JP6956064B2 - 半導体装置、基板、及び、半導体装置の製造方法。 - Google Patents
半導体装置、基板、及び、半導体装置の製造方法。 Download PDFInfo
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図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図1は、第1実施形態に係る基板及び半導体装置を例示する模式的断面図である。
図1に例示する基板210(例えばウェーハ)は、半導体装置110の一部となる。基板210を用いて、半導体装置となる構造体が形成される。この構造体を分割することで、半導体装置110が得られる。基板210は、炭化珪素(SiC)を含む。
これらの図の横軸は、Z軸方向における位置pZである。図2(a)の縦軸は、第1元素の濃度CN1である。第1元素は、例えば窒素(N)である。図2(b)の縦軸は、1つの領域における、第1元素の濃度CN1と、その1つの領域における第2元素の濃度と、の差ΔCである。それぞれの領域において、第1元素の濃度CN1は、第2元素の濃度よりも高い。第2元素は、例えば、ホウ素(B)である。
第2実施形態は、半導体装置の製造方法に係る。第2実施形態は、基板の検査方法を含んでも良い。
図4(a)〜図4(h)は、半導体装置の製造方法を例示する模式図である。
図4(a)、図4(c)、図4(e)及び図4(g)は、断面図である。図4(b)、図4(d)、図4(f)及び図4(h)は、平面図である。
図5に示すように、実施形態に係る半導体装置120は、基体10s、第1半導体領域10及び第2半導体領域20に加えて、第3半導体領域30、第4半導体領域40、第1電極51、第2電極52、第3電極53、及び、絶縁部61をさらに含む。
図6に示すように、実施形態に係る半導体装置121は、基体10sA、第1半導体領域10及び第2半導体領域20に加えて、第3半導体領域30、第4半導体領域40、第1電極51、第2電極52、第3電極53、及び、絶縁部61をさらに含む。この例では、基体10sAは、p形である。これ以外の半導体装置121の構成は、例えば、半導体装置120の構成と同様である。半導体装置121は、例えば、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)である。
図7に示すように、半導体装置130は、基体10s、第1半導体領域10及び第2半導体領域20に加えて、第1電極51及び第2電極52をさらに含む。この例において、基体10sは、n形である。既に説明したように、第1半導体領域10及び第2半導体領域20もn形である。
図8に示すように、半導体装置131は、基体10s、第1半導体領域10及び第2半導体領域20に加えて、第3半導体領域30、第1電極51及び第2電極52をさらに含む。この例において、基体10sは、n形である。既に説明したように、第1半導体領域10及び第2半導体領域20もn形である。第3半導体領域30は、p形である。第3半導体領域30は、第2元素を含む。
Claims (26)
- 炭化珪素を含む基体と、
炭化珪素及び第1元素を含む第1半導体領域と、
炭化珪素及び前記第1元素を含む第2半導体領域と、
を備え、
前記第1元素は、N及びPよりなる群から選択された少なくともいずれかを含み、
前記第1半導体領域は、前記基体と前記第2半導体領域との間に設けられ、
前記第1半導体領域は、
第1中間領域と、
前記第1中間領域と前記第2半導体領域との間に設けられた第2中間領域と、
前記第2中間領域と前記第2半導体領域との間に設けられた第3中間領域と、
を含み、
前記第1中間領域における前記第1元素の濃度は、第1濃度であり、
前記第2中間領域における前記第1元素の濃度は、第2濃度であり、
前記第3中間領域における前記第1元素の濃度は、第3濃度であり、
前記第2濃度は、第1条件及び第2条件の少なくともいずれかを満たし、
前記第1条件において、前記第2濃度は、前記第1濃度よりも低く、前記第3濃度よりも低く、
前記第2条件において、前記第1濃度は、前記第1中間領域に含まれる第2元素の第4濃度よりも高く、前記第2濃度は、前記第2中間領域における前記第2元素の第5濃度よりも高く、前記第3濃度は、前記第3中間領域における前記第2元素の第6濃度よりも高く、前記第2濃度と前記第5濃度との第2差は、前記第1濃度と前記第4濃度との第1差よりも小さく、前記第3濃度と前記第6濃度との第3差よりも小さく、
前記第2元素は、B及びAlよりなる群から選択された少なくともいずれかを含み、
前記基体における前記第1元素の濃度は、8×10 17 cm −3 以上である、半導体装置。 - 前記第2半導体領域における前記第1元素の第7濃度は、第3条件及び第4条件の少なくともいずれかを満たし、
前記第3条件において、前記第7濃度は、前記第3濃度よりも低く、
前記第4条件において、前記第7濃度は、前記第2半導体領域における前記第2元素の第8濃度よりも高い、請求項1記載の半導体装置。 - 前記第7濃度は、前記第1濃度よりも低い、または、
前記第7濃度と前記第8濃度との第4差は、前記第1差以下である、請求項2記載の半導体装置。 - 前記第4差は、前記第1差の0.0001倍以上1倍以下である、請求項3記載の半導体装置。
- 炭化珪素を含む基体と、
炭化珪素及び第1元素を含む第1半導体領域と、
炭化珪素及び前記第1元素を含む第2半導体領域と、
を備え、
前記第1元素は、N及びPよりなる群から選択された少なくともいずれかを含み、
前記第1半導体領域は、前記基体と前記第2半導体領域との間に設けられ、
前記第1半導体領域は、
第1中間領域と、
前記第1中間領域と前記第2半導体領域との間に設けられた第2中間領域と、
前記第2中間領域と前記第2半導体領域との間に設けられた第3中間領域と、
を含み、
前記第1中間領域における前記第1元素の濃度は、第1濃度であり、
前記第2中間領域における前記第1元素の濃度は、第2濃度であり、
前記第3中間領域における前記第1元素の濃度は、第3濃度であり、
前記第2濃度は、第1条件及び第2条件の少なくともいずれかを満たし、
前記第1条件において、前記第2濃度は、前記第1濃度よりも低く、前記第3濃度よりも低く、
前記第2条件において、前記第1濃度は、前記第1中間領域に含まれる第2元素の第4濃度よりも高く、前記第2濃度は、前記第2中間領域における前記第2元素の第5濃度よりも高く、前記第3濃度は、前記第3中間領域における前記第2元素の第6濃度よりも高く、前記第2濃度と前記第5濃度との第2差は、前記第1濃度と前記第4濃度との第1差よりも小さく、前記第3濃度と前記第6濃度との第3差よりも小さく、
前記第2元素は、B及びAlよりなる群から選択された少なくともいずれかを含み、
前記第2半導体領域における前記第1元素の第7濃度は、第3条件及び第4条件の少なくともいずれかを満たし、
前記第3条件において、前記第7濃度は、前記第3濃度よりも低く、
前記第4条件において、前記第7濃度は、前記第2半導体領域における前記第2元素の第8濃度よりも高く、
前記第7濃度は、前記第1濃度よりも低い、または、
前記第7濃度と前記第8濃度との第4差は、前記第1差以下であり、
前記第4差は、前記第1差の0.0001倍以上1倍以下である、半導体装置。 - 前記基体における前記第1元素の第9濃度は、第5条件及び第6条件の少なくともいずれかを満たし、
前記第5条件において、前記第9濃度は、前記第7濃度よりも高く、
前記第6条件において、前記第9濃度は、前記基体における前記第2元素の第10濃度よりも高く、前記第9濃度と前記第10濃度との第5差は、前記第4差よりも大きい、請求項3〜5のいずれか1つに記載の半導体装置。 - 前記第3差は、前記第2差の0.01倍以上1000倍以下である、請求項1〜6のいずれか1つに記載の半導体装置。
- 炭化珪素を含む基体と、
炭化珪素及び第1元素を含む第1半導体領域と、
炭化珪素及び前記第1元素を含む第2半導体領域と、
を備え、
前記第1元素は、N及びPよりなる群から選択された少なくともいずれかを含み、
前記第1半導体領域は、前記基体と前記第2半導体領域との間に設けられ、
前記第1半導体領域は、
第1中間領域と、
前記第1中間領域と前記第2半導体領域との間に設けられた第2中間領域と、
前記第2中間領域と前記第2半導体領域との間に設けられた第3中間領域と、
を含み、
前記第1中間領域における前記第1元素の濃度は、第1濃度であり、
前記第2中間領域における前記第1元素の濃度は、第2濃度であり、
前記第3中間領域における前記第1元素の濃度は、第3濃度であり、
前記第1濃度は、前記第1中間領域に含まれる第2元素の第4濃度よりも高く、前記第2濃度は、前記第2中間領域における前記第2元素の第5濃度よりも高く、前記第3濃度は、前記第3中間領域における前記第2元素の第6濃度よりも高く、前記第2濃度と前記第5濃度との第2差は、前記第1濃度と前記第4濃度との第1差よりも小さく、前記第3濃度と前記第6濃度との第3差よりも小さく、
前記第2元素は、B及びAlよりなる群から選択された少なくともいずれかを含み、
前記第3差は、前記第2差の0.01倍以上1000倍以下である、半導体装置。 - 前記第1差は、前記第2差の0.01倍以上100000倍以下である、請求項1〜8のいずれか1つに記載の半導体装置。
- 炭化珪素を含む基体と、
炭化珪素及び第1元素を含む第1半導体領域と、
炭化珪素及び前記第1元素を含む第2半導体領域と、
を備え、
前記第1元素は、N及びPよりなる群から選択された少なくともいずれかを含み、
前記第1半導体領域は、前記基体と前記第2半導体領域との間に設けられ、
前記第1半導体領域は、
第1中間領域と、
前記第1中間領域と前記第2半導体領域との間に設けられた第2中間領域と、
前記第2中間領域と前記第2半導体領域との間に設けられた第3中間領域と、
を含み、
前記第1中間領域における前記第1元素の濃度は、第1濃度であり、
前記第2中間領域における前記第1元素の濃度は、第2濃度であり、
前記第3中間領域における前記第1元素の濃度は、第3濃度であり、
前記第1濃度は、前記第1中間領域に含まれる第2元素の第4濃度よりも高く、前記第2濃度は、前記第2中間領域における前記第2元素の第5濃度よりも高く、前記第3濃度は、前記第3中間領域における前記第2元素の第6濃度よりも高く、前記第2濃度と前記第5濃度との第2差は、前記第1濃度と前記第4濃度との第1差よりも小さく、前記第3濃度と前記第6濃度との第3差よりも小さく、
前記第2元素は、B及びAlよりなる群から選択された少なくともいずれかを含み、
前記第1差は、前記第2差の0.01倍以上100000倍以下である、半導体装置。 - 前記基体は、Al、B、Ti及びVよりなる群から選択された少なくとも1つを含む第3元素を含み、
前記第1中間領域は、前記第3元素を含まない、または、前記第1中間領域における前記第3元素の濃度は、前記基体における前記第3元素の濃度よりも低い、請求項5または8または10に記載の半導体装置。 - 第1電極と、
第2電極と、
をさらに備え、
前記第1電極と前記第2電極との間に、前記基体が設けられ、
前記基体と前記第2電極との間に前記第1半導体領域が設けられ、
前記第1半導体領域と前記第2電極との間に前記第2半導体領域が設けられた、請求項1〜11のいずれか1つに記載の半導体装置。 - 炭化珪素を含む第3半導体領域と、
第1電極と、
第2電極と、
をさらに備え、
前記第1半導体領域及び前記第2半導体領域は、n形であり、
前記第3半導体領域は、p形であり、
前記基体と前記第3半導体領域との間に前記第1半導体領域が設けられ、
前記第1半導体領域と前記第3半導体領域との間に前記第2半導体領域が設けられ、
前記第1電極は、前記基体と電気的に接続され、
前記第2電極は、前記第3半導体領域と電気的に接続された、請求項1〜11のいずれか1つに記載の半導体装置。 - 炭化珪素を含む第3半導体領域と、
炭化珪素を含む第4半導体領域と、
第1電極と、
第2電極と、
第3電極と、
絶縁部と、
をさらに備え、
前記第1半導体領域、前記第2半導体領域及び前記第4半導体領域は、n形であり、
前記第3半導体領域は、p形であり、
前記基体は、第1方向において、前記第1電極と、前記第2電極の少なくとも一部と、の間、及び、前記第1電極と前記第3電極との間に設けられ、
前記第2半導体領域は、第1部分及び第2部分を含み、
前記第1部分は、前記第1方向において、前記基体と、前記第2電極の前記少なくとも一部と、の間にあり、
前記第2部分は、前記第1方向において、前記基体と、前記第3電極と、の間にあり、
前記第3半導体領域は、第3部分及び第4部分を含み、
前記第3部分は、前記第1方向において、前記第1部分と、前記第2電極の前記少なくとも一部と、の間にあり、
前記第4部分の前記第1方向と交差する第2方向における位置は、前記第2部分の前記第2方向における位置と、前記第3部分の前記第2方向における位置と、の間にあり、
前記第4半導体領域は、前記第1方向において、前記第3部分と、前記第2電極の前記少なくとも一部と、の間にあり、
前記第4半導体領域は、前記第2電極と電気的に接続され、
前記第4部分の一部は、前記第2方向において、前記第2部分の一部と前記第4半導体領域と、の間にあり、
前記絶縁部の少なくとも一部は、前記第2部分と前記第3電極との間にある、請求項1〜11のいずれか1つに記載の半導体装置。 - 前記第2中間領域におけるキャリア濃度は、5×1014cm−3以上5×1016cm−3以下である、請求項1〜14のいずれか1つに記載の半導体装置。
- 前記第1中間領域から前記第2半導体領域への方向に沿う前記第2中間領域の厚さは、0.2μm以上5μm以下である、請求項1〜15のいずれか1つに記載の半導体装置。
- 炭化珪素を含む基体と、
炭化珪素及び第1元素を含む第1半導体領域と、
炭化珪素及び前記第1元素を含む第2半導体領域と、
を備え、
前記第1元素は、N及びPよりなる群から選択された少なくともいずれかを含み、
前記第1半導体領域は、前記基体と前記第2半導体領域との間に設けられ、
前記第1半導体領域は、
第1中間領域と、
前記第1中間領域と前記第2半導体領域との間に設けられた第2中間領域と、
前記第2中間領域と前記第2半導体領域との間に設けられた第3中間領域と、
を含み、
前記第1中間領域における前記第1元素の濃度は、第1濃度であり、
前記第2中間領域における前記第1元素の濃度は、第2濃度であり、
前記第3中間領域における前記第1元素の濃度は、第3濃度であり、
前記第2濃度は、第1条件及び第2条件の少なくともいずれかを満たし、
前記第1条件において、前記第2濃度は、前記第1濃度よりも低く、前記第3濃度よりも低く、
前記第2条件において、前記第1濃度は、前記第1中間領域に含まれる第2元素の第4濃度よりも高く、前記第2濃度は、前記第2中間領域における前記第2元素の第5濃度よりも高く、前記第3濃度は、前記第3中間領域における前記第2元素の第6濃度よりも高く、前記第2濃度と前記第5濃度との第2差は、前記第1濃度と前記第4濃度との第1差よりも小さく、前記第3濃度と前記第6濃度との第3差よりも小さく、
前記第2元素は、B及びAlよりなる群から選択された少なくともいずれかを含み、
前記基体における前記第1元素の濃度は、8×10 17 cm −3 以上である、基板。 - 炭化珪素を含む基体と、
炭化珪素及び第1元素を含む第1半導体領域と、
炭化珪素及び前記第1元素を含む第2半導体領域と、
を備え、
前記第1元素は、N及びPよりなる群から選択された少なくともいずれかを含み、
前記第1半導体領域は、前記基体と前記第2半導体領域との間に設けられ、
前記第1半導体領域は、
第1中間領域と、
前記第1中間領域と前記第2半導体領域との間に設けられた第2中間領域と、
前記第2中間領域と前記第2半導体領域との間に設けられた第3中間領域と、
を含み、
前記第1中間領域における前記第1元素の濃度は、第1濃度であり、
前記第2中間領域における前記第1元素の濃度は、第2濃度であり、
前記第3中間領域における前記第1元素の濃度は、第3濃度であり、
前記第2濃度は、第1条件及び第2条件の少なくともいずれかを満たし、
前記第1条件において、前記第2濃度は、前記第1濃度よりも低く、前記第3濃度よりも低く、
前記第2条件において、前記第1濃度は、前記第1中間領域に含まれる第2元素の第4濃度よりも高く、前記第2濃度は、前記第2中間領域における前記第2元素の第5濃度よりも高く、前記第3濃度は、前記第3中間領域における前記第2元素の第6濃度よりも高く、前記第2濃度と前記第5濃度との第2差は、前記第1濃度と前記第4濃度との第1差よりも小さく、前記第3濃度と前記第6濃度との第3差よりも小さく、
前記第2元素は、B及びAlよりなる群から選択された少なくともいずれかを含み、
前記第2半導体領域における前記第1元素の第7濃度は、第3条件及び第4条件の少なくともいずれかを満たし、
前記第3条件において、前記第7濃度は、前記第3濃度よりも低く、
前記第4条件において、前記第7濃度は、前記第2半導体領域における前記第2元素の第8濃度よりも高く、
前記第7濃度は、前記第1濃度よりも低い、または、
前記第7濃度と前記第8濃度との第4差は、前記第1差以下であり、
前記第4差は、前記第1差の0.0001倍以上1倍以下である、基板。 - 炭化珪素を含む基体と、
炭化珪素及び第1元素を含む第1半導体領域と、
炭化珪素及び前記第1元素を含む第2半導体領域と、
を備え、
前記第1元素は、N及びPよりなる群から選択された少なくともいずれかを含み、
前記第1半導体領域は、前記基体と前記第2半導体領域との間に設けられ、
前記第1半導体領域は、
第1中間領域と、
前記第1中間領域と前記第2半導体領域との間に設けられた第2中間領域と、
前記第2中間領域と前記第2半導体領域との間に設けられた第3中間領域と、
を含み、
前記第1中間領域における前記第1元素の濃度は、第1濃度であり、
前記第2中間領域における前記第1元素の濃度は、第2濃度であり、
前記第3中間領域における前記第1元素の濃度は、第3濃度であり、
前記第1濃度は、前記第1中間領域に含まれる第2元素の第4濃度よりも高く、前記第2濃度は、前記第2中間領域における前記第2元素の第5濃度よりも高く、前記第3濃度は、前記第3中間領域における前記第2元素の第6濃度よりも高く、前記第2濃度と前記第5濃度との第2差は、前記第1濃度と前記第4濃度との第1差よりも小さく、前記第3濃度と前記第6濃度との第3差よりも小さく、
前記第2元素は、B及びAlよりなる群から選択された少なくともいずれかを含み、
前記第3差は、前記第2差の0.01倍以上1000倍以下である、基板。 - 炭化珪素を含む基体と、
炭化珪素及び第1元素を含む第1半導体領域と、
炭化珪素及び前記第1元素を含む第2半導体領域と、
を備え、
前記第1元素は、N及びPよりなる群から選択された少なくともいずれかを含み、
前記第1半導体領域は、前記基体と前記第2半導体領域との間に設けられ、
前記第1半導体領域は、
第1中間領域と、
前記第1中間領域と前記第2半導体領域との間に設けられた第2中間領域と、
前記第2中間領域と前記第2半導体領域との間に設けられた第3中間領域と、
を含み、
前記第1中間領域における前記第1元素の濃度は、第1濃度であり、
前記第2中間領域における前記第1元素の濃度は、第2濃度であり、
前記第3中間領域における前記第1元素の濃度は、第3濃度であり、
前記第1濃度は、前記第1中間領域に含まれる第2元素の第4濃度よりも高く、前記第2濃度は、前記第2中間領域における前記第2元素の第5濃度よりも高く、前記第3濃度は、前記第3中間領域における前記第2元素の第6濃度よりも高く、前記第2濃度と前記第5濃度との第2差は、前記第1濃度と前記第4濃度との第1差よりも小さく、前記第3濃度と前記第6濃度との第3差よりも小さく、
前記第2元素は、B及びAlよりなる群から選択された少なくともいずれかを含み、
前記第1差は、前記第2差の0.01倍以上100000倍以下である、基板。 - 炭化珪素を含む基体に、炭化珪素及び第1元素を含む第1中間領域を形成する工程と、
前記第1中間領域に、炭化珪素及び前記第1元素を含む第2中間領域を形成する工程と、
前記第2中間領域の前記形成の前記工程の後に、基底面転位を検査する工程と、
前記検査する工程の後の前記第2中間領域に、炭化珪素及び前記第1元素を含む第3中間領域を形成して、前記第1中間領域、前記第2中間領域及び前記第3中間領域を含む第1半導体領域を形成する工程と、
前記第1半導体領域に、炭化珪素及び前記第1元素を含む第2半導体領域を形成する工程と、
を備え、
前記第1元素は、N及びPよりなる群から選択された少なくともいずれかを含み、
前記第1中間領域における前記第1元素の濃度は、第1濃度であり、
前記第2中間領域における前記第1元素の濃度は、第2濃度であり、
前記第3中間領域における前記第1元素の濃度は、第3濃度であり、
前記第2濃度は、第1条件及び第2条件の少なくともいずれかを満たし、
前記第1条件において、前記第2濃度は、前記第1濃度よりも低く、前記第3濃度よりも低く、
前記第2条件において、前記第1濃度は、前記第1中間領域に含まれる第2元素の第4濃度よりも高く、前記第2濃度は、前記第2中間領域における前記第2元素の第5濃度よりも高く、前記第3濃度は、前記第3中間領域における前記第2元素の第6濃度よりも高く、前記第2濃度と前記第5濃度との第2差は、前記第1濃度と前記第4濃度との第1差よりも小さく、前記第3濃度と前記第6濃度との第3差よりも小さく、
前記第2元素は、B及びAlよりなる群から選択された少なくともいずれかを含む、半導体装置の製造方法。 - 前記基体、前記第1半導体領域、及び、前記第2半導体領域を含む構造体を複数の素子に分離する工程をさらに備え、
前記複数の素子の1つは、前記基底面転位を前記検査する前記工程で検出された前記基底面転位を含み、
前記複数の素子の別の1つは、前記基底面転位を前記検査する前記工程で検出された前記基底面転位を含まず、
前記複数の素子の前記別の1つを用いて前記半導体装置を製造することを含む、請求項21記載の半導体装置の製造方法。 - 前記複数の素子の前記1つを用いないことを含む、請求項22記載の半導体装置の製造方法。
- 前記基底面転位を前記検査する前記工程は、フォトルミネッセンスによる光を検出することを含む、請求項21〜23のいずれか1つに記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第2半導体領域における前記第1元素の第7濃度は、第3条件及び第4条件の少なくともいずれかを満たし、
前記第3条件において、前記第7濃度は、前記第3濃度よりも低く、
前記第4条件において、前記第7濃度は、前記第2半導体領域における前記第2元素の第8濃度よりも高い、請求項21〜24のいずれか1つに記載の半導体装置の製造方法。 - 前記基体における前記第1元素の第9濃度は、第5条件及び第6条件の少なくともいずれかを満たし、
前記第5条件において、前記第9濃度は、前記第7濃度よりも高く、
前記第6条件において、前記第9濃度は、前記基体における前記第2元素の第10濃度よりも高く、前記第9濃度と前記第10濃度との第5差は、前記第7濃度と前記第8濃度との第4差よりも大きい、請求項25記載の半導体装置の製造方法。
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