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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2025-02-10
(45)【発行日】2025-02-19
(54)【発明の名称】半導体装置
(51)【国際特許分類】
H10D 84/80 20250101AFI20250212BHJP
H10D 30/66 20250101ALI20250212BHJP
H10D 8/60 20250101ALI20250212BHJP
【ＦＩ】
H01L29/78 657D
H01L29/78 652T
H01L29/78 653A
H01L29/78 652J
H01L29/78 652F
H01L29/78 652S
H01L29/86 301F
H01L29/86 301E
H01L29/86 301D
【請求項の数】
16
(21)【出願番号】P 2021091096
(22)【出願日】2021-05-31
(65)【公開番号】P2022183659
(43)【公開日】2022-12-13
【審査請求日】2024-01-22
(73)【特許権者】
【識別番号】000002130
【氏名又は名称】住友電気工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(72)【発明者】
【氏名】日吉 透
【審査官】志津木 康
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１５／１７７９１４（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１９／１８９２４２（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１０／００４８０２（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００９－１５９１８４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－０９４８４２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－２１２３３１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－２８７９８９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－０３５４１０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２９／７８
Ｈ０１Ｌ ２９／１２
Ｈ０１Ｌ ２９／８７２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
トランジスタと、前記トランジスタに並列に接続されたショットキーバリアダイオードと、
を有し、
前記トランジスタは、
第１主面と、前記第１主面とは反対の第２主面とを備えた第１半導体基板と、
複数のゲート電極と、
を有し、
前記第１半導体基板は、
第１導電型のドリフト領域と、
前記ドリフト領域の上に設けられた第２導電型のボディ領域と、
前記ドリフト領域から隔てられるように前記ボディ領域の上に設けられた前記第１導電型のソース領域と、
前記ボディ領域と接続され、少なくとも一部が前記ドリフト領域に接する、複数の前記第２導電型の電界緩和領域と、
を有し、
前記第１主面に、前記ソース領域および前記ボディ領域を貫通して前記ドリフト領域に至る側面と、前記側面と連なる底面とを備えた複数のゲートトレンチが形成され、
前記ゲート電極の少なくとも一部は前記ゲートトレンチの内部にあり、
前記電界緩和領域は、前記第１主面に垂直な上面視で、隣り合う前記ゲートトレンチの間にあり、
前記ゲート電極および前記電界緩和領域は、前記第１半導体基板の＜１－１００＞とのなす角度が第１角度の第１方向に延び、
前記電界緩和領域は、第１側端面と、前記第１側端面とは反対の第２側端面と、前記第１側端面および前記第２側端面と連なる第１下端面と、を有し、
前記第１側端面、前記第２側端面および前記第１下端面は前記ドリフト領域に接し、
前記ショットキーバリアダイオードは、
第３主面を備えた第２半導体基板を有し、
前記第２半導体基板は、
前記第３主面を構成する前記第１導電型の第１半導体領域と、
前記第３主面に形成された前記第２導電型の第２半導体領域と、
を有し、
前記第２半導体領域は、前記第２半導体基板の＜１－１００＞とのなす角度が第２角度の第２方向に延び、
前記第２半導体領域は、第３側端面と、前記第３側端面とは反対の第４側端面と、前記第３側端面および前記第４側端面と連なる第２下端面と、を有し、
前記第３側端面、前記第４側端面および前記第２下端面は前記第１半導体領域に接し、
前記第１角度と前記第２角度との差が１０°以下である半導体装置。
【請求項2】
前記第１角度が１０°以下であり、前記第２角度が１０°以下である請求項１に記載の半導体装置。
【請求項3】
前記第１角度が８０°以上１００°以下であり、前記第２角度が８０°以上１００°以下である請求項１に記載の半導体装置。
【請求項4】
前記トランジスタを複数有し、前記トランジスタが前記ショットキーバリアダイオードに複数並列に接続されている請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項5】
前記ショットキーバリアダイオードを複数有し、前記ショットキーバリアダイオードが前記トランジスタに複数並列に接続されている請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項6】
上アームと、前記上アームに直列に接続された下アームと、
を有し、
前記上アームは、前記トランジスタと前記ショットキーバリアダイオードとの第１組み合わせを含み、
前記下アームは、前記トランジスタと前記ショットキーバリアダイオードとの第２組み合わせを含む請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項7】
前記ショットキーバリアダイオードは、前記第２半導体基板の結晶方位を特定する標識を有する請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項8】
前記第１半導体基板及び前記第２半導体基板は炭化珪素基板である請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項9】
前記トランジスタは、前記第１方向を長手方向とする複数の第１単位セルを有し、前記ショットキーバリアダイオードは、前記第２方向を長手方向とする複数の第２単位セルを有する請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項10】
前記トランジスタと前記ショットキーバリアダイオードとの間の絶縁破壊電圧の差が１００Ｖ以下である請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項11】
前記ショットキーバリアダイオードの絶縁破壊電圧が、前記トランジスタの絶縁破壊電圧よりも高い請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項12】
前記トランジスタの絶縁破壊電圧及び前記ショットキーバリアダイオードの絶縁破壊電圧は６００Ｖ以上である請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項13】
前記トランジスタ及び前記ショットキーバリアダイオードを収容する筐体を有する請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項14】
前記トランジスタ及び前記ショットキーバリアダイオードが実装された絶縁基板を有する請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項15】
１又は２以上の前記トランジスタと、１又は２以上の前記ショットキーバリアダイオードとの間の最も短い距離は１．０ｃｍ以下である請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項16】
前記電界緩和領域は、前記ボディ領域から前記第２主面に向けて延びる請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、半導体装置に関する。
【背景技術】
【0002】
互いに並列に接続されたトランジスタ及びダイオードを含む半導体装置に関し、通電劣化を防止することを目的として、トランジスタに内蔵されるボディダイオードの特性を限定した半導体装置が提案されている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１５－１９８２２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従来の半導体装置では、温度が上昇したときに誘導負荷（Ｌ負荷）アバランシェ耐量が大きくばらつくことがある。
【0005】
本開示は、誘導負荷アバランシェ耐量のばらつきを制御できる半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の半導体装置は、トランジスタと、前記トランジスタに並列に接続されたショットキーバリアダイオードと、を有し、前記トランジスタは、第１主面を備えた第１半導体基板と、前記第１主面に形成されたゲート電極と、を有し、前記ゲート電極は、前記第１半導体基板の＜１－１００＞とのなす角度が第１角度の第１方向に延び、前記ショットキーバリアダイオードは、第２主面を備えた第２半導体基板を有し、前記第２半導体基板は、前記第２主面を構成する第１導電型の第１半導体領域と、前記第２主面に形成された第２導電型の第２半導体領域と、を有し、前記第２半導体領域は、前記第２半導体基板の＜１－１００＞とのなす角度が第２角度の第２方向に延び、前記第１角度と前記第２角度との差が１０°以下である。
【発明の効果】
【0007】
本開示によれば、誘導負荷アバランシェ耐量のばらつきを制御できる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【発明を実施するための形態】
【0009】
実施するための形態について、以下に説明する。
【0010】
［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。以下の説明では、同一又は対応する要素には同一の符号を付し、それらについて同じ説明は繰り返さない。本明細書中の結晶学的記載においては、個別方位を［］、集合方位を＜＞、個別面を（）、集合面を｛｝でそれぞれ示している。また結晶学上の指数が負であることは、通常、"－"（バー）を数字の上に付すことによって表現されるが、本明細書中では数字の前に負の符号を付している。
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。以下の説明では、同一又は対応する要素には同一の符号を付し、それらについて同じ説明は繰り返さない。本明細書中の結晶学的記載においては、個別方位を［］、集合方位を＜＞、個別面を（）、集合面を｛｝でそれぞれ示している。また結晶学上の指数が負であることは、通常、"－"（バー）を数字の上に付すことによって表現されるが、本明細書中では数字の前に負の符号を付している。
【0011】
〔１〕 本開示の一態様に係る半導体装置は、トランジスタと、前記トランジスタに並列に接続されたショットキーバリアダイオードと、を有し、前記トランジスタは、第１主面を備えた第１半導体基板と、前記第１主面に形成されたゲート電極と、を有し、前記ゲート電極は、前記第１半導体基板の＜１－１００＞とのなす角度が第１角度の第１方向に延び、前記ショットキーバリアダイオードは、第２主面を備えた第２半導体基板を有し、前記第２半導体基板は、前記第２主面を構成する第１導電型の第１半導体領域と、前記第２主面に形成された第２導電型の第２半導体領域と、を有し、前記第２半導体領域は、前記第２半導体基板の＜１－１００＞とのなす角度が第２角度の第２方向に延び、前記第１角度と前記第２角度との差が１０°以下である。
【0012】
本半導体装置では、温度上昇によりトランジスタ及びショットキーバリアダイオードの絶縁破壊電圧が同様の傾向で変化する。このため、温度上昇によりトランジスタ及びショットキーバリアダイオードの絶縁破壊電圧が変化しても、アバランシェ電流のトランジスタ又はダイオードへの集中を抑制し、誘導負荷アバランシェ耐量のばらつきを制御できる。
【0013】
〔２〕 〔１〕において、前記第１角度が１０°以下であり、前記第２角度が１０°以下であってもよい。この場合、トランジスタ及びショットキーバリアダイオードの絶縁破壊電圧の温度特性が揃いやすく、誘導負荷アバランシェ耐量のばらつきをより抑制しやすい。
【0014】
〔３〕 〔１〕において、前記第１角度が８０°以上１００°以下であり、前記第２角度が８０°以上１００°以下であってもよい。この場合、トランジスタ及びショットキーバリアダイオードの絶縁破壊電圧の温度特性が揃いやすく、誘導負荷アバランシェ耐量のばらつきをより抑制しやすい。
【0015】
〔４〕 〔１〕～〔３〕において、前記トランジスタを複数有し、前記トランジスタが前記ショットキーバリアダイオードに複数並列に接続されていてもよい。この場合、大きな電流を流しやすい。なお、前記トランジスタの数は、例えば、２個でもよく、４個でもよく、６個でもよく、１２個でもよい。
【0016】
〔５〕 〔１〕～〔４〕において、前記ショットキーバリアダイオードを複数有し、前記ショットキーバリアダイオードが前記トランジスタに複数並列に接続されていてもよい。この場合、電流を還流させやすい。なお、前記ショットキーバリアダイオードの数は、例えば、２個でもよく、４個でもよく、６個でもよく、１２個でもよい。前記トランジスタの数と前記ショットキーバリアダイオードの数とが同じでもよく、異なっていてもよい。
【0017】
〔６〕 〔１〕～〔５〕において、上アームと、前記上アームに直列に接続された下アームと、を有し、前記上アームは、前記トランジスタと前記ショットキーバリアダイオードとの第１組み合わせを含み、前記下アームは、前記トランジスタと前記ショットキーバリアダイオードとの第２組み合わせを含んでもよい。この場合、半導体装置を上アーム及び下アームを備えるパワーモジュールに用い、パワーモジュールの誘導負荷アバランシェ耐量のばらつきを制御できる。
【0018】
〔７〕 〔１〕～〔６〕において、前記ショットキーバリアダイオードは、前記第２半導体基板の結晶方位を特定する標識を有してもよい。この場合、第２半導体基板の結晶方位を考慮しながらショットキーバリアダイオードを絶縁基板等に実装しやすくできる。
【0019】
〔８〕 〔１〕～〔７〕において、前記第１半導体基板及び前記第２半導体基板は炭化珪素基板であってもよい。炭化珪素は絶縁破壊強度に異方性を有するが、基板の結晶方位に応じた構造とすることで、誘導負荷アバランシェ耐量のばらつきを制御しやすい。
【0020】
〔９〕 〔１〕～〔８〕において、前記トランジスタは、前記第１方向を長手方向とする複数の第１単位セルを有し、前記ショットキーバリアダイオードは、前記第２方向を長手方向とする複数の第２単位セルを有してもよい。この場合、トランジスタでは、複数の第１単位セルのいずれかで絶縁破壊が生じ、ショットキーバリアダイオードでは、複数の第２単位セルのいずれかで絶縁破壊が生じ、トランジスタ及びショットキーバリアダイオードの両方にアバランシェ電流が流れる。
【0021】
〔１０〕 〔１〕～〔９〕において、前記トランジスタと前記ショットキーバリアダイオードとの間の絶縁破壊電圧の差が１００Ｖ以下であってもよい。この場合、特にトランジスタ及びショットキーバリアダイオードの両方にアバランシェ電流が流れやすくできる。
【0022】
〔１１〕 〔１〕～〔１０〕において、前記ショットキーバリアダイオードの絶縁破壊電圧が、前記トランジスタの絶縁破壊電圧よりも高くてもよい。この場合、トランジスタの絶縁破壊電圧とダイオードの絶縁破壊電圧との差を小さくしやすい。
【0023】
〔１２〕 〔１〕～〔１１〕において、前記トランジスタの絶縁破壊電圧及び前記ショットキーバリアダイオードの絶縁破壊電圧は６００Ｖ以上であってもよい。この場合、耐圧の向上により、多くの用途に用いやすくできる。
【0024】
〔１３〕 〔１〕～〔１２〕において、前記トランジスタ及び前記ショットキーバリアダイオードを収容する筐体を有してもよい。トランジスタで発生した熱によりショットキーバリアダイオードの温度も上昇することによって、トランジスタ及びショットキーバリアダイオードの絶縁破壊電圧が温度上昇により同様に変化し、誘導負荷アバランシェ耐量のばらつきを制御できる。
【0025】
〔１４〕 〔１〕～〔１３〕において、前記トランジスタ及び前記ショットキーバリアダイオードが実装された絶縁基板を有してもよい。トランジスタで発生した熱によりショットキーバリアダイオードの温度も上昇することによって、トランジスタ及びショットキーバリアダイオードの絶縁破壊電圧が温度上昇により同様に変化し、誘導負荷アバランシェ耐量のばらつきを制御できる。
【0026】
〔１５〕 〔１〕～〔１４〕において、１又は２以上の前記トランジスタと、１又は２以上の前記ショットキーバリアダイオードとの間の最も短い距離は１．０ｃｍ以下であってもよい。トランジスタとショットキーバリアダイオードとの間の距離が短いほど、集積度を高められる一方で、トランジスタで発生した熱によりショットキーバリアダイオードの温度も同様に上昇しやすくなる。同様に温度上昇によりトランジスタ及びショットキーバリアダイオードの絶縁破壊電圧が同様に変化することで、誘導負荷アバランシェ耐量のばらつきを制御できる。
【0027】
［本開示の実施形態の詳細］
以下、本開示の実施形態について詳細に説明するが、本実施形態はこれらに限定されるものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省くことがある。本明細書及び図面において、Ｘ１－Ｘ２方向、Ｙ１－Ｙ２方向、Ｚ１－Ｚ２方向を相互に直交する方向とする。Ｘ１－Ｘ２方向及びＹ１－Ｙ２方向を含む面をＸＹ面とし、Ｙ１－Ｙ２方向及びＺ１－Ｚ２方向を含む面をＹＺ面とし、Ｚ１－Ｚ２方向及びＸ１－Ｘ２方向を含む面をＺＸ面とする。便宜上、Ｚ１方向を上方向、Ｚ２方向を下方向とする。また、本開示において平面視とは、Ｚ１側から対象物を視ることをいう。
以下、本開示の実施形態について詳細に説明するが、本実施形態はこれらに限定されるものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省くことがある。本明細書及び図面において、Ｘ１－Ｘ２方向、Ｙ１－Ｙ２方向、Ｚ１－Ｚ２方向を相互に直交する方向とする。Ｘ１－Ｘ２方向及びＹ１－Ｙ２方向を含む面をＸＹ面とし、Ｙ１－Ｙ２方向及びＺ１－Ｚ２方向を含む面をＹＺ面とし、Ｚ１－Ｚ２方向及びＸ１－Ｘ２方向を含む面をＺＸ面とする。便宜上、Ｚ１方向を上方向、Ｚ２方向を下方向とする。また、本開示において平面視とは、Ｚ１側から対象物を視ることをいう。
【0028】
（第１実施形態）
第１実施形態について説明する。第１実施形態は、半導体モジュールに関する。図１は、第１実施形態に係る半導体モジュールを示す上面図である。図２は、第１実施形態に係る半導体モジュールを示す回路図である。
第１実施形態について説明する。第１実施形態は、半導体モジュールに関する。図１は、第１実施形態に係る半導体モジュールを示す上面図である。図２は、第１実施形態に係る半導体モジュールを示す回路図である。
【0029】
図１に示すように、第１実施形態に係る半導体モジュール１００は、主として、放熱板１２１と、筐体１２２と、Ｐ端子１０１と、Ｎ端子１０２と、Ｏ端子１０３と、第１導電パターン１１１と、第２導電パターン１１２と、第３導電パターン１１３とを有する。半導体モジュール１００は、更に、第１トランジスタ２００と、第２トランジスタ４００と、第１ダイオード３００と、第２ダイオード５００とを有する。
【0030】
放熱板１２１は、例えば平面視で矩形状の厚さが一様の板状体である。放熱板１２１の材料は、熱伝導率の高い素材である金属、例えば銅（Ｃｕ）、銅合金、アルミニウム（Ａｌ）等である。放熱板１２１は、熱界面材料（thermal interface material：ＴＩＭ）等を用いて冷却器等に固定される。
【0031】
筐体１２２は、例えば平面視において枠状に形成されており、筐体１２２の外形は放熱板１２１の外形と同等である。筐体１２２の材料は樹脂等の絶縁体である。筐体１２２は、互いに対向する一対の側壁部１９１及び１９２と、側壁部１９１及び１９２の両端をつなぐ一対の端壁部１９３及び１９４とを有する。側壁部１９１及び１９２はＺＸ平面に平行に配置され、端壁部１９３及び１９４はＹＺ平面に平行に配置されている。側壁部１９１は側壁部１９２のＹ１側に配置され、端壁部１９３は端壁部１９４のＸ１側に配置されている。
【0032】
端壁部１９３の上面（Ｚ１側の表面）にＰ端子１０１及びＮ端子１０２が配置され、端壁部１９４の上面（Ｚ１側の表面）にＯ端子１０３が配置されている。例えば、Ｎ端子１０２がＰ端子１０１のＹ２側に配置されている。Ｐ端子１０１、Ｎ端子１０２及びＯ端子１０３は、それぞれ金属板から構成されている。
【0033】
筐体１２２の内側において、放熱板１２１のＺ１側に、絶縁基板１２３が配置されている。第１導電パターン１１１、第２導電パターン１１２及び第３導電パターン１１３は、絶縁基板１２３のＺ１側の面に設けられている。絶縁基板１２３のＺ２側の面に導電層１１４（図４、図６、図８及び図１０参照）が設けられている。導電層１１４が、はんだ等の接合材（図示せず）により放熱板１２１に接合されている。
【0034】
Ｐ端子１０１は第１導電パターン１１１に電気的に接続され、Ｏ端子１０３は第２導電パターン１１２に電気的に接続され、Ｎ端子１０２は第３導電パターン１１３に電気的に接続されている。
【0035】
第１トランジスタ２００及び第１ダイオード３００は第１導電パターン１１１の上に設けられている。第１トランジスタ２００のドレイン電極２３３（図４参照）がはんだ等の接合材１１６（図４参照）を用いて第１導電パターン１１１に接合されている。第１ダイオード３００のカソード電極３３３（図６参照）がはんだ等の接合材１１７（図６参照）を用いて第１導電パターン１１１に接合されている。第１トランジスタ２００のソース電極２３２（図４参照）が複数のボンディングワイヤ１６１により第２導電パターン１１２に接続されている。第１ダイオード３００のアノード電極３３２（図６参照）が複数のボンディングワイヤ１７１により第１トランジスタ２００のソース電極２３２に接続されている。
【0036】
第２トランジスタ４００及び第２ダイオード５００は第２導電パターン１１２の上に設けられている。第２トランジスタ４００のドレイン電極４３３（図８参照）がはんだ等の接合材１１８（図８参照）を用いて第２導電パターン１１２に接合されている。第２ダイオード５００のカソード電極５３３（図１０参照）がはんだ等の接合材１１９（図１０参照）を用いて第２導電パターン１１２に接合されている。第２トランジスタ４００のソース電極４３２（図８参照）が複数のボンディングワイヤ１６２により第３導電パターン１１３に接続されている。第２ダイオード５００のアノード電極５３２（図１０参照）が複数のボンディングワイヤ１７２により第２トランジスタ４００のソース電極４３２に接続されている。
【0037】
図２に示すように、第１トランジスタ２００と第２トランジスタ４００とがＰ端子１０１とＮ端子１０２との間に直列に接続され、Ｏ端子１０３が第１トランジスタ２００と第２トランジスタ４００との間に接続されている。また、第１ダイオード３００が第１トランジスタ２００に並列に接続され、第２ダイオード５００が第２トランジスタ４００に並列に接続されている。第１トランジスタ２００及び第１ダイオード３００を含む上アーム１８１が構成され、第２トランジスタ４００及び第２ダイオード５００を含む下アーム１８２が構成されている。第１トランジスタ２００と第１ダイオード３００との組み合わせは、第１組み合わせの一例であり、第２トランジスタ４００と第２ダイオード５００との組み合わせは、第２組み合わせの一例である。
【0038】
〔第１トランジスタ２００〕
次に、第１実施形態における第１トランジスタ２００について詳細に説明する。図３は、第１実施形態における第１トランジスタ２００の単位セルを示す図であり、図４は、第１実施形態における第１トランジスタ２００を示す断面図である。図４は、図３中のIV-IV線に沿った断面図に相当する。
次に、第１実施形態における第１トランジスタ２００について詳細に説明する。図３は、第１実施形態における第１トランジスタ２００の単位セルを示す図であり、図４は、第１実施形態における第１トランジスタ２００を示す断面図である。図４は、図３中のIV-IV線に沿った断面図に相当する。
【0039】
第１トランジスタ２００は、主として、炭化珪素基板２１０と、ゲート電極２３１と、ソース電極２３２と、ドレイン電極２３３とを有する。
【0040】
炭化珪素基板２１０は、炭化珪素単結晶基板２０６と、炭化珪素単結晶基板２０６の上の炭化珪素エピタキシャル層２０７とを含む。炭化珪素基板２１０は、主面２１０Ａと、主面２１０Ａとは反対側の主面２１０Ｂとを有する。炭化珪素エピタキシャル層２０７が主面２１０Ａを構成し、炭化珪素単結晶基板２０６が主面２１０Ｂを構成する。炭化珪素基板２１０の形状は、例えば直方体状である。主面２１０ＡはＺ１－Ｚ２方向に垂直な面である。＜１－１００＞はＹ１－Ｙ２方向に平行な方向である。炭化珪素単結晶基板２０６及び炭化珪素エピタキシャル層２０７は、例えばポリタイプ４Ｈの六方晶炭化珪素から構成されている。炭化珪素単結晶基板２０６は、例えば窒素（Ｎ）等のｎ型不純物を含みｎ型を有する。炭化珪素基板２１０は第１半導体基板の一例であり、主面２１０Ａは第１主面の一例である。
【0041】
主面２１０Ａは、（０００１）がオフ方向に傾斜した面である。例えば、オフ方向は［１１－２０］である。例えば、主面２１０Ａは（０００１）がオフ方向（［１１－２０］）に８°以下のオフ角だけ傾斜した面である。オフ角は、例えば１°以上であってもよいし、２°以上であってもよい。オフ角は、６°以下であってもよいし、４°以下であってもよい。
【0042】
［１１－２０］は（０００１）内の方位である。しかし、主面２１０Ａが（０００１）がオフ方向に傾斜した面であるため、［１１－２０］は主面２１０Ａ内の方位ではない。Ｘ１方向は［１１－２０］を主面２１０Ａに投影した方位に相当し、Ｘ２方向は［－１－１２０］を主面２１０Ａに投影した方位に相当する。
【0043】
第１トランジスタ２００は、活性領域２０１と、活性領域２０１の周囲に設けられた終端領域２０２とを有する。
【0044】
活性領域２０１において、炭化珪素エピタキシャル層２０７は、主として、ドリフト領域２１１と、ボディ領域２１２と、ソース領域２１３と、コンタクト領域２１４と、電界緩和領域２１５とを有する。
【0045】
ドリフト領域２１１は、例えば窒素（Ｎ）等のｎ型不純物を含み、ｎ型の導電型を有する。ドリフト領域２１１は、主面２１０Ｂを構成する。ボディ領域２１２は、ドリフト領域２１１に接している。ボディ領域２１２は、例えばアルミニウム（Ａｌ）等のｐ型不純物を含み、ｐ型の導電型を有する。ソース領域２１３は、ボディ領域２１２によってドリフト領域２１１から隔てられるようにボディ領域２１２上に設けられている。ソース領域２１３は、例えば窒素又はリン（Ｐ）等のｎ型不純物を含み、ｎ型の導電型を有する。ソース領域２１３は、主面２１０Ａの一部を構成する。炭化珪素エピタキシャル層２０７がドリフト領域２１１の下にバッファ層を有してもよい。
【0046】
主面２１０Ａに、複数のゲートトレンチ２２０が設けられている。複数のゲートトレンチ２２０は、Ｙ１－Ｙ２方向に平行に延び、Ｘ１－Ｘ２方向に並んで配置されている。ゲートトレンチ２２０は、側面２２１と、底面２２２とにより規定されている。底面２２２は、側面２２１に連なっている。側面２２１は、ソース領域２１３及びボディ領域２１２を貫通している。側面２２１は、ドリフト領域２１１に至っている。底面２２２は、ドリフト領域２１１に位置している。底面２２２は、主面２１０Ａとほぼ平行である。側面２２１は、ソース領域２１３、ボディ領域２１２及びドリフト領域２１１により構成されている。底面２２２は、ドリフト領域２１１により構成されている。
【0047】
ゲートトレンチ２２０内に、側面２２１及び底面２２２に接するゲート絶縁膜２１７が形成されている。ゲート絶縁膜２１７は、底面２２２においてドリフト領域２１１に接している。ゲート絶縁膜２１７は、側面２２１においてソース領域２１３、ボディ領域２１２及びドリフト領域２１１に接している。
【0048】
ゲート電極２３１は、ゲート絶縁膜２１７上に設けられている。ゲート電極２３１は、例えば導電性不純物を含むポリシリコンから構成されている。ゲート電極２３１は、ゲートトレンチ２２０の内部に配置されている。ゲート電極２３１は、ソース領域２１３、ボディ領域２１２及びドリフト領域２１１に対面している。複数のゲート電極２３１は、Ｙ１－Ｙ２方向に平行に延び、Ｘ１－Ｘ２方向に並んで配置されている。Ｙ１－Ｙ２方向は第１方向の一例である。本実施形態では、炭化珪素基板２１０の＜１－１００＞と第１方向とのなす第１角度が０°である。
【0049】
コンタクト領域２１４は、Ｘ１－Ｘ２方向で隣り合うゲートトレンチ２２０の間に、各ゲートトレンチ２２０の側面２２１から離れて、ソース領域２１３を貫通し、ボディ領域２１２に接するように設けられている。コンタクト領域２１４は、主面２１０Ａの一部を構成する。コンタクト領域２１４は、例えばアルミニウム等のｐ型不純物を含み、ｐ型の導電型を有する。
【0050】
電界緩和領域２１５は、Ｘ１－Ｘ２方向で隣り合うゲートトレンチ２２０の間に、各ゲートトレンチ２２０の側面２２１から離れて、ボディ領域２１２から主面２１０Ｂに向けて延びるように設けられている。電界緩和領域２１５は、例えばアルミニウム等のｐ型不純物を含み、ｐ型の導電型を有する。電界緩和領域２１５は、下端面２１５Ｃと、第１側端面２１５Ａと、第２側端面２１５Ｂとを有する。下端面２１５Ｃは、ＸＹ平面にほぼ平行である。第１側端面２１５Ａ及び第２側端面２１５Ｂは、ＹＺ平面にほぼ平行である。第１側端面２１５Ａが第２側端面２１５ＢのＸ１側にある。下端面２１５Ｃ、第１側端面２１５Ａ及び第２側端面２１５Ｂは、ドリフト領域２１１に接する。
【0051】
ゲートトレンチ２２０及びゲート電極２３１を覆うように層間絶縁膜２３５が設けられている。層間絶縁膜２３５に、ソース領域２１３の一部及びコンタクト領域２１４を露出するコンタクトホール２３６が形成されている。
【0052】
ソース電極２３２は、層間絶縁膜２３５の上に設けられており、コンタクトホール２３６を通じて主面２１０Ａに接する。ソース電極２３２は、ソース領域２１３及びコンタクト領域２１４に電気的に接続されている。層間絶縁膜２３５は、ゲート電極２３１とソース電極２３２とを電気的に絶縁している。
【0053】
ドレイン電極２３３は、主面２１０Ｂに接する。ドレイン電極２３３は、ドリフト領域２１１に電気的に接続されている。
【0054】
第１トランジスタ２００は、ゲートトレンチ２２０の周期パターンの単位となる複数の第１単位セル２０３を活性領域２０１内に含む。複数の第１単位セル２０３は、Ｙ１－Ｙ２方向を長手方向とし、Ｘ１－Ｘ２方向に並ぶ。
【0055】
終端領域２０２は、例えば平面形状が環状の領域であり、主面２１０Ａの一部を構成する。終端領域２０２は、例えばアルミニウム等のｐ型不純物を含み、ｐ型の導電型を有する。
【0056】
第１トランジスタ２００では、ソース電極２３２とドレイン電極２３３との間に電圧が印加されると、電界緩和領域２１５の、下端面２１５Ｃと第１側端面２１５Ａとが交わる第１隅部２１６Ａ及び下端面２１５Ｃと第２側端面２１５Ｂとが交わる第２隅部２１６Ｂに電界が集中しやすい。
【0057】
〔第１ダイオード３００〕
次に、第１実施形態における第１ダイオード３００について詳細に説明する。第１ダイオード３００は、ＪＢＳ（Junction Barrier Schottky）構造を有するショットキーバリアダイオードである。図５は、第１実施形態における第１ダイオード３００の単位セルを示す図であり、図６は、第１実施形態における第１ダイオード３００を示す断面図である。図６は、図５中のVI-VI線に沿った断面図に相当する。
次に、第１実施形態における第１ダイオード３００について詳細に説明する。第１ダイオード３００は、ＪＢＳ（Junction Barrier Schottky）構造を有するショットキーバリアダイオードである。図５は、第１実施形態における第１ダイオード３００の単位セルを示す図であり、図６は、第１実施形態における第１ダイオード３００を示す断面図である。図６は、図５中のVI-VI線に沿った断面図に相当する。
【0058】
第１ダイオード３００は、主として、炭化珪素基板３１０と、アノード電極３３２と、カソード電極３３３とを有する。
【0059】
炭化珪素基板３１０は、炭化珪素単結晶基板３０６と、炭化珪素単結晶基板３０６の上の炭化珪素エピタキシャル層３０７とを含む。炭化珪素基板３１０は、主面３１０Ａと、主面３１０Ａとは反対側の主面３１０Ｂとを有する。炭化珪素エピタキシャル層３０７が主面３１０Ａを構成し、炭化珪素単結晶基板３０６が主面３１０Ｂを構成する。炭化珪素基板３１０の形状は、例えば直方体状である。主面３１０ＡはＺ１－Ｚ２方向に垂直な面である。＜１－１００＞はＹ１－Ｙ２方向に平行な方向である。炭化珪素単結晶基板３０６及び炭化珪素エピタキシャル層３０７は、例えばポリタイプ４Ｈの六方晶炭化珪素から構成されている。炭化珪素単結晶基板３０６は、例えば窒素等のｎ型不純物を含みｎ型を有する。炭化珪素基板３１０は第２半導体基板の一例であり、主面３１０Ａは第２主面の一例である。
【0060】
主面３１０Ａは、（０００１）がオフ方向に傾斜した面である。例えば、オフ方向は［１１－２０］である。例えば、主面３１０Ａは（０００１）がオフ方向（［１１－２０］）に８°以下のオフ角だけ傾斜した面である。オフ角は、例えば１°以上であってもよいし、２°以上であってもよい。オフ角は、６°以下であってもよいし、４°以下であってもよい。
【0061】
［１１－２０］は（０００１）内の方位である。しかし、主面３１０Ａが（０００１）がオフ方向に傾斜した面であるため、［１１－２０］は主面３１０Ａ内の方位ではない。Ｘ１方向は［１１－２０］を主面３１０Ａに投影した方位に相当し、Ｘ２方向は［－１－１２０］を主面３１０Ａに投影した方位に相当する。
【0062】
第１ダイオード３００は、活性領域３０１と、活性領域３０１の周囲に設けられた終端領域３０２とを有する。
【0063】
活性領域３０１において、炭化珪素エピタキシャル層３０７は、主として、ｎ型領域３１１と、複数のｐ型領域３１５とを有する。
【0064】
ｎ型領域３１１は、例えば窒素等のｎ型不純物を含み、ｎ型の導電型を有する。ｎ型領域３１１は、主面３１０Ｂを構成し、主面３１０Ａの一部を構成する。ｎ型領域３１１は第１半導体領域の一例である。
【0065】
複数のｐ型領域３１５は、主面３１０Ａに設けられている。ｐ型領域３１５は、主面３１０Ａの一部を構成する。複数のｐ型領域３１５は、Ｙ１－Ｙ２方向に平行に延び、Ｘ１－Ｘ２方向に並んで配置されている。ｐ型領域３１５は、例えばアルミニウム等のｐ型不純物を含み、ｐ型の導電型を有する。ｐ型領域３１５は、下端面３１５Ｃと、第１側端面３１５Ａと、第２側端面３１５Ｂとを有する。下端面３１５Ｃは、ＸＹ平面にほぼ平行である。第１側端面３１５Ａ及び第２側端面３１５Ｂは、ＹＺ平面にほぼ平行である。第１側端面３１５Ａが第２側端面３１５ＢのＸ１側にある。下端面３１５Ｃ、第１側端面３１５Ａ及び第２側端面３１５Ｂは、ｎ型領域３１１に接する。ｐ型領域３１５は第２半導体領域の一例であり、Ｙ１－Ｙ２方向は第２方向の一例である。本実施形態では、炭化珪素基板３１０の＜１－１００＞と第２方向とのなす第２角度が０°である。
【0066】
アノード電極３３２は、主面３１０Ａに接する。アノード電極３３２は、ｎ型領域３１１及びｐ型領域３１５に電気的に接続されている。
【0067】
カソード電極３３３は、主面３１０Ｂに接する。カソード電極３３３は、ｎ型領域３１１に電気的に接続されている。
【0068】
第１ダイオード３００は、ｐ型領域３１５の周期パターンの単位となる複数の第２単位セル３０３を活性領域３０１内に含む。複数の第２単位セル３０３は、Ｙ１－Ｙ２方向を長手方向とし、Ｘ１－Ｘ２方向に並ぶ。
【0069】
終端領域３０２は、例えば平面形状が環状の領域であり、主面３１０Ａの一部を構成する。終端領域３０２は、例えばアルミニウム等のｐ型不純物を含み、ｐ型の導電型を有する。
【0070】
主面３１０Ａのアノード電極３３２から露出した部分に、炭化珪素基板３１０の結晶方位を特定する標識３１９が設けられていてもよい。標識３１９は直接的に結晶方位を表示してもよい。例えば［１１－２０］がどの方向を向いているのかをミラー指数又は三角形等の図形を用いて表示してもよい。また、製品番号の向き等により炭化珪素基板３１０の結晶方位を間接的に表示してもよい。
【0071】
第１ダイオード３００では、アノード電極３３２とカソード電極３３３との間に電圧が印加されると、ｐ型領域３１５の、下端面３１５Ｃと第１側端面３１５Ａとが交わる第１隅部３１６Ａ及び下端面３１５Ｃと第２側端面３１５Ｂとが交わる第２隅部３１６Ｂに電界が集中しやすい。
【0072】
〔第２トランジスタ４００〕
次に、第２トランジスタ４００について詳細に説明する。図７は、第１実施形態における第２トランジスタ４００の単位セルを示す平面図であり、図８は、第１実施形態における第２トランジスタ４００を示す断面図である。図８は、図７中のVIII-VIII線に沿った断面図に相当する。
次に、第２トランジスタ４００について詳細に説明する。図７は、第１実施形態における第２トランジスタ４００の単位セルを示す平面図であり、図８は、第１実施形態における第２トランジスタ４００を示す断面図である。図８は、図７中のVIII-VIII線に沿った断面図に相当する。
【0073】
第２トランジスタ４００は、主として、炭化珪素基板４１０と、ゲート電極４３１と、ソース電極４３２と、ドレイン電極４３３とを有する。
【0074】
炭化珪素基板４１０は、炭化珪素単結晶基板４０６と、炭化珪素単結晶基板４０６の上の炭化珪素エピタキシャル層４０７とを含む。炭化珪素基板４１０は、主面４１０Ａと、主面４１０Ａとは反対側の主面４１０Ｂとを有する。炭化珪素エピタキシャル層４０７が主面４１０Ａを構成し、炭化珪素単結晶基板４０６が主面４１０Ｂを構成する。炭化珪素基板４１０の形状は、例えば直方体状である。主面４１０ＡはＺ１－Ｚ２方向に垂直な面である。＜１－１００＞はＹ１－Ｙ２方向に平行な方向である。炭化珪素単結晶基板４０６及び炭化珪素エピタキシャル層４０７は、例えばポリタイプ４Ｈの六方晶炭化珪素から構成されている。炭化珪素単結晶基板４０６は、例えば窒素等のｎ型不純物を含みｎ型を有する。炭化珪素基板４１０は第１半導体基板の一例であり、主面４１０Ａは第１主面の一例である。
【0075】
主面４１０Ａは、（０００１）がオフ方向に傾斜した面である。例えば、オフ方向は［１１－２０］である。例えば、主面４１０Ａは（０００１）がオフ方向（［１１－２０］）に８°以下のオフ角だけ傾斜した面である。オフ角は、例えば１°以上であってもよいし、２°以上であってもよい。オフ角は、６°以下であってもよいし、４°以下であってもよい。
【0076】
［１１－２０］は（０００１）内の方位である。しかし、主面４１０Ａが（０００１）がオフ方向に傾斜した面であるため、［１１－２０］は主面４１０Ａ内の方位ではない。Ｘ１方向は［１１－２０］を主面４１０Ａに投影した方位に相当し、Ｘ２方向は［－１－１２０］を主面４１０Ａに投影した方位に相当する。
【0077】
第２トランジスタ４００は、活性領域４０１と、活性領域４０１の周囲に設けられた終端領域４０２とを有する。
【0078】
活性領域４０１において、炭化珪素エピタキシャル層２０７は、主として、ドリフト領域４１１と、ボディ領域４１２と、ソース領域４１３と、コンタクト領域４１４と、電界緩和領域４１５とを有する。
【0079】
ドリフト領域４１１は、例えば窒素等のｎ型不純物を含み、ｎ型の導電型を有する。ドリフト領域４１１は、主面４１０Ｂを構成する。ボディ領域４１２は、ドリフト領域４１１に接している。ボディ領域４１２は、例えばアルミニウム等のｐ型不純物を含み、ｐ型の導電型を有する。ソース領域４１３は、ボディ領域４１２によってドリフト領域４１１から隔てられるようにボディ領域４１２上に設けられている。ソース領域４１３は、例えば窒素又はリン等のｎ型不純物を含み、ｎ型の導電型を有する。ソース領域４１３は、主面４１０Ａの一部を構成する。炭化珪素エピタキシャル層４０７がドリフト領域４１１の下にバッファ層を有してもよい。
【0080】
主面４１０Ａに、複数のゲートトレンチ４２０が設けられている。複数のゲートトレンチ４２０は、Ｙ１－Ｙ２方向に平行に延び、Ｘ１－Ｘ２方向に並んで配置されている。ゲートトレンチ４２０は、側面４２１と、底面４２２とにより規定されている。底面４２２は、側面４２１に連なっている。側面４２１は、ソース領域４１３及びボディ領域４１２を貫通している。側面４２１は、ドリフト領域４１１に至っている。底面４２２は、ドリフト領域４１１に位置している。底面４２２は、主面４１０Ａとほぼ平行である。側面４２１は、ソース領域４１３、ボディ領域４１２及びドリフト領域４１１により構成されている。底面４２２は、ドリフト領域４１１により構成されている。
【0081】
ゲートトレンチ４２０内に、側面４２１及び底面４２２に接するゲート絶縁膜４１７が形成されている。ゲート絶縁膜４１７は、底面４２２においてドリフト領域４１１に接している。ゲート絶縁膜４１７は、側面４２１においてソース領域４１３、ボディ領域４１２及びドリフト領域４１１に接している。
【0082】
ゲート電極４３１は、ゲート絶縁膜４１７上に設けられている。ゲート電極４３１は、例えば導電性不純物を含むポリシリコンから構成されている。ゲート電極４３１は、ゲートトレンチ４２０の内部に配置されている。ゲート電極４３１は、ソース領域４１３、ボディ領域４１２及びドリフト領域４１１に対面している。複数のゲート電極４３１は、Ｙ１－Ｙ２方向に平行に延び、Ｘ１－Ｘ２方向に並んで配置されている。Ｙ１－Ｙ２方向は第１方向の一例である。本実施形態では、炭化珪素基板４１０の＜１－１００＞と第１方向とのなす第１角度が０°である。
【0083】
コンタクト領域４１４は、Ｘ１－Ｘ２方向で隣り合うゲートトレンチ４２０の間に、各ゲートトレンチ４２０の側面４２１から離れて、ソース領域４１３を貫通し、ボディ領域４１２に接するように設けられている。コンタクト領域４１４は、主面４１０Ａの一部を構成する。コンタクト領域４１４は、例えばアルミニウム等のｐ型不純物を含み、ｐ型の導電型を有する。
【0084】
電界緩和領域４１５は、Ｘ１－Ｘ２方向で隣り合うゲートトレンチ４２０の間に、各ゲートトレンチ４２０の側面４２１から離れて、ボディ領域４１２から主面４１０Ｂに向けて延びるように設けられている。電界緩和領域４１５は、例えばアルミニウム等のｐ型不純物を含み、ｐ型の導電型を有する。電界緩和領域４１５は、下端面４１５Ｃと、第１側端面４１５Ａと、第２側端面４１５Ｂとを有する。下端面４１５Ｃは、ＸＹ平面にほぼ平行である。第１側端面４１５Ａ及び第２側端面４１５Ｂは、ＹＺ平面にほぼ平行である。第１側端面４１５Ａが第２側端面４１５ＢのＸ１側にある。下端面４１５Ｃ、第１側端面４１５Ａ及び第２側端面４１５Ｂは、ドリフト領域４１１に接する。
【0085】
ゲートトレンチ４２０及びゲート電極４３１を覆うように層間絶縁膜４３５が設けられている。層間絶縁膜４３５に、ソース領域４１３の一部及びコンタクト領域４１４を露出するコンタクトホール４３６が形成されている。
【0086】
ソース電極４３２は、層間絶縁膜４３５の上に設けられており、コンタクトホール４３６を通じて主面４１０Ａに接する。ソース電極４３２は、ソース領域４１３及びコンタクト領域４１４に電気的に接続されている。層間絶縁膜４３５は、ゲート電極４３１とソース電極４３２とを電気的に絶縁している。
【0087】
ドレイン電極４３３は、主面４１０Ｂに接する。ドレイン電極４３３は、ドリフト領域４１１に電気的に接続されている。
【0088】
第２トランジスタ４００は、ゲートトレンチ４２０の周期パターンの単位となる複数の第１単位セル４０３を活性領域４０１内に含む。複数の第１単位セル４０３は、Ｙ１－Ｙ２方向を長手方向とし、Ｘ１－Ｘ２方向に並ぶ。
【0089】
終端領域４０２は、例えば平面形状が環状の領域であり、主面４１０Ａの一部を構成する。終端領域４０２は、例えばアルミニウム等のｐ型不純物を含み、ｐ型の導電型を有する。
【0090】
第２トランジスタ４００では、ソース電極４３２とドレイン電極４３３との間に電圧が印加されると、電界緩和領域４１５の、下端面４１５Ｃと第１側端面４１５Ａとが交わる第１隅部４１６Ａ及び下端面４１５Ｃと第２側端面４１５Ｂとが交わる第２隅部４１６Ｂに電界が集中しやすい。
【0091】
〔第２ダイオード５００〕
次に、第２ダイオード５００について詳細に説明する。第２ダイオード５００は、ＪＢＳ構造を有するショットキーバリアダイオードである。図９は、第１実施形態における第２ダイオード５００の単位セルを示す図であり、図１０は、第１実施形態における第２ダイオード５００を示す断面図である。図１０は、図９中のX-X線に沿った断面図に相当する。
次に、第２ダイオード５００について詳細に説明する。第２ダイオード５００は、ＪＢＳ構造を有するショットキーバリアダイオードである。図９は、第１実施形態における第２ダイオード５００の単位セルを示す図であり、図１０は、第１実施形態における第２ダイオード５００を示す断面図である。図１０は、図９中のX-X線に沿った断面図に相当する。
【0092】
第２ダイオード５００は、主として、炭化珪素基板５１０と、アノード電極５３２と、カソード電極５３３とを有する。
【0093】
炭化珪素基板５１０は、炭化珪素単結晶基板５０６と、炭化珪素単結晶基板５０６の上の炭化珪素エピタキシャル層５０７とを含む。炭化珪素基板５１０は、主面５１０Ａと、主面５１０Ａとは反対側の主面５１０Ｂとを有する。炭化珪素エピタキシャル層５０７が主面５１０Ａを構成し、炭化珪素単結晶基板５０６が主面５１０Ｂを構成する。炭化珪素基板５１０の形状は、例えば直方体状である。主面５１０ＡはＺ１－Ｚ２方向に垂直な面である。＜１－１００＞はＹ１－Ｙ２方向に平行な方向である。炭化珪素単結晶基板５０６及び炭化珪素エピタキシャル層５０７は、例えばポリタイプ４Ｈの六方晶炭化珪素から構成されている。炭化珪素単結晶基板５０６は、例えば窒素等のｎ型不純物を含みｎ型を有する。炭化珪素基板５１０は第２半導体基板の一例であり、主面５１０Ａは第２主面の一例である。
【0094】
主面５１０Ａは、（０００１）がオフ方向に傾斜した面である。例えば、オフ方向は［１１－２０］である。例えば、主面５１０Ａは（０００１）がオフ方向（［１１－２０］）に８°以下のオフ角だけ傾斜した面である。オフ角は、例えば１°以上であってもよいし、２°以上であってもよい。オフ角は、６°以下であってもよいし、４°以下であってもよい。
【0095】
［１１－２０］は（０００１）内の方位である。しかし、主面５１０Ａが（０００１）がオフ方向に傾斜した面であるため、［１１－２０］は主面５１０Ａ内の方位ではない。Ｘ１方向は［１１－２０］を主面５１０Ａに投影した方位に相当し、Ｘ２方向は［－１－１２０］を主面５１０Ａに投影した方位に相当する。
【0096】
第２ダイオード５００は、活性領域５０１と、活性領域５０１の周囲に設けられた終端領域５０２とを有する。
【0097】
活性領域５０１において、炭化珪素エピタキシャル層５０７は、主として、ｎ型領域５１１と、複数のｐ型領域５１５とを有する。
【0098】
ｎ型領域５１１は、例えば窒素等のｎ型不純物を含み、ｎ型の導電型を有する。ｎ型領域５１１は、主面５１０Ｂを構成し、主面５１０Ａの一部を構成する。ｎ型領域５１１は第１半導体領域の一例である。
【0099】
複数のｐ型領域５１５は、主面５１０Ａに設けられている。ｐ型領域５１５は、主面５１０Ａの一部を構成する。複数のｐ型領域５１５は、Ｙ１－Ｙ２方向に平行に延び、Ｘ１－Ｘ２方向に並んで配置されている。ｐ型領域５１５は、例えばアルミニウム等のｐ型不純物を含み、ｐ型の導電型を有する。ｐ型領域５１５は、下端面５１５Ｃと、第１側端面５１５Ａと、第２側端面５１５Ｂとを有する。下端面５１５Ｃは、ＸＹ平面にほぼ平行である。第１側端面５１５Ａ及び第２側端面５１５Ｂは、ＹＺ平面にほぼ平行である。第１側端面５１５Ａが第２側端面５１５ＢのＸ１側にある。下端面５１５Ｃ、第１側端面５１５Ａ及び第２側端面５１５Ｂは、ｎ型領域５１１に接する。ｐ型領域５１５は第２導電型の半導体領域の一例である。Ｙ１－Ｙ２方向は第２方向の一例である。本実施形態では、炭化珪素基板５１０の＜１－１００＞と第２方向とのなす第２角度が０°である。
【0100】
アノード電極５３２は、主面５１０Ａに接する。アノード電極５３２は、ｎ型領域５１１及びｐ型領域５１５に電気的に接続されている。
【0101】
カソード電極５３３は、主面５１０Ｂに接する。カソード電極５３３は、ｎ型領域５１１に電気的に接続されている。
【0102】
第２ダイオード５００は、ｐ型領域５１５の周期パターンの単位となる複数の第２単位セル５０３を活性領域５０１内に含む。複数の第２単位セル５０３は、Ｙ１－Ｙ２方向を長手方向とし、Ｘ１－Ｘ２方向に並ぶ。
【0103】
終端領域５０２は、例えば平面形状が環状の領域であり、主面５１０Ａの一部を構成する。終端領域５０２は、例えばアルミニウム等のｐ型不純物を含み、ｐ型の導電型を有する。
【0104】
主面５１０Ａのアノード電極５３２から露出した部分に、炭化珪素基板５１０の結晶方位を特定する標識５１９が設けられていてもよい。標識５１９は直接的に結晶方位を表示してもよい。例えば［１１－２０］がどの方向を向いているのかをミラー指数又は三角形等の図形を用いて表示してもよい。また、製品番号の向き等により炭化珪素基板５１０の結晶方位を間接的に表示してもよい。
【0105】
第２ダイオード５００では、アノード電極５３２とカソード電極５３３との間に電圧が印加されると、ｐ型領域５１５の、下端面５１５Ｃと第１側端面５１５Ａとが交わる第１隅部５１６Ａ及び下端面５１５Ｃと第２側端面５１５Ｂとが交わる第２隅部５１６Ｂに電界が集中しやすい。
【0106】
〔第１実施形態の作用効果〕
ここで、第１実施形態の作用効果について説明する。
ここで、第１実施形態の作用効果について説明する。
【0107】
上アーム１８１では、絶縁基板１２３に第１トランジスタ２００及び第１ダイオード３００が実装され、第１トランジスタ２００と第１ダイオード３００とが、筐体１２２内で互いに並列に接続されている。このため、第１トランジスタ２００の温度が動作により上昇すれば、第１ダイオード３００の温度も上昇する。一般に、トランジスタの絶縁破壊電圧及びショットキーバリアダイオードの絶縁破壊電圧は温度依存性を有し、温度が高くなるに伴って絶縁破壊電圧が高くなる。絶縁破壊電圧の温度依存性は、炭化珪素の結晶方位に依存する。
【0108】
一般に、炭化珪素は絶縁破壊強度に異方性を有する。例えば、電界の強さが同等であれば、＜１１－２０＞に電界が印加された場合と、＜１－１００＞に電界が印加された場合とを比較すると、前者において絶縁破壊が生じやすい。
【0109】
従って、第１トランジスタ２００では、ドリフト領域２１１と電界緩和領域２１５の第１側端面２１５Ａ及び第２側端面２１５Ｂとのｐｎ接合界面において絶縁破壊が生じやすい。更に、第１トランジスタ２００では、＜１１－２０＞が主面２１０Ａに非平行であるため、ドリフト領域２１１と第２側端面２１５Ｂのｐｎ接合界面において、ドリフト領域２１１と第１側端面２１５Ａとのｐｎ接合界面よりも絶縁破壊が生じやすい。
【0110】
また、第１ダイオード３００では、ｎ型領域３１１とｐ型領域の第１側端面３１５Ａ及び第２側端面３１５Ｂとのｐｎ接合界面において絶縁破壊が生じやすい。更に、第１ダイオード３００では、＜１１－２０＞が主面３１０Ａに非平行であるため、ｎ型領域３１１と第２側端面３１５Ｂのｐｎ接合界面において、ｎ型領域３１１と第１側端面３１５Ａとのｐｎ接合界面よりも絶縁破壊が生じやすい。
【0111】
上述のように、第１トランジスタ２００では、ソース電極２３２とドレイン電極２３３との間に電圧が印加されると、電界緩和領域２１５の第１隅部２１６Ａ及び第２隅部２１６Ｂに電界が集中しやすい。また、ゲート電極２３１及び電界緩和領域２１５はＹ１－Ｙ２方向（＜１－１００＞）に平行に延びており、第１隅部２１６Ａ及び第２隅部２１６ＢもＹ１－Ｙ２方向（＜１－１００＞）に平行に延びている。
【0112】
このように、第１トランジスタ２００では、第１隅部２１６Ａ及び第２隅部２１６Ｂは、電界集中が生じやすい部分であるとともに、絶縁破壊しやすい部分である。そして、第１隅部２１６Ａ及び第２隅部２１６ＢがＹ１－Ｙ２方向の広範囲にわたって存在している。従って、第１トランジスタ２００では、第１隅部２１６Ａ及び第２隅部２１６ＢがＸ１－Ｘ２方向に平行に延びている場合と比較して、絶縁破壊が生じやすい。
【0113】
第１ダイオード３００では、アノード電極３３２とカソード電極３３３との間に電圧が印加されると、ｐ型領域３１５の第１隅部３１６Ａ及び第２隅部３１６Ｂに電界が集中しやすい。また、ｐ型領域３１５はＹ１－Ｙ２方向（＜１－１００＞）に平行に延びており、第１隅部３１６Ａ及び第２隅部３１６ＢもＹ１－Ｙ２方向（＜１－１００＞）に平行に延びている。
【0114】
このように、第１ダイオード３００では、第１隅部３１６Ａ及び第２隅部３１６Ｂは、電界集中が生じやすい部分であるとともに、絶縁破壊しやすい部分である。そして、第１隅部３１６Ａ及び第２隅部３１６ＢがＹ１－Ｙ２方向の広範囲にわたって存在している。従って、第１ダイオード３００では、第１隅部３１６Ａ及び第２隅部３１６ＢがＸ１－Ｘ２方向に平行に延びている場合と比較して、絶縁破壊が生じやすい。
【0115】
従って、温度上昇により第１トランジスタ２００の絶縁破壊電圧が上昇するとき、第１ダイオード３００の絶縁破壊電圧も温度上昇により、第１トランジスタ２００と同様の傾向で上昇する。このため、温度上昇に伴う上アーム１８１の誘導負荷アバランシェ耐量のばらつきを制御できる。
【0116】
また、筐体１２２内に複数の上アーム１８１が設けられている場合には、複数の上アーム１８１の間での温度上昇に伴う誘導負荷アバランシェ耐量のばらつきを制御できる。
【0117】
下アーム１８２では、絶縁基板１２３に第２トランジスタ４００及び第２ダイオード５００が実装され、第２トランジスタ４００と第２ダイオード５００とが、筐体１２２内で互いに並列に接続されている。このため、第２トランジスタ４００の温度が動作により上昇すれば、第２ダイオード５００の温度も上昇する。
【0118】
また、第２トランジスタ４００では、第１トランジスタ２００と同様の理由で、第１隅部４１６Ａ及び第２隅部４１６Ｂは、電界集中が生じやすい部分であるとともに、絶縁破壊しやすい部分である。そして、第１隅部４１６Ａ及び第２隅部４１６ＢがＹ１－Ｙ２方向の広範囲にわたって存在している。従って、第２トランジスタ４００では、第１隅部４１６Ａ及び第２隅部４１６ＢがＸ１－Ｘ２方向に平行に延びている場合と比較して、絶縁破壊が生じやすい。
【0119】
また、第２ダイオード５００では、第１ダイオード３００と同様の理由で、第１隅部５１６Ａ及び第２隅部５１６Ｂは、電界集中が生じやすい部分であるとともに、絶縁破壊しやすい部分である。そして、第１隅部５１６Ａ及び第２隅部５１６ＢがＹ１－Ｙ２方向の広範囲にわたって存在している。従って、第２ダイオード５００では、第１隅部５１６Ａ及び第２隅部５１６ＢがＸ１－Ｘ２方向に平行に延びている場合と比較して、絶縁破壊が生じやすい。
【0120】
従って、温度上昇により第２トランジスタ４００の絶縁破壊電圧が上昇するとき、第２ダイオード５００の絶縁破壊電圧も温度上昇により、第２トランジスタ４００と同様の傾向で上昇する。このため、温度上昇に伴う下アーム１８２の誘導負荷アバランシェ耐量のばらつきを制御できる。
【0121】
また、筐体１２２内に複数の下アーム１８２が設けられている場合には、複数の下アーム１８２の間での温度上昇に伴う誘導負荷アバランシェ耐量のばらつきを制御できる。
【0122】
上アーム１８１及び下アーム１８２のいずれにおいても誘導負荷アバランシェ耐量を向上できるため、半導体モジュール１００をパワーモジュールとして使用し、パワーモジュールの誘導負荷アバランシェ耐量のばらつきを制御できる。
【0123】
炭化珪素基板２１０、３１０、４１０及び５１０が用いられているため、高い絶縁破壊電圧を得やすい。また、上述のように、炭化珪素は絶縁破壊強度に異方性を有するが、基板の結晶方位に応じた構造とすることで、誘導負荷アバランシェ耐量のばらつきを制御しやすい。
【0124】
標識３１９、５１９が設けられている場合、炭化珪素基板３１０、５１０の結晶方位を考慮しながら第１ダイオード３００、第２ダイオード５００を絶縁基板１２３等に実装しやすくできる。なお、標識３１９、５１９は炭化珪素基板３１０、５１０ではなくアノード電極３３２、５３２に設けられていてもよい。
【0125】
第１実施形態において、第１角度は０°でなくてもよいが、好ましくは１０°以下であり、より好ましくは５°以下である。第１角度の０°からのずれが大きくなると、ボディ領域２１２，４１２のチャネルとして機能する部分における電子のチャネル移動度が低下するおそれがあるためである。
【0126】
また、第２角度は０°でなくてもよいが、好ましくは１０°以下であり、より好ましくは５°以下である。第２角度と第１角度との差が大きくなると、第１トランジスタ２００及び第１ダイオード３００の絶縁破壊電圧の温度特性が揃いにくくなったり、第２トランジスタ４００及び第２ダイオード５００の絶縁破壊電圧の温度特性が揃いにくくなったりし、誘導負荷アバランシェ耐量のばらつきを制御しにくくなるおそれがあるためである。
【0127】
（第２実施形態）
第２実施形態について説明する。第２実施形態は、第１トランジスタ、第１ダイオード、第２トランジスタ及び第２ダイオードの構成の点で第１実施形態と相違する。すなわち、第２実施形態に係る半導体装置は、第１トランジスタ２００、第１ダイオード３００、第２トランジスタ４００及び第２ダイオード５００に代えて、下記の第１トランジスタ６００、第１ダイオード７００、第２トランジスタ８００及び第２ダイオード９００を有する。
第２実施形態について説明する。第２実施形態は、第１トランジスタ、第１ダイオード、第２トランジスタ及び第２ダイオードの構成の点で第１実施形態と相違する。すなわち、第２実施形態に係る半導体装置は、第１トランジスタ２００、第１ダイオード３００、第２トランジスタ４００及び第２ダイオード５００に代えて、下記の第１トランジスタ６００、第１ダイオード７００、第２トランジスタ８００及び第２ダイオード９００を有する。
【0128】
〔第１トランジスタ６００〕
まず、第２実施形態における第１トランジスタ６００について詳細に説明する。図１１は、第２実施形態における第１トランジスタ６００の単位セルを示す図であり、図１２は、第２実施形態における第１トランジスタ６００を示す断面図である。図１２は、図１１中のXII-XII線に沿った断面図に相当する。
まず、第２実施形態における第１トランジスタ６００について詳細に説明する。図１１は、第２実施形態における第１トランジスタ６００の単位セルを示す図であり、図１２は、第２実施形態における第１トランジスタ６００を示す断面図である。図１２は、図１１中のXII-XII線に沿った断面図に相当する。
【0129】
第１トランジスタ６００は、第１トランジスタ２００と同様に、主として、炭化珪素基板２１０と、ゲート電極２３１と、ソース電極２３２と、ドレイン電極２３３とを有する。
【0130】
第２実施形態では、複数のゲートトレンチ２２０が、Ｘ１－Ｘ２方向に平行に延び、Ｙ１－ＹＸ２方向に並んで配置されている。また、複数のゲート電極２３１が、Ｘ１－Ｘ２方向に平行に延び、Ｙ１－Ｙ２方向に並んで配置されている。Ｘ１－Ｘ２方向は第１方向の一例である。本実施形態では、炭化珪素基板２１０の＜１－１００＞と第１方向とのなす第１角度が９０°である。
【0131】
電界緩和領域２１５は、Ｙ１－Ｙ２方向で隣り合うゲートトレンチ２２０の間に、各ゲートトレンチ２２０の側面２２１から離れて、ボディ領域２１２から主面２１０Ｂに向けて延びるように設けられている。下端面２１５Ｃは、ＸＹ平面にほぼ平行である。第１側端面２１５Ａ及び第２側端面２１５Ｂは、ＺＸ平面にほぼ平行である。第１側端面２１５Ａが第２側端面２１５ＢのＹ１側にある。
【0132】
第１トランジスタ６００は、ゲートトレンチ２２０の周期パターンの単位となる複数の第１単位セル６０３を活性領域２０１内に含む。複数の第１単位セル６０３は、Ｘ１－Ｘ２方向を長手方向とし、Ｙ１－Ｙ２方向に並ぶ。
【0133】
他の構成は第１トランジスタ２００と同様である。
【0134】
〔第１ダイオード７００〕
次に、第２実施形態における第１ダイオード７００について詳細に説明する。図１３は、第２実施形態における第１ダイオード７００の単位セルを示す図であり、図１４は、第２実施形態における第１ダイオード７００を示す断面図である。図１４は、図１３中のXIV-XIV線に沿った断面図に相当する。
次に、第２実施形態における第１ダイオード７００について詳細に説明する。図１３は、第２実施形態における第１ダイオード７００の単位セルを示す図であり、図１４は、第２実施形態における第１ダイオード７００を示す断面図である。図１４は、図１３中のXIV-XIV線に沿った断面図に相当する。
【0135】
第１ダイオード７００は、第１ダイオード３００と同様に、主として、炭化珪素基板３１０と、アノード電極３３２と、カソード電極３３３とを有する。
【0136】
第２実施形態では、複数のｐ型領域３１５が、Ｘ１－Ｘ２方向に平行に延び、Ｙ１－Ｙ２方向に並んで配置されている。下端面３１５Ｃは、ＸＹ平面にほぼ平行である。第１側端面３１５Ａ及び第２側端面３１５Ｂは、ＺＸ平面にほぼ平行である。第１側端面３１５Ａが第２側端面３１５ＢのＹ１側にある。Ｘ１－Ｘ２方向は第２方向の一例である。本実施形態では、炭化珪素基板３１０の＜１－１００＞と第２方向とのなす第２角度が９０°である。
【0137】
第１ダイオード７００は、ｐ型領域３１５の周期パターンの単位となる複数の第２単位セル７０３を活性領域３０１内に含む。複数の第２単位セル７０３は、Ｘ１－Ｘ２方向を長手方向とし、Ｙ１－Ｙ２方向に並ぶ。
【0138】
他の構成は第１ダイオード３００と同様である。
【0139】
〔第２トランジスタ８００〕
次に、第２実施形態における第２トランジスタ８００について詳細に説明する。図１５は、第２実施形態における第２トランジスタ８００の単位セルを示す図であり、図１６は、第２実施形態における第２トランジスタ８００を示す断面図である。図１６は、図１５中のXVI-XVI線に沿った断面図に相当する。
次に、第２実施形態における第２トランジスタ８００について詳細に説明する。図１５は、第２実施形態における第２トランジスタ８００の単位セルを示す図であり、図１６は、第２実施形態における第２トランジスタ８００を示す断面図である。図１６は、図１５中のXVI-XVI線に沿った断面図に相当する。
【0140】
第２トランジスタ８００は、第２トランジスタ４００と同様に、主として、炭化珪素基板４１０と、ゲート電極４３１と、ソース電極４３２と、ドレイン電極４３３とを有する。
【0141】
第２実施形態では、複数のゲートトレンチ４２０が、Ｘ１－Ｘ２方向に平行に延び、Ｙ１－ＹＸ２方向に並んで配置されている。また、複数のゲート電極４３１が、Ｘ１－Ｘ２方向に平行に延び、Ｙ１－Ｙ２方向に並んで配置されている。Ｘ１－Ｘ２方向は第１方向の一例である。本実施形態では、炭化珪素基板４１０の＜１－１００＞と第１方向とのなす第１角度が９０°である。
【0142】
電界緩和領域４１５は、Ｙ１－Ｙ２方向で隣り合うゲートトレンチ４２０の間に、各ゲートトレンチ４２０の側面４２１から離れて、ボディ領域４１２から主面４１０Ｂに向けて延びるように設けられている。下端面４１５Ｃは、ＸＹ平面にほぼ平行である。第１側端面４１５Ａ及び第２側端面４１５Ｂは、ＺＸ平面にほぼ平行である。第１側端面４１５Ａが第２側端面４１５ＢのＹ１側にある。
【0143】
第２トランジスタ８００は、ゲートトレンチ４２０の周期パターンの単位となる複数の第１単位セル８０３を活性領域４０１内に含む。複数の第１単位セル８０３は、Ｘ１－Ｘ２方向を長手方向とし、Ｙ１－Ｙ２方向に並ぶ。
【0144】
他の構成は第２トランジスタ４００と同様である。
【0145】
〔第２ダイオード９００〕
次に、第２実施形態における第２ダイオード９００について詳細に説明する。図１７は、第２実施形態における第２ダイオード９００の単位セルを示す図であり、図１８は、第２実施形態における第２ダイオード９００を示す断面図である。図１８は、図１７中のXVIII-XVIII線に沿った断面図に相当する。
次に、第２実施形態における第２ダイオード９００について詳細に説明する。図１７は、第２実施形態における第２ダイオード９００の単位セルを示す図であり、図１８は、第２実施形態における第２ダイオード９００を示す断面図である。図１８は、図１７中のXVIII-XVIII線に沿った断面図に相当する。
【0146】
第２ダイオード９００は、第２ダイオード５００と同様に、主として、炭化珪素基板５１０と、アノード電極５３２と、カソード電極５３３とを有する。
【0147】
第２実施形態では、複数のｐ型領域５１５が、Ｘ１－Ｘ２方向に平行に延び、Ｙ１－Ｙ２方向に並んで配置されている。下端面５１５Ｃは、ＸＹ平面にほぼ平行である。第１側端面５１５Ａ及び第２側端面５１５Ｂは、ＺＸ平面にほぼ平行である。第１側端面５１５Ａが第２側端面５１５ＢのＹ１側にある。Ｘ１－Ｘ２方向は第２方向の一例である。本実施形態では、炭化珪素基板５１０の＜１－１００＞と第２方向とのなす第２角度が９０°である。
【0148】
第２ダイオード９００は、ｐ型領域５１５の周期パターンの単位となる複数の第２単位セル９０３を活性領域５０１内に含む。複数の第２単位セル９０３は、Ｘ１－Ｘ２方向を長手方向とし、Ｙ１－Ｙ２方向に並ぶ。
【0149】
他の構成は第２ダイオード５００と同様である。
【0150】
〔第２実施形態の作用効果〕
ここで、第２実施形態の作用効果について説明する。
ここで、第２実施形態の作用効果について説明する。
【0151】
上述のように、電界の強さが同等であれば、＜１１－２０＞に電界が印加された場合と、＜１－１００＞に電界が印加された場合とを比較すると、前者において絶縁破壊が生じやすい。
【0152】
第１トランジスタ６００では、第１隅部２１６Ａ及び第２隅部２１６Ｂは、電界集中が生じやすい部分であるが、絶縁破壊しにくい部分である。そして、第１隅部２１６Ａ及び第２隅部２１６ＢがＸ１－Ｘ２方向の広範囲にわたって存在している。従って、第１トランジスタ２００では、第１隅部２１６Ａ及び第２隅部２１６ＢがＹ１－Ｙ２方向に平行に延びている場合と比較して、絶縁破壊が生じにくい。
【0153】
また、第１ダイオード７００では、第１隅部３１６Ａ及び第２隅部３１６Ｂは、電界集中が生じやすい部分であるが、絶縁破壊しにくい部分である。そして、第１隅部３１６Ａ及び第２隅部３１６ＢがＸ１－Ｘ２方向の広範囲にわたって存在している。従って、第１ダイオード３００では、第１隅部３１６Ａ及び第２隅部３１６ＢがＹ１－Ｙ２方向に平行に延びている場合と比較して、絶縁破壊が生じにくい。
【0154】
従って、温度上昇により第１トランジスタ６００の絶縁破壊電圧が上昇するとき、第１ダイオード７００の絶縁破壊電圧も温度上昇により、第１トランジスタ６００と同様の傾向で上昇する。このため、温度上昇に伴う上アーム１８１の誘導負荷アバランシェ耐量のばらつきを制御できる。
【0155】
また、筐体１２２内に複数の上アーム１８１が設けられている場合には、複数の上アーム１８１の間での温度上昇に伴う誘導負荷アバランシェ耐量のばらつきを制御できる。
【0156】
また、第２トランジスタ８００では、第１隅部４１６Ａ及び第２隅部４１６Ｂは、電界集中が生じやすい部分であるが、絶縁破壊しにくい部分である。そして、第１隅部４１６Ａ及び第２隅部４１６ＢがＸ１－Ｘ２方向の広範囲にわたって存在している。従って、第２トランジスタ８００では、第１隅部４１６Ａ及び第２隅部４１６ＢがＹ１－Ｙ２方向に平行に延びている場合と比較して、絶縁破壊が生じにくい。
【0157】
また、第２ダイオード９００では、第１隅部５１６Ａ及び第２隅部５１６Ｂは、電界集中が生じやすい部分であるが、絶縁破壊しにくい部分である。そして、第１隅部５１６Ａ及び第２隅部５１６ＢがＸ１－Ｘ２方向の広範囲にわたって存在している。従って、第２ダイオード９００では、第１隅部５１６Ａ及び第２隅部５１６ＢがＹ１－Ｙ２方向に平行に延びている場合と比較して、絶縁破壊が生じにくい。
【0158】
従って、温度上昇により第２トランジスタ８００の絶縁破壊電圧が上昇するとき、第２ダイオード９００の絶縁破壊電圧も温度上昇により、第２トランジスタ８００と同様の傾向で上昇する。このため、温度上昇に伴う下アーム１８２の誘導負荷アバランシェ耐量のばらつきを制御できる。
【0159】
また、筐体１２２内に複数の下アーム１８２が設けられている場合には、複数の下アーム１８２の間での温度上昇に伴う誘導負荷アバランシェ耐量のばらつきを制御できる。
【0160】
第２実施形態において、第１角度は９０°でなくてもよいが、好ましくは８０°以上１００°以下であり、より好ましくは８５°以上９５°以下である。第１角度の９０°からのずれが大きくなると、ボディ領域２１２，４１２のチャネルとして機能する部分における電子のチャネル移動度が低下するおそれがあるためである。
【0161】
また、第２角度は９０°でなくてもよいが、好ましくは８０°以上１００°以下であり、より好ましくは８５°以上９５°以下である。第２角度と第１角度との差が大きくなると、第１トランジスタ６００及び第１ダイオード７００の絶縁破壊電圧の温度特性が揃いにくくなったり、第２トランジスタ８００及び第２ダイオード９００の絶縁破壊電圧の温度特性が揃いにくくなったりし、誘導負荷アバランシェ耐量のばらつきを制御しにくくなるおそれがあるためである。
【0162】
複数の第１トランジスタ２００，６００が１個の第１ダイオード３００，７００に並列に接続されていてもよく、複数の第２トランジスタ４００，８００が１個の第２ダイオード５００，９００に並列に接続されていてもよい。これらの場合、それぞれ、上アーム１８１、下アーム１８２を流れる電流を増加させられる。
【0163】
複数の第１ダイオード３００，７００が１個の第１トランジスタ２００，６００に並列に接続されていてもよく、複数の第２ダイオード５００，９００が１個の第２トランジスタ４００，８００に並列に接続されていてもよい。これらの場合、それぞれ、上アーム１８１、下アーム１８２において、電流を還流させやすくなる。
【0164】
また、複数の第１トランジスタ２００，６００と複数の第１ダイオード３００，７００とが互いに並列に接続されていてもよく、複数の第２トランジスタ４００，８００と複数の第２ダイオード５００，９００とが互いに並列に接続されていてもよい。
【0165】
本開示において、半導体基板として窒化ガリウム基板又は酸化ガリウム基板等が用いられてもよい。
【0166】
第１トランジスタ２００，６００と第１ダイオード３００，７００との間の絶縁破壊電圧の差は、好ましくは１００Ｖ以下であり、より好ましくは８０Ｖ以下であり、更に好ましくは６０Ｖ以下である。絶縁破壊電圧の差が小さいほど、第１トランジスタ２００，６００及び第１ダイオード３００，７００の両方にアバランシェ電流が流れやすいためである。
【0167】
同様に、第２トランジスタ４００，８００と第２ダイオード５００，９００との間の絶縁破壊電圧の差は、好ましくは１００Ｖ以下であり、より好ましくは８０Ｖ以下であり、更に好ましくは６０Ｖ以下である。絶縁破壊電圧の差が小さいほど、第２トランジスタ４００，８００及び第２ダイオード５００，９００の両方にアバランシェ電流が流れやすいためである。
【0168】
第１ダイオード３００，７００の絶縁破壊電圧が第１トランジスタ２００，６００の絶縁破壊電圧よりも高いことが好ましく、第２ダイオード５００，９００の絶縁破壊電圧が第２トランジスタ４００，８００の絶縁破壊電圧よりも高いことが好ましい。この場合、第１トランジスタ２００，６００の絶縁破壊電圧と第１ダイオード３００，７００の絶縁破壊電圧との差を小さくしやすく、第２トランジスタ４００，８００の絶縁破壊電圧と第２ダイオード５００，９００の絶縁破壊電圧との差を小さくしやすい。
【0169】
第１トランジスタ２００，６００の絶縁破壊電圧、第１ダイオード３００，７００の絶縁破壊電圧、第２トランジスタ４００，８００の絶縁破壊電圧及び第２ダイオード５００，９００の絶縁破壊電圧は、好ましくは６００Ｖ以上であり、より好ましくは７００Ｖ以上であり、更に好ましくは８００Ｖ以上である。耐圧の向上により、多くの用途に用いることができる。
【0170】
なお、本開示において、絶縁破壊電圧とは、電流密度が１０ｍＡ／ｃｍ２の電流が逆方向に流れるときの電圧をいう。図１９は、破壊特性を示す図である。図１９の横軸は逆方向電圧を示し、縦軸は逆方向電流の電流密度を示す。図１９に示すように、トランジスタ及びショットキーバリアダイオードでは、逆方向電圧の増加につれて逆方向電流が増加し、逆方向電圧がある値を超えると、逆方向電流が急激に増加する。１０ｍＡ／ｃｍ２の電流密度は、概ね、逆方向電流が急激に増加しているときの電圧に対応する。
【0171】
第１トランジスタ２００，６００と、第１ダイオード３００，７００との間の距離は、好ましくは１．０ｃｍ以下であり、より好ましくは０．８ｃｍ以下である。第１トランジスタ２００，６００と、第１ダイオード３００，７００との間の距離が短いほど、集積度を高められる。また、この距離が短いほど、第１トランジスタ２００，６００で発生した熱により第１ダイオード３００，７００の温度も上昇しやすくなるが、誘導負荷アバランシェ耐量のばらつきを制御できる。２以上の第１トランジスタ２００，６００が設けられていたり、２以上の第１ダイオード３００，７００が設けられていたりする場合には、第１トランジスタ２００，６００と、第１ダイオード３００，７００との間の最も短い距離が、好ましくは１．０ｃｍ以下であり、より好ましくは０．８ｃｍ以下である。
【0172】
同様に、第２トランジスタ４００，８００と、第２ダイオード５００，９００との間の距離は、好ましくは１．０ｃｍ以下であり、より好ましくは０．８ｃｍ以下である。２以上の第２トランジスタ４００，８００が設けられていたり、２以上の第２ダイオード５００，９００が設けられていたりする場合には、第２トランジスタ４００，８００と、第２ダイオード５００，９００との間の最も短い距離が、好ましくは１．０ｃｍ以下であり、より好ましくは０．８ｃｍ以下である。
【0173】
第１トランジスタ２００において、Ｙ１－Ｙ２方向を長手方向とする第１単位セルが、Ｙ１－Ｙ２方向に複数並んでいてもよい。図２０は、第１実施形態における第１トランジスタ２００の変形例の単位セルを示す図である。この変形例では、Ｙ１－Ｙ２方向を長手方向とする複数の第１単位セル２０４がＹ１－Ｙ２方向に並んで配置されている。また、Ｙ１－Ｙ２方向に並ぶ複数の第１単位セル２０４から構成されるグループがＸ１－Ｘ２方向に複数並んで配置されている。
【0174】
第２トランジスタ４００においても、同様に、Ｙ１－Ｙ２方向を長手方向とする第１単位セルが、Ｙ１－Ｙ２方向に複数並んでいてもよい。
【0175】
また、第１ダイオード３００において、Ｙ１－Ｙ２方向を長手方向とする第２単位セルが、Ｙ１－Ｙ２方向に複数並んでいてもよい。図２１は、第１実施形態における第１ダイオード３００の変形例の単位セルを示す図である。この変形例では、Ｙ１－Ｙ２方向を長手方向とする複数の第２単位セル３０４がＹ１－Ｙ２方向に並んで配置されている。また、Ｙ１－Ｙ２方向に並ぶ複数の第２単位セル３０４から構成されるグループがＸ１－Ｘ２方向に複数並んで配置されている。
【0176】
第２ダイオード５００においても、同様に、Ｙ１－Ｙ２方向を長手方向とする第２単位セルが、Ｙ１－Ｙ２方向に複数並んでいてもよい。
【0177】
第１トランジスタ６００において、Ｘ１－Ｘ２方向を長手方向とする第１単位セルが、Ｘ１－Ｘ２方向に複数並んでいてもよい。図２２は、第２実施形態における第１トランジスタ６００の変形例の単位セルを示す図である。この変形例では、Ｘ１－Ｘ２方向を長手方向とする複数の第１単位セル６０４がＸ１－Ｘ２方向に並んで配置されている。また、Ｘ１－Ｘ２方向に並ぶ複数の第１単位セル６０４から構成されるグループがＹ１－Ｙ２方向に複数並んで配置されている。
【0178】
第２トランジスタ８００においても、同様に、Ｘ１－Ｘ２方向を長手方向とする第１単位セルが、Ｘ１－Ｘ２方向に複数並んでいてもよい。
【0179】
また、第１ダイオード７００において、Ｘ１－Ｘ２方向を長手方向とする第２単位セルが、Ｘ１－Ｘ２方向に複数並んでいてもよい。図２３は、第２実施形態における第１ダイオード７００の変形例の単位セルを示す図である。この変形例では、Ｘ１－Ｘ２方向を長手方向とする複数の第２単位セル７０４がＸ１－Ｘ２方向に並んで配置されている。また、Ｘ１－Ｘ２方向に並ぶ複数の第２単位セル７０４から構成されるグループがＹ１－Ｙ２方向に複数並んで配置されている。
【0180】
第２ダイオード９００においても、同様に、Ｘ１－Ｘ２方向を長手方向とする第２単位セルが、Ｘ１－Ｘ２方向に複数並んでいてもよい。
【0181】
以上、実施形態について詳述したが、特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【0182】
１００：半導体モジュール
１０１：Ｐ端子
１０２：Ｎ端子
１０３：Ｏ端子
１１１：第１導電パターン
１１２：第２導電パターン
１１３：第３導電パターン
１１４：導電層
１１６、１１７、１１８、１１９：接合材
１２１：放熱板
１２２：筐体
１２３：絶縁基板
１６１、１６２、１７１、１７２：ボンディングワイヤ
１８１：上アーム
１８２：下アーム
１９１、１９２：側壁部
１９３、１９４：端壁部
２００：第１トランジスタ
２０１：活性領域
２０２：終端領域
２０３、２０４：第１単位セル
２０６：炭化珪素単結晶基板
２０７：炭化珪素エピタキシャル層
２１０：炭化珪素基板（第１半導体基板）
２１０Ａ：主面（第１主面）
２１０Ｂ：主面
２１１：ドリフト領域
２１２：ボディ領域
２１３：ソース領域
２１４：コンタクト領域
２１５：電界緩和領域
２１５Ａ：第１側端面
２１５Ｂ：第２側端面
２１５Ｃ：下端面
２１６Ａ：第１隅部
２１６Ｂ：第２隅部
２１７：ゲート絶縁膜
２２０：ゲートトレンチ
２２１：側面
２２２：底面
２３１：ゲート電極
２３２：ソース電極
２３３：ドレイン電極
２３５：層間絶縁膜
２３６：コンタクトホール
３００：第１ダイオード
３０１：活性領域
３０２：終端領域
３０３、３０４：第２単位セル
３０６：炭化珪素単結晶基板
３０７：炭化珪素エピタキシャル層
３１０：炭化珪素基板（第２半導体基板）
３１０Ａ：主面（第２主面）
３１０Ｂ：主面
３１１：ｎ型領域（第１半導体領域）
３１５：ｐ型領域（第２半導体領域）
３１５Ａ：第１側端面
３１５Ｂ：第２側端面
３１５Ｃ：下端面
３１６Ａ：第１隅部
３１６Ｂ：第２隅部
３１９：標識
３３２：アノード電極
３３３：カソード電極
４００：第２トランジスタ
４０１：活性領域
４０２：終端領域
４０３：第１単位セル
４０６：炭化珪素単結晶基板
４０７：炭化珪素エピタキシャル層
４１０：炭化珪素基板（第１半導体領域））
４１０Ａ：主面（第１主面）
４１０Ｂ：主面
４１１：ドリフト領域
４１２：ボディ領域
４１３：ソース領域
４１４：コンタクト領域
４１５：電界緩和領域
４１５Ａ：第１側端面
４１５Ｂ：第２側端面
４１５Ｃ：下端面
４１６Ａ：第１隅部
４１６Ｂ：第２隅部
４１７：ゲート絶縁膜
４２０：ゲートトレンチ
４２１：側面
４２２：底面
４３１：ゲート電極
４３２：ソース電極
４３３：ドレイン電極
４３５：層間絶縁膜
４３６：コンタクトホール
５００：第２ダイオード
５０１：活性領域
５０２：終端領域
５０３：第２単位セル
５０６：炭化珪素単結晶基板
５０７：炭化珪素エピタキシャル層
５１０：炭化珪素基板（第２半導体基板）
５１０Ａ：主面（第２主面）
５１０Ｂ：主面
５１１：ｎ型領域（第１半導体領域）
５１５：ｐ型領域（第２半導体領域）
５１５Ａ：第１側端面
５１５Ｂ：第２側端面
５１５Ｃ：下端面
５１６Ａ：第１隅部
５１６Ｂ：第２隅部
５１９：標識
５３２：アノード電極
５３３：カソード電極
６００：第１トランジスタ
６０３、６０４：第１単位セル
７００：第１ダイオード
７０３、７０４：第２単位セル
８００：第２トランジスタ
８０３：第１単位セル
９００：第２ダイオード
９０３：第２単位セル
１０１：Ｐ端子
１０２：Ｎ端子
１０３：Ｏ端子
１１１：第１導電パターン
１１２：第２導電パターン
１１３：第３導電パターン
１１４：導電層
１１６、１１７、１１８、１１９：接合材
１２１：放熱板
１２２：筐体
１２３：絶縁基板
１６１、１６２、１７１、１７２：ボンディングワイヤ
１８１：上アーム
１８２：下アーム
１９１、１９２：側壁部
１９３、１９４：端壁部
２００：第１トランジスタ
２０１：活性領域
２０２：終端領域
２０３、２０４：第１単位セル
２０６：炭化珪素単結晶基板
２０７：炭化珪素エピタキシャル層
２１０：炭化珪素基板（第１半導体基板）
２１０Ａ：主面（第１主面）
２１０Ｂ：主面
２１１：ドリフト領域
２１２：ボディ領域
２１３：ソース領域
２１４：コンタクト領域
２１５：電界緩和領域
２１５Ａ：第１側端面
２１５Ｂ：第２側端面
２１５Ｃ：下端面
２１６Ａ：第１隅部
２１６Ｂ：第２隅部
２１７：ゲート絶縁膜
２２０：ゲートトレンチ
２２１：側面
２２２：底面
２３１：ゲート電極
２３２：ソース電極
２３３：ドレイン電極
２３５：層間絶縁膜
２３６：コンタクトホール
３００：第１ダイオード
３０１：活性領域
３０２：終端領域
３０３、３０４：第２単位セル
３０６：炭化珪素単結晶基板
３０７：炭化珪素エピタキシャル層
３１０：炭化珪素基板（第２半導体基板）
３１０Ａ：主面（第２主面）
３１０Ｂ：主面
３１１：ｎ型領域（第１半導体領域）
３１５：ｐ型領域（第２半導体領域）
３１５Ａ：第１側端面
３１５Ｂ：第２側端面
３１５Ｃ：下端面
３１６Ａ：第１隅部
３１６Ｂ：第２隅部
３１９：標識
３３２：アノード電極
３３３：カソード電極
４００：第２トランジスタ
４０１：活性領域
４０２：終端領域
４０３：第１単位セル
４０６：炭化珪素単結晶基板
４０７：炭化珪素エピタキシャル層
４１０：炭化珪素基板（第１半導体領域））
４１０Ａ：主面（第１主面）
４１０Ｂ：主面
４１１：ドリフト領域
４１２：ボディ領域
４１３：ソース領域
４１４：コンタクト領域
４１５：電界緩和領域
４１５Ａ：第１側端面
４１５Ｂ：第２側端面
４１５Ｃ：下端面
４１６Ａ：第１隅部
４１６Ｂ：第２隅部
４１７：ゲート絶縁膜
４２０：ゲートトレンチ
４２１：側面
４２２：底面
４３１：ゲート電極
４３２：ソース電極
４３３：ドレイン電極
４３５：層間絶縁膜
４３６：コンタクトホール
５００：第２ダイオード
５０１：活性領域
５０２：終端領域
５０３：第２単位セル
５０６：炭化珪素単結晶基板
５０７：炭化珪素エピタキシャル層
５１０：炭化珪素基板（第２半導体基板）
５１０Ａ：主面（第２主面）
５１０Ｂ：主面
５１１：ｎ型領域（第１半導体領域）
５１５：ｐ型領域（第２半導体領域）
５１５Ａ：第１側端面
５１５Ｂ：第２側端面
５１５Ｃ：下端面
５１６Ａ：第１隅部
５１６Ｂ：第２隅部
５１９：標識
５３２：アノード電極
５３３：カソード電極
６００：第１トランジスタ
６０３、６０４：第１単位セル
７００：第１ダイオード
７０３、７０４：第２単位セル
８００：第２トランジスタ
８０３：第１単位セル
９００：第２ダイオード
９０３：第２単位セル
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】