JP2012070012A - 少数キャリアの注入が抑制される炭化シリコン接合障壁ショットキーダイオード - Google Patents
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Abstract
【解決手段】接合障壁ショットキー(JBS)一体構造が提供される。ダイオードのドリフト領域内に配置された炭化シリコン接合障壁領域を含む炭化シリコンショットキーダイオード、およびこの炭化シリコンショットキーダイオードを製造する方法も提供される。この接合障壁領域は、ダイオードのドリフト領域内にあって第1のドーピング濃度を有する第1の炭化シリコン領域と、ドリフト領域内にあって、第1の炭化シリコン領域とショットキーダイオードのショットキーコンタクトとの間に配置された第2の炭化シリコン領域とを含む。第2の領域は、第1の炭化シリコン領域およびショットキーコンタクトと接触する。第2の炭化シリコン領域は、第1のドーピング濃度よりも低い第2のドーピング濃度を有する。
【選択図】図3
Description
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、少数キャリアの注入が抑制される炭化シリコン接合障壁ショットキーダイオードを提供することにある。
本発明のいくつかの実施形態は、炭化シリコンドリフト領域と、炭化シリコンドリフト領域上のショットキーコンタクトと、ダイオードの炭化シリコンドリフト領域内に配置された炭化シリコン接合障壁領域と、炭化シリコン接合障壁領域とショットキーコンタクトとの間に配置された絶縁層とを含む炭化シリコンショットキーダイオード、およびこの炭化シリコンショットキーダイオードを製造する方法を提供する。
Claims (52)
- 炭化シリコン接合障壁ショットキー(JBS)ダイオードであって、
炭化シリコンドリフト領域と、
前記炭化シリコンドリフト領域内に配置され、前記ドリフト領域の表面まで延び、ビルトインpn接合を提供する炭化シリコン接合障壁領域と、
前記接合障壁領域の前記ビルトインpn接合の電流伝導を阻止する前記ダイオードと一体の手段と
を含むことを特徴とする炭化シリコンJBSダイオード。 - 前記炭化シリコンドリフト領域上にショットキーコンタクトをさらに含み、
前記接合障壁領域の前記ビルトインpn接合の電流伝導を阻止する前記ダイオードと一体の前記手段は、前記接合障壁領域の前記ビルトインpn接合と前記JBSダイオードの前記ショットキーコンタクトとの間に、ショットキーダイオードを直列に含み、前記ビルトインpn接合に順方向バイアスがかけられたときに、前記ショットキーダイオードには逆方向バイアスがかかることを特徴とする請求項1に記載の炭化シリコンJBSダイオード。 - 前記ショットキーダイオードは、前記ショットキーコンタクトと前記接合障壁領域との間にショットキー接合を含み、
前記ショットキー接合は、前記JBSダイオードに順方向バイアスがかけられたときに、前記ビルトインpn接合を流れる電流を阻止する十分な整流を提供することを特徴とする請求項2に記載の炭化シリコンJBSダイオード。 - 前記接合障壁領域は、n型炭化シリコンドリフト領域内のp型炭化シリコン領域を含むことを特徴とする請求項3に記載の炭化シリコンJBSダイオード。
- 前記p型炭化シリコン領域は、約1×1015cm−3から約5×1018cm−3の表面ドーピング濃度を有することを特徴とする請求項4に記載の炭化シリコンJBSダイオード。
- 前記p型炭化シリコン領域は、前記p型炭化シリコン領域の表面からある深さのところのほうが、前記p型炭化シリコン領域の表面よりも高いドーピング濃度を有することを特徴とする請求項5に記載の炭化シリコンJBSダイオード。
- 前記p型炭化シリコン領域は、
前記ダイオードの前記n型ドリフト領域内にあって第1のドーピング濃度を有する第1のp型炭化シリコン領域と、
前記n型ドリフト領域内にあって、前記第1のp型炭化シリコン領域と前記JBSダイオードの前記ショットキーコンタクトとの間に配置され、前記第1のp型炭化シリコン領域および前記ショットキーコンタクトと電気的に接触し、前記第1のドーピング濃度よりも低い第2のドーピング濃度を有し、前記ショットキーコンタクトとショットキー整流接合を形成する第2のp型炭化シリコン領域と
を含むことを特徴とする請求項3に記載の炭化シリコンJBSダイオード。 - 前記炭化シリコンドリフト領域上にショットキーコンタクトをさらに含み、
前記接合障壁領域の前記ビルトインpn接合の電流伝導を阻止する前記ダイオードと一体の前記手段は、前記接合障壁領域の前記ビルトインpn接合と前記JBSダイオードの前記ショットキーコンタクトとの間に直列抵抗を含み、前記直列抵抗は、前記ダイオードの前記n型ドリフト領域内にあって第1のドーピング濃度を有する第1のp型炭化シリコン領域によって提供され、
前記n型ドリフト領域内にあって、前記第1のp型炭化シリコン領域と前記JBSダイオードの前記ショットキーコンタクトとの間に配置され、前記第1のp型炭化シリコン領域および前記ショットキーコンタクトと電気的に接触し、前記第1のドーピング濃度よりも低い第2のドーピング濃度を有し、前記ショットキーコンタクトとの抵抗性コンタクトを形成する第2のp型炭化シリコン領域をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の炭化シリコンJBSダイオード。 - 前記炭化シリコンドリフト領域上にショットキーコンタクトをさらに含み、
前記接合障壁領域の前記ビルトインpn接合の電流伝導を阻止する前記ダイオードと一体の前記手段は、前記接合障壁領域と前記JBSダイオードの前記ショットキーコンタクトとの間に配置された絶縁層を含むことを特徴とする請求項1に記載の炭化シリコンJBSダイオード。 - 炭化シリコンショットキーダイオードを製造する方法であって、
前記炭化シリコンショットキーダイオードのドリフト領域内に接合障壁領域を形成することを含み、
前記接合障壁領域は、前記ショットキーダイオードのショットキーコンタクトと前記接合障壁領域との間にショットキー接合を有するように結合され、
前記ショットキー接合は、前記ショットキーダイオードに順方向バイアスがかけられたときに、前記接合障壁領域と前記ドリフト領域との間のビルトインpn接合を流れる電流を阻止する十分な整流を提供することを特徴とする方法。 - 前記接合障壁領域を形成することは、n型炭化シリコンドリフト領域内にp型炭化シリコン領域を形成するように、n型炭化シリコン層にp型ドーパントを注入することを含むことを特徴とする請求項10に記載の方法。
- 前記p型ドーパントを注入することは、約1×1015cm−3から約5×1018cm−3の表面ドーピング濃度を有するp型炭化シリコン領域を形成するように、p型ドーパントを注入することを含むことを特徴とする請求項11に記載の方法。
- 前記p型ドーパントを注入することはさらに、前記p型炭化シリコン領域の表面からある深さのところのほうが、前記p型炭化シリコン領域の表面よりも高いドーピング濃度を有するp型炭化シリコン領域を形成するように、p型ドーパントを注入することを含むことを特徴とする請求項12に記載の方法。
- 前記接合障壁領域を形成することは、
前記ダイオードの前記n型ドリフト領域内に、第1のドーピング濃度を有する第1のp型炭化シリコン領域を形成すること、ならびに、
前記n型ドリフト領域内にあって、前記第1のp型炭化シリコン領域と前記ショットキーダイオードの前記ショットキーコンタクトとの間に配置され、前記第1のp型炭化シリコン領域および前記ショットキーコンタクトと電気的に接触し、前記第1のドーピング濃度よりも低い第2のドーピング濃度を有するように形成され、前記ショットキーコンタクトとのショットキー整流接合を提供するように形成された第2のp型炭化シリコン領域を形成すること
を含むことを特徴とする請求項13に記載の方法。 - 前記第2のp型炭化シリコン領域は、前記ドリフト領域内に約0.01から約0.5μm延びるように形成され、前記第1の炭化シリコン領域は、前記ドリフト領域内に約0.1から約1μm延びるように形成されることを特徴とする請求項14に記載の方法。
- 前記第2のp型炭化シリコンの領域は、約1×1015cm−3から約5×1018cm−3の表面ドーピング濃度を有するように形成されることを特徴とする請求項14に記載の方法。
- 前記n型ドリフト領域を提供するために、n型炭化シリコンエピタキシャル層を形成することをさらに含むことを特徴とする請求項14に記載の方法。
- 前記n型炭化シリコンエピタキシャル層を形成することは、n型炭化シリコン基板上に第1のn型炭化シリコンエピタキシャル層を形成することを含み、前記n型炭化シリコン基板は、前記第1のn型炭化シリコンエピタキシャル層の前記キャリア濃度よりも高いキャリア濃度を有することを特徴とする請求項17に記載の方法。
- 前記第1のn型炭化シリコンエピタキシャル層と前記n型炭化シリコン基板との間に配置された第2のn型炭化シリコンエピタキシャル層を形成することをさらに含み、前記第2のn型炭化シリコンエピタキシャル層は、前記第1のn型炭化シリコンエピタキシャル層よりも高いキャリア濃度を有することを特徴とする請求項18に記載の方法。
- 前記第1のn型炭化シリコンエピタキシャル層とは反対側の前記炭化シリコン基板上にオーミックコンタクトを形成することをさらに含むことを特徴とする請求項18に記載の方法。
- 炭化シリコン接合障壁領域を取り囲む複数のフローティングフィールドリングを形成することをさらに含むことを特徴とする請求項14に記載の方法。
- 炭化シリコンショットキーダイオードであって、
炭化シリコンドリフト領域と、
前記炭化シリコンドリフト領域上のショットキーコンタクトと、
前記ダイオードの前記炭化シリコンドリフト領域内に配置された炭化シリコン接合障壁領域と
を含み、前記接合障壁領域は、
前記ダイオードの前記ドリフト領域内にあって第1のピークキャリア濃度を有する第1の注入された炭化シリコン領域と、
前記ドリフト領域内にあって、前記第1の炭化シリコン領域と前記ショットキーダイオードの前記ショットキーコンタクトとの間に配置され、前記第1の炭化シリコン領域および前記ショットキーコンタクトと電気的に接触し、前記第1のピークキャリア濃度よりも低い第2のピークキャリア濃度を有する第2の炭化シリコン領域と
を含むことを特徴とする炭化シリコンショットキーダイオード。 - 前記第2の注入された領域は、前記ショットキーコンタクトとの抵抗性接合を形成することを特徴とする請求項22に記載の炭化シリコンショットキーダイオード。
- 前記第2の注入された領域は、前記ショットキーコンタクトとのショットキー接合を形成することを特徴とする請求項22に記載の炭化シリコンショットキーダイオード。
- 前記ドリフト領域はn型炭化シリコンを含み、前記第1および第2の領域はp型炭化シリコンを含むことを特徴とする請求項22に記載の炭化シリコンショットキーダイオード。
- 前記第2の炭化シリコン領域は、前記ドリフト領域内に約0.01から約0.5μm延び、前記第1の炭化シリコン領域は、前記ドリフト領域内に約0.1から約1μm延びることを特徴とする請求項25に記載の炭化シリコンショットキーダイオード。
- 前記第2の炭化シリコン領域は、約1×1015cm−3から約5×1018cm−3の表面ドーピング濃度を有することを特徴とする請求項25に記載の炭化シリコンショットキーダイオード。
- 前記ドリフト領域は第1のn型炭化シリコンエピタキシャル層を含み、前記ダイオードはさらに、前記第1のn型炭化シリコンエピタキシャル層のキャリア濃度よりも高いキャリア濃度を有するn型炭化シリコン基板を含み、前記第1のn型炭化シリコンエピタキシャル層は前記n型炭化シリコン基板上に配置されていることを特徴とする請求項22に記載の炭化シリコンショットキーダイオード。
- 前記第1の炭化シリコンエピタキシャル層と前記n型炭化シリコン基板との間に配置された第2のn型炭化シリコンエピタキシャル層をさらに含み、前記第2のn型炭化シリコンエピタキシャル層は、前記第1のn型炭化シリコンエピタキシャル層よりも高いキャリア濃度を有することを特徴とする請求項28に記載の炭化シリコンショットキーダイオード。
- 前記第1のn型炭化シリコンエピタキシャル層とは反対側の前記炭化シリコン基板上にオーミックコンタクトをさらに含むことを特徴とする請求項28に記載の炭化シリコンショットキーダイオード。
- 炭化シリコンショットキーダイオードを製造する方法であって、
炭化シリコンドリフト領域を形成すること、
前記炭化シリコンドリフト領域上にショットキーコンタクトを形成すること、および、
前記ダイオードの前記炭化シリコンドリフト領域内に配置された炭化シリコン接合障壁領域を形成すること
を含み、前記接合障壁領域は、
前記ダイオードの前記ドリフト領域内にあって第1のピークキャリア濃度を有する第1の注入された炭化シリコン領域と、
前記ドリフト領域内にあって、前記第1の炭化シリコン領域と前記ショットキーコンタクトとの間に配置され、前記第1の炭化シリコン領域および前記ショットキーコンタクトと電気的に接触し、前記第1のピークキャリア濃度よりも低い第2のピークキャリア濃度を有する第2の注入された炭化シリコン領域と
を含むことを特徴とする方法。 - 前記ドリフト領域はn型炭化シリコンを含み、前記第1および第2の領域はp型炭化シリコンを含むことを特徴とする請求項31に記載の方法。
- 前記第2の炭化シリコン領域は、前記ドリフト領域内に約0.01から約0.5μm延び、前記第1の炭化シリコン領域は、前記ドリフト領域内に約0.1から約1μm延びることを特徴とする請求項32に記載の方法。
- 前記第2の炭化シリコン領域は、約1×1015cm−3から約5×1018cm−3の表面ドーピング濃度を有することを特徴とする請求項32に記載の方法。
- 前記炭化シリコンドリフト領域を形成することは、第1のn型炭化シリコンエピタキシャル層を、前記第1のn型炭化シリコンエピタキシャル層のキャリア濃度よりも高いキャリア濃度を有するn型炭化シリコン基板上に形成すること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の炭化シリコンエピタキシャル層と前記n型炭化シリコン基板との間に配置された第2のn型炭化シリコンエピタキシャル層を形成することをさらに含み、前記第2のn型炭化シリコンエピタキシャル層は、前記第1のn型炭化シリコンエピタキシャル層よりも高いキャリア濃度を有することを特徴とする請求項35に記載の方法。
- 前記炭化シリコン接合障壁領域を取り囲む複数のフローティングフィールドリングを形成することをさらに含むことを特徴とする請求項31に記載の方法。
- 前記第2の注入された領域は、前記ショットキーコンタクトとの抵抗性接合を形成することを特徴とする請求項31に記載の方法。
- 前記第2の注入された領域は、前記ショットキーコンタクトとのショットキー接合を形成することを特徴とする請求項31に記載の方法。
- 炭化シリコンショットキーダイオードであって、
炭化シリコンドリフト領域と、
前記炭化シリコンドリフト領域上のショットキーコンタクトと、
前記ダイオードの前記炭化シリコンドリフト領域内に配置された炭化シリコン接合障壁領域と、
前記炭化シリコン接合障壁領域と前記ショットキーコンタクトの間に配置された絶縁層と
を含むことを特徴とする炭化シリコンショットキーダイオード。 - 前記ドリフト領域はn型炭化シリコンを含み、前記炭化シリコン接合障壁領域はp型炭化シリコンを含むことを特徴とする請求項40に記載の炭化シリコンショットキーダイオード。
- 前記ドリフト領域は第1のn型炭化シリコンエピタキシャル層を含むことを特徴とする請求項41に記載の炭化シリコンショットキーダイオード。
- 前記第1のn型炭化シリコンエピタキシャル層のキャリア濃度よりも高いキャリア濃度を有するn型炭化シリコン基板をさらに含み、前記第1のn型炭化シリコンエピタキシャル層は前記n型炭化シリコン基板上に配置されていることを特徴とする請求項42に記載の炭化シリコンショットキーダイオード。
- 前記第1の炭化シリコンエピタキシャル層と前記n型炭化シリコン基板との間に配置された第2のn型炭化シリコンエピタキシャル層をさらに含み、前記第2のn型炭化シリコンエピタキシャル層は、前記第1のn型炭化シリコンエピタキシャル層よりも高いキャリア濃度を有することを特徴とする請求項43に記載の炭化シリコンショットキーダイオード。
- 前記第1のn型炭化シリコンエピタキシャル層とは反対側の前記炭化シリコン基板上にオーミックコンタクトをさらに含むことを特徴とする請求項43に記載の炭化シリコンショットキーダイオード。
- 炭化シリコンショットキーダイオードを製造する方法であって、
炭化シリコンドリフト領域を形成すること、
前記炭化シリコンドリフト領域上にショットキーコンタクトを形成すること、
前記ダイオードの前記炭化シリコンドリフト領域内に配置された炭化シリコン接合障壁領域を形成すること、および、
前記炭化シリコン接合障壁領域と前記ショットキーコンタクトとの間に配置された絶縁層を形成すること
を含むことを特徴とする方法。 - 前記ドリフト領域はn型炭化シリコンを含み、前記炭化シリコン接合障壁領域はp型炭化シリコンを含むことを特徴とする請求項46に記載の方法。
- 前記炭化シリコンドリフト領域を形成することは、第1のn型炭化シリコンエピタキシャル層を形成することを含むことを特徴とする請求項47に記載の方法。
- 前記第1のn型炭化シリコンエピタキシャル層のキャリア濃度よりも高いキャリア濃度を有するn型炭化シリコン基板をさらに含み、前記第1のn型炭化シリコンエピタキシャル層は前記n型炭化シリコン基板上に形成されることを特徴とする請求項48に記載の方法。
- 前記第1の炭化シリコンエピタキシャル層と前記n型炭化シリコン基板との間に配置された第2のn型炭化シリコンエピタキシャル層を形成することをさらに含み、前記第2のn型炭化シリコンエピタキシャル層は、前記第1のn型炭化シリコンエピタキシャル層よりも高いキャリア濃度を有することを特徴とする請求項49に記載の方法。
- 前記第1のn型炭化シリコンエピタキシャル層とは反対側の前記炭化シリコン基板上にオーミックコンタクトをさらに含むことを特徴とする請求項43に記載の方法。
- 前記炭化シリコン接合障壁領域を取り囲む複数のフローティングフィールドリングを形成することをさらに含むことを特徴とする請求項46に記載の方法。
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