DE102014216989A1 - Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung - Google Patents

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Abstract

Eine Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung umfasst Folgendes: eine Driftschicht (1b) eines ersten Leitungstyps; einen Schutzringbereich (2) eines zweiten Leitungstyps, der in einer Ringform in einem Abschnitt von einer Oberfläche der Driftschicht ausgebildet ist; einen Feldisolationsfilm (3), der auf der einen Oberfläche der Driftschicht ausgebildet ist und den Schutzringbereich umgibt; eine Schottky-Elektrode (4), die den Schutzringbereich und die Driftschicht umgibt, die innerhalb des Schutzringbereichs freiliegt, und ein äußeres Umfangsende aufweist, das auf dem Feldisolationsfilm liegt; und eine Oberflächenelektroden-Kontaktstelle (5) auf der Schottky-Elektrode, wobei ein äußeres Umfangsende der Oberflächenelektroden-Kontaktstelle mit dem Feldisolationsfilm über dem äußeren Umfangsende der Schottky-Elektrode in Kontakt kommt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung mit einer Schottky-Sperrschicht und insbesondere auf eine Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung, in der ein Teil einer Schottky-Elektrode, die eine Schottky-Sperrschicht bildet, mit einem Abschlussbereich wie z. B. einem Schutzring in Kontakt steht, und in der ein äußeres Umfangsende der Schottky-Elektrode sich auf einem Isolationsfilm befindet.
  • Da eine Schottky-Sperrschichtdiode (SBD) eine unipolare Vorrichtung ist, ist sie in der Lage, ihren Schaltverlust im Vergleich zu einer gewöhnlichen bipolaren Diode zu verringern. Die Stehspannungen von verfügbaren praktischen SBDs mit Silizium als ihren Bestandteilsmaterialien sind jedoch etwa maximal 50 V. Daher sind SBDs mit Silizium als ihren Bestandteilsmaterialien nicht geeignet für die Verwendung in Hochspannungsinvertern oder dergleichen. Im Gegensatz dazu können SBDs mit Siliziumcarbid als ihren Bestandteilsmaterialien, die leicht eine Stehspannung von etwa mehreren Kilovolt aufweisen, erhalten werden. Anwendungen auf elektrische Leistungsumsetzungsschaltungen von SBDs mit Siliziumcarbid als ihren Bestandteilsmaterialien haben daher in den letzten Jahren Aufmerksamkeit erlangt.
  • Als solche SBD mit Siliziumcarbid als ihrem Bestandteilsmaterial ist beispielsweise eine Vorrichtung, wie z. B. in der JP 2005-286197-A (1) beschrieben, bekannt. In der SBD, die in der JP 2005-286197-A (1) offenbart ist, ist eine Überlagerungsstruktur, in der eine Schottky-Elektrode über das äußere Umfangsende eines Schutzringbereichs erweitert ist, vorgesehen, um eine Verarmungsschicht, die um einen PN-Übergang zwischen dem Schutzringbereich und einer Halbleiterschicht vom n-Typ zum Zeitpunkt des statischen Anlegens einer hohen Spannung erzeugt wird, zu erweitern. Die Verwendung einer solchen Struktur ermöglicht, dass sich die Verarmungsschicht leicht in die Halbleiterschicht vom n-Typ erstreckt, so dass diese SBD eine Fähigkeit zum Blockieren einer hohen Spannung aufweist.
  • Bei einer solchen SBD, die hergestellt ist, um eine Schaltoperation mit hoher Frequenz durchzuführen, besteht eine Besorgnis, dass eine Konzentration des elektrischen Feldes in der Nähe des äußeren Umfangsendes der Schottky-Elektrode auftreten kann, was eine Stehspannungsverschlechterung der SBD verursacht.
  • Das heißt, bei der Schaltoperation, die einen Übergang von einem leitenden Zustand in einen Sperrzustand durchführt, wird eine abrupt ansteigende Spannung, d. h. eine Spannung mit hohem dv/dt, an die SBD angelegt. Zu diesem Zeitpunkt fließt ein Verschiebungsstrom, der zum Wert von dv/dt proportional ist, im Schutzringbereich der SBD, um den PN-Übergang zwischen dem Schutzringbereich und der Halbleiterschicht vom n-Typ aufzuladen. Der Schutzringbereich weist einen spezifischen Widerstandswert auf. Wenn der Verschiebungsstrom, der zum Wert von dv/dt proportional ist, fließt, wird ein elektrisches Feld, das zum Verschiebungsstrom proportional ist, im Schutzringbereich erzeugt.
  • In der herkömmlichen SBD wird die Schottky-Elektroden-Überlagerungsstruktur übernommen. Am äußeren Umfangsende der Schottky-Elektrode tritt ein Ätzrückstand in einer Form mit einem spitzen äußersten Ende auf, wenn die Schottky-Elektrode durch Ätzen ausgebildet wird. Wenn die SBD eine Schaltoperation mit hoher Frequenz in einer Situation durchführt, in der ein solcher Schottky-Elektroden-Rückstand, der an seinem äußersten Ende spitzig ist, existiert, kann sich ein elektrisches Feld, das durch einen Verschiebungsstrom erzeugt wird, leicht im Rückstandsabschnitt konzentrieren. Es besteht eine Besorgnis, dass die Konzentration des elektrischen Feldes zu einem Fehler in der Nähe des äußeren Umfangsendes der Schottky-Elektrode führen kann.
  • Angesichts der vorstehend beschriebenen Probleme besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung mit einer verbesserten Zuverlässigkeit selbst bei einer Schaltoperation mit hoher Frequenz zu schaffen.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung Folgendes: eine Driftschicht eines ersten Leitungstyps; einen Schutzringbereich eines zweiten Leitungstyps, der in Ringform in einem Abschnitt einer Oberfläche der Driftschicht ausgebildet ist; einen Feldisolationsfilm, der auf der einen Oberfläche der Driftschicht ausgebildet ist und den Schutzringbereich umgibt; eine Schottky-Elektrode, die den Schutzringbereich und die Driftschicht bedeckt, die innerhalb des Schutzringbereichs freiliegt, und ein äußeres Umfangsende aufweist, das auf dem Feldisolationsfilm liegt; und eine Oberflächenelektroden-Kontaktstelle auf der Schottky-Elektrode, wobei ein äußeres Umfangsende der Oberflächenelektroden-Kontaktstelle mit dem Feldisolationsfilm über dem äußeren Umfangsende der Schottky-Elektrode in Kontakt kommt.
  • Die vorliegende Erfindung macht es möglich, eine Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung mit verbesserter Zuverlässigkeit selbst bei einer Schaltoperation mit hoher Frequenz zu schaffen.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
  • Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:
  • 1A eine schematische Draufsicht der Konstruktion eines Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtungschips gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 1B eine Schnittansicht des Chips entlang der Linie A-A.
  • 2 eine schematische Schnittansicht der Konstruktion eines Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtungschips gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 3 eine schematische Schnittansicht der Konstruktion eines Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtungschips gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 4A–4C und 5A–5C Schnittansichten, die ein Verfahren zur Herstellung der Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung gemäß der Ausführungsform beschreiben.
  • 6 eine Schnittansicht der Konstruktion eines Modifikationsbeispiels eines Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtungschips gemäß der Ausführungsform.
  • Erste Ausführungsform
  • 1A ist eine schematische Draufsicht der Konstruktion eines Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtungschips gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 1B ist eine Schnittansicht des Chips entlang der Linie A-A. 1A und 1B zeigen ein Beispiel der Vorrichtung mit einer SBD, die als Halbleiterelement auf einem Siliziumcarbidsubstrat 1 vorgesehen ist. 1A zeigt für eine leichte Erläuterung nur Komponenten, die für das Verständnis der Positionsbeziehungen auf dem Siliziumcarbidsubstrat 1 erforderlich sind, in Draufsicht gesehen. Für Details sollte auf 1B Bezug genommen werden.
  • Wie in 1B gezeigt, ist die Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform unter Verwendung eines Siliziumcarbidsubstrats 1 ausgebildet, das aus einer Substratschicht 1a eines ersten Leitungstyps (in diesem Beispiel n-Typ) mit einer vergleichsweise hohen Störstellenkonzentration und einer Driftschicht 1b des ersten Leitungstyps mit einer vergleichsweise niedrigen Störstellenkonzentration, die epitaxial auf einer oberen Oberfläche der Substratschicht 1a gezüchtet ist, gebildet ist. Siliziumcarbid als Material des Substrats ist ein Halbleitermaterial mit einer Bandlücke, die breiter ist als jene von Silizium. Daher kann die Halbleitervorrichtung mit Siliziumcarbid als ihrem Bestandteilsmaterial bei einer höheren Temperatur im Vergleich zu einer Halbleitervorrichtung mit Silizium als ihrem Bestandteilsmaterial arbeiten.
  • Ein Schutzringbereich 2 eines zweiten Leitungstyps (in diesem Beispiel p-Typ), der ein Abschlussbereich ist, ist in einer Ringform in einem Abschnitt einer Oberfläche der Driftschicht 1b ausgebildet. Innerhalb und außerhalb des Schutzringbereichs 2, der in Ringform ausgebildet ist, liegt die Driftschicht 1b an der einen Oberfläche frei. Der Schutzringbereich 2 bildet einen PN-Übergang mit der Driftschicht 1b. Ein Feldisolationsfilm 3 ist ferner auf der einen Oberfläche der Driftschicht 1b so ausgebildet, dass er den Schutzringbereich 2 umgibt. Der Feldisolationsfilm 3 weist eine Öffnung in seinem Zentrum auf.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist der Feldisolationsfilm 3 ein Siliziumoxidfilm. Der Feldisolationsfilm 3 kann alternativ ein Siliziumnitridfilm sein.
  • Eine Schottky-Elektrode 4 ist so ausgebildet, dass sie die Driftschicht 1b, die innerhalb des Schutzringbereichs 2 freiliegt, der in Ringform ausgebildet ist, bedeckt. Die Schottky-Elektrode 4 bildet eine Schottky-Sperrschicht mit der Driftschicht 1b. Die Schottky-Elektrode 4 erstreckt sich so, dass sie einen Teil des Schutzringbereichs 2 bedeckt, und bildet einen ohmschen Kontakt mit dem Schutzringbereich 2. Ferner erstreckt sich die Schottky-Elektrode 4 auch auf dem Feldisolationsfilm 3 und ihr äußeres Umfangsende liegt auf dem Feldisolationsfilm 3. In der vorliegenden Ausführungsform ist ein Metall, das die Schottky-Elektrode 4 bildet, Titan und die Dicke der Schottky-Elektrode 4 ist etwa 200 nm. Irgendein anderes Metall, das eine Schottky-Sperrschicht mit dem Siliziumcarbidsubstrat bilden kann, genügt als Metall, das die Schottky-Elektrode 4 bildet, und kann beispielsweise Molybdän, Nickel oder Gold sein.
  • Eine Oberflächenelektroden-Kontaktstelle 5 für die Verbindung mit einem externen Anschluss ist auf die Schottky-Elektrode 4 geschichtet. Die Oberflächenelektroden-Kontaktstelle 5 kommt mit dem Feldisolationsfilm 3 über dem äußeren Umfangsende der Schottky-Elektrode 4 in Kontakt. In der vorliegenden Ausführungsform ist ein Metall, das die Oberflächenelektroden-Kontaktstelle 5 bildet, Aluminium und die Dicke der Oberflächenelektroden-Kontaktstelle 5 ist etwa 4,8 μm. Das Metall, das die Oberflächenelektroden-Kontaktstelle 5 bildet, kann alternativ Molybdän, Nickel oder dergleichen oder eine Aluminiumlegierung wie z. B. Al-Si sein.
  • Ein Schutzfilm 6 ist über der einen Oberfläche des Siliziumcarbidsubstrats 1 vorgesehen, auf der der Feldisolationsfilm 3, die Schottky-Elektrode 4 und die Oberflächenelektroden-Kontaktstelle 5 ausgebildet sind, um den Feldisolationsfilm 3, die Schottky-Elektrode 4 und die Oberflächenelektroden-Kontaktstelle 5 zu schützen. Vorzugsweise ist der Schutzfilm 6 ein organischer Harzfilm zum Mäßigen einer Beanspruchung von einer äußeren Umgebung. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Polyimidharzfilm als Schutzfilm 6 aufgrund eines Bedarfs, dass er einer Behandlung bei hoher Temperatur standhält, verwendet. Der Schutzfilm 6 weist auf der Oberflächenelektroden-Kontaktstelle 5 eine Öffnung zur Verbindung mit dem externen Anschluss auf.
  • Eine Rückseitenelektrode 7 ist auf der anderen Oberfläche des Siliziumcarbidsubstrats 1 ausgebildet. Die Rückseitenelektrode 7 bildet einen ohmschen Kontakt mit der Substratschicht 1a. Ein Metall, das einen ohmschen Kontakt mit der Substratschicht 1a bilden kann, genügt als Metall, das die Rückseitenelektrode 7 bildet. In der vorliegenden Ausführungsform ist dieses Metall Nickel. Aluminium oder Molybdän kann alternativ als dieses Metall verwendet werden.
  • Ein Verfahren zur Herstellung der Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird mit Bezug auf 4A–4C und 5A–5C beschrieben. Jede von 4A–4C und 5A–5C zeigt einen Schnitt entlang der Linie A-A in 1.
  • Das Siliziumcarbidsubstrat 1, das aus dem ersten Leitungstyp einer Substratschicht 1a mit einer vergleichsweisen hohen Störstellenkonzentration und dem ersten Leitungstyp einer Driftschicht 1b mit einer vergleichsweisen niedrigen Störstellenkonzentration, die auf der oberen Oberfläche der Substratschicht 1a epitaxial gezüchtet ist, gebildet ist, wird vorbereitet. Der zweite Leitungstyp des Schutzringbereichs 2 wird auf einem Abschnitt der einen Oberfläche der Driftschicht 1b durch selektive Ionenimplantation unter Verwendung eines Resistfilms 9 ausgebildet, der mit einer vorbestimmten Form durch Strukturieren auf der Basis eines gut bekannten Verfahrens, z. B. einer photomechanischen Technik, ausgebildet wird (4A). Im zweiten Leitungstyp des Bereichs werden Aluminiumionen oder Borionen beispielsweise durch Störstellenionen injiziert. Die Störstellenionen werden durch Ausheilen elektrisch aktiviert, das bei einer hohen Temperatur von 1500°C oder höher durchgeführt wird, wodurch der vorbestimmte Leitungstyp des Bereichs ausgebildet wird.
  • Als nächstes wird ein Siliziumoxidfilm mit einer Dicke von etwa 1 μm auf der einen Oberfläche der Driftschicht 1b beispielsweise durch chemische Gasphasenabscheidung (CVD) abgeschieden. Ein zentraler Siliziumoxidfilmabschnitt wird danach durch einen photomechanischen Prozess und Ätzen entfernt, wodurch der Feldisolationsfilm 3 mit einer Öffnung im Zentrum ausgebildet wird (4B). Die Öffnung wird innerhalb des Schutzringbereichs 2 ausgebildet und umfasst einen Abschnitt des Schutzringbereichs 2.
  • Als nächstes wird die Rückseitenelektrode 7 auf der Oberfläche des Siliziumcarbidsubstrats 1 ausgebildet, auf der die Substratschicht 1a freiliegt (4C).
  • Als nächstes wird ein zur Schottky-Elektrode 4 auszubildender Metallfilm 8 durch Sputtern über der ganzen Fläche der einen Oberfläche der Driftschicht 1b ausgebildet, auf der der Feldisolationsfilm 3 ausgebildet ist, und der Resistfilm 9 wird zur vorbestimmten Form durch die photomechanische Technik ausgebildet (5A).
  • Der Metallfilm 8 wird dann geätzt, wobei der Resistfilm 9 als Maske verwendet wird, wodurch die Schottky-Elektrode 4 mit der gewünschten Form ausgebildet wird (5B). Beim Ätzen des Metallfilms 8 ist es erwünscht, eine Nassbehandlung durchzuführen, um die Beschädigung am Chip zu verringern. Ein Endabschnitt der Schottky-Elektrode 4, die in einem solchen Fall ausgebildet wird, wird gewöhnlich in der Form an ihrem äußersten Ende spitzig gemacht. Dieser spitzige äußerste Endabschnitt wird nachstehend als Ätzrückstand 4a bezeichnet.
  • Als nächstes wird die Oberflächenelektroden-Kontaktstelle 5 auf die Schottky-Elektrode 4 gelegt, um den Ätzrückstand 4a zu bedecken, wodurch der Schutzfilm 6 ausgebildet wird. Die Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist folglich vollendet (5C).
  • Als nächstes wird die Operation der Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. In der Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird, wenn eine negative Spannung an die Rückseitenelektrode 7 in Bezug auf die Oberflächenelektroden-Kontaktstelle 5 angelegt wird, die Halbleitervorrichtung leitfähig, so dass ein Strom von der Rückseitenelektrode 7 zur Oberflächenelektroden-Kontaktstelle 5 fließt. Wenn dagegen eine positive Spannung an die Rückseitenelektrode 7 in Bezug auf die Oberflächenelektroden-Kontaktstelle 5 angelegt wird, tritt die Halbleitervorrichtung in einen Sperrzustand ein, so dass die Schottky-Sperrschicht und der PN-Übergang den Strom sperren.
  • Zum Zeitpunkt der Schaltoperation, d. h. eines Übergangs vom leitenden Zustand in den Sperrzustand, wird eine abrupt ansteigende Spannung, d. h. eine Spannung mit hohem dv/dt, an die Vorrichtung angelegt. Zu diesem Zeitpunkt wird eine elektrische Doppelschicht, die Verarmungsschicht genannt wird, um den PN-Übergang zwischen dem Schutzringbereich und der Halbleiterschicht vom n-Typ erzeugt. Diese Verarmungsschicht weist eine elektrostatische Kapazität auf, die Verarmungsschichtkapazität genannt wird. Um diese Verarmungsschichtkapazität aufzuladen, fließt ein Verschiebungsstrom, der zum Wert von dt/dt proportional ist, im Schutzringbereich 2 der Vorrichtung vom PN-Übergang in Richtung der Schottky-Elektrode 4. Der Schutzringbereich 2 weist einen spezifischen Widerstandswert auf. Wenn der Verschiebungsstrom, der zum Wert von dv/dt proportional ist, fließt, wird ein elektrisches Feld, das zum Produkt des Verschiebungsstroms und des Widerstandswerts proportional ist, im Schutzringbereich 2 erzeugt.
  • Wenn der Ätzrückstand 4a, der an seinem äußersten Ende spitzig ist, am Ende der Schottky-Elektrode 4 unbedeckt belassen wird, wie in der herkömmlichen Vorrichtung, besteht eine Möglichkeit, dass Äquipotentialoberflächen, die durch das elektrische Feld gebildet werden, das im Schutzringbereich 2 erzeugt wird, am Umfang um den Ätzrückstand 4a gebogen werden, was eine Konzentration des elektrischen Feldes an diesem Abschnitt verursacht.
  • Die Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist so konstruiert, dass das äußere Umfangsende der Oberflächenelektroden-Kontaktstelle 5 mit dem Feldisolationsfilm 3 über dem äußeren Umfangsende der Schottky-Elektrode 4 in Kontakt kommt. Folglich wird der Ätzrückstand 4a am Ende der Schottky-Elektrode 4 mit der Oberflächenelektroden-Kontaktstelle 5 mit elektrischer Leitfähigkeit bedeckt. Daher werden Äquipotentialoberflächen, die durch das elektrische Feld gebildet werden, das im Schutzringbereich 2 durch den Verschiebungsstrom erzeugt wird, nicht am Umfang um den Ätzrückstand 4a gebogen. Folglich besteht im Wesentlichen keine Möglichkeit einer Konzentration des elektrischen Feldes an diesem Abschnitt.
  • Folglich demonstriert die vorliegende Ausführungsform, dass eine Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung mit verbesserter Zuverlässigkeit selbst bei einer Schaltoperation mit hoher Frequenz erhalten werden kann.
  • Es ist erwünscht, dass das äußere Umfangsende der Oberflächenelektroden-Kontaktstelle 5 über dem Schutzringbereich 2 liegt. Dies liegt daran, dass, wenn eine Überlagerungsstruktur wie in den herkömmlichen Beispielen übernommen wird, in der das äußere Umfangsende der Oberflächenelektroden-Kontaktstelle 5 eine Überlagerungsstruktur über dem äußeren Umfangsende des Schutzringbereichs 2 aufweist, eine Möglichkeit besteht, dass Äquipotentialoberflächen, die durch das elektrische Feld gebildet werden, das im Schutzringbereich durch den Verschiebungsstrom erzeugt wird, durch die Oberflächenelektroden-Kontaktstelle 5 gebogen werden, die über dem äußeren Umfangsende des Schutzringbereichs 2 liegt, was eine Stehspannungsverschlechterung in der entsprechenden Position verursacht. Folglich ermöglicht die Konstruktion, in der die Oberflächenelektroden-Kontaktstelle 5 angeordnet ist, wie vorstehend beschrieben, das Erhalten einer Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung mit einer weiter verbesserten Zuverlässigkeit selbst bei einer Schaltoperation mit hoher Frequenz.
  • Zweite Ausführungsform
  • 2 ist eine schematische Schnittansicht der Konstruktion eines Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtungschips gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Konstruktion der Vorrichtung in Draufsicht gesehen ist dieselbe wie jene in 1 und die Darstellung der Vorrichtung in Draufsicht ist daher weggelassen. Die vorliegende Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Bereich 2a mit hoher Konzentration vom p-Typ mit einer Störstellenkonzentration, die höher ist als jene im Schutzringbereich 2, im Schutzringbereich 2 von einer Oberfläche desselben ausgebildet ist. In anderer Hinsicht ist die Konstruktion dieselbe wie in der ersten Ausführungsform.
  • Die vorstehend beschriebene Konstruktion weist eine Erweiterung der Verarmungsschicht in den Bereich 2a mit hoher Konzentration auf. Daher kann der Widerstandswert, der für den Schutzringbereich 2 spezifisch ist, verringert werden und das elektrische Feld, das im Verhältnis zum Widerstandswert erzeugt wird, kann gemäßigt werden. Folglich demonstriert die vorliegende Ausführungsform, dass eine Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung mit höherer Zuverlässigkeit selbst bei einer Schaltoperation mit hoher Frequenz erhalten werden kann.
  • Dritte Ausführungsform
  • 3 ist eine schematische Schnittansicht der Konstruktion eines Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtungschips gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Konstruktion der Vorrichtung in Draufsicht gesehen ist dieselbe wie jene in 1 und die Darstellung der Vorrichtung in Draufsicht ist daher weggelassen. Die vorliegende Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung im Feldisolationsfilm 3 verjüngt ist. In anderer Hinsicht ist die Konstruktion dieselbe wie jene in der ersten Ausführungsform.
  • Insbesondere weist die Öffnung im Feldisolationsfilm 3 eine verjüngte Form auf, so dass die Dicke des Feldisolationsfilms 3 in einer Position, die weiter von der Grenze an der Öffnung in einer Auswärtsrichtung entfernt ist, größer ist. Die Öffnung im Feldisolationsfilm 3 ist verjüngt, um das elektrische Feld am Ende der Schottky-Elektrode 4 mehr zu mäßigen, wodurch die Zuverlässigkeit des Chips weiter verbessert wird. Folglich demonstriert die vorliegende Ausführungsform, dass eine Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung mit einer höheren Zuverlässigkeit selbst bei einer Schaltoperation mit hoher Frequenz erhalten werden kann.
  • In der obigen Beschreibung der Ausführungsformen wurde die Konstruktion, in der das Halbleiterelement eine SBD ist und der Schutzringbereich 2 als Abschlussbereich vorgesehen ist, beschrieben. Das Halbleiterelement und die Struktur des Abschlussbereichs einer Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht auf jene in der beschriebenen Konstruktion begrenzt. Das Halbleiterelement kann beispielsweise alternativ eine Sperrschicht-Schottky-Diode (JBS) mit derselben Schottky-Sperrschicht oder eine kombinierte PiN-Schottky-Diode (MPS) sein und eine Sperrschichtabschlusserweiterung (JTE) kann anstelle des Schutzringbereichs 2 als Abschlussbereich vorgesehen sein. Ein Feldbegrenzungsring 10 kann auch zusätzlich zum Schutzringbereich 2 vorgesehen sein, wie in 6 gezeigt. Obwohl der erste und der zweite Leitungstyp als n-Typ bzw. p-Typ angenommen sind, können der erste und der zweite Leitungstyp dagegen der p-Typ bzw. der n-Typ sein. Selbstverständlich können die Funktionen und Vorteile der vorliegenden Erfindung auch erreicht werden, wenn die Leitungstypen umgekehrt sind.
  • Wenn die Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung auf eine Vorrichtung zur Leistungsumsetzung wie z. B. Umsetzung eines Wechselstroms in einen Gleichstrom, Umsetzung eines Gleichstroms in einen Wechselstrom oder Frequenzumsetzung angewendet wird, kann sie zu einer Verbesserung der Leistungsumsetzungseffizienz der Vorrichtung beitragen.
  • Offensichtlich sind viele Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung angesichts der obigen Lehren möglich. Daher kann die Erfindung selbstverständlich innerhalb des Schutzbereichs der beigefügten Ansprüche anders als speziell beschrieben ausgeführt werden.
  • Die gesamte Offenbarung von JP 2013-176954-A , eingereicht am 28. August 2013, einschließlich der Patentbeschreibung, der Ansprüche, der Zeichnungen und der Zusammenfassung, auf der die Unionspriorität der vorliegenden Anmeldung basiert, wird durch den Hinweis in ihrer Gesamtheit hier aufgenommen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2005-286197- A [0003, 0003]
    • JP 2013-176954- A [0047]

Claims (4)

  1. Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung, die Folgendes umfasst: eine Driftschicht (1b) eines ersten Leitungstyps; einen Schutzringbereich (2) eines zweiten Leitungstyps, der in einer Ringform in einem Abschnitt einer Oberfläche der Driftschicht (1b) ausgebildet ist; einen Feldisolationsfilm (3), der auf der einen Oberfläche der Driftschicht (1b) ausgebildet ist und den Schutzringbereich (2) umgibt; eine Schottky-Elektrode (4), die den Schutzringbereich (2) und die Driftschicht (1b) bedeckt, die innerhalb des Schutzringbereichs (2) freiliegt, und ein äußeres Umfangsende aufweist, das auf dem Feldisolationsfilm (3) liegt; und eine Oberflächenelektroden-Kontaktstelle (5) auf der Schottky-Elektrode (4), wobei ein äußeres Umfangsende der Oberflächenelektroden-Kontaktstelle (5) mit dem Feldisolationsfilm (3) über dem äußeren Umfangsende der Schottky-Elektrode (4) in Kontakt kommt.
  2. Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das äußere Umfangsende der Oberflächenelektroden-Kontaktstelle (5) über dem Schutzringbereich (2) liegt.
  3. Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, die ferner einen Bereich (2a) des zweiten Leitungstyps mit hoher Konzentration mit einer Störstellenkonzentration, die höher ist als eine Störstellenkonzentration im Schutzringbereich (2), umfasst, der im Schutzringbereich (2) von einer Oberfläche des Schutzringbereichs (2) ausgebildet ist.
  4. Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Öffnung im Feldisolationsfilm (3) verjüngt ist.
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