JP2013211503A - ＳｉＣ半導体デバイス - Google Patents

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Abstract

【課題】 ＳｉＣ半導体デバイス用表面電極を形成する際、ショットキーコンタクトメタルの一部分が露出しているとエッチング残渣による素子の不良が発生する。
【解決手段】 表面電極メタルを、その一部をドライエッチングにより形成するに際して、エッジ部のショットキーコンタクトメタルを、該表面電極メタルで完全に被覆することで、エッチング残渣の発生を防ぎ、信頼性の高い表面電極構造および半導体デバイスの製造方法を提供する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、ＳｉＣを用いた半導体装置に関し、特にエッジ部のショットキーコンタクトメタルを表面電極メタルで完全に被覆することで、エッチング残渣の発生を防ぎ、信頼性の高い表面電極構造を有する半導体デバイスに関するものである。
従来からパワーデバイスとして用いられている半導体デバイスは、半導体材料としてシリコンを用いたものが主流であるが、ワイドギャップ半導体であるＳｉＣは、シリコンに比較して熱伝導度が３倍、最大電界強度が１０倍、電子のドリフト速度２倍という物性値を有していることから、絶縁破壊電圧が高く低損失で高温動作可能なパワーデバイスとして、近年その応用が各機関で盛んに研究されている。
そのようなパワーデバイスの構造は、裏面側に低抵抗なオーミック電極を備えた裏面電極を有する縦型の半導体デバイスが主流となっている。裏面電極には様々な材料および構造が用いられているが、その中の１つとして、チタン層とニッケル層と銀層との積層体（特許文献１）や、チタン層とニッケル層と金層との積層体（特許文献２）などが提案されている。
ショットキーバリアダイオードに代表されるＳｉＣを用いた縦型半導体デバイスにおいては、例えば、主面として（０００１）面を有する高濃度ｎ型基板の１つの主面上に、低濃度ｎ型ドリフト層が堆積され、該ドリフト層は、第１導電型または第１導電型と第２導電型が周期的に配置された構造を有する領域Ａ、領域Ａの周囲に配置された第２導電型の領域Ｂ、及び該領域Ｂの周囲に配置された濃度の異なる第２導電型の領域Ｃからなる構造を有している。そして、表面電極においては、ショットキーコンタクトの上にアルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属層を製膜して電極構造が形成されている。
一方、該ＳｉＣ基板の他の主面上には、ニッケル層を製膜後、加熱によりニッケルシリサイド層を形成して、ＳｉＣ基板とニッケルシリサイド層との間にオーミックコンタクトを形成する手法が用いられている（たとえば特許文献１及び特許文献２）。また、オーミック電極を形成する方法として、ＳｉＣ基板上に複数の金属からなる膜を成膜後、７００〜１１００℃で加熱処理されることを特徴とし、最も好適には約８００℃でオーミック特性が得られること（特許文献３）が提案されている。さらに、特許文献４では、レーザ光を照射することでオーミック電極を形成している。
特開２００７−１８４５７１号公報 特開２０１０−８６９９９号公報 特開２００５−２７７２４０号公報 特開２００８−１３５６１１号公報 特開２０１０−１６５８３８号公報、
従来のショットキーバリアダイオードの製造工程においては、表面電極を、窓部を形成したレジスト上に、金属膜を形成し、次いで該レジストを除去する、いわゆるリフトオフ法を用いて形成している（例えば、特許文献５）。
しかしながら、リフトオフ法はパターンエッジ部にバリが発生し易く、素子不良の原因になるので好ましくないための、リフトオフ法に代えて、ドライエッチング法により、金属層をパターニングすることが好ましい。
しかし、金層層の一部がドライエッチングされる際に発生した残渣が付着するととともに、金属層に被覆されていないショットキーコンタクトが、プラズマに晒されることによりダメージを受けるため、素子不良の原因となる可能性があった。
本発明は、ＳｉＣ半導体デバイス用表面電極の製造方法において、こうした従来技術における問題を解決して、素子不良が生じることにない高品質なＳｉＣ半導体デバイスを得ることができる方法を提供することを目的とするものである。
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、ショットキーコンタクトの上にアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属層で完全に覆うことにより、高品質なＳｉＣ半導体デバイスが得られるという知見を得た。
本発明はこれらの知見に基づいて完成に至ったものであり、本発明によれば、以下の発明が提供される。
［１］第１導電型または第１導電型と第２導電型が周期的に配置された構造を有する領域Ａが、第２導電型が配置された領域Ｂ及び該領域Ｂの周囲に配置された濃度の異なる第２導電型の領域Ｃとに囲まれている構造を有し、さらに該領域Ｂおよび該領域Ｃの上に層間絶縁膜を有するＳｉＣ半導体基板上に、少なくとも前記領域Ａを覆う第１の金属層とその上に形成された第２の金属層を有するＳｉＣ半導体デバイスにおいて、
前記第２の金属層はその一部がドライエッチングされており、かつ、該第２の金属堆積層が完全に前記第１の金属層を被覆する構造を有することを特徴とするＳｉＣ半導体デバイス。
［２］前記第１の金属堆積膜が、チタンまたはチタン合金膜、ニッケルまたはニッケル合金膜，またはニッケルチタン合金膜の少なくとも一つを有する膜であり、また、前記第２の金属堆積膜が、アルミニウムまたはアルミニウム合金膜であることを特徴とする請求項１に記載のＳｉＣ半導体デバイス。
［３］前記第１の金属層の厚さが、２０ｎｍ〜２００ｎｍであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＳｉＣ半導体デバイス。
［４］前記第１の金属層および第２の金属層の外周端部が，前記第２導電型の領域Ｂ内にあることを特徴とするＳｉＣ半導体デバイス。
［５］前記[１]〜[４]のいずれか１項に記載のＳｉＣ半導体デバイス。
［６］前記領域Ａと前記第１の金属層の界面が、ショットキーコンタクトを形成することを特徴とする[１]〜[５]のいずれか１項に記載のＳｉＣ半導体デバイス。
本発明によれば、表面電極の形成時にエッチング残渣を生じることなく、良質な半導体デバイス用表面電極の製造方法と，半導体デバイス用表面電極を含む特性に優れた半導体デバイスの製造方法を提供できる。
本発明の領域Ａ〜Ｃの例を示す図 ショットキーバリアダイオードの製造工程を示す断面図 ショットキーバリアダイオードの製造工程を示す断面図 ショットキーバリアダイオードの製造工程を示す断面図 ショットキーバリアダイオードの製造工程を示す断面図 ショットキーバリアダイオードの製造工程を示す断面図 ショットキーバリアダイオードの製造工程を示す断面図 ショットキーバリアダイオードの製造工程を示す断面図 従来のショットキーバリアダイオードの製造工程において、エッジ部の構造を示す断面図 本発明に係るショットキーバリアダイオードの製造工程において、エッジ部の構造を示す断面図
本発明の半導体デバイスは、第１導電型または第１導電型と第２導電型が周期的に配置された構造を有する領域Ａが、第２導電型が配置された領域Ｂ及び該領域Ｂの周囲に配置された濃度の異なる第２導電型の領域Ｃとに囲まれている構造を有し、さらに該領域Ｂおよび該領域Ｃの上に絶縁膜を有する半導体基板上に、少なくとも前記領域Ａを覆う第１の金属堆積膜とその上に形成された第２の金属堆積膜を有する半導体装置において、
前記第２の金属堆積膜はその一部がドライエッチングされており、かつ、該第２の金属堆積膜が完全に前記第１の金属堆積膜を被覆する構造を有することを特徴とする。
以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。
図１は、本発明の半導体デバイスにおいて、第１導電型または第１導電型と第２導電型が周期的に配置された構造を有する領域Ａが、第２導電型が配置された領域Ｂ及び該領域Ｂの周囲に配置された濃度の異なる第２導電型の領域Ｃに囲まれている構造を示す図であって、（ａ）は、領域Ａに、第１導電型が配置された例であり、（ｂ）及び（ｃ）は、領域Ａに、第１導電型と第２導電型が周期的に配置された例を示している。
本発明において、該領域Ａの、第１導電型と第２導電型の配置は、周期的な配置であれば、図１（ｂ）に示すようなストライプ状のものであっても、或いは、（ｃ）に示すよういな格子状のものであってもよい。
以下、本発明の半導体デバイスを、その製造工程に基づいて説明する。
（第一実施形態）
図２（１）〜（７）は、本発明の第一実施例における炭化珪素半導体装置の製造工程を示したものである。
第一の実施例である炭化珪素半導体装置の製造方法は、以下のとおりである。
図２（１）の（ａ）に示すように、例えば５×１０18ｃｍ-3の窒素がドーピングされた厚さ、例えば３５０μｍの、例えば主面として（０００１）面を有する高濃度ｎ型基板を用意する。次いで、図２（１）の（ｂ）に示すように、この炭化珪素基板１は、その主面上に例えば１.０×１０16ｃｍ-3の窒素がドーピングされた、例えば厚さ１０μｍの低濃度ｎ型ドリフト層２が堆積される。
次いで、図２（２）に示すように、終端構造用のｐ型領域３とＪｕｎｃｔｉｏｎ Ｂａｒｒｉｅｒ Ｓｃｈｏｔｔｋｙ（ＪＢＳ）構造用のｐ型領域４とＪｕｎｃｔｉｏｎ Ｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ Ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ（ＪＴＥ）構造用のｐ型領域５を形成するために、アルミニウムを、例えばイオン注入装置で注入する。終端構造用のｐ型領域３とＪＢＳ構造用のｐ型領域４とＪＴＥ構造用のｐ型領域５を形成するために注入されたアルミニウムを活性化するために、例えば、Ａｒ雰囲気中において１６５０℃で２４０秒間の活性化を行う。
該図２（２）図に示す第一実施形態においては、本発明の前記領域ＡないしＣは、図１（ｂ）に示されるものであって、領域Ａは、イオン注入されていない低濃度ｎ型ドリフト層２の領域２と、ＪＢＳ構造用のｐ型領域４とからなり、前記領域Ｂは、終端構造用のｐ型領域３からなり、前記領域Ｃは、ＪＴＥ構造用のｐ型領域５からなっている。
この後、活性化による表面汚染層を除去するために例えば５０ｎｍの熱酸化層を形成して除去を行い、例えば、０.５μｍの層間絶縁膜６をドリフト層２の上部に形成する。
一方、炭化珪素基板１の他の主面には、図２（２）に示すように、第１の金属層７を、例えばＮｉを５０ｎｍとＴｉを１０ｎｍ堆積する。この後、例えば急速加熱処理（ＲＴＡ：Rapid Thermal Anneal）装置を用いて、例えば１℃／秒の昇温速度で昇温し、１０５０℃以上、例えば１１００℃に到達後２分間保持する。これにより、図２（２）の金属層７がシリサイド化され、図２（３）に示すように、層の形態が変化した金属層８となり、炭化珪素基板１の他の主面と第１の金属層８の間に低抵抗のオーミックコンタクト９が形成される。
また、金属層８の表面には、ＴｉとＮｉとＳｉとカーボンが反応し、Ｔｉシリサイド（ＴｉＳｉ）、ＮＩシリサイド（ＮｉＳｉ）、Ｔｉカーバイド（ＴｉＣ）、ＴｉとＳｉとカーボンの３元系化合物（ＴｉｘＳｉｙＣｚ）等、或いはこれらの組み合わせで形成された他の金属と密着性の良い物質の層１０が形成される。なお、図示しないが、例えば熱処理の温度が低い等の条件によって、反応せず残ったカーボンが熱処理後の第一の金属層表面に残る場合がある。
この後の工程に関しては図示していないが、例えば縦型ＳＢＤを製造するには、本発明を実施する面の反対側に、ショットキーコンタクト等の構造を作製するため、多数の工程を通し、その後、例えば図２（４）に示すように、前述のドリフト層２とショットキー接合を持つ第１の金属層１１を、例えばＴｉで形成し、例えば８℃／秒の昇温時間で昇温し、例えば５００℃に到達後５分間保持してＳｃｈｏｔｔｋｙ接合を形成する。その後、ボンディング用電極パットとして第２の金属層１２を例えば５μｍの厚さのＡｌ−Ｓｉで形成し、ポリイミド１３を形成する。
第２（４）に示す模式図では、第１の金属層１１のエッジ部は、終端構造用のｐ型領域３上に位置しているが、本発明においては、第１の金属層１１は、少なくとも前述の領域Ａを覆うように形成されており（後述する図３参照）、該領域Ａと第１の金属層の界面がショットキーコンタクトを形成するものである。
また、該第１の金属層の厚さは、２０ｎｍ〜２００ｎｍであることが好ましい。
また、第１の金属層には、前記のチタン以外に、チタン合金膜、ニッケル、ニッケル合金膜、或いはニッケルチタン合金が用いられ、第２の金属層には、前記のＡｌ−Ｓｉ以外に、アルミニウム又はその他のアルミニウム合金が用いられる。
次いで、例えばイオン化したアルゴン（Ａｒ）を衝突させて不純物除去し清浄化する逆スパッタ法で裏面を処理すると、反応せずに残ったカーボンや残渣が除去されて、図２（５）に示すように、他の金属と密着性の良い物質１０が表面に現れる。
裏面処理の直後に、他の金属と密着性の良い物質１０が表面に露出されている状態で、図２（６）に示すように第２の金属層１４を形成する。該金属層１４は、例えば、図２（７）示すように蒸着装置によって真空中で、Ｔｉ膜１５を例えば１００ｎｍ、Ｎｉ膜１６を例えば５００ｎｍ、Ａｕ膜１７を例えば２００ｎｍ形成すると、剥離がなく抵抗の少ない外部装置と接続するための金属層１４ができる。
図３は、従来のショットキーバリアダイオードの製造工程において、エッジ部の構造を詳細に示す断面図である。
第１金属層は、窓部を形成された層間絶縁膜６の該窓部に形成されるが、第１の金属層の終端部と、層間関絶縁膜６の終端部とを完全に一致させることは、非常に困難であるため、通常は、該図に示すように、第１の金属層のエッジ部は、終端構造用のｐ型領域３上に形成された、層間絶縁膜６の上に位置しており、第２の金属層１２は、該第１の金属層上に形成されている。
該図に示すように、ショットキーコンタクトをパターニング後に、表面電極となる第２の金属層１２を全面に製膜する。次いで、該第２の金属層１２上にレジスト層を所定の形状にパターン形成した後、最初に、濃度５０％、液温６０℃のリン硝酢酸溶液に５分間浸漬し、引き続き、ドライエッチング装置で、例えば、ＣＦ4を４５ｓｃｃｍ、Ｏ2を５ｓｃｃｍ、圧力３３Ｐａ、バイアスパワー１５０Ｗの条件で３０秒間処理を行う。その際にエッチング残渣が発生すると共に、ショットキーコンタクトもエッチングのプラズマに晒されることによりダメージを受ける。
図４は、本発明におけるエッジ部の構造を詳細に説明する図であって、図３と同様に、第１の金属層のエッジ部は、終端構造用のｐ型領域３上に形成された、層間絶縁膜６の上に位置しており、第２の金属層１２は、該第１の金属層上に形成されているが、第１の金属層１１は、第２の金属層１２で被覆されている。
すなわち、本願発明の図４における構造では、ショットキーコンタクトは、表面電極となる第２の金属層１２に完全に覆われているため、エッチング残渣およびプラズマによるダメージの影響を受けず、特性が良好な素子を得ることが出来る。
図４に示すとおり、本発明において、前記第１の金属層及び第２の金属層の外周端部が，共に前記第２導電型の領域Ｂ内にあることが好ましい。
（第二実施形態）
第一の実施形態ではＳＢＤ装置を製造する場合について述べたが、主面上に他の装置、例えばＭＯＳ等の構造を製造することが可能である。
（第三実施形態）
第一の実施形態では、主面として（０００１）面を例に述べたが、主面として（０００−１）面を用いてもよい。
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は前記実施例に限定されるものではない。そして、本発明の趣旨を逸脱することがなければ、種々の設計変更を行うことが可能である。
また、前記発明を実施するための最良の形態において、全面均一な電極を形成した断面図に従って説明したが、主面表面に部分的に電極を形成した炭化珪素半導体装置、例えばＭＰＳ構造ダイオードのコンタクトに対応させることができることはいうまでもないことである。
１：第一導電型炭化珪素基板
２：第一導電型炭化珪素エピタキシャル層
３：第二導電型不純物イオン注入領域（ＪＢＳ）
４：第二導電型不純物イオン注入領域（終端）
５：第二導電型不純物イオン注入領域（ＪＴＥ）
６：層間絶縁膜
７：他の主面に形成された第１の金属層
８：熱処理後の第１の金属層
９：オーミック接合
１０：他の金属と密着性の良い物質の層
１１：第１の金属層（ショットキー接合用金属）
１２：第２の金属層（電極パッド）
１３：ポリイミド
１４：他の主面に形成された第２の金属層
１５：Ｔｉ層
１６：Ｎｉ層
１７：Ａｕ層

Claims (6)

  1. 第１導電型または第１導電型と第２導電型が周期的に配置された構造を有する領域Ａが、第２導電型が配置された領域Ｂ及び該領域Ｂの周囲に配置された濃度の異なる第２導電型の領域Ｃとに囲まれている構造を有し、さらに該領域Ｂおよび該領域Ｃの上に層間絶縁膜を有するＳｉＣ半導体基板上に、少なくとも前記領域Ａを覆う第１の金属層とその上に形成された第２の金属層を有するＳｉＣ半導体デバイスにおいて、
    前記第２の金属層はその一部がドライエッチングされており、かつ、該第２の金属堆積層が完全に前記第１の金属層を被覆する構造を有することを特徴とするＳｉＣ半導体デバイス。
  2. 前記第１の金属堆積膜が、チタンまたはチタン合金膜、ニッケルまたはニッケル合金膜，またはニッケルチタン合金膜の少なくとも一つを有する膜であり、また、前記第２の金属堆積膜が、アルミニウムまたはアルミニウム合金膜であることを特徴とする請求項１に記載のＳｉＣ半導体デバイス。
  3. 前記第１の金属層の厚さが、２０ｎｍ〜２００ｎｍであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＳｉＣ半導体デバイス。
  4. 前記第１の金属層および第２の金属層の外周端部が，前記第２導電型の領域Ｂ内にあることを特徴とするＳｉＣ半導体デバイス。
  5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のＳｉＣ半導体デバイス。
  6. 前記領域Ａと前記第１の金属層の界面が、ショットキーコンタクトを形成することを特徴とする請項１〜５のいずれか１項に記載のＳｉＣ半導体デバイス。
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015046500A (ja) * 2013-08-28 2015-03-12 三菱電機株式会社 炭化珪素半導体装置
JP2015153769A (ja) * 2014-02-10 2015-08-24 ローム株式会社 ショットキーバリアダイオード
CN105023941A (zh) * 2014-04-30 2015-11-04 三菱电机株式会社 碳化硅半导体装置
WO2015166608A1 (ja) * 2014-04-30 2015-11-05 三菱電機株式会社 炭化珪素半導体装置
JP2017098578A (ja) * 2017-01-31 2017-06-01 三菱電機株式会社 炭化珪素半導体装置およびその製造方法
US10297666B2 (en) 2015-04-14 2019-05-21 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor device with a well region
DE112018002471T5 (de) 2017-05-12 2020-01-23 Mitsubishi Electric Corporation Halbleitereinheit und leistungswandlungsvorrichtung
WO2020208761A1 (ja) * 2019-04-11 2020-10-15 三菱電機株式会社 半導体装置および電力変換装置
DE112019006756T5 (de) 2019-01-29 2021-10-14 Mitsubishi Electric Corporation Halbleiterelement und leistungswandlereinheit
US11508638B2 (en) 2018-08-17 2022-11-22 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor device and power converter

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106165066A (zh) * 2014-04-09 2016-11-23 三菱电机株式会社 碳化硅半导体装置的制造方法及碳化硅半导体装置
KR102382635B1 (ko) * 2016-06-09 2022-04-05 매그나칩 반도체 유한회사 전력 반도체의 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지 및 제조 방법
US11355627B2 (en) * 2017-12-19 2022-06-07 Mitsubishi Electric Corporation Silicon carbide semiconductor device and power converter
CN108682695B (zh) * 2018-08-07 2023-12-22 济南晶恒电子有限责任公司 一种大电流低正向压降碳化硅肖特基二极管芯片及其制备方法
CN109004023A (zh) * 2018-08-13 2018-12-14 济南晶恒电子有限责任公司 一种低成本碳化硅肖特基二极管芯片及其制备方法
JP7283053B2 (ja) * 2018-11-09 2023-05-30 富士電機株式会社 炭化珪素半導体装置、炭化珪素半導体組立体および炭化珪素半導体装置の製造方法
JP7258668B2 (ja) 2019-06-13 2023-04-17 三菱電機株式会社 半導体装置、及び、半導体装置の製造方法
CN110349839B (zh) * 2019-06-21 2021-03-12 全球能源互联网研究院有限公司 一种p/n型碳化硅欧姆接触的制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0521372A (ja) * 1991-07-17 1993-01-29 Nippondenso Co Ltd 半導体装置の電極形成方法
JP2000036607A (ja) * 1998-07-21 2000-02-02 Sanyo Electric Co Ltd ショットキーバリアダイオード
JP2006165225A (ja) * 2004-12-07 2006-06-22 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置
JP2009094433A (ja) * 2007-10-12 2009-04-30 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 炭化珪素装置
JP2009130266A (ja) * 2007-11-27 2009-06-11 Toshiba Corp 半導体基板および半導体装置、半導体装置の製造方法
JP2011176183A (ja) * 2010-02-25 2011-09-08 Toyota Motor Corp 半導体装置の製造方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3981028B2 (ja) * 2002-09-11 2007-09-26 株式会社東芝 半導体装置
JP4501488B2 (ja) 2004-03-26 2010-07-14 豊田合成株式会社 炭化珪素半導体のオーミック電極及びその製造方法
US20070138482A1 (en) 2005-12-08 2007-06-21 Nissan Motor Co., Ltd. Silicon carbide semiconductor device and method for producing the same
JP2007184571A (ja) 2005-12-08 2007-07-19 Nissan Motor Co Ltd 炭化珪素半導体装置、炭化珪素半導体装置の製造方法、炭化珪素半導体装置中の遷移金属シリサイドと金属膜との接合体及び炭化珪素半導体装置中の遷移金属シリサイドと金属膜との接合体の製造方法
JP4189415B2 (ja) * 2006-06-30 2008-12-03 株式会社東芝 半導体装置
JP2008135611A (ja) 2006-11-29 2008-06-12 Denso Corp 半導体装置の製造方法
JP5369581B2 (ja) 2008-09-29 2013-12-18 住友電気工業株式会社 半導体デバイス用裏面電極、半導体デバイスおよび半導体デバイス用裏面電極の製造方法
JP5449786B2 (ja) 2009-01-15 2014-03-19 昭和電工株式会社 炭化珪素半導体装置及び炭化珪素半導体装置の製造方法
JP5525940B2 (ja) * 2009-07-21 2014-06-18 ローム株式会社 半導体装置および半導体装置の製造方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0521372A (ja) * 1991-07-17 1993-01-29 Nippondenso Co Ltd 半導体装置の電極形成方法
JP2000036607A (ja) * 1998-07-21 2000-02-02 Sanyo Electric Co Ltd ショットキーバリアダイオード
JP2006165225A (ja) * 2004-12-07 2006-06-22 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置
JP2009094433A (ja) * 2007-10-12 2009-04-30 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 炭化珪素装置
JP2009130266A (ja) * 2007-11-27 2009-06-11 Toshiba Corp 半導体基板および半導体装置、半導体装置の製造方法
JP2011176183A (ja) * 2010-02-25 2011-09-08 Toyota Motor Corp 半導体装置の製造方法

Cited By (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9184307B2 (en) 2013-08-28 2015-11-10 Mitsubishi Electric Corporation Silicon carbide semiconductor device
JP2015046500A (ja) * 2013-08-28 2015-03-12 三菱電機株式会社 炭化珪素半導体装置
JP2015153769A (ja) * 2014-02-10 2015-08-24 ローム株式会社 ショットキーバリアダイオード
US10020367B2 (en) 2014-04-30 2018-07-10 Mitsubishi Electric Corporation Silicon carbide semiconductor device
CN106256024B (zh) * 2014-04-30 2019-11-26 三菱电机株式会社 碳化硅半导体装置
KR20150125568A (ko) 2014-04-30 2015-11-09 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 탄화 규소 반도체장치
WO2015166608A1 (ja) * 2014-04-30 2015-11-05 三菱電機株式会社 炭化珪素半導体装置
JP2015211179A (ja) * 2014-04-30 2015-11-24 三菱電機株式会社 炭化珪素半導体装置
US9324806B2 (en) 2014-04-30 2016-04-26 Mitsubishi Electric Corporation Silicon carbide semiconductor device
CN106256024A (zh) * 2014-04-30 2016-12-21 三菱电机株式会社 碳化硅半导体装置
JP6065154B2 (ja) * 2014-04-30 2017-01-25 三菱電機株式会社 炭化珪素半導体装置
DE102015207981A1 (de) 2014-04-30 2015-11-05 Mitsubishi Electric Corporation Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung
CN105023941A (zh) * 2014-04-30 2015-11-04 三菱电机株式会社 碳化硅半导体装置
US10297666B2 (en) 2015-04-14 2019-05-21 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor device with a well region
US10847621B2 (en) 2015-04-14 2020-11-24 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor device with a well region
JP2017098578A (ja) * 2017-01-31 2017-06-01 三菱電機株式会社 炭化珪素半導体装置およびその製造方法
DE112018002471B4 (de) 2017-05-12 2022-11-10 Mitsubishi Electric Corporation Halbleitereinheit und leistungswandlungsvorrichtung
DE112018002471T5 (de) 2017-05-12 2020-01-23 Mitsubishi Electric Corporation Halbleitereinheit und leistungswandlungsvorrichtung
US11094815B2 (en) 2017-05-12 2021-08-17 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor device and power conversion apparatus
US11508638B2 (en) 2018-08-17 2022-11-22 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor device and power converter
US11804555B2 (en) 2019-01-29 2023-10-31 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor device and power conversion device
DE112019006756T5 (de) 2019-01-29 2021-10-14 Mitsubishi Electric Corporation Halbleiterelement und leistungswandlereinheit
WO2020208761A1 (ja) * 2019-04-11 2020-10-15 三菱電機株式会社 半導体装置および電力変換装置
DE112019007188T5 (de) 2019-04-11 2022-03-31 Mitsubishi Electric Corporation Halbleitereinheit und leistungswandlereinheit
CN113646895A (zh) * 2019-04-11 2021-11-12 三菱电机株式会社 半导体装置以及电力变换装置
JPWO2020208761A1 (ja) * 2019-04-11 2021-04-30 三菱電機株式会社 半導体装置および電力変換装置
US11842895B2 (en) 2019-04-11 2023-12-12 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor device and power conversion device

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