(57)【要約】【課題】ターミネーション領域において、電界分布が変わり耐圧が変動することを抑制する。【解決手段】炭化珪素基板１０１上に形成されたアクティブ領域２と、アクティブ領域２の周囲に形成されたターミネーション領域３と、を備え、ターミネーション領域３は、炭化珪素基板１０１上に形成され表面に段差部２００を有するドリフト層１０２と、ドリフト層１０２の表面に段差部２００を覆うように形成された誘電層１０７とを有する半導体装置。【選択図】図２
2018082025.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化珪素基板上に形成されたアクティブ領域と、前記アクティブ領域の周囲に形成されたターミネーション領域と、を備え、
前記ターミネーション領域は、
前記炭化珪素基板上に形成され、表面に段差部を有するドリフト層と、
前記ドリフト層の表面に、前記段差部を覆うように形成された誘電層と、
を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記ドリフト層は、前記炭化珪素基板と同じ導電型を有し、前記炭化珪素基板よりも低い不純物濃度を有することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記ドリフト層の上面には、不純物領域が形成されており、
前記段差部は、前記不純物領域に対して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記不純物領域は、前記ドリフト層とは異なる導電型を有することを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記不純物領域は、少なくとも、第１の不純物領域と、この第１の不純物領域とは不純物濃度が異なる第２の不純物領域とを有することを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記段差部は、前記ドリフト層の表面に形成された電荷蓄積層を除去するために設けられたことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記不純物領域は、所定の不純物濃度プロファイルを有し、
前記不純物濃度プロファイルにおいて、不純物濃度が最も高い領域が前記段差部の底面に対応することを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記不純物領域と前記誘電層との間には、絶縁膜が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記ターミネーション領域の一部の表面高さは、前記アクティブ領域の表面高さよりも低いことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の半導体装置を有することを特徴とする電力変換装置。
【請求項１１】
アクティブ領域の周囲にターミネーション領域を有する半導体装置の製造方法であって、
前記ターミネーション領域において、
前記炭化珪素基板上にドリフト層を形成するドリフト層形成工程と、
前記ドリフト層の表面に対して酸化処理を行う酸化工程と、
前記ドリフト層の表面をエッチングすることにより段差部を形成するエッチング工程と、
前記エッチングにより形成された前記段差部を覆うように誘電層を形成する誘電層形成工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記エッチングは、前記酸化工程で形成された電荷蓄積層が除去されるように、前記酸化工程の後であって、前記誘電層形成工程の前に行われることを特徴とする請求項１１に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置、電力変換装置及び半導体装置の製造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、物性値が優れるＳｉＣ（炭化ケイ素）を用いたパワー半導体装置（ＳｉＣパワー半導体装置）が、鉄道などの動力部のインバータ等に搭載され始めている。ＳｉＣパワー半導体装置は、順方向電圧印加時に電流が流れるアクティブ領域と、順方向電圧印加時には電流は流れないが逆方向電圧印加時にチップ終端部に集中する電界を緩和するためのターミネーション領域とから構成される。そして、ターミネーション領域上には、誘電層が形成されている。このような構成を有するＳｉＣパワー半導体装置は、例えば、特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１６００３６号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙs．１１９，１５４５０６（２０１６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１のＳｉＣパワー半導体装置では、表面が平坦なターミネーション領域上に直接誘電層（樹脂層）が形成されている。このような構成だと、誘電層とターミネーション領域との界面に、正電荷蓄積層が形成されることになる。この正電荷蓄積層の形成は、ＳｉＣパワー半導体装置の製造プロセスと深く関係する。つまり、ＳｉＣパワー半導体装置の製造プロセスでは、誘電層形成工程の前に、酸化工程が存在するのが一般的である。この酸化工程において、正電荷蓄積層が形成されてしまうのである。そして、この正電荷蓄積層の存在により、ターミネーション領域において電界分布が変わり耐圧が変動してしまう（非特許文献１参照）。特許文献１には、正電荷蓄積層の存在によって生じるターミネーション領域における電界分布の変動については言及されていない。
【０００６】
本発明の目的は、ターミネーション領域において、電界分布が変わり耐圧が変動することを抑制可能な半導体装置、電力変換装置及び半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係る半導体装置は、炭化珪素基板上に形成されたアクティブ領域と、前記アクティブ領域の周囲に形成されたターミネーション領域と、を備え、前記ターミネーション領域は、前記炭化珪素基板上に形成され、表面に段差部を有するドリフト層と、前記ドリフト層の表面に、前記段差部を覆うように形成された誘電層と、を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明の一態様に係る電力変換装置は、上記態様に係る半導体装置を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法は、アクティブ領域の周囲にターミネーション領域を有する半導体装置の製造方法であって、前記ターミネーション領域において、前記炭化珪素基板上にドリフト層を形成するドリフト層形成工程と、前記ドリフト層の表面に対して酸化処理を行う酸化工程と、前記ドリフト層の表面をエッチングすることにより段差部を形成するエッチング工程と、前記エッチングにより形成された前記段差部を覆うように誘電層を形成する誘電層形成工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ターミネーション領域において電界分布が変わり耐圧が変動することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態１に係る半導体装置の平面図である。
【図２】実施形態１に係る半導体装置の線分Ｘ−Ｘ’での断面図である。
【図３】実施形態１に係る他の半導体装置の線分ＸＸ’での断面図である。
【図４Ａ】一般的な半導体装置の高温下で逆方向電圧を長時間印加した前後の逆方向電流―逆方向電圧特性である。
【図４Ｂ】実施形態１の半導体装置の高温下で逆方向電圧を長時間印加した前後の逆方向電流―逆方向電圧特性である。
【図５Ａ】一般的な半導体装置の逆方向電圧を長時間印加した前後の容量−逆方向電圧特性である。
【図５Ｂ】実施形態１の半導体装置の逆方向電圧を長時間印加した前後の容量−逆方向電圧特性である。
【図６】正電荷の量を変えた時のターミネーション領域の内部状態のシミュレーション結果を示す図である。
【図７】半導体装置のイオン注入プロファイルである。
【図８】実施形態１に係る半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。
【図９】実施形態１に係る半導体装置の製造過程を示す線分Ｘ−Ｘ’での断面図である。
【図１０】実施形態１に係る半導体装置の製造過程を示す線分Ｘ−Ｘ’での断面図である。
【図１１】実施形態１に係る半導体装置の製造過程を示す線分Ｘ−Ｘ’での断面図である。
【図１２】実施形態１に係る半導体装置の製造過程を示す線分Ｘ−Ｘ’での断面図である。
【図１３】実施形態１に係る半導体装置の製造過程を示す線分Ｘ−Ｘ’での断面図である。
【図１４】実施形態１に係る半導体装置の製造過程を示す線分Ｘ−Ｘ’での断面図である。
【図１５】実施形態１に係る半導体装置の他の製造方法を示すフロー図である。
【図１６】実施形態２に係る半導体装置の線分Ｘ−Ｘ’での断面図である。
【図１７】実施形態２に係る他の半導体装置の線分Ｘ−Ｘ’での断面図である。
【図１８】実施形態２に係る半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。
【図１９】実施形態３に係る３相モータ駆動用インバータの回路図である。
【図２０】実施形態４に係る鉄道車両を構成するコンバータおよびインバータの模式的な回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１３】
これまで、パワー半導体装置の材料としてＳｉ（シリコン）が主流であったが、近年、物性値が優れるＳｉＣ（炭化ケイ素）が採用され始めている。ＳｉＣを用いたパワー半導体装置は、絶縁破壊強度がＳｉの約１０倍であるため、パワー半導体装置の逆方向電圧印加時にエピタキシャル層側へ拡がる空乏層幅が約１０分の１となり、半導体装置の厚さを薄くできる。そのため、Ｓｉを用いた電力変換機と比較して、同耐圧において、素子のオン抵抗の低抵抗化が可能である。また、ＳｉＣは、熱伝導率がＳｉの３倍であるため、高温環境での動作に適している。
【００１４】
パワー半導体装置は、順方向電圧印加時に電流が流れるアクティブ領域と、逆方向電圧印加時にチップ終端部に集中する電界を緩和するためのターミネーション領域とから構成される。ターミネーション領域には電流が流れないため、コストの面からはチップ当たりのターミネーション面積を可能な限り小さくすることが望ましい。上述した通り、ＳｉＣはＳｉに比べてエピタキシャル層側へ拡がる空乏層幅が約１０分の１となるため、理論上、ターミネーション幅を狭く設計することができる。しかしながら、下記の理由のため、ターミネーション幅を充分に狭く設計できないのが現状である。ＳｉＣパワー半導体装置に対し、高温下において逆方向電圧を長時間印加すると、電圧が変動する現象が生じる。逆方向印加時にターミネーション領域に拡がる空乏層容量の変化に応じて、ターミネーション領域の電荷が変動することで、電界分布が変化し、結果として電圧が変動することになる。そのため、電荷量が増加しても所望の耐圧が得られるようなターミネーション構造を設計する必要があり、ターミネーション幅が広くなっている。
【００１５】
ＳｉＣパワー半導体装置のターミネーション領域における電荷変動幅は０〜２ｅ１０１３ｃｍ−２である。この範囲で所望の耐電圧特性を得ようとすると、ターミネーション面積が大きくなり、一枚のウェハから取得できるチップ数が少なくなってしまう。ウェハコストが高いＳｉＣにとってウェハ当たりのチップ数はコスト増の大きな原因となる。この課題を解決するためには、ターミネーション領域における電荷変動を抑制させる、もしくは、電荷変動が生じても電界分布が変化しない構造を提供することが必要である。つまり、高温下において逆方向電圧を長時間印加した前後でターミネーション領域にて生じる電荷変動を抑制する、もしくは電荷変動の影響を受けにくい構造とその製造方法が必要となる。本発明の実施形態は、このような観点を考慮して、ターミネーション領域において電界分布が変わり耐圧が変動することを抑制できるＳｉＣパワー半導体装置及びその製造方法を提供するものである。
【実施形態１】
【００１６】
以下、図１〜図３を参照して、実施形態１に係る半導体装置（ＳｉＣパワー半導体装置）である半導体チップ１の構造について説明する。図１に示すように、実施形態１の半導体装置は、アクティブ領域２と、ターミネーション領域（終端領域）３とを有している。図１ではアクティブ領域２上に形成される電極や、ターミネーション領域３上に形成されるパッシベーション膜は省略されている。
【００１７】
図２は、図１に示した線分ＸＸ’における断面図である。図２に示すように、実施形態１の半導体装置は、ＳｉＣからなる半導体基板であるＳｉＣ基板１０１を有している。ＳｉＣ基板１０１はｎ型不純物（例えば、Ｎ（窒素））を高い濃度で含んでいる。ＳｉＣ基板１０１の裏面、つまり第２主面には、裏面電極１０８が形成されている。裏面電極１０８は、例えば、ＳｉＣ基板１０１の底面から下方に向かって順に、Ｔｉ（チタン）膜、Ｎｉ（ニッケル）膜およびＡｕ（金）膜を形成した積層膜からなる裏面電極である。裏面電極１０８とＳｉＣ基板１０１とはオーミック接合されている。
【００１８】
ＳｉＣからなるｎ型のＳｉＣ基板１０１の上面、つまり第１主面上には、ＳｉＣ基板１０１よりもｎ型不純物濃度が低いＳｉＣからなるｎ型のドリフト層１０２が形成されている。ドリフト層１０２は、比較的低い濃度でｎ型不純物（例えば、Ｎ（窒素）またはＰ（リン））を含んでいる。ｎ型のＳｉＣ基板１０１とｎ型のドリフト層１０２の厚さは所望の耐圧によって決まる。例えば、３．３ｋＶ耐圧仕様の半導体装置におけるドリフト層１０２の厚さは、２５〜３５μｍである。
【００１９】
ドリフト層１０２を含むエピタキシャル層の表面の一部にはターミネーション領域３を形成するｐ型不純物領域１０３が形成されている。ｐ型不純物領域１０３は、ｐ型不純物（例えば、Ａｌ（アルミニウム）またはＢ（ホウ素））を含んでいる。第１のｐ型不純物領域１０３ａと第２のｐ型不純物領域１０３ｂは異なる濃度を有する。好ましくは、第１のｐ型不純物領域１０３ａの不純物濃度は、第２のｐ型不純物領域１０３ｂの不純物濃度よりも高い。
【００２０】
図２で示すターミネーション領域３は異なる濃度を有する２つの領域（第１のｐ型不純物領域１０３ａと第２のｐ型不純物領域１０３ｂ）からなるが、３つ以上の領域で形成されても良い。また、図３に示すように複数の離散ｐ型領域１０９（１０９ａ〜１０９ｄ）からなるターミネーション領域３でも良い。
【００２１】
アクティブ領域２のドリフト層１０２の表面には表面電極１０６が形成されている。表面電極１０６の端部はｐ型不純物領域１０３ａ上にある。表面電極１０６は、例えば、ドリフト層１０２の上面から上方に向かって順に、Ｔｉ（チタン）膜、ＴｉＮ膜、Ａｌ膜を形成した積層膜からなる。
【００２２】
ターミネーション領域３には、ドリフト層１０２の表面が削られた状態で、その上に誘電層１０７が形成されている。この結果、ドリフト層１０２は、表面に所定の段差部２００を持つ構造を有する。具体的には、この段差部２００は、ｐ型不純物領域１０３に対して形成されている（図１２参照）。これに伴い、ドリフト層１０２の表面の形成される誘電層１０７も所定の段差部２１０を有する。ここで、誘電層１０７は、例えば、樹脂膜もしくは酸化シリコンである。ドリフト層１０２及び誘電層１０７が、このような段差部２００、２１０を有するので、ターミネーション領域３の一部の表面高さは、アクティブ領域２の表面高さよりも低くなる。
【００２３】
図４Ａは、ドリフト層１０２の表面を削らずに誘電層１０７を形成したサンプル対して、高温下において逆方向電圧を長時間印加し、その前後の逆方向電流―電圧特性である。一方、図４Ｂは、ドリフト層１０２の表面を削った上に誘電層１０７を形成したサンプルに対して、高温下において逆方向電圧を長時間印加し、その前後の逆方向電流―電圧特性である。図中の初期は逆方向電圧印加前の特性、印加後は逆方向電圧印加後の特性を示している。図４Ａでは初期耐電圧１０と印加後耐電圧１１とで変化しているが、図４Ｂではほとんど変化がなかった。
【００２４】
図５Ａは、ドリフト層１０２の表面を削らずに誘電層１０７を形成したサンプルに対して、高温下において逆方向電圧を長時間印加し、その前後の逆方向容量−電圧特性である。一方、図５Ｂは、ドリフト層１０２の表面を削った上に誘電層１０７を形成したサンプルに対して、高温下において逆方向電圧を長時間印加し、その前後の逆方向容量−電圧特性である。図中の初期は逆方向電圧印加前の特性、印加後は逆方向電圧印加後の特性を示している。図５Ａでは初期と電圧印加後で容量変動１２と容量変動１３が生じているが、図５Ｂでは変動しなかった。
【００２５】
図６は、電荷量の違いによるターミネーション領域３の内部状態の変化のシミュレーション結果を示す。正電荷１４が少ない状態と、正電荷１４が多い状態を比較すると、５００Ｖの時点では、正電荷が多い状態で空乏層端１５がアクティブ領域側へ進んでおり、１５００Ｖでは正電荷が多い状態と正電荷が少ない状態で空乏層端１５に変わりはないが、３０００Ｖになると、再び正電荷が多い状態で空乏層端１５がアクティブ領域側へ進んでいる。正電荷１４の量が増加すると、空乏層端１５がアクティブ領域側へ拡がりやすくなり、この空乏層拡がりの差が図５Ａで示した容量変動１２と容量変動１３として特性に現れている。つまり、高温下において逆方向電圧を長時間印加した前後で容量差が生じなければターミネーション領域３において電荷変動が生じていないことになる。図５Ｂでは初期と電圧印加後で容量が変動していないため、電荷変動が生じておらず、ドリフト層１０２の表面を削った上に誘電層１０７を形成した構造が電荷変動抑制に効果があるといえる。
【００２６】
ＳｉＣパワー半導体のプロセスでは、表面の不純物層を取り除くために、熱酸化でＳｉＣ表面に酸化シリコンを形成して取り除く犠牲酸化工程や、スイッチング素子においてゲート絶縁膜を形成する工程が存在する。この際、ＳｉＣ表面上にＣ（炭素）の偏析層が形成され、この偏析層が電荷蓄積層として働くため、ドリフト層１０２の表面を削らずに誘電層１０７を形成した構造では電荷変動が生じたといえる。
【００２７】
ドリフト層１０２の表面を削る効果はイオン注入プロファイルにも現れる。図７は、ｐ型不純物領域１０３形成のためのイオン注入プロファイルを示す。一定の深さまで一定の濃度とするボックスプロファイルでは、ドリフト層１０２の表面付近のイオン注入濃度は低くなってしまう（１７）。ドリフト層１０２の表面付近のイオン注入濃度が低いと、電荷変動による空乏層拡がり差が大きくなり、電界分布の変動が大きくなる。その結果、耐電圧変動が生じやすくなる。ドリフト層１０２の表面を削ることによって、イオン注入濃度が高い領域がドリフト層再表面となる。イオン注入プロファイルにおいて、不純物濃度が最も高い領域が段差部２００（図２参照）の底面に対応することになる。この結果、電荷変動による空乏層拡がり差が生じにくくなる。このため、たとえ電荷蓄積層を取り除ききれず、電荷変動が生じてしまったとしても、その影響を最小限に抑えることができる。
【００２８】
次に、図８〜図１４を参照して、実施形態１に係る半導体装置の製造方法について説明する。
【００２９】
最初に、図９に示すように、基板準備のステップを実施する（Ｓ１２１）。具体的は、ｎ型不純物（例えば、Ｎ（窒素））がドープされた４Ｈ−ＳｉＣからなるｎ型のＳｉＣ基板１０１を用意する。続いて、ＳｉＣ基板１０１の主面上に、エピタキシャル成長法を用いて、ＳｉＣ（炭化ケイ素）からなるｎ型のドリフト層１０２を含むエピタキシャル層を形成する。
【００３０】
次に、図１０に示すように、イオン注入のステップを実施する（Ｓ１２２）。具体的には、ドリフト層１０２の上面にｐ型不純物（例えば、Ａｌ（アルミニウム）またはＢ（ホウ素））をイオン注入することにより、ｐ型半導体領域１０３を形成する。イオン注入時のマスクは、例えば、プラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いて形成した酸化シリコン膜またはフォトレジスト膜を用いる。
【００３１】
次に、図１１に示すように、不純物活性化のステップを実施する（Ｓ１２３）。具体的には、酸化シリコン膜を除去し、不純物活性化アニールのキャップ材として炭素膜１０４を堆積した後、不純物活性化アニールを施す。この不純物活性化アニールの温度は、例えば、１５５０〜１８００℃である。
【００３２】
次に、酸化工程のステップを実施する（Ｓ１２４）。具体的には、キャップ材の炭素膜１０４を酸素プラズマアッシング等により除去した後、清浄な表面を得るために、エピタキシャル層の表面に熱酸化法等により酸化膜を形成し、この酸化膜を除去する。スイッチング素子の場合、この後、ゲート酸化膜を形成するための酸化工程やゲート絶縁膜を形成する。この酸化工程（Ｓ１２４）で、エピタキシャル層の表面に電荷蓄積層が形成される。
【００３３】
次に、図１２に示すように、炭化珪素エッチングのステップを実施する（Ｓ１２５）。具体的には、ターミネーション領域３のドリフト層１０２の表面（ｐ型半導体領域１０３の表面）をスパッタエッチで削る。この結果、炭化珪素エッチング領域１０５が図２に示す段差部２００として形成される。この炭化珪素エッチングにより、酸化工程（Ｓ１２４）で形成された電荷蓄積層が取り除かれる。この際、ドリフト層１０２の表面はドライエッチングで削ってもよい。
【００３４】
次に、図１３に示すように、表面電極形成のステップを実施する（Ｓ１２６）。具体的には、ｐ型半導体領域１０３ａの表面に表面電極１０６を形成する。例えば、スパッタリング法等により、ドリフト層１０２の上面から上方に向かって順に、Ｔｉ（チタン）膜、ＴｉＮ膜、Ａｌ膜を形成する。
【００３５】
次に、図１４に示すように、次に、誘電層形成のステップを実施する（Ｓ１２７）。具体的には、炭化珪素エッチング（Ｓ１２５）で形成された炭化珪素エッチング領域１０５及び表面電極形成（Ｓ１２６）で形成された表面電極１０６を覆うように、誘電層１０７を形成する。ここで、誘電層１０７として、例えば、樹脂や酸化シリコンを用いる。
【００３６】
次に、裏面電極形成のステップ（Ｓ１２８）を実施する。具体的には、図２に示すように、ＳｉＣ基板１０１の第２主面に裏面電極１０８を形成する。これにより、図２に示す半導体装置が完成する。ここで、裏面電極１０８は、例えば、ＳｉＣ基板１０１の底面から下方に向かって順に、Ｔｉ（チタン）膜、Ｎｉ（ニッケル）膜およびＡｕ（金）膜を形成した積層膜からなる裏面電極である。
【００３７】
ここで、図１５を参照して、図８に示す半導体装置の製造方法とは異なる半導体装置の製造方法について説明する。図８のステップと図１５のステップで異なる点は、表面電極形成のステップと炭化珪素エッチングのステップの順序が入れ替わっている点である。実施形態１による効果は、酸化工程（Ｓ１２４）の後であって誘電層１０７を形成する前に、炭化珪素エッチングを実施することで得ることができる。このため、図１５のように、ステップが入れ替わったとしても、実施形態１と同様な効果が得られる。
【実施形態２】
【００３８】
図１６及び図１７を参照して、実施形態２に係る半導体装置について説明する。図１６に示すように、実施形態２が実施形態１（図２参照）と異なる点は、誘電層１０７と表面が削られたｐ型半導体領域１０３との間に絶縁膜１１０が形成されている点と、表面電極１０６の端部が絶縁膜１１０の上に乗り上げている点である。図１６に示す構成を採用することにより、ドリフト層１０２の表面から表面電極１０６の端部までの距離が長くなるため、表面電極１０６の端部に電界集中した際の破壊が生じにくくなる。尚、図１６に示すように、絶縁膜１１０はターミネーション領域３の全体に形成されていなくてもよい。つまり、図１７に示すように、絶縁膜１１０はターミネーション領域３の一部に形成されてもよい。その他の半導体装置の構成は、実施形態１に係る半導体装置の構成（図２参照）とほぼ同じなのでその説明は省略する。
【００３９】
次に、図１８を参照して、実施形態２に係る半導体装置の製造方法について説明する。実施形態２に係る半導体装置の製造方法が、実施形態１に係る半導体装置の製造方法（図８参照）と異なる点は、炭化珪素エッチングのステップ（Ｓ１３５）の後に、絶縁膜形成のステップ（Ｓ１３６）がある点である。その他の半導体装置の製造方法は、実施形態１に係る半導体装置の製造方法（図８参照）とほぼ同じなのでその説明は省略する。
【実施形態３】
【００４０】
図１９を参照して、実施形態３に係る電力変換装置について説明する。実施形態１または実施形態２において説明した半導体装置は、例えば、ハイブリッド車や電気自動車などの自動車に利用することができる。つまり、モータ駆動用インバータなどの電力変換装置に使用することができる。図１９に、実施形態１または実施形態２の半導体装置を用いた３相モータ駆動用インバータの回路図を示す。
【００４１】
図１９に示すように、実施形態３に係る３相モータシステムは、モータ６０１、パワーモジュールであるインバータモジュール６０２および制御回路６０３を含んでいる。インバータモジュール６０２と制御回路６０３とで、電力変換装置を構成する。モータ６０１は位相の異なる３相の電圧により駆動される。
【００４２】
インバータモジュール６０２は、実施形態１または実施形態２で説明したターミネーション領域３を有するスイッチング素子６０４と、実施形態１または実施形態２で説明したターミネーション領域３を有するダイオード６０５を有している。
【００４３】
インバータモジュール６０２は、端子６０６〜端子６１２を有している。インバータモジュール６０２では、３相のうちの各単相において、電源電位（Ｖｄ）とモータ６０１の入力電位との間に、端子６０７〜端子６１０を介して、スイッチング素子６０４と還流ダイオードとして働くダイオード６０５が逆並列に接続されており、モータ６０１の入力電位と接地電位（ＧＮＤ）との間にも、端子６０７〜６１０を介して、スイッチング素子６０４とダイオード６０５が逆並列に接続されている。
【００４４】
このように、モータ６０１に接続される単相毎に実施形態１または実施形態２で説明したターミネーション領域３を有するスイッチング素子６０４とダイオード６０５が逆並列に接続されている。したがって、インバータモジュール６０２では、３相で合計１２チップが設けられている。配線の図示を一部省略しているが、各チップのゲート電極には、端子６１２〜６１３などを介して、制御回路６０３が接続されており、制御回路６０３によって、各チップのＭＯＳＦＥＴが制御される。実施形態３の三相モータシステムでは、インバータモジュール６０２の各チップのＭＯＳＦＥＴを流れる電流を、制御回路６０３によって制御することによりモータ６０１を回転させる。
【００４５】
実施形態１または実施形態２に係るターミネーション領域３を有する半導体装置を用いることで、耐電圧特性が変化しないパワーモジュールおよび電力変換装置を提供することができる。
【００４６】
なお、実施形態１または実施形態２で説明したターミネーション領域３を有する半導体装置は、上述のインバータに限らず、後述するコンバータにも用いることができる。
【実施形態４】
【００４７】
図２０を参照して、実施形態４に係る電力変換装置について説明する。実施形態１または実施形態２に係るターミネーション領域３を有する半導体装置は、鉄道車両などに使用されるコンバータおよびインバータからなる交流−直流−交流変換装置等の電力変換回路に使用することができる。以下に、図２０を参照して実施形態４の鉄道車両について説明する。
【００４８】
図２０は、本実施形態４の鉄道車両を構成するコンバータおよびインバータの模式的な回路図である。図２０では、コンバータモジュール７０６およびインバータモジュール７０２を構成する回路を簡略化して示している。インバータモジュール７０２は、図１９に示すインバータモジュール６０２と同様の構造を有している。また、図２０では、鉄道車両の構造の図示を省略し、コンバータモジュール７０６およびインバータモジュール７０２を含む電力変換回路を示している。
【００４９】
図２０に示すように、実施形態４の鉄道車両には、例えば、２５ｋＶの電圧を供給する架線７１１から、鉄道車両に設けられたパンタグラフ７１０を介して電力が供給される。これにより架線７１１を流れる電流は、鉄道車両内のトランス７０８を通り、鉄道車両の車輪７０９を介して、線路７１２へ流れる。鉄道車両には、トランス７０８、コンバータモジュール７０６、キャパシタ７０７、インバータモジュール７０２およびモータ７０１が備えられている。ここで、モータ７０１は３相モータである。
【００５０】
電圧がトランス７０８に印加されると、トランス７０８を介して電圧が１．５ｋＶまで降圧され、鉄道車両内においてトランス７０８に接続されたコンバータモジュール７０６で、電圧が交流から直流に変換される。この電圧は、キャパシタ７０７を介してインバータモジュール７０２において直流から交流に変換されてモータ７０１を駆動する。コンバータモジュール７０６内およびインバータモジュール７０２内のスイッチング素子７０４およびダイオード７０５の構成は、図１９に示す実施形態３のスイッチング素子６０４とダイオード６０５と同様である。
【００５１】
コンバータモジュール７０６およびインバータモジュール７０２に用いるスイッチング素子７０４およびダイオード７０５として、実施形態１または実施形態２に係るターミネーション領域３を有する半導体装置を用いる。これにより、実施形態３と同様に、耐電圧特性が変化しない交流−直流−交流変換装置を提供できる。
【００５２】
上記実施形態によれば、ターミネーション領域における電荷変動を抑制したＳｉＣパワー半導体装置を提供することができる。また、電荷変動しても耐電圧特性が変化しにくいＳｉＣパワー半導体装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１  半導体チップ
２  アクティブ領域
３  ターミネーション領域
１０１  ＳｉＣ基板
１０２  ドリフト層
１０３  ｐ型不純物領域
１０４  炭素膜
１０５  炭化珪素エッチング領域
１０６  表面電極
１０７  誘電層
１０８  裏面電極
１０９  離散ｐ型領域
１１０  絶縁膜
【図１】
2018082025.tif 000003
【図２】
2018082025.tif 000004
【図３】
2018082025.tif 000005
【図４Ａ】
2018082025.tif 000006
【図４Ｂ】
2018082025.tif 000007
【図５Ａ】
2018082025.tif 000008
【図５Ｂ】
2018082025.tif 000009
【図６】
2018082025.tif 000010
【図７】
2018082025.tif 000011
【図８】
2018082025.tif 000012
【図９】
2018082025.tif 000013
【図１０】
2018082025.tif 000014
【図１１】
2018082025.tif 000015
【図１２】
2018082025.tif 000016
【図１３】
2018082025.tif 000017
【図１４】
2018082025.tif 000018
【図１５】
2018082025.tif 000019
【図１６】
2018082025.tif 000020
【図１７】
2018082025.tif 000021
【図１８】
2018082025.tif 000022
【図１９】
2018082025.tif 000023
【図２０】
2018082025.tif 000024