CN105431948A - 垂直功率晶体管器件 - Google Patents

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Abstract

一种功率金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）包括衬底、衬底之上的漂移层和漂移层之上的扩展层。扩展层包括通过结型栅极场效应（JFET）区分离的结型注入物对。栅极氧化物层在扩展层的顶上。栅极触点在栅极氧化物层的顶上。源极触点的每个源极触点在与栅极氧化物层和栅极触点分离的扩展层的部分上。漏极触点在与漂移层相对的衬底的表面上。

Description

垂直功率晶体管器件
技术领域
本公开涉及功率晶体管器件，并且特别涉及功率金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）器件。
背景技术
功率金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）是适于在大功率应用中使用的一种类型的晶体管。一般地，功率MOSFET器件具有垂直结构，其中，源极和栅极触点位于通过在衬底上形成的漂移层与漏极触点分离的MOSFET器件的第一表面上。垂直MOSFET有时称为垂直扩散的MOSFET（VDMOSFET）或双扩散的MOSFET（DMOSFET）。由于其垂直结构，功率MOSFET的额定电压是漂移层的掺杂和厚度的函数。相应地，高电压功率MOSFET可以用相对小的占用面积来实现。
图1示出了常规的功率MOSFET器件10。常规功率MOSFET器件10包括衬底12、在衬底12之上形成的漂移层14、在与衬底相对的漂移层14的表面中的一个或多个结型注入物16、以及在结型注入物16的每个结型注入物之间的结型栅极场效应晶体管（JFET）区18。结型注入物16的每个结型注入物由离子注入工艺来形成，并且包括深阱区20、基极区22和源极区24。每个深阱区20从与衬底12相对的漂移层14的角落向下延伸向衬底12，并且向内延伸向漂移层14的中心。深阱区20可以均匀地形成，或者包括一个或多个突出区，如图1中示出的那样。每个基极区22沿深阱区20的每个深阱区的内边缘的部分、从与衬底12相对的漂移层14的表面向下向衬底12垂直地形成。每个源极区24在与衬底12相对的漂移层14的表面上的浅的部分中形成，并且横向延伸以交叠深阱区20和基极区22的一部分而不延伸在任一个之上。JFET区18定义结型注入物16的每个结型注入物之间的沟道宽度26。
栅极氧化物层28位于与衬底12相对的漂移层14的表面上，并且在每个源极区24的表面的部分之间横向延伸，使得栅极氧化物层28部分地交叠和延伸在结型注入物16中的每个源极区24的表面之间。栅极触点30位于栅极氧化物层28的顶上。两个源极触点32每个位于与衬底12相对的漂移层14的表面上，使得源极触点32的每个源极触点分别部分地交叠结型注入物16中的一个的源极区24和深阱区20两者，并且不接触栅极氧化物层28或栅极触点30。漏极触点34位于与漂移层14相对的衬底12的表面上。
在操作中，当未对栅极触点30施加偏置电压并且漏极触点34被正偏置时，每个深阱区20与漂移层14之间的结被反向偏置，由此将常规功率MOSFET10置于断开状态下。在常规功率MOSFET10的断开状态下，源极与漏极触点之间的任何电压由漂移层14来支持。由于常规功率MOSFET10的垂直结构，可以在不损坏器件的情况下将大电压置于源极触点32与漏极触点34之间。
图2示出了当器件处在接通状态下时的常规功率MOSFET10的操作。当将正偏置施加于常规功率MOSFET10的栅极触点30时，在栅极触点30下面的漂移层14的表面处形成反型层沟道36，由此将常规功率MOSFET10置于接通状态下。在常规功率MOSFET10的接通状态下，允许电流（在图2中由阴影区示出）从源极触点32的每个源极触点流过反型层沟道36并流入漂移层14的JFET区18。一旦在JFET区18中，电流就向下穿过漂移层14流向漏极触点34。由在深阱区20、基极区22和漂移层14之间形成的结呈现的电场将JFET区18中的电流流动约束到具有JFET沟道宽度40的JFET沟道38中。在当由结型注入物16呈现的电场被减小时的离反型层沟道36的特定扩展距离42处，电流的流动被横向分布，或展开在漂移层14中，如图2中示出的那样。JFET沟道宽度40和扩展距离42确定功率MOSFET10的内阻，由此支配器件的性能。常规功率MOSFET10一般需要3微米或更宽的沟道宽度26，以便为器件的正确操作维持足够的JFET沟道宽度和40扩展距离42。
由深阱区20、基极区22和漂移层14之间的结形成的电场辐射穿过栅极氧化物层28，由此随时间物理地使栅极氧化物层28退化。最终，所述电场将导致栅极氧化物层28损坏，并且常规功率MOSFET10将停止运行。
相应地，需要能够处理断开状态下的高电压同时维持低接通状态电阻并且具有改进的寿命的功率MOSFET。
发明内容
本公开涉及一种晶体管器件，该晶体管器件包括衬底、衬底之上的漂移层、以及漂移层之上的扩展层。扩展层包括通过结型栅极场效应（JFET）区分离的结型注入物对。所述结型注入物的每个结型注入物可以包括深阱区、基极区和源极区。所述晶体管器件进一步包括栅极氧化物层、栅极触点、源极触点对和漏极触点。所述栅极氧化物层在所述扩展层的部分上，使得所述栅极氧化物层部分地交叠和延伸在每个结型注入物的每个源极区之间。所述栅极触点在所述栅极氧化物层的顶上。所述源极触点的每个源极触点在所述扩展层的部分上，使得每个源极触点分别部分地交叠每个结型注入物的源极区和深阱区两者。所述漏极触点在与所述漂移层相对的所述衬底的表面上。
根据一个实施例，所述扩展层具有缓变的掺杂轮廓，使得所述扩展层的掺杂浓度与所述扩展层中的点离JFET区的距离成比例地降低。
根据一个附加实施例，所述扩展层包括多个层，每个具有与该层离JFET区的距离成比例地逐渐降低的不同掺杂浓度。
通过将扩展层置于漂移层之上，可以在同时地维持或减小器件的接通电阻时减小每个结型注入物之间的间隔或JFET区的长度。通过减小每个结型注入物之间的间隔，在晶体管器件的反向偏置期间生成的电场的较大部分被结型注入物的每个结型注入物终止，由此减小栅极氧化物层所经受的电场，并增加器件的寿命。
在阅读与附图结合的优选实施例的下面详细描述后，本领域技术人员将领会本公开的范围并且认识到其附加方面。
附图说明
被并入且形成本说明书的部分的附图图示了本公开的几个方面，并且与描述一起用于解释本公开的原理。
图1示出了常规功率MOSFET器件的略图。
图2示出了图1中示出的常规功率MOSFET器件的操作的细节。
图3示出了根据本公开的一个实施例的功率MOSFET器件。
图4示出了根据本公开的一个实施例的、图3中示出的功率MOSFET器件的操作的细节。
图5示出了图3中示出的功率MOSFET器件的替代实施例。
图6-15图示了用于制造图3中示出的功率MOSFET器件的工艺。
图16示出了指示通过图3中示出的功率MOSFET器件实现的性能改进的图形。
图17示出了指示通过图3中示出的功率MOSFET器件实现的寿命改进的图形。
具体实施方式
以下阐述的实施例表示使本领域技术人员能够实践实施例的必要信息，并且图示了实践实施例的最佳模式。在阅读根据附图的下面描述时，本领域技术人员将理解本公开的概念，并且将认识到未在本文中特别提及的这些概念的应用。应当理解的是，这些概念和应用落在本公开和所附权利要求的范围内。
将理解的是，尽管术语第一、第二等可以在本文中被用来描述各种元件，但是这些元件不应当受限于这些术语。这些术语仅被用来将一个元件与另一个区分开。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，第一元件可以称为第二元件，并且，类似地，第二元件可以称为第一元件。如在本文中使用的，术语“和/或”包括关联的所列出项中的一个或多个的任何和所有组合。
将理解的是，当诸如层、区或衬底的元件被称为“在另一元件上”或延伸“到另一元件之上”时，其可以直接在另一元件上或直接延伸到另一元件上，或者介入元件也可以存在。相反，当元件被称为“直接在另一元件上”或“直接延伸到另一元件上”时，没有介入元件存在。同样地，将理解的是，当诸如层、区或衬底的元件被称为“在另一元件之上”或“在另一元件之上”延伸时，其可以直接在另一元件之上或直接在另一元件之上延伸，或者介入元件也可以存在。相反，当元件被称为“直接在另一元件之上”或“直接在另一元件之上”延伸时，没有介入元件存在。还将理解的是，当元件被称为“连接”或“耦接”到另一元件时，其可以直接连接或耦接到另一元件，或者介入元件可以存在。相反，当元件被称为“直接连接”或“直接耦接”到另一元件时，没有介入元件存在。
诸如“在…下面”或“在…上面”或“上面的”或“下面的”或“水平的”或“垂直的”的相对术语可以在本文中被用来描述如附图中图示的一个元件、层或区与另一个元件、层或区的关系。将理解的是，这些术语和上面讨论的那些旨在包含除附图中描绘的取向之外的、器件的不同取向。
本文中使用的术语仅为了描述特定实施例的目的，并且不旨在限制本公开。如在本文中使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另外明确地指示。将进一步理解的是，术语“包含（comprises）”、“包含（comprising）”、“包括（includes）”和/或“包括（including）”，当用在本文中时，指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其群组的存在或添加。
除非另外定义，在本文中使用的所有术语（包括技术和科学术语）具有与本公开所属的领域中的普通技术人员通常理解的相同的意义。将进一步理解的是，在本文中使用的术语应当被解释为，具有与该术语在本说明书和相关领域的上下文中的意义一致的意义，并且将不以理想化或过于正式的意义来解释，除非明显地在本文中被如此定义。
现在转向图3，示出了根据本公开的一个实施例的功率MOSFET器件44。功率MOSFET器件44包括衬底46、在衬底46之上形成的漂移层48、在漂移层48之上形成的扩展层50、在与漂移层48相对的扩展层50的表面中的一个或多个结型注入物52、以及在结型注入物52的每个结型注入物之间的结型栅极场效应晶体管（JFET）区54。结型注入物52的每个结型注入物可以由离子注入工艺来形成，并且可以包括深阱区56、基极区58和源极区60。每个深阱区56从与漂移层48相对的扩展层50的角落向下延伸向漂移层48，并且向内延伸向扩展层50的中心。深阱区56可以均匀地形成，或者包括一个或多个突出区。沿深阱区56的每个深阱区的内边缘的一部分、从与漂移层48相对的扩展层50的表面向下向漂移层48垂直地形成每个基极区58。每个源极区60在与漂移层48相对的扩展层50的表面上的浅的部分中形成，并且横向延伸以交叠深阱区56和基极区58的部分而不延伸在任一个之上。JFET区54定义结型注入物52的每个结型注入物之间的沟道宽度62。
栅极氧化物层64位于与漂移层48相对的扩展层50的表面上，并且在每个源极区60的表面的部分之间横向延伸，使得栅极氧化物层64部分地交叠和延伸在结型注入物52中的每个源极区60的表面之间。栅极触点66位于栅极氧化物层64的顶上。两个源极触点68每个位于与漂移层48相对的扩展层50的表面上，使得源极触点68的每个源极触点分别部分地交叠结型注入物52的源极区60和深阱区56两者，并且不接触栅极氧化物层64或栅极触点66。漏极触点70位于与漂移层48相对的衬底46的表面上。
在操作中，当未将偏置电压施加于栅极触点66并且漏极触点70被正偏置时，每个深阱区56与扩展层50之间的结被反向偏置，由此将功率MOSFET44置于断开状态下。在功率MOSFET44的断开状态下，源极与漏极触点之间的任何电压由漂移层48和扩展层50来支持。由于功率MOSFET44的垂直结构，可以在不损坏器件的情况下将大电压置于源极触点68与漏极触点70之间。
图4示出了功率MOSFET44的当器件处在接通状态下时的操作。当将正偏置施加于功率MOSFET44的栅极触点66时，在栅极触点66下面的扩展层50的表面处形成反型层沟道72，由此将功率MOSFET44置于接通状态下。在功率MOSFET44的接通状态下，允许电流（在图4中由阴影区示出）从源极触点68的每个源极触点流过反型层沟道72，并且流入JFET区54。一旦在JFET区54中，电流就向下穿过扩展层50流向漏极触点70。由在深阱区56、基极区58和扩展层50之间形成的结呈现的电场将JFET区54中的电流流动约束到具有JFET沟道宽度76的JFET沟道74中。
在当由结型注入物52呈现的电场被衰减时与反型层沟道72相距的特定扩展距离78处，电流的流动被横向分布，或展开在扩展层50中，如图4中示出的那样。以这样的方式对扩展层50进行掺杂，使得降低扩展层50中的电阻，由此通过增大JFET沟道宽度76和减小扩展距离78而减轻电场的影响。通过增大JFET沟道宽度76和减小扩展距离78，扩展层50显著降低功率MOSFET44的接通电阻。例如，功率MOSFET44的接通电阻当将器件定额以处理1200V时可以是大约2.2mΩ/cm2，并且当将器件定额以处理600V时可以是大约1.8mΩ/cm2。
通过降低功率MOSFET44的接通电阻，扩展层50允许减小结型注入物52的每个结型注入物之间的沟道宽度62。减小功率MOSFET44的沟道宽度62不仅改进器件的占用面积，而且改进寿命。当结型注入物52的每个结型注入物被移动得更靠近彼此时，由深阱区56、基极区58和扩展层50之间的结生成的电场的更大部分被相对的结型注入物52终止。相应地，栅极氧化物层64所经受的电场被显著减小，由此导致功率MOSFET44的改进的寿命。根据一个实施例，功率MOSFET44的沟道宽度62小于3微米。
功率MOSFET44例如可以是碳化硅（SiC）、砷化镓（GaAs）或氮化镓（GaN）器件。本领域普通技术人员应当领会到，可以将本公开的概念应用于任何材料系统。功率MOSFET44的衬底46可以是大约180-350微米厚的。取决于功率MOSFET44的额定电压，漂移层48可以是大约3.5-12微米厚的。扩展层50可以是大约1.0-2.5微米厚的。结型注入物52的每个结型注入物可以是大约1.0-2.0微米厚的。JFET区54可以是大约0.75-1.5微米厚的。
根据一个实施例，扩展层50是具有从大约2×1017cm-3到5×1016cm-3的掺杂浓度的N掺杂层。可以使扩展层50缓变，使得最靠近漂移层48的扩展层50的部分具有大约5×1016cm-3的掺杂浓度，该掺杂浓度随着扩展层50向上延伸被渐变为大约2×1017cm-3的掺杂浓度。根据附加实施例，扩展层50可以包括多个层。最靠近漂移层48的扩展层50的层可以具有大约5×1016cm-3的掺杂浓度。扩展层中的每个附加层的掺杂浓度可以与该层离JFET区54的距离成比例降低。最靠近漂移层48的扩展层50的层可以具有大约2×1017cm-3的掺杂浓度。
JFET区54可以是具有从大约1×1016cm-3到2×1017cm-3的掺杂浓度的N掺杂层。漂移层48可以是具有从大约6×1015cm-3到1.5×1016cm-3的掺杂浓度的N掺杂层。深阱区56可以是具有从大约5×1017cm-3到1×1020cm-3的掺杂浓度的重P掺杂区。基极区58可以是具有从大约5×1016cm-3到1×1019cm-3的掺杂浓度的P掺杂区。源极区60可以是具有从大约1×1019cm-3到1×1021cm-3的掺杂浓度的N掺杂区。N掺杂剂可以是氮、磷或任何其它合适的元素，如本领域普通技术人员将领会到的那样。P掺杂剂可以是铝、硼或任何其它合适的元素，如本领域普通技术人员将领会到的那样。
栅极触点66、源极触点68和漏极触点70可以由多个层组成。例如，触点的每个触点可以包括镍或镍铝的第一层、在第一层之上的钛的第二层、在第二层之上的钛镍的第三层、以及在第三层之上的铝的第四层。本领域普通技术人员将领会到，栅极触点66、源极触点68和漏极触点70可以由任何合适的材料形成。
图5示出了根据本公开的附加实施例的功率MOSFET44。图5中示出的功率MOSFET44基本上类似于图3的功率MOSFET，但进一步包括栅极氧化物层64与扩展层50之间的沟道再生长层80。提供沟道再生长层80以降低功率MOSFET44的阈值电压。特别地，深阱区56由于重掺杂水平而可以将功率MOSFET44的阈值电压升高到抑制最优性能的水平。相应地，沟道再生长层80可以抵消深阱区56的影响，从而降低功率MOSFET44的阈值电压。沟道再生长层80可以是具有从大约1×1015cm-3到1×1017cm-3的掺杂浓度的N掺杂区。
图6-15图示了用于制造图3中示出的功率MOSFET44的工艺。首先，如由图6所图示的，在衬底46的顶上生长漂移层48。本领域普通技术人员将领会到，在不脱离本公开的原理的情况下，可以使用任何合适的生长工艺来产生漂移层48。例如，可以使用化学气相沉积工艺来形成漂移层48。
接下来，如由图7所图示的，在漂移层48的顶上生长扩展层50。如以上讨论的，在不脱离本公开的原理的情况下，可以使用任何合适的生长工艺来创建扩展层50。根据一个实施例，扩展层50被生长为使其包括缓变的掺杂轮廓。
接下来，如由图8所图示的，将结型注入物52的每个结型注入物的深阱区56注入在扩展层50中。如本领域普通技术人员将领会到的，可以通过任何合适的注入工艺来注入深阱区56。例如，可以使用离子注入工艺来形成深阱区56。然后，如由图9所图示的那样注入基极区58，后面是如由图10所图示的源极区60。
接下来，如由图11所图示的，对JFET区54进行注入。如以上讨论的，在不脱离本公开的原理的情况下，可以使用任何合适的注入工艺来创建JFET区54。附加地，尽管未被图示，但JFET区54可以替代地可以经由生长工艺来创建。
接下来，如由图12所图示的，在扩展层50的顶上形成栅极氧化物层64，使得栅极氧化物层64部分地交叠和延伸在结型注入物52中的每个源极区60的表面之间。在图13中，在栅极氧化物层64的顶上形成栅极触点66。然后，在扩展层50的表面上形成源极触点68，使得源极触点68的每个源极触点分别部分地交叠结型注入物52的源极区60和深阱区56两者，并且不接触栅极氧化物层64或栅极触点66，如由图14所图示的那样。最后，在图15中，在与漂移层48相对的衬底46的表面上提供漏极触点70。
图16是描绘了扩展层50对功率MOSFET44的接通电阻的影响的图表。如所示出的，扩展层提供器件的接通电阻的大约20%的下降。
图17是描绘了扩展层50对栅极氧化物层64所经受的电场的影响的图表。因为扩展层50允许在不妨碍功率MOSFET44的性能的情况下将沟道宽度62减小，所以栅极氧化物层64所经受的电场的高达26%可以被相对的结型注入物52终止，由此显著提高器件的寿命。
本领域技术人员将认识到对本公开的优选实施例的改进和修改。所以这样的改进和修改被认为在本文中公开的概念和所附的权利要求的范围内。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种包括栅极、源极和漏极的晶体管器件，其中，栅极和源极通过至少JFET区、包括缓变或变化的掺杂轮廓的扩展层和漂移层与漏极分离。
2.根据权利要求1所述的晶体管器件，其中，JFET区、扩展层和漂移层包括碳化硅。
3.根据权利要求1所述的晶体管器件，其中，晶体管器件是垂直布置的金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）。
4.根据权利要求1所述的晶体管器件，其中，JFET区具有第一掺杂浓度，扩展层具有不同于第一掺杂浓度的第二掺杂浓度，以及漂移层具有不同于第一掺杂浓度和第二掺杂浓度的第三掺杂浓度。
5.根据权利要求4所述的晶体管器件，其中，扩展层具有大约2×1017cm-3到大约5×1016cm-3的范围中的掺杂浓度。
6.根据权利要求4所述的晶体管器件，其中，JFET区具有大约1×1016cm-3到大约2×1017cm-3的范围中的掺杂浓度。
7.根据权利要求1所述的晶体管器件，其中，JFET区的厚度在大约0.75微米到大约1微米的范围中。
8.根据权利要求1所述的晶体管器件，其中，扩展层的厚度在大约1.0微米到大约2.5微米的范围中。
9.根据权利要求1所述的晶体管器件，其中，漂移层的厚度在大约3.5微米到大约12微米的范围中。
10.根据权利要求1所述的晶体管器件，其中，晶体管器件的内阻小于大约2.2mΩ/cm2。
11.根据权利要求1所述的晶体管器件，其中，晶体管器件适于当在断开状态下时支持至少600V的源极和漏极之间的电压，并且进一步，其中，晶体管器件具有小于大约1.8mΩ/cm2的内阻。
12.根据权利要求1所述的晶体管器件，其中，晶体管器件适于当在断开状态下时支持至少1200V的源极和漏极之间的电压，并且进一步，其中，晶体管器件具有小于大约2.2mΩ/cm2的内阻。
13.一种晶体管器件，包括：
衬底；
衬底上的漂移层；
漂移层上的扩展层，扩展层包括通过JFET区分离的结型注入物对；
扩展层的表面上的栅极和源极；以及
与漂移层相对的衬底上的漏极。
14.根据权利要求13所述的晶体管器件，进一步包括栅极和扩展层之间的栅极氧化物层。
15.根据权利要求13所述的晶体管器件，其中，结型注入物对的每个结型注入物包括深阱区、基极区和源极区。
16.根据权利要求15所述的晶体管器件，其中，栅极在扩展层的部分上，使得栅极部分地交叠和延伸在结型注入物对中的每个源极区之间。
17.根据权利要求16所述的晶体管器件，其中，源极被划分为两个区段，并且源极的每个区段在扩展层的部分上，使得源极的每个区段分别部分地交叠结型注入物对的每个结型注入物的源极区和深阱区两者。
18.根据权利要求13所述的晶体管器件，其中，晶体管器件是垂直布置的金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）。
19.根据权利要求13所述的晶体管器件，其中，漂移层和扩展层包括碳化硅。
20.根据权利要求13所述的晶体管器件，其中，JFET区的宽度为大约3微米或更小。
21.根据权利要求20所述的晶体管器件，其中，晶体管器件的内阻小于大约2.2mΩ/cm2。
22.根据权利要求13所述的晶体管器件，其中，晶体管器件适于当在断开状态下时支持至少600V的源极和漏极之间的电压，并且进一步，其中，晶体管器件具有小于大约1.8mΩ/cm2的内阻。
23.根据权利要求13所述的晶体管器件，其中，晶体管器件适于当在断开状态下时支持至少1200V的源极和漏极之间的电压，并且进一步，其中，晶体管器件具有小于大约2.2mΩ/cm2的内阻。
24.根据权利要求13所述的晶体管器件，其中，漂移层的厚度在大约3.5微米到大约12微米的范围中。
25.根据权利要求13所述的晶体管器件，其中，扩展层的厚度在大约1.0微米到大约2.5微米的范围中。
26.根据权利要求13所述的晶体管器件，其中，JFET区的厚度在大约0.75微米到大约1.0微米的范围中。
27.根据权利要求13所述的晶体管器件，其中，结型注入物对的每个结型注入物的厚度在大约1.0微米到大约2.0微米的范围中。

Claims (28)

1.一种包括栅极、源极和漏极的晶体管器件，其中，栅极和源极通过至少JFET区、扩展层和漂移层与漏极分离。
2.根据权利要求1所述的晶体管器件，其中，JFET区、扩展层和漂移层包括碳化硅。
3.根据权利要求1所述的晶体管器件，其中，晶体管器件是垂直布置的金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）。
4.根据权利要求1所述的晶体管器件，其中，JFET区具有第一掺杂浓度，扩展层具有不同于第一掺杂浓度的第二掺杂浓度，以及漂移层具有不同于第一掺杂浓度和第二掺杂浓度的第三掺杂浓度。
5.根据权利要求4所述的晶体管器件，其中，扩展层具有大约2×1017cm-3到大约5×1016cm-3的范围中的掺杂浓度。
6.根据权利要求4所述的晶体管器件，其中，JFET区具有大约1×1016cm-3到大约2×1017cm-3的范围中的掺杂浓度。
7.根据权利要求1所述的晶体管器件，其中，扩展层具有缓变或变化的掺杂轮廓。
8.根据权利要求1所述的晶体管器件，其中，JFET区的厚度在大约0.75微米到大约1微米的范围中。
9.根据权利要求1所述的晶体管器件，其中，扩展层的厚度在大约1.0微米到大约2.5微米的范围中。
10.根据权利要求1所述的晶体管器件，其中，漂移层的厚度在大约3.5微米到大约12微米的范围中。
11.根据权利要求1所述的晶体管器件，其中，晶体管器件的内阻小于大约2.2mΩ/cm2。
12.根据权利要求1所述的晶体管器件，其中，晶体管器件适于当在断开状态下时支持至少600V的源极和漏极之间的电压，并且进一步，其中，晶体管器件具有小于大约1.8mΩ/cm2的内阻。
13.根据权利要求1所述的晶体管器件，其中，晶体管器件适于当在断开状态下时支持至少1200V的源极和漏极之间的电压，并且进一步，其中，晶体管器件具有小于大约2.2mΩ/cm2的内阻。
14.一种晶体管器件，包括：
衬底；
衬底上的漂移层；
漂移层上的扩展层，扩展层包括通过JFET区分离的结型注入物对；
扩展层的表面上的栅极和源极；以及
与漂移层相对的衬底上的漏极。
15.根据权利要求14所述的晶体管器件，进一步包括栅极和扩展层之间的栅极氧化物层。
16.根据权利要求14所述的晶体管器件，其中，结型注入物对的每个结型注入物包括深阱区、基极区和源极区。
17.根据权利要求16所述的晶体管器件，其中，栅极在扩展层的部分上，使得栅极部分地交叠和延伸在结型注入物对中的每个源极区之间。
18.根据权利要求17所述的晶体管器件，其中，源极被划分为两个区段，并且源极的每个区段在扩展层的部分上，使得源极的每个区段分别部分地交叠结型注入物对的每个结型注入物的源极区和深阱区两者。
19.根据权利要求14所述的晶体管器件，其中，晶体管器件是垂直布置的金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）。
20.根据权利要求14所述的晶体管器件，其中，漂移层和扩展层包括碳化硅。
21.根据权利要求14所述的晶体管器件，其中，JFET区的宽度为大约3微米或更小。
22.根据权利要求21所述的晶体管器件，其中，晶体管器件的内阻小于大约2.2mΩ/cm2。
23.根据权利要求14所述的晶体管器件，其中，晶体管器件适于当在断开状态下时支持至少600V的源极和漏极之间的电压，并且进一步，其中，晶体管器件具有小于大约1.8mΩ/cm2的内阻。
24.根据权利要求14所述的晶体管器件，其中，晶体管器件适于当在断开状态下时支持至少1200V的源极和漏极之间的电压，并且进一步，其中，晶体管器件具有小于大约2.2mΩ/cm2的内阻。
25.根据权利要求14所述的晶体管器件，其中，漂移层的厚度在大约3.5微米到大约12微米的范围中。
26.根据权利要求14所述的晶体管器件，其中，扩展层的厚度在大约1.0微米到大约2.5微米的范围中。
27.根据权利要求14所述的晶体管器件，其中，JFET区的厚度在大约0.75微米到大约1.0微米的范围中。
28.根据权利要求14所述的晶体管器件，其中，结型注入物对的每个结型注入物的厚度在大约1.0微米到大约2.0微米的范围中。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110137241A (zh) * 2018-02-09 2019-08-16 株式会社电装 碳化硅半导体基底和碳化硅半导体装置
US10818495B2 (en) 2018-07-12 2020-10-27 Alpha Power Solutions Limited Semiconductor devices and methods of making the same
CN112534586A (zh) * 2018-07-13 2021-03-19 克利公司 宽带隙半导体器件
CN112670344A (zh) * 2020-12-10 2021-04-16 复旦大学 一种渐变沟道的SiC MOSFET及其自对准工艺

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9331197B2 (en) 2013-08-08 2016-05-03 Cree, Inc. Vertical power transistor device
US10868169B2 (en) * 2013-09-20 2020-12-15 Cree, Inc. Monolithically integrated vertical power transistor and bypass diode
US10600903B2 (en) 2013-09-20 2020-03-24 Cree, Inc. Semiconductor device including a power transistor device and bypass diode
CN106898652B (zh) * 2017-03-09 2019-06-04 电子科技大学 一种碳化硅vdmos器件
US10608102B2 (en) 2017-09-29 2020-03-31 Electronics And Telecommunications Research Institute Semiconductor device having a drain electrode contacting an epi material inside a through-hole and method of manufacturing the same
US10685886B2 (en) 2017-12-15 2020-06-16 International Business Machines Corporation Fabrication of logic devices and power devices on the same substrate
US11069804B2 (en) 2018-08-31 2021-07-20 Alpha And Omega Semiconductor (Cayman) Ltd. Integration of HVLDMOS with shared isolation region
JP7413701B2 (ja) 2019-10-03 2024-01-16 富士電機株式会社 窒化物半導体装置及び窒化物半導体装置の製造方法
CN116137283A (zh) 2021-11-17 2023-05-19 苏州东微半导体股份有限公司 半导体超结功率器件
TWI818652B (zh) * 2022-07-29 2023-10-11 鴻海精密工業股份有限公司 半導體裝置的製造方法
TWI808044B (zh) * 2022-10-27 2023-07-01 強茂股份有限公司 形成電流孔垂直式電子電晶體的製造方法及電流孔垂直式電子電晶體

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0748520B1 (de) * 1994-03-04 1998-12-16 Siemens Aktiengesellschaft Mis-struktur auf siliciumcarbid-basis mit hoher latch-up-festigkeit
US20060192256A1 (en) * 2005-01-21 2006-08-31 Cooper James A High-voltage power semiconductor device
JP2007184434A (ja) * 2006-01-10 2007-07-19 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置および半導体装置の製造方法
US20100013007A1 (en) * 2006-12-07 2010-01-21 Nobuki Miyakoshi Semiconductor device and method for manufacturing the same
US20120292742A1 (en) * 2011-05-20 2012-11-22 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Semiconductor device
CN103151371A (zh) * 2013-03-05 2013-06-12 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 一种晶圆结构以及应用其的功率器件

Family Cites Families (128)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL7700879A (nl) * 1977-01-28 1978-08-01 Philips Nv Halfgeleiderinrichting.
JPS5742164A (en) * 1980-08-27 1982-03-09 Hitachi Ltd Semiconductor device
JPS6149474A (ja) 1984-08-17 1986-03-11 Matsushita Electronics Corp 電界効果トランジスタおよびその製造方法
US4803533A (en) 1986-09-30 1989-02-07 General Electric Company IGT and MOSFET devices having reduced channel width
US4967243A (en) 1988-07-19 1990-10-30 General Electric Company Power transistor structure with high speed integral antiparallel Schottky diode
US5111253A (en) 1989-05-09 1992-05-05 General Electric Company Multicellular FET having a Schottky diode merged therewith
IT1247293B (it) 1990-05-09 1994-12-12 Int Rectifier Corp Dispositivo transistore di potenza presentante una regione ultra-profonda, a maggior concentrazione
JP3259330B2 (ja) * 1992-06-19 2002-02-25 株式会社日立製作所 半導体装置の製造方法
US5241195A (en) 1992-08-13 1993-08-31 North Carolina State University At Raleigh Merged P-I-N/Schottky power rectifier having extended P-I-N junction
JP2561413B2 (ja) 1993-02-23 1996-12-11 日産自動車株式会社 半導体装置
US5365102A (en) 1993-07-06 1994-11-15 North Carolina State University Schottky barrier rectifier with MOS trench
US5536977A (en) 1993-11-30 1996-07-16 Siliconix Incorporated Bidirectional current blocking MOSFET for battery disconnect switching
US5674766A (en) 1994-12-30 1997-10-07 Siliconix Incorporated Method of making a trench MOSFET with multi-resistivity drain to provide low on-resistance by varying dopant concentration in epitaxial layer
US5973367A (en) 1995-10-13 1999-10-26 Siliconix Incorporated Multiple gated MOSFET for use in DC-DC converter
JPH09146329A (ja) 1995-11-20 1997-06-06 Fuji Xerox Co Ltd 画像形成装置
US5689144A (en) 1996-05-15 1997-11-18 Siliconix Incorporated Four-terminal power MOSFET switch having reduced threshold voltage and on-resistance
US5886383A (en) 1997-01-10 1999-03-23 International Rectifier Corporation Integrated schottky diode and mosgated device
US6057558A (en) 1997-03-05 2000-05-02 Denson Corporation Silicon carbide semiconductor device and manufacturing method thereof
US5925910A (en) 1997-03-28 1999-07-20 Stmicroelectronics, Inc. DMOS transistors with schottky diode body structure
US6239463B1 (en) 1997-08-28 2001-05-29 Siliconix Incorporated Low resistance power MOSFET or other device containing silicon-germanium layer
US7084456B2 (en) 1999-05-25 2006-08-01 Advanced Analogic Technologies, Inc. Trench MOSFET with recessed clamping diode using graded doping
JP2006210368A (ja) 1999-07-02 2006-08-10 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 縦型半導体装置及びその製造方法
US7186609B2 (en) 1999-12-30 2007-03-06 Siliconix Incorporated Method of fabricating trench junction barrier rectifier
US6956238B2 (en) 2000-10-03 2005-10-18 Cree, Inc. Silicon carbide power metal-oxide semiconductor field effect transistors having a shorting channel and methods of fabricating silicon carbide metal-oxide semiconductor field effect transistors having a shorting channel
FR2814855B1 (fr) 2000-10-03 2003-10-31 St Microelectronics Sa Jonction schottky a barriere stable sur carbure de silicium
EP1204145B1 (en) 2000-10-23 2011-12-28 Panasonic Corporation Semiconductor element
CN1520616A (zh) * 2001-04-11 2004-08-11 ��˹�������뵼�幫˾ 具有防止基区穿通的横向延伸基区屏蔽区的功率半导体器件及其制造方法
US6683363B2 (en) 2001-07-03 2004-01-27 Fairchild Semiconductor Corporation Trench structure for semiconductor devices
US6621107B2 (en) 2001-08-23 2003-09-16 General Semiconductor, Inc. Trench DMOS transistor with embedded trench schottky rectifier
JP4097417B2 (ja) 2001-10-26 2008-06-11 株式会社ルネサステクノロジ 半導体装置
GB0202437D0 (en) 2002-02-02 2002-03-20 Koninkl Philips Electronics Nv Cellular mosfet devices and their manufacture
US6855970B2 (en) 2002-03-25 2005-02-15 Kabushiki Kaisha Toshiba High-breakdown-voltage semiconductor device
US7701001B2 (en) 2002-05-03 2010-04-20 International Rectifier Corporation Short channel trench power MOSFET with low threshold voltage
US7221010B2 (en) * 2002-12-20 2007-05-22 Cree, Inc. Vertical JFET limited silicon carbide power metal-oxide semiconductor field effect transistors
CN100544026C (zh) 2002-12-20 2009-09-23 克里公司 碳化硅功率mos场效应晶体管及制造方法
US7169634B2 (en) 2003-01-15 2007-01-30 Advanced Power Technology, Inc. Design and fabrication of rugged FRED
JP3964819B2 (ja) 2003-04-07 2007-08-22 株式会社東芝 絶縁ゲート型半導体装置
US6979863B2 (en) 2003-04-24 2005-12-27 Cree, Inc. Silicon carbide MOSFETs with integrated antiparallel junction barrier Schottky free wheeling diodes and methods of fabricating the same
US7652326B2 (en) 2003-05-20 2010-01-26 Fairchild Semiconductor Corporation Power semiconductor devices and methods of manufacture
JP2005011846A (ja) 2003-06-16 2005-01-13 Nissan Motor Co Ltd 半導体装置
JP4799829B2 (ja) 2003-08-27 2011-10-26 三菱電機株式会社 絶縁ゲート型トランジスタ及びインバータ回路
JP2005302925A (ja) * 2004-04-09 2005-10-27 Toshiba Corp 半導体装置
DE102004053760A1 (de) 2004-11-08 2006-05-11 Robert Bosch Gmbh Halbleitereinrichtung und Verfahren für deren Herstellung
JP4899405B2 (ja) 2004-11-08 2012-03-21 株式会社デンソー 炭化珪素半導体装置およびその製造方法
DE102004053761A1 (de) 2004-11-08 2006-05-18 Robert Bosch Gmbh Halbleitereinrichtung und Verfahren für deren Herstellung
US8836015B2 (en) 2005-02-11 2014-09-16 Alpha And Omega Semiconductor Incorporated Planar SRFET using no additional masks and layout method
US7737522B2 (en) 2005-02-11 2010-06-15 Alpha & Omega Semiconductor, Ltd. Trench junction barrier controlled Schottky device with top and bottom doped regions for enhancing forward current in a vertical direction
US7436022B2 (en) 2005-02-11 2008-10-14 Alpha & Omega Semiconductors, Ltd. Enhancing Schottky breakdown voltage (BV) without affecting an integrated MOSFET-Schottky device layout
US8110869B2 (en) 2005-02-11 2012-02-07 Alpha & Omega Semiconductor, Ltd Planar SRFET using no additional masks and layout method
US8362547B2 (en) 2005-02-11 2013-01-29 Alpha & Omega Semiconductor Limited MOS device with Schottky barrier controlling layer
JP4916671B2 (ja) 2005-03-31 2012-04-18 住友電工デバイス・イノベーション株式会社 半導体装置
JP2006344759A (ja) * 2005-06-08 2006-12-21 Sharp Corp トレンチ型ｍｏｓｆｅｔ及びその製造方法
US20070012983A1 (en) 2005-07-15 2007-01-18 Yang Robert K Terminations for semiconductor devices with floating vertical series capacitive structures
US8461648B2 (en) 2005-07-27 2013-06-11 Infineon Technologies Austria Ag Semiconductor component with a drift region and a drift control region
KR100674862B1 (ko) * 2005-08-25 2007-01-29 삼성전기주식회사 질화물 반도체 발광 소자
US7928470B2 (en) 2005-11-25 2011-04-19 Denso Corporation Semiconductor device having super junction MOS transistor and method for manufacturing the same
US7696598B2 (en) 2005-12-27 2010-04-13 Qspeed Semiconductor Inc. Ultrafast recovery diode
JP5017865B2 (ja) * 2006-01-17 2012-09-05 富士電機株式会社 半導体装置
KR101007478B1 (ko) 2006-02-07 2011-01-12 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 반도체 장치 및 그 제조 방법
JP4900662B2 (ja) 2006-03-02 2012-03-21 独立行政法人産業技術総合研究所 ショットキーダイオードを内蔵した炭化ケイ素ｍｏｓ電界効果トランジスタおよびその製造方法
JP5560519B2 (ja) 2006-04-11 2014-07-30 日産自動車株式会社 半導体装置及びその製造方法
JP2008016747A (ja) 2006-07-10 2008-01-24 Fuji Electric Holdings Co Ltd トレンチｍｏｓ型炭化珪素半導体装置およびその製造方法
CN101501859B (zh) 2006-08-17 2011-05-25 克里公司 高功率绝缘栅双极晶体管
US7595241B2 (en) 2006-08-23 2009-09-29 General Electric Company Method for fabricating silicon carbide vertical MOSFET devices
JP2008053448A (ja) 2006-08-24 2008-03-06 Rohm Co Ltd Ｍｉｓ型電界効果トランジスタおよびその製造方法
JP4863468B2 (ja) * 2006-09-15 2012-01-25 三菱レイヨン株式会社 光ディスクの製造方法
US20080142811A1 (en) * 2006-12-13 2008-06-19 General Electric Company MOSFET devices and methods of fabrication
JP4412335B2 (ja) 2007-02-23 2010-02-10 株式会社デンソー 炭化珪素半導体装置の製造方法
JP4450241B2 (ja) 2007-03-20 2010-04-14 株式会社デンソー 炭化珪素半導体装置の製造方法
US7982239B2 (en) 2007-06-13 2011-07-19 Northrop Grumman Corporation Power switching transistors
US8217419B2 (en) 2007-06-15 2012-07-10 Rohm Co., Ltd. Semiconductor device
JP4492735B2 (ja) 2007-06-20 2010-06-30 株式会社デンソー 半導体装置及び半導体装置の製造方法
JP4599379B2 (ja) 2007-08-31 2010-12-15 株式会社東芝 トレンチゲート型半導体装置
US7687825B2 (en) 2007-09-18 2010-03-30 Cree, Inc. Insulated gate bipolar conduction transistors (IBCTS) and related methods of fabrication
US7772621B2 (en) 2007-09-20 2010-08-10 Infineon Technologies Austria Ag Semiconductor device with structured current spread region and method
US7579632B2 (en) 2007-09-21 2009-08-25 Semiconductor Components Industries, L.L.C. Multi-channel ESD device and method therefor
JP2009094203A (ja) 2007-10-05 2009-04-30 Denso Corp 炭化珪素半導体装置
US7943987B2 (en) 2007-10-18 2011-05-17 Infineon Technologies Austria Ag Semiconductor component with a drift zone and a drift control zone
DE102007057674A1 (de) * 2007-11-30 2009-06-04 Osram Opto Semiconductors Gmbh LED mit Stromaufweitungsschicht
US7989882B2 (en) 2007-12-07 2011-08-02 Cree, Inc. Transistor with A-face conductive channel and trench protecting well region
US20090179297A1 (en) 2008-01-16 2009-07-16 Northrop Grumman Systems Corporation Junction barrier schottky diode with highly-doped channel region and methods
US7795691B2 (en) 2008-01-25 2010-09-14 Cree, Inc. Semiconductor transistor with P type re-grown channel layer
JP5369464B2 (ja) 2008-03-24 2013-12-18 富士電機株式会社 炭化珪素ｍｏｓ型半導体装置
JP5617175B2 (ja) 2008-04-17 2014-11-05 富士電機株式会社 ワイドバンドギャップ半導体装置とその製造方法
JP5326405B2 (ja) 2008-07-30 2013-10-30 株式会社デンソー ワイドバンドギャップ半導体装置
JP2010081043A (ja) 2008-09-24 2010-04-08 Oki Semiconductor Co Ltd Ｈブリッジ回路
US7906427B2 (en) 2008-10-14 2011-03-15 General Electric Company Dimension profiling of SiC devices
JP2012114104A (ja) * 2009-02-24 2012-06-14 Hitachi Ltd 蓄積型絶縁ゲート型電界効果型トランジスタ
JP5453903B2 (ja) * 2009-04-28 2014-03-26 富士電機株式会社 ワイドバンドギャップ半導体装置
DE102009033302B4 (de) 2009-07-15 2012-01-26 Infineon Technologies Ag Herstellungsverfahren für ein unipolares Halbleiter-Bauelement und Halbleitervorrichtung
JP4955128B2 (ja) 2009-08-19 2012-06-20 パナソニック株式会社 半導体素子、半導体装置および電力変換器
US8829614B2 (en) 2009-08-31 2014-09-09 Alpha And Omega Semiconductor Incorporated Integrated Schottky diode in high voltage semiconductor device
US20110156810A1 (en) 2009-12-30 2011-06-30 Intersil Americas Inc. Integrated dmos and schottky
EP2541609B1 (en) 2010-02-23 2019-07-03 Yoshitaka Sugawara Semiconductor device
JP2011228643A (ja) 2010-03-30 2011-11-10 Shindengen Electric Mfg Co Ltd 半導体装置及びその製造方法
US8415671B2 (en) * 2010-04-16 2013-04-09 Cree, Inc. Wide band-gap MOSFETs having a heterojunction under gate trenches thereof and related methods of forming such devices
WO2011133481A2 (en) 2010-04-20 2011-10-27 Maxpower Semiconductor Inc. Power mosfet with embedded recessed field plate and methods of fabrication
DE102011079747A1 (de) 2010-07-27 2012-02-02 Denso Corporation Halbleitervorrichtung mit Schaltelement und Freilaufdiode, sowie Steuerverfahren hierfür
DE102010039258B4 (de) 2010-08-12 2018-03-15 Infineon Technologies Austria Ag Transistorbauelement mit reduziertem Kurzschlussstrom
KR101888369B1 (ko) * 2010-10-12 2018-08-14 퀄컴 인코포레이티드 박형 기판을 갖는 수직 반도체 디바이스
CN102668348B (zh) 2010-10-29 2014-12-03 松下电器产业株式会社 转换器
CN102097560B (zh) * 2010-12-31 2012-11-14 厦门市三安光电科技有限公司 具有复合式双电流扩展层的氮化物发光二极管
JP5498431B2 (ja) 2011-02-02 2014-05-21 ローム株式会社 半導体装置およびその製造方法
WO2012105609A1 (ja) 2011-02-02 2012-08-09 ローム株式会社 半導体装置
US8575692B2 (en) * 2011-02-11 2013-11-05 Freescale Semiconductor, Inc. Near zero channel length field drift LDMOS
JP5881322B2 (ja) 2011-04-06 2016-03-09 ローム株式会社 半導体装置
CN103460390B (zh) 2011-04-08 2017-03-08 富士电机株式会社 碳化硅纵型场效应晶体管
US9349797B2 (en) * 2011-05-16 2016-05-24 Cree, Inc. SiC devices with high blocking voltage terminated by a negative bevel
EP2711986B1 (en) * 2011-05-18 2020-08-19 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device
US20120306009A1 (en) 2011-06-03 2012-12-06 Suku Kim Integration of superjunction mosfet and diode
US8686439B2 (en) 2011-06-27 2014-04-01 Panasonic Corporation Silicon carbide semiconductor element
CN103890955B (zh) 2011-07-27 2017-06-13 丰田自动车株式会社 半导体器件
JP2013030618A (ja) 2011-07-28 2013-02-07 Rohm Co Ltd 半導体装置
JP5745997B2 (ja) 2011-10-31 2015-07-08 トヨタ自動車株式会社 スイッチング素子とその製造方法
JP2013125827A (ja) 2011-12-14 2013-06-24 Toshiba Corp 半導体装置およびその製造方法
JP5677330B2 (ja) * 2012-01-20 2015-02-25 三菱電機株式会社 炭化珪素半導体装置およびその製造方法
CN102738334B (zh) * 2012-06-19 2015-07-08 厦门市三安光电科技有限公司 具有电流扩展层的发光二极管及其制作方法
US9214521B2 (en) 2012-06-21 2015-12-15 Infineon Technologies Ag Reverse conducting IGBT
US8637922B1 (en) 2012-07-19 2014-01-28 Infineon Technologies Ag Semiconductor device
US8901639B2 (en) 2012-07-26 2014-12-02 Cree, Inc. Monolithic bidirectional silicon carbide switching devices
US9166048B2 (en) * 2012-09-16 2015-10-20 Sensor Electronic Technology, Inc. Lateral/vertical semiconductor device
JP6082229B2 (ja) 2012-10-30 2017-02-15 住友化学株式会社 窒化物半導体素子およびその製造方法
JP6135364B2 (ja) 2013-07-26 2017-05-31 住友電気工業株式会社 炭化珪素半導体装置およびその製造方法
US9331197B2 (en) 2013-08-08 2016-05-03 Cree, Inc. Vertical power transistor device
US10868169B2 (en) 2013-09-20 2020-12-15 Cree, Inc. Monolithically integrated vertical power transistor and bypass diode
US10600903B2 (en) 2013-09-20 2020-03-24 Cree, Inc. Semiconductor device including a power transistor device and bypass diode
US20150084063A1 (en) 2013-09-20 2015-03-26 Cree, Inc. Semiconductor device with a current spreading layer
US9318597B2 (en) 2013-09-20 2016-04-19 Cree, Inc. Layout configurations for integrating schottky contacts into a power transistor device

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0748520B1 (de) * 1994-03-04 1998-12-16 Siemens Aktiengesellschaft Mis-struktur auf siliciumcarbid-basis mit hoher latch-up-festigkeit
US20060192256A1 (en) * 2005-01-21 2006-08-31 Cooper James A High-voltage power semiconductor device
JP2007184434A (ja) * 2006-01-10 2007-07-19 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置および半導体装置の製造方法
US20100013007A1 (en) * 2006-12-07 2010-01-21 Nobuki Miyakoshi Semiconductor device and method for manufacturing the same
US20120292742A1 (en) * 2011-05-20 2012-11-22 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Semiconductor device
CN103151371A (zh) * 2013-03-05 2013-06-12 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 一种晶圆结构以及应用其的功率器件

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110137241A (zh) * 2018-02-09 2019-08-16 株式会社电装 碳化硅半导体基底和碳化硅半导体装置
CN110137241B (zh) * 2018-02-09 2023-11-28 株式会社电装 碳化硅半导体基底和碳化硅半导体装置
US10818495B2 (en) 2018-07-12 2020-10-27 Alpha Power Solutions Limited Semiconductor devices and methods of making the same
CN112534586A (zh) * 2018-07-13 2021-03-19 克利公司 宽带隙半导体器件
CN112670344A (zh) * 2020-12-10 2021-04-16 复旦大学 一种渐变沟道的SiC MOSFET及其自对准工艺
CN112670344B (zh) * 2020-12-10 2022-07-22 复旦大学 一种渐变沟道的SiC MOSFET及其自对准工艺

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