JP5769950B2 - ファストリカバリーダイオード - Google Patents
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Description
S. Linder, Power Semiconductors, EPFL Press, 2006(特に、P83-88, 96-99) Vobecky et al, Radiation-Enhanced Diffusion of Palladium for a Local Lifetime Control in Power Devices, IEEE Transactions on Electron Devices, Vol.54, 1521-1526
小さな深さでは、ドーピングプロファイルは、より急勾配である。したがって、深さを非常にしっかりと、同様に欠陥層の必要な欠陥濃度を、コントロールすることが必要だろう。同時に、電子孔プラズマは、より高いドーピング濃度でピンドされるだろう。したがって、デバイス耐久性は、低くなるだろう。
以下に、本出願時の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[1] ファストリカバリーダイオード(1)は、
カソード側(21)および前記カソード側(21)と反対のアノード側(22)を備えたnドープドベース層(2)と、
前記アノード側(22)のpドープドアノード層(5)と、
を具備する、
前記アノード層(5)は、ドーピングプロファイルを有し、前記アノード側(22)と平行に配置された少なくとも2つのサブレイヤ(51、52、53)を具備する、
前記少なくとも2つのサブレイヤ(51、52、53)は、最初のサブレイヤ(51)と最後のサブレイヤ(52)とを具備する、
前記最初のサブレイヤ(51)は、2*10 16 cm −3 および2*10 17 cm −3 の間に最初の最大のドーピング濃度(515)を有する、前記最初の最大のドーピング濃度は、前記少なくとも2つのサブレイヤ(51、52、53)の他のどのサブレイヤ(52、53)の最大のドーピング濃度より高い、
前記最後のサブレイヤ(52)は、最後のサブレイヤ深さ(520)を備える、前記最後のサブレイヤ深さ(520)は、他のどのサブレイヤ深さ(54、55)より大きい、前記最後のサブレイヤ深さ(520)は、90から120μmの間にある、
前記アノード層(5)のドーピングプロファイルは、5*10 14 cm −3 および1*10 15 cm −3 の範囲内のドーピング濃度が、少なくとも20μmの第1の深さ(54)と最大50μmの第2の深さ(55)との間に達するように、傾く、
前記少なくとも2つのサブレイヤ(51、52、53)は、アルミニウム拡散層である。
[2] 前記第1の深さ(54)は、少なくとも30μmであることを特徴とする、前記[1]によるダイオード(1)。
[3] 前記第2の深さ(55)は、最大40μmであることを特徴とする、前記[1]または[2]によるダイオード(1)。
[4] 前記ダイオード(1)は、アノード側(22)よりもカソード側(21)で大きな幅を有することを特徴とする、前記[1]ないし[3]によるダイオード(1)。
[5] 前記ダイオード(1)は、アノード側(22)よりもカソード側(21)で小さな幅を有することを特徴とする、前記[1]ないし[3]によるダイオード(1)。
[6] 欠陥ピークを有する欠陥層(6)は、前記第2の深さ(55)より小さい深さを越えた深さで前記欠陥ピークを備えて前記アノード側と平行に配置される、
前記アノード層の前記ドーピング濃度は、1*10 15 cm ―3 より下で傾く、
ことを特徴とする、前記[1]ないし[5]によるダイオード(1)。
[7] ファストリカバリーダイオード(1)を製造する方法は、
カソード側(21)および前記カソード側(21)と反対のアノード側(22)を備えたnドープドウェハ(23)が、提供されることと、
ドーピングプロファイルを有し、完成したダイオード(1)に少なくとも2つのサブレイヤ(51、52、53)を具備するpドープドアノード層(5)が、前記アノード側(22)に配置されることと、
を具備する、
前記少なくとも2つのサブレイヤ(51、52、53)は、少なくとも、最初のサブレイヤ(51)および最後のサブレイヤ(52)を具備する、
各サブレイヤ(51、52、53)は、前記ウェハ(23)のアノード側(22)にアルミニウムイオンを適用し、その後、前記ウェハ(23)内に前記アルミニウムイオンを拡散することによって、作成される、それにより、サブレイヤ深さおよび最大のドーピング濃度を備えた前記サブレイヤ(51、52、53)を作成する、
前記最初のサブレイヤ(51)は、2*10 16 cm −3 および2*10 17 cm −3 の間に、他のどのサブレイヤ(52、53)の最大のドーピング濃度より高い最初の最大のドーピング濃度(515)を備えて作成される、
前記最後のサブレイヤ(52)は、他のどのサブレイヤ深さより大きい最後のサブレイヤ深さ(520)を備えて作成される、前記最後のサブレイヤ深さ(520)は、90から120μmの間にある、
前記少なくとも2つのサブレイヤ(51、52、53)の前記ドーピング濃度および前記サブレイヤ深さは、少なくとも20μmの第1の深さ(54)と最大50μmの第2の深さ(55)との間の5*10 14 cm −3 および1*10 15 cm −3 の範囲内で、アノード層(5)のドーピングプロファイルが傾くような値が選ばれる。
[8] 前記ウェハ(23)は、欠陥層(6)を作成するために、イオンを備えた前記アノード側(22)で照射される、
前記照射エネルギーは、欠陥ピークが前記第2の深さ(55)より小さい深さ以上の深さで配置されるように、選ばれる、
前記アノード層の前記ドーピング濃度は、1*10 15 cm ―3 より下方で傾く、
ことを特徴とする、前記[7]による方法。
[9] 前記欠陥層(6)の生成用の前記イオンは、プロトンまたはヘリウムであることを特徴とする、前記[8]による方法。
[10] 前記ウェハ(23)内に前記アルミニウムイオンを拡散した後に、前記アノード側の前記ウェハ表面と前記最初の最大のドーピング濃度(515)との間に配置される前記最初のサブレイヤ(51)の一部は、部分的にまたは完全に削除される、
ことを特徴とする、前記[7]による方法。
[11] 前記[1]ないし[6]のいずれかによるダイオード(1)は、集積ゲート整流サイリスタまたは絶縁ゲートバイポーラトランジスタアプリケーションで使用する。
Claims (11)
- ファストリカバリーダイオード(1)は、
カソード側(21)および前記カソード側(21)と反対のアノード側(22)を備えたnドープドベース層(2)と、
前記アノード側(22)のpドープドアノード層(5)と、
を具備する、
前記アノード層(5)は、ドーピングプロファイルを有し、前記アノード側(22)と平行に配置され、互いに異なる深さを有する少なくとも2つのサブレイヤ(51、52、53)を具備する、
前記少なくとも2つのサブレイヤ(51、52、53)は、少なくとも最初のサブレイヤ(51)と最後のサブレイヤ(52)とを具備する、
前記最初のサブレイヤ(51)は、2*1016cm−3および2*1017cm−3の間に最初の最大のドーピング濃度(515)を有する、前記最初の最大のドーピング濃度は、前記少なくとも2つのサブレイヤ(51、52、53)の他のどのサブレイヤ(52、53)の最大のドーピング濃度より高い、
前記最後のサブレイヤ(52)は、最後のサブレイヤ深さ(520)を備える、前記最後のサブレイヤ深さ(520)は、他のどのサブレイヤ深さより大きい、前記最後のサブレイヤ深さ(520)は、90μmから120μmの間にある、
前記アノード層(5)のドーピングプロファイルは、5*1014cm−3および1*1015cm−3の範囲内のドーピング濃度が、少なくとも20μmの第1の深さ(54)と最大50μmの第2の深さ(55)との間に達するように、傾く、
前記少なくとも2つのサブレイヤ(51、52、53)は、アルミニウム拡散層である、
ここで、深さは、アノード層のアノード側表面から測定される。 - 前記第1の深さ(54)は、少なくとも30μmであることを特徴とする、請求項1によるダイオード(1)。
- 前記第2の深さ(55)は、最大40μmであることを特徴とする、請求項1または2によるダイオード(1)。
- 前記ダイオード(1)は、アノード側(22)よりもカソード側(21)で大きな幅を有することを特徴とする、請求項1ないし3によるダイオード(1)。
- 前記ダイオード(1)は、アノード側(22)よりもカソード側(21)で小さな幅を有することを特徴とする、請求項1ないし3によるダイオード(1)。
- 欠陥ピークを有する欠陥層(6)は、前記第2の深さ(55)より小さい深さを越えた深さで前記欠陥ピークを備えて前記アノード側と平行に配置される、
前記アノード層の前記ドーピング濃度は、1*1015cm―3より下で傾く、
ことを特徴とする、請求項1ないし5によるダイオード(1)。 - ファストリカバリーダイオード(1)を製造する方法は、
カソード側(21)および前記カソード側(21)と反対のアノード側(22)を備えたnドープドウェハ(23)が、提供されることと、
ドーピングプロファイルを有し、完成したダイオード(1)に、お互いに異なる深さを有する少なくとも2つのサブレイヤ(51、52、53)を具備するpドープドアノード層(5)が、前記アノード側(22)に配置されることと、
を具備する、
前記少なくとも2つのサブレイヤ(51、52、53)は、少なくとも、最初のサブレイヤ(51)および最後のサブレイヤ(52)を具備する、
各サブレイヤ(51、52、53)は、前記ウェハ(23)のアノード側(22)にアルミニウムイオンを適用し、その後、前記ウェハ(23)内に前記アルミニウムイオンを拡散することによって、作成される、それにより、サブレイヤ深さおよび最大のドーピング濃度を備えた前記サブレイヤ(51、52、53)を作成する、
前記最初のサブレイヤ(51)は、2*1016cm−3および2*1017cm−3の間に、他のどのサブレイヤ(52、53)の最大のドーピング濃度より高い最初の最大のドーピング濃度(515)を備えて作成される、
前記最後のサブレイヤ(52)は、他のどのサブレイヤ深さより大きい最後のサブレイヤ深さ(520)を備えて作成される、前記最後のサブレイヤ深さ(520)は、90μmから120μmの間にある、
前記アノード層(5)のドーピングプロファイルは、少なくとも20μmの第1の深さ(54)と最大50μmの第2の深さ(55)との間で5*1014cm−3および1*1015cm−3の範囲内で、アノード層(5)のドーピングプロファイルが傾くような値が選ばれる、
ここで、深さは、アノード層のアノード側表面から測定される。 - 前記ウェハ(23)は、欠陥層(6)を作成するために、イオンを備えた前記アノード側(22)で照射される、
前記照射エネルギーは、欠陥ピークが前記第2の深さ(55)より小さい深さ以上の深さで配置されるように、選ばれる、
前記アノード層の前記ドーピング濃度は、1*1015cm―3より下方で傾く、
ことを特徴とする、請求項7による方法。 - 前記欠陥層(6)の生成用の前記イオンは、プロトンまたはヘリウムであることを特徴とする、請求項8による方法。
- 前記ウェハ(23)内に前記アルミニウムイオンを拡散した後に、前記アノード側の前記ウェハ表面と前記最初の最大のドーピング濃度(515)との間に配置される前記最初のサブレイヤ(51)の一部は、部分的にまたは完全に削除される、
ことを特徴とする、請求項7による方法。 - 請求項1ないし6のいずれかによるダイオード(1)は、集積ゲート整流サイリスタまたは絶縁ゲートバイポーラトランジスタアプリケーションで使用する。
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