半导体元件、半导体装置及电力变换器

摘要

本发明提供一种半导体元件、半导体装置及电力变换器。本发明的包括MISFET的半导体元件(100)具有经由沟道外延层(50)的反向二极管的特性。半导体元件(100)具备第1导电型的碳化硅半导体基板(10)、第1导电型的半导体层(20)、第2导电型的体区域(30)、第1导电型的源极区域(40)、与体区域相接形成的沟道外延层(50)、源极电极(45)、栅极绝缘膜(60)、栅极电极(65)、漏极电极(70)。在向MISFET的栅极电极施加的电压比阈值电压小的情况下，作为从源极电极(45)经由沟道外延层(50)向漏极电极(70)流动电流的二极管发挥作用。该二极管的启动电压的绝对值比由所述体区域和所述第1碳化硅半导体层构成的体二极管的启动电压的绝对值小。

主权项

一种半导体装置，具备：包括金属‑绝缘体‑半导体场效应晶体管的半导体元件、和对所述半导体元件的电位进行设定的电位设定部，所述金属‑绝缘体‑半导体场效应晶体管具备：第1导电型的半导体基板；第1导电型的第1碳化硅半导体层，其位于所述半导体基板的主面上；第2导电型的体区域，其位于所述第1碳化硅半导体层内；第1导电型的源极区域，其位于所述体区域内；第1导电型的第2碳化硅半导体层，其位于所述第1碳化硅半导体层上，且与所述体区域以及所述源极区域的至少一部分相接地形成；所述第2碳化硅半导体层上的栅极绝缘膜；所述栅极绝缘膜上的栅极电极；源极电极，其与所述源极区域接触；以及漏极电极，其设置于所述半导体基板的背面，所述第2碳化硅半导体层是在所述第1碳化硅半导体层上外延生长而形成的层，将以所述源极电极的电位为基准的所述漏极电极的电位定义为Vds，将以所述源极电极的电位为基准的所述栅极电极的电位定义为Vgs，将所述金属‑绝缘体‑半导体场效应晶体管的栅极阈值电压定义为Vth，将从所述漏极电极流向所述源极电极的电流的流向定义为正向，将从所述源极电极流向所述漏极电极的电流的流向定义为反向，Vth在室温下为2伏特以上，所述电位设定部在晶体管动作ON模式下，通过使以所述源极电极的电位为基准的所述栅极电极的电位Vgs上升至栅极阈值电压Vth以上，从而经由所述第2碳化硅半导体层使所述漏极电极与所述源极电极之间导通，所述电位设定部在晶体管动作OFF模式下，通过将以所述源极电极的电位为基准的所述栅极电极的电位Vgs设为0伏特以上且小于栅极阈 值电压Vth，从而使所述金属‑绝缘体‑半导体场效应晶体管，作为从所述源极电极经由所述第2碳化硅半导体层向所述漏极电极沿所述反向流动电流的二极管发挥作用，所述二极管的启动电压的绝对值比由所述体区域和所述第1碳化硅半导体层构成的体二极管的启动电压的绝对值小，所述二极管的启动电压的绝对值与所述体二极管的启动电压的绝对值之差在0.7伏特以上，所述二极管的启动电压的绝对值在室温下小于1.0伏特。