassstrom durch die Body-Diode 23 in der Halbleitervorrichtung 1 fließt. Dies verringert den Leistungsverlust, der zum Zeitpunkt der Leistungsumsetzung erlitten wird. Da kein Bedarf besteht, eine synchrone Gleichrichtung mit hoher Genauigkeit unter Verwendung der Steuerschaltung 36a durchzuführen, wird die Konstruktionstoleranz des Leistungsmoduls 35a und des Leistungsumsetzers 31a erweitert. Dies führt zum Verbessern der Leistungsfähigkeit des Leistungsmoduls 35a und jener des Leistungsumsetzers 31a. Und da kein Bedarf besteht, zusätzliche Dioden in einer Weise außerhalb der Body-Diode 23 anzubringen, sind das Leistungsmodul 35a und der Leistungsumsetzer 31a in der Größe verringert.Accordingly, in the same manner as the first embodiment, forward voltage deterioration is prevented or suppressed in the semiconductor device 1 occurs when a forward current through the body diode 23 in the semiconductor device 1 flows. This reduces the loss of performance that is suffered at the time of power conversion. Since there is no need, synchronous rectification with high accuracy using the control circuit 36a the design tolerance of the power module 35a and the power converter 31a expanded. This leads to improving the performance of the power module 35a and that of the power converter 31a . And since there is no need for additional diodes in a way outside of the body diode 23 to be attached are the power module 35a and the power converter 31a decreased in size.

Vierte AusführungsformFourth embodiment

Ein Fahrzeug als vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend beschrieben. Das Fahrzeug der vierten Ausführungsform umfasst den Leistungsumsetzer der dritten Ausführungsform. Typischerweise ist das Fahrzeug ein Hybridauto oder ein Elektrofahrzeug.A vehicle as a fourth embodiment of the present invention will be described below. The vehicle of the fourth embodiment includes the power converter of the third embodiment. Typically the vehicle is a hybrid car or an electric vehicle.

24 ist eine schematische Ansicht, die eine Struktur eines Elektrofahrzeugs als vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 25 ist ein Schaltplan eines Hochsetzstellers für die Verwendung bei dem Fahrzeug der vierten Ausführungsform. 24 Fig. 13 is a schematic view showing a structure of an electric vehicle as a fourth embodiment of the present invention. 25th Fig. 13 is a circuit diagram of a boost converter for use in the vehicle of the fourth embodiment.

Wie in 24 gezeigt, ist das Fahrzeug 40 ein Elektrofahrzeug, das einen Dreiphasenmotor 43, der in der Lage ist, Leistung aus einer und in eine Antriebswelle 42 auszugeben und einzugeben, die mit Antriebsrädern 41a und 41b gekoppelt ist, eine Wechselrichtervorrichtung 44 zum Antreiben des Dreiphasenmotors 43 und eine Batterie 45 umfasst. Das Fahrzeug 40 umfasst ferner eine Hochsetzstellervorrichtung 48, ein Relais 49 und eine elektronische Steuereinheit 50. Die Hochsetzstellervorrichtung 48 ist mit einer Leistungsleitung 46, die mit der Wechselrichtervorrichtung 44 verbunden ist, und mit einer Leistungsleitung 47, die mit der Batterie 45 verbunden ist, verbunden.As in 24 shown is the vehicle 40 an electric vehicle that has a three phase motor 43 capable of delivering power from and into a drive shaft 42 output and enter those with drive wheels 41a and 41b is coupled to an inverter device 44 to drive the three-phase motor 43 and a battery 45 includes. The vehicle 40 further comprises a boost converter device 48 , a relay 49 and an electronic control unit 50 . The boost converter device 48 is with a power line 46 associated with the inverter device 44 connected, and with a power line 47 that came with the battery 45 connected, connected.

Der Dreiphasenmotor 43 ist ein synchroner Generator-Motor, der einen Rotor, der mit Permanentmagneten eingebettet ist, und einen Stator, um den Dreiphasenspulen gewickelt sind, aufweist. Der vorstehend in Verbindung mit der dritten Ausführungsform beschriebene Leistungsumsetzer 31a (siehe 23) kann als Wechselrichtervorrichtung 44 verwendet werden.The three-phase motor 43 is a synchronous generator-motor that has a rotor embedded with permanent magnets and a stator around which three-phase coils are wound. The power converter described above in connection with the third embodiment 31a (please refer 23 ) can be used as an inverter device 44 be used.

Wie in 25 gezeigt, ist die Hochsetzstellervorrichtung 48 so konfiguriert, dass sie eine Wechselrichtervorrichtung 53 aufweist, die mit einem Induktor 51 und einem Glättungskondensator 52 verbunden ist. Die Wechselrichtervorrichtung 53 ist im Wesentlichen dieselbe wie ein Teil der Wechselrichterschaltung, die im vorstehend in Verbindung mit der dritten Ausführungsform beschriebenen Leistungsmodul 35a enthalten ist. Ein MISFET 55 und eine Body-Diode 56, die in einem Schaltelement 54 in der Wechselrichtervorrichtung 53 enthalten sind, sind im Wesentlichen dieselben wie der MISFET 38 und die Body-Diode 39, die vorstehend in Verbindung mit der dritten Ausführungsform beschrieben wurden.As in 25th shown is the boost converter device 48 configured to be an inverter device 53 having that with an inductor 51 and a smoothing capacitor 52 connected is. The inverter device 53 is substantially the same as a part of the inverter circuit used in the power module described above in connection with the third embodiment 35a is included. A MISFET 55 and a body diode 56 that are in a switching element 54 in the inverter device 53 are essentially the same as the MISFET 38 and the body diode 39 described above in connection with the third embodiment.

Die elektronische Steuereinheit 50 umfasst einen Mikroprozessor, eine Speichervorrichtung und einen Eingabe/Ausgabe-Anschluss. Die elektronische Steuereinheit 50 empfängt unter anderem Signale von Sensoren, die die Position des Rotors im Dreiphasenmotor 43 detektieren, und Ladungs- und Entladungswerte von der Batterie 45. Die elektronische Steuereinheit 50 gibt auch Signale aus, die die Wechselrichtervorrichtung 44, die Hochsetzstellervorrichtung 48 und das Relais 49 steuern.The electronic control unit 50 includes a microprocessor, a memory device and an input / output port. The electronic control unit 50 receives, among other things, signals from sensors that determine the position of the rotor in the three-phase motor 43 detect, and charge and discharge values from the battery 45 . The electronic control unit 50 also outputs signals that the inverter device 44 , the boost converter device 48 and the relay 49 steer.

<Hauptmerkmale und Effekte dieser Ausführungsform><Main Features and Effects of This Embodiment>

Der Leistungsumsetzer 31a der dritten Ausführungsform (siehe 23) kann als Wechselrichtervorrichtung 44 des Fahrzeugs 40 als vierte Ausführungsform verwendet werden. Die Halbleitervorrichtung 1 der ersten oder der zweiten Ausführungsform (siehe 2 oder 18) kann als jedes der Schaltelemente 37u, 37v, 37w, 37x, 37y und 37z verwendet werden. Die Halbleitervorrichtung 1 der ersten oder der zweiten Ausführungsform kann auch als Schaltelement 54 verwendet werden, das in der Wechselrichtervorrichtung 53 in der Hochsetzstellervorrichtung 48 des Fahrzeugs 40 als vierte Ausführungsform enthalten ist.The power converter 31a the third embodiment (see 23 ) can be used as an inverter device 44 of the vehicle 40 can be used as the fourth embodiment. The semiconductor device 1 the first or the second embodiment (see 2 or 18th ) can be used as any of the switching elements 37u , 37v , 37w , 37x , 37y and 37z be used. The semiconductor device 1 the first or the second embodiment can also be used as a switching element 54 used in the inverter device 53 in the boost converter device 48 of the vehicle 40 is included as a fourth embodiment.

In derselben Weise wie bei der ersten Ausführungsform wird folglich verhindert oder unterbunden, dass eine Durchlassspannungsverschlechterung in der Halbleitervorrichtung 1 auftritt, wenn ein Durchlassstrom durch die Body-Diode 23 in der Halbleitervorrichtung 1 fließt. Dies verringert den Leistungsverlust, der zum Zeitpunkt der Leistungsumsetzung erlitten wird. Da kein Bedarf besteht, eine synchrone Gleichrichtung mit hoher Genauigkeit unter Verwendung der Steuerschaltung 36 durchzuführen, ist die Konstruktionstoleranz des Leistungsmoduls 35a und des Leistungsumsetzers 31a erweitert. Dies führt zum Verbessern der Leistungsfähigkeit des Leistungsmoduls 35a und jener des Leistungsumsetzers 31a. Und da kein Bedarf besteht, zusätzliche Dioden in einer Weise außerhalb der Body-Diode 23 anzubringen, sind das Leistungsmodul 35a und der Leistungsumsetzer 31a in der Größe verringert.Accordingly, in the same manner as the first embodiment, forward voltage deterioration is prevented or suppressed in the semiconductor device 1 occurs when a forward current through the body diode 23 in the semiconductor device 1 flows. This reduces the loss of performance that is suffered at the time of power conversion. Since there is no need, synchronous rectification with high accuracy using the control circuit 36 the construction tolerance of the power module is to be carried out 35a and the power converter 31a expanded. This leads to improving the performance of the power module 35a and that of the power converter 31a . And since there is no need for additional diodes in a way outside of the body diode 23 to be attached are the power module 35a and the power converter 31a decreased in size.

Da das Fahrzeug 40 der vierten Ausführungsform den Leistungsverlust verringert, der während der Leistungsumsetzung erlitten wird, die durch die Wechselrichtervorrichtung 44 und die Hochsetzstellervorrichtung 48 durchgeführt wird, wie vorstehend beschrieben, besteht kein Bedarf, dass das Fahrzeug 40 eine Kühlvorrichtung mit großer Größe aufweist. Wenn die Kühlvorrichtung in der Größe verringert ist, werden folglich die Wechselrichtervorrichtung 44 und die Hochsetzstellervorrichtung 48 hinsichtlich der Kosten, der Größe oder des Gewicht leicht verringert. Folglich wird das Volumen des Antriebssystems, das das Fahrzeug 40 als Elektrofahrzeug belegt, verringert. Dies verringert wiederum leicht die Kosten, die Größe oder das Gewicht des Fahrzeugs 40 als Elektrofahrzeug. Die Flexibilität im Konstruieren des Fahrzeugs 40 als Elektrofahrzeug wird auch verbessert, wobei ermöglicht wird, dass der Innenraum des Fahrzeugs 40 weiter gemacht wird.Because the vehicle 40 The fourth embodiment reduces the power loss suffered during the power conversion performed by the inverter device 44 and the boost converter device 48 is performed as described above, there is no need that the vehicle 40 has a large-sized cooling device. Accordingly, when the cooling device is reduced in size, the inverter device becomes 44 and the boost converter device 48 slightly reduced in cost, size or weight. Consequently, the volume of the propulsion system that the vehicle 40 occupied as an electric vehicle, reduced. This in turn slightly reduces the cost, size, or weight of the vehicle 40 as an electric vehicle. The flexibility in designing the vehicle 40 as an electric vehicle is also being improved, allowing the interior of the vehicle 40 is continued.

Die vierte Ausführungsform wurde vorstehend unter Verwendung eines Beispiels beschrieben, in dem ein Fahrzeug mit dem Leistungsumsetzer 31a der dritten Ausführungsform auf ein Elektrofahrzeug angewendet wird. Alternativ kann das Fahrzeug mit dem Leistungsumsetzer 31a der dritten Ausführungsform auf ein Hybridauto angewendet werden, das ebenso eine Brennkraftmaschine verwendet. Das Hybridauto, auf das das Fahrzeug mit dem Leistungsumsetzer 31a der dritten Ausführungsform angewendet wird, bietet im Wesentlichen dieselben Effekte wie das Elektrofahrzeug, auf das der Leistungsumsetzer der dritten Ausführungsform angewendet wird.The fourth embodiment has been described above using an example in which a vehicle is provided with the power converter 31a of the third embodiment is applied to an electric vehicle. Alternatively, the vehicle can use the power converter 31a of the third embodiment can be applied to a hybrid car that also uses an internal combustion engine. The hybrid car to which the vehicle with the power converter 31a The third embodiment is applied, offers substantially the same effects as the electric vehicle to which the power converter of the third embodiment is applied.

Fünfte AusführungsformFifth embodiment

<Eisenbahnfahrzeug><Railroad vehicle>

Ein Eisenbahnfahrzeug als fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend beschrieben. Das Eisenbahnfahrzeug der fünften Ausführungsform umfasst den Leistungsumsetzer der dritten Ausführungsform.A railway vehicle as a fifth embodiment of the present invention will be described below. The railway vehicle of the fifth embodiment includes the power converter of the third embodiment.

26 ist eine schematische Ansicht, die eine Struktur eines Eisenbahnfahrzeugs als fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 26th Fig. 13 is a schematic view showing a structure of a railroad vehicle as a fifth embodiment of the present invention.

Wie in 26 gezeigt, weist ein Eisenbahnfahrzeug 60 einen Pantographen 61, der als Stromabnehmer wirkt, einen Transformator 62, einen Leistungsumsetzer 63, eine Last 64, die durch einen Wechselstrommotor gebildet ist, und Räder 65 auf. Der Leistungsumsetzer 63 umfasst eine Umsetzervorrichtung 66, eine Kapazität 67 wie z. B. einen Kondensator und eine Wechselrichtervorrichtung 68.As in 26th shown has a railroad vehicle 60 a pantograph 61 that acts as a pantograph, a transformer 62 , a power converter 63 , a burden 64 which is formed by an AC motor and wheels 65 on. The power converter 63 includes a Converter device 66 , a capacity 67 such as B. a capacitor and an inverter device 68 .

Die Umsetzervorrichtung 66 weist Schaltelemente 69 und 70 auf. Das Schaltelement 69 ist auf der Seite des oberen Zweigs angeordnet, d. h. auf der Hochspannungsseite. Das Schaltelement 70 ist auf der Seite des unteren Zweigs angeordnet, d. h. auf der Niederspannungsseite. In 26 sind die Schaltelemente 69 und 70 für eine von mehreren beteiligten Phasen dargestellt.The converter device 66 has switching elements 69 and 70. The switching element 69 is arranged on the side of the upper branch, that is to say on the high-voltage side. The switching element 70 is arranged on the side of the lower branch, that is to say on the low-voltage side. In 26th the switching elements 69 and 70 are shown for one of several phases involved.

Die Wechselrichtervorrichtung 68 weist Schaltelemente 71 und 72 auf. Das Schaltelement 71 ist auf der Seite des oberen Zweigs angeordnet, d. h. auf der Hochspannungsseite. Das Schaltelement 72 ist auf der Seite des unteren Zweigs angeordnet, d. h. auf der Niederspannungsseite. In 26 sind die Schaltelemente 71 und 72 für eine von drei Phasen U, V und W dargestellt.The inverter device 68 has switching elements 71 and 72. The switching element 71 is arranged on the side of the upper branch, that is to say on the high-voltage side. The switching element 72 is arranged on the side of the lower branch, that is to say on the low-voltage side. In 26th the switching elements 71 and 72 for one of three phases U, V and W are shown.

Ein Ende der Primärseite des Transformators 62 ist mit einer Oberleitung 61a über den Pantographen 61 verbunden. Das andere Ende der Primärseite des Transformators 62 ist mit einer Schiene 65a über die Räder 65 verbunden. Ein Ende der Sekundärseite des Transformators 62 ist mit einem Anschluss der Seite des oberen Zweigs der Umsetzervorrichtung 66 auf der entgegengesetzten Seite der Last 64 verbunden. Das andere Ende der Sekundärseite des Transformators 62 ist mit einem Anschluss der Seite des unteren Zweigs der Umsetzervorrichtung 66 auf der entgegengesetzten Seite der Last 64 verbunden.One end of the primary side of the transformer 62 is with an overhead line 61a over the pantograph 61 tied together. The other end of the primary side of the transformer 62 is with a rail 65a about the wheels 65 tied together. One end of the secondary of the transformer 62 is with a terminal of the side of the upper branch of the converter device 66 on the opposite side of the load 64 tied together. The other end of the secondary of the transformer 62 is connected to a terminal of the lower branch side of the converter device 66 on the opposite side of the load 64 tied together.

Ein Anschluss der Seite des oberen Zweigs der Umsetzervorrichtung 66 auf der Seite der Last 64 ist mit einem Anschluss der Seite des oberen Zweigs der Wechselrichtervorrichtung 68 auf der entgegengesetzten Seite der Last 64 verbunden. Ein Anschluss der Seite des unteren Zweigs der Wechselrichtervorrichtung 66 auf der Seite der Last 64 ist mit einem Anschluss des unteren Zweigs der Wechselrichtervorrichtung 68 auf der entgegengesetzten Seite der Last 64 verbunden. Ferner ist die Kapazität 67 zwischenliegend zwischen dem Anschluss der Seite des oberen Zweigs der Wechselrichtervorrichtung 68 auf der entgegengesetzten Seite der Last 64 einerseits und dem Anschluss der Seite des unteren Zweigs der Wechselrichtervorrichtung 68 auf der entgegengesetzten Seite der Last 64 andererseits verbunden. Obwohl in 26 nicht gezeigt, sind drei Anschlüsse der Ausgangsseite der Wechselrichtervorrichtung 68, die die U-, V- und W-Phasen darstellen, mit der Last 64 verbunden.A connection of the side of the upper branch of the converter device 66 on the side of the burden 64 is to a terminal of the side of the upper branch of the inverter device 68 on the opposite side of the load 64 tied together. A connection of the side of the lower branch of the inverter device 66 on the side of the burden 64 is connected to a terminal of the lower branch of the inverter device 68 on the opposite side of the load 64 tied together. Furthermore, the capacity 67 intermediate between the terminal of the side of the upper branch of the inverter device 68 on the opposite side of the load 64 on the one hand and the connection of the side of the lower branch of the inverter device 68 on the opposite side of the load 64 on the other hand connected. Although in 26th not shown are three terminals of the output side of the inverter device 68 representing the U, V and W phases with the load 64 tied together.

In der fünften Ausführungsform kann der Leistungsumsetzer 31a der dritten Ausführungsform (siehe 23) als Wechselrichtervorrichtung 68 verwendet werden.In the fifth embodiment, the power converter 31a the third embodiment (see 23 ) as an inverter device 68 be used.

Der Wechselstrom, die durch den Pantographen 61 von der Oberleitung 61a abgenommen wird, wird durch den Transformator 62 in der Spannung transformiert, bevor er durch die Umsetzervorrichtung 66 in den gewünschten Gleichstrom umgesetzt wird. Der durch die Umsetzervorrichtung 66 umgesetzte Gleichstrom wird durch die Kapazität 67 in der Spannung geglättet. Der Gleichstrom, dessen Spannung durch die Kapazität 67 geglättet wird, wird durch die Wechselrichtervorrichtung 68 in Wechselstrom umgesetzt. Der durch die Wechselrichtervorrichtung 68 umgesetzte Wechselstrom wird zur Last 64 geliefert. Die Last 64, die mit dem Wechselstrom gespeist wird, treibt die Räder 65 zur Drehung an, wodurch das Eisenbahnfahrzeug beschleunigt wird.The alternating current supplied by the pantograph 61 from the overhead line 61a is removed is through the transformer 62 transformed in voltage before passing through the converter device 66 is converted into the desired direct current. The one through the converter device 66 converted direct current is determined by the capacitance 67 smoothed in tension. The direct current, its voltage through the capacitance 67 is smoothed by the inverter device 68 converted into alternating current. The one by the inverter device 68 converted alternating current becomes a load 64 delivered. Weight 64 , which is fed with the alternating current, drives the wheels 65 to rotate, thereby accelerating the railway vehicle.

<Hauptmerkmale und Effekte dieser Ausführungsform><Main Features and Effects of This Embodiment>

Der Leistungsumsetzer 31a der dritten Ausführungsform (siehe 23) kann als Wechselrichtervorrichtung 68 im Eisenbahnfahrzeug 60 der fünften Ausführungsform verwendet werden. Die Halbleitervorrichtung 1 der ersten oder der zweiten Ausführungsform (siehe 2 oder 18) kann als jedes der Schaltelemente 37u, 37v, 37w, 37x, 37y und 37z, die im Leistungsumsetzer 31a enthalten sind, verwendet werden.The power converter 31a the third embodiment (see 23 ) can be used as an inverter device 68 in the railway vehicle 60 of the fifth embodiment can be used. The semiconductor device 1 the first or the second embodiment (see 2 or 18th ) can be used as any of the switching elements 37u , 37v , 37w , 37x , 37y and 37z that are in the power converter 31a are included.

In derselben Weise wie bei der ersten Ausführungsform wird folglich verhindert oder unterbunden, dass eine Durchlassspannungsverschlechterung in der Halbleitervorrichtung 1 auftritt, wenn ein Durchlassstrom durch die Body-Diode 23 in der Halbleitervorrichtung 1 fließt. Dies verringert den Leistungsverlust, der zum Zeitpunkt der Leistungsumsetzung erlitten wird. Da kein Bedarf besteht, eine synchrone Gleichrichtung mit hoher Genauigkeit unter Verwendung der Steuerschaltung 36 durchzuführen, wird die Konstruktionstoleranz des Leistungsmoduls 35a und des Leistungsumsetzers 31a erweitert. Dies führt zum Verbessern der Leistungsfähigkeit des Leistungsmoduls 35a und jener des Leistungsumsetzers 31a. Und da kein Bedarf besteht, zusätzliche Dioden in einer Weise außerhalb der Body-Diode 23 anzubringen, werden das Leistungsmodul 35a und der Leistungsumsetzer 31a in der Größe verringert.Accordingly, in the same manner as the first embodiment, forward voltage deterioration is prevented or suppressed in the semiconductor device 1 occurs when a forward current through the body diode 23 in the semiconductor device 1 flows. This reduces the loss of performance that is suffered at the time of power conversion. Since there is no need, synchronous rectification with high accuracy using the control circuit 36 the design tolerance of the power module 35a and the power converter 31a expanded. This leads to improving the performance of the power module 35a and that of the power converter 31a . And since there is no need for additional diodes in a way outside of the body diode 23 to be attached, the power module 35a and the power converter 31a decreased in size.

Da das Eisenbahnfahrzeug 60 der fünften Ausführungsform den Leistungsverlust verringert, der während der Leistungsumsetzung erlitten wird, die durch die Wechselrichtervorrichtung 68 durchgeführt wird, wie vorstehend beschrieben, besteht kein Bedarf, dass das Eisenbahnfahrzeug 60 eine Kühlvorrichtung mit großer Größe aufweist. Wenn die Kühlvorrichtung in der Größe verringert wird, wird auch die Wechselrichtervorrichtung 68 hinsichtlich der Kosten, der Größe oder des Gewichts leicht verringert. Folglich werden die Kosten des Eisenbahnfahrzeugs 60 mit der Wechselrichtervorrichtung 68 leicht verringert, und die Energieeffizienz des Eisenbahnbetriebs wird verbessert.As the railroad vehicle 60 The fifth embodiment reduces the power loss suffered during the power conversion performed by the inverter device 68 is performed as described above, there is no need for the railway vehicle 60 has a large-sized cooling device. When the cooling device is reduced in size, the inverter device also becomes 68 easily reduced in cost, size or weight. Consequently, the cost of the railway vehicle becomes 60 with the inverter device 68 easy and the energy efficiency of rail operations is improved.

Alternativ kann die Halbleitervorrichtung 1 der ersten oder der zweiten Ausführungsform (siehe 2 oder 18) als jede der Schaltvorrichtungen 69 und 70 verwendet werden, die in der Umsetzervorrichtung 66 enthalten sind. Auch in diesem Fall wird der Leistungsverlust, der während der Leistungsumsetzung durch die Umsetzervorrichtung 66 erlitten wird, verringert. Dies verringert wiederum die Umsetzervorrichtung 66 leicht hinsichtlich der Kosten, der Größe oder des Gewichts. Folglich werden die Kosten des Eisenbahnfahrzeugs 60 mit der Wechselrichtervorrichtung 68 leicht verringert und die Energieeffizienz des Eisenbahnbetriebs wird verbessert.Alternatively, the semiconductor device 1 the first or the second embodiment (see 2 or 18th ) can be used as each of the switching devices 69 and 70 included in the converter device 66 are included. In this case too, the power loss that occurs during power conversion by the converter device becomes 66 is suffered, decreased. This in turn reduces the converter device 66 easy in terms of cost, size or weight. Consequently, the cost of the railway vehicle becomes 60 with the inverter device 68 slightly reduced and the energy efficiency of railway operations is improved.

Industrielle AnwendbarkeitIndustrial applicability

Die vorliegende Erfindung kann effektiv auf Halbleitervorrichtungen, Leistungsmodule und Leistungsumsetzer angewendet werdenThe present invention can be effectively applied to semiconductor devices, power modules, and power converters

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
HalbleitervorrichtungSemiconductor device
1010
SiC-Substrat vom n+-Typ N + type SiC substrate
10a10a
obere Oberflächeupper surface
10b10b
untere Oberflächelower surface
1111
PufferschichtBuffer layer
1212th
Epitaxieschicht vom n--Typ N - -type epitaxial layer
13, 13a13, 13a
Body-Bereich vom p-TypP-type body region
1414th
Source-Bereich vom n+-TypSource area of the n + type
1515th
Body-Kontaktbereich vom p+-Typ P + -type body contact area
15a15a
KontaktbereichContact area
1616
JFET-BereichJFET area
1717th
KanalbereichCanal area
1818th
Gate-IsolationsfilmGate insulation film
18a18a
IsolationsfilmInsulation film
1919th
Gate-ElektrodeGate electrode
19a19a
leitende Schichtconductive layer
2020th
Zwischenschicht-IsolationsfilmInterlayer insulation film
20a, 20b20a, 20b
KontaktlochContact hole
2121
Source-ElektrodeSource electrode
21a21a
KontaktelektrodeContact electrode
2222nd
Drain-ElektrodeDrain electrode
23, 23a23, 23a
Body-DiodeBody diode
24, 24a, 25, 25a, 26, 26a24, 24a, 25, 25a, 26, 26a
Halbleiterbereich vom n--Typ N - -type semiconductor region
3030th
MotorsystemEngine system
30a30a
Dreiphasen-MotorsystemThree-phase motor system
31, 31a31, 31a
LeistungsumsetzerPower converter
32, 32a32, 32a
Lastload
3333
Gleichstrom-LeistungsquelleDC power source
3434
Kapazitätcapacity
35, 35a35, 35a
LeistungsmodulPower module
36, 36a36, 36a
SteuerschaltungControl circuit
37u, 37v, 37w, 37x, 37y, 37z37u, 37v, 37w, 37x, 37y, 37z
SchaltelementSwitching element
3838
MISFETMISFET
3939
Body-DiodeBody diode
4040
Fahrzeugvehicle
41a, 41b41a, 41b
Antriebsraddrive wheel
4242
Antriebswelledrive shaft
4343
DreiphasenmotorThree phase motor
4444
WechselrichtervorrichtungInverter device
4545
Batteriebattery
46, 4746, 47
LeistungsleitungPower management
4848
HochsetzstellervorrichtungBoost converter device
4949
Relaisrelay
5050
Elektronische SteuereinheitElectronic control unit
5151
InduktorInductor
5252
GlättungskondensatorSmoothing capacitor
5353
WechselrichtervorrichtungInverter device
5454
SchaltelementSwitching element
5555
MISFETMISFET
5656
Body-DiodeBody diode
6060
EisenbahnfahrzeugRailway vehicle
6161
Pantographpantograph
61a61a
OberleitungOverhead line
6262
Transformatortransformer
6363
LeistungsumsetzerPower converter
6464
Lastload
6565
Radwheel
65a65a
Schienerail
6666
UmsetzervorrichtungConverter device
6767
Kapazitätcapacity
6868
WechselrichtervorrichtungInverter device
69 bis 7269 to 72
SchaltelementSwitching element
AR1AR1
Aktives GebietActive area
AR2AR2
AbschlussgebietGraduation area
CL1CL1
Zellecell
DimpDimp
Tiefedepth
DpbDpb
Dickethickness
DxDx
Abstanddistance
LE1LE1
unteres Endelower end
OP1, OP11, OP2, OP3OP1, OP11, OP2, OP3
Öffnungopening
OP4, OP41, OP5, OP51OP4, OP41, OP5, OP51
Öffnungopening
PD1PD1
PunktdefektPoint defect
PR1PR1
Abschnittsection
RF1 bis RF5RF1 to RF5
ResistfilmResist film
RP1, RP11, RP2, RP3RP1, RP11, RP2, RP3
ResistmusterResist pattern
RP4, RP41, RP5, RP51RP4, RP41, RP5, RP51
ResistmusterResist pattern
SS1 bis SS3SS1 to SS3
SeitenabschnittSide section
TC1 bis TC6TC1 to TC6
SteueranschlussControl connection
TI1, TI2TI1, TI2
EingangsanschlussInput connector
TO1 bis TO3TO1 to TO3
AusgangsanschlussOutput connector
UE1UE1
oberes Endetop end
WD1, WD11, WD12, WD2WD1, WD11, WD12, WD2
Breitebroad
WP5, WP51WP5, WP51
ÖffnungsbreiteOpening width
θθ
Winkelangle

Claims (14)

Halbleitervorrichtung (1), die Folgendes umfasst: ein Halbleitersubstrat (10) eines ersten Leitfähigkeitstyps mit einer ersten Hauptebene (10a) und einer zweiten Hauptebene (10b) auf der entgegengesetzten Seite der ersten Hauptebene (10a); eine Halbleiterschicht (12) des ersten Leitfähigkeitstyps, die über der ersten Hauptebene (10a) des Halbleitersubstrats (10) ausgebildet ist; einen ersten Halbleiterbereich (13), der in einer oberen Schicht der Halbleiterschicht (12) ausgebildet ist, wobei der erste Halbleiterbereich (13) einen zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist, der vom ersten Leitfähigkeitstyp verschieden ist; einen zweiten Halbleiterbereich (14) des ersten Leitfähigkeitstyps, der in einer oberen Schicht des ersten Halbleiterbereichs (13) ausgebildet ist; einen dritten Halbleiterbereich (15) des zweiten Leitfähigkeitstyps, der in der oberen Schicht des ersten Halbleiterbereichs (13) ausgebildet ist; eine Gate-Elektrode (19), die über einer oberen Oberfläche eines Abschnitts des ersten Halbleiterbereichs (13) ausgebildet ist, der zwischen den zweiten Halbleiterbereich (14) und die Halbleiterschicht (12) eingelegt ist, wobei ein Gate-Isolationsfilm (18) dazwischen eingefügt ist; eine Source-Elektrode (21), die über dem zweiten Halbleiterbereich (14) und über dem dritten Halbleiterbereich (15) ausgebildet ist; eine Drain-Elektrode (22), die über der zweiten Hauptebene (10b) des Halbleitersubstrats (10) ausgebildet ist; und einen vierten Halbleiterbereich (24) des ersten Leitfähigkeitstyps, der in einem Abschnitt der Halbleiterschicht (12) ausgebildet ist, der unter dem ersten Halbleiterbereich (13) liegt; wobei das Halbleitersubstrat (10), die Halbleiterschicht (12), der erste Halbleiterbereich (13), der zweite Halbleiterbereich (14), der dritte Halbleiterbereich (15) und der vierte Halbleiterbereich (24) aus Siliziumcarbid bestehen; wobei die Halbleiterschicht (12) einen ersten Halbleiterabschnitt (16) umfasst, der aus einer oberen Schicht der Halbleiterschicht benachbart zum ersten Halbleiterbereich (13) ausgebildet ist; wobei der vierte Halbleiterbereich (24) mit Elementen zum Ausbilden von Kristalldefekten dotiert ist; und wobei entweder der erste Halbleiterabschnitt (16) mit den Elementen zum Ausbilden von Kristalldefekten in einer solchen Weise dotiert ist, dass die Konzentration der Elemente zum Ausbilden von Kristalldefekten im ersten Halbleiterabschnitt (16) niedriger ist als die Konzentration der Elemente zum Ausbilden von Kristalldefekten im vierten Halbleiterbereich (24) oder der erste Halbleiterabschnitt (16) nicht mit den Elementen zum Ausbilden von Kristalldefekten dotiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der vierte Halbleiterbereich (24) mit einer unteren Oberfläche des ersten Halbleiterbereichs (13) in Kontakt steht.A semiconductor device (1) comprising: a semiconductor substrate (10) of a first conductivity type having a first main plane (10a) and a second main plane (10b) on the opposite side of the first main plane (10a); a semiconductor layer (12) of the first conductivity type formed over the first main plane (10a) of the semiconductor substrate (10); a first semiconductor region (13) formed in an upper layer of the semiconductor layer (12), the first semiconductor region (13) having a second conductivity type different from the first conductivity type; a second semiconductor region (14) of the first conductivity type formed in an upper layer of the first semiconductor region (13); a third semiconductor region (15) of the second conductivity type formed in the upper layer of the first semiconductor region (13); a gate electrode (19) formed over an upper surface of a portion of the first semiconductor region (13) sandwiched between the second semiconductor region (14) and the semiconductor layer (12) with a gate insulating film (18) therebetween is inserted; a source electrode (21) formed over the second semiconductor region (14) and over the third semiconductor region (15); a drain electrode (22) formed over the second main plane (10b) of the semiconductor substrate (10); and a fourth semiconductor region (24) of the first conductivity type formed in a portion of the semiconductor layer (12) underlying the first semiconductor region (13); wherein the semiconductor substrate (10), the semiconductor layer (12), the first semiconductor region (13), the second semiconductor region (14), the third semiconductor region (15) and the fourth semiconductor region (24) consist of silicon carbide; wherein the semiconductor layer (12) comprises a first semiconductor section (16) formed from an upper layer of the semiconductor layer adjacent to the first semiconductor region (13); wherein the fourth semiconductor region (24) is doped with elements for forming crystal defects; and wherein either the first semiconductor section (16) is doped with the elements for forming crystal defects in such a manner that the concentration of the elements for forming crystal defects in the first semiconductor section (16) is lower than the concentration of the elements for forming crystal defects in the fourth semiconductor region (24) or the first semiconductor portion (16) is not doped with the elements for forming crystal defects, characterized in that the fourth semiconductor region (24) is in contact with a lower surface of the first semiconductor region (13). Halbleitervorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei ein erster Seitenabschnitt (SS1) des vierten Halbleiterbereichs (24) auf der Seite des ersten Halbleiterabschnitts (16) in einer Draufsicht auf der entgegengesetzten Seite des ersten Halbleiterabschnitts (16) liegt, wobei ein zweiter Seitenabschnitt (SS2) des ersten Halbleiterbereichs (13) auf der Seite des ersten Halbleiterabschnitts (16) dazwischen eingefügt ist.Semiconductor device (1) according to Claim 1 , wherein a first side section (SS1) of the fourth semiconductor region (24) lies on the side of the first semiconductor section (16) in a plan view on the opposite side of the first semiconductor section (16), wherein a second side section (SS2) of the first semiconductor region (13 ) is interposed on the side of the first semiconductor section (16). Halbleitervorrichtung (1) nach Anspruch 2, wobei ein unteres Ende des ersten Seitenabschnitts (SS1) in der Draufsicht auf der entgegengesetzten Seite des zweiten Seitenabschnitts (SS2) angeordnet ist, wobei ein oberes Ende des ersten Seitenabschnitts (SS1) dazwischen eingefügt ist.Semiconductor device (1) according to Claim 2 wherein a lower end of the first side portion (SS1) is arranged on the opposite side of the second side portion (SS2) in plan view, with an upper end of the first side portion (SS1) interposed therebetween. Halbleitervorrichtung (1) nach Anspruch 3, wobei der erste Seitenabschnitt (SS1) in einer solchen Weise geneigt ist, dass das untere Ende des ersten Seitenabschnitts (SS1) in der Draufsicht auf der entgegengesetzten Seite des zweiten Seitenabschnitts (SS2) angeordnet ist, wobei das obere Ende des ersten Seitenabschnitts (SS1) dazwischen eingefügt ist.Semiconductor device (1) according to Claim 3 wherein the first side portion (SS1) is inclined in such a way that the lower end of the first side portion (SS1) is located on the opposite side of the second side portion (SS2) in plan view, the upper end of the first side portion (SS1 ) is inserted in between. Halbleitervorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Halbleiterschicht (12) in einem ersten Bereich und in einem zweiten Bereich über der ersten Hauptebene (10a) des Halbleitersubstrats (10) ausgebildet ist, wobei der zweite Bereich auf der äußeren Umfangsseite des ersten Bereichs über dem Halbleitersubstrat (10) liegt; wobei der erste Halbleiterbereich (13) in einer oberen Schicht der Halbleiterschicht (12) im ersten Bereich ausgebildet ist; wobei die Halbleitervorrichtung (1) ferner umfasst: einen fünften Halbleiterbereich des zweiten Leitfähigkeitstyps, der in einer oberen Schicht der Halbleiterschicht (12) im zweiten Bereich ausgebildet ist; einen sechsten Halbleiterbereich des zweiten Leitfähigkeitstyps, der in einer oberen Schicht des fünften Halbleiterbereichs ausgebildet ist; eine Kontaktelektrode, die über dem sechsten Halbleiterbereich ausgebildet ist; und einen siebten Halbleiterbereich des ersten Leitfähigkeitstyps, der in einem Abschnitt der Halbleiterschicht (12) ausgebildet ist, der unter dem fünften Halbleiterbereich liegt; wobei der fünfte Halbleiterbereich, der sechste Halbleiterbereich und der siebte Halbleiterbereich aus Siliziumcarbid bestehen; wobei der siebte Halbleiterbereich mit den Elementen zum Ausbilden von Kristalldefekten dotiert ist; und wobei entweder der erste Halbleiterabschnitt (16) mit den Elementen zum Ausbilden von Kristalldefekten in einer solchem Weise dotiert ist, dass die Konzentration der Elemente zum Ausbilden von Kristalldefekten im ersten Halbleiterabschnitt (16) niedriger ist als die Konzentration der Elemente zum Ausbilden von Kristalldefekten im vierten Halbleiterbereich (24) und die Konzentration der Elemente zum Ausbilden von Kristalldefekten im siebten Halbleiterbereich, oder der erste Halbleiterabschnitt (16) nicht mit den Elementen zum Ausbilden von Kristalldefekten dotiert ist.Semiconductor device (1) according to Claim 1 wherein the semiconductor layer (12) is formed in a first region and in a second region over the first main plane (10a) of the semiconductor substrate (10), the second region lying on the outer peripheral side of the first region over the semiconductor substrate (10); wherein the first semiconductor region (13) is formed in an upper layer of the semiconductor layer (12) in the first region; the semiconductor device (1) further comprising: a fifth semiconductor region of the second conductivity type formed in an upper layer of the semiconductor layer (12) in the second region; a sixth semiconductor region of the second conductivity type formed in an upper layer of the fifth semiconductor region; a contact electrode formed over the sixth semiconductor region; and a seventh semiconductor region of the first conductivity type formed in a portion of the semiconductor layer (12) underlying the fifth semiconductor region; wherein the fifth semiconductor region, the sixth semiconductor region and the seventh semiconductor region are made of silicon carbide; wherein the seventh semiconductor region is doped with the elements for forming crystal defects; and wherein either the first semiconductor section (16) is doped with the elements for forming crystal defects in such a manner that the concentration of the elements for forming crystal defects in the first semiconductor section (16) is lower than the concentration of the elements for forming crystal defects in the fourth semiconductor region (24) and the concentration of the elements for forming crystal defects in the seventh semiconductor region, or the first semiconductor section (16) is not doped with the elements for forming crystal defects. Halbleitervorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Elemente zum Ausbilden von Kristalldefekten Helium oder Argon sind.Semiconductor device (1) according to Claim 1 wherein the elements for forming crystal defects are helium or argon. Halbleitervorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Konzentration der Elemente zum Ausbilden von Kristalldefekten im vierten Halbleiterbereich (24) 1 x 1015 bis 1 x 1022 cm-3 ist.Semiconductor device (1) according to Claim 1 wherein the concentration of the elements for forming crystal defects in the fourth semiconductor region (24) is 1 x 1015 to 1 x 1022 cm-3. Leistungsmodul mit der Halbleitervorrichtung (1) nach Anspruch 1.Power module with the semiconductor device (1) according to Claim 1 . Leistungsumsetzer mit dem Leistungsmodul nach Anspruch 8.Power converter with the power module Claim 8 . Halbleitervorrichtungs-Herstellungsverfahren, das Folgendes umfasst: (a) einen Schritt zum Ausbilden einer Halbleiterschicht (12) eines ersten Leitfähigkeitstyps über einer ersten Hauptebene (10a) eines Halbleitersubstrats (10) des ersten Leitfähigkeitstyps, das die erste Hauptebene (10a) und eine zweite Hauptebene (10b) auf der entgegengesetzten Seite der ersten Hauptebene (10a) aufweist; (b) einen Schritt zum Ausbilden eines ersten Halbleiterbereichs (13) in einer oberen Schicht der Halbleiterschicht (12), wobei der erste Halbleiterbereich (13) einen zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist, der vom ersten Leitfähigkeitstyp verschieden ist; (c) einen Schritt zum Ausbilden eines zweiten Halbleiterbereichs (14) des ersten Leitfähigkeitstyps in einer oberen Schicht des ersten Halbleiterbereichs (13); (d) einen Schritt zum Ausbilden eines dritten Halbleiterbereichs (15) des zweiten Leitfähigkeitstyps in der oberen Schicht des ersten Halbleiterbereichs (13); (e) einen Schritt zum Ausbilden einer Gate-Elektrode (19) über einer oberen Oberfläche eines Abschnitts des ersten Halbleiterbereichs (13), der zwischen den zweiten Halbleiterbereich (14) und die Halbleiterschicht (12) eingefügt ist, wobei ein Gate-Isolationsfilm (18) dazwischen eingefügt wird; (f) einen Schritt zum Ausbilden einer Source-Elektrode (21) über dem zweiten Halbleiterbereich (14) und über dem dritten Halbleiterbereich (15); und (g) einen Schritt zum Ausbilden einer Drain-Elektrode (22) über der zweiten Hauptebene (10b) des Halbleitersubstrats (10); wobei Schritt (b) einen vierten Halbleiterbereich (24) des ersten Leitfähigkeitstyps in einem Abschnitt der Halbleiterschicht (12) ausbildet, der unter dem ersten Halbleiterbereich (13) liegt, wobei der vierte Halbleiterbereich (24) mit Elementen zum Ausbilden von Kristalldefekten dotiert wird; wobei das Halbleitersubstrat (10), die Halbleiterschicht (12), der erste Halbleiterbereich (13), der zweite Halbleiterbereich (14), der dritte Halbleiterbereich (15) und der vierte Halbleiterbereich (24) aus Siliziumcarbid bestehen; und wobei entweder ein erster Halbleiterabschnitt, der aus einer oberen Schicht der Halbleiterschicht (12) benachbart zum ersten Halbleiterbereich (13) ausgebildet ist, mit den Elementen zum Ausbilden von Kristalldefekten in einer solchen Weise dotiert wird, dass die Konzentration der Elemente zum Ausbilden von Kristalldefekten im ersten Halbleiterabschnitt (16) niedriger ist als die Konzentration der Elemente zum Ausbilden von Kristalldefekten im vierten Halbleiterbereich (24), oder der erste Halbleiterabschnitt (16) nicht mit den Elementen zum Ausbilden von Kristalldefekten dotiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der vierte Halbleiterbereich (24) mit einer unteren Oberfläche des ersten Halbleiterbereichs (13) in Kontakt steht.A semiconductor device manufacturing method comprising: (a) a step of forming a semiconductor layer (12) of a first conductivity type over a first main plane (10a) of a semiconductor substrate (10) of the first conductivity type having the first main plane (10a) and a second main plane (10b) on the opposite side of the first main plane (10a); (b) a step of forming a first semiconductor region (13) in an upper layer of the semiconductor layer (12), the first semiconductor region (13) having a second conductivity type different from the first conductivity type; (c) a step of forming a second semiconductor region (14) of the first conductivity type in an upper layer of the first semiconductor region (13); (d) a step of forming a third semiconductor region (15) of the second conductivity type in the upper layer of the first semiconductor region (13); (e) a step of forming a gate electrode (19) over an upper surface of a portion of the first semiconductor region (13) interposed between the second semiconductor region (14) and the semiconductor layer (12), wherein a gate insulating film ( 18) is inserted in between; (f) a step of forming a source electrode (21) over the second semiconductor region (14) and over the third semiconductor region (15); and (g) a step of forming a drain electrode (22) over the second major plane (10b) of the semiconductor substrate (10); wherein step (b) forms a fourth semiconductor region (24) of the first conductivity type in a portion of the semiconductor layer (12) underlying the first semiconductor region (13), the fourth semiconductor region (24) being doped with elements for forming crystal defects; wherein the semiconductor substrate (10), the semiconductor layer (12), the first semiconductor region (13), the second semiconductor region (14), the third semiconductor region (15) and the fourth semiconductor region (24) consist of silicon carbide; and wherein either a first semiconductor portion formed from an upper layer of the semiconductor layer (12) adjacent to the first semiconductor region (13) is doped with the elements for forming crystal defects in such a manner that the concentration of the elements for Formation of crystal defects in the first semiconductor section (16) is lower than the concentration of the elements for forming crystal defects in the fourth semiconductor region (24), or the first semiconductor section (16) is not doped with the elements for forming crystal defects, characterized in that the fourth semiconductor region (24) is in contact with a lower surface of the first semiconductor region (13). Halbleitervorrichtungs-Herstellungsverfahren nach Anspruch 10, wobei Schritt (b) umfasst: (h) einen Schritt zum Ausbilden eines ersten Films über der Halbleiterschicht (12); (i) einen Schritt zum Ausbilden von Öffnungen, die den ersten Film durchdringen, so dass sie die Halbleiterschicht (12) erreichen; (j) einen Schritt zum Ausbilden des vierten Halbleiterbereichs (24) in der Halbleiterschicht (12) durch Implantieren der Elemente zum Ausbilden von Kristalldefekten in einen Abschnitt der Halbleiterschicht (12), der durch die Öffnungen freiliegt; und (k) nach Schritt (j) einen Schritt zum Ausbilden des ersten Halbleiterbereichs (13) in der oberen Schicht der Halbleiterschicht (12), der über dem vierten Halbleiterbereich (24) liegt, durch Implantieren von Störstellen des zweiten Leitfähigkeitstyps in den Abschnitt der Halbleiterschicht (12), der durch die Öffnungen freiliegt.Semiconductor device manufacturing method according to Claim 10 wherein step (b) comprises: (h) a step of forming a first film over the semiconductor layer (12); (i) a step of forming openings penetrating the first film to reach the semiconductor layer (12); (j) a step of forming the fourth semiconductor region (24) in the semiconductor layer (12) by implanting the elements for forming crystal defects in a portion of the semiconductor layer (12) exposed through the openings; and (k) after step (j), a step of forming the first semiconductor region (13) in the upper layer of the semiconductor layer (12) overlying the fourth semiconductor region (24) by implanting impurities of the second conductivity type in the portion of the Semiconductor layer (12) exposed through the openings. Halbleitervorrichtungs-Herstellungsverfahren nach Anspruch 11, wobei Schritt (b) ferner Folgendes umfasst: (I) nach Schritt (j) einen Schritt zum Verbreitern einer Öffnungsbreite von jeder der Öffnungen; wobei nach Schritt (1) der Schritt (k) den ersten Halbleiterbereich (13) durch Implantieren der Störstellen des zweiten Leitfähigkeitstyps in den Abschnitt der Halbleiterschicht (12), der durch die Öffnungen freiliegt, ausbildet; und wobei Schritt (b) den vierten Halbleiterbereich (24) in einer solchen Weise ausbildet, dass ein erster Seitenabschnitt (SS1) des vierten Halbleiterbereichs (24) auf der Seite des ersten Halbleiterabschnitts (16) in der Draufsicht auf der entgegengesetzten Seite des ersten Halbleiterabschnitts (16) angeordnet ist, wobei ein zweiter Seitenabschnitt (SS2) des ersten Halbleiterbereichs (13) auf der Seite des ersten Halbleiterabschnitts (16) dazwischen eingefügt ist.Semiconductor device manufacturing method according to Claim 11 wherein step (b) further comprises: (I) after step (j) a step of widening an opening width of each of the openings; wherein after step (1), step (k) forms the first semiconductor region (13) by implanting the impurities of the second conductivity type in the portion of the semiconductor layer (12) exposed through the openings; and wherein step (b) forms the fourth semiconductor region (24) in such a manner that a first side portion (SS1) of the fourth semiconductor region (24) on the side of the first semiconductor portion (16) is on the opposite side of the first semiconductor portion in plan view (16) is arranged with a second side portion (SS2) of the first semiconductor region (13) on the side of the first semiconductor portion (16) is interposed therebetween. Halbleitervorrichtungs-Herstellungsverfahren nach Anspruch 12, wobei Schritt (j) Folgendes umfasst: (j1) einen Schritt zum Ausbilden eines fünften Halbleiterbereichs, der mit den Elementen zum Ausbilden von Kristalldefekten in der Halbleiterschicht (12) durch Implantieren der Elemente zum Ausbilden von Kristalldefekten in den Abschnitt der Halbleiterschicht (12), der durch die Öffnungen freiliegt, dotiert wird; und (j2) nach Schritt (j1) einen Schritt zum Ausbilden eines sechsten Halbleiterbereichs, der mit den Elementen zum Ausbilden von Kristalldefekten in einem Abschnitt der Halbleiterschicht (12), der über dem fünften Halbleiterbereich liegt, durch Implantieren der Elemente zum Ausbilden von Kristalldefekten in den Abschnitt des Halbleiterbereichs, der durch die Öffnungen freiliegt, deren Öffnungsbreiten verbreitert werden, dotiert wird; wobei der Schritt (j) den vierten Halbleiterbereich (24) ausbildet, der aus dem fünften Halbleiterbereich und dem sechsten Halbleiterbereich besteht; und wobei der Schritt (b) den vierten Halbleiterbereich (24) in einer solchen Weise ausbildet, dass ein unteres Ende des ersten Seitenabschnitts (SS1) in der Draufsicht auf der entgegengesetzten Seite des zweiten Seitenabschnitts (SS2) liegt, wobei ein oberes Ende des ersten Seitenabschnitts (SS1) dazwischen eingefügt ist.Semiconductor device manufacturing method according to Claim 12 wherein step (j) comprises: (j1) a step of forming a fifth semiconductor region associated with the elements for forming crystal defects in the semiconductor layer (12) by implanting the elements for forming crystal defects in the portion of the semiconductor layer (12) that is exposed through the openings is doped; and (j2) after step (j1), a step of forming a sixth semiconductor region associated with the elements for forming crystal defects in a portion of the semiconductor layer (12) overlying the fifth semiconductor region by implanting the elements for forming crystal defects in the portion of the semiconductor region exposed through the openings whose opening widths are widened is doped; wherein the step (j) forms the fourth semiconductor region (24) consisting of the fifth semiconductor region and the sixth semiconductor region; and wherein step (b) forms the fourth semiconductor region (24) in such a manner that a lower end of the first side portion (SS1) is on the opposite side of the second side portion (SS2) in plan view, with an upper end of the first Page section (SS1) is inserted in between. Halbleitervorrichtungs-Herstellungsverfahren nach Anspruch 10, wobei der Schritt (a) die Halbleiterschicht (12) in einem ersten Bereich und in einem zweiten Bereich über der ersten Hauptebene (10a) des Halbleitersubstrats (10) ausbildet, wobei der zweite Bereich auf der äußeren Umfangsseite des ersten Bereichs über dem Halbleitersubstrat (10) liegt; und wobei der Schritt (b) den ersten Halbleiterbereich (13) in der oberen Schicht der Halbleiterschicht (12) im ersten Bereich ausbildet; wobei das Halbleitervorrichtungs-Herstellungsverfahren ferner umfasst: (m) einen Schritt zum Ausbilden eines siebten Halbleiterbereichs des zweiten Leitfähigkeitstyps in einer oberen Schicht der Halbleiterschicht (12) im zweiten Bereich; (n) einen Schritt zum Ausbilden eines achten Halbleiterbereichs des zweiten Leitfähigkeitstyps in einer oberen Schicht des siebten Halbleiterbereichs; und (o) einen Schritt zum Ausbilden einer Kontaktelektrode über dem achten Halbleiterbereich; wobei der Schritt (m) einen neunten Halbleiterbereich des ersten Leitfähigkeitstyps in einem Abschnitt der Halbleiterschicht (12) ausbildet, der unter dem siebten Halbleiterbereich liegt, wobei der neunte Halbleiterbereich mit den Elementen zum Ausbilden von Kristalldefekten dotiert wird; wobei der siebte Halbleiterbereich, der achte Halbleiterbereich und der neunte Halbleiterbereich aus Siliziumcarbid bestehen; und wobei entweder der erste Halbleiterabschnitt (16) mit den Elementen zum Ausbilden von Kristalldefekten in einer solchen Weise dotiert wird, dass die Konzentration der Elemente zum Ausbilden von Kristalldefekten im ersten Halbleiterabschnitt (16) niedriger ist als die Konzentration der Elemente zum Ausbilden von Kristalldefekten im vierten Halbleiterbereich (24) und die Konzentration der Elemente zum Ausbilden von Kristalldefekten im neunten Halbleiterbereich, oder der erste Halbleiterabschnitt (16) nicht mit den Elementen zum Ausbilden von Kristalldefekten dotiert wird.Semiconductor device manufacturing method according to Claim 10 wherein step (a) forms the semiconductor layer (12) in a first region and in a second region over the first main plane (10a) of the semiconductor substrate (10), the second region on the outer peripheral side of the first region over the semiconductor substrate ( 10) lies; and wherein step (b) forms the first semiconductor region (13) in the upper layer of the semiconductor layer (12) in the first region; the semiconductor device manufacturing method further comprising: (m) a step of forming a seventh semiconductor region of the second conductivity type in an upper layer of the semiconductor layer (12) in the second region; (n) a step of forming an eighth semiconductor region of the second conductivity type in an upper layer of the seventh semiconductor region; and (o) a step of forming a contact electrode over the eighth semiconductor region; wherein step (m) forms a ninth semiconductor region of the first conductivity type in a portion of the semiconductor layer (12) underlying the seventh semiconductor region, the ninth semiconductor region being doped with the elements for forming crystal defects; wherein the seventh semiconductor region, the eighth semiconductor region, and the ninth semiconductor region are made of silicon carbide; and wherein either the first semiconductor portion (16) is doped with the elements for forming crystal defects in such a manner that the The concentration of the elements for forming crystal defects in the first semiconductor section (16) is lower than the concentration of the elements for forming crystal defects in the fourth semiconductor region (24) and the concentration of the elements for forming crystal defects in the ninth semiconductor region, or the first semiconductor section (16) is not doped with the elements for forming crystal defects.
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