JP2001267573A - ＳｉＣを含む半導体素子 - Google Patents
ＳｉＣを含む半導体素子Info
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 19
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 44
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 40
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
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- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
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- 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
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ターンオン時の電流跳ね上がりの少ない半導
体素子を作製すること。 【解決手段】 １チップ内にＳｉＣで構成される部分
５，６とＳｉで構成される部分１，２，３，４とを存在
させるＳｉＣを含む半導体素子を作製する。
体素子を作製すること。 【解決手段】 １チップ内にＳｉＣで構成される部分
５，６とＳｉで構成される部分１，２，３，４とを存在
させるＳｉＣを含む半導体素子を作製する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はＳｉＣを含む半導体
素子に係わり、特に１チップ内にＳｉＣで構成される部
分とＳｉで構成される部分とがあることを特徴とするＳ
ｉＣを含む半導体素子に関する。
素子に係わり、特に１チップ内にＳｉＣで構成される部
分とＳｉで構成される部分とがあることを特徴とするＳ
ｉＣを含む半導体素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＳｉＣは、絶縁破壊電界がＳｉ、ＧａＡ
ｓの約１０倍、電子の飽和ドリフト速度が約２倍、熱伝
導率がＳｉの約３倍、ｐ、ｎの伝導型制御が可能、安定
した熱酸化膜形成が可能という優れた特長があり、Ｓｉ
に代わる将来のパワー素子材料として期待されている。
しかしながら、現在までにＳｉＣ単体で作製されたパワ
ー素子の特性はそれほど良くなかった。したがって、Ｓ
ｉＣ単体のパワー素子は現時点では現実的でなく、Ｓｉ
Ｃ半導体素子とＳｉ半導体素子の良いところを組み合わ
せて使用することが望ましい。ＳｉＣとＳｉを同時に使
用する例として、ＳｉのＩＧＢＴとＳｉＣのダイオード
を個別に作製し、それらを配線でつないで用いることが
行われてきた。（Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ａ ２５
００Ｖ １５０Ａ Ｓｉ−ＩＧＢＴ／ＳｉＣ ｄｉｏｄ
ｅ Ｍｏｄｕｌｅ， Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃ
ｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｃａｒｂ
ｉｄｅ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ
１９９９ ｐａｐｅｒ Ｎｏ． １８９）さらに今ま
で使用されてきたＳｉＣ基板は４Ｈ、あるいは、６Ｈポ
リタイプであった。
ｓの約１０倍、電子の飽和ドリフト速度が約２倍、熱伝
導率がＳｉの約３倍、ｐ、ｎの伝導型制御が可能、安定
した熱酸化膜形成が可能という優れた特長があり、Ｓｉ
に代わる将来のパワー素子材料として期待されている。
しかしながら、現在までにＳｉＣ単体で作製されたパワ
ー素子の特性はそれほど良くなかった。したがって、Ｓ
ｉＣ単体のパワー素子は現時点では現実的でなく、Ｓｉ
Ｃ半導体素子とＳｉ半導体素子の良いところを組み合わ
せて使用することが望ましい。ＳｉＣとＳｉを同時に使
用する例として、ＳｉのＩＧＢＴとＳｉＣのダイオード
を個別に作製し、それらを配線でつないで用いることが
行われてきた。（Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ａ ２５
００Ｖ １５０Ａ Ｓｉ−ＩＧＢＴ／ＳｉＣ ｄｉｏｄ
ｅ Ｍｏｄｕｌｅ， Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃ
ｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｃａｒｂ
ｉｄｅ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ
１９９９ ｐａｐｅｒ Ｎｏ． １８９）さらに今ま
で使用されてきたＳｉＣ基板は４Ｈ、あるいは、６Ｈポ
リタイプであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述の如く、現在まで
にＳｉＣ単体で作製されたパワー素子の特性はそれほど
良くなかった。ＳｉのＩＧＢＴとＳｉＣのダイオードを
配線でつないで用いたため、配線容量が大きかった。し
たがって、ターンオン時の電流の跳ね上がりが大きくな
り、これが破壊の原因となる可能性が高かった。また、
用いたＳｉＣ基板のポリタイプが４Ｈ、あるいは、６Ｈ
であったため、サイズがシリコンに比べ大変小さかった
ので、ＳｉＣ半導体素子を量産化するのが困難であっ
た。
にＳｉＣ単体で作製されたパワー素子の特性はそれほど
良くなかった。ＳｉのＩＧＢＴとＳｉＣのダイオードを
配線でつないで用いたため、配線容量が大きかった。し
たがって、ターンオン時の電流の跳ね上がりが大きくな
り、これが破壊の原因となる可能性が高かった。また、
用いたＳｉＣ基板のポリタイプが４Ｈ、あるいは、６Ｈ
であったため、サイズがシリコンに比べ大変小さかった
ので、ＳｉＣ半導体素子を量産化するのが困難であっ
た。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、ＳｉＣを含む半導体素子の１チップ内にＳｉＣで構
成される部分とＳｉで構成される部分とを存在させる。
ＳｉＣで構成される部分とＳｉで構成される部分とを張
り合わせて作製しても良いし、Ｓｉ基板上に３Ｃ−Ｓｉ
Ｃを選択的に成長させても良い。
に、ＳｉＣを含む半導体素子の１チップ内にＳｉＣで構
成される部分とＳｉで構成される部分とを存在させる。
ＳｉＣで構成される部分とＳｉで構成される部分とを張
り合わせて作製しても良いし、Ｓｉ基板上に３Ｃ−Ｓｉ
Ｃを選択的に成長させても良い。
【０００５】１チップにＳｉＣで構成される部分とＳｉ
で構成される部分があるため、配線容量は大変小さくな
り、ターンオン時の電流の跳ね上がりを最小に抑えるこ
とができる。また、ＳｉＣ半導体素子の良いところと、
Ｓｉ半導体素子の良いところを組み合わせて使用できる
ため、素子全体の特性が良くなる。市販されている４
Ｈ、６ＨのＳｉＣ基板の直径は最大でも２インチ程度で
あるが、市販されているＳｉ基板の直径は６インチ以上
である。３Ｃ−ＳｉＣは立方晶系であり、Ｓｉ上に成長
することが可能である。３Ｃ−ＳｉＣをＳｉ上に成長す
ると、一度のプロセスで９倍以上の素子を得ることが出
来、量産性に優れている。
で構成される部分があるため、配線容量は大変小さくな
り、ターンオン時の電流の跳ね上がりを最小に抑えるこ
とができる。また、ＳｉＣ半導体素子の良いところと、
Ｓｉ半導体素子の良いところを組み合わせて使用できる
ため、素子全体の特性が良くなる。市販されている４
Ｈ、６ＨのＳｉＣ基板の直径は最大でも２インチ程度で
あるが、市販されているＳｉ基板の直径は６インチ以上
である。３Ｃ−ＳｉＣは立方晶系であり、Ｓｉ上に成長
することが可能である。３Ｃ−ＳｉＣをＳｉ上に成長す
ると、一度のプロセスで９倍以上の素子を得ることが出
来、量産性に優れている。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を説明す
る。
る。
【０００７】図１にＳｉ基板上に選択的に３Ｃ−ＳｉＣ
エピタキシャル層を成長し、該ＳｉＣエピタキシャル層
にｐ−ｎ接合ダイオードを形成し、ＳｉＣエピタキシャ
ル層を成長していないＳｉ基板には縦型ＩＧＢＴを形成
したＳｉＣを含む半導体素子（断面図）と周辺回路を示
す。１はＳｉのｎエミッタ層、２はＳｉのｐベース層、
３はＳｉのｎベース層、４はＳｉのｐエミッタ層、５は
ＳｉＣのｐ層、６はＳｉＣのｎ層、７はゲート酸化膜、
８は主電源、９はインダクタンス、１０は抵抗、１１は
コンデンサー、１２はダイオード、１３はゲート電源で
ある。この図のように量産性に優れ、配線容量が小さい
のでターンオン時の電流跳ね上がりの少ないＳｉＣを含
む半導体素子を作製することが出来た。
エピタキシャル層を成長し、該ＳｉＣエピタキシャル層
にｐ−ｎ接合ダイオードを形成し、ＳｉＣエピタキシャ
ル層を成長していないＳｉ基板には縦型ＩＧＢＴを形成
したＳｉＣを含む半導体素子（断面図）と周辺回路を示
す。１はＳｉのｎエミッタ層、２はＳｉのｐベース層、
３はＳｉのｎベース層、４はＳｉのｐエミッタ層、５は
ＳｉＣのｐ層、６はＳｉＣのｎ層、７はゲート酸化膜、
８は主電源、９はインダクタンス、１０は抵抗、１１は
コンデンサー、１２はダイオード、１３はゲート電源で
ある。この図のように量産性に優れ、配線容量が小さい
のでターンオン時の電流跳ね上がりの少ないＳｉＣを含
む半導体素子を作製することが出来た。
【０００８】図２にＳＯＩ基板上に選択的に３Ｃ−Ｓｉ
Ｃエピタキシャル層を成長し、該ＳｉＣエピタキシャル
層にｐ−ｎ接合ダイオードを形成し、ＳｉＣエピタキシ
ャル層を成長していないＳｉ基板には横型ＩＧＢＴを形
成したＳｉＣを含む半導体素子（断面図）と周辺回路を
示す。１から１３までの定義は図１と同じである。１４
は酸化膜、１５はＳｉ基板である。図１と同様に量産性
に優れ、配線容量が小さいのでターンオン時の電流跳ね
上がりの少ないＳｉＣを含む半導体素子を作製すること
が出来た。
Ｃエピタキシャル層を成長し、該ＳｉＣエピタキシャル
層にｐ−ｎ接合ダイオードを形成し、ＳｉＣエピタキシ
ャル層を成長していないＳｉ基板には横型ＩＧＢＴを形
成したＳｉＣを含む半導体素子（断面図）と周辺回路を
示す。１から１３までの定義は図１と同じである。１４
は酸化膜、１５はＳｉ基板である。図１と同様に量産性
に優れ、配線容量が小さいのでターンオン時の電流跳ね
上がりの少ないＳｉＣを含む半導体素子を作製すること
が出来た。
【０００９】
【発明の効果】１チップ内にＳｉＣで構成される部分と
Ｓｉで構成される部分とを存在させることで素子全体と
しての特性を向上させることができる。Ｓｉ基板、ある
いは、ＳＯＩ基板上に選択的にＳｉＣエピタキシャル層
を成長し、該ＳｉＣエピタキシャル層にｐ−ｎ接合ダイ
オードを形成し、ＳｉＣエピタキシャル層を成長してい
ないＳｉ基板にはＩＧＢＴを形成することで量産性に優
れ、配線容量が小さいのでターンオン時の電流跳ね上が
りの少ないＳｉＣを含む半導体素子を作製できる。実施
例ではＩＧＢＴについて述べたが、電流注入効果の高い
ＩＥＧＴであっても同様な効果は現れる。実施例ではＳ
ｉに作製したダイオードとしたが、パワー素子の制御回
路としても素子全体の特性は良くなる。実施例ではＳｉ
上に３Ｃ−ＳｉＣを成長させた例を示したが、ＳｉＣと
Ｓｉを接着で張り合わせても良い。
Ｓｉで構成される部分とを存在させることで素子全体と
しての特性を向上させることができる。Ｓｉ基板、ある
いは、ＳＯＩ基板上に選択的にＳｉＣエピタキシャル層
を成長し、該ＳｉＣエピタキシャル層にｐ−ｎ接合ダイ
オードを形成し、ＳｉＣエピタキシャル層を成長してい
ないＳｉ基板にはＩＧＢＴを形成することで量産性に優
れ、配線容量が小さいのでターンオン時の電流跳ね上が
りの少ないＳｉＣを含む半導体素子を作製できる。実施
例ではＩＧＢＴについて述べたが、電流注入効果の高い
ＩＥＧＴであっても同様な効果は現れる。実施例ではＳ
ｉに作製したダイオードとしたが、パワー素子の制御回
路としても素子全体の特性は良くなる。実施例ではＳｉ
上に３Ｃ−ＳｉＣを成長させた例を示したが、ＳｉＣと
Ｓｉを接着で張り合わせても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｓｉ基板上にＳｉＣのｐ−ｎ接合ダイオードと
Ｓｉの縦型ＩＧＢＴを形成したＳｉＣを含む半導体素子
断面図。
Ｓｉの縦型ＩＧＢＴを形成したＳｉＣを含む半導体素子
断面図。
【図２】ＳＯＩ基板上にＳｉＣのｐ−ｎ接合ダイオード
とＳｉの横型ＩＧＢＴを形成したＳｉＣを含む半導体素
子断面図。
とＳｉの横型ＩＧＢＴを形成したＳｉＣを含む半導体素
子断面図。
１…Ｓｉのｎエミッタ層 ２…Ｓｉのｐベース層 ３…Ｓｉのｎベース層 ４…Ｓｉのｐエミッタ層 ５…ＳｉＣのｐ層 ６…ＳｉＣのｎ層 ７…ゲート酸化膜 ８…主電源 ９…インダクタンス １０…抵抗 １１…コンデンサー １２…ダイオード １３…ゲート電源 １４…酸化膜 １５…Ｓｉ基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 27/06 Ｈ０１Ｌ 29/78 ３０１Ｊ 29/786 ６２２ 29/861 ６２６Ｚ 29/91 Ｈ Ｆターム(参考） 5F040 DA00 DA25 DB06 DC01 EB14 5F048 AC10 BA02 BA16 5F110 AA30 BB12 CC02 DD05 DD13 GG02 GG12 NN71
Claims (5)
- 【請求項１】 １チップ内にＳｉＣで構成される部分と
Ｓｉで構成される部分とがあることを特徴とするＳｉＣ
を含む半導体素子。 - 【請求項２】 ＳｉＣで構成される部分とＳｉで構成さ
れる部分とを張り合わせて作製することを特徴とする請
求項１記載のＳｉＣを含む半導体素子。 - 【請求項３】 ＳｉＣで構成される部分にはパワー素子
が作製され、Ｓｉで構成される部分には該パワー素子を
制御する素子が作製されていることを特徴とする請求項
１記載のＳｉＣを含む半導体素子。 - 【請求項４】 Ｓｉ基板上に選択的にＳｉＣエピタキシ
ャル層を成長し、該ＳｉＣエピタキシャル層にｐ−ｎ接
合ダイオードを形成し、ＳｉＣエピタキシャル層を成長
していないＳｉ基板にはＩＧＢＴ（ＩＥＧＴ）を形成す
ることを特徴とする請求項１記載のＳｉＣを含む半導体
素子。 - 【請求項５】ＳＯＩ基板上に選択的にＳｉＣエピタキシ
ャル層を成長し、該ＳｉＣエピタキシャル層にｐ−ｎ接
合ダイオードを形成し、ＳｉＣエピタキシャル層を成長
していないＳｉの部分にはＩＧＢＴ（ＩＥＧＴ）を形成
していることを特徴とする請求項１記載のＳｉＣを含む
半導体素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000080198A JP2001267573A (ja) | 2000-03-22 | 2000-03-22 | ＳｉＣを含む半導体素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000080198A JP2001267573A (ja) | 2000-03-22 | 2000-03-22 | ＳｉＣを含む半導体素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001267573A true JP2001267573A (ja) | 2001-09-28 |
Family
ID=18597338
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000080198A Pending JP2001267573A (ja) | 2000-03-22 | 2000-03-22 | ＳｉＣを含む半導体素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001267573A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006278768A (ja) * | 2005-03-29 | 2006-10-12 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | 半導体装置 |
| JP2010251729A (ja) * | 2009-03-27 | 2010-11-04 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置及びその作製方法 |
-
2000
- 2000-03-22 JP JP2000080198A patent/JP2001267573A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006278768A (ja) * | 2005-03-29 | 2006-10-12 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | 半導体装置 |
| JP2010251729A (ja) * | 2009-03-27 | 2010-11-04 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置及びその作製方法 |
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