DE112014006630T5 - Siliziumcarbidhalbleiterbauteil - Google Patents

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Akihiro Koyama
Hidenori Koketsu
Akemi Nagae
Kotaro Kawahara
Hiroshi Watanabe
Kensuke TAGUCHI
Shiro Hino
Kohei Ebihara
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Abstract

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Siliziumcarbidhalbleiterbauteil bereitzustellen, bei dem das elektrische Feld zum Schaltzeitpunkt entspannt ist und die Elementstehspannung gesteigert werden kann. Ein Siliziumcarbidhalbleiterbauteil 100 umfasst eine Feldisolierschicht 3, die auf der Oberfläche eines Siliziumcarbidsubstrats 1 ausgebildet ist, eine erste Flächenelektrode 4, die dazu gebracht wird, auf der auszubildenden Feldisolierschicht 3 zu verlaufen, eine zweite Flächenelektrode 5, welche die erste Flächenelektrode 4 abdeckt und sich über das äußere Umfangsende der ersten Flächenelektrode 4 hinaus auf die Feldisolierschicht 3 erstreckt, und eine anschlussendseitige Wannenzone 2 eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die sich mehr zur äußeren Umfangsseite erstreckt als das äußere Umfangsende der zweiten Flächenelektrode 5 im Siliziumcarbidsubstrat 1, und der Abstand zwischen dem äußeren Umfangsende der zweiten Flächenelektrode 5 und dem inneren Umfangsende der Feldisolierschicht 3 zu dem Zeitpunkt kleiner ist als der Abstand zwischen einem äußeren Umfangsende der zweiten Flächenelektrode 5 und einem inneren Umfangsende der Feldisolierschicht 3, zu dem die Stärke des elektrischen Felds, das am äußeren umfänglichen unteren Ende der zweiten Flächenelektrode 5 anliegt, gleich der kleineren dielektrischen Durchbruchfestigkeit von dielektrischen Durchbruchfestigkeiten eines Isoliermaterials, das die Feldisolierschicht 3 bildet, und eines Isoliermaterials wird, das eine Oberflächenschutzschicht 6 bildet.

Description

  • Stand der Technik
  • In den letzten Jahren hat ein Halbleiterbauteil, das mit Siliziumcarbid (SiC) hergestellt ist (im Folgenden als „Siliziumcarbidhalbleiterbauteil“ bezeichnet), als Halbleiterbauteil der nächsten Generation Aufmerksamkeit auf sich gezogen, mit dem sich eine hohe Stehspannung und ein geringer Verlust erzielen lässt. Da die Stärke des elektrischen Felds des dielektrischen Durchbruchs von SiC das ca. 10-fache im Vergleich zu Silizium (Si) beträgt, das für ein herkömmliches Halbleiterbauteil verwendet wurde, wurde insbesondere das Siliziumcarbidhalbleiterbauteil erwartungsgemäß auf Leistungshalbleiterbauteile hoher Stehspannung angewendet.
  • Im Hinblick auf das Siliziumcarbidhalbleiterbauteil war es zum Zwecke, eine weitere Verbesserung bei der Stehspannung zu erzielen, bekannt, dass, indem eine sogenannte anschlussendseitige Zone in einer Siliziumcarbidhalbleiterschicht des N-Typs mit einer Schutzringzone des P-Typs (anschlussendseitige Wannenzone) vorgesehen wird, sich das elektrische Feld zu dem Zeitpunkt entspannt, zu dem es mit einer Rückwärtsspannung durch eine Sperrschicht beaufschlagt wird, die sich durch einen PN-Übergang der Siliziumcarbidhalbleiterschicht und der Schutzringzone bildet (zum Beispiel Patentdokument 1). Außerdem ist in einer in Patentdokument 1 beschriebenen Schottky-Barrierediode, die aus SiC (SiC-SBD) besteht, eine Feldisolierschicht auf einer Siliziumcarbidhalbleiterschicht in einer anschlussendseitigen Zone vorgesehen, und das äußere Umfangsende einer Flächenelektrode ist auf der Feldisolierschicht verlaufend ausgebildet.
  • Andererseits bestehen im Hinblick auf eine SiC-SBD Fälle, in denen sich ein Ätzrückstand am äußeren Umfangsende einer Schottky-Elektrode (einer ersten Flächenelektrode) bildet, die auf der Siliziumcarbidhalbleiterschicht und der Feldisolierschicht vorgesehen ist, und es besteht die Befürchtung, dass Ausfälle des Siliziumcarbidhalbleiterbauteils verursacht werden, weil eine Konzentration eines elektrischen Felds um einen Ätzrückstand herum auftritt, wenn der Ätzrückstand entstanden ist. Deswegen war es bekannt, dass, indem das äußere Umfangsende einer Schottky-Elektrode mit einem Elektrodenkontaktfleck (einer zweiten Flächenelektrode) abgedeckt wird, der auf der Schottky-Elektrode vorgesehen wird, Ausfälle des Siliziumcarbidhalbleiterbauteils unterbunden werden (siehe z.B. Patentdokument 2), weil ein am äußeren Umfangsende einer Schottky-Elektrode gebildeter Ätzrückstand nicht freiliegt.
  • Dokumente aus dem Stand der Technik
  • Patentdokumente
    • Patentdokument 1: Japanische Übersetzung der PCT-Veröffentlichung Nr. 2006-516815
    • Patentdokument 2. Japanische Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer 2013-211503
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Probleme, die durch die Erfindung gelöst werden sollen
  • Wenn jedoch das äußere Umfangsende einer Schottky-Elektrode mit einem Elektrodenkontaktfleck abgedeckt wird, steht das äußere Umfangsende des Elektrodenkontaktflecks zur äußeren Umfangsseite auf der Feldisolierschicht vor, und dann haben die vorliegenden Erfinder neu herausgefunden, dass, wenn die vorstehende Breite des Elektrodenkontaktflecks groß wird, das elektrische Feld um das äußere Umfangsende des Elektrodenkontaktflecks zum Schaltzeitpunkt verstärkt wird, der dielektrische Durchbruch einer Oberflächenschutzschicht stattfindet, die das äußere Umfangsende der Feldisolierschicht oder den Elektrodenkontaktfleck abdeckt, und zu befürchten ist, dass Elementausfälle verursacht werden. Es wird vermutet, dass eine so beschriebene Konzentration des elektrischen Felds, die am äußeren Umfangsende des Elektrodenkontaktflecks zum Schaltzeitpunkt stattfindet, durch einen derartigen Mechanismus verursacht wird, der nachstehend beschrieben wird.
  • Wie vorstehend beschrieben, wird im Hinblick auf ein Siliziumcarbidhalbleiterbauteil in einem Ausschaltzustand, und zwar einem statischen Zustand, in dem es mit einer konstanten Spannung beaufschlagt ist, eine Sperrschicht dazu gebracht, sich von einer in einer Anschlussendzone vorgesehenen anschlussendseitigen Wannenzone aus auszudehnen, und die Spannung wird gehalten, um eine Entspannung des elektrischen Felds zu erzielen, es gibt aber Fälle, in denen die Entspannungswirkung für das elektrische Feld durch die anschlussendseitige Wannenzone nicht ausreichend ausgeübt wird, wenn die Ausdehnung der Sperrschicht ausgehend von der anschlussendseitigen Wannenzone verzögert ist, weil eine hohe Spannung mit einer hohen Rate in einem Schaltzustand des Umschaltens des Siliziumcarbidhalbleiterbauteils vom Einschalt- zum Ausschaltzustand angelegt wird. Insbesondere wird die Ausdehnung der Sperrschicht ausgehend von der anschlussendseitigen Wannenzone entgegen einer mit einer hohen Rate zum Schaltzeitpunkt angelegten Spannung verzögert, und die Entspannungswirkung für das elektrische Feld wird nicht ausreichend ausgeübt, weil das Siliziumcarbidhalbleiterbauteil ein Schalten mit einer höheren Rate als diejenige eines Siliziumhalbleiterbauteils mit derselben Stehspannung ermöglicht und einen annehmbaren Pegel hat, der tiefer ist als derjenige eines herkömmlichen Siliziumhalbleiterbauteils, was bewirkt, dass sich die Ausdehnung der Sperrschicht verzögert. Und dann tritt in dem Fall, dass eine Spannung auf der äußeren Umfangsseite der anschlussendseitigen Wannenzone nicht ausreichend gehalten wird, eine Äquipotentiallinie in das Innere der anschlussendseitigen Wannenzone ein, und in diesem Fall war, wenn das äußere Umfangsende des Elektrodenkontaktflecks zur äußeren Umfangsseite der Feldisolierschicht vorsteht, zu befürchten, dass Elementausfälle verursacht werden, weil die Äquipotentialliniendichte um den ein Eckteil bildenden Elektrodenkontaktfleck erhöht ist und eine Konzentration des elektrischen Felds am äußeren Umfangsende einer Flächenelektrode stattfindet.
  • Obwohl angenommen wird, dass, um die Senkung der so beschriebenen Entspannungswirkung für das elektrische Feld aufgrund einer anschlussendseitigen Wannenzone zum Schaltzeitpunkt zu verhindern, eine Dosierungsmenge des P-Typs in der anschlussendseitigen Wannenzone größer ausgelegt wird, um die Ausdehnung einer Sperrschicht zu begünstigen, bestand eine Befürchtung, dass das Senken der Stehspannung verursacht wird, weil deren elektrisches Feld in einem statischen Ausschaltzustand verstärkt wird, wenn die Dosierungsmenge des P-Typs in der anschlussendseitigen Wannenzone im Hinblick auf die Entspannung des elektrischen Felds zum Schaltzeitpunkt optimiert wird. Das heißt, beim herkömmlichen Siliziumcarbidhalbleiterbauteil ist es schwierig, sowohl dessen Entspannung des elektrischen Felds in einem statischen Ausschaltzustand als auch eine Entspannung des elektrischen Felds zum Zeitpunkt dynamischen Schaltens zu erzielen, und es war schwierig, die Stehspannung ausreichend zu steigern.
  • Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick darauf gemacht, die vorstehend beschriebenen Probleme zu lösen, und sie ist darauf gerichtet, ein Siliziumcarbidhalbleiterbauteil bereitzustellen, bei dem das elektrische Feld zum Schaltzeitpunkt entspannt ist und die Elementstehspannung gesteigert werden kann, während eine Zunahme von dessen elektrischem Felds im Ausschaltzustand unterbunden wird.
  • Mittel zum Lösen der Probleme
  • Das Siliziumcarbidhalbleiterbauteil nach der vorliegenden Erfindung umfasst ein Siliziumcarbidsubstrat eines ersten Leitfähigkeitstyps, eine Feldisolierschicht, die auf der Oberfläche des Siliziumcarbidsubstrats ausgebildet ist, eine erste Flächenelektrode, die mehr auf der inneren Umfangsseite als die Feldisolierschicht auf der Oberfläche des Siliziumcarbidsubstrats ausgebildet ist und dazu gebracht wird, auf der auszubildenden Feldisolierschicht zu verlaufen, eine zweite Flächenelektrode, welche die erste Flächenelektrode abdeckt und sich über das äußere Umfangsende der ersten Flächenelektrode hinaus auf die Feldisolierschicht erstreckt, eine anschlussendseitige Wannenzone eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die in Kontakt mit zumindest einem Teil der ersten Flächenelektrode an einem oberen Teil im auszubildenden Siliziumcarbidsubstrat gebracht wird und sich mehr zur äußeren Umfangsseite erstreckt als das äußere Umfangsende der zweiten Flächenelektrode im Siliziumcarbidsubstrat, eine Oberflächenschutzschicht, die auf der Feldisolierschicht und auf der zweiten Flächenelektrode das äußere Umfangsende der zweiten Flächenelektrode abdeckend ausgebildet ist und aus einem Isoliermaterial besteht, und eine Rückseitenelektrode, die auf der Rückseite des Siliziumcarbidsubstrats ausgebildet ist, und der Abstand zwischen dem äußeren Umfangsende der zweiten Flächenelektrode und dem inneren Umfangsende der Feldisolierschicht zu dem Zeitpunkt kleiner ist als der Abstand zwischen einem äußeren Umfangsende der zweiten Flächenelektrode und einem inneren Umfangsende der Feldisolierschicht, zu dem die Stärke des elektrischen Felds, das am äußeren umfänglichen unteren Ende der zweiten Flächenelektrode anliegt, gleich der kleineren dielektrischen Durchbruchfestigkeit von dielektrischen Durchbruchfestigkeiten eines Isoliermaterials, das die Feldisolierschicht bildet, und eines Isoliermaterials wird, das die Oberflächenschutzschicht bildet.
  • Wirkungen der Erfindung
  • Gemäß dem Siliziumcarbidhalbleiterbauteil der vorliegenden Erfindung ist es, selbst wenn die Ausdehnung einer Sperrschicht von der anschlussendseitigen Wannenzone zum Schaltzeitpunkt verzögert ist und eine Äquipotentiallinie in das Innere der anschlussendseitigen Wannenzone eintritt, da sich das äußere Umfangsende der zweiten Flächenelektrode auf der inneren Umfangsseite befindet, so dass die Stärke des elektrischen Felds, das am äußeren umfänglichen unteren Ende der zweiten Flächenelektrode anliegt, kleiner wird als die dielektrische Durchbruchfestigkeit jeweils der Feldisolierschicht und der Oberflächenschutzschicht, möglich, die Dichte von Äquipotentiallinien um das äußere Umfangsende der zweiten Flächenelektrode zu reduzieren und das elektrische Feld um das äußere Umfangsende der zweiten Flächenelektrode zum Schaltzeitpunkt zu unterbinden, während eine Zunahme von deren elektrischem Feld in einem Ausschaltzustand unterbunden wird.
  • Kurze Beschreibung von Zeichnungen
  • 1 ist eine Schnittansicht, die die Auslegung eines Siliziumcarbidhalbleiterbauteils nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 2 ist eine Schnittansicht, die die Auslegung eines Siliziumcarbidhalbleiterbauteils nach einem Vergleichsbeispiel von Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 3 ist eine Schnittansicht, die die Auslegung eines Siliziumcarbidhalbleiterbauteils nach einem Vergleichsbeispiel von Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 4 ist eine Schnittansicht, die die Auslegung eines Siliziumcarbidhalbleiterbauteils nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 5 ist eine grafische Darstellung, die das Simulationsergebnis nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 6 ist eine grafische Darstellung, die das Simulationsergebnis nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 7 ist eine grafische Darstellung, die das Simulationsergebnis nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 8 ist eine grafische Darstellung, die das Simulationsergebnis nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 9 ist eine Schnittansicht, die die Auslegung eines Siliziumcarbidhalbleiterbauteils nach Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 10 ist eine Schnittansicht, die die Auslegung eines Siliziumcarbidhalbleiterbauteils nach einem Vergleichsbeispiel von Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 11 ist eine Schnittansicht, die die Auslegung eines Siliziumcarbidhalbleiterbauteils nach Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 12 ist eine Schnittansicht, die die Auslegung eines modifizierten Beispiels des Siliziumcarbidhalbleiterbauteils nach Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 13 ist eine Schnittansicht, die die Auslegung eines modifizierten Beispiels des Siliziumcarbidhalbleiterbauteils nach Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 14 ist eine Schnittansicht, die die Auslegung eines modifizierten Beispiels des Siliziumcarbidhalbleiterbauteils nach Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 15 ist eine Schnittansicht, die die Auslegung eines Siliziumcarbidhalbleiterbauteils nach Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 16 ist eine Schnittansicht, die die Auslegung eines Siliziumcarbidhalbleiterbauteils nach Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 17 ist eine Schnittansicht, die die Auslegung eines Siliziumcarbidhalbleiterbauteils nach einem modifizierten Beispiel von Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 18 ist eine Schnittansicht, die die Auslegung eines Siliziumcarbidhalbleiterbauteils nach einem modifizierten Beispiel von Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Beschreibung der Ausführungsformen
  • In der vorliegenden technischen Beschreibung bezieht sich „die Menge an Fremdstoffen [cm–2] pro Flächeneinheit“ in jeweiligen Zonen auf einen Wert, der berechnet wird, indem die Fremdstoffkonzentration in den jeweiligen Zonen in der Tiefenrichtung integriert wird. Außerdem bezieht sich in dem Fall, in dem die Fremdstoffkonzentration in jeweiligen Zonen ein Konzentrationsprofil hat, „die Fremdstoffkonzentration [cm–2]“ in jeweiligen Zonen auf einen Spitzenwert der Fremdstoffkonzentration in den jeweiligen Zonen, und in dem Fall, in dem die Fremdstoffkonzentration in jeweiligen Zonen ein Konzentrationsprofil hat, wird „die Dicke“ in den jeweiligen Zonen als die Dicke einer Zone definiert, in der ein Wert der Fremdstoffkonzentration größer als oder gleich einem Zehntel des Spitzenwerts der Fremdstoffkonzentration in der Zone wird. Jedoch wird „die Fremdstoffkonzentration“ zum Berechnungszeitpunkt „der Dosiermenge [cm–2]“ in jeweiligen Zonen anstelle eines Spitzenwerts der Fremdstoffkonzentration als eine tatsächliche Fremdstoffkonzentration definiert.
  • Außerdem steht in der vorliegenden technischen Beschreibung im Falle „eines Bestandteils auf (über) einem anderen Bestandteil“ dies nicht im Widerspruch zum Vorhandensein eines zwischen den Bestandteilen eingesetzten Objekts. Zum Beispiel sind in einem Fall einer Beschreibung „B ist auf A vorgesehen“, sowohl der Fall, dass ein anderer Bestandteil C zwischen A und B eingesetzt ist, als auch der Fall inbegriffen, dass kein anderer Bestandteil C zwischen A und B eingesetzt ist.
  • Ausführungsform 1
  • Zuerst wird die Auslegung eines Siliziumcarbidhalbleiterbauteils 100 nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung beschrieben. Nachstehend wird eine SiC-SBD (Siliziumcarbid-Schottky-Barrierediode) des N-Tpys beispielhaft erläutert, in welcher der erste Leitfähigkeitstyp als der N-Typ und der zweite Leitfähigkeitstyp als der P-Typ definiert ist, es kann aber auch ein Siliziumcarbidhalbleiterbauteil des P-Typs übernommen werden, in dem der erste Leitfähigkeitstyp als P-Typ und der zweite Leitfähigkeitstyp als N-Typ definiert ist, und eine PN-Diode oder eine PiN-Diode kann anstelle der SBD übernommen werden.
  • 1 ist eine Schnittansicht, die die Auslegung des Siliziumcarbidhalbleiterbauteils 100 nach Ausführungsform 1 zeigt. In 1 ist nur ein Querschnittsabschnitt um die Anschlussendzone des Siliziumcarbidhalbleiterbauteils 100 dargestellt, und in 1 ist die rechte Seite die Anschlussendzonenseite, die sich im rechten Teil des Siliziumcarbidhalbleiterbauteils 100 befindet, und die linke Seite ist dessen aktive Zone in einem Einschaltzustand, durch die der Hauptstrom fließt.
  • In 1 ist das Siliziumcarbidhalbleiterbauteil 100 eine SiC-SBD, die mit einem Siliziumcarbidsubstrat 1, einer Feldisolierschicht 3, einer Schottky-Elektrode 4, bei der es sich um eine erste Flächenelektrode handelt, einem Elektrodenkontaktfleck 5, bei dem es sich um eine zweite Flächenelektrode handelt, einer Oberflächenschutzschicht 6 und einer Rückseitenelektrode 7 versehen ist. Das Siliziumcarbidsubstrat 1 setzt sich aus einer Substratschicht 1a, die aus Siliziumcarbid des Typs N+ besteht, und einer Siliziumcarbidhalbleiterschicht 1b des Typs N– (Drift-Schicht) zusammen, die auf der Substratschicht 1a ausgebildet ist. In einem sogenannten Abschlussendbereich in einem oberen Teil in der Siliziumcarbidhalbleiterschicht 1b ist eine anschlussendseitige Wannenzone 2 des P-Typs ausgebildet.
  • Als der Fremdstoff des N-Typs, der im Siliziumcarbidsubstrat 1 enthalten ist, können Stickstoff (N) und Phosphor (P) verwendet werden, als Fremdstoff des P-Typs können Aluminium (Al) und Bor (B) verwendet werden, und in der vorliegenden Ausführungsform wird Stickstoff als der Fremdstoff des N-Typs und Aluminium als Fremdstoff des P-Typs übernommen. Die Fremdstoffkonzentration des N-Typs der Siliziumcarbidhalbleiterschicht 1b ist niedriger als die Fremdstoffkonzentration des N-Typs der Substratschicht 1a, und die Fremdstoffkonzentration des N-Typs der Siliziumcarbidhalbleiterschicht 1b und deren Dicke werden je nach einer konzipierten Stehspannung des Siliziumcarbidhalbleiterbauteils 100 eingestellt. Zum Beispiel kann dessen Fremdstoffkonzentration des N-Typs auf 1,0 × 1014/cm3 bis 1,0 × 1016/cm3 eingestellt werden, und in der vorliegenden Ausführungsform ist die Fremdstoffkonzentration des N-Typs der Siliziumcarbidhalbleiterschicht 1b auf 8,0 × 1015/cm3 eingestellt. Es wird bevorzugt, dass die Dosiermenge des Fremdstoffs des P-Typs in der anschlussendseitigen Wannenzone 2 auf 1,0 × 1013/cm2 bis 1,0 × 1014/cm2 eingestellt wird, dessen Dosiermenge wird bevorzugter auf 2,0 × 1013/cm2 bis 5,0 × 1013/cm2 eingestellt, und in der vorliegenden Ausführungsform wird dessen Dosiermenge auf 2,0 × 1013/cm2 eingestellt.
  • Auf der Oberfläche des Siliziumcarbidsubstrats 1 (der Siliziumcarbidhalbleiterschicht 1b) sind die Feldisolierschicht 3 und die Schottky-Elektrode 4 ausgebildet. Die Schottky-Elektrode 4 ist im Mittelabschnitt (linke Seite in 1) auf der Siliziumcarbidhalbleiterschicht 1b ausgebildet und ist an die Siliziumcarbidhalbleiterschicht 1b Schottky-angeschlossen. Die Feldisolierschicht 3 ist auf einer sogenannten Anschlussendzone mehr auf der äußeren Umfangsseite als die Schottky-Elektrode 4 aud der Oberfläche der Siliziumcarbidhalbleiterschicht 1b ausgebildet, und aus einer Plansicht umgibt die Schottky-Elektrode 4 einen Teil, der an die Siliziumcarbidhalbleiterschicht 1b Schottky-angeschlossen ist. Ein Abschnitt der Schottky-Elektrode 4 befindet sich auf der anschlussendseitigen Wannenzone 2 und ist mit der anschlussendseitigen Wannenzone 2 in Kontakt gebracht. Außerdem ist die Schottky-Elektrode 4 auf der Feldisolierschicht 3 verlaufend ausgebildet, und das äußere Umfangsende der Schottky-Elektrode 4 befindet sich auf der Feldisolierschicht 3.
  • Außerdem kann für die Feldisolierschicht 3 Siliziumoxid (SiO2) und Siliziumnitrid (SiN) verwendet werden, und die Dicke kann zum Beispiel auf 0,5 µm bis 3,0 µm eingestellt werden. In der vorliegenden Ausführungsform wird als Feldisolierschicht 3 eine SiO2-Schicht mit einer Dicke von 1,0 µm verwendet. Die Schottky-Elektrode 4 braucht nur aus einem Metall zu bestehen, das an den Siliziumcarbidhalbleiter Schottky-angeschlossen wird, es können Titan, Molybdän, Nickel, Gold, Wolfram u. dgl. verwendet werden, und die Dicke kann zum Beispiel auf 30 nm bis 300 nm eingestellt werden. In der vorliegenden Ausführungsform wird als Schottky-Elektrode 4 eine Titanschicht mit einer Dicke von 200 nm verwendet.
  • Auf der Schottky-Elektrode 4 ist der Elektrodenkontaktfleck 5 ausgebildet, und der Elektrodenkontaktfleck 5 deckt das äußere Umfangsende der Schottky-Elektrode 4 ab. Das heißt, das äußere Umfangsende des Elektrodenkontaktflecks 5 befindet sich jenseits des äußeren Umfangsendes der Schottky-Elektrode 4 auf der Feldisolierschicht 3. Für den Elektrodenkontaktfleck 5 kann ein Metall, das irgendein Element aus Aluminium, Kupfer, Molybdän und Nickel enthält, eine Aluminiumlegierung wie etwa Al-Si u. dgl. verwendet werden, und zum Beispiel kann die Dicke auf 300,0 nm bis 10,0 µm eingestellt werden. In der vorliegenden Ausführungsform wird als Elektrodenkontaktfleck 5 eine Aluminiumschicht mit einer Dicke von 5,0 µm verwendet.
  • Darüber hinaus befindet sich das äußere Umfangsende des Elektrodenkontaktflecks 5 über der anschlussendseitigen Wannenzone 2, und die äußere Umfangsendposition des Elektrodenkontaktflecks 5 ist so angepasst, dass der Abstand in der horizontalen Richtung ausgehend vom inneren Umfangsende der Feldisolierschicht 3 zum äußeren Umfangsende des Elektrodenkontaktflecks 5 (im Folgenden als die vorstehende Breite des Elektrodenkontaktflecks 5 bezeichnet) größer als 0 µm und kleiner als oder gleich 100 µm wird. In diesem Zusammenhang wird beim Berechnen der vorstehenden Breite des Elektrodenkontaktflecks 5 in dem Fall, dass die Endseite eines äußeren Umfangsendes des Elektrodenkontaktflecks 5 oder ein inneres Umfangsende der Feldisolierschicht 3 geneigt ist, das äußere umfänglich untere Ende des Elektrodenkontaktflecks 5 oder das innere umfänglich untere Ende der Feldisolierschicht 3 als Referenz verwendet (selbiges trifft für eine andere nachstehend beschriebene vorstehende Breite zu).
  • Auf der Feldisolierschicht 3 und dem Elektrodenkontaktfleck 5 ist die Oberflächenschutzschicht 6 ausgebildet. Die Oberflächenschutzschicht 6 ist das äußere Umfangsende des Elektrodenkontaktflecks 5 abdeckend ausgebildet und hat eine Öffnung über dem Mittelabschnitt des Elektrodenkontaktflecks 5, um eine Verbindung mit einem externen Anschluss herzustellen. Außerdem ist es, um die von der äußeren Umgebung aufgenommene Spannung abzubauen, wünschenswert, dass die Oberflächenschutzschicht 6 eine organische Harzschicht ist, und in der vorliegenden Ausführungsform wird Polyimid als die Oberflächenschutzschicht 6 verwendet.
  • Die Rückseitenelektrode 7 ist auf der Rückflächenseite des Siliziumcarbidsubstrats 1 (Substratschicht 1a) ausgebildet. Die Rückseitenelektrode 7 ist in ohmscher Verbindung an die Substratschicht 1a angeschlossen. Als solches können für die Rückseitenelektrode 7 Metalle wie Nickel, Aluminium und Molybdän, die in ohmscher Verbindung an Siliziumcarbid angeschlossen werden können, das die Substratschicht 1a bildet, verwendet werden, und in der vorliegenden Ausführungsform wird Nickel verwendet.
  • Als Nächstes wird ein Produktionsverfahren für das Siliziumcarbidhalbleiterbauteil 100 beschrieben.
  • Ein Siliziumcarbidsubstrat 1 wird vorbereitet, das aus einer Substratschicht 1a des Typs N+ und einer Siliziumcarbidhalbleiterschicht 1b des Typs N– besteht und einem epitaxialen Kristallwachstum auf der Oberfläche der Substratschicht 1a unterzogen wird. Und dann wird durch ein bekanntes Verfahren, zum Beispiel eine Photogravurtechnik, eine Fotolackschicht in einer bestimmten Form strukturiert. Danach werden Fremdstoffe des P-Typs selektiv von oberhalb der Fotolackschicht ioneninjiziert, um eine anschlussendseitige Wannenzone 2 des P-Typs (Schutzringzone) in einem oberen Teil in der Siliziumcarbidhalbleiterschicht 1b zu bilden.
  • In diesem Kontext werden zum Beispiel Aluminiumionen oder Borionen als Fremdstoffionen in eine Fremdstoffzone des P-Typs injiziert, die Fremdstoffionen werden elektrisch aktiviert, indem sie nach der Ioneninjektion einem Ausglühen bei einer hohen Temperatur von 1500°C oder darüber ausgesetzt werden, und es wird eine Zone mit einem bestimmten Leitfähigkeitstyp ausgebildet. In diesem Zusammenhang wird wie vorstehend beschrieben bevorzugt, dass die Dosiermenge des Fremdstoffs des P-Typs in der anschlussendseitigen Wannenzone 2 auf 1,0 × 1013/cm2 bis 1,0 × 1014/cm2 eingestellt wird, dessen Dosiermenge bevorzugter auf 2,0 × 1013/cm2 bis 5,0 × 1013/cm2 eingestellt wird, und in der vorliegenden Ausführungsform wird dessen Dosiermenge auf 2,0 × 1013/cm2 eingestellt.
  • Außerdem wird im Hinblick auf die Ioneninjektion des Fremdstoffs des P-Typs zum Beispiel die Injektionsenergie auf 100 keV bis 700 keV eingestellt. In diesem Fall wird, wenn die Dosiermenge [cm–2] des Fremdstoffs des P-Typs in den jeweiligen vorstehend beschriebenen Zonen in die Fremdstoffkonzentration [cm–3] umgerechnet wird, die Fremdstoffkonzentration in der anschlussendseitigen Wannenzone 2 als 1,0 × 1017/cm3 bis 1,0 × 1019/cm3 bestimmt.
  • Anschließend wird zum Beispiel durch ein CVD-Verfahren eine Siliziumoxidschicht mit einer Dicke von 1,0 µm auf der Oberfläche der Siliziumcarbidhalbleiterschicht 1b abgeschieden, wonach durch Photogravur und Ätzen ein Mittelabschnitt der Siliziumoxidschicht entfernt wird, um eine Feldisolierschicht 3 mit einem Öffnungsteil auszubilden. Das Öffnungsende der Feldisolierschicht 3 wird so ausgebildet, dass es sich über der anschlussendseitigen Wannenzone 2 befindet. Und dann wird eine Rückseitenelektrode 7 auf der Rückflächenseite der Substratschicht 1a des Siliziumcarbidsubstrats 1 ausgebildet. In diesem Zusammenhang kann die Ausbildung der Rückseitenelektrode 7 erfolgen, nachdem all die nachfolgend beschriebenen Schritte für die Oberflächenseite des Siliziumcarbidsubstrats 1 abgeschlossen wurden.
  • Als Nächstes wird zum Beispiel durch ein Sputter-Verfahren auf der gesamten Fläche der Oberfläche der Siliziumcarbidhalbleiterschicht 1b, auf der die Feldisolierschicht 3 ausgebildet ist, eine Art von Metall zu einer Metallschicht ausgebildet, die eine Schottky-Elektrode 4 bildet. In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Titanschicht mit einer Dicke von 200 nm als die ausgebildete Metallschicht übernommen. Darüber hinaus wird durch eine Photogravurtechnik eine Fotolackschicht mit einer bestimmten Musterform ausgebildet. Danach ist die Fotolackschicht dazu ausgelegt, als Maske zu dienen, und die Metallschicht wird geätzt, um eine Schottky-Elektrode 4 mit einer gewünschten Form auszubilden. Obwohl Trockenätzen oder Nassätzen beim Ätzen der Metallschicht verwendet werden kann, ist es wünschenswert, dass Nassätzen verwendet wird, um den Schaden an einem Chip zu mindern, und zum Beispiel wird Fluorwasserstoffsäure (HF) als Ätzmittel verwendet.
  • Anschließend wird ein Elektrodenkontaktfleck 5 auf der Feldisolierschicht 3 und der Schottky-Elektrode 4, die Schottky-Elektrode 4 abdeckend ausgebildet. Wie im Falle der Ausbildung der Schottky-Elektrode 4 kann die Ausbildung des Elektrodenkontaktflecks 5 bewerkstelligt werden, indem eine bestimmte Metallschicht auf der gesamten Fläche ausgebildet und die Schicht dann geätzt wird, und zum Beispiel erfolgt das Ätzen der Metallschicht durch Nassätzen unter Verwendung eines Ätzmittels auf Phosphorsäurebasis. Danach wird eine Oberflächenschutzschicht 6 den Elektrodenkontaktfleck 6 abdeckend ausgebildet, um das Siliziumcarbidhalbleiterbauteil 100 nach der vorliegenden Ausführungsform fertigzustellen.
  • Als Nächstes wird der Funktionsablauf des Siliziumcarbidhalbleiterbauteils 100 nach der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Wenn beim Siliziumcarbidhalbleiterbauteil nach der vorliegenden Ausführungsform die Rückseitenelektrode 7 mit einer negativen Spannung gegen Flächenelektroden (die Schottky-Elektrode 4 und den Elektrodenkontaktfleck 5) beaufschlagt wird, fließt ein Strom von der Flächenelektrode zur Rückseitenelektrode 7, und das Siliziumcarbidhalbleiterbauteil 100 tritt in einen Leitungszustand (Einschaltzustand) ein. Wird hingegen die Rückseitenelektrode 7 mit einer positiven Spannung gegen die Flächenelektrode beaufschlagt, wird ein Strom durch den Schottky-Übergang zwischen der Schottky-Elektrode 4 und der Siliziumcarbidhalbleiterschicht 1b und den PN-Übergang zwischen der anschlussendseitigen Wannenzone 2 und der Siliziumcarbidhalbleiterschicht 1b abgeblockt, und das Siliziumcarbidhalbleiterbauteil 100 tritt in einen blockierten Zustand (Ausschaltzustand) ein.
  • Im Folgenden wird die Aktion/Wirkung des Siliziumcarbidhalbleiterbauteils 100 nach der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
  • Im Gegensatz zur vorliegenden Ausführungsform wird im Falle, dass die Feldisolierschicht 3 nicht vorgesehen und die gesamte Fläche der Schottky-Elektrode 4 auf der Siliziumcarbidhalbleiterschicht 1b ausgebildet ist, die Krümmung einer Äquipotentialfläche um das Endteil einer Übergangsfläche zwischen der Schottky-Elektrode 4 und der Siliziumcarbidhalbleiterschicht 1b herum groß und es findet eine Konzentration eines elektrischen Felds um das äußere Umfangsende der Schottky-Elektrode 4 herum statt. Als solches ist es wie bei der vorliegenden Ausführungsform, indem eine derartige Auslegung übernommen wird, dass man die Schottky-Elektrode 4 auf der Feldisolierschicht 3 verlaufen lässt, möglich, die Konzentration des elektrischen Felds am äußeren Umfangsende der Schottky-Elektrode 4 abzubauen. Darüber hinaus ist es in dem Fall, dass die Feldisolierschicht 3 vorgesehen ist, da der Ausrichtungsspielraum des äußeren Umfangsendes der Schottky-Elektrode 4 und des Öffnungsendes der Feldisolierschicht 3 dadurch vergrößert werden kann, dass die Schottky-Elektrode 4 auf der Feldisolierschicht 3 verlaufend ausgebildet wird, möglich, den Produktionsprozess zu vereinfachen.
  • Außerdem ist am äußeren Umfangsende der Schottky-Elektrode 4 ein Ätzrückstand entstanden, und es besteht eine Befürchtung, dass eine Konzentration des elektrischen Felds um den Ätzrückstand herum stattfindet, was zu einem Problem führt. Obwohl der Ätzrückstand auch in dem Fall entstehen kann, in dem entweder die Schottky-Elektrode 4 oder der Elektrodenkontaktfleck 5 geätzt wird, und im Falle von Trockenätzen oder Nassätzen auf Grundlage des Verhältnisses zwischen der Dicke einer Metallschicht oder des Materials für eine Metallschicht und einem Ätzmittel entstehen kann, entsteht der Ätzrückstand besonders wahrscheinlich beim Ausbilden der Schottky-Elektrode 4. Und dann bestand je nach der Form eines Ätzrückstands u. dgl. eine Befürchtung, dass die Zuverlässigkeit des Siliziumcarbidhalbleiterbauteils aufgrund einer Konzentration des elektrischen Felds gesenkt ist, die am äußeren Umfangsendteil der Schottky-Elektrode 4 stattfindet.
  • Da in der vorliegenden Ausführungsform der Elektrodenkontaktfleck 5 das äußere Umfangsende der Schottky-Elektrode 4 abdeckend ausgebildet ist, liegt ein am äußeren Umfangsende der Schottky-Elektrode 4 entstandener Ätzrückstand nicht frei. Als solches besteht, selbst wenn ein Ätzrückstand an der Schottky-Elektrode 4 entsteht, keine Befürchtung, dass das elektrische Feld am Endteil der Schottky-Elektrode 4 ein Problem verursacht. In dem Fall hingegen, in dem das Endteil (Ätzrückstand) der Schottky-Elektrode 4 anstelle eines Ätzrückstandsteils der Schottky-Elektrode 4 mit dem Elektrodenkontaktfleck 5 abgedeckt ist, wird das äußere Umfangsende des Elektrodenkontaktflecks 5 zu einem Konzentrationspunkt des elektrischen Felds, aber der Ätzrückstand entsteht im Vergleich zur Schottky-Elektrode 4 schwerlich auf dem Elektrodenkontaktfleck 5, und selbst wenn darauf ein Ätzrückstand entsteht, ist es möglich, die Konzentration des elektrischen Felds am Elektrodenendteil abzubauen, da der darauf entstandene Ätzrückstand im Vergleich zu dem auf der Schottky-Elektrode 4 entstandenen Ätzrückstand keine scharfkantige Form hat.
  • Darüber hinaus steht wie bei der vorliegenden Ausführungsform in dem Fall, in dem die Schottky-Elektrode 4 mit dem Elektrodenkontaktfleck 5 abgedeckt ist, das äußere Umfangsende des Elektrodenkontaktflecks 5 zur äußeren Umfangsseite mehr vor als das äußere Umfangsende eines herkömmlichen Elektrodenkontaktflecks, und es ist notwendig die Position des äußeren Umfangsendes des Elektrodenkontaktflecks 5 im Hinblick auf den folgenden Gesichtspunkt anzupassen.
  • 2 und 3 sind Schnittansichten, die ein Vergleichsbeispiel eines Siliziumcarbidhalbleiterbauteils 101 nach der vorliegenden Ausführungsform zeigen. Außerdem ist 4 eine Schnittansicht, die das Siliziumcarbidhalbleiterbauteil 100 nach der vorliegenden Ausführungsform zeigt. In 2 bis 4 stellen gekrümmte Linien, die mit einer unterbrochenen Linie gezeigt sind, schematisch Äquipotentiallinien zu dem Zeitpunkt dar, zu dem die Rückseitenelektrode 7 mit einer hohen Spannung beaufschlagt ist, 2 zeigt Äquipotentiallinien in einem statischen Ausschaltzustand, nachdem die Rückseitenelektrode 7 mit einer hohen Spannung beaufschlagt wurde, und 3 und 4 zeigen Äquipotentiallinien in einem dynamischen Schaltzustand zu dem Zeitpunkt, zu dem die Rückseitenelektrode 7 mit einer hohen Spannung beaufschlagt ist.
  • Wie in der vorliegenden Ausführungsform werden im Siliziumcarbidhalbleiterbauteil, das vorbereitet wird, indem die Anschlussendzone mit einer als Schutzring fungierenden anschlussendseitigen Wannenzone versehen wird, Äquipotentiallinien entlang dem PN-Übergangsabschnitt zwischen der anschlussendseitigen Wannenzone und der Siliziumcarbidhalbleiterschicht dicht, weil die Spannung durch eine Sperrschicht, die zwischen der anschlussendseitigen Wannenzone und der Siliziumcarbidhalbleiterschicht gebildet ist, gehalten wird, wenn die Rückseitenelektrode mit einer hohen Spannung beaufschlagt wird und sich das Siliziumcarbidhalbleiterbauteils in einem Ausschaltzustand befindet. Wie in 2 gezeigt ist, ist im statischen Ausschaltzustand, da eine Fremdstoffkonzentration des P-Typs der anschlussendseitigen Wannenzone 2 höher ist als eine Fremdstoffkonzentration des N-Typs der Siliziumcarbidhalbleiterschicht 1b, hauptsächlich eine Sperrschicht dazu gebracht, sich mehr zur Siliziumcarbidhalbleiterschicht 1b auf der äußeren Umfangsseite auszudehnen als die anschlussendseitige Wannenzone 2, und im Ergebnis wird auch der Abschnitt, in dem Äquipotentiallinien dicht werden, mehr zur äußeren Umfangsseite verschoben als die anschlussendseitige Wannenzone 2. Dementsprechend besteht keine Befürchtung, dass sich eine Äquipotentiallinie um das äußere Umfangsende des Elektrodenkontaktflecks 5 legt und eine Konzentration eines elektrischen Felds am äußeren Umfangsende des Elektrodenkontaktflecks 5 stattfindet, solange sich das äußere Umfangsende des Elektrodenkontaktflecks 5 über der anschlussendseitigen Wannenzone 2 befindet.
  • Beim dynamischen Schalten gibt es hingegen Fälle, in denen eine Sperrschicht sich nicht ausreichend von der anschlussendseitigen Wannenzone 2 zur Seite der Siliziumcarbidhalbleiterschicht 1b ausdehnt, weil eine Ionisierung des Fremdstoffs des P-Typs in der anschlussendseitigen Wannenzone 2 verzögert ist. Insbesondere ist im Siliziumcarbidhalbleiterbauteil das Akzeptorniveau des Fremdstoffs des P-Typs größer als oder gleich 200 meV im Falle von Al, und ist größer als oder gleich 300 meV im Falle von Bor (B), und da das Akzeptorniveau des Fremdstoffs des P-Typs im Vergleich zum Fall von Silizium mehrmals tiefer wird, ist die Ionisierung des Fremdstoffs des P-Typs deutlich verzögert.
  • Darüber hinaus wurde beim Vergleich von Halbleiterbauteilen mit demselben Grad an Stehspannung davon ausgegangen, dass ein mit Silizium hergestelltes bipolares Bauteil durch ein mit Siliziumcarbid hergestelltes unipolares Bauteil ersetzt wird, und zum Beispiel wird davon ausgegangen, dass eine derartige SiC-SBD der vorliegenden Erfindung anstelle einer Si-PN-Diode verwendet wird. Bei dieser Gelegenheit wird bei der SiC-SBD, die ein unipolares Bauteil ist, die Schaltrate höher als diejenige der Si-Pn-Diode, die ein bipolares Bauteil ist. Wie vorstehend beschrieben, wird beim Siliziumcarbidhalbleiterbauteil, da die Schaltrate im Vergleich zu einem Siliziumhalbleiterbauteil mit derselben Stehspannung höher wird, eine hohe Spannung mit einer höheren Rate als diejenige beim herkömmlichen Bauteil angelegt.
  • Im Ergebnis wird beim Siliziumcarbidhalbleiterbauteil, da eine Ionisierung des Fremdstoffs des P-Typs gegenüber der Rate, mit der eine hohe Spannung angelegt wird, extrem verzögert ist, ein effektive Akzeptorkonzentration in der anschlussendseitigen Wannenzone 2 nicht ausreichend sichergestellt, und eine zwischen der anschlussendseitigen Wannenzone 2 und der Siliziumcarbidhalbleiterschicht 1b gebildete Sperrschicht wird dazu gebracht, sich zur Seite der anschlussendseitigen Wannenzone 2 auszudehnen. Da bei diesem wie in 3 gezeigten Aufbau eine Sperrschicht zum Zeitpunkt des dynamischen Schaltens in die anschlussendseitige Wannenzone 2 eindringt, dringt auch der Abschnitt, in dem Äquipotentiallinien dicht werden, mehr in die innere Umfangsseite ein als derjenige in einem statischen Ausschaltzustand. Als solches haben die vorliegenden Erfinder neu herausgefunden, dass, selbst wenn das äußere Umfangsende des Elektrodenkontaktflecks über der anschlussendseitigen Wannenzone 2 besteht, sich eine Äquipotentiallinie je nach der Position des Elektrodenkontaktflecks 5 über der anschlussendseitigen Wannenzone 2 um das äußere Umfangsende des Elektrodenkontaktflecks 5 legt und eine Konzentration eines elektrischen Felds am äußeren Umfangsende des Elektrodenkontaktflecks 5 stattfindet. Insbesondere wird die Konzentration des elektrischen Felds am äußeren umfänglichen unteren Ende des Elektrodenkontaktflecks 5 deutlich, wo die Krümmung einer Äquipotentiallinie größer wird.
  • Aus diesem Grund wird in der in der vorliegenden Ausführungsform eine Entspannung des elektrischen Felds am äußeren Umfangsende des Elektrodenkontaktflecks 5 erzielt, indem die vorstehende Breite des Elektrodenkontaktflecks 5 im Hinblick auf die zum Schaltzeitpunkt stattfindende Konzentration des elektrischen Felds am äußeren Umfangsende des Elektrodenkontaktflecks 5 kürzer ausgelegt wird als diejenigen in den in 2 und 3 beschriebenen Vergleichsbeispielen. Mit diesem wie in 4 gezeigten Aufbau ist es, selbst wenn eine Sperrschicht beim Schalten in die anschlussendseitige Wannenzone 2 eindringt, da die Äquipotentialliniendichte um das äußere Umfangsende des Elektrodenkontaktflecks 5 durch Reduzieren der vorstehenden Breite des Elektrodenkontaktflecks 5 abgebaut werden kann, möglich, eine am äußeren Umfangsende des Elektrodenkontaktflecks 5 anliegende Konzentration eines elektrischen Felds zu unterbinden.
  • Die spezifische vorstehende Breite des Elektrodenkontaktflecks 5 braucht nur auf Grundlage der dielektrischen Durchbruchfestigkeiten der Feldisolierschicht 3 und der Oberflächenschutzschicht 6 eingestellt zu werden, die mit dem Elektrodenkontaktfleck 5 in Kontakt gebracht werden. Im Spezielleren wird die tatsächliche vorstehende Breite des Elektrodenkontaktflecks 5 zu dem Zeitpunkt kleiner ausgelegt als die vorstehende Breite eines Elektrodenkontaktflecks 5, zu dem die elektrische Feldstärke, die am äußeren umfänglichen unteren Ende des Elektrodenkontaktflecks 5 anliegt, gleich der kleinsten dielektrischen Durchbruchfestigkeit von der dielektrischen Durchbruchfestigkeit der Feldisolierschicht 3 und der dielektrischen Durchbruchfestigkeit der Oberflächenschutzschicht 6 wird. Im Folgenden wird ein Einstellverfahren für die vorstehende Breite des Elektrodenkontaktflecks 5 beschrieben.
  • In 5 sind die Ergebnisse gezeigt, die im Falle einer Berechnung der elektrischen Feldstärke erhalten wurden, die am äußeren Umfangsende des Elektrodenkontaktflecks 5 zu dem Zeitpunkt anliegt, zu dem die vorstehende Breite des Elektrodenkontaktflecks 5 durch Simulation verändert wird. In 5 gibt die vertikale Achse die elektrische Feldstärke am äußeren Umfangsende des Elektrodenkontaktflecks 5 an, die horizontale Achse gibt die vorstehende Breite des Elektrodenkontaktflecks 5 an, die gefüllte Rautenmarkierung gibt die elektrische Feldstärke an, die erhalten wurde, als der Wert von dV/dt gleich 0 kV/µs war, und zwar in dem statischen Ausschaltzustand erhalten wurde, die Kreisumrissmarkierung gibt die elektrische Feldstärke an, die erhalten wurde, als der Wert von dV/dt gleich 10 kV/µs war, die gefüllte Kreismarkierung gibt die elektrische Feldstärke an, die erhalten wurde, als der Wert von dV/dt gleich 20 kV/µs war, und die gefüllte Dreiecksmarkierung gibt die elektrische Feldstärke an, die erhalten wurde, als der Wert von dV/dt gleich 50 kV/µs war.
  • Außerdem wird, obwohl sich die elektrische Feldstärke am äußeren Umfangsende des Elektrodenkontaktflecks 5 in 5 auf die elektrische Feldstärke am äußeren umfänglichen unteren Ende des Elektrodenkontaktflecks 5 bezieht, eigentlich die elektrische Feldstärke an einem Punkt, der in einem Abstand von 10 nm vom äußeren umfänglichen unteren Ende des Elektrodenkontaktflecks 5 zur äußeren Umfangsseite in der horizontalen Richtung angeordnet ist, berechnet, weil das untere Ende des äußeren Umfangsendes des Elektrodenkontaktflecks 5 ein singulärer Punkt ist (selbiges trifft auf ein anderes nachstehend beschriebenes Simulationsergebnis zu). In diesem Zusammenhang hat im Hinblick auf die Auslegung, welche die vorstehende Breite des Elektrodenkontaktflecks 5 und den Abstand zwischen dem inneren Umfangsende der Feldisolierschicht 3 und dem äußeren Umfangsende der anschlussendseitigen Wannenzone 2 ausschließt, das für die Simulation in 5 verwendete Simulationsmodell dieselbe Auslegung wie diejenige des Siliziumcarbidhalbleiterbauteils 100 nach der vorliegenden Ausführungsform, der Abstand zwischen dem inneren Umfangsende der Feldisolierschicht 3 und dem äußeren Umfangsende der anschlussendseitigen Wannenzone 2 ist auf 140 µm eingestellt, und die vorstehende Breite des Elektrodenkontaktflecks 5 wird in einem Bereich von 5 µm bis 130 µm verändert.
  • Wie in 5 gezeigt ist, wird in dem statischen Ausschaltzustand, in dem der Wert von dV/dt wie vorstehend beschrieben gleich 0 kV/µs ist, da das äußere Umfangsende des Elektrodenkontaktflecks 5 über der anschlussendseitigen Wannenzone 2 vorgesehen ist, die elektrische Feldstärke am äußeren Umfangsendes des Elektrodenkontaktflecks 5 zu einem ausreichend geringen Wert, ungeachtet der vorstehenden Breite. In diesem Zusammenhang wird in dem Simulationsergebnis in 5 speziell die elektrische Feldstärke in dem Fall, in dem der Wert von dV/dt gleich 0 kV/µs ist, zu einem Wert in einer Größenordnung von ungefähr mehreren E+04 [V/cm].
  • Hingegen nimmt, wenn der Wert von dV/dt steigt, die elektrische Feldstärke am äußeren Umfangsende des Elektrodenkontaktflecks 5 zu, und wenn der Wert von dV/dt 10 kV/µs übersteigt, wird die elektrische Feldstärke dazu gebracht, je nach dem Wert der vorstehenden Breite auf einen Wert in einer Größenordnung von mehreren [MV/cm] zu steigen. Als solches ist es notwendig, die vorstehende Breite im Hinblick auf die elektrische Feldstärke zum Schaltzeitpunkt einzustellen. Aus diesem Grunde wird die vorstehende Breite so bestimmt, dass die elektrische Feldstärke, die am äußeren Umfangsendes des Elektrodenkontaktflecks 5 zum Schaltzeitpunkt auftritt, nicht höher wird als die kleinste dielektrische Durchbruchfestigkeit von den dielektrischen Durchbruchfestigkeiten der Feldisolierschicht 3 und der Oberflächenschutzschicht 6, mit denen der Elektrodenkontaktfleck 5 in Kontakt gebracht wird.
  • Wie in der vorliegenden Ausführungsform wird in dem Fall, in dem die Feldisolierschicht 3 aus SiO2 hergestellt ist und die Oberflächenschutzschicht 6 aus Polyimid hergestellt ist, da die dielektrische Durchbruchfestigkeit der Oberflächenschutzschicht 6 allgemein niedriger wird, die dielektrische Durchbruchfestigkeit des für die Oberflächenschutzschicht 6 verwendeten Polyimids als Referenz verwendet. In diesem Kontext beträgt die dielektrische Durchbruchfestigkeit von Polyimid ungefähr 3,0 bis 4,0 [MV/cm], und wenn zum Beispiel PIX-3400 (erhältlich von Hitachi Chemical DuPont MicroSystems L.L.C) als Polyimid verwendet wird, wird, obwohl sich die dielektrische Durchbruchfestigkeit auch mit der Aushärtezeit oder dem Messverfahren verändert, dessen dielektrische Durchbruchfestigkeit zu ca. 3,5 [MV/cm]. Somit überschreitet in der vorliegenden Ausführungsform, selbst wenn das Bauteil betrieben wird, wenn dV/dt gleich 50 kV/µs ist, die dielektrische Durchbruchfestigkeit die dielektrische Durchbruchfestigkeit von Polyimid durch das elektrische Feld zum Schaltzeitpunkt nicht, und es ist möglich, einen dielektrischen Durchbruch der Oberflächenschutzschicht 6 zu unterbinden.
  • Außerdem ist es wünschenswert, da, je kleiner das elektrische Feld ist, das an die Feldisolierschicht 3 und die Oberflächenschutzschicht 6 angelegt wird, die Nutzdauer einer Isolierschicht umso mehr verlängert werden kann, selbst wenn die am äußeren Umfangsende des Elektrodenkontaktflecks 5 anliegende elektrische Feldstärke kleiner ist als die dielektrische Durchbruchfestigkeit jeweils der Feldisolierschicht 3 und der Oberflächenschutzschicht 6, dass das elektrische Feld am äußeren Umfangsende des Elektrodenkontaktflecks 5 weiter entspannt wird. Und dann wird, wie in 5 gezeigt, je kleiner die vorstehende Breite ist, die Entspannungswirkung für das elektrische Feld durch die Reduktion der vorstehenden Breite umso größer, und in dem Fall, in dem der Wert von dV/dt gleich 50 kV/µs ist, wird der Betrag dE/dL einer Änderung bei der elektrischen Feldstärke E im Vergleich zur vorstehenden Breite L als 567,6 [MV/cm2] bestimmt, wenn die vorstehende Breite im Bereich von 5 bis 30 µm liegt, wird als 280 [MV/cm2] bestimmt, wenn die vorstehende Breite im Bereich von 30 bis 70 µm liegt, und wird als 126,7 [MV/cm2] bestimmt, wenn die vorstehende Breite im Bereich von 70 bis 100 µm liegt, und je kleiner die vorstehende Breite ist, umso mehr wird die Entspannungswirkung für das elektrische Feld erhöht.
  • Als solches ist es von vorstehenden Breiten des Elektrodenkontaktflecks 5 von 100 µm oder weniger bevorzugter, dass dessen vorstehende Breite auf 70 µm oder weniger eingestellt wird, weiter ist bevorzugt, dass dessen vorstehende Breite auf 30 µm oder weniger eingestellt wird, es ist möglich, die elektrische Feldstärke am äußeren Umfangsende des Elektrodenkontaktflecks 5 kleiner als oder gleich 3,5 [MV/cm] auszulegen, indem die vorstehende Breite des Elektrodenkontaktflecks 5 auf 100 µm oder weniger eingestellt wird, es ist möglich, die elektrische Feldstärke am äußeren Umfangsende des Elektrodenkontaktflecks 5 kleiner als oder gleich 3,0 [MV/cm] auszulegen, indem die vorstehende Breite des Elektrodenkontaktflecks 5 auf 70 µm oder weniger eingestellt wird, und es ist möglich, die elektrische Feldstärke am äußeren Umfangsende des Elektrodenkontaktflecks 5 kleiner als oder gleich 2,0 [MV/cm] auszulegen, indem die vorstehende Breite des Elektrodenkontaktflecks 5 auf 30 µm oder weniger eingestellt wird.
  • Im Übrigen ist es, selbst wenn die Ionisierung des Fremdstoffs des P-Typs zum Schaltzeitpunkt verzögert ist, indem die Dosiermenge des Fremdstoffs des P-Typs in der anschlussendseitigen Wannenzone 2 erhöht wird, um die am äußeren Umfangsende des Elektrodenkontaktflecks 5 zum Schaltzeitpunkt anliegende elektrische Feldstärke abzubauen, möglich, eine effektive Akzeptorkonzentration sicherzustellen und ein Eindringen einer Sperrschicht in die anschlussendseitige Wannenzone 2 zu unterbinden. Mit diesem Aufbau wird verhindert, dass sich eine Äquipotentiallinie um das äußere Umfangsende des Elektrodenkontaktflecks 5 legt, und es wird davon ausgegangen, dass das elektrische Feld am äußeren Umfangsende des Elektrodenkontaktflecks 5 entspannt werden kann.
  • In 6 sind die Simulationsergebnisse gezeigt, die durch Berechnen des Verhältnisses zwischen der vorstehenden Breite des Elektrodenkontaktflecks 5 und der elektrischen Feldstärke an dessen äußeren Umfangsende in dem Fall erhalten werden, in dem die Dosiermenge des Fremdstoffs des P-Typs in der anschlussendseitigen Wannenzone 2 erhöht wird. In 6 gibt die vertikale Achse die elektrische Feldstärke am äußeren Umfangsende des Elektrodenkontaktflecks 5 an, die horizontale Achse gibt die vorstehende Breite des Elektrodenkontaktflecks 5 an, die gefüllte Dreiecksmarkierung gibt die elektrische Feldstärke an, die erhalten wird, wenn die Dosiermenge des Fremdstoffs des P-Typs in der anschlussendseitigen Wannenzone 2 gleich 1,0E14 [cm–2] ist, und die gefüllte Quadratmarkierung gibt die elektrische Feldstärke an, die erhalten wird, wenn die Dosiermenge des Fremdstoffs des P-Typs in der anschlussendseitigen Wannenzone 2 gleich 2,0E14 [cm–2] ist. In diesem Zusammenhang ist in der in 6 gezeigten Simulation der Wert von dV/dt auf 100 kV/µs eingestellt, in dem in 6 gezeigten Simulationsmodell sind die Dicke der Siliziumcarbidhalbleiterschicht 1b und die Fremdstoffkonzentration mit der Stehspannungsauslegung von 3,3 kV konzipiert, und deren Auslegung ist eine Auslegung, in der eine FLR-(Feldlimitierungsring)-Zone mehr auf der äußeren Umfangsseite als die anschlussendseitige Wannenzone 2 gegenüber dem Siliziumcarbidhalbleiterbauteil 100 nach der vorliegenden Ausführungsform hinzugekommen ist.
  • Wie in 6 gezeigt ist, kann, wenn die Dosiermenge in der anschlussendseitigen Wannenzone 2 so ausgelegt wird, dass sie zunimmt, die elektrische Feldstärke auf der äußeren Umfangsseite des Elektrodenkontaktflecks 5 abgebaut werden, und im Vergleich zu dem in 5 gezeigten Fall, in dem der Wert von dV/dt gleich 50 kV/µs ist, kann die elektrische Feldstärke abgebaut werden, indem die Dosiermenge in der anschlussendseitigen Wannenzone 2 erhöht wird, selbst wenn der Wert von dV/dt erhöht ist, und es ist möglich, die elektrische Feldstärke, ungeachtet der vorstehenden Breite, so auszulegen, dass sie kleiner als oder gleich 2,5 [MV/cm] ist.
  • Wird jedoch die Dosiermenge in der anschlussendseitigen Wannenzone 2 so ausgelegt, dass sie zunimmt, wird die elektrische Feldstärke in der Siliziumcarbidhalbleiterschicht 1b in einem statischen Ausschaltzustand erhöht, und hier bestand eine Befürchtung, dass die Stehspannung des Siliziumcarbidhalbleiterbauteils 100 gesenkt wird. 7 zeigt das Simulationsergebnis, welches das Verhältnis zwischen dem Dosierbetrag [cm–2] des Fremdstoffs des P-Typs in der anschlussendseitigen Wannenzone 2 und der Lawinendurchbruchspannung angibt. Die in 7 gezeigte Simulation wird unter derselben Bedingung wie der für die in 6 gezeigte Simulation durchgeführt. In diesem Zusammenhang bezieht sich die Lawinendurchbruchspannung auf eine zu dem Zeitpunkt angelegte Spannung, zu dem der Lawinendurchbruch in der Siliziumcarbidhalbleiterschicht zu dem Zeitpunkt stattfindet, zu dem die an das Siliziumcarbidhalbleiterbauteil angelegte Spannung so ausgelegt wird, dass sie groß wird.
  • Wie in 7 gezeigt ist, wird, wenn die Dosiermenge des Fremdstoffs des P-Typs in der anschlussendseitigen Wannenzone 2 erhöht wird, die Lawinendurchbruchspannung gesenkt. Dies ist einer Zunahme bei der Dosiermenge des Fremdstoffs des P-Typs und einer Zunahme beim elektrischen Feld am Endteil der anschlussendseitigen Wannenzone 2 in der Siliziumcarbidhalbleiterschicht 1b in einem statischen Ausschaltzustand zuzuschreiben. Als solches besteht, wenn die Dosiermenge des Fremdstoffs des P-Typs in der anschlussendseitigen Wannenzone 2, zum Zwecke einer Entspannung des elektrischen Felds zum Schaltzeitpunkt, so ausgelegt wird, dass sie übermäßig zunimmt, eine Befürchtung, dass die Elementstehspannung gesenkt wird, da die Lawinendurchbruchspannung der Siliziumcarbidhalbleiterschicht 1b gesenkt ist. Das heißt, die Stehspannung, die durch das elektrische Feld in einem statischen Ausschaltzustand (statische Stehspannung) bestimmt wird, und die Stehspannung, die durch das elektrische Feld zum Zeitpunkt des dynamischen Schaltens (dynamische Stehspannung) bestimmt wird, befinden sich in einem Kompromissverhältnis, da die statische Stehspannung und die dynamische Stehspannung sich in der optimalen Dosiermenge in der anschlussendseitigen Wannenzone 2 unterscheiden.
  • Aus diesem Grund wird in der vorliegenden Ausführungsform, indem die Dosiermenge des Fremdstoffs des P-Typs in der anschlussendseitigen Wannenzone 2 auf 2,0 × 1013/cm2 eingestellt wird, was im Bereich von 1,0 × 1013/cm2 bis 1,0 × 1014/cm2 (bevorzugter 2,0 × 1013/cm2 bis 5,0 × 1013/cm2) liegt, das Senken der Lawinendurchbruchspannung unterbunden, um die statische Stehspannung sicherzustellen, und indem die vorstehende Breite des Elektrodenkontaktflecks 5 auf 100 µm oder weniger (bevorzugter 70 µm oder weniger, weiter bevorzugt 30 µm oder weniger) eingestellt wird, kann das elektrische Feld zum Schaltzeitpunkt entspannt werden, um die dynamische Stehspannung sicherzustellen, und es ist möglich, sowohl die statische Stehspannung als auch die dynamische Stehspannung zu erzielen.
  • Darüber hinaus wird, wenn das äußere Umfangsende des Elektrodenkontaktflecks 5 nahe am äußeren Umfangsende der anschlussendseitigen Wannenzone 2 angeordnet wird, die elektrische Feldstärke am äußeren umfänglichen oberen Ende des Elektrodenkontaktflecks 5 erhöht, und es besteht eine Befürchtung, dass der dielektrische Durchbruch von Polyimid verursacht wird.
  • 8 zeigt die Simulationsergebnisse, die erhalten werden, indem das Verhältnis zwischen dem Abstand D [µm] zwischen dem äußeren Umfangsende der anschlussendseitigen Wannenzone 2 und dem äußeren Umfangsende des Elektrodenkontaktflecks 5 und der elektrischen Feldstärke [MV/cm] am äußeren umfänglichen oberen Ende des Elektrodenkontaktflecks 5 berechnet wird. In 8 gibt die vertikale Achse die elektrische Feldstärke am äußeren umfänglichen oberen Ende des Elektrodenkontaktflecks 5 an, die horizontale Achse gibt den Abstand D an, die gefüllte Rautenmarkierung gibt die elektrische Feldstärke an, die erhalten wird, wenn der Wert von dV/dt gleich 10 kV/µs ist, die gefüllte Quadratmarkierung gibt die elektrische Feldstärke an, die erhalten wird, wenn der Wert von dV/dt gleich 20 kV/µs ist, und die gefüllte Dreiecksmarkierung gibt die elektrische Feldstärke an, die erhalten wird, wenn der Wert von dV/dt gleich 50 kV/µs ist. Das in 8 gezeigte Simulationsmodell ist dasselbe wie das in 5 gezeigte Simulationsmodell, und wie im Falle von 5 bezieht sich die in 8 gezeigte elektrische Feldstärke am äußeren umfänglichen oberen Ende des Elektrodenkontaktflecks 5 auf die elektrische Feldstärke an einem Punkt, der in einem Abstand von 10 nm vom äußeren umfänglichen oberen Ende des Elektrodenkontaktflecks 5 zur äußeren Umfangsseite in der planen Richtung angeordnet ist. In diesem Zusammenhang werden zum Berechnungszeitpunkt des Abstands D in dem Fall, in dem die Endflächen eines äußeren Umfangsendes des Elektrodenkontaktflecks 5 und eines äußeren Umfangsendes der anschlussendseitigen Wannenzone 2 geneigt sind, das äußere umfängliche untere Ende des Elektrodenkontaktflecks 5 und das äußere umfängliche obere Ende der anschlussendseitigen Wannenzone 2 als Referenzen verwendet.
  • Wie in 8 gezeigt ist, kann, obwohl die elektrische Feldstärke am äußeren umfänglichen oberen Ende des Elektrodenkontaktflecks 5 zu einem Wert in der Größenordnung von einigen MV/cm wird, wenn der Abstand D zwischen dem äußeren Umfangsende der anschlussendseitigen Wannenzone 2 und dem äußeren Umfangsende des Elektrodenkontaktflecks 5 kurz ist, indem der Abstand D auf 20 µm oder mehr, bevorzugter 40 µm oder mehr eingestellt wird, die elektrische Feldstärke am äußeren umfänglichen oberen Ende des Elektrodenkontaktflecks 5 auf 1,0 MV/cm oder weniger reduziert werden. Es wird davon ausgegangen, dass dies, wie zuvor mit Bezug auf 3 und 4 beschrieben, der Dichte von Äquipotentiallinien zuzuschreiben ist, die um das äußere umfängliche obere Ende des ein Eckteil bildenden Elektrodenkontaktflecks 5 entspannt werden können, indem das äußere Umfangsende des Elektrodenkontaktflecks 5 so ausgelegt wird, dass es sich abseits vom Umfang des äußeren Umfangs der anschlussendseitigen Wannenzone 2 befindet, wo Äquipotentiallinien dicht werden, da eine Sperrschicht in diese eindringt. Dementsprechend ist es wünschenswert, dass der Abstand D zwischen dem äußeren Umfangsende der anschlussendseitigen Wannenzone 2 und dem äußeren Umfangsende des Elektrodenkontaktflecks 5 auf 20 µm oder mehr, bevorzugter 40 µm oder mehr eingestellt wird, dies ermöglicht auch, dass sich das elektrische Feld am äußeren umfänglichen oberen Ende des Elektrodenkontaktflecks 5 entspannen kann, und es ist möglich, die Zuverlässigkeit des Siliziumcarbidhalbleiterbauteils 100 weiter zu steigern.
  • Außerdem ist in der vorliegenden Ausführungsform die Anschlussendzone nur mit einer als Schutzring fungierenden anschlussendseitigen Wannenzone 2 versehen, aber die vorliegende Ausführungsform sollte nicht darauf beschränkt werden. Zum Beispiel kann eine JTE-(Übergangsabschlusserweiterung)-Zone angrenzend an die äußere Umfangsseite der anschlussendseitigen Wannenzone 2 vorgesehen werden, um das Siliziumcarbidhalbleiterbauteil eine solche Auslegung haben zu lassen, dass die Fremdstoffkonzentration des P-Typs zur äußeren Umfangsseite progressiv abnimmt, und das Siliziumcarbidhalbleiterbauteil kann eine Auslegung haben, in der auf der äußeren Umfangsseite der anschlussendseitigen Wannenzone 2 mehrere FLR-Zonen getrennt von der anschlussendseitigen Wannenzone 2 vorgesehen sind. In diesem Zusammenhang wird in dem Fall, in dem die JTE-Zone vorgesehen ist, die anschlussendseitige Wannenzone 2 als eine die JTE-Zone enthaltende anschlussendseitige Wannenzone 2 definiert, und der Abstand D zwischen dem äußeren Umfangsende der anschlussendseitigen Wannenzone 2 und dem äußeren Umfangsende des vorstehend beschriebenen Elektrodenkontaktflecks 5 wird als der Abstand zwischen dem äußeren Umfangsende der JTE-Zone und dem äußeren Umfangsende des Elektrodenkontaktflecks 5 definiert. Somit ist es in dem Fall, in dem die JTE-Zone vorgesehen ist, indem der Abstand zwischen dem äußeren Umfangsende der JTE-Zone und dem äußeren Umfangsende des Elektrodenkontaktflecks 5 auf 20 µm oder mehr (bevorzugter 40 µm oder mehr) eingestellt wird, möglich, das elektrische Feld am äußeren umfänglichen oberen Ende des Elektrodenkontaktflecks 5 zu entspannen.
  • In diesem Zusammenhang kann in der vorliegenden Ausführungsform, obwohl eine SiC-SBD beispielhaft dargestellt ist, eine PN-Diode, die mit einer aktiven Zone versehen ist, die in ohmschen Kontakt mit einer Flächenelektrode in der aktiven Zone gebracht wird, eine PiN-Diode u. dgl. übernommen werden. Darüber hinaus kann das Siliziumcarbidhalbleiterbauteil eine Auslegung haben, in der Zonen, in denen die Schottky-Elektrode 4, die eine sogenannte JBS (Übergangsbarriere-Schottky-Diode) oder eine MPS (fusionierte PiN-Schottky-Diode) genannt wird, in Schottky-Kontakt mit der Siliziumcarbidhalbleiterschicht 1b gebracht wird, und Zonen, in denen die Schottky-Elektrode 4 in ohmschen Kontakt mit der Siliziumcarbidhalbleiterschicht 1b gebracht wird, in Mischform nebeneinander bestehen.
  • Ausführungsform 2
  • Obwohl in der vorstehenden Ausführungsform 1 eine Entspannung des elektrischen Felds zum Schaltzeitpunkt dadurch erzielt wird, dass die vorstehende Breite des Elektrodenkontaktflecks 5 zu dem Zweck reduziert wird, eine weitere Entspannung des elektrischen Felds zu erzielen, kann eine anschlussendseitige Wannenzone hoher Konzentration, in der die Fremdstoffkonzentration des P-Typs höher ist, in einer anschlussendseitigen Wannenzone vorgesehen werden. Aus diesem Grund wird als Ausführungsform 2 ein Siliziumcarbidhalbleiterbauteil nachstehend beschrieben, das mit einer anschlussendseitigen Wannenzone hoher Konzentration versehen ist.
  • 9 ist eine Schnittansicht, die ein Siliziumcarbidhalbleiterbauteil 200 nach der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Da sich das Siliziumcarbidhalbleiterbauteil 200 in dem Punkt von dem Siliziumcarbidhalbleiterbauteil 100 nach Ausführungsform 1 unterscheidet, dass eine anschlussendseitige Wannenzone 8 hoher Konzentration an diesem vorgesehen ist, wird nachfolgend nur die anschlussendseitige Wannenzone 8 hoher Konzentration beschrieben und die Beschreibung für andere Bestandteile wird weggelassen.
  • Wie in 9 gezeigt ist, ist die anschlussendseitige Wannenzone 8 hoher Konzentration auf der Innenseite der anschlussendseitigen Wannenzone 2 ausgebildet und ist eine Fremdstoffzone des P-Typs, in der die Dosiermenge des Fremdstoffs des P-Typs höher ist als diejenige der anschlussendseitigen Wannenzone 2. Außerdem erstreckt sich die anschlussendseitige Wannenzone 8 hoher Konzentration mehr bis zur inneren Umfangsseite als das innere Umfangsende der Feldisolierschicht 3, um mit der Schottky-Elektrode 4 in Kontakt gebracht zu werden, und erstreckt sich mehr zur äußeren Umfangsseite als das äußere Umfangsende des Elektrodenkontaktflecks 5, so dass sich das äußere Umfangsende der Schottky-Elektrode 4 und das äußere Umfangsende des Elektrodenkontaktflecks 5 über der anschlussendseitigen Wannenzone 8 hoher Konzentration befinden.
  • Darüber hinaus wird bevorzugt, dass die anschlussendseitige Wannenzone 8 hoher Konzentration in der anschlussendseitigen Wannenzone 2 enthalten ist, das heißt, dass der äußere Umfangsabschnitt der anschlussendseitigen Wannenzone 8 hoher Konzentration innerhalb der anschlussendseitigen Wannenzone 2 liegt, um nicht zuzulassen, dass die anschlussendseitige Wannenzone 8 hoher Konzentration und die Siliziumcarbidhalbleiterschicht 1b miteinander in Kontakt gebracht werden. Die Dosiermenge des Fremdstoffs des P-Typs in der anschlussendseitigen Wannenzone 8 hoher Konzentration wird auf 1,0 × 1014/cm2 oder mehr und 1,0 × 1015/cm2 oder weniger eingestellt, und wird bevorzugter auf 2,0 × 1014/cm2 oder mehr eingestellt. Wenn in diesem Zusammenhang die Injektionsenergie auf 100 keV bis 700 keV eingestellt und die Dosiermenge [cm–2] in der anschlussendseitigen Wannenzone 8 hoher Konzentration in die Fremdstoffkonzentration [cm–3] umgerechnet wird, wird die Fremdstoffkonzentration darin als 8,0 × 1017/cm3 bis 2,0 × 1020/cm3 bestimmt.
  • Im Folgenden wird die Aktion/Wirkung des Siliziumcarbidhalbleiterbauteils 200 nach der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
  • Da es in der vorliegenden Ausführungsform möglich ist, die Senkung bei der effektiven Akzeptorkonzentration zu dem Zeitpunkt zu unterbinden, zu dem die Ionisierung des Fremdstoffs des P-Typs zum Schaltzeitpunkt verzögert wird, indem die anschlussendseitige Wannenzone 8 hoher Konzentration in der anschlussendseitigen Wannenzone 2 vorgesehen wird, ist es möglich, das Eindringen einer Äquipotentiallinie in die anschlussendseitige Wannenzone 2 zu unterbinden. Im Ergebnis ist es, da es möglich ist, die Dichte von Äquipotentiallinien um das äußere Umfangsende des Elektrodenkontaktflecks 5 abzubauen, möglich, die am äußeren Umfangsende des Elektrodenkontaktflecks 5 anliegende Feldstärke abzubauen.
  • Wenn außerdem die Dosiermenge des Fremdstoffs des P-Typs in der anschlussendseitigen Wannenzone 2 wie vorstehend beschrieben so ausgelegt wird, dass sie zunimmt, besteht eine Befürchtung, dass das elektrische Feld in der Siliziumcarbidhalbleiterschicht 1b in einem statischen Ausschaltzustand zunimmt und die Lawinendurchbruchspannung gesenkt wird, aber in der vorliegenden Ausführungsform ist die anschlussendseitige Wannenzone 8 hoher Konzentration, in der die Dosiermenge des Fremdstoffs des P-Typs hoch ist, teilweise in der anschlussendseitigen Wannenzone 2 vorgesehen, um die Zunahme des elektrischen Felds in der Siliziumcarbidhalbleiterschicht 1b zu unterbinden. Da insbesondere die anschlussendseitige Wannenzone 8 hoher Konzentration so ausgebildet wird, dass sie in der anschlussendseitigen Wannenzone 2 enthalten ist, ist es möglich, eine Zunahme des elektrischen Felds in der Siliziumcarbidhalbleiterschicht 1b effektiv zu unterbinden.
  • Da sich darüber hinaus in der vorliegenden Ausführungsform das äußere Umfangsende des Elektrodenkontaktflecks 5 über der anschlussendseitigen Wannenzone 8 hoher Konzentration befindet, ist es möglich, das elektrische Feld am äußeren Umfangsende des Elektrodenkontaktflecks 5 weiter zu entspannen. 10 ist eine Schnittansicht, die ein Siliziumcarbidhalbleiterbauteil 201 nach einem Vergleichsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt, 11 ist eine Schnittansicht, die das Siliziumcarbidhalbleiterbauteil 200 nach der vorliegenden Erfindung zeigt, und in beiden Figuren zeigen gekrümmte Linien, die mit einer unterbrochenen Linie gezeigt sind, schematisch Äquipotentiallinien zu dem Zeitpunkt, zu dem die Rückseitenelektrode 7 zum Schaltzeitpunkt mit einer hohen Spannung beaufschlagt wird.
  • Im Hinblick auf das Siliziumcarbidhalbleiterbauteil 201 nach einem in 10 gezeigten Vergleichsbeispiel besteht das äußere Umfangsende der anschlussendseitigen Wannenzone 8 hoher Konzentration mehr auf der inneren Seite als das äußere Umfangsende des Elektrodenkontaktflecks 5. Als solches dringt zu dem wie in 10 gezeigten Schaltzeitpunkt eine Äquipotentiallinie bis zum Umfang des äußeren Umfangsendes der anschlussendseitigen Wannenzone 8 hoher Konzentration ein, und die Entspannungswirkung für das elektrische Feld am äußeren Umfangsende des Elektrodenkontaktflecks 5 war eingeschränkt, weil sich eine Äquipotentiallinie um das äußere Umfangsende des Elektrodenkontaktflecks 5 legt, das sich mehr zur äußeren Umfangsseite erstreckt als die anschlussendseitige Wannenzone 8 hoher Konzentration.
  • Aus diesem Grund ist es beim Siliziumcarbidhalbleiterbauteil 200 nach der vorliegenden Ausführungsform, indem das äußere Umfangsende der anschlussendseitigen Wannenzone 8 hoher Konzentration so ausgelegt wird, dass es sich über das äußere Umfangsende des Elektrodenkontaktflecks 5 hinaus erstreckt, so dass sich das äußere Umfangsende des Elektrodenkontaktflecks 5 über der anschlussendseitigen Wannenzone 8 hoher Konzentration befindet, da das Eindringen einer Äquipotentiallinie zum Schaltzeitpunkt durch die anschlussendseitige Wannenzone 8 hoher Konzentration, die, wie in 11 gezeigt, mehr auf der äußeren Umfangsseite besteht als der Elektrodenkontaktfleck 5, möglich, die Dichte und Krümmung der Äquipotentiallinien um das äußere Umfangsende des Elektrodenkontaktflecks 5 zu lockern, und es ist möglich, die Entspannungswirkung für das elektrische Feld weiter zu steigern.
  • Indem wie in der vorliegenden Ausführungsform die anschlussendseitige Wannenzone 8 hoher Konzentration so vorgesehen wird, dass sich das äußere Umfangsende des Elektrodenkontaktflecks 5 über der anschlussendseitigen Wannenzone 8 hoher Konzentration befindet, ist es möglich, die elektrische Feldstärke, die an das äußere Umfangsende von äußeren Umfangsenden des Elektrodenkontaktflecks 5 angelegt wird, besonders zu reduzieren. Da es in diesem Fall Fälle gibt, in denen die elektrische Feldstärke, die an das äußere umfängliche obere Ende des Elektrodenkontaktflecks 5 angelegt wird, höher wird als diejenige, die an dessen äußeres umfängliches untere Ende angelegt wird, kann in dem Fall, in dem es notwendig ist, die elektrische Feldstärke am äußeren umfänglichen oberen Ende des Elektrodenkontaktflecks 5 weiter zu reduzieren, wie bei einem in 12 gezeigten Siliziumcarbidhalbleiterbauteil 202, ein sich verjüngendes Teil 5a am äußeren Umfangsende des Elektrodenkontaktflecks 5 vorgesehen werden. Mit diesem Aufbau ist es möglich, die Krümmung einer Äquipotentiallinie um das äußere umfängliche obere Ende des Elektrodenkontaktflecks 5 zu entspannen.
  • Indem außerdem auch in der vorliegenden Ausführungsform die vorstehende Breite des Elektrodenkontaktflecks 5 auf 100 µm oder weniger (bevorzugter 70 µm oder weniger, weiter bevorzugt 30 µm oder weniger) eingestellt wird, ist es möglich, die elektrische Feldstärke am äußeren Umfangsende des Elektrodenkontaktflecks 5 zum Zeitpunkt dynamischen Schaltens abzubauen, während eine Zunahme des elektrischen Felds in einem statischen Ausschaltzustand unterbunden wird. Indem darüber hinaus der Abstand zwischen dem äußeren Umfangsende des Elektrodenkontaktflecks 5 und dem äußeren Umfangsende der anschlussendseitigen Wannenzone 2 auf 20 µm oder mehr (bevorzugter 40 µm oder mehr) eingestellt wird, ist es möglich, die elektrische Feldstärke am äußeren Umfangsende des Elektrodenkontaktflecks 5 zum Schaltzeitpunkt zu reduzieren und die Zuverlässigkeit des Siliziumcarbidhalbleiterbauteils weiter zu steigern.
  • In diesem Zusammenhang bezieht sich die sich verjüngende Form, die durch das sich verjüngende Teil 5a festgelegt ist, auf eine Form, bei der die obere Endposition des äußeren Umfangsendes des Elektrodenkontaktflecks 5 so ausgelegt ist, dass sie sich im Vergleich zu dessen unterer Endposition zur inneren Umfangsseite zurückweicht. Es ist wünschenswert, dass der Rückweichbetrag des äußeren umfänglichen oberen Endes auf 40% bis 100% in Bezug auf die Dicke des Elektrodenkontaktflecks 5 eingestellt wird. Obwohl außerdem das sich verjüngende Teil 5a in 12 so dargestellt ist, als wäre seine Endfläche flach, da dies darauf abzielt, das elektrische Feld am äußeren umfänglichen oberen Ende, das einer der Konzentrationspunkte von elektrischen Feldern ist, zu entspannen, ist es nicht notwendig, dass das sich verjüngende Teil 5a im strengen Sinne eine Endfläche mit einer flachen Form hat, und bei der Form braucht es sich nur um eine solche Form zu handeln, dass das äußere umfängliche obere Ende des Elektrodenkontaktflecks 5 so ausgelegt ist, dass es im Vergleich zu dessen äußerem umfänglichen unteren Ende zur inneren Umfangsseite zurückweicht.
  • Außerdem kann wie bei einem in 13 beschriebenen Siliziumcarbidhalbleiterbauteil 203 im Hinblick auf die anschlussendseitige Wannenzone 8 hoher Konzentration sich die anschlussendseitige Wannenzone 8 hoher Konzentration aus mehreren voneinander getrennten Abschnitten zusammensetzen. Darüber hinaus kann wie bei einem in 14 gezeigten Siliziumcarbidhalbleiterbauteil 204 die anschlussendseitige Wannenzone 2 an einer tieferen Position als die Oberfläche der Siliziumcarbidhalbleiterschicht 1b vorgesehen sein. Das heißt, ein Abschnitt der Siliziumcarbidhalbleiterschicht 1b kann zwischen der anschlussendseitigen Wannenzone 2 und der Schottky-Elektrode 4 und zwischen der anschlussendseitigen Wannenzone 2 und der Feldisolierschicht 3 eingefügt sein. Außerdem kann wie im Falle dieser, auch im Hinblick auf die anschlussendseitige Wannenzone 8 hoher Konzentration, obwohl es nicht dargestellt ist, die Zone an einer tieferen Position als die Oberfläche der Siliziumcarbidhalbleiterschicht 1b vorgesehen sein.
  • Ausführungsform 3
  • Obwohl in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen 1 und 2 Beispiele der SiC-SBD beschrieben wurden, bei der es sich um ein Diodenelement handelt, lässt sich die vorliegende Erfindung auch auf ein Schaltelement anwenden. Aus diesem Grund wird als Ausführungsform 3 ein MOSFET (Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistor) beschrieben, bei dem es sich um ein Schaltelement handelt.
  • 15 und 16 sind Schnittansichten, die ein Siliziumcarbidhalbleiterbauteil 300 nach der vorliegenden Ausführungsform zeigen. 15 ist eine Schnittansicht einer Zone, in der sich eine nachstehend beschriebene Source-Elektrode 15 bis zur Seite der Anschlussendzone erstreckt, und 16 ist eine Schnittansicht einer Zone, in der sich eine nachstehend beschriebene Gate-Elektrode 13 zum Anschluss an einen Gate-Kontaktfleck 16 bis zur Seite der Anschlussendzone erstreckt. Das heißt, 15 ist eine Schnittansicht einer Zone, in der sich die Source-Elektrode 15 bis zur äußersten Umfangsseite erstreckt, und 16 ist eine Schnittansicht einer Zone, in der sich die Gate-Elektrode 13 zur äußersten Umfangsseite erstreckt.
  • In 15 und 16 ist das Siliziumcarbidhalbleiterbauteil 300 ein MOSFET, der mit einem Siliziumcarbidsubstrat 1, einer Zwischenlagenisolierschicht 12, einer Gate-Elektrode 13, einer Gate-Isolierschicht 14, einer Source-Elektrode 15, einer Feldisolierschicht 3, einer Oberflächenschutzschicht 6 und einer Rückseitenelektrode 7 (Drain-Elektrode) versehen ist. Wie im Falle jeweils der Ausführungsform 1 und 2, besteht das Siliziumcarbidsubstrat 1 aus einer Substratschicht 1a und einer Siliziumcarbidhalbleiterschicht 1b. Die Rückseitenelektrode 7, bei der es sich um eine Drain-Elektrode handelt, ist auf der Rückflächenseite der Substratschicht 1a ausgebildet. In einer sogenannten aktiven Zone (der linken Seite jeweils von 15 und 16) in der Siliziumcarbidhalbleiterschicht 1b sind eine aktive Wannenzone 9, eine aktive Wannenzone 10 hoher Konzentration und eine Source-Zone 11 ausgebildet, und in der Anschlussendzone ist eine anschlussendseitige Wannenzone 2 ausgebildet.
  • Die aktive Wannenzone 9 ist eine Fremdstoffzone des P-Typs, die an einem Teil der oberen Schicht der Siliziumcarbidhalbleiterschicht 1b ausgebildet ist. Die aktive Wannenzone 10 hoher Konzentration und die Source-Zone 11 sind an einem Teil der oberen Schicht der aktiven Wannenzone 9 ausgebildet, die aktive Wannenzone 10 hoher Konzentration ist eine Fremdstoffzone des P-Typs, wobei die Fremdstoffmenge des P-Typs darin höher ist als diejenige in der aktiven Wannenzone 9, und die Source-Zone 11 ist eine Fremdstoffzone des N-Typs. Die Gate-Elektrode 13 ist so ausgebildet, dass sie die aktive Wannenzone 9 und die Source-Zone 11 überspannt, wobei die Gate-Isolierschicht 14 zwischen der Gate-Elektrode 13 und diesen Zonen eingefügt ist, und die Zwischenlagenisolierschicht 12 ist so ausgebildet, dass sie die Gate-Elektrode 13 abdeckt. Die Source-Elektrode 15 erstreckt sich auf der Zwischenlagenisolierschicht 12 und verbindet die Source-Zone 11 und die aktive Wannenzone 10 hoher Konzentration durch die Kontaktöffnung hindurch.
  • In 15 ist auf der Siliziumcarbidhalbleiterschicht 1b auf der Seite der Anschlussendzone die Feldisolierschicht 3 ausgebildet, und das äußere Umfangsende der Source-Elektrode 14 erstreckt sich auf der Feldisolierschicht 3. Und dann befindet sich in 15 das äußere Umfangsende der Source-Elektrode 15 über der anschlussendseitigen Wannenzone 2, und der Abstand (im Folgenden als „die vorstehende Breite der Source-Elektrode 15“ bezeichnet) in der horizontalen Richtung ausgehend vom inneren Umfangsende der Feldisolierschicht 3 zum äußeren Ende der Source-Elektrode 15, wird auf 100 µm oder weniger, bevorzugter 70 µm oder weniger, und weiter bevorzugt 30 µm oder weniger eingestellt. Darüber hinaus wird bevorzugt, dass der Abstand zwischen dem äußeren Umfangsende der Source-Elektrode 15 und dem äußeren Umfangsende der anschlussendseitigen Wannenzone 2 auf 20 µm oder mehr eingestellt wird, und bevorzugter ist, dass der Abstand zwischen diesen auf 40 µm oder mehr eingestellt wird. Auf der Source-Elektrode 15 und der Feldisolierschicht 3 ist die Oberflächenschutzschicht 6, das äußere Umfangsende der Source-Elektrode 15 abdeckend, ausgebildet.
  • Außerdem ist in 16 auf der Siliziumcarbidhalbleiterschicht 1b auf der Seite der Anschlussendzone die Feldisolierschicht 3 ausgebildet, und das äußere Umfangsende der Gate-Elektrode 13 erstreckt sich auf der Feldisolierschicht 3. Außerdem ist, obwohl die Zwischenlagenisolierschicht 12 auf der Gate-Elektrode 13 über der Anschlussendzone ausgebildet ist, eine Kontaktöffnung in einem Teil von dieser ausgebildet, und der Gate-Kontaktfleck 16 ist durch die Kontaktöffnung in der Zwischenlagenisolierschicht 12 hindurch mit der Gate-Elektrode 13 verbunden. Und dann befindet sich in 16 das äußere Umfangsende der Gate-Elektrode 13 über der anschlussendseitigen Wannenzone 2, und der Abstand (im Folgenden als „die vorstehende Breite der Gate-Elektrode 13“ bezeichnet) in der horizontalen Richtung, ausgehend vom inneren Umfangsende der Feldisolierschicht 3 zum äußeren Umfangsende der Gate-Elektrode 13, ist auf 100 µm oder weniger, bevorzugter 70 µm oder weniger, und weiter bevorzugt auf 30 µm oder weniger eingestellt. Auf der Gate-Elektrode 13 und der Feldisolierschicht 3 ist die Oberflächenschutzschicht 6, das äußere Umfangsende der Gate-Elektrode 13 abdeckend, ausgebildet.
  • Wie in der vorliegenden Ausführungsform kann auch bei einem Siliziumcarbidhalbleiterbauteil 300, bei dem es sich um ein Schaltelement handelt, die Spannung zum Steigern der Stehspannung gehalten werden, weil eine Sperrschicht, die sich in der Anschlussendzone bildet, wenn die Rückseitenelektrode 7 in einem Ausschaltzustand mit einer hohen Spannung beaufschlagt wird, so ausgelegt wird, dass sie sich von der anschlussendseitigen Wannenzone 2 erstreckt. Allerdings dringt zum Schaltzeitpunkt eine Äquipotentiallinie in die anschlussendseitige Wannenzone 2 ein, weil die Ausdehnung der Sperrschicht ausgehend von der anschlussendseitigen Wannenzone 2 verzögert ist, und es besteht eine Befürchtung, dass eine Konzentration eines elektrischen Felds am äußeren Umfangsende der Source-Elektrode 15 und am äußeren Umfangsende der Gate-Elektrode 13 stattfindet, die über der Feldisolierschicht 13 ausgebildet sind.
  • Aus diesem Grund ist es in der vorliegenden Ausführungsform wie im Falle jeweils der Ausführungsform 1 und 2, indem jeweils die vorstehende Breite der Source-Elektrode 15 und die vorstehende Breite der Gate-Elektrode 13 auf 100 µm oder weniger, bevorzugter 70 µm oder weniger, und weiter bevorzugt auf 30 µm oder weniger eingestellt werden, möglich, das elektrische Feld um das äußere Umfangsende jeweils der Source-Elektrode 15 und der Gate-Elektrode 13 zu entspannen. Indem außerdem jeweils der Abstand zwischen dem äußeren Umfangsende der Source-Elektrode 15 und dem äußeren Umfangsende der anschlussendseitigen Wannenzone 2 und der Abstand zwischen dem äußeren Umfangsende der Gate-Elektrode 13 und dem äußeren Umfangsende der anschlussendseitigen Wannenzone 2 auf 20 µm oder mehr (bevorzugter 40 µm oder mehr) eingestellt werden, ist es möglich, jeweils das elektrische Feld am äußeren Umfangsende der Source-Elektrode 15 und das elektrische Feld am äußeren Umfangsende der Gate-Elektrode 13 zu entspannen.
  • Indem in diesem Zusammenhang auch im Hinblick auf den in 16 gezeigten Gate-Kontaktfleck 16 wie im Falle jeweils der Source-Elektrode 15 und der Gate-Elektrode 13, der Abstand ausgehend vom inneren Umfangsende der Feldisolierschicht 3 zum äußeren Umfangsende des Gate-Kontaktflecks 16 auf 100 µm oder weniger, bevorzugter auf 70 µm oder weniger, und bevorzugter auf 30 µm oder weniger eingestellt wird, und indem der Abstand zwischen dem äußeren Umfangsende des Gate-Kontaktflecks 16 und dem äußeren Umfangsende der anschlussendseitigen Wannenzone 2 auf 20 µm oder mehr (bevorzugter 40 µm oder mehr) eingestellt wird, ist es möglich, die Dichte und Krümmung von Äquipotentiallinien um das äußere Umfangsende des Gate-Kontaktflecks 16 zum Schaltzeitpunkt zu entspannen und die Konzentration des elektrischen Felds abzubauen.
  • Außerdem kann, obwohl es nicht dargestellt ist, zwischen der Source-Elektrode 15 und der Zwischenlagenisolierschicht 12 und zwischen der Source-Elektrode 15 und der Feldisolierschicht 3, ein aus Ti u. dgl. bestehendes Sperrschichtmetall eingefügt sein. Zum Beispiel kann das Sperrschichtmetall eine Metalldünnschicht sein, die Ti wie etwa Ti, TiN und TiSi enthält, und das Sperrschichtmetall kann eine Struktur haben, in der mehrere dieser Metalle lagenweise vorhanden sind. Da das Sperrschichtmetall eine Dünnschicht von mehreren zehn nm ist und eine Befürchtung besteht, dass wie im Falle der Schottky-Elektrode 4 in Ausführungsform 1 ein Ätzrückstand entsteht, kann, indem das äußere Umfangsende des Sperrschichtmetalls mit der Source-Elektrode 15 abgedeckt wird, die Konzentration des elektrischen Felds am äußeren Umfangsende des Sperrschichtmetalls unterbunden werden. In diesem Zusammenhang kann wie in dessen Fall, indem ein Sperrschichtmetall auch zwischen dem Gate-Kontaktfleck 16 und der Zwischenlagenisolierschicht 12 eingefügt und das äußere Umfangsende des Sperrschichtmetalls mit dem Gate-Kontaktfleck 16 abgedeckt wird, die Konzentration eines elektrischen Felds am äußeren Umfangsende des Sperrschichtmetalls unterbunden werden. In diesem Fall bildet das Sperrschichtmetall die erste Flächenelektrode, und die Source-Elektrode 15 oder der Gate-Kontaktfleck 16 bildet die zweite Flächenelektrode.
  • In diesem Zusammenhang kann auch in der vorliegenden Ausführungsform eine anschlussendseitige Wannenzone 8 hoher Konzentration in der anschlussendseitigen Wannenzone 2 ausgebildet werden, um eine weitere Entspannung eines elektrischen Felds zu erzielen. Im Falle, dass die wie in 17 gezeigte anschlussendseitige Wannenzone 8 hoher Konzentration ausgebildet wird, ist es, indem das äußere Umfangsende der Source-Elektrode 15 über der anschlussendseitigen Wannenzone 8 hoher Konzentration vorgesehen wird, möglich, das elektrische Feld am äußeren Umfangsende der Source-Elektrode 15 weiter zu entspannen. In diesem Zusammenhang kann, obwohl es nicht dargestellt ist, auch im Hinblick auf jeweils die Gate-Elektrode 13 und den Gate-Kontaktfleck 16, indem deren äußeres Ende über der anschlussendseitigen Wannenzone 8 hoher Konzentration vorgesehen wird, dieselbe Wirkung erhalten werden.
  • Außerdem kann, wie bei dem in 17 gezeigten Siliziumcarbidhalbleiterbauteil 301, indem eine anschlussendseitige Wannenzone 8 hoher Konzentration in der anschlussendseitigen Wannenzone 2 ausgebildet und die anschlussendseitige Wannenzone 8 hoher Konzentration so ausgelegt wird, dass sie sich zur Seite der Wannenzone erstreckt, die anschlussendseitige Wannenzone 8 hoher Konzentration anstelle der äußersten umfänglichen aktiven Wannenzone 10 hoher Konzentration mit der Source-Elektrode 15 in Kontakt gebracht werden. Darüber hinaus ist bei dem in 17 gezeigten Siliziumcarbidhalbleiterbauteil 301, um das elektrische Feld am oberen Ende des äußeren Umfangsendes der Source-Elektrode 15 zu entspannen, ein sich verjüngendes Teil am äußeren Umfangsende der Source-Elektrode 15 vorgesehen. In diesem Zusammenhang kann, obwohl es nicht dargestellt ist, ein sich verjüngendes Teil auch am äußeren Umfangsende jeweils der Gate-Elektrode 13 und des Gate-Kontaktflecks 16 vorgesehen werden.
  • Außerdem kann wie bei einem in 18 gezeigten Siliziumcarbidhalbleiterbauteil 302 eine äußerste umfängliche aktive Wannenzone 10 hoher Konzentration so ausgelegt werden, dass sie sich bis zur Innenseite der anschlussendseitigen Wannenzone 2 erstreckt, um als anschlussendseitige Wannenzone hoher Konzentration verwendet zu werden, und eine aktive Wannenzone 10 hoher Konzentration, die sich aus mehreren voneinander getrennten Abschnitten zusammensetzt, kann auf der äußeren Umfangsseite vorgesehen werden.
  • Außerdem wurde in Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung ein Teil beschrieben, das sich von demjenigen in Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung unterscheidet, und die Beschreibung für ein Teil, das dasselbe wie das in Ausführungsform 1 ist oder diesem entspricht, wurde weggelassen.
  • In diesem Zusammenhang ist es im Hinblick auf die vorliegende Erfindung im Rahmen der Erfindung möglich, jeweilige Ausführungsformen frei zu kombinieren oder jeweilige Ausführungsformen sachgemäß zu modifizieren oder wegzulassen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Siliziumcarbidsubstrat
    1a
    Substratschicht
    1b
    Siliziumcarbidhalbleiterschicht
    2
    Anschlussendseitige Wannenzone
    3
    Feldisolierschicht
    4
    Schottky-Elektrode (erste Flächenelektrode)
    5
    Elektrodenkontaktfleck (zweite Flächenelektrode)
    5a
    sich verjüngendes Teil
    6
    Oberflächenschutzschicht
    7
    Rückseitenelektrode
    8
    Anschlussendseitige Wannenzone hoher Konzentration
    9
    aktive Wannenzone
    10
    aktive Wannenzone hoher Konzentration
    11
    Source-Zone
    12
    Zwischenlagenisolierschicht
    13
    Gate-Elektrode
    14
    Gate-Isolierschicht
    15
    Source-Elektrode
    16
    Gate-Kontaktfleck
    100, 200, 300
    Siliziumcarbidhalbleiterbauteil

Claims (11)

  1. Siliziumcarbidhalbleiterbauteil, Folgendes umfassend: ein Siliziumcarbidsubstrat eines ersten Leitfähigkeitstyps; eine Feldisolierschicht, die auf der Oberfläche des Siliziumcarbidsubstrats ausgebildet ist; eine erste Flächenelektrode, die mehr auf der inneren Umfangsseite als die Feldisolierschicht auf der Oberfläche des Siliziumcarbidsubstrats ausgebildet ist und dazu gebracht wird, auf der auszubildenden Feldisolierschicht zu verlaufen; eine zweite Flächenelektrode, welche die erste Flächenelektrode abdeckt und sich über das äußere Umfangsende der ersten Flächenelektrode hinaus auf die Feldisolierschicht erstreckt; eine anschlussendseitige Wannenzone eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die in Kontakt mit zumindest einem Teil der ersten Flächenelektrode an einem oberen Teil im auszubildenden Siliziumcarbidsubstrat gebracht wird und sich mehr zur äußeren Umfangsseite erstreckt als das äußere Umfangsende der zweiten Flächenelektrode im Siliziumcarbidsubstrat; eine Oberflächenschutzschicht, die auf der Feldisolierschicht und auf der zweiten Flächenelektrode das äußere Umfangsende der zweiten Flächenelektrode abdeckend ausgebildet ist und aus einem Isoliermaterial besteht; und eine Rückseitenelektrode, die auf der Rückseite des Siliziumcarbidsubstrats ausgebildet ist, wobei der Abstand zwischen dem äußeren Umfangsende der zweiten Flächenelektrode und dem inneren Umfangsende der Feldisolierschicht zu dem Zeitpunkt kleiner ist als der Abstand zwischen einem äußeren Umfangsende der zweiten Flächenelektrode und einem inneren Umfangsende der Feldisolierschicht, zu dem die Stärke des elektrischen Felds, das am äußeren umfänglichen unteren Ende der zweiten Flächenelektrode anliegt, gleich der kleinsten dielektrischen Durchbruchfestigkeit von der dielektrischen Durchbruchfestigkeit der Feldisolierschicht und der dielektrischen Durchbruchfestigkeit der Oberflächenschutzschicht wird.
  2. Siliziumcarbidhalbleiterbauteil, Folgendes umfassend: ein Siliziumcarbidsubstrat eines ersten Leitfähigkeitstyps; eine Feldisolierschicht, die auf der Oberfläche des Siliziumcarbidsubstrats ausgebildet ist; eine erste Flächenelektrode, die mehr auf der inneren Umfangsseite als die Feldisolierschicht auf der Oberfläche des Siliziumcarbidsubstrats ausgebildet ist und dazu gebracht wird, auf der auszubildenden Feldisolierschicht zu verlaufen; eine zweite Flächenelektrode, welche die erste Flächenelektrode abdeckt und sich über das äußere Umfangsende der ersten Flächenelektrode hinaus auf die Feldisolierschicht erstreckt; eine anschlussendseitige Wannenzone eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die in Kontakt mit zumindest einem Teil der ersten Flächenelektrode an einem oberen Teil im auszubildenden Siliziumcarbidsubstrat gebracht wird und sich mehr zur äußeren Umfangsseite erstreckt als das äußere Umfangsende der zweiten Flächenelektrode im Siliziumcarbidsubstrat; eine Oberflächenschutzschicht, die auf der Feldisolierschicht und auf der zweiten Flächenelektrode das äußere Umfangsende der zweiten Flächenelektrode abdeckend ausgebildet ist und aus einem Isoliermaterial besteht; und eine Rückseitenelektrode, die auf der Rückseite des Siliziumcarbidsubstrats ausgebildet ist, wobei der Abstand zwischen dem äußeren Umfangsende der zweiten Flächenelektrode und dem inneren Umfangsende der Feldisolierschicht kleiner als oder gleich 100 µm ist.
  3. Siliziumcarbidhalbleiterbauteil nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Abstand zwischen dem äußeren Umfangsende der zweiten Flächenelektrode und dem äußeren Umfangsende der anschlussendseitigen Wannenzone größer als oder gleich 20 µm ist.
  4. Siliziumcarbidhalbleiterbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Dosiermenge eines Fremdstoffs des zweiten Leitfähigkeitstyps in der anschlussendseitigen Wannenzone 1,0 × 1013/cm2 bis 1,0 × 1014/cm2 beträgt.
  5. Siliziumcarbidhalbleiterbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, darüber hinaus in der anschlussendseitigen Wannenzone eine anschlussendseitige Wannenzone hoher Konzentration des zweiten Leitfähigkeitstyps umfassend, deren Dosiermenge eines zweiten Leitfähigkeitstyps höher ist als diejenige der anschlussendseitigen Wannenzone.
  6. Siliziumcarbidhalbleiterbauteil nach Anspruch 5, wobei das äußere Umfangsende der zweiten Flächenelektrode über der anschlussendseitigen Wannenzone hoher Konzentration besteht.
  7. Siliziumcarbidhalbleiterbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Dosiermenge eines Fremdstoffs des zweiten Leitfähigkeitstyps in der anschlussendseitigen Wannenzone 2,0 × 1013/cm2 bis 5,0 × 1013/cm2 beträgt.
  8. Siliziumcarbidhalbleiterbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die zweite Flächenelektrode mindestens eine Art von Metall, darunter Al, Cu und Mo, enthält.
  9. Siliziumcarbidhalbleiterbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die erste Flächenelektrode mindestens eine Art von Metall, darunter Ti, Mo, Ni, Au und W, enthält.
  10. Siliziumcarbidhalbleiterbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei ein sich verjüngendes Teil am äußeren Umfangsendteil der zweiten Flächenelektrode vorgesehen ist.
  11. Siliziumcarbidhalbleiterbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, darüber hinaus eine FLR-Zone des zweiten Leitfähigkeitstyps umfassend, die an einem oberen Teil im Siliziumcarbidsubstrat und mehr auf der äußeren Umfangsseite als die anschlussendseitige Wannenzone ausgebildet ist.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10847621B2 (en) 2015-04-14 2020-11-24 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor device with a well region

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6745458B2 (ja) * 2015-04-15 2020-08-26 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 半導体素子
CN108463885A (zh) 2015-12-11 2018-08-28 罗姆股份有限公司 半导体装置
JP6414576B2 (ja) * 2015-12-17 2018-10-31 日亜化学工業株式会社 電界効果トランジスタ
US9972710B2 (en) 2015-12-17 2018-05-15 Nichia Corporation Field effect transistor
JP6544264B2 (ja) * 2016-02-23 2019-07-17 サンケン電気株式会社 半導体装置
JP6855700B2 (ja) * 2016-08-05 2021-04-07 富士電機株式会社 半導体装置およびその製造方法
WO2018034127A1 (ja) 2016-08-19 2018-02-22 ローム株式会社 半導体装置
JP6887244B2 (ja) * 2016-12-09 2021-06-16 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置およびその製造方法
JP7190256B2 (ja) 2018-02-09 2022-12-15 ローム株式会社 半導体装置
US11508638B2 (en) * 2018-08-17 2022-11-22 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor device and power converter
JPWO2020235690A1 (de) * 2019-05-23 2020-11-26
JP7258668B2 (ja) 2019-06-13 2023-04-17 三菱電機株式会社 半導体装置、及び、半導体装置の製造方法
CN114514615A (zh) * 2019-07-16 2022-05-17 株式会社Flosfia 半导体装置和半导体系统

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61288426A (ja) * 1985-06-17 1986-12-18 Matsushita Electronics Corp アルミニウム膜のテ−パエツチング方法
JP2577345B2 (ja) 1985-09-20 1997-01-29 株式会社東芝 半導体装置
JP3708057B2 (ja) * 2001-07-17 2005-10-19 株式会社東芝 高耐圧半導体装置
US7026650B2 (en) 2003-01-15 2006-04-11 Cree, Inc. Multiple floating guard ring edge termination for silicon carbide devices
TWI278090B (en) 2004-10-21 2007-04-01 Int Rectifier Corp Solderable top metal for SiC device
JP4921880B2 (ja) 2006-07-28 2012-04-25 株式会社東芝 高耐圧半導体装置
WO2008016619A1 (en) * 2006-07-31 2008-02-07 Vishay-Siliconix Molybdenum barrier metal for sic schottky diode and process of manufacture
CN101536184B (zh) * 2006-11-13 2011-07-13 Nxp股份有限公司 焊盘结构和制造该焊盘结构的方法
JP2009094433A (ja) * 2007-10-12 2009-04-30 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 炭化珪素装置
JP2012023199A (ja) 2010-07-14 2012-02-02 Rohm Co Ltd ショットキバリアダイオード
JP5406171B2 (ja) * 2010-12-08 2014-02-05 ローム株式会社 ＳｉＣ半導体装置
JP5928101B2 (ja) * 2012-03-30 2016-06-01 富士電機株式会社 ＳｉＣ半導体デバイスの製造方法
JP5966556B2 (ja) * 2012-04-18 2016-08-10 富士電機株式会社 半導体デバイスの製造方法
JP2014041920A (ja) * 2012-08-22 2014-03-06 Rohm Co Ltd 半導体装置
JP6202944B2 (ja) * 2013-08-28 2017-09-27 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
JP6269276B2 (ja) * 2014-04-11 2018-01-31 豊田合成株式会社 半導体装置、半導体装置の製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10847621B2 (en) 2015-04-14 2020-11-24 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor device with a well region

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Publication number Publication date
CN106256024A (zh) 2016-12-21
CN106256024B (zh) 2019-11-26
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JP6065154B2 (ja) 2017-01-25
US20170221998A1 (en) 2017-08-03
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