SE1051137A1 - Förfarande för tillverkning av en kiselkarbid bipolär transistor och kiselkarbid bipolär transistor därav - Google Patents

Förfarande för tillverkning av en kiselkarbid bipolär transistor och kiselkarbid bipolär transistor därav Download PDF

Info

Publication number
SE1051137A1
SE1051137A1 SE1051137A SE1051137A SE1051137A1 SE 1051137 A1 SE1051137 A1 SE 1051137A1 SE 1051137 A SE1051137 A SE 1051137A SE 1051137 A SE1051137 A SE 1051137A SE 1051137 A1 SE1051137 A1 SE 1051137A1
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
dtl
bjt
sic
range
region
Prior art date
Application number
SE1051137A
Other languages
English (en)
Inventor
Andrei Konstantinov
Original Assignee
Fairchild Semiconductor
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fairchild Semiconductor filed Critical Fairchild Semiconductor
Priority to SE1051137A priority Critical patent/SE1051137A1/sv
Priority to DE112011103569.1T priority patent/DE112011103569B4/de
Priority to US13/279,053 priority patent/US8823410B2/en
Priority to PCT/EP2011/068411 priority patent/WO2012055777A1/en
Priority to CN2011800513933A priority patent/CN103180956A/zh
Publication of SE1051137A1 publication Critical patent/SE1051137A1/sv
Priority to US13/689,681 priority patent/US8704546B2/en

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/04—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their crystalline structure, e.g. polycrystalline, cubic or particular orientation of crystalline planes
    • H01L29/045—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their crystalline structure, e.g. polycrystalline, cubic or particular orientation of crystalline planes by their particular orientation of crystalline planes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/70—Bipolar devices
    • H01L29/72—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
    • H01L29/73—Bipolar junction transistors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02367—Substrates
    • H01L21/0237—Materials
    • H01L21/02373—Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/02378—Silicon carbide
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02367—Substrates
    • H01L21/02433—Crystal orientation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02436—Intermediate layers between substrates and deposited layers
    • H01L21/02439—Materials
    • H01L21/02441—Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/02447—Silicon carbide
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/16—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table
    • H01L29/1608—Silicon carbide
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/30—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by physical imperfections; having polished or roughened surface
    • H01L29/32—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by physical imperfections; having polished or roughened surface the imperfections being within the semiconductor body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66053—Multistep manufacturing processes of devices having a semiconductor body comprising crystalline silicon carbide
    • H01L29/66068—Multistep manufacturing processes of devices having a semiconductor body comprising crystalline silicon carbide the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/70—Bipolar devices
    • H01L29/72—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
    • H01L29/73—Bipolar junction transistors
    • H01L29/732—Vertical transistors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Bipolar Transistors (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

Ett förfarande för tillverkning av en bipolär transistor (BJT) i kiselkarbid (SiC) och en BJT (200) i SiC tillhandahålls. BJT:n innefattar ett emitterområde. (236), ett basområde (234) och ett kollektorområde (232). Kollektorområdet är anordnat på ett substrat (210) som har en off-axis-orientering på ungefär 4 grader eller lägre. Vidare är ett defektavslutningsskikt (DTL-skikt, 220) anordnat mellan substratet och kollektorskiktet. Tjockleken och dopningsnivån hos nämnda DTL-skikt är anpassade att avsluta basalplansdislokationer i nämnda DTL-skikt och minska tillväxten av defekter från DTL-skiktet till kollektorområdet. Föreliggande uppfinning är fördelaktig eftersom BJT:er i SiC med förbättrad stabilitet tillhandahålls. Vidare tillhandahålls ett förfarande för utvärdering av degraderingsprestandan hos en BJT i SiC.Figur vald för publicering: figur 2

Description

15 20 25 30 35 2 Kraftkomponenter i SiC, såsom BJT:er i SiC, är dock känsliga för komponentdegradering, såsom det såkallade bipolära degraderingsfenomenet, vilket är en försämring av komponentprestandan under tillståndet när minoritetsladdningsbärare injiceras. Implementering av de ovan nämnda SMPC-anordningarna och RF-generatorerna vilka innefattar BJT:er i SiC hindras således vanligtvis av instabiliteten hos BJT:erna i SiC under långtidsdrift.
Vanligtvis är bipolär degradering i SiC ett resultat av tillväxten av staplingsfel (SF-fel) som orsakas av injektion av minoritetsladdningsbärare i komponenten. SF-felen kan antingen förekomma i obehandlat (eng: as- grown) material eller ha sitt ursprung i basalplansdislokationer (BPD- dislokationer), som ett resultat av BPD-delning till Shockley-partialer. Vid händelse av BPD-delning, förblir en av partialerna bunden till BPD:ns läge medan den andra partialen kan förflyttas tiotals eller till och med hundratals mikron i komponenten så länge minoritetsladdningsbärare tillhandahålls till partialens ledande kant. Glidningen av en partial dislokation förekommer vanligtvis inom basalkristallplanet, (0001)-planet. (O001)-planspartiet mellan de två partialerna kommer sedan att motsvara ett staplingsfel.
Staplingsfelen kan sedan bilda motståndskraftiga barriärer för strömflöde i komponenten och skapa kanaler för snabb minoritetsladdningsbärarrekombination. Tillväxten av staplingsfel undertrycker därför vertikal förflyttning av minoritetsladdningsbärare i komponenten och ökarframspänningsfallet i det aktiva tillståndet. I BJT:er degraderar också staplingsfel prestandan. I synnerhet ökar tillväxten av staplingsfel resistansen i det aktiva tillståndet och minskar emitterströmförstärkningen. Således finns ett behov av att tillhandahålla högeffektskomponenter som är fria från (eller åtminstone med ett minskat antal) BPD:er åtminstone i komponentens aktiva delar eller områden, d.v.s. åtminstone i dessa delar av komponenten som utsätts för injektion av minoritetsladdningsbärare.
Tillverkningen av stabila högeffektsswitchkomponenter i SiC kräver väsentligt stora kristallytor som är fria från defekter som potentiellt försämrar deras prestanda. Strömdensiteter i det aktiva tillståndet i högspännings- och högeffektskomponenter i SiC ligger vanligtvis mellan 100 A/cmz och några få hundra A/cmz. Till exempel kan strömdensiteterna för högeffekts-BJT:er väljas mellan10O och 200 A/cmz för en blockeringsspänning på 1200 V. En högeffektskomponent med den nominella strömmen 10 A kan därför täcka ungefär 5 mm2 och komponenter som drivs vid högre strömmar kan ta upp v' Väl-ÅSÖ' '-\:_«=*J,a.~«i~.== 'ï .ß =«.-=l-\ . -f-w 11-» t, . * r”f%\i'\.”" IV' §v^-,*'°I"IH\ 5% *'.'«“7:>35“,~~.?_í"f* 'i Uli» /“f.~"'~~-»“: ”š ffahsiafxwf du; 10 15 20 25 30 35 3 ännu större ytor. En standard kommersiell epitaxi tillhandahåller emellertid en BPD-täthet i storleksordningen 100-200 cm'2, vilket därigenom resulterari genomsnittligen ungefärfem ellerfler BPDer inom komponentytan. Därför finns ett behov av att tillhandahålla tillverkningsförfaranden som ger högeffektskomponenter som är fria från BPD:er, eller åtminstone med ett minskat antal BPD:er.
Till exempel visas i US2007/0221614 ett förfarande för preparering av ett substrat och epitaxiellt skikt för minskning av staplingsfelskärnbildning och minskning av framåtspänningsdrift i SiC-baserade bipolära komponenter.
Förfarandet baseras på en defektselektiv ets av SiC-substrat före epitaxiell växt. Den selektiva etsen utformar etsgenererade strukturer från åtminstone varje basalplansdislokation som når substratytan, d.v.s. etshål som är några få mikron djupa runt varje dislokation. Även om BPD-tätheten kan minskas i det epitaxiella skiktet uppvisar det i US2007/0221614 visade förfarandet nackdelen att skiktmorfologin resulterande från den defektavslöjande etsen försämras. Eftersom den totala tätheten av etshål i SiC-substrat kan överstiga 1000/cm2 görs alla efterföljande steg i halvledarprocessen väldigt komplicerade.
Således finns ett behov av att tillhandahålla nya högeffekts-BJT:er i SiC och nya förfaranden för tillverkning av sådana BJT:er, vilka kan avhjälpa minst några av de ovan nämnda nackdelarna.
Sammanfattninq av uppfinningen Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att avhjälpa minst några av nackdelarna ovan hos den kända tekniken och att tillhandahålla ett förbättrat alternativ till tekniken ovan och känd teknik.
Generellt är ett ändamål med föreliggande uppfinning att tillhandahålla en högeffektshalvledarkomponent, i synnerhet en BJT i SiC, med förbättrad stabilitet. Vidare är ett ändamål med föreliggande uppfinning att tillhandahålla ett förfarande för tillverkning av en BJT i SiC som minskar degradering hos komponenten under drift.
Dessa och andra ändamål med föreliggande uppfinning uppnås med förfarandet såsom definierat i krav 1, BJT:n i SiC såsom definierad i krav 7 och förfarandet för utvärdering av prestandan hos en BJT i SiC såsom definierat i krav 15. Föredragna utföringsformer är definierade i de osjälvständiga kraven. "ïaflsë '-11"rfl=.'f-,:: 10 15 20 25 30 35 4 Enligt en första aspekt av föreliggande uppfinning tillhandahålls ett förfarande för tillverkning av en bipolär transistor i kiselkarbid (BJT i SiC).
Förfarandet innefattar stegen att tillhandahålla ett (SiC-) kollektorområde (eller skikt) på ett substrat som har en off-axis-orientering på ungefär 4 grader eller lägre och tillhandahålla ett defektavslutningsskikt (DTL-skikt) som är anordnat mellan substratet och kollektorområdet. Förfarandet innefattar vidare steget att anpassa tjockleken och dopingnivån hos nämnda DTL-skikt.
Enligt en andra aspekt av föreliggande uppfinning åstadkommes en BJT i SiC. BJT:n i SiC innefattar ett emitterområde, ett basområde och ett kollektorområde (eller skikt). Kollektorområdet är anordnat på ett substrat som har en off-axis-orientering på ungefär 4 grader eller lägre och ett defektavslutningsskikt (DTL-skikt) är anordnat mellan substratet och kollektorskiktet. Tjockleken och dopningsnivån hos nämnda DTL-skikt är anpassade att avsluta basalplansdislokationer i nämnda DTL-skikt och minska (eller förebygga) tillväxten av defekter från nämnda DTL-skikt till kollektorområdet.
Föreliggande uppfinning baseras på insikten att ett defektavslutningsskikt som är anordnat mellan substratet och kollektorområdet hos en BJT i SiC kan förebygga tillväxt av defekter, i synnerhet staplingsfel (SF-fel), under komponentdrift. DTL-skiktet är fördelaktigt eftersom det har en dubbel funktion. För det första är DTL-skiktet anpassat att avsluta, inom DTL-skiktet, basalplansdislokationer (BPD:er) som fungerar som startpunkter för tillväxten av staplingsfel. Med andra ord når inte basalplansdislokationerna BJT:ns aktiva områden, såsom kollektorn, basen och emittern, med DTL-skiktet. För det andra är DTL-skiktet anpassat att förebygga tillväxten av SF-fel som kan starta från BPD:er som finns i substratet eller av BPD:erna i den substratnära delen av DTL-skiktet. I synnerhet har uppfinnaren insett att tjockleken hos DTL-skiktet och dopningsnivån hos DTL-skiktet kan anpassas för avslutning av BPD:er i DTL- skiktet och för förebyggande av tillväxten av SF-fel från DTL-skiktet till kollektorområdet.
Föreliggande uppfinning är fördelaktig eftersom den möjliggör tillverkning av en BJT i SiC med ett defektfritt, eller åtminstone ett minskat antal defekteri kollektorområdet hos BJT:n, vilket därigenom ökar BJT:ns stabilitet.
Vidare är föreliggande uppfinning fördelaktig eftersom komponenter med stor yta och förbättrad stabilitet kan tillverkas genom anpassning av 10 15 20 25 30 35 5 både tjockleken och dopningsnivån hos DTL-skiktet eftersom DTL-skiktet förebygger tillväxten av staplingsfel in i det aktiva området från BPD:erna som finns i substratet.
Föreliggande uppfinning är fördelaktig eftersom DTL-skiktet förebygger bipolär degradering av BJT:n under drift. Mer specifikt är föreliggande uppfinning fördelaktig eftersom den tillhandahåller en BJT i SiC och ett förfarande för tillverkning av en sådan BJT som förebygger oönskad tillväxt av SF-fel under tillstånd när minoritetladdningsbärare injiceras (även i bipolära komponenter med stor yta).
Jämfört med tidigare kända förfaranden, såsom t.ex. förfarandet som är visat i US2007/0221614, är föreliggande uppfinning fördelaktig eftersom den tillhandahåller en stabil BJT i SiC på ett väsentligen slätt substrat, åtminstone utan försämring av komponentens (BJT:ns ) skiktmorfologi.
Föreliggande uppfinning underlättar därför efterföljande steg i tillverkningen av BJT:n i SiC.
Enligt en utföringsform kan off-axis-orienteringen hos substratet ligga i intervallet ungefär 2 till 4 grader, vilket är fördelaktigt eftersom, å ena sidan, en off-axis-orientering på ungefär (eller minst) 2 grader minskar hopbuntning (eng.: bunching) av ytsteg och kärnbildning av andra polytyper under epitaxiell växt av SiC och, å andra sidan, off-axis-orienteringen som inte är högre än ungefär 4 grader minskar BPD-tätheten.
Enligt en utföringsform är tjockleken hos nämnda DTL-skikt anpassad att vara åtminstone summan av tjockleken som krävs för omvandling av BPD:er till genomgående kantdislokationer (TED:er) och tjockleken som krävs för blockering av genomgång av minoritetladdningsbärare från kollektorområdet till DTL-skiktet. I föreliggande utföringsform kan det tänkas att DTL-skiktet utformas av ett under parti som angränsar till substratet och ett övre parti som angränsar till kollektorskiktet. Det undre partiet av DTL- skiktet är anpassat att avsluta BPD:erna och dess tjocklek är vald att vara tillräcklig för omvandling av BPD:erna till TED:er, vilka inte är lika skadliga för komponentstabilitetjämfört med BPD:er eftersom TED:er vanligtvis inte delar sig till partialer och inte ger upphov till staplingsfel. Omvandlingen av en BPD till TED motsvarar en ändring av dislokationens linjeriktning från att vara planparallell till den genomgående riktningen, d.v.s. till att vara nästan vinkelrät mot basalplanet. Det högre partiet av DTL-skiktet är anpassat att blockera genomgången av minoritetladdningsbärare till någon av de dislokationer som kan finnas i substratet eller som kan vara avslutade i DTL- " ° taawfsir: fvär ft2A,:f;s-~1: :--.stf<~\ffl=a=r=-«r;« .Jil I 'IL-Uaiïlf ti» _.
S\fwl*"~'Él- 10 15 20 25 30 35 6 skiktet. Genomgången av minoritetladdningsbärare är beroende av både tjockleken och dopningsnivån hos DTL-skiktet. Således väljs tjockleken hos det övre partiet (och därigenom DTL-skiktets totala tjocklek) och dopningsnivån hos DTL-skiktet för blockering av genomgång av minoritetsladdningsbärare från BJT:ns kollektorområde till DTL-skiktets undre parti.
Enligt en utföringsform kan tjockleken hos nämnda DTL-skikt ligga i intervallet ungefär 12 till 30 mikrometer.
Enligt en utföringsform kan dopingnivån hos nämnda DTL-skikt ligga i intervallet ungefär 3><1018 till 2><1019 cm'3, och företrädesvis i intervallet ungefär 5><1O18 till 1><1019 cm'3.
Såsom kommer att illustreras i den detaljerade beskrivningen av uppfinningen kan stabila BJT:er tillverkas med ett DTL-skikt som har en tjocklek som ligger i intervallet ungefär 12 till 30 mikrometer och en dopningsnivå i intervallet ungefär 3><1O18 till 2><1019 cm'3.
Enligt en utföringsform kan DTL-skiktet tillhandahållas genom epitaxiell växt av SiC ovanpå substratet och dopningsatomen kan vara kväve. l synnerhet kan BJT:n i SiC vara en BJT av NPN-typ varvid kollektorskiktet är ett kollektorområde av n-typ (som fungerar som spänningsblockeringsskiktet) och BJT:n innefattar vidare ett basområde av p- typ och ett emitterområde av n-typ. DTL-skiktet kan då vara anordnat mellan substratet och kollektorområdet. Även om föreliggande uppfinning inte är begränsad till följande värden är dopningsnivåerna vanligtvis omkring (i storleksordningen) 5><1015 om” för kollektorområdet, omkring 5><1017 cm'3 för basområdet och i storleksordningen 1019 cm'3 för emitterområdet.
Enligt en utföringsform kan BJT:n i SiC vidare innefatta ett skikt för undertryckning av ytrekombination, vilket skikt är gjort av dielektriskt material och anordnat på en sidovägg hos nämnda emitterområde. Detta skikt kan med fördel vara deponerat både på emitterområdet och kring emitterområdet.
Föreliggande utföringsform är fördelaktig eftersom den ytterligare förbättrar transistorns stabilitet.
Enligt ytterligare en utföringsform tillhandahålls en omriktningsanordning med switchläge (SMPC-anordning), vilken SMPC- anordning innefattar en BJT i SiC enligt någon av de föregående utföringsformerna, vilket är fördelaktigt eftersom det resulterar i en SMPC- anordning med förbättrad (längre) stabilitet. 'wa , swv:lfisfäQiuLima; :i 'vw 10 15 20 25 30 35 7 Enligt ännu en ytterligare utföringsform tillhandahålls en radiofrekvensgenerator (RF-generator) med hög effekt, vilken RF-generator innefattar en BJT i SiC enligt någon av de föregående utföringsformerna, vilket är fördelaktigt eftersom det resulterar i en RF-generator för högeffektstillämpning med förbättrad stabilitet.
Enligt en tredje aspekt av föreliggande uppfinning tillhandahålls ett förfarande för utvärdering av degraderingsprestandan hos en BJT i SiC, vilken BJT innefattar ett kollektorområde, ett basområde och ett emitterområde. Förfarandet innefattar stegen att lägga på en bas- kollektorström iframriktningen under tillståndet med öppen emitter, lägga på en belastningsström som är större än den nominella maximala bas- emitterströmmen hos nämnda BJT och hålla nämnda BJT vid en temperatur som ligger i intervallet ungefär 80 till 120°C.
I synnerhet kan strömdensiteten ligga i intervallet ungefär 5 till 50 A per 1 cmz hos basytan.
Ytterligare ändamål, särdrag hos, och fördelar med föreliggande uppfinning kommer att klargöras i följande beskrivning av föredragna utföringsformer, ritningar och bifogade krav. En fackman inom området förstår att olika särdrag hos föreliggande uppfinning kan kombineras för att skapa andra utföringsformer än de som beskrivs i det följande.
Kort beskrivninq av ritninqarna Ovanstående, liksom ytterligare ändamål, särdrag hos och fördelar med föreliggande uppfinning kommer att klargöras i följande illustrativa, icke- begränsande detaljerade beskrivning av föredragna utföringsformer av föreliggande uppfinning med hänvisning till bifogade ritningar, på vilka: fig. 1 visar en schematisk vy av en BJT i SiC, vilken BJT innefattar ett kollektorskikt, ett basskikt och ett emitterskikt i enlighet med en exemplifierande utföringsform av föreliggande uppfinning; fig. 2 visar en mer detaljerad schematisk vy av en BJT i SiC i enlighet med en annan exemplifierande utföringsform av föreliggande uppfinning; fig. 3a och 3b visar utgångskarakteristik för en stabil högeffekts- och högspännings-BJT tillverkad i enlighet med en exemplifierande utföringsform av föreliggande uppfinning respektive utgångskarakteristik för en degraderad komponent; fig. 4 visar statistik över konduktansen hos BJT:ers aktiva område i enlighet med en utföringsform av föreliggande uppfinning; och :Fi _. - .: ft fl:~f~:.f<=,a.~-;af; v: in =~ ,ia+~::s:š:¿zif:4'f' 10 15 20 25 30 35 8 fig. 5 visar en kartläggning över BPD-förekomst för en 3- tumshalvledarskiva för högeffekts-BJT:er tillverkade i enlighet med en utföringsform av föreliggande uppfinning.
Alla figurer är schematiska, inte nödvändigtvis skalenliga, och visar i allmänhet bara delar som är nödvändiga för att klargöra uppfinningen, varvid andra delar kan vara utelämnade eller bara föreslagna.
Detalierad beskrivning Med hänvisning till figur 1 visas en schematisk vy av en BJT i SiC i enlighet med en exemplifierande utföringsform av föreliggande uppfinning.
Figur 1 visar en BJT 100 i SiC, vilken BJT innefattar ett substrat 110, ett defektavslutningsskikt (DTL-skikt) 120 och ett kollektorområde 130. DTL- skiktet 120 är anordnat mellan substratet 110 och kollektorområdet 130. l utföringsformen som är beskriven med hänvisning till figur 1 innefattar BJT:n 100 i SiC vidare ett basskikt 140 av en halvledare (SiC) som är av en annan typ än kollektorskiktets 130 typ och ett emitterskikt 160 av en halvledare (SiC) som är av samma typ som kollektorskiktets 130 typ. Emittern 160, basen 140 och kollektorn 130 hos BJT:n är anordnade som en stapel av skikt ovanpå substratet 110. Till exempel kan substratet 110 vara ett högt dopat halvledarsubstrat av n-typ, kollektorskiktet 130 kan vara en lågdopad halvledare av n-typ, basskiktet 140 kan vara en halvledare av p-typ och emitterskiktet 160 kan vara en högt dopad halvledare av n-typ.
En BPD är en vanlig defekt i SiC-substratmaterial, liksom i epitaxiella skikt. Kommersiellt producerade epitaxiella strukturer i SiC växes på off- orienterade substrat, d.v.s. på substrat som är utskurna från kristallstycket vid en viss vinkel från basal-hexagonalplanet. En BPD kan fortsätta från substratet in i kraftkomponentens epitaxiella skikt.
Såsom nämnts ovan kan BPD:er påverka SiC-kraftkomponenters, såsom BJT:ers, prestanda och, i synnerhet, accelerera deras degradering.
Stabilitet är en av huvudutmaningarna för SiC-baserade bipolära kraftkomponenter.
Enligt föreliggande uppfinning förbättras stabiliteten hos BJT:n i SiC genom tillhandahållande av ett DTL-skikt 120 mellan substratet 110 och kollektorskiktet 130 och genom anpassning av tjockleken och dopningsnivån hos DTL-skiktet 120. l synnerhet är tjockleken hos DTL-skiktet 120 anpassad för avslutning av BPD:er inom det nedre partiet (eller undre partiet) av DTL- 10 15 20 25 30 35 9 skiktet 120 och dopningsnivån är anpassad för förebyggande av tillväxt av SF-fel från DTL-skiktet 120 till kollektorskiktet 130. Vid användning av ett DTL-skikt minskar BPD-tätheten från substratet 110 till DTL-skiktet 120 på grund av en ändring av dislokationslinjeriktningen 1 från att vara planparallell till att vara nästan vinkelrät mot basalplanet (såsom indikeras av riktningen som betecknas 1a ifigur 1). Med andra ord bildas genomgående kantdislokationer (TED-dislokationer) från BPD:erna inom DTL-skiktet.
Fördelen är att TED:er inte är lika skadliga för komponentstabiliteten som BPD:er eftersom TED:er vanligtvis inte delar sig till partialer och inte ger upphov till staplingsfel.
För ett substrat som har en stor off-axis såsom ett 8-graders off- orienterat substrat, uppkommer BPD-till-TED-omvandlingen vid substrat-till- skiktgränssnittet (d.v.s. vid gränssnittet mellan substratet 110 och DTL-skiktet 120) och sannolikheten för omvandling inom det epitaxiella skiktet 120 kan vara väldigt låg även om DTL-skiktet 120 skulle vara tiotals mikron tjock.
Således är det fördelaktigt om substratets off-axis-orientering är lägre än 8 grader och, i synnerhet, om den är väsentligen nära 4 grader eller om det är ett lägre gradantal.
Med hänvisning till figur 2 visas en BJT i SiC i enlighet med en annan exemplifierande utföringsform av föreliggande uppfinning.
Figur 2 visar en högeffekts-BJT 200 i SiC som är fri, eller åtminstone nästan fri, från instabilitet på grund av bipolär degradering och är utformad på ett konventionellt plant substrat 210.
Enligt en utföringsform kan BJT:n 200 i SiC vara en BJT av npn-typ.
BJT:n kan vara utformad på ett 4H-SiC-substrat med en låg off- orienteringsvinkel på ungefär 4 grader eller lägre. Den epitaxiella stapeln innefattar minst fyra skikt växta i följd på substratet 210: ett DTL-skikt 220, en lågdopdad kollektor eller kollektorområde 232 av n-typ, en bas eller basområde 234 av p-typ och en tungt dopad emitter eller emitterområde 236 av n-typ. I exemplet visat i fig. 2 är BJT:n av NPN-typ en vertikal BJT varvid en mesa som innefattar emittern 236 har utformats (tex. via etsning).
BJT:n kan också förses med ohmiska emitter-, bas- och kollektorkontakter 251-253 till emittern 236, basen 234 respektive kollektorn 232, liksom med yttre övergångsavslutningsområden 260 för förebyggande av (eller åtminstone minskning av risken för) tidigt genombrott över den yttre komponentperiferin. Ett dielektriskt skikt för undertryckning av ytrekombination (SRS-skikt) 270 kan också tillhandahållas vid och runtom »fi H11" 3/ if; ííïï/“fl *Ûfriäššïll l 521172051* 10 15 20 25 30 35 10 sidoväggen (d.v.s. periferin) hos emittermesan 236 för undertryckning av överflödig ytrekombination och för undvikande av, eller åtminstone minskning av ytrelaterad förstärkningsinstabilitet. SRS-skiktet kan deponeras både ovanpå och runtom emitterområdet (eller mesan) 236 såsom visas i fig. 2.
Vidare kan SRS-skiktet 270 med fördel sträcka sig i sidled (en viss sträcka) över det passiva basområdets yta (vilken motsvarar basområdets 234 parti som i sidled är åtskilt från emittermesan 236, d.v.s. det parti av basområdet 234 som inte angränsar till emitterområdet 236). I synnerhet kan utsträckningen i sidled hos SRS-skiktet 210 över det passiva basområdet v vara större än tre gånger bastjockleken mätt från den metallurgiska bas-ti|l- emitter-p-n-övergången. SRS-skiktets 270 material kan väljas från gruppen som innefattar kiseldioxid, kiseloxinitrid, aluminiumoxid eller aluminiumnitrid.
Alternativt kan SRS-skiktet 270 innefatta en stapel som inkluderar mer än en av nämnda grupps dielektriska material. Användningen av SRS-skiktet 270 är fördelaktig eftersom den ytterligare förbättrar stabiliteten hos BJT:n i kiselkarbid. Utan ett sådant dielektriskt SRS-skikt 270 skulle BJT:n i SiC vara ostabil på grund av instabilitet hos bärarrekombination vid ytan, även om en sådan BJT inte behöver drabbas av degraderingen på grund av tillväxten av staplingsfel.
DTL-skiktet 220 har en dubbel funktion vilken först är att avsluta BPD:erna från substratet 210 och blockera (eller åtminstone begränsa) genomgången av minoritetladdningsbärare till BPD:erna som är avslutade inom DTL-skitet 220 så att tillväxt av SF-fel förebyggs. För detta syfte är tjockleken och dopningsnivån hos DTL-skiktet 220 anpassade att avsluta BPD:erna i DTL-skiktet 220 och förebygga tillväxten av staplingsfel från DTL- skiktet 220 till kollektorskiktet 232. Avslutningen av BPD:er från substratet 210 i DTL-skiktet 220 åstadkommes genom omvandling av BPD:er till TED:er genom användning av ett substrat 210 med en låg off-orienteringsvinkel på 4 grader eller lägre, och företrädesvis i intervallet 2 till 4 grader. Med hänvisning till DTL-skiktets 220 andra funktion, tordes det inses att minoritetsladdningsbärare är närvarande under vissa drifttillstånd hos komponenten, såsom till exempel vid BJT-mättnad. Om genomgång av minoritetsladdningsbärare tillåts till BPD:erna i DTL-skiktets 220 nedre parti (närmast substratet, vilket kan betecknas det undre partiet i det följande), kan staplingsfel börja propagera längs basalplanet och så småningom nå BJT:ns aktiva skikt 232-236, vilket resulterar i prestandadegradering. DTL-skiktets tjocklek överskrider således med fördel summan av tjockleken som krävs för 10 15 20 25 30 35 11 BPD-till-TED-omvandlingen plus tjockleken som krävs för blockering av betydande genomgång av minoritetladdningsbärare till dislokationerna som är avslutade i DTL-skiktet, d.v.s. till DTL-skiktets undre del. Genomgången av minoritetsladdningsbärare är, å andra sidan, starkt beroende på dopningsnivån hos DTL-skiktet. För en viss tjocklek är därför dopningsnivån hos DTL-skiktet 220 anpassad så att tillväxt av SF-fel förebyggs (eller vice versa.) Från processynpunkt skulle tjockleken hos DTL-skiktet 220 företrädesvis vara så tunn som möjligt eftersom extra tjocklek leder till ökad processtid och processkostnader. Vidare hålls också företrädesvis dopningsnivån, t.ex. kvävedopningsnivån, hos DTL-skiktet 220 vid ett lågt värde eftersom överflödiga dopämnekoncentrationer kan försämra SiC- materialkvalitén och kan undertrycka BPD-till-TED-omvandling. Funktionen hos DTL-skiktet 220 i enlighet med föreliggande uppfinning kräver emellertid ungefär det motsatta.
Enligt en utföringsform kan tjockleken hos DTL-skiktet ligga inom intervallet 12 till 30 mikrometer, vilket är fördelaktigt eftersom det tillhandahåller tillräcklig tjocklek för avsluting av BPD:er i DTL-skiktet 220 och resulterar i en godtagbar avkastning för tillverkningen av högeffekts-BJT:er med stor yta.
Enligt en annan utföringsform kan dopingsnivån hos kvävet i DTL- skiktet 220 ligga i intervallet ungefär 3><1018 till 2><1019 cm'3, och företrädesvis i intervallet ungefär 5><1018 till 1><1O19 cm'3, vilket är fördelaktigt eftersom tillväxten av SF-fel från DTL-skiktets bulk in i kollektorskiktet minskas. Det har observerats att högre nivåer av kvävedopning tenderar att generera nya defekter inom DTL-skiktet såsom t.ex. 3C-polytyp-inneslutningar och inväxta staplingsfel. Därför är dopningsnivån hos DTL-skiktet företrädesvis begränsad. l det följande beskrivs ett mer detaljerat men icke-bekränsande förfarande för tillverkning av en BJT i kiselkarbid. I föreliggande utföringsform kan SiC-substratet vara ett substrat med en off-orienteringsvinkel på ungefär 4 grader från basalkristallplanet, (0001)-planet. Off-orienteringsriktningen kan företrädesvis väljas mot [11-20]-kristallriktningen eftersom riktningen tillhandahåller en förbättrad skiktmorfologi jämfört med andra off- orienteringsriktningar. Det tordes dock inses att föreliggande uppfinning inte är begränsad till en sådan off-orienteringsriktning och att andra off- orienteringsriktningar såsom [1-100] också kan användas eftersom det endast i 7 'Ûul- 'flT-ïfï-.NSUÉ »'\f;"šrl'fï,'ïl\i$.ll". 'i 1 . . LV w I' 3r“5l3r_.~j.r- jljs .Si-fä* 'f jr"“\:§É\2 'IM Iiišfšiåfíff, ï ”ï "l LIV, < _ 'ïï _" .F5- 'vÉ NT' r' :flflí , 'i ï |j,¿7.;v,5: 10 15 20 25 30 35 12 är en marginell skillnad i skiktkvalitet mellan olika off-orienteringsriktningar.
Kiselkarbid är en polär kristall, d.v.s. kristallytans egenskaper beror på kristallriktningens tecken. [O001]-krista||p|anet hänvisas vanligtvis till som kiselkristallytan för att särskilja den från den motsatta [000-1]-kolytan.
Kiselkristallyta är traditionellt föredragen för SiC-komponentsepitaxi, men kolytan kan emellertid också användas enligt föreliggande uppfinning. Ett såkallat epitaxi-färdigt substrat kan företrädesvis användas, vilket betyder att substratet kan innefatta en högkvalitativ ytfinhet som är tillhandahållen av en lämplig ytrengöring. Eventuellt kan ytterligare ytbehandlingsrutiner som är kända inom kristallprepareringstekniker tillämpas om den erhållna substratytbehandlingen är av otillräcklig kvalitet. Substratet 220 är företrädesvis ett lågresistivitetsmaterial av n-typ.
Substratet 210 kan sedan placeras i en maskin för kemisk gasfasdeponering (CVD-maskin) för utförande av deponering av de epitaxiella skikt som krävs för den önskade driften av BJT:n. BJT:ns skiktstruktur kan utformas genom stegvis deponering av ett DTL-skikt 220 av n-typ, ett lätt dopat kollektorskikt 232 av n-typ, ett basskikt 234 av p-typ och ett tungt dopat emitterskikt 234 av n-typ. Till exempel kan en optimerad BJT i kiselkarbid innefatta ett lågdopat kollektorskikt 232 med en tjocklek på ungefär 1 um per 100 V av den önskade blockeringsspänningen. Således kräver ett blockeringsintervall mellan 600 V och 1,8 kV en kollektortjocklek på mellan ungefär 5 och 20 mikrometer. Ytterligare detaljer om optimeringen av parametrarna hos en BJT:s skikt är kända för fackmannen inom området och är därför avsiktligt utelämnade här. Det tordes inses att BJT-konstruktioner som är optimerade för vissa tillämpningar skulle kunna utnyttja olikformiga dopningsprofiler snarare än plana dopningsprofiler för bas-, emitter- eller kollektorområdena. Dopningsprofilerna kan till exempel ändras antingen på graderade eller stegvisa sätt.
CVD-växten av kiselkarbid kan utföras vid en hög temperatur på 1550- 1650°C. Väsentligt högre deponeringstemperaturer kan vara oönskade för CVD-växt av kiselkarbid på substrat med liten off-orientering på grund av försämring av ytmorfologin (också hänvisad till som steghopbuntning (eng.: step bunching)). Steghopbuntningen kan utvecklas på substrat med liten off- orientering vid hög deponeringshastighet. Vanligtvis kräver CVD-växten lämplig utpumpning (eng. pump-down) och rening av utrustning, upphettning i väte som omger deponeringstemperaturen, för-epitaxiell väteets för avlägsnande av ytkontaminering och/eller ytskada, och en efterföljande 10 15 20 25 30 35 13 deponering av önskade epitaxiella skikt med användande av lämpliga kol- och kiselmoderkristaller under välkontrollerade former. Företrädesvis hålls deponeringshastigheten väsentligt låg så att Övermättnad hos moderkristallen på halvledarskivans yta inte resulterar i defektbildning. Kväve- och aluminiummoderkristaller kan införas i erforderlig mängd för att uppnå den önskade donator- eller acceptordopningsnivån. Silan eller propan kan användas som kisel- och kolmoderkristaller för växt av SiC. Andra moderkristaller som, till exempel, klorosilan kan emellertid också användas för deponering av SiC. Klorosilan kan till exempel införas i reaktorkammaren med användande av kiseltetraklorid istället för silan som kiselmoderkristall, eller med användande av metyltriklorosilan eller införande av HCl i reaktorkammaren. Det tordes inses att föreliggande uppfinning inte är begränsad till sådana moderskristaller och att andra moderkristaller som tillhandahåller den lämpliga processkemin kan tänkas.
Sedan kan deponerat material på baksidan av substratet på grund av CVD-växtprocessen avlägsnas med användande av plasmaets. En normal tillverkningsprocess kan också innefatta mönstring och etsning av emitterområdet eller emittermesan 236, etsning av basområdet eller basmesan 234, och utformning av övergångsavslutningsområdet 260 vid basmesans 234 periferi, såsom illustreras i figur 2. Basmesans 234 kontur kan med fördel ha tillräckligt rundade kanter för förebyggande av koncentration av elektriskt fält vid dess periferi. Övergångsavslutningsområdet 260 har för avsikt att förhindra komponenten från koncentration av elektriskt fält vid periferin, vilket därigenom förebygger tidigt genombrott. Övergångsavslutningsområdet 260 kan utformas med ett antal tekniker, såsom till exempel tekniken för övergångsavslutningsförlängning (eng.: junction termination extension).
Vidare kan en ring med en (noggrant) kontrollerad acceptordos utformas vid basmesans 234 periferi genom implantering av bor- eller aluminiumjoner i komponentperiferin, vilken acceptordos motsvarar full utarmning av det implanterade området vid ungefär 50 till 70% av den teoretiska genombrottsspänningen. Dosen kan med fördel ligga i intervallet ungefär 09x10” till 12x10” cm'2 för elektriskt aktiva acceptorer i JTE-området.
Ett högt dopad delkontaktsområde 280 av p-typ kan eventuellt utformas under ohmiska baskontakters 252 önskade läge genom selektiv implantering av Al-acceptorjoner in i den passiva basen (eller passiva delen . i *vi-if :m i, råa/trist: nf-ï' w svifif-tl:i1wsefz_i<:. fis/å avart "f 10 15 20 25 30 35 14 hos basen). Acceptorjonimplantat kan sedan följas av värmebehandling vid hög temperatur mellan 1500°C och 1700°C för aktivering av acceptorjonerna.
Ytterligare tillverkningssteg kan innefatta utformning av SRS-skikt och utformning av de ohmiska kontakterna 251-253 till emitterområdet 236, till basområdet 234 och till baksidan av substratet 210. En metallsammankoppling med två nivåer utformas företrädesvis för reducering, och företrädesvis minimering, av komponentens resistans i det aktiva tillståndet, liksom för säkerställande av långsiktig stabilitet hos kontaktmetalliseringen.
Kiselkarbidmaterialteknologi är för närvarande inte lika mogen som kiselteknologi, och en viss del högeffektskomponenter lyckas inte möta den förväntade prestandan. En del tillverkade SiC-komponenter når inte förväntad genombrottsspänning, ytterligare en del har inte förväntad emitterströmförstärkning. Det finns därför också ett behov av att tillhandahålla ett förfarande för detektering av potentiellt instabila BJT:er under standardinbränningstest.
I enlighet med en annan aspekt av uppfinningen kan stabiliteten hos en högeffekts-BJT verifieras genom inbränningen av tillverkade komponenter med efterföljande tester som en del av tillverkningen. Någon del av elektriskt felfria komponenter kan undergå tillväxt av staplingsfel, vilket därigenom leder till prestandadegradering. De degraderade komponenterna kommer sedan att visa en omvandling av utgångskarakteristik och uppvisa en låg Early- spänning. Å andra sidan bibehåller varje stabil BJT väsentligt plan utgångskarakteristik. lnbränningsbelastningen kan utföras vid olika skeden såsom på halvledarskiva elleri redan förpackade komponenter. l det följande beskrivs ett förfarande för utvärdering av degraderingsprestandan hos en BJT i SiC.
Förfarandet innefattar stegen att lägga på en bas-kollektorström i framriktningen under tillståndet med öppen emitter för förhöjning av injiceringen av minoritetsladdningsbärare och hålla BJT:n vid en förhöjd komponenttemperatur mellan 80°C och 120°C. Belastningsströmmen kan med fördel vara över den nominella maximala bas-emitterströmmen.
Föredragen strömdensitet är mellan 5 och 50 A/cmz och en kumulativ belastningsladdning är mellan 3 och 7 Ah/cmz. i) -\ ' ”“ 'Ä Qlf- “I AT-Ûtwäßlßflfl '>aš'^“?ä\l\l~å'ffï Å 'få W m wïßflve 'i (Sï/*fï ”ïrtxïÉïå lfllïfíšffšßï/Zíl" 'Vi Öl' 7' »_ ß Y' BfSïQYJ-*Jfë V' ' 10 15 20 25 30 35 15 Med hänvisning till fig. 3a och 3b beskrivs utgångskarakteristiken hos en stabil högeffekts- och högspännings-BJT som är tillverkad i enlighet med en exemplifierande utföringsform av föreliggande uppfinning respektive hos en degraderad komponent.
Figurerna 3a och 3b visar utgångskarakteristiken hos BJT:er som har en yta på 5 mmz. Utgångskarakteristiken är mätt för fem olika styrströmmar med ett strömsteg på 50 mA.
Fig. 3a visar utgångskarakteristiken hos en stabil BJT som är tillverkad i enlighet med en utföringsform av föreliggande uppfinning medan fig.3b visar utgångskarakteristiken hos en instabil komponent efter en 20-minuters belastning med en bas-kollektorström på 1 A vid 90°C. Båda utgångskarakteristikerna mättes på halvledarskiva med användande av en sondstation. Utgångskarakteristiken visad i fig. 3a för en kraftkomponent som är tillverkad i enlighet med en utföringsform av föreliggande uppfinning är identisk med den initiala utgångskarakteristiken hos komponenten. Vidare var utgångskarakteristiken hos de stabila och de instabila komponenterna identiska före belastningstestet.
Enligt en utföringsform resulterar en 20-minuters bas- kollektorbelastning under framspänning vid en ström på 1 Ampere i en väsentlig omvandling av utgångskarakteristiken hos en potentiellt instabil BJT. Med hänvisning till utgångskaraktäristiken visad i fig 3a och 3b resulterar ett ytterligare 10-timmars belastningstest av de två komponenterna inte i några ytterligare förändringar i utgångskarakteristiken. instabila komponenter med en måttlig degradering kan bli stabiliserade, d.v.s. en längre belastning kommer inte att resultera i ytterligare degradering av deras utgångskarakteristik.
Fortfarande med hänvisning till fig. 3a visar utgångskarakteristiken hos en stabil BJT som är tillverkat i enlighet med en utföringsform av föreliggande uppfinning, ett linjärt mättnadsområde vid en låg kollektorspänning och ett nästan plant aktivt område över en viss kollektorspänningströskel. I det aktiva plana området ökar inte utgångsströmmen hos defektfria BJT:er i SiC med kollektorspänning eftersom basutarmningsspänningen är väldigt hög, över 1000 V. Testen i det aktiva tillståndet utförs vid upp till 5-10 Volt, för vilket intervall ingen betydande modulering av den neutrala bastjockleken förekommer.
En hög utgångskonduktans observeras emellertid för det aktiva området hos den degraderade BJT:erna i SiC, såsom visas i “ ' *Û P. VMI \/”=l"~7.,¿\ï\¿$šf,ï ' '“ 'L-ff f» få? fšï/“iiiifllktïfilfy?ÉLIAVQ-fi *XW J' ï 71"' _? '~_, . 'ffvïí ' 1 10 15 20 25 30 35 16 utgångskarakteristiken i fig. 3b. Utgångskonduktansen hos de degraderade BJT:erna i SiC kan ha sitt upphov i minskning av vertikal laddningsbärartransporthastighet på grund av SF-felen som har växt i den lågdopade kollektorn.
Högeffekts-BJT:er som klarar degraderingsbelastningen, d.v.s. utan något område med hög utgångskonduktans såsom visas i fig.3b, är stabila för vidare bipolär långtidsbelastning. Således är det fördelaktigt att använda förfarandet för utvärdering av prestandan hos en bipolär transistor enligt föreliggande uppfinning under en begränsad tidsperiod. Inga vidare indikationer på tillväxt av staplingsfel har observerats även om BJT:erna testades i upp till 600 timmar. Därför tillhandahåller föreliggande uppfinning en bipolär korttidsbelastning som test av instabilitet hos BJT:erna.
Med hänvisning till figur 4 beskrivs statistik över konduktansen hos det aktiva området hos BJT:er i enlighet med en utföringsform av föreliggande uppfinnig.
En BJT:s utgångskonduktans kan användas som ett kvantitativt mått på omfattningen av bipolär degradering som är orsakad av belastning anbringad på BJT:n. Figur 4 visar ett histogram som innefattar värden på utgångskonduktansen (i Siemens, d.v.s. 1/Ohm) för komponentdriften i det aktiva läget mätt efter belastning för ett flertal driftsdugliga komponenter som har tillverkats enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning på en enda halvledarskiva. Komponentdriften i det aktiva läget hos BJT:n motsvarar den plana delen av IV-karaktäristiken som är visad i fig. 3a och 3b, d.v.s. vid kollektorspänning på över 3 V. Den uppmätta konduktansen motsvarar därför inte konduktansen i det aktiva tillståndet, vilken konduktans härleds från det linjära områdets lutning hos IV-karaktäristiken för kollektorspänning under 2-3 V, med hänvisning till fig. Sa och 3b. Det tordes inses att mätningen av en konduktans i komponentdriften i det aktiva läget indikerar en omvandling från BJT-stabilitet till bipolär degradering. Enligt data visad i figur 4 har 85% av komponenterna som har tillverkats enligt föreliggande uppfinnings förfarande en försumbar (d.v.s. nära noll) utgångskonduktans för det aktiva området efter den bipolära belastningen. Figur 4 visar därför att föreliggande uppfinning tillhandahåller ett förfarande för tillverkning av degraderingsfria BJT:er med hög avkastning. Tillsammans med ytterligare förbättringar av kvalitén hos kiselkarbidsubstrat, kan det således tänkas att högeffekts BJT:er med en mycket högre nominell ström än 10 A kan tillverkas. 10 15 20 25 30 35 17 Enligt föreliggande uppfinning är BJT:erna konstruerade med ett 15 pm tjockt DTL-skikt och en dopningsnivå på 5><1018 cm'3. BJT:ernas struktur innefattar också en oxinitrid-SRS, jonimplanterade delkontaktsområden i basen och en 2-nivås-metallisering, såsom visas i en av utföringsformerna som är beskrivna ovan i samband med figur 2. Vidare innefattar strukturen ett 12 um tjockt lågdopat kollektorskikt. Belastningen eller förfarandet för utvärdering av degradering hos BJT:n utfördes i 20 minuter vid en bas- kollektorström på 1 A under tillståndet med öppen emitter vid en chucktemperatur på 90°C. En automatiserad sondstation kan användas för att lägga på belastningen i obevakat läge. Såsom visas i figur 4 undergår inte de flesta av BJT:erna någon degradering. Andelen degraderade komponenter är 15%, vilket illustrerar att föreliggande uppfinning åstadkommer ett förfarande för tillverkning av högeffekts-BJT:er (eller SiC-baserade högeffektskomponenter i allmänhet) vilka är degraderingsfria, eller åtminstone med en låg risk för degradering, vid en hög avkastning. Föreliggande uppfinning är också fördelaktig eftersom den tillhandahåller en långsiktig komponenttillförlitlighet även om avkastningen av icke-degraderade komponenter inte når 100%.
En tillverkningssekvens för tillverkning av högeffekts BJT:er med stor yta i enlighet med en utföringsform av föreliggande uppfinning kan innefatta steget att tillverka BJT:n såsom har definierats i någon av utföringsformerna ovan som är beskrivna med hänvisning till figurerna 1-3 och steget att utvärdera den tillverkade BJT:n i enlighet med någon av utföringsformerna ovan som är beskrivna med hänvisning till figur 4.
En tillverkningssekvens för tillverkning av BJT:er i SiC med stor yta kan därför innefatta följande steg: (i) epitaxi (för utformning av de olika skikten hos BJT:n såsom DTL-skiktet, kollektorskiktet, basskiktet och emitterskiktet), (ii) mönstring av emitter- och basmesorna (för utformning av BJT:ns struktur såsom t.ex. visas i fig. 2), (iii) acceptorjonimplantation (för utformning av ett delkontaktsområde för den ohmiska baskontakten), (iv) implantationsvärmebehandling (för aktivering av dopämnerna som är införda genom jonimplantation), (v) deponering av ett SRS-dielektriskt material (såsom beskrivet ovan med hänvisning till fig. 2), (vi) metallisering (för utformning av kontakterna såsom kontakterna 251-253 visade i fig. 2), (vii) degraderingstest såsom har beskrivits ovan och (viii) ett acceptanstest (vilket innefattar en jämförelse av resultaten av t.ex. konduktans som erhållits från degraderingstestet med ett tröskelvärde). 10 15 20 25 30 35 18 Fig. 5 visar en schematisk kartläggning av en 3-tumshalvledarskiva med ett flertal chip, vilken kartläggning illustrerar BPD-förekomsten för kraftkomponenter tillverkade i enlighet med en utföringsform av föreliggande uppfinning.
Fig. 5 visar BPD-täteten för ett 20 pm tjockt DTL-skikt växt på en SiC- skiva med en 4 gradig off-orientering. BPD:erna räknades i 5,3 mmz - rektanglar över hela ytan hos en 3-tums-SlC-skiva. BPD-täthetsmätningarna utfördes med användande av en defektselektiv ets i smält KOH vid 480°C. I figur 5 representerar rutor av typ A ytor utan någon förekomst av BPD:er, rutor av typ B representerar ytor som innefattar en enda BPD och rutor av typ C representerar ytor som innefattar flera BPD:er. Resultatet visar att BPD- tätheten kan minskas som en funktion av DTL-skiktstjockleken, varvid en minskning av BPD-täthet från 12-20 BPD/cmz för ett 7 um tjockt DTL-skikt till ett mycket lägre värde för ett DTL-skikt som har en tjocklek på ungefär 20 um har observerats.
Fortfarande med hänvisning till fig. 5 innefattar bara 10 av 131 fält eller chip som har en yta på ungefär 5,3 mmz BPD:er, vilket motsvarar en effektiv BPD-täthet under 1,5 cm'2 beräknat för en samplingsyta på 5,3 mmz.
Resultatet som visas i fig. 5 visar också att stora halvledarskiveytor kan vara helt fria från BPD:er, vilket visar möjligheten till tillverkning av degraderingsfria bipolära komponenter som har en yta på över 1 cmz. Vissa defekta halvedarskiveområden som innefattar multipla BPD:er existerar fortfarande.
En utvärdering av den resulterande halvledarskivan med användning av ett standardtillvägagångssätt som är baserat på ”medeV-BPD-täthet kan således vara icke-tillfredställande för högkvalitativt SiC-material. Såsom följer av figur 5 kan BPD-tätheten vara väldigt olikformig för högkvalitativa epitaxiella SiC- skivor, därför kan vanlig Gaussisk statistik inte tillämpas.
Vidare kan BPD:erna elimineras totalt, eller åtminstone kan antalet BPD:er minskas markant, över den större delen av halvledarskivan efter växt av ett DTL-skikt som har en tjocklek på ungefär 15 um. I detta specifika exempel omvandlas de flesta av BPD:erna som finns i substratet till TED:er vid gränsytan mellan substratet och DTL-skiktet, och resten av BPD:erna omvandlas till TED:er efter ungefär 5-15 pm i DTL-skiktet. Även om uppfinningen har beskrivits med hänvisning till specifika exemplifierande utföringsformer därav, kommer många olika ändringar, modifieringar och liknande att framgå för fackmannen. De beskrivna 19 utföringsformerna är därför inte avsedda att begränsa uppfinningens omfattning, såsom definierad av de bifogade kraven. -f\I'~\f'“*_Iï'"1*lS:š^~.«,É f? "

Claims (16)

1. AWAPATENT AB TranSiC AB Kontor/Handläggare Ansökningsnr Vår referens Stockholm/Xavier Badel/XBL 1051137-6 SE-21047953 1 PATENTKRAV 10 15 20 25 30 35 . Förfarande för tillverkning av en bipolär transistor (100) i kiselkarbid, SiC, innefattande stegen att: tillhandahålla ett kollektorområde (130) på ett substrat (110) som har en off-axis-orientering på ungefär 4 grader eller lägre; och tillhandahålla ett defektavslutningsskikt, DTL-skikt, (120) som är anordnat mellan substratet och kollektorområdet; varvid tjockleken och dopingnivån hos nämnda DTL-skikt är valda att avsluta basalplansdisokationer i nämnda DTL-skikt och minska tillväxten av defekter från nämnda DTL-skikt till kollektorområdet, varvid dopningsnivån hos nämnda DTL-skikt ligger i intervallet ungefär 3><1018 till 2><1019 cm"3. . Förfarande enligt krav 1, varvid off-axis-orienteringen hos substratet ligger i intervallet ungefär 2 till 4 grader. _ Förfarande enligt krav 1 eller 2, varvid tjockleken hos nämnda DTL- skikt anpassas att vara åtminstone summan av tjockleken som krävs för att omvandla basalplansdislokationer till genomgående kantdislokationer och tjockleken som krävs för att blockera genomgång av minoritetladdningsbärare från kollektorområdet till DTL-skiktet. . Förfarande enligt något av föregående krav, varvid tjockleken hos nämnda DTL-skikt liggeri intervallet ungefär 12 till 30 mikrometer. . Förfarande enligt något av föregående krav, varvid dopingnivån hos nämnda DTL-skikt liggeri intervallet ungefär 5><1018 till 1><10'9 cm'3. . Förfarande enligt något av föregående krav, varvid nämnda DTL-skikt tillhandahålls genom epitaxiell växt av SiC ovanpå nämnda substrat och dopningsatomen är kväve. 10 15 20 25 30 35 ,¿,-, ¿_.~_2»~, rV~,->, C. 'vill"»ï:r-«»se:=;?irlfllfflarsalizifi' fw” »i 'ess 2 7. Bipolär transistor, BJT, (100, 200) i kiselkarbid, SiC, vilken BJT innefattar: ett emitterområde (236), ett basområde (234) och ett kollektorområde (130, 232), varvid nämnda kollektorområde är anordnat på ett substrat (110, 210) som har en off-axis-orientering på ungefär 4 grader eller lägre; och ett defektavslutningsskikt, DTL-skikt (120, 220), som är anordnat mellan substratet och kollektorskiktet, varvid tjockleken och dopningsnivån hos nämnda DTL-skikt är anpassade att avsluta basalplansdislokationer i nämnda DTL-skikt och minska tillväxten av defekter från nämnda DTL-skikt till kollektorområdet, varvid dopningsnivån hos nämnda DTL-skikt ligger i intervallet ungefär sxlolf* lill zxlo” em? 8. BJT i SiC enligt krav 7, varvid off-axis-orienteringen hos substratet ligger i intervallet ungefär 2 till 4 grader. 9. BJT i SiC enligt krav 7 eller 8, varvid tjockleken hos nämnda DTL-skikt ligger i intervallet ungefär 12 till 30 mikrometer. 10.BJT i SiC enligt något av kraven 7-9, varvid dopingnivån hos nämnda DTL-ekikl ligger i intervallet ungefär sxlo” lill 1><1o19 errfß. 11.BJT i SiC enligt något av kraven 7-10, varvid nämnda DTL-skikt är gjort av SiC dopat med kväve. 12.BJT i SiC enligt något av kraven 7-11, vidare innefattande ett skikt för undertryckning av ytrekombination (270), vilket skikt är gjort av dielektriskt material och anordnat på en sidovägg hos nämnda emitterområde. 13.0mriktningsanordning med switchläge, varvid nämnda anordning innefattar en BJT i SiC enligt något av kraven 7-12. 14.Radiofrekvensgenerator med hög effekt, varvid nämnda radiofrekvensgenerator innefattar en BJT i SiC enligt något av kraven 7-12. 'v \.T'~“f.Åí\1S!'fï LMšÃÉ”7Ü?Ål\Ä{Ä Û Åifïf-'Ä 'šVwi--lfifi 4 'ï',.'*i-fl-3' afifefffietf irwalrrs : 'tieariš »ïcc
SE1051137A 2010-10-29 2010-10-29 Förfarande för tillverkning av en kiselkarbid bipolär transistor och kiselkarbid bipolär transistor därav SE1051137A1 (sv)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1051137A SE1051137A1 (sv) 2010-10-29 2010-10-29 Förfarande för tillverkning av en kiselkarbid bipolär transistor och kiselkarbid bipolär transistor därav
DE112011103569.1T DE112011103569B4 (de) 2010-10-29 2011-10-21 Verfahren zum Herstellen eines SiC-Bipolarübergangstransistors und SiC-Bipolarübergangstransistor hieraus
US13/279,053 US8823410B2 (en) 2010-10-29 2011-10-21 Method of manufacturing a SiC bipolar junction transistor and SiC bipolar junction transistor thereof
PCT/EP2011/068411 WO2012055777A1 (en) 2010-10-29 2011-10-21 Method of manufacturing a sic bipolar junction transistor and sic bipolar junction transistor thereof
CN2011800513933A CN103180956A (zh) 2010-10-29 2011-10-21 SiC双极结型晶体管的制造方法及其SiC双极结型晶体管
US13/689,681 US8704546B2 (en) 2010-10-29 2012-11-29 Method of manufacturing a SiC bipolar junction transistor and SiC bipolar junction transistor thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1051137A SE1051137A1 (sv) 2010-10-29 2010-10-29 Förfarande för tillverkning av en kiselkarbid bipolär transistor och kiselkarbid bipolär transistor därav

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SE1051137A1 true SE1051137A1 (sv) 2012-04-30

Family

ID=44862997

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE1051137A SE1051137A1 (sv) 2010-10-29 2010-10-29 Förfarande för tillverkning av en kiselkarbid bipolär transistor och kiselkarbid bipolär transistor därav

Country Status (5)

Country Link
US (2) US8823410B2 (sv)
CN (1) CN103180956A (sv)
DE (1) DE112011103569B4 (sv)
SE (1) SE1051137A1 (sv)
WO (1) WO2012055777A1 (sv)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112012000611T5 (de) 2011-01-31 2013-10-31 Fairchild Semiconductor Corporation Siliziumkarbid-Bipolartransistor mit Abschirmbereichen und Verfahren zu dessen Herstellung

Families Citing this family (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014146748A (ja) * 2013-01-30 2014-08-14 Toshiba Corp 半導体装置及びその製造方法並びに半導体基板
JP2014189442A (ja) * 2013-03-27 2014-10-06 Sumitomo Electric Ind Ltd 炭化珪素半導体基板の製造方法
US9059196B2 (en) 2013-11-04 2015-06-16 International Business Machines Corporation Bipolar junction transistors with self-aligned terminals
US9541610B2 (en) 2015-02-04 2017-01-10 Lockheed Martin Corporation Apparatus and method for recovery of three dimensional magnetic field from a magnetic detection system
US10168393B2 (en) * 2014-09-25 2019-01-01 Lockheed Martin Corporation Micro-vacancy center device
US9557391B2 (en) 2015-01-23 2017-01-31 Lockheed Martin Corporation Apparatus and method for high sensitivity magnetometry measurement and signal processing in a magnetic detection system
US10120039B2 (en) 2015-11-20 2018-11-06 Lockheed Martin Corporation Apparatus and method for closed loop processing for a magnetic detection system
US9910105B2 (en) 2014-03-20 2018-03-06 Lockheed Martin Corporation DNV magnetic field detector
CA2945016A1 (en) 2014-04-07 2015-10-15 Lockheed Martin Corporation Energy efficient controlled magnetic field generator circuit
WO2016126435A1 (en) 2015-02-04 2016-08-11 Lockheed Martin Corporation Apparatus and method for estimating absolute axes' orientations for a magnetic detection system
CN108138360B (zh) * 2015-10-07 2020-12-08 住友电气工业株式会社 碳化硅外延基板及用于制造碳化硅半导体装置的方法
WO2017095454A1 (en) 2015-12-01 2017-06-08 Lockheed Martin Corporation Communication via a magnio
JP6351874B2 (ja) 2015-12-02 2018-07-04 三菱電機株式会社 炭化珪素エピタキシャル基板および炭化珪素半導体装置
WO2017127096A1 (en) 2016-01-21 2017-07-27 Lockheed Martin Corporation Diamond nitrogen vacancy sensor with dual rf sources
WO2017127079A1 (en) 2016-01-21 2017-07-27 Lockheed Martin Corporation Ac vector magnetic anomaly detection with diamond nitrogen vacancies
US10408890B2 (en) 2017-03-24 2019-09-10 Lockheed Martin Corporation Pulsed RF methods for optimization of CW measurements
US10330744B2 (en) 2017-03-24 2019-06-25 Lockheed Martin Corporation Magnetometer with a waveguide
US10359479B2 (en) 2017-02-20 2019-07-23 Lockheed Martin Corporation Efficient thermal drift compensation in DNV vector magnetometry
US10571530B2 (en) 2016-05-31 2020-02-25 Lockheed Martin Corporation Buoy array of magnetometers
US10274550B2 (en) 2017-03-24 2019-04-30 Lockheed Martin Corporation High speed sequential cancellation for pulsed mode
US10338163B2 (en) 2016-07-11 2019-07-02 Lockheed Martin Corporation Multi-frequency excitation schemes for high sensitivity magnetometry measurement with drift error compensation
US10527746B2 (en) 2016-05-31 2020-01-07 Lockheed Martin Corporation Array of UAVS with magnetometers
US10371765B2 (en) 2016-07-11 2019-08-06 Lockheed Martin Corporation Geolocation of magnetic sources using vector magnetometer sensors
US10345395B2 (en) 2016-12-12 2019-07-09 Lockheed Martin Corporation Vector magnetometry localization of subsurface liquids
US10281550B2 (en) 2016-11-14 2019-05-07 Lockheed Martin Corporation Spin relaxometry based molecular sequencing
US10677953B2 (en) 2016-05-31 2020-06-09 Lockheed Martin Corporation Magneto-optical detecting apparatus and methods
US10145910B2 (en) 2017-03-24 2018-12-04 Lockheed Martin Corporation Photodetector circuit saturation mitigation for magneto-optical high intensity pulses
US10317279B2 (en) 2016-05-31 2019-06-11 Lockheed Martin Corporation Optical filtration system for diamond material with nitrogen vacancy centers
US10228429B2 (en) 2017-03-24 2019-03-12 Lockheed Martin Corporation Apparatus and method for resonance magneto-optical defect center material pulsed mode referencing
US20170343621A1 (en) 2016-05-31 2017-11-30 Lockheed Martin Corporation Magneto-optical defect center magnetometer
US10345396B2 (en) 2016-05-31 2019-07-09 Lockheed Martin Corporation Selected volume continuous illumination magnetometer
US10459041B2 (en) 2017-03-24 2019-10-29 Lockheed Martin Corporation Magnetic detection system with highly integrated diamond nitrogen vacancy sensor
US10379174B2 (en) 2017-03-24 2019-08-13 Lockheed Martin Corporation Bias magnet array for magnetometer
US10338164B2 (en) 2017-03-24 2019-07-02 Lockheed Martin Corporation Vacancy center material with highly efficient RF excitation
US10371760B2 (en) 2017-03-24 2019-08-06 Lockheed Martin Corporation Standing-wave radio frequency exciter
JP7415831B2 (ja) * 2020-07-08 2024-01-17 株式会社プロテリアル 炭化ケイ素半導体エピタキシャル基板の製造方法
US11777019B2 (en) 2021-09-28 2023-10-03 Globalfoundries U.S. Inc. Lateral heterojunction bipolar transistor with improved breakdown voltage and method
CN114975097B (zh) * 2022-04-11 2024-02-23 江苏超芯星半导体有限公司 一种碳化硅晶体及其制备方法与应用

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5834840A (en) * 1995-05-25 1998-11-10 Massachusetts Institute Of Technology Net-shape ceramic processing for electronic devices and packages
IE970626A1 (en) 1997-08-26 1999-03-10 Analog Res And Dev Ltd A bi-polar PNP transistor and a method for forming the transistor in a semi-conductor substrate
US5982660A (en) * 1998-08-27 1999-11-09 Hewlett-Packard Company Magnetic memory cell with off-axis reference layer orientation for improved response
US6849874B2 (en) 2001-10-26 2005-02-01 Cree, Inc. Minimizing degradation of SiC bipolar semiconductor devices
JP2004140302A (ja) 2002-10-21 2004-05-13 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ＳｉＣトランジスタ及び電力変換装置
US7018554B2 (en) 2003-09-22 2006-03-28 Cree, Inc. Method to reduce stacking fault nucleation sites and reduce forward voltage drift in bipolar devices
JP2005167035A (ja) 2003-12-03 2005-06-23 Kansai Electric Power Co Inc:The 炭化珪素半導体素子およびその製造方法
EP1619276B1 (en) 2004-07-19 2017-01-11 Norstel AB Homoepitaxial growth of SiC on low off-axis SiC wafers
US7345310B2 (en) 2005-12-22 2008-03-18 Cree, Inc. Silicon carbide bipolar junction transistors having a silicon carbide passivation layer on the base region thereof
JP5147244B2 (ja) 2007-01-17 2013-02-20 関西電力株式会社 バイポーラ型半導体素子
SE532625C2 (sv) * 2007-04-11 2010-03-09 Transic Ab Halvledarkomponent i kiselkarbid
US8536582B2 (en) 2008-12-01 2013-09-17 Cree, Inc. Stable power devices on low-angle off-cut silicon carbide crystals
US9464366B2 (en) 2009-08-20 2016-10-11 The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy Reduction of basal plane dislocations in epitaxial SiC

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112012000611T5 (de) 2011-01-31 2013-10-31 Fairchild Semiconductor Corporation Siliziumkarbid-Bipolartransistor mit Abschirmbereichen und Verfahren zu dessen Herstellung

Also Published As

Publication number Publication date
US20130087809A1 (en) 2013-04-11
US8704546B2 (en) 2014-04-22
US20120105094A1 (en) 2012-05-03
WO2012055777A1 (en) 2012-05-03
US8823410B2 (en) 2014-09-02
DE112011103569T5 (de) 2013-09-26
DE112011103569B4 (de) 2022-05-12
CN103180956A (zh) 2013-06-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SE1051137A1 (sv) Förfarande för tillverkning av en kiselkarbid bipolär transistor och kiselkarbid bipolär transistor därav
KR101036253B1 (ko) 결정 결함 성장이 억제되는 바이폴러 반도체 소자
AU2007248544B2 (en) Semiconductor device with surge current protection and method of making the same
US7851274B1 (en) Processing technique to improve the turn-off gain of a silicon carbide gate turn-off thyristor
US9455356B2 (en) High power silicon carbide (SiC) PiN diodes having low forward voltage drops
US20120091471A1 (en) Lightly doped silicon carbide wafer and use thereof in high power devices
US9590047B2 (en) SiC bipolar junction transistor with reduced carrier lifetime in collector and a defect termination layer
US20160197155A1 (en) Silicon carbide substrate, silicon carbide semiconductor device, and method for manufacturing silicon carbide substrate
US20170179236A1 (en) Method of producing silicon carbide epitaxial substrate, silicon carbide epitaxial substrate, and silicon carbide semiconductor device
US20060006394A1 (en) Silicon carbide Schottky diodes and fabrication method
Ghezzo et al. Boron‐implanted 6H‐SiC diodes
Tone et al. A comparative study of C plus Al coimplantation and Al implantation in 4Hand 6H-SiC
JP2015185576A (ja) Ｉｉｉ族窒化物半導体素子、ｉｉｉ族窒化物半導体エピタキシャル基板およびｉｉｉ族窒化物半導体素子の製造方法
Das et al. Ultra high power 10 kV, 50 A SiC PiN diodes
Lin et al. Suppression of the carbon vacancy traps and the corresponding leakage current reduction in 4H-SiC diodes by low-temperature implant activation in combination with oxidation
Bolotnikov et al. Improvement of 4H-SiC power pin diode switching performance through local lifetime control using boron diffusion
Alexandrov et al. Demonstration of 140 A, 800 V 4H-SiC pin/Schottky barrier diodes with multi-step junction termination extension structures
Hull et al. Progress on the development of 10 kV 4H-SiC PiN diodes for high current/high voltage power handling applications
Thierry-Jebali et al. Electrical Characterization of PiN Diodes with p+ Layer Selectively Grown by VLS Transport
Ju et al. Suppression the Bipolar Degradation of 4H-SiC PiN Diodes by Growing Recombination-Enhancing Buffer Layers
Grekov et al. Effect of basal plane dislocations on characteristics of diffused 4H-SiC pin diodes
Tin et al. Electric field breakdown mechanisms in high power epitaxial 4H-SiC pn junction diodes
Hatayama et al. Vanadium ion implanted guard rings for high-voltage 4H-SiC Schottky rectifiers
Singh et al. High temperature characteristics of 5 kV, 20 A 4H-SiC PiN rectifiers
Shovlin et al. Silicon carbide: barriers to manufacturable devices

Legal Events

Date Code Title Description
NAV Patent application has lapsed