JP2001267589A - ＳｉＣ半導体素子 - Google Patents
ＳｉＣ半導体素子Info
- Publication number
- JP2001267589A JP2001267589A JP2000077213A JP2000077213A JP2001267589A JP 2001267589 A JP2001267589 A JP 2001267589A JP 2000077213 A JP2000077213 A JP 2000077213A JP 2000077213 A JP2000077213 A JP 2000077213A JP 2001267589 A JP2001267589 A JP 2001267589A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sic
- groove
- conductivity type
- substrate
- semiconductor device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Abstract
(57)【要約】
【課題】 低いオン電圧のＳｉＣ半導体素子を実現する
こと。 【解決手段】 ＳｉＣ基板に溝を掘り、この溝に電極を
埋め込むこと。
こと。 【解決手段】 ＳｉＣ基板に溝を掘り、この溝に電極を
埋め込むこと。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はＳｉＣ半導体素子に
係わり、特に大電流を流すことが可能な電力用半導体素
子に関する。
係わり、特に大電流を流すことが可能な電力用半導体素
子に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＳｉＣは、絶縁破壊電界がＳｉ、ＧａＡ
ｓの約１０倍、電子の飽和ドリフト速度が約２倍、熱伝
導率がＳｉの約３倍であり、ｐ、ｎの伝導型制御が可能
で、安定した熱酸化膜形成が可能という優れた特長があ
り、Ｓｉに代わる将来の電力用素子材料として期待され
ている。しかしながら、今までに作製されたＳｉＣ半導
体素子のオン電圧は高く、期待された性能は得られなか
った。
ｓの約１０倍、電子の飽和ドリフト速度が約２倍、熱伝
導率がＳｉの約３倍であり、ｐ、ｎの伝導型制御が可能
で、安定した熱酸化膜形成が可能という優れた特長があ
り、Ｓｉに代わる将来の電力用素子材料として期待され
ている。しかしながら、今までに作製されたＳｉＣ半導
体素子のオン電圧は高く、期待された性能は得られなか
った。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述の如く、今までに
作製されたＳｉＣ半導体素子のオン電圧は高く、Ｓｉ半
導体素子に比べて、特に有利である訳ではなかった。筆
者らは、この理由の一つがＳｉＣ基板のキャリアライフ
タイムが低く、基板での電圧降下が大きいことであるこ
とを見出した。本発明は、上記事情を考慮してなされた
もので、その目的とするところは、ＳｉＣ基板での電圧
降下を出来るだけ小さくし、従来よりもオン電圧の低い
ＳｉＣ半導体素子を提供することにある。
作製されたＳｉＣ半導体素子のオン電圧は高く、Ｓｉ半
導体素子に比べて、特に有利である訳ではなかった。筆
者らは、この理由の一つがＳｉＣ基板のキャリアライフ
タイムが低く、基板での電圧降下が大きいことであるこ
とを見出した。本発明は、上記事情を考慮してなされた
もので、その目的とするところは、ＳｉＣ基板での電圧
降下を出来るだけ小さくし、従来よりもオン電圧の低い
ＳｉＣ半導体素子を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に、少なくとも、第１導電型ＳｉＣ基板と、この第１導
電型ＳｉＣ基板上に形成された第１導電型ＳｉＣエピタ
キシャル層を持つＳｉＣ半導体素子において、第１導電
型ＳｉＣエピタキシャル層の反対側の第１導電型ＳｉＣ
基板に溝を掘り、この溝に電極を埋め込む。溝の面積は
第１導電型ＳｉＣ基板の面積の１０％から５０％である
ことが望ましい。
に、少なくとも、第１導電型ＳｉＣ基板と、この第１導
電型ＳｉＣ基板上に形成された第１導電型ＳｉＣエピタ
キシャル層を持つＳｉＣ半導体素子において、第１導電
型ＳｉＣエピタキシャル層の反対側の第１導電型ＳｉＣ
基板に溝を掘り、この溝に電極を埋め込む。溝の面積は
第１導電型ＳｉＣ基板の面積の１０％から５０％である
ことが望ましい。
【０００５】従来よりもオン電圧が低いＳｉＣ半導体素
子が得られる理由は、第１導電型ＳｉＣエピタキシャル
層から第１導電型ＳｉＣ基板に流れ込むキャリアが第１
導電型ＳｉＣ基板をそれほど流れることなく、溝に埋め
込まれている電極に達するため、ＳｉＣ基板における電
圧降下が少なくなるからでである。溝の面積を１０％か
ら５０％とした理由は、１０％以下にすると電圧降下の
効果が少なくなり、さらに、電流集中が発生するからで
ある。５０％以上にするとＳｉＣ基板の機械的強度が弱
くなるからである。
子が得られる理由は、第１導電型ＳｉＣエピタキシャル
層から第１導電型ＳｉＣ基板に流れ込むキャリアが第１
導電型ＳｉＣ基板をそれほど流れることなく、溝に埋め
込まれている電極に達するため、ＳｉＣ基板における電
圧降下が少なくなるからでである。溝の面積を１０％か
ら５０％とした理由は、１０％以下にすると電圧降下の
効果が少なくなり、さらに、電流集中が発生するからで
ある。５０％以上にするとＳｉＣ基板の機械的強度が弱
くなるからである。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を説明す
る。図１は従来のＳｉＣ ｐ−ｎダイオードの断面図を
示す。１はｎ型ＳｉＣ基板、２はｎ型ＳｉＣエピタキシ
ャル層、３はＡｌをインプラした後、アニールして形成
したｐ＋−ＳｉＣ層、４は３と同様にＡｌをインプラし
た後、アニールして形成したｐ−−ＳｉＣ層、５はＰを
インプラした後、アニールして形成したｎ＋−ＳｉＣ
層、６はアノード電極、７はカソード電極である。簡単
化のため酸化膜等は省略した。１のｎ型ＳｉＣ基板の厚
さは３５０μｍ、２のｎ型ＳｉＣエピタキシャル層の厚
みは１０μｍ、４のｐ−−ＳｉＣ層はジャクション・エ
ックステンション・ターミネイション（ＪＴＥ）とし
て、５のｎ＋−ＳｉＣ層はストッパー層として働く。図
２は本発明のＳｉＣ ｐ−ｎダイオードを示す。１、
２、３、４、５、６、７の定義は図１と同じである。図
１と異なるのは１のｎ型ＳｉＣ基板に溝が掘られてお
り、その溝の中に７のカソード電極が埋め込まれている
ことである。リアクティブ・イオン・エッチング（ＲＩ
Ｅ）によって溝のエッチングを行った。ＳｉＣのＲＩＥ
のマスクとして金属のクロムを用いた。エッチングはＳ
ｉＣ基板を通過し、ＳｉＣエピタキシャル層に達するま
で行った。溝にはＰドープのポリシリコンを埋め込んだ
後、金属のカソード電極をその上に堆積した。
る。図１は従来のＳｉＣ ｐ−ｎダイオードの断面図を
示す。１はｎ型ＳｉＣ基板、２はｎ型ＳｉＣエピタキシ
ャル層、３はＡｌをインプラした後、アニールして形成
したｐ＋−ＳｉＣ層、４は３と同様にＡｌをインプラし
た後、アニールして形成したｐ−−ＳｉＣ層、５はＰを
インプラした後、アニールして形成したｎ＋−ＳｉＣ
層、６はアノード電極、７はカソード電極である。簡単
化のため酸化膜等は省略した。１のｎ型ＳｉＣ基板の厚
さは３５０μｍ、２のｎ型ＳｉＣエピタキシャル層の厚
みは１０μｍ、４のｐ−−ＳｉＣ層はジャクション・エ
ックステンション・ターミネイション（ＪＴＥ）とし
て、５のｎ＋−ＳｉＣ層はストッパー層として働く。図
２は本発明のＳｉＣ ｐ−ｎダイオードを示す。１、
２、３、４、５、６、７の定義は図１と同じである。図
１と異なるのは１のｎ型ＳｉＣ基板に溝が掘られてお
り、その溝の中に７のカソード電極が埋め込まれている
ことである。リアクティブ・イオン・エッチング（ＲＩ
Ｅ）によって溝のエッチングを行った。ＳｉＣのＲＩＥ
のマスクとして金属のクロムを用いた。エッチングはＳ
ｉＣ基板を通過し、ＳｉＣエピタキシャル層に達するま
で行った。溝にはＰドープのポリシリコンを埋め込んだ
後、金属のカソード電極をその上に堆積した。
【０００７】図３に試料１と２の電流−電圧特性を示
す。電流密度が１００Ａ／ｃｍ２における試料１のオン
電圧は４．６Ｖと高いのに対し、試料２のオン電圧は
２．７Ｖと低かった。
す。電流密度が１００Ａ／ｃｍ２における試料１のオン
電圧は４．６Ｖと高いのに対し、試料２のオン電圧は
２．７Ｖと低かった。
【０００８】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、少なくと
も、第１導電型ＳｉＣ基板と、この第１導電型ＳｉＣ基
板上に形成された第１導電型ＳｉＣエピタキシャル層を
持つＳｉＣ半導体素子において、第１導電型ＳｉＣエピ
タキシャル層の反対側の第１導電型ＳｉＣ基板に溝を掘
り、この溝に電極を埋め込むことにより、従来よりもオ
ン電圧が低いＳｉＣ半導体素子が得られる。実施例にお
いては、ｐ−ｎダイオードを用いて説明したが、本発明
の効果はｐ−ｎダイオードのみに限定されるものでな
く、ショットキー障壁素子、ＭＯＳトランジスタ、プレ
ーナ型、および、トレンチ型のＩＧＢＴ、ＩＥＧＴ、さ
らにはＧＴＯ等にも同様に現れる。溝をカソード側から
見た平面像としては、放射状形状が望ましいが、網目状
等他の形状であっても、本発明の効果は現れる。
も、第１導電型ＳｉＣ基板と、この第１導電型ＳｉＣ基
板上に形成された第１導電型ＳｉＣエピタキシャル層を
持つＳｉＣ半導体素子において、第１導電型ＳｉＣエピ
タキシャル層の反対側の第１導電型ＳｉＣ基板に溝を掘
り、この溝に電極を埋め込むことにより、従来よりもオ
ン電圧が低いＳｉＣ半導体素子が得られる。実施例にお
いては、ｐ−ｎダイオードを用いて説明したが、本発明
の効果はｐ−ｎダイオードのみに限定されるものでな
く、ショットキー障壁素子、ＭＯＳトランジスタ、プレ
ーナ型、および、トレンチ型のＩＧＢＴ、ＩＥＧＴ、さ
らにはＧＴＯ等にも同様に現れる。溝をカソード側から
見た平面像としては、放射状形状が望ましいが、網目状
等他の形状であっても、本発明の効果は現れる。
【図１】従来のＳｉＣ ｐ−ｎダイオード。
【図２】本発明のＳｉＣ ｐ−ｎダイオード。
【図３】試料１と２の電流−電圧特性。
１…ｎ型ＳｉＣ基板 ２…ｎ型ＳｉＣエピタキシャル層 ３…ｐ＋−ＳｉＣ層 ４…ｐ−−ＳｉＣ層 ５…ｎ＋−ＳｉＣ層 ６…アノード電極 ７…カソード電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 29/78 ６５２ Ｈ０１Ｌ 29/46 Ｆ 29/74 Ｊ 21/338 29/80 Ｕ 29/812 29/91 Ｃ
Claims (2)
- 【請求項１】 少なくとも、第１導電型ＳｉＣ基板と、
この第１導電型ＳｉＣ基板上に形成された第１導電型Ｓ
ｉＣエピタキシャル層を持つＳｉＣ半導体素子におい
て、第１導電型ＳｉＣエピタキシャル層の反対側の第１
導電型ＳｉＣ基板に溝が掘られ、この溝に電極が埋め込
まれていることを特徴とするＳｉＣ半導体素子。 - 【請求項２】 溝の面積が第１導電型ＳｉＣ基板の面積
の１０％から５０％である請求項１記載のＳｉＣ半導体
素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000077213A JP2001267589A (ja) | 2000-03-17 | 2000-03-17 | ＳｉＣ半導体素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000077213A JP2001267589A (ja) | 2000-03-17 | 2000-03-17 | ＳｉＣ半導体素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001267589A true JP2001267589A (ja) | 2001-09-28 |
Family
ID=18594819
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000077213A Pending JP2001267589A (ja) | 2000-03-17 | 2000-03-17 | ＳｉＣ半導体素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001267589A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003168653A (ja) * | 2001-12-03 | 2003-06-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
| JP2005005593A (ja) * | 2003-06-13 | 2005-01-06 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体パワーモジュール |
| EP1972008A2 (en) * | 2006-01-10 | 2008-09-24 | Cree, Inc. | Silicon carbide dimpled substrate |
| JP2008306034A (ja) * | 2007-06-08 | 2008-12-18 | Nissan Motor Co Ltd | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
| JP2009054659A (ja) * | 2007-08-24 | 2009-03-12 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | 窒化ガリウム半導体装置の製造方法 |
| JP2009135394A (ja) * | 2007-11-01 | 2009-06-18 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JP2009182217A (ja) * | 2008-01-31 | 2009-08-13 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
| JP2009200343A (ja) * | 2008-02-22 | 2009-09-03 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ダイヤモンド電子素子 |
| JP2010103208A (ja) * | 2008-10-22 | 2010-05-06 | Denso Corp | 半導体装置 |
| US7786487B2 (en) | 2003-09-30 | 2010-08-31 | Fujitsu Limited | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
| JP2010192491A (ja) * | 2009-02-16 | 2010-09-02 | Mitsubishi Electric Corp | ＳｉＣ半導体装置及びその製造方法 |
| WO2015025625A1 (ja) * | 2013-08-20 | 2015-02-26 | 住友電気工業株式会社 | 炭化珪素半導体装置およびその製造方法 |
-
2000
- 2000-03-17 JP JP2000077213A patent/JP2001267589A/ja active Pending
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003168653A (ja) * | 2001-12-03 | 2003-06-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
| JP2005005593A (ja) * | 2003-06-13 | 2005-01-06 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体パワーモジュール |
| US7786487B2 (en) | 2003-09-30 | 2010-08-31 | Fujitsu Limited | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
| EP1972008A2 (en) * | 2006-01-10 | 2008-09-24 | Cree, Inc. | Silicon carbide dimpled substrate |
| JP2009523324A (ja) * | 2006-01-10 | 2009-06-18 | クリー・インコーポレーテッド | 炭化珪素ディンプル基板 |
| EP2264741B1 (en) * | 2006-01-10 | 2021-03-10 | Cree, Inc. | Silicon carbide dimpled substrate |
| EP1972008B1 (en) * | 2006-01-10 | 2020-05-13 | Cree, Inc. | Silicon carbide dimpled substrate |
| US8664664B2 (en) | 2006-01-10 | 2014-03-04 | Cree, Inc. | Silicon carbide dimpled substrate |
| JP2008306034A (ja) * | 2007-06-08 | 2008-12-18 | Nissan Motor Co Ltd | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
| JP2009054659A (ja) * | 2007-08-24 | 2009-03-12 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | 窒化ガリウム半導体装置の製造方法 |
| JP2009135394A (ja) * | 2007-11-01 | 2009-06-18 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JP2009182217A (ja) * | 2008-01-31 | 2009-08-13 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
| JP2009200343A (ja) * | 2008-02-22 | 2009-09-03 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ダイヤモンド電子素子 |
| JP2010103208A (ja) * | 2008-10-22 | 2010-05-06 | Denso Corp | 半導体装置 |
| JP2010192491A (ja) * | 2009-02-16 | 2010-09-02 | Mitsubishi Electric Corp | ＳｉＣ半導体装置及びその製造方法 |
| WO2015025625A1 (ja) * | 2013-08-20 | 2015-02-26 | 住友電気工業株式会社 | 炭化珪素半導体装置およびその製造方法 |
| JP2015041638A (ja) * | 2013-08-20 | 2015-03-02 | 住友電気工業株式会社 | 炭化珪素半導体装置およびその製造方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10825935B2 (en) | Trench MOS-type Schottky diode | |
| KR102204272B1 (ko) | 게이트 트렌치들 및 매립된 종단 구조체들을 갖는 전력 반도체 디바이스들 및 관련 방법들 | |
| US11081598B2 (en) | Trench MOS Schottky diode | |
| US7572683B2 (en) | Semiconductor device, the method of manufacturing the same, and two-way switching device using the semiconductor devices | |
| KR100937276B1 (ko) | 반도체 디바이스 및 그 제조 방법 | |
| US7615802B2 (en) | Semiconductor structure comprising a highly doped conductive channel region and method for producing a semiconductor structure | |
| JP5613995B2 (ja) | 炭化珪素半導体装置およびその製造方法 | |
| JP3502371B2 (ja) | 半導体素子 | |
| JP4746927B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| US20080157117A1 (en) | Insulated gate bipolar transistor with enhanced conductivity modulation | |
| JP2008016747A (ja) | トレンチｍｏｓ型炭化珪素半導体装置およびその製造方法 | |
| US20190386129A1 (en) | Power device having super junction and schottky diode | |
| JP3895402B2 (ja) | 半導体デバイス | |
| JP4680330B2 (ja) | シリコン・カーバイド・フィールド制御型バイポーラ・スイッチ | |
| JP2002517097A (ja) | パワーダイオード構造体 | |
| CN105103295A (zh) | 具有垂直漂移区的横向GaN JFET | |
| JP2001267589A (ja) | ＳｉＣ半導体素子 | |
| JP2002530869A (ja) | 誘電性または半絶縁性シールド構造体を有する半導体構成素子 | |
| US11699744B2 (en) | Semiconductor device and semiconductor apparatus | |
| EP4241310A1 (en) | Trenched power device with improved reliability and conduction | |
| CN110911470B (zh) | 半导体装置 | |
| JPH11251573A (ja) | 半導体装置 | |
| JP2006237553A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| JP2006237116A (ja) | 半導体装置 | |
| JP2000031483A (ja) | 静電誘導半導体装置 |