JP2010050468A - ジャンクション・バリア・ショットキ・ダイオードに関する方法と、そのダイオードおよびその使用方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】価電子帯と伝導帯との間に2eVを超えるエネルギーギャップを有する半導体材料のジャンクション・バリア・ショットキ・ダイオードの温度依存性を制御する方法は、このダイオードの製造中に、意図された使用に適合するダイオードの特性の温度依存性を得るように、ダイオードのグリッド部のオン状態抵抗を調節することを含む。
【選択図】図5
Description
2 ドリフト層
4 エミッタ層領域
5 金属層
7 ドリフト層領域
9 金属層
11 グリッド部が開始する位置
Claims (22)
- SiCのジャンクション・バリア・ショットキ・ダイオードの温度依存性を制御する方法であって、
上記ダイオードを製造するときに、次のステップ、すなわち、
1) 上記材料からなる次の半導体層、すなわち、nまたはpの第1の導電型によって高くドープされた基体層(1)と、上記第1の導電型によって低くドープされたドリフト層(2)とを、各々の表面で、エピタキシャル成長するステップと、
2) ダイオードのグリッド部を形成するために、上記基体層から垂直方向に距離をおいた位置に、上記ドリフト層にドープされたエミッタ層領域(4)を形成するように、第1の導電型と逆であるnまたはpの第2の導電型のドーパントを、上記ドリフト層において横方向に間隔をおいた領域に導入し、上記グリッド部は、上記ドープされたエミッタ層領域(4)およびそこに隣接したドリフト層領域(7)を含んでいると共に、上記ドリフト層(2)まで延在しているステップと、
3) 上記ドリフト層領域(7)にショットキ接続を形成するために、ドリフト層の表面に、金属層(5)を塗布すると共に、そこに接触を形成するために、エミッタ層領域(4)の少なくとも一つの表面に、金属層(5)を塗布するステップと
が実行され、
少なくとも上記ステップ2)は、上記グリッド部(4,7)の全オン状態抵抗が、ダイオードの全オン状態抵抗の少なくとも80%を担うように、上記ダイオードのグリッド部(4,7)のオン状態抵抗を調節するために実行され、そのことによって、ダイオードの温度係数が、負から正に移行するダイオードの動作のクロスオーバー点を決定するダイオードのオン状態抵抗に関与することを特徴とするSiCのジャンクション・バリア・ショットキ・ダイオードの温度依存性を制御する方法。 - 請求項1に記載の方法において、
1700[V]以下の電圧阻止能力を有するダイオードが製造されることを特徴とする方法。 - 請求項1に記載の方法において、
600−1700[V]の電圧阻止能力を有するダイオードが製造されることを特徴とする方法。 - 請求項1に記載の方法において、
600−3500[V]の電圧阻止能力を有するダイオードが製造されることを特徴とする方法。 - 請求項1に記載の方法において、
600[V]と1500[V]との間の電圧阻止能力を有するダイオードが製造されることを特徴とする方法。 - 請求項1乃至5のいずれか1つに記載の方法において、
上記ステップ1)で、上記ダイオードの上記グリッド部(4,7)の抵抗は、後にステップ2)で上記グリッド部の一部となるドリフト層領域(7)の不純物添加濃度を調節することにより、調節されることを特徴とする方法。 - 請求項6に記載の方法において、
ステップ1)で、上記グリッド部のエミッタ層領域(4)を分離する上記ドリフト層領域(7)の不純物添加濃度は、上記ドリフト層の他の部分よりも低く調整されており、その結果、上記ドリフト層の他の部分を同じ不純物添加濃度とした場合よりも、上記ダイオードの上記グリッド部の抵抗が増大していることを特徴とする方法。 - 請求項1乃至7のいずれか1つに記載の方法において、
ステップ2)では、上記ダイオードのトータル横断面に対する上記グリップ部の上記ドリフト層領域(7)の横断面の比は、上記グリッド部の抵抗を調整のために、2/3まで増大されていることを特徴とする方法。 - 請求項1乃至8のいずれか1つに記載の方法において、
ステップ1)では、上記ドリフト層(2)の不純物添加濃度は、ドリフト層の抵抗の低減およびダイオードの所定の電圧阻止性能でのダイオードのオン状態損失を低減するためのグリッド部なしのダイオードで許容されている最大の不純物添加濃度よりも高いことを特徴とする方法。 - 請求項1乃至9のいずれか1つに記載の方法において、
ドナーによってドープされたドリフト層(2)を有するダイオードが製造されることを特徴とする方法。 - 請求項9または10に記載の方法において、
上記ドリフト層の不純物添加濃度が、1017cm−3以上であることを特徴とする方法。 - 請求項10または11に記載の方法において、
p型エミッタ層領域(4)が、1017−1020cm−3の不純物添加濃度を与えられていることを特徴とする方法。 - 請求項7に記載の方法において、上記ドリフト層領域(7)は、1016cm−3よりも少ない不純物添加濃度を与えられていることを特徴とする方法。
- 請求項13に記載の方法において、上記ドリフト層領域(7)は、1014cm−3−5・1015cm−3の不純物添加濃度を与えられていることを特徴とする方法。
- 請求項13に記載の方法において、上記ドリフト層領域(7)は、5・1014cm−3−1015cm−3の不純物添加濃度を与えられていることを特徴とする方法。
- 半導体材料としてのSiCからなる基体層(1)を備え、上記基体層(1)は、第1導電型nまたはpによって高くドープされており、
また、上記基体層上に上記材料のエピタキシャルドリフト層(2)を備え、上記エピタキシャルドリフト層(2)は、上記第1導電型を有し、
また、上記エピタキシャルドリフト層の表面にグリッド部(4,7)を備え、上記グリッド部(4,7)は、上記基体(1)から垂直方向に間隔をおいて上記第1導電型とは反対の第2導電型nまたはpのドーパントがドープされたエミッタ層領域(4)を含むと共に、上記ドープされたエミッタ層領域(4)に隣接すると共に、上記ドリフト層(2)まで延在するドリフト層領域(7)を含み、
また、上記ドリフト層(2)上に金属層(5)を備え、上記金属層(5)は、上記ドリフト層領域(7)にショットキ接触すると共に、上記エミッタ層領域(4)の少なくとも一つに接触しており、
上記ダイオードは、1700[V]以下の電圧阻止能力を有し、上記グリッド部(4、7)のオン状態は、少なくともトータルオン状態抵抗の80%を担い、そのことによって、ダイオードの温度係数が、負から正に移行するダイオードの動作のクロスオーバー点を決定するダイオードのオン状態抵抗に寄与することを特徴とするジャンクション・バリア・ショットキ・ダイオード。 - 請求項16に記載のジャンクション・バリア・ショットキ・ダイオードにおいて、
上記ダイオードは、600V−1700Vの電圧阻止能力を有していることを特徴とするジャンクション・バリア・ショットキ・ダイオード。 - 請求項16または17に記載のジャンクション・バリア・ショットキ・ダイオードにおいて、
ドリフト層領域(7)は、上記ドリフト層(2)の不純物添加濃度よりも低い不純物添加濃度を有していることを特徴とするジャンクション・バリア・ショットキ・ダイオード。 - 請求項18に記載のジャンクション・バリア・ショットキ・ダイオードにおいて、
上記ドリフト層領域(7)は、1016cm−3より低い不純物添加濃度を有していることを特徴とするジャンクション・バリア・ショットキ・ダイオード。 - 請求項18に記載のジャンクション・バリア・ショットキ・ダイオードにおいて、
上記ドリフト層領域(7)は、1014cm−3−5・1015cm−3の不純物添加濃度を有していることを特徴とするジャンクション・バリア・ショットキ・ダイオード。 - 請求項18に記載のジャンクション・バリア・ショットキ・ダイオードにおいて、
上記ドリフト層領域(7)は、5・1014cm−3−1015cm−3の不純物添加濃度を有していることを特徴とするジャンクション・バリア・ショットキ・ダイオード。 - 請求項16に記載のジャンクション・バリア・ショットキ・ダイオードにおいて、
上記ダイオードのトータル横断面積に対する上記ドリフト層領域(7)の横断面積の関係は、上記グリッド部(4,7)のオン状態抵抗が、上記オン状態抵抗の少なくともかなりの部分を構成するように備えられることを特徴とするジャンクション・バリア・ショットキ・ダイオード。
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