DE112021007820T5

DE112021007820T5 - Siliciumcarbid-halbleitereinrichtung und stromrichtereinrichtung, die die siliciumcarbid-halbleitereinrichtung verwendet

Info

Publication number: DE112021007820T5
Application number: DE112021007820.8T
Authority: DE
Inventors: Shiro Hino; Kotaro Kawahara
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2021-06-14
Filing date: 2021-06-14
Publication date: 2024-03-28
Also published as: WO2022264212A1; CN117461143A; JPWO2022264212A1

Abstract

Eine Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist Folgendes auf: eine Driftschicht (20) vom n-Typ auf einem Halbleitersubstrat (10) vom n-Typ; Wannenbereiche (30) vom p-Typ in einer Oberflächenschicht der Driftschicht; einen ersten Trennbereich (21) vom n-Typ zwischen den Wannenbereichen; einen zweiten Trennbereich (22) vom n-Typ; einen Sourcebereich (40) vom n-Typ in jedem der Wannenbereiche; einen Kontaktbereich (35) vom p-Typ; einen Strom-Diffusionsbereich vom n-Typ in einer Oberflächenschicht der j eweiligen Wannenbereiche; eine Gate-Isolierschicht (50); eine Gate-Elektrode (60); eine ohmsche Elektrode (70); eine Schottky-Elektrode (71) auf dem ersten Trennbereich.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung und eine Stromrichtereinrichtung, die die Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung verwendet.
Stand der Technik
Es ist eine Leistungshalbleitereinrichtung bekannt, die ein eingebautes unipolares Schaltelement wie z. B. einen Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET: Feldeffekttransistor mit isoliertem Gate) und eine eingebaute unipolare Rückfluss-Diode wie z. B. eine Schottky-Diode (SBD) verwendet (beispielsweise Patentdokument 1). Eine solche Halbleitereinrichtung kann erhalten werden, indem teilweise eine MOSFET-Zelle und eine SBD-Zelle in einem Chip angeordnet werden, und sie kann allgemein erhalten werden, indem eine Schottky-Elektrode auf einem spezifischen Bereich in einem Chip angeordnet wird und der Bereich als SBD betrieben wird.
Der Chip des Schaltelements weist eine eingebaute Rückfluss-Diode auf. Folglich können die Kosten verringert werden, und zwar verglichen mit dem Fall, in dem die Rückfluss-Diode extern bezogen auf das Schaltelement angeordnet ist. Genauer gesagt: Der MOSFET, der Siliciumcarbid (SiC) als Basismaterial verwendet, weist eine eingebaute SBD auf. Folglich kann er auch einen bipolaren Betrieb durch eine parasitäre pn-Diode unterdrücken.
Stand-der-Technik-Dokumente
Patentdokument(e)
Patentdokument 1: Japanischen Patentanmeldungs-Veröffentlichung Nr. JP 2007- 234 925 A
Zusammenfassung
Mit der Erfindung zu lösendes Problem
Solch ein MOSFET mit eingebauter SBD weist eine Schottky-Diode aus einer Schottky-Elektrode und einer Halbleiterschicht von einem bestimmten Leitfähigkeitstyp auf (beispielsweise vom n-Typ). Die Halbleiterschicht von einem bestimmten Leitfähigkeitstyp (beispielsweise vom n-Typ) wird ausgebildet, indem sie sandwichartig von Wannenbereichen eines Leitfähigkeitstyps (beispielsweise vom p-Typ) entgegengesetzt jenem der Halbleiterschicht umgeben wird, und das elektrische Feld auf einer Schottky-Grenzfläche nimmt mit zunehmendem Abstand von den Wannenbereichen vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp (beispielsweise dem p-Typ) auf beiden Seiten zu.
Indessen gibt es den Fall, in dem ein Strompfad des Stroms, der in der Schottky-Diode fließt, räumlich durch die Wannenbereiche vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp (beispielsweise vom p-Typ) auf den beiden Seiten begrenzt wird. Folglich kann der Maximalwert des Stroms, der in der Schottky-Diode fließt, nicht ausreichend erhöht werden.
Die vorliegende Erfindung wurde konzipiert, um die obigen Probleme zu lösen, und es ist deren Aufgabe, eine Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung mit einer hohen Zuverlässigkeit bereitzustellen, indem der Strom erhöht wird, der in einer Schottky-Diode fließt, ohne das elektrische Feld zu erhöhen, das an der Schottky-Grenzfläche anliegt.
Wege zum Lösen des Problems
Eine Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist Folgendes auf: eine Driftschicht von einem ersten Leitfähigkeitstyp eines Siliciumcarbid-Halbleiters, die auf einer ersten Hauptfläche eines Halbleitersubstrats von einem ersten Leitfähigkeitstyp ausgebildet ist; Wannenbereiche von einem zweiten Leitfähigkeitstyp, die separat in der lateralen Querschnittsrichtung in einer Oberflächenschicht der Driftschicht ausgebildet sind und einen ersten Trennbereich von einem ersten Leitfähigkeitstyp dazwischen aufweisen; einen zweiten Trennbereich von einem ersten Leitfähigkeitstyp, der in einem Bereich ausgebildet ist, wo der erste Trennbereich nicht zwischen den Wannenbereichen ausgebildet ist; einen Sourcebereich von einem ersten Leitfähigkeitstyp, der in einem inneren Teil einer Oberflächenschicht eines Halbleiters in der lateralen Querschnittsrichtung der jeweiligen Wannenbereiche ausgebildet ist; einen Kontaktbereich von einem zweiten Leitfähigkeitstyp, der auf einer Seite ausgebildet ist, die näher am ersten Trennbereich ist, und zwar in Relation zum Sourcebereich im inneren Teil der Oberflächenschicht des Halbleiters in der lateralen Querschnittsrichtung der jeweiligen Wannenbereiche; einen Strom-Diffusionsbereich von einem ersten Leitfähigkeitstyp, der in einem Oberflächenschicht-Teil der jeweiligen Wannenbereiche zwischen dem Kontaktbereich und dem ersten Trennbereich ausgebildet ist; eine Gate-Isolierschicht, die auf dem zweiten Trennbereich und jedem der Wannenbereiche ausgebildet ist, die an den zweiten Trennbereich angrenzen; eine Gate-Elektrode, die auf der Gate-Isolierschicht ausgebildet ist; eine ohmsche Elektrode, die auf dem Kontaktbereich ausgebildet ist; eine Schottky-Elektrode, die auf dem ersten Trennbereich ausgebildet ist, so dass sie mit dem ersten Trennbereich Schottky-verbunden ist; eine Source-Elektrode, die auf der ohmschen Elektrode und der Schottky-Elektrode ausgebildet ist; und eine Drain-Elektrode, die auf einer zweiten Hauptfläche des Halbleitersubstrats ausgebildet ist, die sich auf der Seite gegenüber der ersten Hauptfläche befindet.
Wirkungen der Erfindung
Gemäß der Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung der vorliegenden Erfindung kann eine Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung mit einer hohen Zuverlässigkeit erhalten werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1: Eine Querschnittsansicht einer Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung gemäß Ausführungsform 1.
2: Eine Draufsicht der Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung gemäß der Ausführungsform 1.
3: Eine Draufsicht der Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung gemäß der Ausführungsform 1.
4: Eine Querschnittsansicht eines Modifikationsbeispiels der Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung gemäß der Ausführungsform 1.
5: Eine Querschnittsansicht einer Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung gemäß Ausführungsform 2.
6: Eine schematische Ansicht, die eine Konfiguration einer Stromrichtereinrichtung gemäß Ausführungsform 3 veranschaulicht.

Beschreibung von Ausführungsform(en)
Ausführungsformen werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Die Zeichnungen sind schematisch dargestellt, und folglich sind die Größe des Bildes und die gegenseitigen Relationen zwischen deren Positionen, die in den verschiedenen Zeichnungen gezeigt sind, nicht notwendigerweise akkurat dargestellt, sondern sie können angemessen verändert werden. In der nachfolgenden Beschreibung sind gleiche Bezugszeichen ähnlichen Bestandteilselementen in der Zeichnung zugeordnet, und dasselbe gilt für deren Namen und Funktionen. Folglich kann deren detaillierte Beschreibung in manchen Fällen weggelassen werden.
In den nachfolgenden Ausführungsformen ist der erste Leitfähigkeitstyp der n-Typ und der zweite Leitfähigkeitstyp ist der p-Typ. Der Leitfähigkeitstyp kann jedoch auch umgekehrt sein.
Ausführungsform 1.
Zunächst wird eine Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung beschrieben.
1 ist eine Querschnittsansicht eines Teils eines aktiven Bereichs eines Siliciumcarbid-MOSFET mit einer eingebauten Schottky-Diode (SiC-MOSFET mit eingebauter SBD) als die Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung gemäß der Ausführungsform 1. 2 ist eine Draufsicht eines Teils des aktiven Bereichs des SiC-Graben-MOSFETs mit der eingebauten SBD, die in 1 veranschaulicht ist.
Wie in 1 veranschaulicht, ist eine Driftschicht 20 aus Siliciumcarbid vom n-Typ auf einer Fläche eines Halbleitersubstrats 10 aus eine, Siliciumcarbid vom n-Typ mit niedrigem Widerstand ausgebildet. Ein Paar von Wannenbereichen 30 aus Siliciumcarbid vom p-Typ, die voneinander in der Querschnittsansicht getrennt sind, sind auf einem oberen Schichtteil der Driftschicht 20 angeordnet. Ein erster Trennbereich 21 als ein Teil der Driftschicht 20 ist zwischen dem Paar von Wannenbereichen 30 ausgebildet.
Ein zweiter Trennbereich 22 als ein Teil der Driftschicht 20 ist auf einer Außenseite des Wannenbereichs 30 mit dem ersten Trennbereich 21 dazwischen ausgebildet. Ein Sourcebereich 40 aus Siliciumcarbid vom n-Typ ist an einer Position in einem inneren Teil des Wannenbereichs 30 in der lateralen Querschnittsrichtung in einem vorbestimmten Abstand von einem Rand des Wannenbereichs 30 auf der Seite des zweites Trennbereich 22 ausgebildet und verläuft von der Seite des zweiten Trennbereichs 22 in Richtung des ersten Trennbereichs 21. Ein Kontaktbereich 35 aus Siliciumcarbid vom p-Typ mit einem niedrigen Widerstand ist auf einer weiteren Innenseite des Sourcebereichs 40 ausgebildet, d. h. in einem inneren Teil einer Oberflächenschicht-Teil des Wannenbereichs 30 in der lateralen Querschnittsrichtung auf der Seite, die dem ersten Trennbereich 21 in Relation zum Sourcebereich 40 näher liegt. Hierin wird ein Bereich aus Siliciumcarbid, d. h. ein Bereich, der als die Driftschicht 20 ausgebildet ist, als eine Siliciumcarbidschicht bezeichnet, ungeachtet des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins einer Ionenimplantation.
Hierin sind die Source-Elektrode 40 und der Kontaktbereich 35 so ausgebildet, dass sie miteinander in Kontakt stehen.
Ein Strom-Diffusionsbereich 41 vom n-Typ mit einer höheren Störstellenkonzentration vom n-Typ als der erste Trennbereich 21 ist im Oberflächenschicht-Teil des Wannenbereichs 30 zwischen dem ersten Trennbereich 21 und dem Kontaktbereich 35 ausgebildet.
Die ohmsche Elektrode 70 ist auf Oberflächen des Sourcebereichs 40 und des Kontaktbereichs 35 ausgebildet. Eine Schottky-Elektrode 71 ist auf dem ersten Trennbereich 21 und dem Strom-Diffusionsbereich 41 ausgebildet, und die Schottky-Elektrode 71 und der erste Trennbereich 21 sind miteinander Schottky-verbunden. Der erste Trennbereich 21 und die Schottky-Elektrode 71 bilden die SBD, und eine Grenzfläche zwischen dem ersten Trennbereich 21 und der Schottky-Elektrode 71 dient als Schottky-Grenzfläche.
Eine Gate-Isolierschicht 50 aus Siliciumoxid ist auf einer Oberfläche des Sourcebereichs 40 im Wannenbereich 30, dem zweiten Trennbereich 22 und dem Wannenbereich 30 zwischen Sourcebereich 40 und zweitem Trennbereich 22 ausgebildet. Eine Gate-Elektrode 60 aus Polykristall-Silicium mit geringem Widerstand ist auf der Gate-Isolierschicht 50 in einem Bereich ausgebildet, der vom Sourcebereich 40 zum zweiten Trennbereich 22 reicht. Der Oberflächenschicht-Teil des Wannenbereichs 30, der der Gate-Elektrode 60 mit der Gate-Isolierschicht 50 dazwischen zugewandt ist, in einem unteren Teil einer Position, wo die Gate-Elektrode 60 ausgebildet ist, dient als ein Kanalbereich.
Eine Zwischenschicht-Isolierschicht 55 aus Siliciumoxid ist auf der Gate-Elektrode 60 und der Gate-Isolierschicht 50 ausgebildet. Ein Kontaktloch, in dem die Gate-Isolierschicht 50 und die Zwischenschicht-Isolierschicht 55 entfernt sind, ist auf der Schottky-Elektrode 71 und der ohmschen Elektrode 70 ausgebildet, und eine Source-Elektrode 80 ist im Kontaktloch auf der Schottky-Elektrode 71 und der ohmschen Elektrode 70 und auf der Zwischenschicht-Isolierschicht 55 ausgebildet.
Eine ohmsche Elektrode 72 auf der hinteren Fläche und eine Drain-Elektrode 81, die sich auf der Außenseite der ohmschen Elektrode 72 auf der hinteren Fläche befindet, sind auf einer Oberfläche des Halbleitersubstrats 10 auf der Seite gegenüber der Driftschicht 20 ausgebildet.
2 ist eine Draufsicht nahe einer Fläche einer Siliciumcarbidschicht des aktiven Bereichs des SiC-MOSFET mit der eingebauten SBD gemäß der Ausführungsform 1 in der vorliegenden Erfindung. In 2 sind der Strom-Diffusionsbereich 41, der Kontaktbereich 35, der Sourcebereich 40, der Wannenbereich 30 und der zweite Trennbereich 22 in dieser Reihenfolge von der Innenseite her ausgebildet und umgeben den ersten Trennbereich 21. Die Schottky-Elektrode 71 ist auf einem Bereich ausgebildet, der vom ersten Trennbereich 21 zum Strom-Diffusionsbereich 41 reicht, ebenfalls in der Draufsicht. Die ohmsche Elektrode 70 ist auf dem Kontaktbereich 35 ausgebildet. Die Gate-Elektrode 60 ist auf einer Außenseite der ohmschen Elektrode 70 ausgebildet. Der Wannenbereich 30 ist auf einer Querschnitts-Unterseite des Strom-Diffusionsbereichs 41 ausgebildet.
Eine Einheitszelle des aktiven Bereichs des SiC-MOSFETs mit der eingebauten SBD gemäß der Ausführungsform 1 in der vorliegenden Erfindung kann eine Streifenform haben, und zwar in der Draufsicht, die in 3 veranschaulicht ist. Selbst bei der Einheitszelle mit der Streifenform sind der Strom-Diffusionsbereich 41, der Kontaktbereich 35, der Sourcebereich 40, der Wannenbereich 30 und der zweite Trennbereich 22 in dieser Reihenfolge von der Innenseite zum Zentrum auf dem ersten Trennbereich 21 ausgebildet.
Hierin ist ein Verfahren zum Herstellen des SiC-MOSFET mit der eingebauten SBD als die Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Die Driftschicht 20 aus Siliciumcarbid vom n-Typ wird epitaxial auf dem Halbleitersubstrat 10 vom 4H-Polytyp und aus Siliciumcarbid mit geringem Widerstand vom n-Typ ausgebildet,wobei eine erste Hauptfläche eine Ebenenrichtung hat, die die (0001)-Ebene mit einem Schrägwinkel ist, und zwar durch ein Verfahren zur chemischen Abscheidung aus der Gasphase (CVD), so dass sie eine Dicke von 5 µm bis 80 µm hat bei einer Störstellenkonzentration von 10 × 10¹⁵ bis 1 × 10¹⁷ cm^-3 hat. Die Dicke der Driftschicht 20 kann gleich groß wie oder größer als 80 µm sein, in Abhängigkeit von der Stehspannung der Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung.
Anschließend wird eine Implantationsmaske beispielsweise durch ein Photoresist in einem vorbestimmten Bereich in einer Oberfläche der Driftschicht 20 ausgebildet, und Aluminium (Al) als Störstellen vom p-Typ wird ionenimplantiert. Zu dieser Zeit ist die Tiefe der Ionenimplantation von Al ungefähr gleich groß wie oder größer als 0,5 µm und gleich groß wie oder kleiner als 3 µm und überschreitet die Dicke der Driftschicht 20 nicht. Die Störstellenkonzentration des ionenimplantierten Al ist in einem Bereich von 1 × 10¹⁷ cm^-3 bis 1 × 10¹⁹ cm^-3, und sie ist höher als jene der Driftschicht 20. Dann wird die Implantationsmaske entfernt. Der Bereich, in den mittels des vorliegenden Prozesses Al ionenimplantiert wird, dient als der Wannenbereich 30.
Anschließend wird eine Implantationsmaske beispielsweise durch ein Photoresist ausgebildet, so dass eine vorbestimmte Position innerhalb des Wannenbereichs 30 in der Fläche der Driftschicht 20 geöffnet ist, und Stickstoff (N) als Störstellen vom n-Typ wird ionenimplantiert. Die Ionenimplantations-Tiefe von N ist flache als die Dicke des Wannenbereichs 30. Die Störstellenkonzentration des ionenimplantierten N ist in innerhalb eines Bereichs von 1 × 10¹⁸ cm^-3 bis 1 × 10²¹ cm^-3 vorgegeben, so dass sie höher als die Störstellenkonzentration vom p-Typ des Wannenbereichs 30 ist. Ein Bereich, der den n-Typ zeigt, im Bereich, wo N im vorliegenden Prozess implantiert ist, dient als der Sourcebereich 40. Dann wird die Implantationsmaske entfernt.
Al wird in einen vorbestimmten Bereich innerhalb des Wannenbereichs 30 ionenimplantiert, und zwar mit einer höheren Störstellenkonzentration als jene des Wannenbereichs 30, mittels eines ähnlichen Verfahrens, so dass der Kontaktbereich 35 ausgebildet wird. Es ist ausreichend, dass die Störstellenkonzentration von Al im Kontaktbereich 35 innerhalb eines Bereichs von 1 × 10¹⁸ cm^-3 bis 1 × 10²⁰ cm^-3 liegt.
Außerdem wird N in den Oberflächenschicht-Teil des Wannenbereichs 30 zwischen Kontaktbereich 35 und erstem Trennbereich 21 ionenimplantiert, mittels eines ähnlichen Verfahrens, so dass der Strom-Diffusionsbereich 41 ausgebildet wird. Die Ionenimplantation-Tiefe von N ist beispielsweise gleich groß wie oder größer als 10 nm und gleich groß wie oder kleiner als 200 nm, was niedriger als die Dicke des Wannenbereichs 30 ist. Es ist ausreichend, dass die Störstellenkonzentration des Strom-Diffusionsbereichs 41 innerhalb eines Bereichs von 1 × 10¹⁶ cm^-3 bis 1 × 10¹⁹ cm^-3 liegt.
Als nächstes wird eine Wärmebehandlung bzw. ein Tempern mittels einer Wärmebehandlungs-Einrichtung in einer inaktiven Gasatmosphäre wie z. B. Argongasatmosphäre (Ar) bei einer Temperatur von 1300 bis 1900 °C für dreißig Sekunden bis zu einer Stunde durchgeführt. Die ionenimplantierten N und Al werden durch die Wärmebehandlung elektrisch aktiviert.
Anschließend wird eine Oberfläche einer Siliciumcarbidschicht jeder von der Driftschicht 20, des Wannenbereichs 30, des Sourcebereichs 40, des Strom-Diffusionsbereichs 41 und des Kontaktbereichs 35 thermisch oxidiert, so dass sie eine Siliciumoxidschicht als die Gate-Isolierschicht 50 mit einer Dicke gleich groß wie oder größer als 10 nm und gleich groß wie oder kleiner als 300 nm bilden. Anschließend wird eine Polykristall-Siliciumschicht, die leitfähig ist, auf der Gate-Isolierschicht 50 mittels eines Dekompressions-CVD-Verfahrens ausgebildet, und sie wird mit einem Muster versehen, so dass sie die Gate-Elektrode 60 bildet. Anschließend wird die Zwischenschicht-Isolierschicht 55 aus Siliciumoxid mittels eines Dekompressions-CVD-Verfahrens gebildet.
Die ohmsche Elektrode 72 auf der hinteren Fläche wird auf der Oberfläche des Halbleitersubstrats 10 ausgebildet, wo die Driftschicht 20 nicht ausgebildet ist.
Als nächstes wird ein Kontaktloch (erster Teil des Kontaktlochs), das durch die Zwischenschicht-Isolierschicht 55 und die Gate-Isolierschicht 50 geht und den Kontaktbereich 35 und den Sourcebereich 40 im aktiven Bereich erreicht, mittels eines Trockenätzverfahrens ausgebildet. Das Kontaktloch wird mittels des Trockenätzverfahrens ausgebildet. Folglich kann das Kontaktloch senkrecht zur Fläche der Siliciumcarbidschicht ausgebildet werden. Folglich kann der Wiederholungszyklus (das Zellen-Abstandsmaß) der Einheitszelle verringert werden, und die Einschalt-Stromdichte pro Flächeneinheit kann erhöht werden.
Anschließend - nachdem eine Metallschicht, die Nickel (Ni) als Hauptkomponente aufweist, beispielsweise mittels eines Sputter-Verfahrens ausgebildet wurde - wird eine Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 600 °C bis 1000 °C durchgeführt, und die Metallschicht, die Ni als die Hauptkomponente aufweist, und eine Siliciumcarbidschicht im Kontaktloch (erster Teil) werden zur Reaktion gebracht, so dass Silicid zwischen der Siliciumcarbidschicht und der Metallschicht gebildet wird. Wenn die Metallschicht Ni ist, ist das Silicid Nickelsilicid. Anschließend wird die verbleibende Metallschicht, die vom Silicid verschieden ist, das durch die Reaktion hergestellt wird, durch Nassätzen entfernt. Das Silicid, das zu dieser Zeit gebildet wird, dient als die ohmsche Elektrode 70.
Als nächstes wird eine Resist-Maske auf der Fläche jeder von der ohmschen Elektrode 70 und der Zwischenschicht-Isolierschicht 55 mittels eines Photolitographie-Verfahrens ausgebildet.
Anschließend wird Nassätzen auf der Gate-Isolierschicht 50 und der Zwischenschicht-Isolierschicht 55 auf der Oberseite eines Bereichs durchgeführt, der eine Oberfläche des ersten Trennbereichs 21 und eine Oberfläche des Strom-Diffusionsbereichs 41 enthält, unter Verwendung einer Ätzlösung, die Flusssäure enthält, während die Resist-Maske 90 ausgebildet wird. Der Bereich, auf dem das Nassätzen zu dieser Zeit durchgeführt wird, dient auch als ein Teil des Kontaktlochs (zweiter Teil des Kontaktlochs). Dann wird die Resist-Maske entfernt.
Als nächstes wird die Schottky-Elektrode 71 beispielsweise aus Ti oder Mo, die mit dem ersten Trennbereich 21 Schottky-verbunden ist, auf der Oberfläche des ersten Trennbereichs 21 und der Oberfläche des Strom-Diffusionsbereichs 41 ausgebildet. Die Source-Elektrode 80, die Al als Hauptkomponente aufweist, wird auf der Schottky-Elektrode 71 und der ohmschen Elektrode 70 ausgebildet.
Anschließend wird die ohmsche Elektrode 72 auf der hinteren Fläche auf der Seite der hinteren Fläche ausgebildet, und die Drain-Elektrode 81 wird auf Seiten der Unterseite ausgebildet, so dass sie Kontakt mit der ohmschen Elektrode 72 auf der hinteren Fläche hat. Folglich kann der SiC-MOSFET mit der eingebauten SBD als die Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform in der Querschnittsansicht, die in 1 veranschaulicht ist, hergestellt werden.
Hierin ist die Störstellenkonzentration vom n-Typ des Strom-Diffusionsbereichs 41 so vorgegeben, dass sie höher als jene der Driftschicht 20 ist, genauer gesagt des ersten Trennbereichs 21. Die Störstellenkonzentration vom n-Typ des Strom-Diffusionsbereichs 41 ist niedriger als jene des Sourcebereichs 40.
Die Störstellenkonzentration vom n-Typ des Strom-Diffusionsbereichs 41 ist so vorgegeben, dass sie niedriger als die Störstellenkonzentration vom p-Typ des Wannenbereichs 30 ist. Gemäß dieser Konfiguration kann eine Verarmungsschicht, die von einer pn-Übergangsfläche zwischen Strom-Diffusionsbereich 41 und Wannenbereich 30 in Richtung einer Seite des Strom-Diffusionsbereichs 41 verläuft, die Schottky-Elektrode 71 erreichen, die auf dem Strom-Diffusionsbereich 41 ausgebildet ist, und zwar in einem Ausschaltzustand. Folglich kann das elektrische Feld auf der Schottky-Elektrode 71 verringert werden.
Die Driftschicht 20 des SiC-MOSFETs mit der eingebauten SBD gemäß der vorliegenden Ausführungsform braucht keine gleichmäßige Störstellenkonzentration im gesamten Bereich zu haben. Die Störstellenkonzentration vom n-Typ in einem Bereich von der Fläche der Siliciumcarbidschicht zur Nähe einer Position der Unterseite des Wannenbereichs 30 in der Querschnittsansicht, wie in 4 veranschaulicht, kann jedoch höher als jene der Driftschicht 20 sein, die sich näher bei der Seite des Halbleitersubstrats 10 in Relation zum Wannenbereich 30 befindet. Gemäß einer solchen Konfiguration können der erste Trennbereich 21 und der zweite Trennbereich 22 die höhere Störstellenkonzentration vom n-Typ als die Driftschicht 20 auf der Unterseite des Wannenbereichs 30 haben. Folglich kann der Widerstand im Einschaltzustand weiter verringert werden.
Die Source-Elektrode 40 und der Kontaktbereich 35 können separat ausgebildet sein. Wenn der Sourcebereich 40 und der Kontaktbereich 35 so ausgebildet sind, dass sie miteinander in Kontakt stehen, kann die Größe einer Einheitszelle verringert werden. Folglich kann der Strom, der pro Flächeneinheit fließt, weiter erhöht werden, und der Widerstand kann weiter verringert werden.
Ferner ist es auch denkbar, dass die Schottky-Elektrode 71 und die Source-Elektrode 80 aus demselben Material gebildet sind, oder dass die Source-Elektrode 80 aus einer Mehrzahl von Materialien gebildet ist, die aufeinander gestapelt sind.
Gemäß der Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung in der vorliegenden Ausführungsform ist der Bereich, wo der Strom-Diffusionsbereich 41 vom n-Typ und die Schottky-Elektrode 71 einander benachbart sind bzw. aneinander grenzen, angrenzend an die SBD angeordnet, die zwischen dem ersten Trennbereich 21 und der Schottky-Elektrode 71 ausgebildet ist. Folglich kann der Bereich, in dem der unipolare Strom fließt, in der lateralen Querschnittsrichtung im ersten Trennbereich 21 vergrößert werden, wie der Bereich, wo der unipolare Strom, der in der Schottky-Grenzfläche einem Rückflussbetrieb-Zustand fließt, die Breite des ersten Trennbereichs 21 kann vergrößert werden, und die Dichte des unipolaren Stroms, der im Rückfluss-Zustand fließt, kann erhöht werden, ohne die elektrische Feldstärke zu erhöhen, die an die Schottky-Grenzfläche angelegt wird, wenn der MOSFET im Ausschaltzustand ist.
Folglich kann die Größe des Chips, die notwendig ist, um den Betrieb einer Body-Diode zu unterdrücken, die zwischen dem Wannenbereich 30 und der Driftschicht 20 ausgebildet ist, verringert werden, und die Kosten können verringert werden, und zwar verglichen mit einer Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung, in der der Strom-Diffusionsbereich 41 nicht ausgebildet ist.
Ausführungsform 2.
5 ist eine Querschnittsansicht eines Teils eines aktiven Bereichs in einer Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung gemäß Ausführungsform 2. Die Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von der Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung gemäß der Ausführungsform 1 darin, dass ein Kanalstrom-Diffusionsbereich 42 vom n-Typ ähnlich dem Strom-Diffusionsbereich 41 ebenfalls im Oberflächenschicht-Teil des Wannenbereichs 30 zwischen zweitem Trennbereich 22 und Kontaktbereich 35 ausgebildet ist. Die übrigen Punkte sind die gleichen wie jene in Ausführungsform 1, und folglich wird deren detaillierte Beschreibung weggelassen.
5 ist eine Querschnittsansicht eines Teils eines SiC-MOSFETs mit einer eingebauten SBD als die Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
Wie in 5 veranschaulicht, ist im SiC-MOSFET mit der eingebauten SBD gemäß der vorliegenden Ausführungsform, der Kanalstrom-Diffusionsbereich 42 vom n-Typ mit einer hohen Störstellenkonzentration vom n-Typ, was ähnlich zum Strom-Diffusionsbereich 41 ist, im Oberflächenschicht-Teil des Wannenbereichs 30 zwischen zweitem Trennbereich 22 und Sourcebereich 40 ausgebildet. Der Strom-Diffusionsbereich 41 und der Kanalstrom-Diffusionsbereich 42 sind so ausgebildet, dass sie die gleiche Dicke und die gleiche Störstellenkonzentration haben.
Der SiC-MOSFET mit der eingebauten SBD gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann mittels eines Herstellungsverfahrens ähnlich jenem des SiC-MOSFETs mit der eingebauten SBD gemäß der Ausführungsform 1 hergestellt werden. Es ist ausreichend, dass der Strom-Diffusionsbereich 41 und der Kanalstrom-Diffusionsbereich 42 durch Ionenimplantatieren von N unter Verwendung einer Resist-Maske ausgebildet werden, die zum Ausbilden des Wannenbereichs 30 vom p-Typ verwendet wird.
Zu dieser Zeit wird N auch in die Oberflächenteile des Sourcebereichs 40 und des Kontaktbereichs 35 ionenimplantiert. Die Dichte der implantierten Ionen ist jedoch im Wesentlichen eine Größenordnung niedriger als die Störstellenkonzentration im Sourcebereich 40 und im Kontaktbereich 35. Folglich haben die Ionen kaum einen Einfluss auf den Sourcebereich 40 und den Kontaktbereich 35.
Der Strom-Diffusionsbereich 41 und der Kanalstrom-Diffusionsbereich 42 werden unter Verwendung der Resist-Maske ausgebildet, die zum Ausbilden des Wannenbereichs 30 verwendet wird. Folglich braucht keine andere Resist-Maske zum Ausbilden des Strom-Diffusionsbereichs 41 ausgebildet zu werden, und die Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann hergestellt werden, während ein Anstieg der Herstellungskosten unterdrückt wird.
Gemäß dem SiC-MOSFET mit der eingebauten SBD in der vorliegenden Ausführungsform wird der Kanalstrom-Diffusionsbereich 42 vom n-Typ in der Oberflächenschicht des Kanalbereichs ausgebildet. Folglich kann der Kanalwiderstand weiter verringert werden.
Aluminium (Al) wird für die Störstellen vom p-Typ in den oben beschriebenen Ausführungsformen verwendet. Die Störstellen vom p-Typ können jedoch auch Bor (B) oder Gallium (Ga) sein. Die Störstellen vom n-Typ können Phosphor (P) anstelle von Stickstoff (N) sein. Bei dem MOSFET, der in den Ausführungsformen 1 bis 2 beschrieben ist, braucht die Gate-Isolierschicht nicht notwendigerweise eine Oxidschicht wie z. B. SiO₂ zu sein. Es kann jedoch auch eine Isolierschicht verwendet werden, die von der Oxidschicht verschieden ist, oder eine Kombination einer Isolierschicht, die von der Oxidschicht verschieden ist, sowie eine Oxidschicht. In der Beschreibung der oben beschriebenen Ausführungsformen wird beispielsweise ein spezifisches Beispiel in der Kristallstruktur, der Ebenenrichtung der Hauptfläche, des Schrägwinkels und jeder Implantationsbedingung verwendet. Der Anwendungsbereich ist jedoch nicht auf diese numerischen Wertbereiche beschränkt.
Außerdem weist in den oben beschriebenen Ausführungsformen die Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung eines sogenannten vertikalen MOSFETs die eingebaute SBD auf. Die obigen Konfigurationen können jedoch auch auf einen MOSFET mit einer eingebauten SBD angewendet werden, der eine Super-Junction-Struktur hat.
Ausführungsform 3.
Die Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen 1 bis 2 wird auf eine Stromrichtereinrichtung in der vorliegenden Ausführungsform angewendet. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf eine bestimmte Stromrichtereinrichtung beschränkt. Nachfolgend wird jedoch der Fall beschrieben, in dem die vorliegende Erfindung auf einen dreiphasigen Wechselrichter angewendet wird, und zwar als Ausführungsform 3.
6 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Stromrichtersystems veranschaulicht, auf welches eine a Stromrichtereinrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform angewendet wird.
Das Stromrichtersystem, das in 6 veranschaulicht ist, ist aus einer Energiequelle 100, einer Stromrichtereinrichtung 200 und einer Last 300 gebildet. Die Energiequelle 100 ist eine Gleichstrom-Energiequelle, und sie führt Gleichstrom-Energie der Stromrichtereinrichtung 200 zu. Die Energiequelle 100 kann aus verschiedenen Komponenten gebildet sein. Folglich kann sie beispielsweise aus einem Gleichstromsystem, einer Solarbatterie oder einer Akkumulatorbatterie gebildet sein, und sie kann auch aus einer Gleichrichterschaltung gebildet sein, die mit einem Wechselstromsystem verbunden ist, oder einem AC/DC-Umsetzer. Die Energiequelle 100 kann auch aus einem DC/DC-Umsetzer gebildet sein, der Gleichstrom-Energie, die aus einem Gleichstromsystem ausgegeben wird, in eine vorbestimmte Energie umwandelt.
Die Stromrichtereinrichtung 200 ist ein dreiphasiger Wechselrichter, der zwischen Energiequelle 100 und Last 300 geschaltet ist, sie wandelt Gleichstrom-Energie, die von der Energiequelle 100 zugeführt wird, in Wechselstrom-Energie um, und sie führt die Wechselstrom-Energie der Last 300 zu. Wie in 6 gezeigt, weist die Stromrichtereinrichtung 200 Folgendes auf: Eine Haupt-Umwandlungsschaltung 201, die Gleichstrom-Energie in Wechselstrom-Energie umwandelt und die Wechselstrom-Energie ausgibt, eine Treiberschaltung 202, die ein Treibersignal zum Treiben jedes Schaltelements der Haupt-Umwandlungsschaltung 201 ausgibt, und eine Steuerungsschaltung 203, die ein Steuerungssignal zum Steuern der Treiberschaltung 202 an die Treiberschaltung 202 ausgibt.
Die Treiberschaltung 202 führt eine Ausschalt-Steuerung auf jedem Schaltelement vom normalerweise ausgeschalten Typ durch, indem sie veranlasst, dass die Spannung der Gate-Elektrode und die Spannung der Source-Elektrode das gleiche Potential haben.
Die Last 300 ist ein dreiphasiger Elektromotor, der von der Wechselstrom-Energie betrieben wird, die von der Stromrichtereinrichtung 200 zugeführt wird. Die Last 300 dient nicht zu einem spezifischen Verwendungszweck, sondern sie ist ein Elektromotor, der an verschiedenen Typen von elektrischen Einrichtungen montiert ist, und der beispielsweise als Elektromotor für ein Hybridfahrzeug, ein Elektrofahrzeug, ein Schienenfahrzeug, einen Fahrstuhl oder eine Klimaanlage verwendet wird.
Einzelheiten der Stromrichtereinrichtung 200 werden nachfolgend beschrieben. Die Haupt-Umwandlungsschaltung 201 weist ein Schaltelement und eine Rückfluss-Diode (nicht dargestellt) auf, und wenn das Schaltelement umgeschaltet wird, wandelt die Haupt-Umwandlungsschaltung 201 die Gleichstrom-Energie, die von der Energiequelle 100 zugeführt wird, in Wechselstrom-Energie um und führt die Wechselstrom-Energie der Last 300 zu. Es gibt verschiedene spezifische Schaltungskonfigurationen der Haupt-Umwandlungsschaltung 201. Die Haupt-Umwandlungsschaltung 201 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist eine dreiphasige Vollbrückenschaltung mit zwei Pegeln, und sie kann aus sechs Schaltelementen und sechs Rückfluss-Dioden jeweils antiparallel zu den Schaltelementen gebildet sein. Die Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung, die mittels des Verfahrens zum Herstellen der Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungsformen 1 bis 3 hergestellt wird, wird auf jedes Schaltelement der Haupt-Umwandlungsschaltung 201 angewendet. Die sechs Schaltelemente sind in Paaren in Reihe geschaltet und bilden so obere und untere Zweige, und jedes Paar aus den oberen und unteren Zweigen bildet jeweils die Phasen (U-Phase, V-Phase, W-Phase) einer Vollbrückenschaltung. Ausgangsanschlüsse jedes Paars der oberen und unteren Zweige, d. h. drei Ausgangsanschlüsse der Haupt-Umwandlungsschaltung 201, sind mit der Last 300 verbunden.
Die Treiberschaltung 202 erzeugt das Treibersignal zum Treiben des Schaltelements der Haupt-Umwandlungsschaltung 201 und führt das Treibersignal einer Steuerungselektrode des Schaltelements der Haupt-Umwandlungsschaltung 201 zu. Genauer gesagt: Die Treiberschaltung 202 gibt ein Treibersignal aus, um zu veranlassen, dass das Schaltelement in einen Einschaltzustand übergeht, und ein Treibersignal, um zu veranlassen, dass das Schaltelement in einen Ausschaltzustand übergeht, und zwar an eine Steuerungselektrode jedes Schaltelements gemäß einem, Steuerungssignal von der Steuerungsschaltung 203, wie nachfolgend beschrieben. Wenn das Schaltelement im Einschaltzustand gehalten wird, ist das Treibersignal ein Spannungssignal (Einschaltsignal) gleich groß wie oder größer als eine Schwellenspannung des Schaltelements, und wenn das Schaltelement im Ausschaltzustand gehalten wird, ist das Treibersignal ein Spannungssignal (Ausschaltsignal) gleich groß wie oder kleiner als die Schwellenspannung des Schaltelements.
Die Steuerungsschaltung 203 steuert das Schaltelement der Haupt-Umwandlungsschaltung 201, so dass die gewünschte elektrische Energie der Last 300 zugeführt wird. Genauer gesagt: Die Steuerungsschaltung 203 berechnet die Zeit (Einschaltzeit), zu der jedes Schaltelement der Haupt-Umwandlungsschaltung 201 in den Einschaltzustand übergehen soll, auf der Basis der elektrischen Energie, die der Last 300 zugeführt wird. Beispielsweise kann die Steuerungsschaltung 203 die Haupt-Umwandlungsschaltung 201 durch PWM-Steuerung steuern, die die Einschaltzeit des Schaltelements gemäß der auszugebenden Spannung moduliert. Dann gibt die Steuerungsschaltung 203 einen Steuerungsbefehl (Steuerungssignal) an die Treiberschaltung 202 aus, so dass das Einschaltsignal an das Schaltelement ausgegeben wird, das in den Einschaltzustand übergehen soll, und das Ausschaltsignal wird an das Schaltelement ausgegeben, das in den Ausschaltzustand übergehen soll, und zwar zu jedem Zeitpunkt. Die Treiberschaltung 202 gibt das Einschaltsignal oder das Ausschaltsignal als das Treibersignal an die Steuerungselektrode jedes Schaltelements gemäß dem Steuerungssignal aus.
In der Stromrichtereinrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung gemäß den Ausführungsformen 1 bis 2 als das Schaltelement der Haupt-Umwandlungsschaltung 201 angewendet. Folglich kann eine Stromrichtereinrichtung mit niedrigen Verlusten und erhöhter Zuverlässigkeit beim Schalten mit hoher Geschwindigkeit erhalten werden.
In der vorliegenden Ausführungsform ist das Beispiel beschrieben, in dem die vorliegende Erfindung auf den dreiphasigen Wechselrichter mit zwei Pegeln angewendet wird. Die vorliegende Erfindung ist darauf jedoch nicht beschränkt, sondern sie kann auf verschiedene Stromrichtereinrichtungen angewendet werden. Die Stromrichtereinrichtung mit zwei Pegeln ist in der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Eine Stromrichtereinrichtung mit drei oder mehr Pegeln ist jedoch ebenso anwendbar, und die vorliegende Erfindung kann auch auf einen einphasigen Wechselrichter angewendet werden, wenn die elektrische Energie einer einphasigen Last zugeführt wird. Wenn die elektrische Energie einer Gleichstrom-Last zugeführt wird, kann die vorliegende Erfindung beispielsweise auf einen DC/DC-Umsetzer oder einen AC/DC-Umsetzer angewendet werden.
Die Stromrichtereinrichtung, auf die die vorliegende Erfindung angewendet wird, ist nicht auf den Fall beschränkt, in dem die Last der oben beschriebene Elektromotor ist, sondern sie kann beispielsweise auch als eine Energiequellen-Einrichtung einer elektrischen Entladungsmaschine, einer Laserstrahlmaschine, einer Kochvorrichtung vom Induktions-Erwärmungstyp oder eines kontaktlosen Ladesystems verwendet werden, und ferner kann sie als ein Leistungskonditionierer für ein Solarenergie-Erzeugungssystem oder ein Energiespeichersystem verwendet werden.
Erläuterung der Bezugszeichen

10: Halbleitersubstrat,
20: Driftschicht,
30: Wannenbereich,
21: erster Trennbereich,
22: zweiter Trennbereich,
35: Kontaktbereich,
40: Sourcebereich,
41: Strom-Diffusionsbereich,
42: Kanalstrom-Diffusionsbereich,
50: Gate-Isolierschicht,
55: Zwischenschicht-Isolierschicht,
60: Gate-Elektrode,
70: ohmsche Elektrode,
71: Schottky-Elektrode,
80: Source-Elektrode,
81: Drain-Elektrode,
100: Energiequelle,
200: Stromrichtereinrichtung,
201: Haupt-Umwandlungsschaltung,
202: Treiberschaltung,
203: Steuerungsschaltung,
300: Last.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2007234925 A [0004]

Claims

Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung, die Folgendes aufweist: eine Driftschicht von einem ersten Leitfähigkeitstyp eines Siliciumcarbid-Halbleiters, die auf einer ersten Hauptfläche eines Halbleitersubstrats von einem ersten Leitfähigkeitstyp ausgebildet ist; Wannenbereiche von einem zweiten Leitfähigkeitstyp, die separat in der lateralen Querschnittsrichtung in einer Oberflächenschicht der Driftschicht ausgebildet sind und einen ersten Trennbereich von einem ersten Leitfähigkeitstyp dazwischen aufweisen; einen zweiten Trennbereich von einem ersten Leitfähigkeitstyp, der in einem Bereich ausgebildet ist, wo der erste Trennbereich nicht zwischen den Wannenbereichen ausgebildet ist; einen Sourcebereich von einem ersten Leitfähigkeitstyp, der in einem inneren Teil einer Oberflächenschicht eines Halbleiters in der lateralen Querschnittsrichtung der jeweiligen Wannenbereiche ausgebildet ist; einen Kontaktbereich von einem zweiten Leitfähigkeitstyp, der auf einer Seite ausgebildet ist, die näher am ersten Trennbereich ist, und zwar in Relation zum Sourcebereich im inneren Teil der Oberflächenschicht des Halbleiters in der lateralen Querschnittsrichtung der jeweiligen Wannenbereiche; einen Strom-Diffusionsbereich von einem ersten Leitfähigkeitstyp, der in einem Oberflächenschicht-Teil der jeweiligen Wannenbereiche zwischen dem Kontaktbereich und dem ersten Trennbereich ausgebildet ist; eine Gate-Isolierschicht, die auf dem zweiten Trennbereich und jedem der Wannenbereiche ausgebildet ist, die an den zweiten Trennbereich angrenzen; eine Gate-Elektrode, die auf der Gate-Isolierschicht ausgebildet ist; eine ohmsche Elektrode, die auf dem Kontaktbereich ausgebildet ist; eine Schottky-Elektrode, die auf dem ersten Trennbereich ausgebildet ist, so dass sie mit dem ersten Trennbereich Schottky-verbunden ist; eine Source-Elektrode, die auf der ohmschen Elektrode und der Schottky-Elektrode ausgebildet ist; und eine Drain-Elektrode, die auf einer zweiten Hauptfläche des Halbleitersubstrats ausgebildet ist, die sich auf der Seite gegenüber der ersten Hauptfläche befindet.
Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung nach Anspruch 1, die ferner Folgendes aufweist: einen Kanalstrom-Diffusionsbereich von einem ersten Leitfähigkeitstyp im Oberflächenschicht-Teil der jeweiligen Wannenbereiche zwischen Sourcebereich und zweitem Trennbereich.
Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Störstellenkonzentration vom ersten Leitfähigkeitstyp des Strom-Diffusionsbereichs höher als die Störstellenkonzentration vom ersten Leitfähigkeitstyp des ersten Trennbereichs ist.
Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Störstellenkonzentration vom ersten Leitfähigkeitstyp des Strom-Diffusionsbereichs niedriger als die Störstellenkonzentration vom ersten Leitfähigkeitstyp des Sourcebereichs ist.
Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Störstellenkonzentration vom ersten Leitfähigkeitstyp des Strom-Diffusionsbereichs niedriger als die Störstellenkonzentration vom zweiten Leitfähigkeitstyp der jeweiligen Wannenbereiche ist.
Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Strom-Diffusionsbereich Kontakt mit dem Kontaktbereich hat.
Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Störstellenkonzentration vom ersten Leitfähigkeitstyp des Strom-Diffusionsbereichs 1 × 10¹⁶ cm^-3 oder höher und 1 × 10¹⁹ cm^-3 ist.
Siliciumcarbid-Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Dicke des Strom-Diffusionsbereichs gleich groß wie oder größer als 10 nm und gleich groß wie oder kleiner als 200 nm ist.
Stromrichtereinrichtung, die Folgendes aufweist: eine Haupt-Umwandlungsschaltung, die die Siliciumcarbid-Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweist und elektrische Energie, die eingegeben wurde, umwandelt und ausgibt; eine Treiberschaltung, die die Spannung einer Gate-Elektrode der Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung zum Übereinstimmen mit der Spannung einer Source-Elektrode veranlasst, wodurch sie die Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung einen Ausschaltvorgang durchführen lässt, und die ein Treibersignal zum Treiben der Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung an die Siliciumcarbid-Halbleitereinrichtung ausgibt; und eine Steuerungsschaltung, die ein Steuerungssignal zum Steuern der Treiberschaltung an die Treiberschaltung ausgibt.