域30和漂移區(qū)域20構(gòu)成二極管。并且，前者的二極管的能量勢壘比后者的二極管的能量勢壘低。
[0036]此外，如圖2所示，基底區(qū)域30、源極區(qū)域40及接觸區(qū)域35的組以島狀配置在漂移區(qū)域20上。該組在X方向上成為列而并排，進(jìn)而，該列在Y方向上排列。各個列中的該組的周期既可以一致，也可以如圖2所示那樣錯開。
[0037]在實(shí)施方式中，關(guān)于n+型及η型也可以稱作第I導(dǎo)電型，關(guān)于P+型及P型也可以稱作第2導(dǎo)電型。這里，意味著以η+型、η型的順序或P+型、P型的順序，雜質(zhì)濃度變低。
[0038]上述“雜質(zhì)濃度”，是指對半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性有貢獻(xiàn)的雜質(zhì)元素的有效的濃度。例如，在半導(dǎo)體材料中含有作為施主的雜質(zhì)元素和作為受主的雜質(zhì)元素的情況下，將活化的雜質(zhì)元素中的、除去了施主與受主的抵消量后的濃度作為雜質(zhì)濃度。
[0039]漂移區(qū)域20、漏極區(qū)域21、基底區(qū)域30及源極區(qū)域40含有4Η型的碳化硅。作為第I導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素，例如使用氮(N)等。作為第2導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素，例如使用鋁(Al)
坐寸ο
[0040]電極的材料例如是包括從鋁(Al)、鈦(Ti)、鎳(Ni)、鎢(W)、鑰(Mo)、銅(Cu)、金(Au)、鉬(Pt)、多晶硅等的群中選擇的至少I種在內(nèi)的金屬。絕緣膜的材料是硅氧化物等。
[0041]在說明半導(dǎo)體裝置I的作用效果之前，說明有關(guān)參考例的半導(dǎo)體裝置、電子電路坐寸ο
[0042]圖3(a)是表示有關(guān)參考例的半導(dǎo)體裝置的示意剖視圖，圖3(b)是圖3(a)所示的半導(dǎo)體裝置的等價電路圖。
[0043]圖3 (a)所示的半導(dǎo)體裝置100是通常的上下電極構(gòu)造的M0SFET。在漏極區(qū)域21之上，設(shè)有具有規(guī)定的雜質(zhì)濃度的漂移區(qū)域20。在漂移區(qū)域20之上設(shè)有基底區(qū)域30。在基底區(qū)域30之上，設(shè)有源極區(qū)域40和接觸區(qū)域35?；讌^(qū)域30設(shè)在源極區(qū)域40與漂移區(qū)域20之間?；讌^(qū)域30作為妨礙源極區(qū)域40與漂移區(qū)域20之間的電子傳導(dǎo)的勢壘而發(fā)揮功能。
[0044]在源極區(qū)域40、基底區(qū)域30及漂移區(qū)域20之上，經(jīng)由柵極絕緣膜51設(shè)有柵極電極50。在源極區(qū)域40及接觸區(qū)域35上連接著源極電極11。在漏極區(qū)域21上連接著漏極電極10。
[0045]通常，如果使漏極電極10相對于源極電極11偏壓為正、使柵極電極50相對于源極電極11偏壓為正，則沿著基底區(qū)域30與柵極絕緣膜51的界面，在基底區(qū)域30中形成電子溝道，在源極區(qū)域40與漂移區(qū)域20之間流過電流(導(dǎo)通狀態(tài))。
[0046]另一方面，如果將柵極電極50相對于源極電極11的電位降低，則在基底區(qū)域30中感應(yīng)出的電子濃度減少，源極一漏極間的導(dǎo)通被切斷(斷開狀態(tài))。并且，如果電流被切斷，則耗盡層從基底區(qū)域30向漂移區(qū)域20延伸，在漏極一源極間發(fā)生電壓差。設(shè)定漂移區(qū)域20的雜質(zhì)濃度和厚度，以保持希望的絕緣耐壓。
[0047]說明半導(dǎo)體裝置100的反向?qū)顟B(tài)。
[0048]如果使漏極側(cè)相對于源極側(cè)偏壓為負(fù)，則基底區(qū)域30相對于漂移區(qū)域20偏壓為正。并且，如果超過基底區(qū)域30與漂移區(qū)域20之間的pn 二極管的上升電壓，則從源極側(cè)朝向漏極側(cè)流過電流(反向?qū)顟B(tài))。將在基底區(qū)域30與漂移區(qū)域20之間形成的二極管稱作內(nèi)置二極管。
[0049]如果將半導(dǎo)體裝置100用電路表現(xiàn)，則成為圖3(b)那樣。半導(dǎo)體裝置100具備MOSFETlOOm和內(nèi)置二極管100d。此外，將半導(dǎo)體裝置100應(yīng)用到驅(qū)動感應(yīng)性負(fù)載的電路中。
[0050]圖4(a)及圖4(b)是表不有關(guān)參考例的電子電路的電路圖。
[0051]在圖4(a)中，表示由H電橋形成的直流交流變換電路(逆變器電路)。在該逆變器電路中，感應(yīng)性負(fù)載130的負(fù)載端子140經(jīng)由MOSFET連接在直流電源150的正極160和負(fù)極170上。為了調(diào)節(jié)負(fù)載電流的增減，在直流電源150的正極160與負(fù)載端子140之間設(shè)有M0SFET180，在直流電源150的負(fù)極170與負(fù)載端子140之間設(shè)有M0SFET190。
[0052]由于負(fù)載為感應(yīng)性，所以如果將負(fù)載電流突然切斷，則發(fā)生較大的浪涌電壓，電路內(nèi)的元件有可能破壞。因此，在MOSFET的各自上，并聯(lián)地連接著回流二極管200、210。由于各回流二極管為與MOSFET的內(nèi)置二極管相同的連接狀況，所以如果能夠?qū)?nèi)置二極管作為回流二極管使用，則能夠削減電子電路內(nèi)的元件，實(shí)現(xiàn)電路的小型化、成本降低。但是，將MOSFET的內(nèi)置二極管用作回流二極管也有較困難的一面。
[0053]例如，在MOSFET中，為了削減導(dǎo)通電阻而提高了漂移區(qū)域20的結(jié)晶性。因而，MOSFET的漂移區(qū)域20的載流子壽命變長，內(nèi)置二極管的反向恢復(fù)時間也變長。
[0054]例如，設(shè)想從負(fù)載電流經(jīng)過回流二極管210流動的回流模式(標(biāo)號220)切換為MOSFET180導(dǎo)通且電流從直流電源150供給的時候(標(biāo)號230)。此時，在回流二極管210進(jìn)行反向恢復(fù)的期間中，直流電源150經(jīng)過M0SFET180和回流二極管210而流過短路的貫通電流240。由此，電路損失變大。因而，以往對于逆變器電路等的被要求變換效率的高效化的電路，不進(jìn)行將MOSFET的內(nèi)置二極管原樣用在回流二極管中的處置。
[0055]在重視變換效率的用途中，例如如圖4(b)所示的電子電路那樣，有在M0SFET110的源極側(cè)串聯(lián)連接二極管250、防止M0SFET110的內(nèi)置二極管120被正向偏壓、進(jìn)而連接外裝二極管260來保持反向?qū)ㄐ缘姆椒ā?br>[0056]這里，外裝二極管260是削減了反向恢復(fù)時間的高速二極管，削減了由貫通電流造成的損失。二極管250是肖特基二極管等的正向電位下降較小的元件。由此，正向損失被削減。但是，外裝元件需要較多，導(dǎo)致電路的巨大化、成本增加。
[0057]為了解決這些問題，需要改善內(nèi)置二極管的開關(guān)性能，使用內(nèi)置二極管作為回流二極管。這里，在改善內(nèi)置二極管的開關(guān)特性的方法中，有對漂移區(qū)域?qū)虢Y(jié)晶缺陷而使載流子壽命變短的方法。但是，該方法帶來漂移區(qū)域的電阻增加，即導(dǎo)通電阻增加，不能兼顧導(dǎo)通損失的降低和開關(guān)損失的降低。
[0058]此外，與這些課題并行地，雖然還有作為元件材料而采用耐壓比硅高的4H型的碳化硅的方法，但在此情況下，有上述的可靠性的課題。
[0059]在這樣的狀況中，有將具備用MOS柵極對MOSFET的內(nèi)置二極管的表面勢壘進(jìn)行了調(diào)制的MOS調(diào)制型二極管(MOS controlled d1de，以下簡稱作MCD)的MOSFET應(yīng)用到逆變器電路等中的方法。
[0060]圖5(a)是表示有關(guān)參考例的半導(dǎo)體裝置的示意剖視圖，圖5(b)是有關(guān)參考例的半導(dǎo)體裝置的電流電壓曲線。
[0061]在圖5(a)所示的半導(dǎo)體裝置100中，MCD的MOS界面附近的基底區(qū)域30的電子勢壘比由基底區(qū)域30和漂移區(qū)域20構(gòu)成的通常的pn 二極管的電位勢壘小。
[0062]例如，通過對柵極電極50施加偏壓的方法，能夠?qū)OS界面附近的基底區(qū)域30的電子勢壘設(shè)定得比通常的pn 二極管的電位勢壘低。將其稱作第1MCD。
[0063]此外，還可以通過將基底區(qū)域30的雜質(zhì)濃度在MOS界面的附近降低、或?qū)OS界面導(dǎo)入固定電荷等的方法，將MOS界面附近的基底區(qū)域30的電子勢壘設(shè)定得比通常的pn二極管的電位勢壘低。將其稱作第2MCD。
[0064]在這些MCD中，如果漏極側(cè)被偏壓為負(fù)，源極側(cè)被偏壓為正，且漏極一源極間電壓變得比MOS界面附近的基底區(qū)域30的電位勢壘大，則電子電流270越過MOS界面附近的基底區(qū)域30的電位勢壘，從漏極側(cè)向源極側(cè)流過電子電流270。此時，對于基底區(qū)域30中的空穴而言，漂移區(qū)域20的電位勢壘為通常的pn結(jié)的電位勢壘，所以不會從基底區(qū)域30向漂移區(qū)域20注入空穴。
[0065]S卩，如果使用MCD，則在漂移區(qū)域20中不發(fā)生少數(shù)載流子的積蓄，二極管的反向恢復(fù)時間變短。進(jìn)而，在使用4H型SiC的MOSFET中，還能夠避免與少數(shù)載流子的再結(jié)合過程相伴的缺陷增加。
[0066]但是，如果使用MCD，也發(fā)生以下說明的新的現(xiàn)象。
[0067]首先，說明使用第IMCD的情況。在第IMCD中，在柵極一源極間的電位為零的狀態(tài)下，MOS界面附近的基底區(qū)域30的電子勢壘成為與pn結(jié)的電位勢壘大致相同。并且，如果對柵極一源極間施加正的電位，則漏極一源極間的勢壘下降，電子電流從漏極側(cè)向源極側(cè)流動。
[0068]在將包括第IMCD在內(nèi)的MOSFET應(yīng)用到上述逆變器電路中的情況下，在負(fù)載端子140與直流電源150的連接的極性切換的瞬間，必須將上下兩個M0SFET180、190斷開。這是因?yàn)椋偃缟舷碌腗0SFET180、190同時成為導(dǎo)通，則直流電源150短路。這成為較大的電力損失。
[0069]但是，如果將上下的M0SFET180、190的柵極電位偏壓為斷開狀態(tài)，則MCD也斷開。因而，在將兩者的M0SFET180、190斷開的死區(qū)時間期間中，根據(jù)負(fù)載電流的方向，上下的某個M0SFET180、190的內(nèi)置二極管(通常的pn 二極管)動作。
[0070]在死區(qū)時間后，如果根據(jù)負(fù)載電流的方向?qū)⑾Ｍ腗OSFET的柵極一源極間電壓切換為正，則也能夠使MCD動作(同步整流模式)。但是，即使死區(qū)時間是短時間，MOSFET的體二極管也動作，所以空穴被注入到漂移