JP2008541480A - 双方向遮断能力を有する高電圧炭化ケイ素mosバイポーラデバイスおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (53)
- 絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)のドリフト領域として電圧遮断基板を備える炭化ケイ素(SiC)IGBTと、
前記電圧遮断基板の第1の表面にあり、前記IGBTのアクティブ領域を取り囲む平面エッジ終端構造と、
前記電圧遮断基板の前記第1の表面の反対側にある前記電圧遮断基板の第2の表面を通して広がる傾斜エッジ終端構造と
を備えることを特徴とする高電圧SiCデバイス。 - 前記電圧遮断基板は、ブール成長基板であることを特徴とする請求項1に記載のデバイス。
- 前記電圧遮断基板は、約1.0×1015cm−3以下のキャリア濃度を有する4H−SiCの高純度基板を含むことを特徴とする請求項1に記載のデバイス。
- 前記電圧遮断基板は、約100μmを超える厚さを有することを特徴とする請求項3に記載のデバイス。
- 前記電圧遮断基板は、n型SiC基板を含むことを特徴とする請求項1に記載のデバイス。
- 前記電圧遮断基板は、p型SiC基板を含むことを特徴とする請求項1に記載のデバイス。
- 第2の伝導性形式を有する電圧遮断SiC基板の第1の表面上にあり、第1の伝導性形式を有する第1のSiC層と、
前記基板の第2の表面にあり、前記第1の伝導性形式を有するSiCの第1の領域と、
前記SiCの第1の領域内にあり、前記第1の伝導性形式を有し、前記第1の領域のキャリア濃度より高いキャリア濃度を有するSiCの第2の領域と、
前記SiCの第1の領域内にあり、前記第2の伝導性形式を有するSiCの第3の領域と、
前記基板上にある絶縁層と、
前記絶縁層上にあり、前記SiCの第1の領域および前記SiCの第3の領域に隣接するゲート電極と、
前記SiCの第2の領域および前記SiCの第3の領域上にある第1の接点と、
前記第1のSiC層上にある第2の接点と
を備えることを特徴とする高電圧SiCデバイス。 - 前記基板の第1の表面にある平面エッジ終端構造と、
前記基板の前記第1の表面の反対側にある前記基板の第2の表面にある傾斜エッジ終端構造と
をさらに備えることを特徴とする請求項7に記載のデバイス。 - 前記電圧遮断基板は、ブール成長基板であることを特徴とする請求項7に記載のデバイス。
- 前記電圧遮断基板は、約1.0×1015cm−3以下のキャリア濃度を有する4H−SiCの高純度基板を含むことを特徴とする請求項7に記載のデバイス。
- 前記電圧遮断基板は、約100μmを超える厚さを有することを特徴とする請求項10に記載のデバイス。
- 前記第1の伝導性形式は、p型SiCを含み、前記第2の伝導性形式は、n型SiCを含むことを特徴とする請求項7に記載のデバイス。
- 前記第1の伝導性形式は、n型SiCを含み、前記第2の伝導性形式は、p型SiCを含むことを特徴とする請求項7に記載のデバイス。
- 前記第1のSiC層は、約0.1から約20.0μmまでの厚さを有することを特徴とする請求項7に記載のデバイス。
- 前記第1のSiC層は、約1×1016から約1×1021cm−3までのキャリア濃度を有することを特徴とする請求項7に記載のデバイス。
- 前記第1のSiC領域は、約1×1015から約5×1019cm−3までのキャリア濃度を有することを特徴とする請求項7に記載のデバイス。
- 前記第1のSiC領域は、約0.3から約2.0μmまでの深さを有することを特徴とする請求項7に記載のデバイス。
- 前記第2のSiC領域は、約5×1017から約1×1021cm−3までのキャリア濃度を有することを特徴とする請求項7に記載のデバイス。
- 前記第2のSiC領域は、約0.1から約2.0μmまでの深さを有することを特徴とする請求項7に記載のデバイス。
- 前記第3のSiC領域は、約5×1017から約1×1021cm−3までのキャリア濃度を有することを特徴とする請求項7に記載のデバイス。
- 前記第3のSiC領域は、約0.1から約1.5μmまでの深さを有することを特徴とする請求項7に記載のデバイス。
- 前記基板の前記第2の表面にあり、前記第2の伝導性形式を有するSiCの第4の領域をさらに備え、前記SiCの第4の領域は、前記基板の第1の表面の平面エッジ終端構造を提供することを特徴とする請求項7に記載のデバイス。
- 前記第4のSiC領域は、約5×1017から約1×1021cm−3までのキャリア濃度を有することを特徴とする請求項22に記載のデバイス。
- 前記第4のSiC領域は、約0.1から約2.0μmまでの深さを有することを特徴とする請求項22に記載のデバイス。
- 前記基板の前記第2の表面にあり、前記第2の伝導性形式を有するSiCの第4の領域をさらに備え、前記SiCの第4の領域は、前記基板の第1の表面の平面エッジ終端構造を提供し、
前記第1のSiC層は、約0.1から約20.0μmまでの厚さと、約1×1016から約1×1021cm−3までのキャリア濃度を有し、
前記第1のSiC領域は、約1×1015から約5×1019cm−3までのキャリア濃度と、約0.3から約2.0μmまでの深さを有し、
前記第2のSiC領域は、約5×1017から約1×1021cm−3までのキャリア濃度と、約0.1から約2.0μmまでの深さを有し、
前記第3のSiC領域は、約5×1017から約1×1021cm−3までのキャリア濃度と、約0.1から約1.5μmまでの深さを有し、
前記第4のSiC領域は、約5×1017から約1×1021cm−3までのキャリア濃度と、約0.1から約2.0μmまでの深さを有することを特徴とする請求項7に記載のデバイス。 - IGBTのドリフト領域として電圧遮断基板を備えるSiCIGBTを形成する段階と、
前記電圧遮断基板の第1の表面にあり、前記IGBTのアクティブ領域を取り囲む平面エッジ終端構造を形成する段階と、
前記電圧遮断基板の前記第1の表面の反対側にある前記電圧遮断基板の第2の表面を通して広がる傾斜エッジ終端構造を形成する段階と
を備えることを特徴とする高電圧SiCを製造する方法。 - 前記電圧遮断基板は、ブール成長基板であることを特徴とする請求項26に記載の方法。
- 前記電圧遮断基板は、約1.0×1015cm−3以下のキャリア濃度を有する4H−SiCの高純度基板を含むことを特徴とする請求項26に記載の方法。
- 前記電圧遮断基板は、約100μmを超える厚さを有することを特徴とする請求項28に記載の方法。
- 前記電圧遮断基板は、n型SiC基板を含むことを特徴とする請求項26に記載の方法。
- 前記電圧遮断基板は、p型SiC基板を含むことを特徴とする請求項26に記載の方法。
- 第2の伝導性形式を有する電圧遮断SiC基板の第1の表面上にあり、第1の伝導性形式を有する第1のSiC層を形成する段階と、
前記基板の第2の表面にあり、前記第1の伝導性形式を有するSiCの第1の領域を形成する段階と、
前記SiCの第1の領域内にあり、前記第1の伝導性形式を有し、前記第1の領域のキャリア濃度より高いキャリア濃度を有するSiCの第2の領域を形成する段階と、
前記SiCの第1の領域内にあり、前記第2の伝導性形式を有するSiCの第3の領域を形成する段階と、
前記基板上にある絶縁層を形成する段階と、
前記絶縁層上にあり、前記SiCの第1の領域および前記SiCの第3の領域に隣接するゲート電極を形成する段階と、
前記SiCの第2の領域および前記SiCの第3の領域上にある第1の接点を形成する段階と、
前記第1のSiC層上にある第2の接点を形成する段階と
を備えることを特徴とする高電圧SiCデバイスを製造する方法。 - 前記基板の第1の表面にある平面エッジ終端構造を形成する段階と、
前記基板の前記第1の表面の反対側にある前記基板の第2の表面にある傾斜エッジ終端構造を形成する段階と
をさらに備えることを特徴とする請求項32に記載の方法。 - 前記電圧遮断基板は、ブール成長基板であることを特徴とする請求項32に記載の方法。
- 前記電圧遮断基板は、約1.0×1015cm−3以下のキャリア濃度を有する4H−SiCの高純度基板を備えることを特徴とする請求項32に記載の方法。
- 前記電圧遮断基板は、約100μmを超える厚さを有することを特徴とする請求項32に記載の方法。
- 前記第1の伝導性形式は、p型SiCを含み、前記第2の伝導性形式は、n型SiCを含むことを特徴とする請求項32に記載の方法。
- 前記第1の伝導性形式は、n型SiCを含み、前記第2の伝導性形式は、p型SiCを含むことを特徴とする請求項32に記載の方法。
- 前記第1のSiC層は、約0.1から約20.0μmまでの厚さを有することを特徴とする請求項32に記載の方法。
- 前記第1のSiC層は、約1×1016から約1×1021cm−3までのキャリア濃度を有することを特徴とする請求項32に記載の方法。
- 前記第1のSiC領域は、約1×1015から約5×1019cm−3までのキャリア濃度を有することを特徴とする請求項32に記載の方法。
- 前記第1のSiC領域は、約0.3から約2.0μmまでの深さを有することを特徴とする請求項32に記載の方法。
- 前記第2のSiC領域は、約5×1017から約1×1021cm−3までのキャリア濃度を有することを特徴とする請求項32に記載の方法。
- 前記第2のSiC領域は、約0.1から約2.0μmまでの深さを有することを特徴とする請求項32に記載の方法。
- 前記第3のSiC領域は、約5×1017から約1×1021cm−3までのキャリア濃度を有することを特徴とする請求項32に記載の方法。
- 前記第3のSiC領域は、約0.1から約1.5μmまでの深さを有することを特徴とする請求項32に記載の方法。
- 前記基板の前記第2の表面にあり、前記第2の伝導性形式を有するSiCの第4の領域を形成する段階をさらに備え、前記SiCの第4の領域は、前記基板の第1の表面の平面エッジ終端構造を提供することを特徴とする請求項32に記載の方法。
- 前記第4のSiC領域は、約5×1017から約1×1021cm−3までのキャリア濃度を有することを特徴とする請求項47に記載の方法。
- 前記第4のSiC領域は、約0.1から約2.0μmまでの深さを有することを特徴とする請求項47に記載の方法。
- 前記基板の前記第2の表面であり、前記第2の伝導性形式を有するSiCの第4の領域を形成する段階をさらに備え、前記SiCの第4の領域は、前記基板の第1の表面の平面エッジ終端構造を提供し、
前記第1のSiC層は、約0.1から約20.0μmまでの厚さと、約1×1016から約1×1021cm−3までのキャリア濃度を有し、
前記第1のSiC領域は、約1×1015から約5×1019cm−3までのキャリア濃度と、約0.3から約2.0μmまでの深さを有し、
前記第2のSiC領域は、約5×1017から約1×1021cm−3までのキャリア濃度と、約0.1から約2.0μmまでの深さを有し、
前記第3のSiC領域は、約5×1017から約1×1021cm−3までのキャリア濃度と、約0.1から約1.5μmまでの深さを有し、
前記第4のSiC領域は、約5×1017から約1×1021cm−3までのキャリア濃度と、約0.1から約2.0μmまでの深さを有することを特徴とする請求項32に記載の方法。 - IGBTのドリフト領域として電圧遮断エピ層を備えるSiCIGBTと、
前記電圧遮断エピ層の第1の表面にあり、前記IGBTのアクティブ領域を取り囲む平面エッジ終端構造と、
前記電圧遮断エピ層の前記第1の表面の反対側にある前記電圧遮断エピ層の第2の表面面を通して広がる傾斜エッジ終端構造と
を備えることを特徴とする高電圧SiCデバイス。 - IGBTのドリフト領域として電圧遮断エピ層を備えるSiCIGBTを形成する段階と、
前記電圧遮断エピ層の第1の表面にあり、前記IGBTのアクティブ領域を取り囲む平面エッジ終端構造を形成する段階と、
前記電圧遮断エピ層の前記第1の表面の反対側にある前記電圧遮断エピ層の第2の表面を通して広がる傾斜エッジ終端構造を形成する段階と
を備えることを特徴とする高電圧SiCを製造する方法。 - IGBTのドリフト領域として電圧遮断エピ層を備えるSiCIGBTを形成する段階と、
前記電圧遮断エピ層の第1の表面にあり、前記IGBTのアクティブ領域を取り囲む平面エッジ終端構造を形成する段階と、
前記電圧遮断エピ層の前記第1の表面の反対側にある前記電圧遮断エピ層の第2の表面を通して広がる傾斜エッジ終端構造を形成する段階と
を備えることを特徴とする高電圧SiCを製造する方法。
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