JP2006516815A - 炭化ケイ素半導体デバイスのためのエッジ終端構造及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図3は、本発明の特定の実施形態を示す炭化ケイ素半導体デバイスの断面図である。図3に示すように、炭化ケイ素半導体デバイス20において、低濃度にドーピングしたn型炭化ケイ素層などの炭化ケイ素層30は、その中に、例えば、p型炭化ケイ素の主要接合32、及びp型炭化ケイ素フローティングガードリングなど、複数のフローティングガードリング34を備えている。酸化膜層などの絶縁層26が、炭化ケイ素層30上に設けられる。この絶縁層26は、堆積させられた酸化膜又は成長された酸化膜とすることができ、当業者に知られている技術を利用して製造することができる。本発明の特定の実施形態においては、この絶縁層26は、SiO2などの酸化膜、Si3N4などの窒化膜、酸化膜−窒化膜−酸化膜構造及び/又は酸窒化膜、あるいはポリイミド層などの有機膜とすることができる。
Claims (47)
- 炭化ケイ素半導体デバイスのためのエッジ終端構造であって、
炭化ケイ素ベースの半導体接合を少なくとも部分的に取り囲み、炭化ケイ素層中において複数の間隔もって配置された同心円のフローティングガードリングと、
該フローティングガードリング上に設けられた絶縁層と、
前記フローティングガードリング間で、前記絶縁層に隣接して設けられた炭化ケイ素表面電荷補償領域と
を備えていることを特徴とするエッジ終端構造。 - 前記フローティングガードリングは、前記炭化ケイ素層中に第1の距離だけ延びており、前記表面電荷補償領域は、前記炭化ケイ素層中に第2の距離だけ延びており、前記第2の距離は、前記第1の距離より短いことを特徴とする請求項1に記載のエッジ終端構造。
- 前記表面電荷補償領域は、前記フローティングガードリングより低濃度にドーピングされていることを特徴とする請求項1に記載のエッジ終端構造。
- 前記表面電荷補償領域は、前記フローティングガードリングのうちの隣接するフローティングガードリング間に完全に延在していることを特徴とする請求項1に記載のエッジ終端構造。
- 前記表面電荷補償領域は、前記フローティングガードリングのうちの隣接するフローティングガードリング間に延在しているが、2つの隣接するフローティングガードリング間に完全には延在していないことを特徴とする請求項1に記載のエッジ終端構造。
- 前記表面電荷補償領域は、前記炭化ケイ素層中に注入領域を備えていることを特徴とする請求項1に記載のエッジ終端構造。
- 前記表面電荷補償領域は、複数の表面電荷補償領域を備えていることを特徴とする請求項1に記載のエッジ終端構造。
- 前記表面電荷補償領域は、前記フローティングガードリングとオーバーラップする1つの領域を備えていることを特徴とする請求項1に記載のエッジ終端構造。
- 前記表面電荷補償領域は、前記炭化ケイ素層上に設けられた第2の炭化ケイ素層を備えていることを特徴とする請求項1に記載のエッジ終端構造。
- 前記表面電荷補償領域は、前記酸化膜層に隣接する前記表面電荷補償領域の表面が、前記酸化膜層の表面電荷によって部分的に空乏化し、逆バイアスが前記デバイスに印加されたときに完全に空乏化するようなドーパント濃度を有することを特徴とする請求項1に記載のエッジ終端構造。
- 前記表面電荷補償領域は、約1×1012から約7×1012cm−2のドーズ電荷を有することを特徴とする請求項1に記載のエッジ終端構造。
- 前記表面電荷補償領域は、前記炭化ケイ素層中に約0.1μmから約2.0μmの距離だけ延びていることを特徴とする請求項1に記載のエッジ終端構造。
- 前記表面電荷補償領域は、2つの隣接するフローティングガードリングの間に完全には延在せず、前記表面電荷補償領域と前記2つの隣接するフローティングガードリングのうちの一方との間に約0.1μmから約2.0μmのギャップが設けられていることを特徴とする請求項1に記載のエッジ終端構造。
- 前記フローティングガードリングは、一様な間隔配置、非一様な間隔配置、及び/又は一様な間隔と非一様な間隔の組合せで配置されていることを特徴とする請求項1に記載のエッジ終端構造。
- 前記フローティングガードリングは、前記炭化ケイ素層中に約0.1μmから約2.0μmだけ延びていることを特徴とする請求項1に記載のエッジ終端構造。
- 前記フローティングガードリングは、約0.1μmから約10μmの間隔を有することを特徴とする請求項1に記載のエッジ終端構造。
- 前記複数のフローティングガードリングは、約2個から約100個のフローティングガードリングを備えていることを特徴とする請求項1に記載のエッジ終端構造。
- 前記フローティングガードリングは、前記半導体デバイスの前記半導体接合から約2μmから約1mmの距離だけ延びていることを特徴とする請求項1に記載のエッジ終端構造。
- 前記フローティングガードリングは、約1×1018cm−3から約1×1020cm−3のドーパント濃度を有していることを特徴とする請求項1に記載のエッジ終端構造。
- 前記炭化ケイ素層は、n型炭化ケイ素層であり、前記フローティングガードリング及び前記表面電荷補償領域は、p型炭化ケイ素であることを特徴とする請求項1に記載のエッジ終端構造。
- 前記炭化ケイ素層は、p型炭化ケイ素層であり、前記フローティングガードリング及び前記表面電荷補償領域は、n型炭化ケイ素であることを特徴とする請求項1に記載のエッジ終端構造。
- 炭化ケイ素半導体デバイスのためのエッジ終端構造の製造方法であって、
炭化ケイ素ベースの半導体接合の少なくとも一部分を取り囲み、炭化ケイ素層中において複数の間隔をもって配置された同心円のフローティングガードリングを形成するステップと、
前記フローティングガードリング上に絶縁層を形成するステップと、
前記フローティングガードリング間で、前記絶縁層と隣接して炭化ケイ素表面電荷補償領域を形成するステップと
を有することを特徴とするエッジ終端構造の製造方法。 - 前記複数のフローティングガードリングを形成するステップは、前記炭化ケイ素層中に第1の距離だけ延びる複数のフローティングガードリングを形成するステップを有し、前記炭化ケイ素表面電荷補償領域を形成するステップは、前記炭化ケイ素層中に第2の距離だけ延びる表面電荷補償領域を形成するステップを有し、前記第2の距離は、前記第1の距離より短いことを特徴とする請求項22に記載のエッジ終端構造の製造方法。
- 前記表面電荷補償領域は、前記フローティングガードリングより低濃度にドーピングされることを特徴とする請求項22に記載のエッジ終端構造の製造方法。
- 前記表面電荷補償領域は、前記フローティングガードリングのうちの隣接するフローティングガードリング間に完全に延在することを特徴とする請求項22に記載のエッジ終端構造の製造方法。
- 前記表面電荷補償領域は、前記フローティングガードリングのうちの隣接するフローティングガードリング間に延在するが、2つの隣接するフローティングガードリング間に完全には延在しないことを特徴とする請求項22に記載のエッジ終端構造の製造方法。
- 前記炭化ケイ素表面電荷補償領域を形成するステップは、前記炭化ケイ素層中に領域を注入するステップを有することを特徴とする請求項22に記載のエッジ終端構造の製造方法。
- 前記表面電荷補償領域は、複数の表面電荷補償領域を形成することを特徴とする請求項22に記載のエッジ終端構造の製造方法。
- 前記表面電荷補償領域は、前記フローティングガードリングとオーバーラップする1つの領域を形成することを特徴とする請求項22に記載のエッジ終端構造の製造方法。
- 前記炭化ケイ素表面電荷補償領域を形成するステップは、前記炭化ケイ素層上に炭化ケイ素エピタキシャル層を形成するステップを有することを特徴とする請求項22に記載のエッジ終端構造の製造方法。
- 前記表面電荷補償領域は、前記酸化膜に隣接する前記表面電荷補償領域の表面が、前記酸化膜層の表面電荷によって部分的に空乏化し、逆バイアスが前記デバイスに印加されたときに完全に空乏化するようなドーパント濃度を有することを特徴とする請求項22に記載のエッジ終端構造の製造方法。
- 前記表面電荷補償領域は、約1×1012から約7×1012cm−2のドーズ電荷を有することを特徴とする請求項22に記載のエッジ終端構造の製造方法。
- 前記表面電荷補償領域は、前記炭化ケイ素層中に約0.1μmから約2.0μmの距離だけ延びることを特徴とする請求項22に記載のエッジ終端構造の製造方法。
- 前記表面電荷補償領域は、2つの隣接するフローティングガードリングの間に完全には延在せず、前記表面電荷補償領域と前記2つの隣接するフローティングガードリングのうちの一方との間に約0.1μmから約2.0μmのギャップが形成されることを特徴とする請求項22に記載のエッジ終端構造の製造方法。
- 前記フローティングガードリングは、一様な間隔配置、非一様な間隔配置、及び/又は一様な間隔と非一様な間隔の組合せで配置されることを特徴とする請求項22に記載のエッジ終端構造の製造方法。
- 前記フローティングガードリングは、前記炭化ケイ素層中に約0.1μmから約2.0μmだけ延びていることを特徴とする請求項22に記載のエッジ終端構造の製造方法。
- 前記フローティングガードリングは、約0.1μmから約10μmの間隔を有することを特徴とする請求項22に記載のエッジ終端構造の製造方法。
- 前記複数のフローティングガードリングは、約2個から約100個のガードリングを形成することを特徴とする請求項22に記載のエッジ終端構造の製造方法。
- 前記フローティングガードリングは、前記半導体デバイスの前記半導体接合から約2μmから約1mmの距離だけ延びていることを特徴とする請求項22に記載のエッジ終端構造の製造方法。
- 前記フローティングガードリングは、約1×1018cm−3から約1×1020cm−3のドーパント濃度を有することを特徴とする請求項22に記載のエッジ終端構造の製造方法。
- 前記炭化ケイ素層は、n型炭化ケイ素層であり、前記フローティングガードリング及び表面電荷補償領域は、p型炭化ケイ素であることを特徴とする請求項22に記載のエッジ終端構造の製造方法。
- 炭化ケイ素半導体デバイスのためのエッジ終端構造であって、
炭化ケイ素ベースの半導体接合の少なくとも一部分を取り囲み、炭化ケイ素層中において複数の間隔をもって配置された同心円のフローティングガードリングと、
前記フローティングガードリング上に設けられた絶縁層と、
前記フローティングガードリングの領域中において、前記絶縁層と前記炭化ケイ素層の間の境界面における電荷の効果を中和する手段と
を備えていることを特徴とするエッジ終端構造。 - 前記中和する手段は、最大ブロッキング電圧が前記デバイスに印加されないときに隣接するフローティングガードリングを接続し、前記最大ブロッキング電圧が前記半導体デバイスに印加されたときに隣接するフローティングガードリングを分離する手段を備えていることを特徴とする請求項42に記載のエッジ終端構造。
- 前記中和する手段は、前記フローティングガードリングのうちの隣接するフローティングガードリング間の表面電荷補償領域を備えていることを特徴とする請求項42に記載のエッジ終端構造。
- 前記表面電荷補償領域中の電荷量は、該表面電荷補償領域が、前記半導体デバイスのブロッキング電圧より低い電圧において空乏化するようにするために十分に少ないことを特徴とする請求項44に記載のエッジ終端構造。
- 前記中和する手段は、前記フローティングガードリングのうちの隣接するフローティングガードリング間の表面電荷補償層を備えていることを特徴とする請求項42に記載のエッジ終端構造。
- 前記表面電荷補償領域中の電荷量は、前記表面電荷補償層が、前記半導体デバイスのブロッキング電圧より低い電圧において空乏化するようにするために十分に少ないことを特徴とする請求項46に記載のエッジ終端構造。
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