DE102012219510A1 - Halbleiterbauelement - Google Patents

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Abstract

Die Zuverlässigkeit eines Halbleiterbauelements wird durch den Abbau einer Sperrspannungsverschlechterung zum Zeitpunkt einer Sperrvorspannung einer Übergangsbarriere-Schottky-Diode unter Verwendung eines Substrats, das SiC enthält, verbessert. In einer JBS-Diode mit einer aktiven Fläche von mindestens 0,1 cm2 kann eine Fläche einer Schottky-Grenzfläche, an der sich eine Driftschicht und eine Schottky-Elektrode miteinander in Kontakt befinden, ausreichend verringert werden, indem ein Verhältnis einer p-Typ-Halbleiterzone, die eine Übergangsbarrierenzone in einer aktiven Zone ist, relativ erhöht wird und dadurch wird die Verschlechterung der Sperrspannung, die durch in der Driftschicht vorhandene Defekte verursacht wird, verhindert.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Halbleiterbauelement und betrifft insbesondere eine Technologie, die für die Anwendung bei einer Übergangsbarrieren-Schottky-Diode, die Siliciumcarbid verwendet, wirksam ist.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Im Vergleich zu Silicium (Si) besitzt Siliciumcarbid (SiC) Eigenschaften, bei denen eine Bandlücke größer und ein elektrisches Feld eines dielektrischen Durchschlags eine Größenordnung höher ist. Daher wird Siliciumcarbid als Material erwartet, das für eine Leistungsvorrichtung verwendet wird. Insbesondere eine Schottky-Diode einer Unipolartyp-Gleichrichtervorrichtung, die nur von Majoritätsträgern betrieben wird, ist eine wirksame Technologie zur Verringerung des Verlusts eines Leistungsmoduls, da der elektrische Strom in Sperrrichtung (Erholungsstrom) zum Zeitpunkt eines Umschaltvorgangs aufgrund der Vorrichtungsbeschaffenheit nicht fließt.
  • Die Schottky-Diode erzielt eine Gleichrichtung unter Verwendung einer Schottky-Barriere, die durch die Differenz zwischen einer Arbeitsfunktion eines Metalls und der Elektronenaffinität eines Halbleiters erzeugt wird. Leckstrom in Sperrrichtung kann mittels eines Metallmaterials mit hoher Schottky-Barrierenhöhe an einem Schottky-Übergangsteil reduziert werden. In diesem Fall jedoch wird das eingebaute Potenzial zum Zeitpunkt der Durchlassvorspannung höher. Das eingebaute Potenzial zum Zeitpunkt der Durchlassvorspannung kann mittels eines Metallmaterials mit niedriger Schottky-Barrierenhöhe am Schottky-Übergangsteil reduziert werden. In diesem Fall jedoch wird der Leckstrom in Sperrrichtung höher.
  • Bezüglich der vorstehend beschriebenen Schottky-Diode wird eine Struktur, die als Übergangsbarriere-Schottky-Diode bezeichnet ist (nachstehend als ”JBS-Diode” bezeichnet), in welcher mehrere Übergangsbarrieren an der Schottky-Grenzfläche vorgesehen sind, als Struktur zum Unterdrücken des Leckstroms in Sperrrichtung durch Reduzieren eines an eine Grenzfläche zwischen einer Metallschicht und einer Halbleiterschicht (nachstehend als ”Schottky-Grenzfläche bezeichnet”) angelegten elektrischen Felds zum Zeitpunkt der Anlegung von Spannung in Sperrrichtung vorgeschlagen. Die JBS-Diode kann das elektrische Feld an der Schottky-Grenzfläche reduzieren, da eine Sperrschicht vom Übergangsbarrierenteil zum Zeitpunkt der Anlegung von Spannung in Sperrrichtung verläuft.
  • Als Struktur zum Abbau einer Widerstandserhöhung zum Zeitpunkt eines Vorgangs in der Durchlassrichtung in der JBS-Diode ist eine Struktur, die eine Störstellenkonzentration in einer von der Übergangsbarriere umgebenen Zone erhöht, in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2003-188391 offenbart.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Jedoch selbst wenn versucht wird, das elektrische Feld an der Schottky-Grenzfläche zu reduzieren, indem das Übergangsbarrierenteil wie vorstehend beschrieben ausgebildet wird, oder versucht wird, die Widerstandserhöhung zum Zeitpunkt des Vorgangs in der Durchlassrichtung zu verhindern, können sich die Eigenschaften der Schottky-Diode verschlechtern, wenn keine ideale Schottky-Grenzfläche ausgebildet werden kann. Eigenschaften in Sperrrichtung der Schottky-Diode werden sehr leicht von einem Zustand der Schottky-Grenzfläche beeinträchtigt. Wenn fremde Partikel oder Defekte nahe der Schottky-Grenzfläche vorhanden sind, nimmt der Leckstrom in Sperrrichtung zu. Im Ergebnis kann die gewünschte Gleichrichtung nicht erhalten werden. Aus diesen Faktoren hat die Schottky-Diode im Vergleich mit einer PN-Übergangstyp-Diode (einer PN-Diode) die niedrigere Ausbeuterate.
  • Dies liegt daran, dass die Schottky-Diode, in welcher eine Metallschicht auf der Oberfläche einer Driftschicht ausgebildet ist, leicht von der Driftschicht, von während eines Herstellungsvorgangs erzeugten Defekten oder fremden Partikeln im Vergleich mit der PN-Diode beeinträchtigt wird, bei der die Übergangsbarriere in einer Driftschicht auf einem Substrat durch Epitaxialwachstum oder Ionenimplantation gebildet wird. Die während des Herstellungsvorgangs erzeugten Defekte oder die Fremdpartikel können im Herstellungsvorgang gesteuert und reduziert werden. Jedoch werden in der Driftschicht beinhaltete Defekte von der Qualität des verwendeten Substrats oder den Epitaxialwachstumsbedingungen der Driftschicht und dergleichen bestimmt.
  • Infolgedessen kann die Entfernung der Defekte in der Driftschicht durch Gestaltung des Herstellungsvorgangs schwierig sein. Die Eigenschaften der Schottky-Diode in Sperrrichtung werden aufgrund des Oberflächendefekts der Driftschicht verschlechtert und im Ergebnis entsteht ein Fehlfunktionsproblem bei dem Halbleiterbauelement.
  • Insbesondere, wenn eine Schottky-Diode mittels eines SiC-Substrats mit hoher Sperrspannung ausgebildet wird, ist es erforderlich, dass ein Halbleiterchip mit einer aktiven Zone mit mehr als einem bestimmten Flächengehalt ausgebildet wird, um einen praktikablen Vorrichtungsstrom zu realisieren. Wenn jedoch die Fläche der Schottky-Grenzfläche aufgrund der Ausweitung der Fläche der aktiven Zone groß wird, wird die Verschlechterung der Eigenschaften in Sperrrichtung, die von dem vorstehend beschriebenen Effekt verursacht wird, beträchtlich.
  • Daher wird es wichtig, die Verschlechterung der Zuverlässigkeit der Halbleiterbauelemente zu verhindern, wenn Halbleiterbauelemente, die die SiC verwendende Schottky-Diode einschließen, mit hoher Ausbeuterate hergestellt werden.
  • Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Verbesserung der Zuverlässigkeit des Halbleiterbauelements.
  • Der Zweck und neuartige Eigenschaften der vorstehend beschriebenen vorliegenden Erfindung werden durch die Beschreibung der Spezifikation und der beigefügten Ansprüche klargestellt.
  • In den Erfindungen, die in der vorliegenden Anmeldung offenbart sind, ist der Umfang einer darstellbaren Erfindung einfach wie folgt beschrieben.
  • Ein Halbleiterbauelement einer Erfindung der vorliegenden Anmeldung, die eine Schottky-Diode beinhaltet; die Schottky-Diode umfasst: ein Halbleitersubstrat mit einem ersten Leitungstyp und Siliciumcarbid enthaltend; eine erste Halbleiterzone, die auf dem Halbleitersubstrat ausgebildet ist und den ersten Leitungstyp hat; eine aktive Zone mit einer Fläche von mindestens 0,1 cm2 in der Hauptfläche der ersten Halbleiterzone; mehreren zweiten Halbleiterzonen, die auf der Oberseite der ersten Halbleiterzone in der aktiven Zone ausgebildet sind und einen zweiten Leitungstyp gegenüber dem ersten Leitungstyp haben; eine erste Elektrode, die durch eine Schottky-Verbindung mit der ersten Halbleiterzone in der aktiven Zone verbunden ist; und eine zweite Elektrode, die mit einer Rückseite des Halbleitersubstrat elektrisch verbunden ist; wobei eine Multiplikation einer Dichte von Defekten DEP, welche die erste Halbleiterzone hat, mit einer Fläche der ersten Halbleiterzone AS, die von den zweiten Halbleiterzonen in der aktiven Zone freigelegt ist, DEP × AS ≤ 223 erfüllt.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Zuverlässigkeit des Halbleiterbauelements verbessert werden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine ebene Ansicht, die ein Halbleiterbauelement veranschaulicht, das eine Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 2 ist eine Querschnittansicht von der Linie A-A der 1;
  • 3 ist eine Querschnittansicht von der Linie B-B der 1;
  • 4 ist eine Querschnittsansicht, die einen Vorgang zur Herstellung des Halbleiterbauelements der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
  • 5 ist eine Querschnittsansicht in dem Vorgang zur Herstellung des Halbleiterbauelements anschließend an 4;
  • 6 ist eine Querschnittsansicht in dem Vorgang zur Herstellung des Halbleiterbauelements anschließend an 5;
  • 7 ist eine Querschnittsansicht eines modifizierten Beispiels des Halbleiterbauelements der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
  • 8A ist ein ebener Aufriss, der ein modifiziertes Beispiel des Halbleiterbauelements der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
  • 8B ist ein ebener Aufriss, der ein modifiziertes Beispiel des Halbleiterbauelements der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
  • 8C ist ein ebener Aufriss, der ein modifiziertes Beispiel des Halbleiterbauelements der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
  • 9 ist eine Grafik, die die Flächenabhängigkeit der Schottky-Grenzfläche von einer Ausbeuterate einer Schottky-Diode veranschaulicht;
  • 10 ist eine Grafik, die eine Beziehung zwischen einer Ätzgrubentiefe und der Schottky-Grenzflächen-Fläche veranschaulicht;
  • 11 ist eine Querschnittsansicht, die ein Halbleiterbauelement veranschaulicht, das eine Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 12 ist eine Querschnittsansicht, die einen Vorgang zur Herstellung eines Halbleiterbauelements der Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
  • 13 ist eine Querschnittsansicht, die ein Halbleiterbauelement veranschaulicht, das die Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung ist;
  • 14 ist eine Querschnittsansicht eines modifizierten Beispiels des Halbleiterbauelements der Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung;
  • 15 ist eine Querschnittsansicht eines modifizierten Beispiels des Halbleiterbauelements der Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung;
  • 16 ist eine Grafik, die eine Flächenabhängigkeit der Schottky-Grenzfläche von einer Ausbeuterate der Schottky-Diode veranschaulicht;
  • 17 ist eine Querschnittsansicht eines Halbleiterbauelements, das als Vergleichsbeispiel veranschaulicht ist; und
  • 18 ist eine Querschnittsansicht eines Halbleiterbauelements, das als Vergleichsbeispiel veranschaulicht ist.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auf der Grundlage der Zeichnungen eingehend beschrieben. Dabei sind für alle Zeichnungen zum Beschreiben der Ausführungsformen den Elementen mit derselben Funktion die gleichen Bezugszeichen zugewiesen, und auf eine wiederholte Beschreibung der Elemente wird verzichtet. In den folgenden Ausführungsformen ist die Beschreibung eines gleichen oder ähnlichen Teils nicht wiederholt, ausgenommen, dass die Beschreibung besonders erforderlich ist.
  • Ausführungsform 1
  • Eine ebene Ansicht eines Halbleiterbauelements dieser Ausführungsform ist 1 veranschaulicht und in 2 bzw. 3 sind Querschnittsansichten von der Linie A-A und der Linie B-B veranschaulicht. Die ebene Ansicht der 1 ist eine Ansicht zur Veranschaulichung einer Positionsbeziehung von Hauptteilen des Halbleiterbauelements und die Positionsbeziehung und die Dimensionen der Struktur in der ebenen Ansicht sind nicht präzise veranschaulicht. Um das Betrachten der Ansicht zu erleichtern, ist ein Teil von Schichten, wie etwa eine Elektrode auf einer Driftschicht 2 und eine Zwischenschicht-Isolierschicht in 1 nicht veranschaulicht. In 1 ist als Struktur einer JBS-Diode mit einem SiC-Substrat ein Streifenmuster veranschaulicht, in welchem eine p-Typ-Halbleiterzone (eine Übergangsbarrierenzone) 3, die in eine erste Richtung entlang der Hauptfläche des Halbleitersubstrats verläuft, mehrfach Seite an Seite in einem konstanten Raum in einer zweiten Richtung senkrecht zur ersten Richtung und längs der Hauptfläche des Halbleitersubstrats angeordnet. 1 veranschaulicht hauptsächlich eine Halbleiterzone, die auf der Oberseite der auf dem Halbleitersubstrat ausgebildeten Driftschicht 2 ausgebildet ist.
  • Wie in 1 veranschaulicht, sind die p-Typ-Halbleiterzonen 3, die Seite an Seite in der Streifenform angeordnet sind, mehrfach auf der Oberseite der Driftschicht 2 ausgebildet. Eine ringförmige p-Typ-Halbleiterzone (eine Schutzringzone) 8 ist auf eine solche Weise ausgebildet, dass die Schutzringzone 8 die Zone umgibt, in der die p-Typ-Halbleiterzonen 3 Seite an Seite ausgebildet sind. Die Schutzringzone 8 ist eine ringförmige Halbleiterzone, die eine aktive Zone begrenzt. In der aktiven Zone sind die p-Typ-Halbleiterzonen 3 Seite an Seite in der Streifenform angeordnet. Daher hat auch die Oberseite der Driftschicht 2, die von einem Raum zwischen den in der zweiten Richtung nebeneinander liegenden p-Typ-Halbleiterzonen 3 freiliegt, ebenfalls das Streifenmuster in der ebenen Ansicht.
  • 2 ist eine Querschnittsansicht von der Linie A-A der 1. 2 veranschaulicht einen Teil einer Querschnittstruktur der aktiven Zone, in welcher elektrischer Strom zu der Zeit der Leistungsverteilung des Halbleiterbauelements in dieser Ausführungsform fließt. Der Begriff ”die aktive Zone” bedeutet dabei eine Zone, in welcher elektrischer Strom zur Zeit der Leistungsverteilung eines Halbleiterelements fließt.
  • Das Halbleiterbauelement dieser Ausführungsform hat ein n+-Typ-Halbleitersubstrat 1, das hauptsächlich SiC (Siliciumcarbid) enthält, in welchem eine erste Leitungstyp(n-Typ)-Störstelle (beispielsweise N (Stickstoff)) in hoher Konzentration eingeleitet wird, und die n–-Typ-Driftschicht 2, die auf dem Halbleitersubstrat 1 ausgebildet ist. Die Driftschicht 2 ist eine Halbleiterzone, die hauptsächlich SiC enthält, in welcher die erste Leitungstyp-(n-Typ)-Störstelle (beispielsweise N (Stickstoff)) in niedriger Konzentration im Vergleich mit dem Halbleitersubstrat 1 eingeleitet wird, und eine p-Typ-Halbleiterzone 3, in welcher eine zweite Leitungstyp-(p-Typ)-Störstelle (beispielsweise Al (Aluminium)) eingeleitet wird, die sich von der ersten Leitungstyp-Störstelle unterscheidet, ist auf der Oberseite der Driftschicht 2 ausgebildet.
  • Auf der Driftschicht 2 ist eine Schottky-Elektrode 4 in Kontakt mit der Oberseite der Driftschicht 2 und der Oberseite der p-Typ-Halbleiterzone 3 ausgebildet. Auf dem unteren Teil des Halbleitersubstrats 1 ist eine Ohm'sche Elektrode 5 in Kontakt mit einer Rückseite des Halbleitersubstrats 1 ausgebildet. Das Halbleiterbauelement dieser Ausführungsform ist eine JBS-Diode einschließlich des Halbleitersubstrats 1, der Driftschicht 2, der p-Typ-Halbleiterzone (der Übergangsbarrierenzone) 3, der Schottky-Elektrode 4 und der Ohm'schen Elektrode 5. Die Schottky-Elektrode 4 ist eine Anodenelektrode und die Ohm'sche Elektrode 5 ist eine Kathodenelektrode. Die Schottky-Elektrode 4 ist durch Schottky-Verbindung mit der Oberseite der Driftschicht 2 verbunden und die Ohm'sche Elektrode 5 ist ohmisch mit der Rückseite des Halbleitersubstrats 1 verbunden. Dabei können die Oberseite der p-Typ-Halbleiterzone 3 und die Schottky-Elektrode 4 durch eine Schottky-Verbindung oder durch ohmische Verbindung verbunden sein.
  • Charakteristisch für die JBS-Diode dieser Ausführungsform ist, dass die p-Typ-Halbleiterzone (die Übergangsbarrierenzone) 3 einen großen Anteil in der aktiven Zone der Oberseite der Driftschicht 2 und eine kleine Fläche der Schottky-Grenzfläche hat, die eine Übergangsfläche der Oberseite der Driftschicht 2 und der Schottky-Elektrode 4 ist. Eine in den 1 und 2 veranschaulichte Breite S stellt einen Raum in der zweiten Richtung zwischen den mehrfachen p-Typ-Halbleiterzonen 3 dar, die mehrfach Seite an Seite in der zweiten Richtung angeordnet zur ersten Richtung in der Oberseite der Driftschicht 2 verlaufen, und eine Breite P repräsentiert eine Breite in der zweiten Richtung der p-Typ-Halbleiterzone 3.
  • In 3 ist eine Querschnittsansicht von der Linie B-B der 1 veranschaulicht. 3 ist die Querschnittsansicht, die die Schutzringzone 8 einschließt, die nahe dem Rand der aktiven Zone der JBS-Diode dieser Ausführungsform ausgebildet ist. Wie in 3 veranschaulicht, sind die p-Typ-Halbleiterzone 3 und die Schutzringzone 8, die eine p-Typ-Störstelle (beispielsweise Al (Aluminium)) enthält, die so ausgebildet ist, dass sie die p-Typ-Halbleiterzone 3 in ebener Ansicht umgibt, auf der Oberseite der Driftschicht 2 auf dem Halbleitersubstrat 1 ausgebildet. Die in 2 veranschaulichte Schottky-Elektrode 4 endet gerade über der in 3 veranschaulichten Schutzringzone 8. Eine Zwischenschicht-Isolierschicht 9 ist so ausgebildet, dass sie den Rand der Schottky-Elektrode 4 und die Oberseite der von der Schottky-Elektrode 4 freigelegten Schutzringzone 8 abdeckt. Die Zwischenschicht-Isolierschicht 9 ist so ausgebildet, dass sie in ebener Ansicht die aktive Zone umgibt, und ein Öffnungsteil 10, das die Schottky-Elektrode 4 freilegt, die mit der Oberseite der Driftschicht 2 und der Oberseite der p-Typ-Halbleiterzone 3 verbunden ist, ist in der Mitte der Zwischenschicht-Isolierschicht ausgebildet. Dabei ist eine Zone, die von der in 1 veranschaulichten ringförmigen Schutzringzone 8 umgeben ist, die aktive Zone.
  • In der ebenen Ansicht der 1 sind Veranschaulichungen der Schottky-Elektrode 4 (siehe 2) und der Zwischenschicht-Isolierschicht 9 (siehe 3), die über der aktiven Zone auf der Driftschicht 2 ausgebildet sind, weggelassen. Jedoch ist eine Position des rechteckigen Öffnungsteils 10 der Zwischenschicht-Isolierschicht 9 durch eine gestrichelte Linie veranschaulicht. Mit anderen Worten, die Zwischenschicht-Isolierschicht 9 ist nicht in dem Öffnungsteil 10 ausgebildet, das durch die gestrichelte Linie in 1 veranschaulicht ist, und die (nicht dargestellte) Zwischenschicht-Isolierschicht 9 ist außerhalb des durch die gestrichelte Linie veranschaulichten Öffnungsteils 10 ausgebildet.
  • Die Struktur des Rands der aktiven Zone, das heißt, die Struktur der Querschnittsfläche von der Linie B-B der 1, ist nicht auf die in 3 veranschaulichte Struktur beschränkt, und eine Struktur, die beispielsweise in 7 veranschaulicht ist, kann anwendbar sein. 7 ist eine Querschnittsansicht eines modifizierten Beispiels des Halbleiterbauelements dieser Ausführungsform. Die Struktur des in 7 veranschaulichten modifizierten Beispiels ähnelt der in 3 veranschaulichten Struktur. Während jedoch die Schottky-Elektrode 4 längs der Hauptfläche des Halbleitersubstrats 1 in 3 in einer ebenen Form ausgebildet ist, ist die in 7 veranschaulichte Schottky-Elektrode 4 auf dem oberen Teil einer Zwischenschicht-Isolierschicht 9a angebracht, die auf der Schutzringzone 8 so ausgebildet ist, dass sie die aktive Zone umgibt, und ist kontinuierlich aus dem oberen Teil der aktiven Zone ausgebildet. Eine Zwischenschicht-Isolierschicht 9b ist so ausgebildet, dass sie die Oberfläche der Zwischenschicht-Isolierschicht 9a bedeckt, die von der Schottky-Elektrode 4 und dem Kantenteil der Schottky-Elektrode 4 freiliegt.
  • In dem in 7 veranschaulichten modifizierten Beispiel ist die Zwischenschicht-Isolierschicht 9a nicht mit der aktiven Zone verbunden, das heißt, der Oberseite der Driftschicht 2, die von der Schutzringzone 8 und der Oberseite der p-Typ-Halbleiterzone 3 freiliegt, und endet gerade über der Schutzringzone 8. Im Unterschied zu der in 3 veranschaulichten Querschnittsansicht ist die Zwischenschicht-Isolierschicht 9 in dem modifizierten Beispiel nicht ausgebildet. Stattdessen sind die Zwischenschicht-Isolierschichten 9a, 9b aus der Zwischenschicht-Isolierschicht 9 ausgebildet. Die Zwischenschicht-Isolierschicht 9b ist so ausgebildet, dass sie ein Kantenteil der Schottky-Elektrode 4 bedeckt, die auf der Zwischenschicht-Isolierschicht 9a angebracht ist, und hat das Öffnungsteil 10, das die aktive Zone freilegt, ähnlich wie die Zwischenschicht-Isolierschicht 9.
  • Die Betätigung der JBS-Diode wird mittels 2 beschrieben. Wenn die Spannung in der Durchlassrichtung an die JBS-Diode angelegt wird, indem positive Spannung an die Schottky-Elektrode 4 angelegt wird, fließt elektrischer Strom von einer Seite der Schottky-Elektrode 4, die die Anodenelektrode ist, durch die Driftschicht 2, die die n-Typ-Halbleiterzone ist, zu einer Seite der Ohm'schen Elektrode 5, die die Kathodenelektrode ist, da die Schottky-Barriere an der Schottky-Übergangsfläche in der Grenzfläche zwischen der Driftschicht 2 und der Schottky-Elektrode 4 niedrig wird. Im Gegensatz dazu wird, wenn die Spannung in der Sperrrichtung angelegt wird, die Schottky-Barriere an der Schottky-Übergangsfläche in der Grenzfläche zwischen der Driftschicht 2 und der Schottky-Elektrode 4 noch. Im Ergebnis fließt kein elektrischer Strom in der JBS-Diode aufgrund der Ausdehnung der Sperrschicht. Mittels solcher Eigenschaften wird die JBS-Diode als Element mit Gleichrichtung eingesetzt.
  • Die in 1 veranschaulichte JBS-Diode dieser Ausführungsform hat eine höhere Ausbeuterate bei den Eigenschaften in Sperrrichtung im Vergleich zu der Schottky-Diode, selbst wenn die Oberseite der Driftschicht 2 viele Defekte aufweist, da das Verhältnis der p-Typ-Halbleiterzone 3 groß und die Fläche der Schottky-Grenzfläche in der aktiven Zone klein ist. Nachstehend wird unter Verwendung eines Vergleichsbeispiels und dergleichen der Grund beschrieben, warum das Halbleiterbauelement dieser Ausführungsform die vorstehend beschriebene Wirkung erzielen kann.
  • Zunächst ist eine Querschnittsansicht einer JBS-Diode, die ein Halbleiterbauelement des Vergleichsbeispiels bildet, in 17 veranschaulicht. Wie in 17 veranschaulicht, beinhaltet die JBS-Diode des Vergleichsbeispiels ein n+-Typ-Halbleitersubstrat 1, das hauptsächlich Siliciumcarbid (SiC) enthält, eine n–-Typ-Driftschicht 2, die auf dem Halbleitersubstrat 1 ausgebildet ist, eine p-Typ-Halbleiterzone 3, die auf der Oberseite der Driftschicht 2 ausgebildet ist, eine Schottky-Elektrode 4a, die auf der Driftschicht 2 im Kontakt mit der Oberseite der Driftschicht 2 ausgebildet ist, und eine Ohm'sche Elektrode 5a, die auf der Rückseite des Halbleitersubstrats 1 ausgebildet ist. Verglichen mit dem in 1 veranschaulichten Halbleiterbauelement dieser Ausführungsform hat das Halbleiterbauelement des in 17 veranschaulichten Vergleichsbeispiels eine kleinere Fläche der Oberseite der p-Typ-Halbleiterzone 3 und eine größere Fläche der Oberseite der Driftschicht 2, die von der p-Typ-Halbleiterzone 3 in der aktiven Zone freiliegt. Obwohl die JBS-Diode Leckstrom in Sperrrichtung reduzieren kann, hat die JBS-Diode eine Eigenschaft, bei der der Widerstand zum Zeitpunkt der Betätigung in der Durchlassrichtung aufgrund der kleinen Fläche der Schottky-Diodenzone hoch wird, die zum Zeitpunkt der Betätigung in der Durchlassrichtung mit niedriger Spannung betätigt wird. Als Maßnahmen gegen diese Eigenschaft kann die JBS-Diode eingesetzt werden, die das Halbleiterbauelement des Vergleichsbeispiels darstellt, wie in 18 veranschaulicht.
  • Der Unterschied zwischen der in 17 veranschaulichten JBS-Diode und der in 18 veranschaulichten JBS-Diode besteht darin, dass sich eine n-Typ-Halbleiterzone 11a mit einer höheren Störstellenkonzentration als derjenigen der Driftschicht 2 auf der Oberseite der Driftschicht 2 befindet. Durch diese Struktur kann ein Widerstand nahe einer Übergangsbarrieren-Ausbildungszone, das heißt, der Schottky-Grenzfläche, reduziert werden.
  • Jedoch selbst wenn das Halbleiterbauelement des Vergleichsbeispiels der 18 verwendet wird, existieren Defekte, die das Halbleitersubstrat ursprünglich hat, im Substrat der Siliciumcarbid verwendenden JBS-Diode, und aufgrund der Defekte entstehen Defekte in der Driftschicht und in der Oberfläche der Driftschicht zum Zeitpunkt der Bildung der Driftschicht durch das Epitaxialwachstumsverfahren. Im Ergebnis können sich die Eigenschaften der JBS-Diode in Sperrrichtung aufgrund der Defekte der Oberseite der Driftschicht verschlechtern. Dies liegt daran, dass die Eigenschaften der Schottky-Diode in Sperrrichtung leicht durch einen Status der Schottky-Grenzfläche beeinträchtigt werden können und Leckstrom in Sperrrichtung schnell erhöht wird, wenn fremde Partikel oder Defekte nahe der Schottky-Grenzfläche vorhanden sind, und im Ergebnis wird die Sperrspannung zum Zeitpunkt der Sperrvorspannung gesenkt und die gewünschte Gleichrichtung kann nicht erhalten werden. Eine Vorkommensrate eines solchen Sperrspannungsausfalls wird bemerkbar, wenn die Fläche der Schottky-Grenzfläche zwischen der Driftschicht mit Defekten und der Schottky-Elektrode größer wird. Daher verschlechtert sich die Ausbeuterate der JBS-Diode, die aufgrund einer großen Fläche der Schottky-Grenzfläche in der aktiven Zone, wie in 17 und 18 veranschaulicht, leicht beeinträchtigt wird, und im Ergebnis verschlechtert sich die Zuverlässigkeit der Halbleiterbauelemente einschließlich der JBS-Diode.
  • Wenn die Verteilung der Defekte zufällig erfolgt, wird eine Ausbeuterate Y (%) durch Poisson-Verteilung bestimmt und durch die folgende Formel dargestellt. Die Ausbeute Y gibt die Wahrscheinlichkeit an, dass Halbleiterchips, die keine Anomalität der Eigenschaften in Sperrrichtung aufweisen, hergestellt werden können. Y = exp(–DK × AS) (1)
  • In der Formel 1 steht DK für die Dichte von Killerdefekten (Killerdefektdichte), die die Anomalität der Eigenschaften in Sperrrichtung verursachen, und AS steht für eine Fläche der Schottky-Grenzfläche. Die Killerdefektdichte DK gibt die Anzahl der Killerdefekte pro Flächeneinheit der Oberfläche des Objekts an.
  • In 16 ist eine Kurve gezeigt, in welcher die Beziehung der Ausbeuterate Y und der Fläche der Schottky-Grenzfläche AS zur Defektdichte D der Oberfläche der Driftschicht eingetragen ist. Kurz gesagt, ist die 16 die Kurve, die die Abhängigkeit der Fläche der Schottky-Grenzfläche von einer Ausbeuterate im Verhältnis zu den Eigenschaften der Schottky-Diode in Sperrrichtung veranschaulicht. Die Fläche der Schottky-Grenzfläche AS gibt eine Fläche der Schottky-Grenzfläche an, an welcher die Driftschicht 2 und die Schottky-Elektrode 4 in der aktiven Zone verbunden sind, die in mindestens 0,1 cm2 in der Oberseite der in 1 veranschaulichten Driftschicht 2 ausgebildet ist. Die Defektdichte D gibt die Anzahl der Defekte pro Flächeneinheit in der Oberfläche des Objekts an. Kurz gesagt, die Fläche AS ist eine Fläche einer Zone, in welcher die p-Typ-Halbleiterzone 3 die Übergangsbarrierenzone in der aktiven Zone ist. Ein Wert der Fläche AS ist nämlich ein Wert, der durch Subtrahieren der Fläche der Oberseite der p-Typ-Halbleiterzone 3 von der Fläche der aktiven Zone berechnet wird. Anders gesagt, die Fläche AS ist eine Fläche der Oberseite der Driftschicht 2, die von der p-Typ-Halbleiterzone 3 in der aktiven Zone freiliegt.
  • In der Kurve der 16 steht die vertikale Achse für eine Ausbeuterate der Schottky-Diode und die horizontale Achse steht für eine Fläche der Schottky-Grenzfläche. In 16 sind viele Kurven veranschaulicht, die von der Größe der Defektdichte abhängen, die die Zahl der Defekte pro 1 cm2 darstellt. Kurz gesagt, ist in 16 jede Kurve von D = 100 Zählungen/cm2, D = 30 Zählungen/cm2, D = 10 Zählungen/cm2, D = 3 Zählungen/cm2, D = 1 Zählung/cm2, D = 0,3 Zählungen/cm2 und D = 0,1 Zählungen/cm2 veranschaulicht.
  • Wie in 16 veranschaulicht, beispielsweise, wenn die Fläche der Schottky-Grenzfläche AS 0,1 cm2 beträgt, wird festgestellt, dass die Ausbeuterate Y im Fall von D = 1 Zählung/cm2 ungefähr 90% beträgt, während Y im Fall von D = 10 Zählungen/cm2 auf höchstens 40% gesenkt ist. Aus diesem Ergebnis wird festgestellt, dass eine Schottky-Diode mit hoher Ausbeuterate durch Auswählen einer Elementdimension von kleiner Fläche in Abhängigkeit von einer Substratdefektdichte hergestellt werden kann.
  • Jedoch kann für einige Anwendungszwecke ein Halbleiterchip mit einer großen Fläche erforderlich sein. Mit anderen Worten beträgt beispielsweise im Fall einer JBS-Diode mit einer Sperrspannung von mindestens 3,3 kV eine Stromdichte der aktiven Zone zum Zeitpunkt der Leistungsverteilung höchstens 100 A/cm2 vom Standpunkt des Elementwiderstands. Daher ist eine aktive Fläche von mindestens 0,1 cm2 erforderlich, um einen Elementstrom von mindestens 10 A als gesamten Halbleiterchip zu erhalten. Für eine solche JBS-Diode ist ein Halbleiterchip mit einem Elementstrom von weniger als 10 A nicht praktisch.
  • Mit anderen Worten, ist es als Mittel zum Verhindern einer Verschlechterung der Eigenschaften in Sperrrichtung der JBS-Diode und Verhindern einer Verschlechterung der Ausbeuterate vorstellbar, dass die JBS-Diode mit einer kleinen Fläche der aktiven Zone entsprechend der Defektdichte des Substrats ausgebildet wird. Jedoch kann eine solche JBS-Diode vom Gesichtspunkt der Praktikabilität keinen ausreichenden Elementstrom erhalten.
  • Mit anderen Worten erfordert ein praktischer Halbleiterchip der JBS-Diode eine aktive Fläche von mindestens 0,1 cm2. Wenn jedoch die aktive Zone auf mindestens 0,1 cm2 erweitert wird, nimmt die Ausbeuterate durch Senkung der Sperrspannung der JBS-Diode zum Zeitpunkt der Sperrvorspannung ab, die durch Defekte verursacht wird, welche das die JBS-Diode bildende Halbleitersubstrat hat.
  • Dadurch wird die Zuverlässigkeit des Halbleiterbauelements einschließlich der JBS-Diode verschlechtert.
  • Vorliegend ist eine Kurve des Ergebnisses des Experiments, das die Erfinder der vorliegenden Erfindung durchgeführt haben, in 9 veranschaulicht. 9 ist die Kurve, die die Abhängigkeit der Fläche der Schottky-Grenzfläche von einer Ausbeuterate der Eigenschaften in Sperrrichtung der Schottky-Diode veranschaulicht, die unter Verwendung eines SiC einschließenden Halbleitersubstrats ausgebildet ist. In der Kurve der 9 stellt die vertikale Achse die Ausbeuterate der Schottky-Diode und die horizontale Achse die Fläche der Schottky-Grenzfläche dar. In 9 sind viele Kurven in Abhängigkeit von der Größe der Defektdichte veranschaulicht, die die Zahl der Defekte pro 1 cm2 ist. Kurz gesagt, ist in 9 jede Kurve von D = 100 Zählungen/cm2, D = 30 Zählungen/cm2, D = 10 Zählungen/cm2, D = 3 Zählungen/cm2, D = 1 Zählung/cm2, D = 0,3 Zählungen/cm2 und D = 0,1 Zählungen/cm2 veranschaulicht.
  • Vorliegend ist die JBS-Diode unter Verwendung eines spezifischen Halbleitersubstrats ausgebildet und zwei Punkte sind in 9 als weiße Kreise von den Werten der Ausbeuteraten entsprechend der Schottky-Fläche eingetragen. Dadurch wird festgestellt, dass ungefähr 10 Zählungen/cm2 einer Killerdefektdichte DK vorliegen, die eine Anomalität der Eigenschaften der Schottky-Diode in Sperrrichtung in der Driftschicht auf der Oberseite des verwendeten Halbleitersubstrats verursachen.
  • Wenn die Formel 1 umgeformt wird, können die Defektdichte und die Fläche durch Formel 2 dargestellt werden.
  • DK × AS = –In(Y) (2)
  • Infolgedessen sollte, wie durch einen Pfeil mit gestrichelter Linie in 9 veranschaulicht, die folgende Formel 3 erfüllt werden, um eine Ausbeuterate von mindestens 80% zu erfüllen. DK × AS ≤ 0,223 (3)
  • Gleichermaßen muss, wie durch einen Pfeil mit gestrichelter Linie in 9 veranschaulicht, die folgende Formel 4 erfüllt werden, um eine Ausbeuterate von mindestens 90% zu erfüllen. DK × AS ≤ 0,105 (4)
  • Vom Standpunkt der praktischen Verwendung der das SiC-Substrat verwendenden JBS-Diode sollte Formel 3 erfüllt werden, da eine Ausbeuterate von mindestens 80% wesentlich ist. Wie in 9 veranschaulicht, kann eine Schottky-Diode in einer Ausbeuterate von mindestens 80% erhalten werden, wenn die folgende Formel 5 erfüllt wird, und eine Schottky-Diode kann in einer Ausbeuterate von mindestens 90% erhalten werden, wenn die folgende Formel 6 auf einer Driftschicht auf dem Halbleitersubstrat erfüllt wird, da eine Killerdefektdichte eines in dem Experiment verwendeten Halbleitersubstrats ungefähr 10 Zählungen/cm2 beträgt. AS ≤ 0,0223 (5) AS ≤ 0,0105 (6)
  • Vorliegend kann als das in 1 und 2 veranschaulichte Halbleiterbauelement dieser Ausführungsform die Formel 5 in einer JBS-Diode mit einer Fläche der aktiven Zone von 0,1 cm2 erfüllt werden, wenn die JBS-Diode in einem Streifenmuster ausgebildet ist, in welchem ein Verhältnis einer Breite P der p-Typ-Halbleiterzone 3 in der zweiten Richtung zu einer Breite S der Driftschicht 2 in der Schottky-Grenzfläche in der zweiten Richtung auf ungefähr P:S = 4:1 eingestellt ist. Kurz gesagt, Formel 5 ist erfüllt, wenn eine JBS-Struktur in einem Streifenmuster mit einer Breite P = 12 μm und einer Breite S = 3 μm ausgebildet ist.
  • Gleichermaßen ist Formel 6 erfüllt, wenn eine JBS-Struktur in einem Streifenmuster mit einem Verhältnis von ungefähr P:S = 9:1 ausgebildet ist. Kurz gesagt, Formel 6 ist erfüllt, wenn ein Streifenmuster mit einer Breite P = 9 μm und einer Breite S = 1 μm ausgebildet ist.
  • Jedoch kann in einer tatsächlichen Driftschicht die höhere Zahl an Dislokationsdefekten oder Stapelfehlern, verglichen mit der vorstehend beschriebenen Zahl von Defekten, beinhaltet sein. Ein Verfahren zum Erfassen diese Defekte kann ein Verfahren zum Ausbilden einer Ätzgrube durch ein Geschmolzenes-KOH-(Kaliumhydroxid)-Verfahren einschließen. Der Begriff ”Ätzgrube” bedeutet hier anomales Ätzen, wie etwa Gruben, die durch ungleiches Ätzen der Oberfläche eines Ätzobjekts ausgebildet werden, das durch Kristalldefekte und dergleichen verursacht wird, die in dem Ätzobjekt vorhanden sind, wenn das Halbleitersubstrat und dergleichen geätzt werden.
  • Eine Dichte der Ätzgrube (eine Ätzgrubendichte DEP), die durch das Geschmolzenes-KOH-Verfahren gebildet ist, beträgt ungefähr 10000–30000 Zählungen/cm2. Infolgedessen ist es vorstellbar, dass nicht alle Defekte die Anomalität der Schottky-Diode in Sperrrichtung verursachen, aber die Anomalität in Sperrrichtung wird verursacht, wenn mehrere Dislokationsdefekte, die eine Leckage in Sperrrichtung verursachen, vorhanden sind. Der Begriff ”Ätzgrubendichte (DEP)” bedeutet hier die Zahl der Defekte, die pro Flächeneinheit der Oberfläche des Objekts vorhanden sind. Wie vorstehend beschrieben, ist dieser Defekt die Grube und dergleichen, die in der Oberfläche des Ätzobjekts nach dem Ätzvorgang ausgebildet ist und von den in dem Ätzobjekt vorhandenen Kristalldefekten verursacht wird.
  • Aus diesem Ergebnis kann, wie in der folgenden Formel 7 gezeigt, das Vorhandensein von 1000 Zählungen bis 3000 Zählungen der Ätzgrube in das Vorhandensein einer Zählung des Killerdefekts umgewandelt werden. DK = DEP/1000 bis DEP/3000 (7)
  • Infolgedessen können Formel 3 und Formel 4 wie folgt in Formel 8 bzw. Formel 9 umgewandelt werden. DEP × AS ≤ 223 (8) DEP × AS ≤ 105 (9)
  • Mit anderen Worten kann eine Ausbeuterate von mindestens 80% erhalten werden, indem eine JBS-Struktur mit DEP × AS von höchstens 223 gebildet wird, und eine Ausbeuterate von mindestens 90% kann erhalten werden, indem eine JBS-Struktur mit DEP × AS von höchstens 105 gebildet wird. Diese Beziehung ist in 10 veranschaulicht. Die Kurve der 10 ist eine Kurve, die eine Beziehung zwischen der Ätzgrubendichte auf der horizontalen Achse und der Fläche der Schottky-Grenzfläche auf der vertikalen Achse veranschaulicht. In 10 ist die Kurve im Fall der 80%-igen Ausbeuterate durch eine ausgezogene Linie veranschaulicht und die Kurve im Fall der 90%-igen Ausbeuterate ist durch eine gestrichelte Linie veranschaulicht.
  • Beispielsweise wird angenommen, dass eine JBS-Diode mit einer Stromkapazität von 50 A für eine hohe Sperrspannungsanwendung, die eine Driftschicht 2 mit einer Störstellenkonzentration von ungefähr 3 × 1015 cm–3 und einer Dicke von 30 μm beinhaltet, und in einer Stromdichte DEP von 100 A/cm2 verwendet wird, in einer Ausbeuterate von mindestens 80% ausgebildet ist. In diesem Fall, wenn ein Substrat eine Ätzgrubendichte DEP von 10000 cm–2 hat, wird eine JBS-Struktur auf eine solche Weise ausgebildet, dass eine Fläche der aktiven Zone 0,5 cm2 beträgt und die Fläche der Schottky-Grenzfläche AS höchstens 4,5% in der Fläche der aktiven Zone beträgt. Kurz gesagt, eine JBS-Struktur ist beispielsweise in einem Streifenmuster mit einer Breite P = 43 μm und einer Breite S = 2 um ausgebildet.
  • Gleichermaßen wird im Fall eines Substrats mit einer Ätzgrubendichte DEP von 3000 cm–2, wenn eine JBS-Diode mit einer Stromkapazität von 50 A in einer Ausbeuterate von mindestens 80% ausgebildet ist, die Fläche der Schottky-Grenzfläche AS auf höchstens 14,9% der Fläche der aktiven Zone eingestellt. Kurz gesagt, es wird eine JBS-Struktur in einem Streifenmuster mit einer Breite P = 18 um und einer Breite S = 3 μm gebildet.
  • Gleichermaßen wird im Fall eines Substrats mit einer Ätzgrubendichte DEP von 1000 cm–2, wenn eine JBS-Diode mit einer Stromkapazität von 50 A in einer Ausbeuterate von mindestens 80% ausgebildet wird, die Fläche der Schottky-Grenzfläche AS auf höchstens 44,6% der Fläche der aktiven Zone eingestellt. Kurz gesagt, wird zum Beispiel eine JBS-Struktur in einem Streifenmuster mit einer Breite P = 7 μm und einer Breite S = 3 μm gebildet. Wenn die JBS-Diode in einer Ausbeuterate von mindestens 90% ausgebildet wird, wird die Fläche der Schottky-Grenzfläche AS auf höchstens 21,1% der Fläche der aktiven Zone eingestellt. Kurz gesagt, wird zum Beispiel eine JBS-Struktur in einem Streifenmuster mit einer Breite P = 12 μm und einer Breite S = 3 μm gebildet.
  • Wenn eine JBS-Diode mit einer Stromkapazität von 100 A in einer hohen Ausbeuterate hergestellt wird, ist es erforderlich, dass ein Verhältnis der Fläche der Schottky-Grenzfläche AS in der aktiven Zone weiter reduziert wird. Im Fall eines Substrats mit einer Ätzgrubendichte DEP von 3000 cm–2 wird, wenn die JBS-Diode in einer Ausbeuterate von mindestens 80% ausgebildet wird, die Fläche der Schottky-Grenzfläche AS auf höchstens 7,4% der Fläche der aktiven Zone eingestellt. Kurz gesagt, wird zum Beispiel eine JBS-Struktur in einem Streifenmuster mit einer Breite P = 38 μm und einer Breite S = 3 μm gebildet.
  • Im Fall eines Substrats mit einer Ätzgrubendichte von 1000 cm–2 wird, wenn die JBS-Diode in einer Ausbeuterate von mindestens 80% ausgebildet wird, die Fläche der Schottky-Grenzfläche AS auf höchstens 22,3% der Fläche der aktiven Zone eingestellt. Kurz gesagt, wird zum Beispiel eine JBS-Struktur in einem Streifenmuster mit einer Breite P = 11 μm und einer Breite S = 3 μm ausgebildet. Wenn die JBS-Diode in einer Ausbeuterate von mindestens 90% ausgebildet wird, wird die Fläche der Schottky-Grenzfläche AS auf höchstens 10,5% der Fläche der aktiven Zone eingestellt. Kurz gesagt, wird zum Beispiel eine JBS-Struktur in einem Streifenmuster mit einer Breite P = 26 μm und einer Breite S = 3 μm ausgebildet.
  • Wie vorstehend beschrieben, sieht das Halbleiterbauelement dieser Ausführungsform die aktive Zone mit einer Fläche von mindestens 0,1 cm2 auf der Oberseite der Driftschicht des ersten Leitungstyps vor, die auf dem Halbleitersubstrat ausgebildet ist, das hauptsächlich SiC beinhaltet, stellt die Halbleiterzone des zweiten Leitungstyps auf der Hauptfläche der Driftschicht in der aktiven Zone bereit, verbindet die auf der Driftschicht ausgebildete Schottky-Elektrode mit der Driftschicht in Form eines Schottky-Übergangs und stellt die Ohm'sche Elektrode auf der Rückseite des Halbleitersubstrat zur Bildung der JBS-Diode bereit. Dabei ist sie dadurch gekennzeichnet, dass die Multiplikation der Ätzgrubendichte DEP, die die Driftschicht hat, mit der Zone, in der die Halbleiterzone in der aktiven Zone einschließlich der Oberseite der Driftschicht nicht ausgebildet ist, d. h. der Fläche der Grenzfläche AS, in der die Driftschicht und die Schottky-Elektrode im Kontakt sind, DEP × AS ≤ 223 erfüllt, das die vorstehend beschriebene Formel 8 ist.
  • Dadurch können eine Sperrspannung und ein Elementstrom, die für die praktische Anwendung erforderlich sind, erhalten werden, und eine Ausbeuterate von 80%, die vom Standpunkt der praktischen Verwendung der JBS-Diode erforderlich ist, kann erhalten werden, selbst wenn eine JBS-Diode eine aktive Zone von mindestens 0,1 cm2 zum Zweck von Hochstromanwendungen hat. Daher können die Verhinderung einer Reduzierung der Sperrspannung und eine Verbesserung der Zuverlässigkeit des Halbleiterbauelements einschließlich der JBS-Diode erzielt werden.
  • Wie in 1 veranschaulicht, sind in dieser Ausführungsform ein Streifenmuster, in welchem die Driftschichten 2 und die p-Typ-Halbleiterzonen 3, die in die erste Richtung verlaufen, mehrfach Seite an Seite in einer ebenen Ansicht angeordnet sind, als Beispiel für die Struktur der JBS-Diode veranschaulicht. Jedoch ist die Anordnung der Driftschicht 2 und der p-Typ-Halbleiterzone 3 nicht auf das Streifenmuster begrenzt und kann ein durch 8A dargestelltes inselartiges Muster sein, ein durch 8B dargestelltes vieleckiges Muster sein, und ein durch 8C dargestelltes Gittermuster kann anwendbar sein. Die 8A bis 8C sind ebene Gestaltungen, die ein modifiziertes Beispiel des Halbleiterbauelements dieser Ausführungsform veranschaulichen, und nur ein Teil der Driftschichten 2 und der p-Typ-Halbleiterzonen 3, die sich in der aktiven Zone befinden, sind veranschaulicht.
  • In dieser Ausführungsform wurde das Schätzergebnis im Fall der spezifischen Werte der Ätzgrubendichte DEP und der Fläche der aktiven Zone als die vorstehend beschriebenen Beispiele beschrieben. Durch diese Versuchsproduktionen gewannen die Erfinder der vorliegenden Erfindung den Gesichtspunkt, dass, wenn eine hohe Ausbeuterate im Halbleiterbauelement einschließlich der aktiven Zone mit einer Fläche von mindestens 0,1 cm2 und mit einer großen Stromkapazität realisiert wird, die p-Typ-Halbleiterzone 3 eine breitere Fläche als die Fläche der Driftschicht 2 haben sollte (wenn die Driftschichten 2 und die mehreren p-Typ-Halbleiterzonen 3 mehrfach Seite an Seite in einem Streifenmuster angeordnet sind, sollte das Streifenmuster mit der Breite P > die Breite S gebildet werden).
  • Als Berechnungsergebnis ist es jedoch erforderlich, dass die folgende Formel 10 erfüllt wird, um eine Ausbeuterate von 98% im Halbleiterbauelement zu realisieren, das die aktive Zone mit einer Fläche von mindestens 1 cm2 und einer großen Stromkapazität vorsieht. DEP × AS ≤ 20,2 (10)
  • Eine Bedingung, die Formel 8 und Formel 10 erfüllt, ist eine diagonale Linienzone der 10. In dem Halbleiterbauelement, das diese Bedingung erfüllt und eine aktive Zone mit einer Fläche von 1 cm2 bereitstellt, wird, wenn ein Streifenmuster, in welchem die Breite P und die Breite S gleich sind (AS = 0,5 cm2) angeordnet ist, Formel 10 in Formel 11 umgewandelt. DEP ≤ 40,4 (11)
  • Dies bedeutet, dass, wenn die p-Typ-Halbleiterzone 3 und die Driftschicht 2 auf eine gleiche Größe von Flächen eingestellt werden (beispielsweise ein Streifenmuster angeordnet ist, in welchem die Breite P = die Breite S) oder die p-Typ-Halbleiterzone 3 auf eine kleinere Fläche als diejenige der Driftschicht 2 eingestellt ist (beispielsweise ein Streifenmuster angeordnet ist, welchem die Breite P > die Breite S), führen beide Fälle zu fast gleichen Ausbeuteraten.
  • Daher kann insbesondere im Fall der Verwendung eines Halbleitersubstrats mit einer Ätzgrubendichte DEP, die Formel 12 erfüllt und ein beträchtlicher technischer Vorteil erwartet werden, indem die p-Typ-Halbleiterzone 3 so eingestellt wird, dass sie eine breitere Fläche als diejenige der Driftschicht 2 (beispielsweise ein Streifenmuster mit der Breite P > die Breite S angeordnet ist) in dem Halbleiterbauelement hat, das eine große Stromkapazität aufweist und eine aktive Zone mit einer Fläche von mindestens 0,1 cm2 bereitgestellt wird. DEP > 40,4 (12)
  • Da Formel 12 ferner in DK > 0,00404 (13) umgewandelt werden kann, kann die Formel 12 zur Erfüllung von Formel 13 umformuliert werden.
  • Nachstehend werden Vorgänge zur Herstellung eines Halbleiterbauelements dieser Ausführungsform unter Verwendung von 1 bis 6 beschrieben. 4 bis 6 sind Querschnittsansichten, die die Vorgänge zur Herstellung des Halbleiterbauelements dieser Ausführungsform veranschaulichen, und veranschaulichen eine ähnliche Position zu der Querschnittsansicht, die von der Linie A-A in 1 genommen ist.
  • Zunächst wird, wie in 4 veranschaulicht, ein SiC-Substrat bereitgestellt, auf welchem eine n–-Typ-Driftschicht 2, die eine niedrige Störstellenkonzentration enthält, auf einem n+-Typ-Halbleitersubstrat 1, das hauptsächlich SiC (Siliciumcarbid) enthält, mittels eines Epitaxialwachstumsverfahrens ausgebildet ist. Sowohl das Halbleitersubstrat 1 als auch die Driftschicht 2 enthalten eine n-Typ-Störstelle (beispielsweise N (Stickstoff)), und das Halbleitersubstrat 1 enthält eine höhere Konzentration der n-Typ-Störstelle (beispielsweise N (Stickstoff)) als die in der Driftschicht 2 enthaltene Konzentration.
  • Eine Störstellenkonzentration des Halbleitersubstrats 1 beträgt ungefähr 1 × 1018 bis 1 × 1019 cm–3. Für die Hauptfläche des Halbleitersubstrats 1 können die (0001)-Fläche, (000-1)-Fläche und (11-20)-Fläche verwendet werden. Jedoch kann irgendeine dieser Hauptflächen des Halbleitersubstrats 1 in dieser Ausführungsform ausgewählt werden.
  • Eine Spezifikation der Driftschicht 2 auf dem Halbleitersubstrat 1 variiert in Abhängigkeit von der Sperrspannung, die für die JBS-Diode eingestellt ist, welche durch aufeinanderfolgende Vorgänge gebildet wird. In demselben Leitungstyp wie das Halbleitersubstrat 1 beträgt ein Konzentrationsbereich der in der Driftschicht 2 enthaltenen Störstelle ungefähr 1 × 1015 bis 4 × 1016 cm–3 und eine Dicke der Driftschicht 2 liegt in dem Bereich von ungefähr 3–80 μm. Wenn beispielsweise eine Sperrspannung von 600 V angenommen wird, um die Driftschicht 2 mit einer Störstellenkonzentration von 1 × 1016 bis 2 × 1016 cm–3 und einer Dicke von 4 bis 6 μm zu bilden, ist ein Widerstand der JBS-Diode, die durch aufeinanderfolgende Vorgänge ausgebildet ist, in der Durchlassrichtung zum Zeitpunkt der Leistungsverteilung auf ungefähr 1 mΩcm2 zusätzlich zu dem Widerstand des Halbleitersubstrats 1 eingestellt. Infolgedessen wird die JBS-Diode in einer Stromdichte von ungefähr 300–500 A/cm2 verwendet.
  • Wenn andererseits zum Beispiel eine Sperrspannung von 3,3 kV angenommen wird, um die Driftschicht 2 mit einer Störstellenkonzentration von 2 × 1015 bis 4 × 1015 cm–3 und einer Dicke von 20–30 μm zu bilden, wird ein Widerstand der JBS-Diode, die durch aufeinanderfolgende Vorgänge in der Durchlassrichtung zum Zeitpunkt der Leistungsverteilung gebildet wird, auf ungefähr 5 bis 10 mΩcm2 zusätzlich zu dem Widerstand des Halbleitersubstrats 1 eingestellt. Infolgedessen wird die JBS-Diode in einer Stromdichte von ungefähr 100 bis 150 A/cm2 verwendet.
  • Anschließend wird, wie in 5 veranschaulicht, eine isolierende Schicht aus Siliciumoxid (SiO2) auf der gesamten Oberfläche der Driftschicht 2 mittels eines chemischen Dampfphasenabscheidungsverfahrens (chemical vapor deposition, CVD) oder dergleichen gebildet und danach wird die isolierende Schicht durch ein bekannte lithografische Technik und ein Trockenätzverfahren strukturiert, um eine Maskenmaterialschicht 6 aus der isolierenden Schicht zu bilden. Die Maskenmaterialschicht 6 hat ein Streifenmuster, bei dem die Maskenmaterialschichten 6 in die erste Richtung verlaufen und mehrfach Seite an Seite in der zweiten Richtung angeordnet sind. Die Maskenmaterialschicht 6 wird in einem Streifenmuster, einem inselartigen Muster, einem vieleckigen Muster oder einem Gittermuster verarbeitet. In dieser Ausführungsform kann jedoch eine beliebige Form verwendet werden, solange das Muster in einer konstanten Breite und in einem konstanten Intervall ausgebildet wird.
  • Anschließend wird eine p-Typ-Halbleiterzone 3 auf der Oberseite der Driftschicht 2 durch Ionenimplantation einer p-Typ-Störstelle (beispielsweise Al (Aluminium)) auf der Oberseite der Driftschicht 2 gebildet, die von der Maskenmaterialschicht 6 freiliegt. Die p-Typ-Störstellenkonzentration und die Übergangstiefe der p-Typ-Halbleiterzone 3 betragen ungefähr 1018 bis 1020 cm–3 bzw. ungefähr 0,3 bis 2,0 μm. Als p-Typ-Störstelle (ein Dotierstoff) kann B (Bor) und dergleichen, ausgenommen Al (Aluminium), verwendet werden. Jedoch wird Al (Aluminium) als der Dotierstoff in dieser Ausführungsform verwendet. In diesem Ionenimplantationsvorgang wird eine Al-Ionen-Gesamtdosismenge von 1,8 × 1014 in mehreren Stufen mit einer Beschleunigungsenergie von 35–145 keV implantiert, um die p-Typ-Halbleiterzone 3 auf eine solche Weise zu bilden, dass eine Störstellenkonzentration nahe der Oberfläche der Driftschicht 2 ungefähr 9 × 1018 und eine Übergangstiefe ungefähr 0,55 bis 0,7 μm beträgt.
  • Anschließend wird, obwohl auf eine Veranschaulichung verzichtet ist, nach dem Entfernen der Maskenmaterialschicht 6 eine Schutzringzone 8 (siehe 3) durch Implantieren der p-Typ-Störstelle (beispielsweise Al (Aluminium)) in eine Zone gebildet, die zu einem Umfangsteil eines Halbleiterchips wird, so dass er die aktive Zone umgibt, wenn die p-Typ-Halbleiterzone 3 in ebener Ansicht durch eine ähnliche Prozedur wie dem Vorgang ausgebildet wird, der die p-Typ-Halbleiterzone 3 bildet. Die Schutzringzone 8 ist eine Halbleiterzone, die die aktive Zone einer JBS-Diode begrenzt, die ausgebildet wird.
  • Anschließend erfolgt, in 6 veranschaulicht, eine Wärmebehandlung (Glühen) zum Zweck der Aktivierung der ionenimplantierten Störstelle und danach wird eine Ohm'sche Elektrode, die ohmisch in Kontakt mit der Rückseite des Halbleitersubstrats 1 ist, durch ein Sputterverfahren oder dergleichen ausgebildet.
  • Anschließend wird eine Metallschicht durch das Sputterverfahren oder dergleichen auf eine solche Weise auf der Driftschicht 2 ausgebildet, dass die Metallschicht mit der Oberseite der Driftschicht 2 und der Oberseite der p-Typ-Halbleiterzone 3 in Kontakt ist. Danach wird die Metallschicht durch die lithografische Technik und das Ätzverfahren strukturiert, um eine Schottky-Elektrode 4 auszubilden, die aus der Metallschicht hergestellt ist. Somit wird ein Hauptteil des Halbleiterbauelements dieser in 1 und 2 veranschaulichten Ausführungsform erreicht.
  • Eine Isolierschicht aus SiO2 und dergleichen wird über der gesamten Oberfläche des Halbleitersubstrats 1 zum Zweck des Oberflächenschutzes des Halbleiterbauelements und Verhinderung einer Entladung von der Elektrodenkante ausgebildet, und ein Öffnungsteil 10, das die Oberseite der Schottky-Elektrode 4 freilegt, wird durch Strukturieren eines Teils der Isolierschicht im oberen Teil der aktiven Zone gebildet, um den Elektrodenanschluss auszubilden, und dadurch wird eine Zwischenschicht-Isolierschicht 9 (siehe 3), die aus der Isolierschicht hergestellt ist, gebildet. Somit wird das Halbleiterbauelement dieser Ausführungsform verwirklicht.
  • Als Verfahren zur Ausbildung der Schottky-Elektrode 4 wird ein Verfahren zum Bearbeiten der verarbeiteten Schottky-Elektrode 4 angewendet, damit die Schottky-Elektrode 4 an der Schutzringzone (der p-Typ-Halbleiterzone) 8 endet, wie in 3 veranschaulicht. Andererseits wird, wie in 7 veranschaulicht, die Zwischenschicht-Isolierschicht 9a aus der Isolierschicht durch Verarbeiten der Isolierschicht, die auf der Driftschicht 2 ausgebildet ist, unter Anwendung der lithografischen Technik und des Trockenätzverfahrens oder eines Nassätzverfahrens gebildet, und danach kann eine Schottky-Elektrode 4 gebildet werden, die in einer Zone gerade über der Schutzringzone 8 und auf der Zwischenschicht-Isolierschicht 9a endet.
  • Die Schutzringzone 8 ist eine Halbleiterzone, die dazu vorgesehen ist, damit kein elektrisches Feld am Kantenteil der Schottky-Elektrode 4 oder an einem Grenzteil zwischen der Schottky-Elektrode 4 und der Zwischenschicht-Isolierschicht 9 konzentriert wird (siehe 3). In beiden Fällen des in der vorstehend beschriebenen 3 oder 7 veranschaulichten Aufbaus befindet sich das Kantenteil der Schottky-Elektrode 4 oder das Grenzteil zwischen der Schottky-Elektrode 4 und der Zwischenschicht-Isolierschicht 9 oder 9a (das Kantenteil der Schottky-Elektrode 4) gerade über der Schutzringzone 8. In der Beschreibung des vorstehend beschriebenen Herstellungsverfahrens ist ein Verfahren zum getrennten Ausbilden der Schutzringzone 8 und der p-Typ-Halbleiterzone 3 beschrieben. Jedoch können die Schutzringzone 8 und die p-Typ-Halbleiterzone 3 in demselben Verfahren ausgebildet werden.
  • Nur das Hauptteil der JBS-Diode ist hier beschrieben. Jedoch können rund um das Umfangsteil des Halbleiterchips Entspannungsstrukturen einer elektrischen Feldkonzentration, wie etwa ein Feldbegrenzungsring (field limiting ring, FLR) oder ein erweiterter Übergangsanschluss (junction termination extension, JTE) vorgesehen sein, um die aktive Zone zu umgeben. Ein für die Entspannung der elektrischen Feldkonzentration oder Elementisolierung vorgesehener Kanalanschlag ist auf der Oberseite der Driftschicht 2 unter Anwendung der bekannten lithografischen Technik, des Trockenätzverfahrens und der Ionenimplantation ausgebildet, bevor das Aktivierungsglühen der implantierten Störstelle erfolgt.
  • In dieser Ausführungsform wird SiO2 auf ein Element der Maskenmaterialschicht 6 aufgetragen (siehe 5). Jedoch kann das Element der Maskenmaterialschicht 6 beispielsweise eine Siliciumnitridschicht oder eine Fotolackschicht sein. Es kann ein beliebiges anderes Material aufgetragen werden, solange ein Material verwendet wird, das zum Zeitpunkt der Ionenimplantation als Maske wirkt.
  • In dieser Ausführungsform werden, nachdem das Aktivierungsglühen für die implantierte Störstelle erfolgt ist, anschließend die Elektroden auf der Oberseite und Rückseite des Halbleitersubstrats 1 ausgebildet. Jedoch kann, nachdem das Aktivierungsglühen für die implantierte Störstelle erfolgt ist, ein Opferoxidationsvorgang durchgeführt werden, in welchem die Oxidation erfolgt, um die in der Oberfläche der Driftschicht 2 entstandene Schadensschicht zu entfernen.
  • In dieser Ausführungsform werden, nachdem das Aktivierungsglühen für die implantierte Störstelle durchgeführt ist, anschließend die Elektroden auf der Oberseite und Rückseite des Halbleitersubstrats 1 ausgebildet. Jedoch kann eine aus SiO2 und dergleichen hergestellte Oberflächenschutzschicht auf der Oberfläche der Driftschicht 2 durch das CVD-Verfahren ausgebildet werden, um die Oberfläche der Driftschicht 2 zu schützen. In diesem Fall wird nach dem Ausbilden der Oberflächenschutzschicht die Oberflächenschutzschicht bearbeitet, um nur eine Zone zu öffnen, in der die Schottky-Elektrode ausgebildet ist. Nach Durchführung des vorstehend beschriebenen Opferoxidationsvorgangs kann die Oberflächenschutzschicht ausgebildet werden.
  • Ausführungsform 2
  • In dieser Ausführungsform ist ein Halbleiterbauelement, ähnlich dem Halbleiterbauelement der Ausführungsform 1, in welchem eine n-Typ-Halbleiterzone 11 auf der Oberseite der Driftschicht 2 ausgebildet wird, beschrieben.
  • In 11 ist eine Querschnittsansicht des Halbleiterbauelements dieser Ausführungsform veranschaulicht. Obwohl ein Aufbau des in 11 veranschaulichten Halbleiterbauelements fast gleich dem Aufbau des in 2 veranschaulichten Halbleiterbauelements ist, unterscheidet sich der Aufbau von dem Aufbau des Halbleiterbauelements der Ausführungsform 1 nur dadurch, dass die n-Typ-Halbleiterzone 11 mit einer höheren Störstellenkonzentration als derjenigen der Driftschicht 2 auf der Oberseite der Driftschicht 2 ausgebildet ist. Die n-Typ-Halbleiterzone 11 ist eine Halbleiterzone mit einer tieferen Übergangstiefe als derjenigen der p-Typ-Halbleiterzone 3 und beispielsweise wird N (Stickstoff) als Störstelle eingeführt. Mit anderen Worten sind in der Driftschicht 2 die Seitenflächen und die Bodenfläche der p-Typ-Halbleiterzone 3 mit der p-Typ-Halbleiterzone 11 bedeckt und die p-Typ-Halbleiterzone 3 befindet sich in der n-Typ-Halbleiterzone 11.
  • Durch die Existenz der n-Typ-Halbleiterzone 11 breitet sich elektrischer Strom zum unteren Teil der Übergangsbarrierenzone zum Zeitpunkt der Betätigung der JBS-Diode aus. Als Ergebnis kann zusätzlich zu ähnlichen Wirkungen, die in der Ausführungsform 1 beschrieben sind, eine Wirkung des Abbaus der Erhöhung der Ein- bzw. Durchlassspannung der JBS-Diode erhalten werden.
  • Anschließend wird ein Vorgang zur Herstellung des Halbleiterbauelements dieser Ausführungsform mittels 12 beschrieben. 12 ist eine Querschnittsansicht während des Herstellungsvorgangs an einer Position, die ähnlich dem Querschnitt von der in 1 veranschaulichten Linie A-A ist.
  • Zunächst wird, ähnlich dem Vorgang, der mittels 4 beschrieben ist, ein SiC-Substrat, auf dem die Driftschicht 2, die eine niedrige Störstellenkonzentration enthält, ausgebildet ist, auf dem Halbleitersubstrat 1 unter Anwendung des Epitaxialwachstumsverfahrens hergestellt. Das Halbleitersubstrat 1 und die Driftschicht 2 haben eine Spezifikation einer zur Ausführungsform 1 ähnlichen Störstellenkonzentration und Dicke.
  • Anschließend wird, wie in 12 veranschaulicht, die n-Typ-Halbleiterzone 11 auf der Oberfläche der Driftschicht 2 durch die Ionenimplantation der n-Typ-Störstelle (beispielsweise, N (Stickstoff)) ausgebildet. Die Störstellenkonzentration der n-Typ-Halbleiterzone 11 kann relativ höher als diejenige der Driftschicht 2 aufgetragen werden. Beispielsweise wird die n-Typ-Halbleiterzone durch mehrstufige Implantation in einer Energie von ungefähr höchstens 700 keV ausgebildet. Die Ionenimplantation wird durchgeführt, um die n-Typ-Halbleiterzone 11 auf der gesamten Oberfläche der Driftschicht 2 auszubilden. Jedoch kann die Ionenimplantation nur in der aktiven Zone unter Anwendung der lithografischen Technik und des Trockenätzverfahrens durchgeführt werden (siehe 14).
  • Als Vorgänge danach werden die Vorgänge durchgeführt, die mittels 5 und 6 beschrieben sind, und dadurch wird das in 11 veranschaulichte Halbleiterbauelement dieser Ausführungsform verwirklicht. Das Verfahren zur Ausbildung der p-Typ-Halbleiterzone 3 nach dem Ausbilden der n-Typ-Halbleiterzone 11 ist beschrieben. Jedoch kann auch eine umgekehrte Reihenfolge der Ausbildung anwendbar sein.
  • 13 und 14 sind Querschnittsansichten, die einen Kantenteil der Schottky-Elektrode 4 dieser Ausführungsform veranschaulichen. 13 veranschaulicht einen Aufbau, in welchem die n-Typ-Halbleiterzone 11 auf der gesamten Oberfläche der Driftschicht 2 durch Durchführung einer Ionenimplantation ausgebildet ist. 14 ist ein modifiziertes Beispiel des Halbleiterbauelements dieser Ausführungsform und veranschaulicht einen Aufbau, in welchem die n-Typ-Halbleiterzone 11 nur in der aktiven Zone durch Durchführung der Ionenimplantation ausgebildet ist. In dem in 13 veranschaulichten Aufbau ist die n-Typ-Halbleiterzone 11 auf der Oberseite der Driftschicht 2 zusätzlich zu dem Aufbau ausgebildet, der mittels 3 beschrieben ist. Die n-Typ-Halbleiterzone 11 sollte eine tiefere Übergangstiefe als diejenigen der p-Typ-Halbleiterzone 3 und der Schutzringzone 8 haben.
  • Der in 14 veranschaulichte Aufbau ist ähnlich dem in 13 veranschaulichten Aufbau. Jedoch unterscheidet sich der in 14 veranschaulichte Aufbau von dem in 13 veranschaulichten Aufbau darin, dass die n-Typ-Halbleiterzone 11 nicht außerhalb der Schutzringzone 8 ausgebildet ist, die die aktive Zone begrenzt. Mit anderen Worten ist in 14 die n-Typ-Halbleiterzone 11 in der aktiven Zone ausgebildet und die n-Typ-Halbleiterzone 11 ist ebenfalls in einer Zone ausgebildet, in welcher die n-Typ-Halbleiterzone 11 mit der Schutzringzone 8 in einer ebenen Ansicht überlappt ist. Jedoch ist die n-Typ-Halbleiterzone 11 nicht in einer äußeren Zone (einem Umfangsteil des Halbleiterchips) der Schutzringzone 8 mit einer ringförmigen ebenen Form ausgebildet, da die n-Typ-Halbleiterzone 11 in der Zone endet, in der die n-Typ-Halbleiterzone 11 mit der Schutzringzone 8 in ebener Ansicht überlappt ist. Kurz gesagt, wie in 14 veranschaulicht, endet die n-Typ-Halbleiterzone 11 gerade unterhalb der Schutzringzone 8.
  • Der in 13 veranschaulichte Aufbau hat den Vorteil, dass der lithografische Vorgang übersprungen werden kann, während der in 14 veranschaulichte Aufbau den Vorteil hat, dass es nicht erforderlich ist, dass die Gestaltung des Anschlussaufbaus des Halbleiterchips bezüglich des Aufbaus, in welchem die n-Typ-Halbleiterzone 11 nicht ausgebildet ist (siehe 3), geändert wird. Wie in 7 veranschaulicht, kann der angebrachte Aufbau der Schottky-Elektrode 4 bei den Aufbauten der 13 oder 14 angewendet werden.
  • Anschließend ist in 15 eine Querschnittsansicht eines modifizierten Beispiels des Halbleiterbauelements dieser Ausführungsform veranschaulicht. Im Unterschied zu dem in 11 veranschaulichten Aufbau hat ein in 15 veranschaulichter Aufbau eine flache Tiefe der ausgebildeten n-Typ-Halbleiterzone 11. Dabei wird angenommen, dass die Übergangstiefe der n-Typ-Halbleiterzone 11 flacher als diejenige der p-Typ-Halbleiterzone 3 ist. In diesem Fall kann eine Ionenimplantation zum Ausbilden der n-Typ-Halbleiterzone 11 vereinfacht werden, da die n-Typ-Halbleiterzone 11 beispielsweise durch eine mehrstufige Implantation von ungefähr höchstens 400 keV ausgebildet werden kann.
  • Das in 15 veranschaulichte Halbleiterbauelement des modifizierten Beispiels dieser Ausführungsform kann keine elektrische Stromverbreitung stützen, da die n-Typ-Halbleiterzone 11 nicht an einem unteren Teil der p-Typ-Halbleiterzone 3 ausgebildet ist. Jedoch kann auch die Erhöhung der Ein- bzw. Durchlassspannung der JBS-Diode abgebaut werden, da Intervalle zwischen den in der zweiten Richtung nebeneinanderliegenden p-Typ-Halbleiterzonen 3 reduziert werden kann und der Widerstand nahe der Schottky-Grenzfläche ebenfalls verringert werden kann.
  • In dieser Ausführungsform ist die n-Typ-Halbleiterzone 11 durch die Ionenimplantation ausgebildet. Jedoch bevor die p-Typ-Halbleiterzone 3 ausgebildet wird, kann ferner eine Epitaxialwachstumsschicht, die die n-Typ-Halbleiterzone 11 sein wird, auf der Oberfläche der Driftschicht 2 ausgebildet werden. In diesem Fall ist eine Struktur der Kante der Schottky-Elektrode die in 13 veranschaulichte Struktur.
  • Wie vorstehend beschrieben, sind die durch die Erfinder der vorliegenden Erfindung erzielten Erfindungen auf der Basis der Ausführungsformen beschrieben. Jedoch versteht es sich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die Ausführungsformen beschränkt ist und verschiedene Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
  • Beispielsweise sind aus Gründen der Zweckmäßigkeit für die Beschreibung der Ausführungsformen nur Beispiele beschrieben, die das n-Typ-Halbleitersubstrat verwenden. Es kann jedoch auch ein p-Typ-Halbleitersubstrat verwendet werden. In diesem Fall kann bei dem Halbleiterbauelement und dem vorstehend beschriebenen Verfahren zur Herstellung desselben der als der n-Typ beschriebene Leitungstyp durch den p-Typ ersetzt werden und gleichzeitig kann der als der p-Typ beschriebene Leitungstyp durch den n-Typ ersetzt werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2003-188391 [0005]

Claims (10)

  1. Halbleiterbauelement mit einer Schottky-Diode, wobei die Schottky-Diode umfasst: ein Halbleitersubstrat, das einen ersten Leitungstyp hat und Siliciumcarbid enthält; eine erste Halbleiterzone, die auf dem Halbleitersubstrat ausgebildet ist und den ersten Leitungstyp hat; eine aktive Zone mit einer Fläche von mindestens 0,1 cm2 in der Hauptfläche der ersten Halbleiterzone; mehrere zweite Halbleiterzonen, die auf der Oberseite der ersten Halbleiterzone in der aktiven Zone ausgebildet sind und einen zweiten Leitungstyp gegenüber dem ersten Leitungstyp haben; eine erste Elektrode, die durch Schottky-Verbindung mit der ersten Halbleiterzone in der aktiven Zone verbunden ist; und eine zweite Elektrode, die mit der Rückseite des Halbleitersubstrats elektrisch verbunden ist, wobei die Multiplikation einer Dichte von Defekten DEP, die die erste Halbleiterzone hat, mit einer Fläche der ersten Halbleiterzone AS, die von den zweiten Halbleiterzonen in der aktiven Zone freiliegt, DEP × AS ≤ 223 erfüllt.
  2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei die zweite Halbleiterzone breiter als die erste Halbleiterzone ist.
  3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 2, wobei die Dichte der Defekte DEP DEP > 40,4 erfüllt.
  4. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei die Multiplikation der Dichte DEP und der Fläche AS DEP × AS ≤ 105 erfüllt.
  5. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei eine dritte Halbleiterzone mit dem ersten Leitungstyp auf der Oberseite der ersten Halbleiterzone ausgebildet ist, und die dritte Halbleiterzone eine höhere Störstellenkonzentration als diejenige der ersten Halbleiterzone hat.
  6. Halbleiterbauelement nach Anspruch 5, wobei die zweiten Halbleiterzonen innerhalb der dritten Halbleiterzone ausgebildet sind.
  7. Halbleiterbauelement nach Anspruch 5, wobei die dritte Halbleiterzone nur in der aktiven Zone ausgebildet ist.
  8. Halbleiterbauelement nach Anspruch 5, wobei die dritte Halbleiterzone eine flachere Übergangstiefe als diejenige der zweiten Halbleiterzone hat.
  9. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei in ebener Ansicht jede der ersten Halbleiterzone und zweiten Halbleiterzone in der aktiven Zone in eine erste Richtung längs der Hauptfläche des Halbleitersubstrats verläuft; die erste Halbleiterzone und die zweite Halbleiterzone mehrfach Seite an Seite in einer zweiten Richtung ausgebildet sind; und die erste Halbleiterzone und die zweiten Halbleiterzonen abwechselnd Seite an Seite in einer zweiten Richtung angeordnet sind.
  10. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei eine vierte Halbleiterzone mit dem zweiten Leitungstyp auf der Oberseite der ersten Halbleiterzone so ausgebildet ist, dass sie die aktive Zone umgibt; und die vierte Halbleiterzone die aktive Zone begrenzt.
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