JP2019531601A5 - - Google Patents

Description

炭化ケイ素（ＳｉＣ）および窒化ガリウム（ＧａＮ）などの材料から作られる垂直接合型電界効果トランジスタ（ＪＦＥＴｓ）は、力率補正（ＰＦＣ）デバイス、ＤＣ−ＤＣコンバータ、ＤＣ−ＡＣインバータ、及びモータ駆動などの電力回路において有用である。垂直ＪＦＥＴデバイスは、アクティブセル領域と終端領域とを含み得る。
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、以下のものがある（国際出願日以降国際段階で引用された文献及び他国に国内移行した際に引用された文献を含む）。
（先行技術文献）
（特許文献）
（特許文献１） 米国特許出願公開第２００７／０１８７７１５号明細書
（特許文献２） 米国特許出願公開第２００９／０２７８１７７号明細書
（特許文献３） 米国特許出願公開第２０１０／０１４８１８６号明細書

図２は、角度付き埋込された垂直チャネル領域を有する例示的なトレンチＪＦＥＴの垂直断面図である。デバイス閾値電圧はゲート領域２０２間に存在する電荷によって決定されるため、この構造はこの電荷を正確に制御するように工夫されている。これは、エピタキシャル構造を変え、角度付き埋込を用いてチャネルをドープすることによって達成される。図１に示したデバイスと同様に、図２のＪＦＥＴは基板２５０の頂部にドリフト領域２４０を有する。ドリフト領域２４０からの立ち上がりはアクティブセルのメサである。メサの頂部はソース層２０１である。基板２５０、ドリフト２４０、およびソース２０１は、第１の型のドーピングでドープされている。図２〜図４では、これらの領域およびチャネル領域がｎ型である第１の型のドーピングを伴う状態で示され、またゲート領域のための第２の型のドーピング型がｐ型として示され、それらの構造がＮＰＮデバイスを形成するようになっている。実際には、前記ドーピング型は、ＰＮＰデバイスを形成する同一の構造を用いるため切り替えることができる。

Claims (21)

1. トレンチＪＦＥＴであって、
   裏面ドレイン領域と上面ドリフト領域とを有する基板であって、前記裏面ドレイン領域及び前記上面ドリフト領域は第１のドーピング型を有するものである、前記基板と、
   前記上面ドリフト領域から延在するアクティブセルのメサであって、前記アクティブセルのメサは前記上面ドリフト領域内へのトレンチの切り込みによって分離されているものである、前記アクティブセルのメサと、
   前記メサの頂部にあるソース領域であって、前記第１のドーピング型を有しているものである、前記ソース領域と、
   前記トレンチ表面上のゲート領域であって、第２のドーピング型を有するものであり、この第２のドーピング型は前記第１のドーピング型と反対である、前記ゲート領域と、
   垂直チャネル領域であって、この垂直チャネル領域は、実質的に前記メサの高さ延在し、前記第１のドーピング型を有するものである、前記垂直チャネル領域と、
   メサコア領域であって、前記第１のドーピング型を有し、前記メサの中心から延在しているものであり、当該メサコア領域の中心でのドーピング濃度は前記上面ドリフト領域のドーピング濃度より低いものである、前記メサコア領域と
   を有し、
   前記垂直チャネル領域は、前記トレンチの垂直壁上の前記ゲート領域の部分と前記メサコア領域との間側方に延在しているものであり、前記垂直チャネル領域のピークドーピング濃度はメサコア領域の中心のドーピングレベルより高いものである、
   トレンチＪＦＥＴ。
2. 請求項１に記載のトレンチＪＦＥＴにおいて、前記基板はさらに、炭化ケイ素を含有するものである、トレンチＪＦＥＴ。
3. 請求項１に記載のトレンチＪＦＥＴにおいて、前記基板はさらに窒化ガリウムを含有するものである、トレンチＪＦＥＴ。
4. 請求項１に記載のトレンチＪＦＥＴにおいて、前記第１のドーピング型はｎ型であり、
   且つ、前記第２のドーピング型はｐ型である、トレンチＪＦＥＴ。
5. 請求項１に記載のトレンチＪＦＥＴにおいて、前記垂直チャネル領域の前記ピークドーピング濃度は、メサコア領域の中心のドーピングレベルよりも少なくとも２０倍高いものである、トレンチＪＦＥＴ。
6. 請求項１に記載のトレンチＪＦＥＴにおいて、前記垂直チャネル領域の前記ピークドーピング濃度は、メサコア領域の中心のドーピングレベルよりも少なくとも５０倍高いものである、トレンチＪＦＥＴ。
7. 請求項１に記載のトレンチＪＦＥＴにおいて、前記垂直チャネル領域は、前記メサの底部を越えて前記ゲート領域部分の下に前記トレンチの水平方向中央に向かって延在するものである、トレンチＪＦＥＴ。
8. 請求項７に記載のトレンチＪＦＥＴにおいて、前記基板はさらに、炭化ケイ素を含むものである、トレンチＪＦＥＴ。
9. 請求項７に記載のトレンチＪＦＥＴにおいて、前記基板はさらに、窒化ガリウムを含むものである、トレンチＪＦＥＴ。
10. 請求項７に記載のトレンチＪＦＥＴにおいて、前記第１のドーピング型はｎ型であり、前記第２のドーピング型はｐ型である、トレンチＪＦＥＴ。
11. 請求項７に記載のトレンチＪＦＥＴにおいて、前記垂直チャネル領域の前記ピークドーピング濃度は、メサコア領域の中心のドーピングレベルより少なくとも２０倍高いものである、トレンチＪＦＥＴ。
12. 請求項７に記載のトレンチＪＦＥＴにおいて、前記垂直チャネル領域の前記ピークドーピング濃度は、メサコア領域の中心のドーピングレベルより少なくとも５０倍高いものである、トレンチＪＦＥＴ。
13. 請求項１に記載のトレンチＪＦＥＴにおいて、前記垂直チャネル領域は、前記メサの底部を越えて前記ゲート領域の下に前記トレンチの底部に沿って横方向に延在するものである、トレンチＪＦＥＴ。
14. 請求項１３に記載のトレンチＪＦＥＴにおいて、前記基板はさらに、炭化ケイ素を含むものである、トレンチＪＦＥＴ。
15. 請求項１３に記載のトレンチＪＦＥＴにおいて、前記基板はさらに、窒化ガリウムを含むものである、トレンチＪＦＥＴ。
16. 請求項１３に記載のトレンチＪＦＥＴにおいて、前記第１のドーピング型はｎ型であり、前記第２のドーピング型はｐ型である、トレンチＪＦＥＴ。
17. 請求項１〜１６のいずれか１つに記載のトレンチＪＦＥＴにおいて、前記メサコア領域の中心でのドーピング濃度は前記上面ドリフト領域のドーピング濃度よりも少なくとも１０倍低いものである、トレンチＪＦＥＴ。
18. 請求項１〜１７のいずれか１つに記載のトレンチＪＦＥＴにおいて、前記垂直チャネル領域のピークドーピング濃度はメサコア領域の中心のドーピングレベルよりも少なくとも１０倍高いものである、トレンチＪＦＥＴ。
19. 請求項１〜１８のいずれか１つに記載のトレンチＪＦＥＴにおいて、前記垂直チャネル領域のピークドーピング濃度はメサコア領域の中心のドーピングレベルよりも少なくとも１００倍高いものである、トレンチＪＦＥＴ。
20. 請求項１〜１８のいずれか１つに記載のトレンチＪＦＥＴにおいて、前記垂直チャネル領域のピークドーピング濃度は前記上面ドリフト領域のドーピング濃度よりも少なくとも５倍高いものである、トレンチＪＦＥＴ。
21. 請求項１〜１８のいずれか１つに記載のトレンチＪＦＥＴにおいて、前記垂直チャネル領域のピークドーピング濃度は前記上面ドリフト領域のドーピング濃度よりも少なくとも１０倍高いものである、トレンチＪＦＥＴ。