[发明专利]半导体装置

说明书

提高具有沟槽型的开关元件以及电流感测元件的半导体装置的耐压能力。半导体装置具有在有源区域(101)形成的沟槽型的开关元件和在电流感测区域(102)形成的沟槽型的电流感测元件。在埋入了开关元件的栅极电极(7a)的沟槽(5a)、埋入了电流感测元件的栅极电极(7b)的沟槽(5b)以及形成于有源区域(101)与电流感测区域(102)的边界部分处的沟槽(5c)的下方，分别形成有保护层(8a)、(8b)、(8c)。有源区域(101)与电流感测区域(102)的边界部分的保护层(8c)具有在从有源区域(101)朝向电流感测区域(102)的方向将保护层(8c)截断的截断部(15)。

技术领域

本发明涉及一种半导体装置，特别涉及具有沟槽型的开关元件以及电流感测元件的半导体装置。

背景技术

在功率电子设备中，作为对向电动机等负载的电力供给进行控制的开关元件，广泛使用IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、MOSFET(Metal OxideSemiconductor Field Effect Transistor)等绝缘栅型半导体装置。作为功率控制用纵型MOSFET之一，存在具有将栅极电极埋入至半导体层的构造的沟槽型MOSFET。

功率控制用MOSFET以重复成为大电流小电压的导通状态和成为小电流大电压的截止状态的方式进行动作。MOSFET为导通状态时的损耗即导通损耗由漏极-源极间的电流和MOSFET的导通电阻决定。沟槽型MOSFET与平面型MOSFET相比，能够增大沟道宽度密度，因此能够减小每单位面积的导通电阻。并且，在使用SiC那样的六方晶系的材料形成沟槽型MOSFET的情况下，由于电流路径与载流子迁移率高的a轴方向一致，因此能够期待导通电阻的大幅降低。

但是，就沟槽型MOSFET而言，存在电场容易集中于沟槽底部、容易因电场集中而导致栅极氧化膜的损坏的问题。因此，就沟槽型MOSFET而言，抑制电场向沟槽底部集中是重要的。例如，在下述专利文献1中公开了在MOSFET的沟槽底部设置具有与漂移层相反的导电型的保护层的技术。通过在沟槽底部设置保护层，从而能够使耗尽层从保护层向漂移层扩展，降低施加于沟槽底部的电场。

通常的功率控制用MOSFET具有：有源区域，在该有源区域并联连接地配置多个MOSFET的单位元件即MOSFET单元，该有源区域承担导通状态下的电流导通；以及外周区域，其以将有源区域的周围包围的方式设置，在该外周区域配置保护环、金属配线等。在有源区域与外周区域的边界部分，电场分布变得异常，根据外周区域的形状，该异常的电场分布成为使MOSFET的耐压能力降低的原因。在专利文献1中还公开了如下技术，即，通过在外周区域也与有源区域同样地设置沟槽以及保护层，从而使MOSFET整体的电场分布平坦化，提高MOSFET的耐压能力。

另外，在由于某种原因，由MOSFET驱动的负载成为短路状态的情况下，MOSFET有时瞬间成为大电流大电压的状态。在该状态下，MOSFET有可能由于大功率所引起的发热而损坏。作为防止该MOSFET的损坏的方法，有对流过MOSFET的电流进行监视、在产生过电流时使MOSFET成为截止状态的方法。作为对流过MOSFET的电流进行监视的技术，广泛公知有使被称为电流感测的元件搭载于MOSFET的技术。

电流感测元件是通过将一部分MOSFET单元与有源区域电分离而得到的，通过使流过MOSFET的电流的一部分流向过电流检测电路，从而有助于过电流的检测。下面，将作为电流感测元件而使用的MOSFET单元称为“电流感测单元”，将配置电流感测单元的区域称为“电流感测区域”。此外，只要没有特别说明，“MOSFET单元”不是指电流感测单元，而是指有源区域的MOSFET单元。

通常，电流感测区域与有源区域一起设置于被外周区域包围的区域内。另外，电流感测单元和MOSFET单元共享漏极电极，但电流感测单元的源极电极与MOSFET单元的源极电极绝缘。其理由是，如果电流感测单元的源极电极与MOSFET单元的源极电极电连接，则流过有源区域的电流的一部分流入电流感测区域而成为噪声，不能正确地对过电流进行检测。