[发明专利]半导体装置

说明书

提供能抑制边缘终端区处的破坏的半导体装置(600)，具备供主电流流通的有源区(150)；包围有源区的周围的栅极环区(160)；包围栅极环区的周围的源极环区(170)；包围源极环区的周围的终端区(168)。有源区具有第一导电型的半导体基板；第一导电型的第一半导体层；第二导电型的第二半导体层(6)；第一导电型的第一半导体区(7)；栅极绝缘膜(9)；第一栅电极(10a)；层间绝缘膜(11)；第一个第一电极(12a)；第一镀膜(14a)；第二电极(13)。源极环区具有半导体基板；第一半导体层；第二半导体层；设置于第二半导体层的表面的第二个第一电极(12b)；设置于第二个第一电极上的第二镀膜(14b)。

技术领域

本发明涉及半导体装置。

背景技术

以往，作为控制高电压、大电流的功率半导体装置的构成材料，使用硅(Si)。功率半导体装置有双极晶体管、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极型晶体管)、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)等多个种类，这些种类根据用途而区分使用。

例如，双极晶体管、IGBT与MOSFET相比，电流密度高且能够大电流化，但是无法高速地进行开关。具体而言，双极晶体管在数kHz程度的开关频率下的使用是极限，IGBT在数十kHz程度的开关频率下的使用是极限。另一方面，功率MOSFET虽然与双极晶体管、IGBT相比电流密度低且难以大电流化，但是能够进行直到数MHz程度的高速开关动作。

然而，市场上对于兼具大电流和高速性的功率半导体装置的要求强烈，针对IGBT、功率MOSFET的改良倾注全力，目前开发已经进行到几乎接近于材料极限的地步。从功率半导体装置的观点考虑，研究了代替硅的半导体材料，作为能够制作(制造)低导通电压、高速特性、高温特性优异的下一代功率半导体装置的半导体材料，碳化硅(SiC)备受关注。

碳化硅是化学上非常稳定的半导体材料，带隙宽至3eV，即使在高温下也能够作为半导体而极其稳定地使用。另外，由于碳化硅的最大电场强度也比硅大1个数量级以上，所以作为能够充分减小通态电阻的半导体材料而备受期待。这样的碳化硅的特长也适用于其他带隙比硅的带隙更宽的宽带隙半导体、例如氮化镓(GaN)。因此，通过使用宽带隙半导体，能够实现半导体装置的高耐压化。

以垂直型MOSFET为例对现有的碳化硅半导体装置的结构进行说明。图22是表示现有的碳化硅半导体装置的结构的俯视图。如图22所示，半导体芯片(垂直型MOSFET)1600，在供主电流流通的有源区1150的外周部设置有包围有源区1150的周围且保持耐压的边缘终端区1168。在有源区1150，设置有与栅电极电连接的栅电极焊盘1100以及与源电极电连接的源电极焊盘1104。另外，在有源区1150与边缘终端区1168之间，设置有栅极环区1160，所述栅极环区1160形成有用于将栅电极与栅电极焊盘1100连接的布线。

为了进一步提高碳化硅半导体装置的可靠性，提出了在与半导体芯片1600同一半导体基板配置有电流感测部、温度感测部(未图示)和过电压保护部(未图示)等高功能区1400的半导体装置。在采用高功能结构的情况下，为了稳定地形成高功能区1400，与主半导体元件的单位单元分离且与边缘终端区1168相邻地在有源区1150设置仅配置有高功能区1400的区域。有源区1150是在主半导体元件导通时有主电流流通的区域。边缘终端区1168是用于缓和半导体基板的正面侧的电场而保持耐压(耐电压)的区域。耐压是指不会引起元件误动作或破坏的极限的电压。

在电流感测部，设置有与有源区1150相同结构的电流感测部的有源区1230和电流检测用的电流感测部焊盘1202。温度感测部具有利用二极管的温度特性检测半导体芯片的温度的功能。