CN1586014A - 大面积碳化硅器件及其制造方法 - Google Patents

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CN1586014A CNA028224124A CN02822412A CN1586014A CN 1586014 A CN1586014 A CN 1586014A CN A028224124 A CNA028224124 A CN A028224124A CN 02822412 A CN02822412 A CN 02822412A CN 1586014 A CN1586014 A CN 1586014A
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Abstract

提供了诸如光激励碳化硅闸流管之类的仅仅具有二个端子的大面积碳化硅器件。这些碳化硅器件被连接片选择性地并联连接。碳化硅闸流管还被提供成碳化硅闸流管的栅区部分被暴露，以便能量大于大约3.25eV的光能够激活闸流管的栅。这些碳化硅闸流管可以是对称的或不对称的。多个碳化硅闸流管可以被制作在一个晶片上、部分晶片上、或多个晶片上。坏的单元可以被确定，且好的单元被连接片选择性地连接。

Description

大面积碳化硅器件及其制造方法
发明的领域
本发明涉及到微电子器件及其制造方法，更确切地说是涉及到诸如光激励碳化硅闸流管之类的二端碳化硅器件及其制造方法。
发明的背景
在例如美国专利No.5539217(专利217)中，描述了碳化硅闸流管，此处将其公开列为参考。专利217所述的闸流管是三端器件，它具有栅极、器件第一侧上的阳极或阴极、以及器件相反侧上的其它阳极和阴极。这种碳化硅闸流管可以呈现出改进了的超过相似硅闸流管功率处置能力。
在美国专利No.5663580中，已经描述了具有集成光源和碳化硅有源层的光激励闸流管。这些器件可以包括四端器件，并包括用来触发其本身具有阳极和阴极端子的闸流管的发光二极管的阳极和阴极端子。
被光激励的硅闸流管已经被应用于大功率应用中。例如，在美国专利No.4779126中描述了光学触发的并联横向闸流管。
虽然碳化硅闸流管可以提供改进了的超过相似尺寸的硅器件的功率处置能力，但可能难以在碳化硅中得到大尺寸的闸流管。例如，在硅中，单个闸流管可以被制作在晶片上，使闸流管基本上与晶片尺寸相同。但制造无缺陷的碳化硅晶片，即使不是不可能，也可能是困难的。于是，占用整个晶片的器件可能具有组合在器件中的缺陷，这可能限制其性能。
发明的概述
本发明的各个实施方案提供了光激励的碳化硅闸流管和制造光激励碳化硅闸流管的方法。在本发明的具体实施方案中，具有第二导电类型的第一层碳化硅被提供在具有第一导电类型的碳化硅衬底上。具有第一导电类型的第一区碳化硅面对衬底被提供在第一层碳化硅上。具有第二导电类型的第二区碳化硅面对第一层碳化硅被提供在第一区碳化硅上，并被形成为使部分第一区碳化硅暴露于来自碳化硅闸流管外部的光源的光以便提供光激励栅区。第一电极被提供在第二区碳化硅上，且第二电极被提供在碳化硅衬底上。
在本发明的其它实施方案中，第二层碳化硅被排列在碳化硅衬底与第一层碳化硅之间。第二层碳化硅具有第一导电类型。
在本发明的其它实施方案中，第二层碳化硅被排列在碳化硅衬底与第一层碳化硅之间。第二层碳化硅是第二导电类型的，且其载流子浓度大于第一层碳化硅的载流子浓度。
在本发明的具体实施方案中，第一区碳化硅形成台面。在这些实施方案中，可以在由第一区碳化硅形成的台面外面的第一层碳化硅中提供第一导电类型碳化硅的第三区，以便提供结端子延伸。
在本发明的其它实施方案中，具有第一导电类型的第三区碳化硅被提供在第一区碳化硅的暴露部分中。这种第三区碳化硅的载流子浓度可以大于第一区碳化硅的载流子浓度。
而且，第二区碳化硅可以被构造成将第一区碳化硅的针轮形状部分暴露于来自碳化硅闸流管外部的光源的光，以便提供具有针轮构造的光激励栅区。作为变通，第二区碳化硅可以是多个指状物，用来使第一区碳化硅的相应的多个指状物部分暴露于来自碳化硅闸流管外部的光源的光，以便提供与第二区碳化硅形成叉指的光激励栅区。
在本发明的其它实施方案中，提供了一种碳化硅闸流管，它具有第一导电类型的碳化硅衬底以及碳化硅衬底上的具有第二导电类型的第一层碳化硅。具有第一导电类型的第一区碳化硅面对衬底被提供在第一层碳化硅上。具有第二导电类型的第二区碳化硅也面对第一层被提供在第一区上。第一和第二区碳化硅被构造成将部分第一层碳化硅暴露于来自碳化硅闸流管外部的光源的光，以便提供光激励栅区。第一电极被提供在第二区碳化硅上，且第二电极也被提供在碳化硅衬底上。
在本发明的其它实施方案中，第二层碳化硅被排列在碳化硅衬底与第一层碳化硅之间，并具有第一导电类型。而且具有第二导电类型的第三区碳化硅可以被提供在第一层碳化硅的暴露部分中，且其载流子浓度可以大于第一层碳化硅的载流子浓度。
在本发明的其它实施方案中，第一和第二区碳化硅被构造成将第一层碳化硅的针轮形状部分暴露于来自碳化硅闸流管外部的光源的光，以便提供具有针轮构造的光激励栅区。作为变通，第一和第二区碳化硅可以是多个指状物，用来使第一层碳化硅的相应的多个指状物部分暴露于来自碳化硅闸流管外部的光源的光，以便提供与第一和第二区碳化硅形成叉指的光激励栅区。
在本发明的某些实施方案中，第一导电类型是n型导电碳化硅，而第二导电类型是p型导电碳化硅。在本发明的其它实施方案中，第一导电类型是p型导电碳化硅，而第二导电类型是n型导电碳化硅。
在本发明的其它实施方案中，由至少部分碳化硅晶片上的多个光激励的碳化硅闸流管单元来提供光激励碳化硅闸流管，光激励碳化硅闸流管单元具有构造成暴露于来自闸流管单元外部的光源的光的碳化硅晶片第一表面处的相应栅区，以及碳化硅晶片第一表面上的第一接触和与第一表面相对的碳化硅晶片第二表面上的第二接触。连接片电连接多个碳化硅闸流管单元中各个的第一接触。
在本发明的具体实施方案中，多个光激励碳化硅闸流管单元中仅仅被选择的单元被连接片电连接。在这些实施方案中，多个光激励碳化硅闸流管单元被选择的单元可以是闭锁电压大于预定电压数值的碳化硅闸流管。而且，与多个光激励碳化硅闸流管单元中不被选择的其它单元的第一接触相比，多个光激励碳化硅闸流管单元中被选择的单元可以具有从相应栅区延伸更大距离的第一接触，致使连接片仅仅接触到多个光激励碳化硅闸流管单元中被选择的单元的第一接触。作为变通，多个光激励碳化硅闸流管单元中被选择的单元可以具有第一接触。多个光激励碳化硅闸流管单元中不被选择的其它单元不具有第一接触，致使连接片仅仅电连接多个光激励碳化硅闸流管单元中被选择的单元。
而且，多个光激励闸流管单元可以包括上述任何一个实施方案。例如，可以由具有第一导电类型的碳化硅衬底和碳化硅衬底上具有第二导电类型的第一层碳化硅，来提供各个单元。具有第一导电类型的多个第一区碳化硅被提供在第二层碳化硅上，且具有第二导电类型的多个第二区碳化硅被构造成将多个第一区碳化硅相应单元的一部分暴露于来自碳化硅闸流管单元外部的光源的光，以便提供多个光激励栅区。多个电极被提供在相应的各个第二区碳化硅上，且电极面对第一层碳化硅被提供在碳化硅衬底上。上述的其它实施方案也可以被用作闸流管单元。
在本发明的其它实施方案中，借助于在至少部分碳化硅晶片上形成多个光激励碳化硅闸流管单元，来制造碳化硅闸流管。光激励碳化硅闸流管单元具有相应的构造成暴露于来自闸流管单元外部的光源的光的栅区以及具有相应栅区的多个碳化硅闸流管单元的第一侧上的第一接触和第二接触。对多个光激励碳化硅闸流管单元进行电学测试，以便挑选出多个光激励碳化硅闸流管单元中通过电学测试的单元。然后，多个光激励碳化硅闸流管单元中被挑选出的单元的第一接触的第一接触被选择性地互连。
在本发明的其它实施方案中，借助于选择性地淀积接触材料，以便为多个光激励碳化硅闸流管单元中挑选出的单元提供第一接触，且电连接淀积的接触材料，可以提供这种选择性互连。在这些实施方案中，淀积的接触材料可以提供多个光激励碳化硅闸流管单元中被挑选出的单元上的第一接触，致使多个光激励碳化硅闸流管单元中被挑选出的单元的第一接触的相应第一表面基本上是共平面的，且延伸超过多个光激励碳化硅闸流管单元中未被挑选的单元的接触的相应表面。借助于使导电连接片与多个光激励碳化硅闸流管单元中被挑选出的单元的第一接触的第一表面相互接触，可以形成此电连接。例如，可以借助于掩蔽多个光激励碳化硅闸流管单元中未被挑选的单元的接触区并淀积接触材料，以便在未被掩蔽的多个光激励碳化硅闸流管单元中被挑选出的单元的接触区上提供第一接触，来提供接触材料的选择性淀积。
在本发明的其它实施方案中，可以借助于淀积接触材料以提供多个光激励碳化硅闸流管单元相应的单元的第一接触，来选择性地互连第一接触。接触材料被从多个光激励碳化硅闸流管单元中未被选择的单元清除，并且对多个光激励碳化硅闸流管单元中选择的单元的被淀积接触材料进行互连。可以借助于清除接触材料，使多个光激励闸流管中被选择的单元的第一接触的相应第一表面基本上共平面并延伸超过多个光激励碳化硅闸流管中未被选择的单元的第一接触的相应表面，来提供接触材料的清除。与多个光激励碳化硅闸流管单元中被选择的单元的第一接触的第一表面相接触的导电连接片，可以电连接多个光激励碳化硅闸流管单元中被选择的单元的第一接触。
例如，借助于掩蔽多个光激励碳化硅闸流管单元中被选择的单元的第一接触，并腐蚀多个光激励碳化硅闸流管单元中的未被掩蔽单元的各个第一接触，可以完成接触材料的清除。
附图的简要说明
图1是根据本发明实施方案的光激励闸流管的俯视图；
图2是根据本发明实施方案的闸流管沿图1中A-A’线的剖面图；
图3是根据本发明变通实施方案的闸流管沿图1中A-A’线的剖面图；
图4是根据本发明其它变通实施方案的光激励闸流管的剖面图；
图5是根据本发明其它实施方案的光激励闸流管的俯视图；
图6是根据本发明实施方案的闸流管沿图5中B-B’线的剖面图；
图7是根据本发明实施方案的具有多个用来提供多闸流管器件的光激励碳化硅闸流管的部分晶片的俯视图；而
图8是根据本发明实施方案的包括用来互连多个光激励闸流管中选择的单元的导电片的多闸流管器件沿图7中C-C’线的剖面图。
优选实施方案的详细描述
以下参照附图来更详细地描述本发明，其中示出了本发明的各个优选实施方案。但本发明可以用不同发方式来实施，因而不应该被认为局限于此处所述的各个实施方案。而是提供这些实施方案来使本公开变得详细而完整，并全面地将本发明的范围告知本技术领域的熟练人员。在这些附图中，为了清晰起见，夸大了各个层和区的厚度。相似的参考号表示所有相似的元件。可以理解的是，当诸如层、区、或衬底之类的元件被称为在另一元件“上”或延伸“到”另一元件“上”时，此元件可以直接在另一元件上或直接延伸到另一元件上，或也可以存在插入的元件。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，就不存在插入的元件。而且，此处所述的各个实施方案也包括其互补导电类型的实施方案。
现在参照附图，图1-8是根据本发明的光激励二端碳化硅闸流管的各个实施方案的示意局部俯视图和剖面图。根据本发明实施方案的碳化硅闸流管可以由具有3C、2H、4H、6H、15R多型的碳化硅组成。在所示实施方案中，n+和n-以及p+和p-被标明“+”和“-，以便用本技术领域一般熟练人员众所周知的方式分别表示同一种材料的不同掺杂水平。p型碳化硅最好用铝或硼来掺杂，而n型碳化硅最好用氮或磷来掺杂。
图1是根据本发明实施方案的光激励二端碳化硅闸流管的俯视图。图2是根据本发明实施方案的光激励碳化硅闸流管的剖面图。如在图1和2中所见，诸如n+导电类型之类的第一导电类型的碳化硅衬底10具有其上提供的相同的第一导电类型的第一层12。虽然在图中示出了这种第一导电类型层12，但这种层可以是可选的，并可以被附加到衬底，以便获得具有稍许更高掺杂水平的区域。一般地说，与在取自体晶体的衬底中相比，在外延层中更容易产生这种更高的掺杂水平。但可以理解的是，若令人满意地掺杂，可以用单一层，当然可以是衬底，来代替这种复合层。因此，层12可以被认为是可选的。在任何情况下，在本发明的具体实施方案中，衬底10可以被掺杂到提供大约每立方厘米1018-1020的载流子浓度。而且，第一层12可以被掺杂到提供大约每立方厘米1018-1020的载流子浓度。第一层12的典型厚度约为0.5-5微米。衬底10的典型厚度约为8-18密耳。
如在图2中进一步所见，诸如p导电性的第二导电类型的碳化硅的可选第二层14可以被提供在第一层12上，以便提供不对称的闸流管。此可选第二层14可以被掺杂到提供大约每立方厘米1016-1018的载流子浓度。可选第二层14的典型厚度约为0.1-5微米。诸如p-导电性的第二导电类型的第三层16可以被提供在第二层14上，以便提供光激励二端闸流管的漂移层。此第三层16最好被掺杂到提供小于第二层14的载流子浓度。例如第三层16可以被掺杂到提供直至大约每立方厘米5×1016的载流子浓度。第三层16的典型厚度约为10-300微米。
诸如n导电性的第一导电类型的第四层18被提供在第三层16上，以便提供栅层。此第四层18可以被掺杂到提供大约每立方厘米1016-1018的载流子浓度。第四层18的典型厚度约为0.1-5微米。第四层可以被形成为台面，具有环绕台面外围的结终止延伸(JTE)区28以提供器件边沿端子。作为变通，如此处列为参考的美国专利No.5539217上述，可以由保护环，或由形成为具有延伸到衬底10的侧壁的台面的第一、第二、第三、第四层，来提供器件的边沿端子。
诸如p+导电性的第二导电类型碳化硅的区20被提供在第四层18上，并被形成为具有窗口25来暴露部分第四层18，以便提供栅区，当能量大于碳化硅带隙的光29入射到栅区上时，此栅区激活闸流管。第二导电类型碳化硅的区域20可以被掺杂到提供大约每立方厘米1018-1020的载流子浓度。区域20的典型厚度约为0.5-5微米。如在图2中所见，栅区也可以包括诸如n+导电性的第一导电类型碳化硅的可选区26，其载流子浓度高于漂移层18。接触22也可以被提供在区域20上，且接触24可以被提供在衬底10上，以便提供光激励闸流管的阳极和阴极。栅层的暴露部分可以有各种形状，包括图1所示的针轮结构。
如图2所示，第一导电类型碳化硅可以是n型碳化硅，而第二导电类型碳化硅可以是p型碳化硅。在这些实施方案中，接触22提供阳极接触，而接触24提供阴极接触。而且，接触22和接触24位于衬底10的相反的侧上，致使在衬底10的一个侧上仅仅提供有一个阳极或一个阴极接触。如上所述，本发明的实施方案还可以包括图2所示器件的互补器件。
可以如下来理解光激励闸流管的工作。当大的正向偏压相对于接触24被施加在接触22上时，漂移层与栅层之间的结被反向偏置并支持p-漂移层中的外加电压。在此阶段中，闸流管不导电，非常小的泄漏电流流过闸流管。借助于在栅区照射诸如能量超过大约3.25eV(例如大约0.382μm或更大的波长)的紫外(UV)光之类的光，闸流管能够被开通。由于反向偏置的结中光生作用，UV光产生电子-空穴对。光诱导的电子流向接触22，而空穴流向接触24。在此过程中，层18与层16之间的pn结以及外延层14与层12之间的pn结二者都被正向偏置，从而在p-漂移层中注入更多的空穴和电子。这些注入的空穴流向接触24，而注入的电子流向接触22，引起pn结的进一步正向偏置。若光强度足够，则正反馈开始，最终导致闸流管锁定在此“开通”状态中。在此锁定状态中，大电流密度能够在闸流管上比较小的正向电压降下从阳极流到阴极。于是，UV光开通了闸流管，并使电流能够流动。闸流管一旦被开通，借助于反转施加到接触24的电压的极性，借助于将外加电压降低到0，和/或利用其它常规技术，能够关断闸流管。
图3示出了本发明的其它实施方案，其中提供了一个对称的光激励二端碳化硅闸流管。如在图3中所见，此结构中没有第二层14。否则图3的结构可以与图2的结构相同。而且，如图2的结构那样，本发明的实施方案还可以包括图3所示器件的互补器件。
图4示出了本发明的其它实施方案，此实施方案可以使用第一导电类型的漂移层。如在图4中所见，衬底10具有诸如n+导电性之类的第一导电类型，并如上面参照图2所述具有提供在其上的可选的第一导电类型的碳化硅层12。诸如p型导电性之类的第二导电类型碳化硅的第二层34被提供在第一层上，以便提供栅层。诸如n-导电性之类的第一导电性碳化硅的第一区32被提供在第二层34上，且诸如p+导电性之类的第二导电类型碳化硅的第二区20被提供在第一层32上。第一区32和第二区20被形成来暴露第二层34的栅区。接触22被提供在第二区20上，且接触24被提供在衬底10上，以便提供阳极和阴极接触。还可以在第二层34的栅区中提供更高载流子浓度的第二导电类型碳化硅的可选区(未示出)。如图2和3的结构那样，本发明的实施方案还可以包括图4所示器件的互补器件。对于图2和3的结构的相应部分，物理尺寸和掺杂水平可以如上所述。
图5和6示出了本发明的其它实施方案，其中提供了一种叉指结构。如在图5和6中所见，多个窗口55提供了多个第二导电类型层的指状物62，其上形成了多个接触指状物64。同样，多个第一导电类型碳化硅的区域66可以被提供在第四层60中。第四层60也可以被形成为其周围具有边沿端子区68的台面。如图5中虚线所示，各个接触指状物64可以被接触指状物64的接触材料可选地连接到一起。或者，各个指状物可以被形成为条形，并如下所述利用接触片而接触到一起。
图5和6所示的叉指实施方案对应于图2的器件。但如根据本公开可以理解的那样，图3和4所示的各个实施方案以及互补器件也可以用叉指结构来实施。
在本发明的具体实施方案中，光激励碳化硅闸流管具有根据所希望的器件成品率的器件尺寸或截面积，其中的截面积被定义为器件边沿端子所限定的面积。于是，例如可以根据使用JTE的实施方案的JTE区28所限定的面积、台面边沿终止实施方案的台面面积、或保护环边沿终止器件的保护环所限定的面积，来确定截面积。例如，借助于确定碳化硅晶片部分上可以提供多少个分别隔离的给定尺寸的器件以及多大百分比的成品率可能与这种器件相关，可以确定这种器件尺寸。若碳化硅晶片部分上足够数目的器件可望质量足够好，以便提供所希望数目的可以并行互连来提供所希望的运行特性(例如电流处置能力)的器件，则可确定器件尺寸。例如，光激励碳化硅闸流管可以具有直至大约20平方厘米或以上的截面积。
如上所述，根据本发明实施方案的光激励碳化硅闸流管可以被提供在截面积大于碳化硅闸流管面积的晶片上，致使多个光激励碳化硅闸流管可以被提供在单个晶片上或部分晶片上。根据本发明实施方案的这种多个光激励碳化硅闸流管被示于图7和8中。如在图7和8中所见，由于光激励闸流管在器件的任何一个给定侧上仅仅具有单个端子，故此光激励闸流管可以容易地被并联连接，而无需复杂的互连系统。于是，虽然此处参照光激励碳化硅闸流管描述了本发明的各个实施方案，但此处对选择性互连碳化硅器件所述的技术也可以被用于在器件任何一个给定侧上具有单个端子的任何一种碳化硅器件。因此，本发明的实施方案可以被应用于碳化硅二极管之类。
图7和8示出了本发明的实施方案，其中在晶片上、部分晶片上、或多个晶片上，提供了多个光激励碳化硅闸流管。各个光激励碳化硅闸流管边沿可以由例如台面边沿终止、结终止延伸等来终止。例如，如其整个公开在此处被列为参考的2000年11月28日提交的题为“用于碳化硅肖特基器件的外延边沿终止以及制造其组合的碳化硅器件的方法”的共同受让的美国专利申请No.09/723710所述，光激励碳化硅闸流管可以具有边沿终止。器件的边沿终止可以提供器件的彼此隔离，致使可能组合有对其电学性质有不利影响的缺陷的器件，能够被隔离于没有这种缺陷的器件。
如在图7和8中所见，大量较小的光激励闸流管单元能够被并联连接。多个闸流管单元可以被提供并被电学测试，致使“好”单元可以被确定为通过电学测试例如闭锁指定的正向(阳极到阴极)电压的单元。坏的单元将不能通过电学测试，例如由于材料中的缺陷、加工问题、和/或其它缺陷而不能闭锁指定的电压。利用电学测试或本技术领域熟练人员熟知的测试，可以挑选出好的单元。
借助于选择性地改变好单元的接触材料的厚度，使接触延伸绕过坏单元的接触，好单元可以被选择性地连接。可以在形成接触之前用例如选择性淀积接触材料的方法，或在形成接触之后用例如选择性清除接触材料的方法，来实现接触厚度的这种调整。
确切地说，可以用光刻方法，借助于仅仅对好的单元曝光，使好单元接触区上的掩模被清除而保留坏单元接触区上的掩模，来仅仅连接好的单元。然后，可以在好单元的暴露的接触区上，诸如在好单元的阳极端子上淀积厚的金属(例如大约6-25微米)。或者，所有的单元都可以在例如阳极端子上接受厚的金属，并被测试，以便挑选出好单元和坏单元。然后可以用本技术领域熟练人员所知的诸如掩蔽好单元的接触以及选择性地腐蚀坏单元的接触之类的各种技术，来选择性地从坏单元清除厚的金属。同样，也可以采用剥离技术，其中，第一材料被淀积在坏单元上，然后提供接触材料的满铺淀积。然后可以剥离掉坏单元的接触材料，同时保留好单元上的接触材料。而且，可以采用一种自动化技术，其中，通不过电学测试就使坏单元的接触被电隔离于闸流管单元，或例如借助于熔化闸流管单元的接触而对于好单元改变厚度。无论在哪种情况下，利用平板的加压接触都仅仅会接触到具有厚的金属的好单元。UV光的路线可以由装配件内的光纤确定。
多个闸流管中被挑选出的单元的这种互连被示于图8中，图8是沿图7中C-C’线的剖面图。如在图8中所见，厚金属80被提供在已经通过了电学测试的单元上，同时，在没有通过电学测试的单元上可以提供较薄的金属82或甚至完全没有金属。厚金属80可以提供延伸绕过较薄金属82的相应表面的基本上共平面的第一表面。于是，已经通过了电学测试的各个单元就可以被连接片84互连。
如本技术领域熟练人员所知，可以利用诸如弹簧夹具或其它装置施加的压力，或甚至可以通过例如永久的焊料连接，来固定连接片84。连接片84可以是任何一种强度适合于对各个好单元的金属接触80之间的间隙进行搭桥的导电材料，并可以是诸如铝、铜之类的单个导电材料、或这些材料的复合物例如具有导电涂层的钢片。
闸流管单元外部的UV光源，例如通过利用光纤、光管、反射表面、自由空间、和/或本技术领域熟练人员所知其它光分配机构，将UV光提供到窗口86中。连接片84也可以是反射性的，以便于UV光在窗口86中的分布。
参照碳化硅的各种具体的层，已经描述了本发明。如本技术领域熟练人员可以理解的那样，根据本公开，用外延生长、离子注入、或用来产生碳化硅层的其它技术，可以提供这些层。因此，本发明的实施方案被认为包括具有此处所述碳化硅层的各种制造的结构。
虽然参照图1-8所述的具体结构已经描述了本发明，但如本技术领域熟练人员可以理解的那样，根据本公开，可以对这些结构进行各种修正而仍然受益于本发明的论述。例如，氧化层或钝化层可以被提供在图1-8的整个结构上，这使得UV光能够达及栅区。同样，诸如圆形之类的其它栅区图形也可以被采用。因此，不应该认为本发明局限于上述的具体结构。
同样，虽然参照光激励碳化硅器件已经描述了本发明，但如本技术领域熟练人员可以理解的那样，根据本公开，本发明的实施方案可以被用于任何一种在器件一侧上具有单个接触的二端器件。于是，可以用连接片选择性地互连其它形式的碳化硅器件，以便提供由多个碳化硅器件单元组成的大面积碳化硅器件。因此，不应该认为本发明局限于光激励闸流管。
在附图和说明书中，已经公开了本发明的典型优选实施方案，且虽然使用了具体的术语，但这些术语仅仅是在一般的和描述性的意义上被使用的，而不是为了限制的目的，本发明的范围由下列权利要求来陈述。

Claims (51)

1.一种碳化硅闸流管，它包含：
具有第一导电类型的碳化硅衬底；
碳化硅衬底上的具有第二导电类型的第一层碳化硅；
第一区碳化硅，它具有第一导电类型且与衬底相对位于第一层碳化硅上；
第二区碳化硅，它具有第二导电类型且与第一层碳化硅相对位于第一区碳化硅上，第二区碳化硅被构造成将部分第一区碳化硅暴露于来自碳化硅闸流管外部的光源的光，以便提供光激励栅区；
第二区碳化硅上的第一电极；以及
碳化硅衬底上的第二电极。
2.权利要求1的碳化硅闸流管，还包含第二层碳化硅，它排列在碳化硅衬底与第一层碳化硅之间，并具有第一导电类型。
3.权利要求1的碳化硅闸流管，还包含第二层碳化硅，它排列在碳化硅衬底与第一层碳化硅之间，第一层碳化硅是第二导电类型的，且其载流子浓度大于碳化硅衬底的载流子浓度。
4.权利要求1的碳化硅闸流管，其中，第一区碳化硅形成台面。
5.权利要求4的碳化硅闸流管，还在由第一区碳化硅所形成的台面外面包含第一导电类型的第三区碳化硅，以便提供边沿终止。
6.权利要求1的碳化硅闸流管，还在第一区碳化硅的暴露部分中包含具有第一导电类型且其载流子浓度大于第一区碳化硅的载流子浓度的第三区碳化硅。
7.权利要求1的碳化硅闸流管，其中，第一导电类型包含n型导电性碳化硅，且第二导电类型包含p型导电性碳化硅。
8.权利要求1的碳化硅闸流管，其中，第一导电类型包含p型导电性碳化硅，且第二导电类型包含n型导电性碳化硅。
9.权利要求1的碳化硅闸流管，其中，第二区碳化硅被构造成使第一区碳化硅的针轮形状部分暴露于来自碳化硅闸流管外部的光源的光，以便提供具有针轮结构的光激励栅区。
10.权利要求1的碳化硅闸流管，其中，第二区碳化硅包含多个指状物，这些指状物构造来使第一区碳化硅的相应的多个指状物部分暴露于来自碳化硅闸流管外部的光源的光，以便提供与第二区碳化硅形成叉指的光激励栅区。
11.一种碳化硅闸流管，它包含：
具有第一导电类型的碳化硅衬底；
碳化硅衬底上的具有第二导电类型的第一层碳化硅；
第一区碳化硅，它具有第一导电类型且与衬底相对位于第一层碳化硅上；
第二区碳化硅，它具有第二导电类型且与第一层碳化硅相对位于第一区碳化硅上，
其中，第一和第二区碳化硅被构造成将部分第一层碳化硅暴露于来自碳化硅闸流管外部的光源的光，以便提供光激励栅区；
第二区碳化硅上的第一电极；以及
碳化硅衬底上的第二电极。
12.权利要求11的碳化硅闸流管，还包含第二层碳化硅，它排列在碳化硅衬底与第一层碳化硅之间，并具有第一导电类型。
13.权利要求11的碳化硅闸流管，还在第一层碳化硅的暴露部分中包含具有第二导电类型且其载流子浓度大于第一层碳化硅的载流子浓度的第三区碳化硅。
14.权利要求11的碳化硅闸流管，其中，第一导电类型包含n型导电性碳化硅，且第二导电类型包含p型导电性碳化硅。
15.权利要求11的碳化硅闸流管，其中，第一导电类型包含p型导电性碳化硅，且第二导电类型包含n型导电性碳化硅。
16.权利要求11的碳化硅闸流管，其中，第一和第二区碳化硅被构造成使第一层碳化硅的针轮形状部分暴露于来自碳化硅闸流管外部的光源的光，以便提供具有针轮结构的光激励栅区。
17.权利要求11的碳化硅闸流管，其中，第一和第二区碳化硅包含多个指状物，这些指状物构造来使第一层碳化硅的相应的多个指状物部分暴露于来自碳化硅闸流管外部的光源的光，以便提供与第一和第二区碳化硅形成叉指的光激励栅区。
18.一种碳化硅器件，它包含：
至少部分碳化硅晶片上的多个碳化硅器件单元，这些碳化硅单元具有碳化硅晶片第一表面上的第一接触和碳化硅晶片第二表面上的第二接触；以及
电连接多个碳化硅单元中各单元的第一接触的连接片。
19.权利要求18的碳化硅器件，其中，多个碳化硅器件单元包含至少部分碳化硅晶片上的多个光激励碳化硅闸流管单元，这些光激励碳化硅闸流管单元在碳化硅晶片第一表面处具有构造成暴露于来自闸流管单元外部的光源的光的相应的栅区，以及碳化硅晶片第一表面上的第一接触和与第一表面相对的碳化硅晶片第二表面上的第二接触；且
其中，连接片包含电连接多个碳化硅闸流管单元中各单元的第一接触的连接片。
20.权利要求19的碳化硅器件，其中，多个光激励碳化硅闸流管单元中仅仅被选择的单元被连接片电连接。
21.权利要求20的碳化硅器件，其中，多个光激励碳化硅闸流管单元中被选择的单元包含闭锁电压大于预定电压数值的碳化硅闸流管单元。
22.权利要求20的碳化硅器件，其中，多个光激励碳化硅闸流管单元中被选择的各个具有的第一接触比多个光激励碳化硅闸流管单元中未被选择的其它单元的第一接触从相应的栅区延伸更大距离，致使连接片仅仅接触多个光激励碳化硅闸流管单元中被选择的单元的第一接触。
23.权利要求20的碳化硅器件，其中，多个光激励碳化硅闸流管单元中被选择的单元具有第一接触，而多个光激励碳化硅闸流管单元中未被选择的其它单元不具有第一接触，致使连接片仅仅电连接多个光激励碳化硅闸流管单元中被选择的单元。
24.权利要求19的碳化硅器件，其中，多个光激励闸流管单元包含：
具有第一导电类型的碳化硅衬底；
碳化硅衬底上的具有第二导电类型的第一层碳化硅；
多个第一区碳化硅，它具有第一导电类型且与衬底相对位于第一层碳化硅上；
多个第二区碳化硅，它具有第二导电类型且与第一层碳化硅相对位于第一区碳化硅上，多个第二区被构造成将多个第一区碳化硅中相应区的一部分暴露于来自碳化硅闸流管单元外部的光源的光，以便提供多个光激励栅区；
第二区碳化硅中相应区上的多个第一电极；以及
碳化硅衬底上的至少一个第二电极。
25.权利要求24的碳化硅器件，其中，多个光激励碳化硅闸流管单元还包含第二层碳化硅，它排列在碳化硅衬底与第一层碳化硅之间，并具有第一导电类型。
26.权利要求24的碳化硅器件，其中，多个光激励碳化硅闸流管单元还包含第二层碳化硅，它排列在碳化硅衬底与第一层碳化硅之间，第一层碳化硅是第二导电类型的，且其载流子浓度大于碳化硅衬底的载流子浓度。
27.权利要求24的碳化硅器件，其中，第一区碳化硅形成相应的多个台面。
28.权利要求27的碳化硅器件，还在由第一区碳化硅所形成的相应各个台面外围处的第一层碳化硅中包含第一导电类型的多个第三区碳化硅，以便提供边沿终止。
29.权利要求24的碳化硅器件，其中，多个光激励碳化硅闸流管单元还在第一区碳化硅的相应各个暴露部分中包含具有第一导电类型且其载流子浓度大于第一区碳化硅的载流子浓度的第三区碳化硅。
30.权利要求24的碳化硅器件，其中，第一导电类型包含n型导电性碳化硅，且第二导电类型包含p型导电性碳化硅。
31.权利要求24的碳化硅器件，其中，第一导电类型包含p型导电性碳化硅，且第二导电类型包含n型导电性碳化硅。
32.权利要求24的碳化硅器件，其中，第二区碳化硅被构造成使第一区碳化硅的针轮形状部分暴露于来自碳化硅闸流管单元外部的光源的光，以便提供具有针轮结构的光激励栅区。
33.权利要求24的碳化硅器件，其中，第二区碳化硅包含多个指状物，这些指状物构造来使相应的各个第一区碳化硅的相应多个指状物部分暴露于来自碳化硅闸流管单元外部的光源的光，以便提供与相应第二区碳化硅形成叉指的光激励栅区。
34.权利要求19的碳化硅器件，其中，多个光激励闸流管单元包含：
具有第一导电类型的碳化硅衬底；
碳化硅衬底上的具有第二导电类型的第一层碳化硅；
多个第一区碳化硅，它具有第一导电类型且与衬底相对位于第一层碳化硅上；
多个第二区碳化硅，它与第一层碳化硅相对位于多个第一区碳化硅中的相应区上且具有第二导电类型；
其中，相应的各个第一和第二区碳化硅被构造成将部分第一层碳化硅暴露于来自碳化硅闸流管外部的光源的光，以便提供光激励栅区；
相应的各个第二区碳化硅上的多个第一电极；以及
碳化硅衬底上面对第一层碳化硅的至少一个第二电极。
35.权利要求34的碳化硅器件，还包含第二层碳化硅，它排列在碳化硅衬底与第一层碳化硅之间，并具有第一导电类型。
36.权利要求34的碳化硅器件，还在第一层碳化硅的相应各个暴露部分中包含具有第二导电类型且其载流子浓度大于碳化硅衬底的载流子浓度的多个第三区碳化硅。
37.权利要求34的碳化硅器件，其中，第一导电类型包含n型导电性碳化硅，且第二导电类型包含p型导电性碳化硅。
38.权利要求34的碳化硅器件，其中，第一导电类型包含p型导电性碳化硅，且第二导电类型包含n型导电性碳化硅。
39.权利要求34的碳化硅器件，其中，相应各个第一和第二区碳化硅被构造成使第一层碳化硅的针轮形状部分暴露于来自碳化硅闸流管外部的光源的光，以便提供具有针轮结构的光激励栅区。
40.权利要求34的碳化硅器件，其中，相应各个第一和第二区碳化硅包含多个指状物，这些指状物构造来使第一层碳化硅的相应的多个指状物部分暴露于来自碳化硅闸流管外部的光源的光，以便提供与第一和第二区碳化硅形成叉指的光激励栅区。
41.一种制造碳化硅闸流管的方法，它包含：
在至少部分碳化硅晶片上形成多个光激励碳化硅闸流管单元，这些光激励碳化硅闸流管单元在碳化硅晶片第一表面处具有构造成暴露于来自闸流管单元外部的光源的光的相应的栅区以及碳化硅晶片第一表面上的第一接触和与第一表面相对的碳化硅晶片第二表面上的第二接触；
对多个光激励碳化硅闸流管单元进行电学测试，以便确认多个光激励碳化硅闸流管单元中通过电学测试的单元；以及
对多个光激励碳化硅闸流管单元中被确认的单元的第一接触进行选择性互连。
42.权利要求41的方法，其中，选择性地互连第一接触包含：
选择性地淀积接触材料，以便为多个光激励碳化硅闸流管单元中被确认的单元提供第一接触；以及
电连接淀积的接触材料。
43.权利要求42的方法，其中，淀积的接触材料在多个光激励碳化硅闸流管单元中被确认的单元上提供了第一接触，致使多个光激励碳化硅闸流管单元中被确认的单元的第一接触的相应第一表面基本上是共平面的，且延伸超过多个光激励碳化硅闸流管单元中未被确认为通过电学测试的单元的接触；且
其中，电连接包含使导电连接片与多个光激励碳化硅闸流管单元中被确认的单元的第一接触的第一表面相接触。
44.权利要求42的方法，其中，选择性地淀积接触材料包含：
对多个光激励碳化硅闸流管单元中未被确认通过电学测试的单元的接触区进行掩蔽；以及
淀积接触材料，以便在多个光激励碳化硅闸流管单元中未被掩蔽的被确认的单元的接触区上提供第一接触。
45.权利要求41的方法，其中，选择性地互连第一接触包含：
淀积接触材料，以便为多个光激励碳化硅闸流管单元中相应的单元提供第一接触；
从多个光激励碳化硅闸流管单元中未被确认通过电学测试的单元清除接触材料；以及
对多个光激励碳化硅闸流管单元中被确认的单元的淀积的接触材料进行电连接。
46.权利要求45的方法，其中，清除接触材料包含清除接触材料，使多个光激励碳化硅闸流管单元中被确认的单元的第一接触的相应第一表面基本上是共平面的，且延伸超过多个光激励碳化硅闸流管单元中未被确认为通过电学测试的单元的第一接触；且
其中，电连接包含使导电连接片与多个光激励碳化硅闸流管单元中被确认的单元的第一接触的第一表面相接触。
47.权利要求45的方法，其中，清除接触材料包含：
对多个光激励碳化硅闸流管单元中被确认的单元的第一接触进行掩蔽；以及
对多个光激励碳化硅闸流管单元中未被掩蔽的单元的各个第一接触中的第一接触进行腐蚀。
48.一种制造碳化硅器件的方法，它包含：
在至少部分碳化硅晶片上形成多个碳化硅器件单元，这些碳化硅器件单元具有碳化硅晶片第一表面上的第一接触和与第一表面相对的碳化硅晶片第二表面上的第二接触；
对多个碳化硅器件单元进行电学测试，以便确认多个碳化硅器件单元中通过电学测试的单元；以及
提供多个碳化硅器件中被确认的单元的第一接触，此第一接触比多个碳化硅器件单元中未被确认的单元的第一接触从碳化硅晶片的第一表面延伸更大的距离；以及
使导电连接片与被多个碳化硅器件单元中确认的单元的第一接触相接触。
49.权利要求48的方法，其中，提供第一接触包含：
对多个光激励碳化硅闸流管单元中未被确认为通过电学测试的单元的接触区进行掩蔽；以及
淀积接触材料，以便在未被掩蔽的多个光激励碳化硅闸流管单元中被确认的单元的接触区上提供第一接触。
50.权利要求48的方法，其中，提供第一接触包含：
淀积接触材料，以便为多个碳化硅器件单元中相应的单元提供第一接触；
从多个碳化硅器件单元中未被确认为通过电学测试的单元清除接触材料。
51.权利要求50的方法，其中，清除接触材料包含：
对多个光激励碳化硅闸流管单元中被确认的单元的第一接触进行掩蔽；以及
对多个光激励碳化硅闸流管单元中未被掩蔽的单元的各个第一接触的第一接触进行腐蚀。
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