JP2013510440A - 選択的ドープjfet領域を有するパワー半導体デバイス及びそのようなデバイスを形成する関連方法 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図9
Description
505’ MOSFET
510 n+SiC基板
512 p+SiC電界阻止部
580 ゲート
590 オ−ミック接点
Claims (24)
- 第1の導電型を有する広バンドギャップドリフト層と、
前記広バンドギャップドリフト層上の前記第1の導電型と逆の第2の導電型を有する第1の広バンドギャップウェル領域と、
前記広バンドギャップドリフト層上の前記第2の導電型を有する第2の広バンドギャップウェル領域と、
前記第1の広バンドギャップウェル領域上の前記第1の導電型を有する第1の広バンドギャップソース/ドレイン領域と、
前記第2の広バンドギャップウェル領域上の前記第1の導電型を有する第2の広バンドギャップソース/ドレイン領域と、
前記第1及び第2のウェル領域の間の第1の導電型を有する広バンドギャップJFET領域と、
を含み、
前記第1のウェルの側面に隣接する前記JFET領域の第1の局所JFET領域及び前記第2のウェルの側面に隣接する前記JFET領域の第2の局所JFET領域が、該JFET領域の該第1及び第2の局所JFET領域の間にある該JFET領域の中心部分のドーピング濃度よりも大きいドーピング濃度を有する、
ことを特徴とする半導体スイッチングデバイス。 - 前記JFET領域の前記第1及び第2の局所JFET領域は、それぞれ前記第1及び第2の広バンドギャップウェル領域の真下に少なくとも部分的に延びることを特徴とする請求項1に記載の半導体スイッチングデバイス。
- 前記広バンドギャップJFET領域及び前記第1及び第2の広バンドギャップウェル領域上のゲート絶縁層と該ゲート絶縁層上のゲート電極とを更に含むことを特徴とする請求項2に記載の半導体スイッチングデバイス。
- シリコンカーバイドMOSFETを含むことを特徴とする請求項3に記載の半導体スイッチングデバイス。
- 前記広バンドギャップドリフト層は、n型シリコンカーバイドドリフト層を含み、
前記第1及び第2の広バンドギャップウェル領域は、第1及び第2のp型シリコンカーバイドpウェルを含み、
前記第1及び第2の広バンドギャップソース/ドレイン領域は、第1及び第2のn型シリコンカーバイドソース/ドレイン領域を含み、
前記広バンドギャップJFET領域は、n型シリコンカーバイドJFET領域を含む、
ことを特徴とする請求項4に記載の半導体スイッチングデバイス。 - 第1及び第2の局所JFET領域の各々のピークドーピング濃度が、前記JFET領域の前記中心部分での前記ドーピング濃度を少なくとも3倍超えることを特徴とする請求項1に記載の半導体スイッチングデバイス。
- 前記JFET領域の前記第1の局所JFET領域はまた、前記第1の広バンドギャップソース/ドレイン領域の真下に少なくとも部分的に延び、該JFET領域の前記第2の局所JFET領域はまた、前記第2の広バンドギャップソース/ドレイン領域の真下に少なくとも部分的に延びることを特徴とする請求項2に記載の半導体スイッチングデバイス。
- シリコンカーバイド絶縁ゲートバイポーラ接合トランジスタ(IGBT)を含むことを特徴とする請求項1に記載の半導体スイッチングデバイス。
- n型シリコンカーバイド基板と、それぞれ前記第1及び第2の広バンドギャップウェル領域に形成された第1及び第2のn+シリコンカーバイドエミッタ領域とを更に含み、
前記広バンドギャップドリフト層は、p型シリコンカーバイドドリフト層を含み、
前記第1及び第2の広バンドギャップウェル領域は、第1及び第2のn型シリコンカーバイドnウェルを含み、
前記第1及び第2の広バンドギャップソース/ドレイン領域は、第1及び第2のp型シリコンカーバイドソース/ドレイン領域を含み、
前記広バンドギャップJFET領域は、p型シリコンカーバイドJFET領域を含む、
ことを特徴とする請求項8に記載の半導体スイッチングデバイス。 - p型シリコンカーバイド電流波及層を更に含み、
前記p型シリコンカーバイドJFET領域は、前記p型シリコンカーバイド電流波及層の一部であり、
前記第1及び第2の局所JFET領域は、前記p型シリコンカーバイド電流波及層の被注入部分を含む、
ことを特徴とする請求項9に記載の半導体スイッチングデバイス。 - 第1の導電型と逆の第2の導電型を有する広バンドギャップ基板上の該第1の導電型を有する広バンドギャップドリフト層と、
前記広バンドギャップドリフト層上の前記第2の導電型を有する第1の広バンドギャップウェル領域と、
前記広バンドギャップドリフト層上の前記第2の導電型を有する第2の広バンドギャップウェル領域と、
前記第1の広バンドギャップウェル領域上の前記第1の導電型を有する第1の広バンドギャップソース/ドレイン領域と、
前記第2の広バンドギャップウェル領域上の前記第1の導電型を有する第2の広バンドギャップソース/ドレイン領域と、
前記第1の広バンドギャップウェル領域上の前記第2の導電型を有する第1の広バンドギャップコレクター領域と、
前記第2の広バンドギャップウェル領域上の前記第2の導電型を有する第2の広バンドギャップコレクター領域と、
前記第1及び第2のウェル領域の間の前記第1の導電型を有する広バンドギャップJFET領域と、
を含み、
前記第1のウェルの側面に隣接する前記JFET領域の第1の局所JFET領域及び前記第2のウェルの側面に隣接する該JFET領域の第2の局所JFET領域が、該JFET領域の該第1及び第2の局所JFET領域の間にある該JFET領域の中心部分のドーピング濃度よりも大きいドーピング濃度を有する、
ことを特徴とする絶縁ゲートバイポーラ接合トランジスタ(IGBT)。 - 前記JFET領域の前記第1及び第2の局所JFET領域は、それぞれ前記第1及び第2の広バンドギャップウェル領域の真下に少なくとも部分的に延びることを特徴とする請求項11に記載のIGBT。
- 前記広バンドギャップJFET領域及び前記第1及び第2の広バンドギャップウェル領域上のゲート絶縁層と該ゲート絶縁層上のゲート電極とを更に含むことを特徴とする請求項12に記載のIGBT。
- 前記JFET領域の前記第1の局所JFET領域はまた、前記第1の広バンドギャップソース/ドレイン領域の真下に少なくとも部分的に延び、該JFET領域の前記第2の局所JFET領域はまた、前記第2の広バンドギャップソース/ドレイン領域の真下に少なくとも部分的に延びることを特徴とする請求項12に記載のIGBT。
- 前記第1の導電型は、p型であり、前記第2の導電型は、n型であることを特徴とする請求項11に記載のIGBT。
- 電力電界効果トランジスタを形成する方法であって、
第1の導電型を有する第1の広バンドギャップ層を形成する段階と、
第1及び第2の開口部を有するマスク層を前記第1の広バンドギャップ層の上面上に形成する段階と、
前記マスク層の前記第1及び第2の開口部を通して前記第1の広バンドギャップ層の上側部分に第1及び第2の高ドープソース/ドレイン領域を形成する段階と、
前記マスク層の一部分を除去する段階と、
前記第1の導電型と逆の第2の導電型を有する第1の広バンドギャップウェル領域を前記第1の高ドープソース/ドレイン領域が該第1の広バンドギャップウェル領域内にあるように前記第1の広バンドギャップ層に形成する段階と、
前記第2の導電型を有する第2の広バンドギャップウェル領域を前記第2の高ドープソース/ドレイン領域が該第2の広バンドギャップウェル領域内にあるように前記第1の広バンドギャップ層に形成する段階と、
前記第1の広バンドギャップウェル領域の側縁に隣接する前記第1の導電型を有する第1の局所JFET領域を形成し、かつ前記第2の広バンドギャップウェル領域の側縁に隣接する該第1の導電型を有する第2の局所JFET領域を形成する段階であって、該第1及び第2の局所JFET領域が、該第1の導電型を有する広バンドギャップJFET領域によって分離される前記形成する段階と、
を含み、
前記第1及び第2の局所JFET領域の各々が、それらの間の前記広バンドギャップJFET領域のドーピング濃度よりも大きいドーピング濃度を有する、
ことを特徴とする方法。 - 前記第1の広バンドギャップ層は、広バンドギャップドリフト層を含むことを特徴とする請求項16に記載の方法。
- 広バンドギャップドリフト層を形成する段階を更に含み、
前記第1の広バンドギャップ層は、前記広バンドギャップドリフト層上に形成された広バンドギャップ電流波及層を含む、
ことを特徴とする請求項16に記載の方法。 - 前記第2の導電型を有する前記第1の広バンドギャップウェル領域を前記第1の高ドープソース/ドレイン領域が該第1の広バンドギャップウェル領域内にあるように前記広バンドギャップドリフト層に形成する段階は、該第1の広バンドギャップウェル領域を形成するが該第1の広バンドギャップウェル領域内にある該第1の高ドープソース/ドレイン領域のドーピング濃度を実質的に変化させるには不十分である濃度で該広バンドギャップドリフト層内に該第2の導電型のイオンを注入する段階を含むことを特徴とする請求項17に記載の方法。
- 前記第1及び第2の局所JFET領域は、該第1及び第2の局所JFET領域が前記JFET領域の残りが有するよりも高いドーパント濃度を有するように、前記第1及び第2の広バンドギャップウェル領域の形成後に該第1及び第2の広バンドギャップウェル領域及び前記第1及び第2の高ドープソース/ドレイン領域を含む基板の露出区域の中に前記第1の導電型のドーパントを注入することによって形成されることを特徴とする請求項19に記載の方法。
- 前記第1及び第2の局所JFET領域は、前記第1及び第2の広バンドギャップウェル領域よりも前記広バンドギャップドリフト層の底面により接近して延びることを特徴とする請求項17に記載の方法。
- 第1の導電型を有する広バンドギャップドリフト層と、
前記広バンドギャップドリフト層上の前記第1の導電型と逆の第2の導電型を有する第1の広バンドギャップウェル領域と、
前記広バンドギャップドリフト層上の前記第2の導電型を有する第2の広バンドギャップウェル領域と、
前記第1及び第2のウェル領域の間の第1の導電型を有する広バンドギャップJFET領域と、
を含み、
前記広バンドギャップJFET領域は、前記広バンドギャップJFET領域の外側部分のドーピング濃度よりも低いドーピング濃度を有する中間部分を含む、
ことを特徴とする半導体スイッチングデバイス。 - 前記広バンドギャップJFET領域の前記外側部分は、前記第1の広バンドギャップウェル領域の真下に少なくとも部分的に延びることを特徴とする請求項22に記載のスイッチングデバイス。
- 前記広バンドギャップJFET領域の前記外側部分のピークドーピング濃度が、該JFET領域の前記中間部分の前記ドーピング濃度を少なくとも3倍超えることを特徴とする請求項23に記載のスイッチングデバイス。
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