JP2008525298A - 増大した少数キャリアライフタイムを有する炭化珪素結晶を製造するプロセス - Google Patents
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Abstract
【選択図】 図1B
Description
本出願は、2004年12月22日に出願された仮出願番号No.60/639,154の優先権を主張するものであり、この仮出願は、参照することによって、全体がここに含まれるものとする。
本発明は、ONR契約No.N00014−02−C−0302に基づいて開発された。政府は、本発明に一定の権利を有する。
本発明は、炭化珪素結晶を製造するプロセスに関し、さらに詳細には、増大した少数キャリアライフタイムを有する炭化珪素結晶の製造に関する。
Claims (31)
- 増大した少数キャリアライフタイムを有する炭化珪素結晶を製造するプロセスにおいて、
第1の少数キャリアライフタイムをもたらす第1の濃度の少数キャリア再結合中心を有する炭化珪素結晶を加熱する加熱ステップと、
前記加熱ステップの後に、前記加熱された炭化珪素結晶を、前記第1の濃度よりも低い第2の濃度の少数キャリア再結合中心を有する炭化珪素結晶をもたらすのに充分に緩慢な速度で冷却し、これによって、増大した少数キャリアライフタイムを有する材料をもたらす、冷却ステップと、
を含むことを特徴とするプロセス。 - 前記加熱ステップは、前記炭化珪素結晶をその成長温度よりも高い温度に加熱するステップを含むことを特徴とする請求項1に記載のプロセス。
- 前記加熱ステップは、不活性雰囲気において、前記炭化珪素結晶を少なくとも約2400℃の温度に加熱し、前記加熱された炭化珪素結晶を少なくとも約2400℃の温度で約1時間以下にわたって保持するステップを含むことを特徴とする請求項2に記載のプロセス。
- 前記加熱ステップは、不活性雰囲気において、前記炭化珪素結晶を約2400℃から約2700℃の範囲内の温度に加熱し、前記加熱された炭化珪素結晶を、約2400℃から約2700℃の範囲内の温度で約1時間以下にわたって保持するステップを含むことを特徴とする請求項3に記載のプロセス。
- 前記加熱ステップは、不活性雰囲気において、前記炭化珪素結晶を約2600℃の温度に加熱し、前記加熱された炭化珪素を、約2600℃の温度で約1時間にわたって保持するステップを含むことを特徴とする請求項4に記載のプロセス。
- 前記冷却ステップは、前記加熱された炭化珪素結晶を約2℃/分以下の速度で、約1400℃から約1000℃の温度に冷却するステップを含むことを特徴とする請求項3に記載のプロセス。
- 前記冷却ステップは、前記加熱された炭化珪素結晶を約2℃/分以下の速度で約1200℃の温度に冷却するステップを含むことを特徴とする請求項6に記載のプロセス。
- 前記冷却ステップは、前記炭化珪素結晶を約2℃/分から約10℃/分の速度で約1200℃から室温まで冷却するステップをさらに含むことを特徴とする請求項6に記載のプロセス。
- 前記加熱ステップは、バルク炭化珪素単結晶を加熱するステップを含むことを特徴とする請求項1に記載のプロセス。
- 前記加熱ステップは、1つまたは複数のエピタキシャル炭化珪素層を加熱するステップを含むことを特徴とする請求項1に記載のプロセス。
- 前記加熱ステップは、約1×1017cm-3以下の量のドーパントを含む炭化珪素結晶を加熱するステップを含むことを特徴とする請求項1に記載のプロセス。
- 前記加熱ステップおよび前記冷却ステップは、第1の少数キャリアライフタイムを有する炭化珪素結晶を、加熱および冷却された結晶の少数キャリアライフタイムを増大させ、これによって、前記加熱ステップおよび前記冷却ステップ前の前記結晶と比べて高電圧阻止装置として用いられるのにより適する材料をもたらすのに十分な条件下で、加熱および冷却するステップを含むことを特徴とする請求項1に記載のプロセス。
- 前記加熱ステップおよび前記冷却ステップは、炭化珪素結晶を、少なくとも約1マイクロ秒(μs)以上の少数キャリアライフタイムを呈する炭化珪素結晶をもたらすのに充分な条件下で、加熱および冷却するステップを含むことを特徴とする請求項12に記載のプロセス。
- 前記加熱ステップおよび前記冷却ステップは、炭化珪素結晶を、少なくとも約4マイクロ秒(μs)以上の少数キャリアライフタイムを呈する炭化珪素結晶をもたらすのに充分な条件下で、加熱および冷却するステップを含むことを特徴とする請求項13に記載のプロセス。
- 炭化珪素結晶を、少なくとも約30マイクロ秒(μs)以上の少数キャリアライフタイムを呈する炭化珪素結晶をもたらすのに充分な条件下で、加熱および冷却するステップを含むことを特徴とする請求項14に記載のプロセス。
- 請求項1に記載のプロセスによって作製される炭化珪素結晶。
- 少なくとも約1マイクロ秒(μs)の少数キャリアライフタイムを有するバルク炭化珪素単結晶。
- 前記結晶は、少なくとも約4マイクロ秒(μs)の少数キャリアライフタイムを有することを特徴とする請求項17に記載のバルク炭化珪素単結晶。
- 前記結晶は、少なくとも約30マイクロ秒(μs)の少数キャリアライフタイムを有することを特徴とする請求項18に記載の炭化珪素単結晶。
- 請求項1に記載のプロセスによって作製される炭化珪素結晶を含む半導体装置。
- 前記装置は、パワーデバイスであることを特徴とする請求項20に記載の装置。
- 前記装置は、p-nダイオード、PiNダイオード、サイリスタ、およびIGBTからなる群から選択されることを特徴とする請求項20に記載の装置。
- 少なくとも約1マイクロ秒(μs)の少数キャリアライフタイムを有する炭化珪素単結晶を含む半導体装置。
- 前記結晶は、少なくとも約4マイクロ秒(μs)の少数キャリアライフタイムを有することを特徴とする請求項23に記載の装置。
- 前記結晶は、少なくとも約30マイクロ秒(μs)の少数キャリアライフタイムを有することを特徴とする請求項24に記載の装置。
- 増大した少数キャリアライフタイムを呈する炭化珪素結晶を含む装置を製造するプロセスにおいて、
第1の少数キャリアライフタイムをもたらす第1の濃度の少数キャリア再結合中心を有する炭化珪素結晶を加熱し、その後、前記加熱された炭化珪素結晶を、前記第1の濃度よりも低い第2の濃度の少数キャリア再結合中心を有する炭化珪素結晶をもたらすのに充分に緩慢な速度で冷却し、これによって、増大した少数キャリアライフタイムを有する材料をもたらすステップと、
前記炭化珪素結晶を装置に組み込むステップと、
を含むことを含むことを特徴とするプロセス。 - 前記組み込むステップは、前記加熱ステップおよび冷却ステップの後に、前記炭化珪素結晶を装置に組み込むステップを含むことを特徴とする請求項26に記載のプロセス。
- 前記組み込むステップは、前記炭化珪素結晶をパワーデバイスに組み込むステップを含むことを特徴とする請求項26に記載のプロセス。
- 前記組み込むステップは、前記炭化珪素結晶をp-nダイオードに組み込むステップを含むことを特徴とする請求項28に記載のプロセス。
- 前記組み込むステップは、前記炭化珪素結晶をPiNダイオードに組み込むステップを含むことを特徴とする請求項28に記載のプロセス
- 前記加熱ステップおよび前記冷却ステップは、第1の少数キャリアライフタイムを有する炭化珪素結晶を、前記結晶の前記少数キャリアライフタイムを前記加熱および冷却された結晶の導電率変調を増大させるのに充分なレベルに増大させ、これによって、前記加熱ステップおよび前記冷却ステップの前の前記結晶と比べて高電圧阻止デバイスとして用いられるのにより適する材料をもたらすのに充分な条件下で、加熱および冷却するステップを含むことを特徴とする請求項30に記載のプロセス。
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