JP6088586B2 - 逆導通パワー半導体デバイス - Google Patents
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Description
本発明の目的は、分離領域における横方向PNPゲインを減少させた改良された逆導通パワー半導体デバイスを提供することである。
サイリスタカソード電極、
第1の導電型のサイリスタカソード層、
第1の導電型とは異なる第2の導電型のサイリスタベース層、
第1の導電型のサイリスタドリフト層、
第1の導電型のサイリスタバッファ層、
第2の導電型のサイリスタアノード層、および
サイリスタアノード電極、の順序で層を備える。
添付の図面を参照して、以下の本文において、本発明の主題をより詳細に説明する。
図2は、第1の主要な側11と、第1の主要な側11に平行に配置された第2の主要な側15とを有するウェハ10を備えた逆導通パワー半導体デバイス1の形態の本発明の半導体デバイスを示す。当該デバイスは、複数のダイオードセル96と、複数のGCTセル91とを備え、各々のGCTセル91は、第1の主要な側11と第2の主要な側15との間に、
例示的にはカソード金属化層の形態のサイリスタカソード電極2、
例示的にはカソード金属化層の形態のn+をドープしたサイリスタカソード層4、
pをドープしたサイリスタベース層6、
n−をドープしたサイリスタドリフト層3′、
nをドープしたサイリスタバッファ層8、
p+をドープしたサイリスタアノード層5、および
例示的にはアノード金属化層の形態のサイリスタアノード電極25、の順序で層を備えている。
Claims (15)
- 第1の主要な側(11)と、前記第1の主要な側(11)に平行に配置された第2の主要な側(15)とを有するウェハ(10)を備えた逆導通パワー半導体デバイス(1)であって、前記デバイスは、複数のダイオードセル(96)と、複数のGCTセル(91)とを備え、各々のGCTセル(91)は、前記第1の主要な側(11)と前記第2の主要な側(15)との間に、
サイリスタカソード電極(2)、
第1の導電型のサイリスタカソード層(4)、
前記第1の導電型とは異なる第2の導電型のサイリスタベース層(6)、
前記第1の導電型のドリフト層(3)、
前記第1の導電型のサイリスタバッファ層(8)、
前記第2の導電型のサイリスタアノード層(5)、
サイリスタアノード電極(25)、の順序で層を備え、
各々のGCTセル(91)は、前記サイリスタカソード層(4)の側方に配置され、前記サイリスタベース層(6)によって前記サイリスタカソード層(4)から分離されたゲート電極(7)をさらに備え、
各々のダイオードセル(96)は、前記第1の主要な側(11)のダイオードアノード電極(28)と、前記ドリフト層(3)によって前記サイリスタベース層(6)から分離された前記第2の導電型のダイオードアノード層(55)と、前記ドリフト層(3)と、前記第2の主要な側(15)に前記サイリスタアノード層(5)と交互に配置された前記第1の導電型のダイオードカソード層(45)と、ダイオードカソード電極とを備え、
前記デバイスは、少なくとも1つの混合部分(99)を備え、前記混合部分(99)では、前記ダイオードセル(96)の前記ダイオードアノード層(55)が、前記GCTセル(91)の前記第1のカソード層(4)と交互になっており、
少なくとも1つのダイオードセル(96)では、前記第1の主要な側(11)から少なくとも前記ダイオードアノード層(55)の厚みの90%の深さまで前記ダイオードアノード層(55)の側方側を覆うように、前記ダイオードアノード層(55)と前記ドリフト層(3)との間に前記第1の導電型のダイオードバッファ層(32)が配置されることを特徴とする、デバイス(1)。 - 前記ダイオードバッファ層(32)は、前記ダイオードアノード層(55)を完全に覆うことを特徴とする、請求項1に記載のデバイス(1)。
- 前記ダイオードアノード層(55)は、3〜30μmまたは10〜20μmまたは10〜15μmの厚みを有することを特徴とする、請求項1または2に記載のデバイス(1)。
- 前記サイリスタベース層(6)は、前記ダイオードアノード層(55)の前記厚みよりも大きな厚みを有することを特徴とする、請求項1から3のいずれか1項に記載のデバイス(1)。
- 前記サイリスタベース層(6)は、前記ダイオードアノード層(55)の前記厚みよりも3〜10倍大きな厚みを有することを特徴とする、請求項4に記載のデバイス(1)。
- 前記サイリスタベース層(6)は、20〜120μmの範囲の厚みを有することを特徴とする、請求項1から5のいずれか1項に記載のデバイス(1)。
- 前記ダイオードバッファ層(32)は、せいぜい2×1012cm−2のシートキャリア濃度を有することを特徴とする、請求項1から6のいずれか1項に記載のデバイス(1)。
- 前記ダイオードバッファ層(32)は、せいぜい2×1016cm−3またはせいぜい1×1015cm−3の最大キャリア濃度を有することを特徴とする、請求項1から7のいずれか1項に記載のデバイス(1)。
- 前記ダイオードアノード層(55)は、1×1016〜1×1018cm−3または5×1016〜5×1017cm−3の範囲の最大キャリア濃度を有することを特徴とする、請求項1から8のいずれか1項に記載のデバイス(1)。
- 前記サイリスタベース層(6)は、前記ダイオードアノード層(55)の最大キャリア濃度よりも高い最大キャリア濃度を有することを特徴とする、請求項1から9のいずれか1項に記載のデバイス(1)。
- 前記サイリスタベース層(6)は、少なくとも5×1016cm−3または1×1017〜1×1018cm−3の範囲の最大キャリア濃度を有することを特徴とする、請求項1から10のいずれか1項に記載のデバイス(1)。
- 前記デバイス(1)は、少なくとも1つのパイロットGCT部分(9)を備え、前記パイロットGCT部分(9)は、間にダイオードアノード層(55)を有することなく互いに直接隣接して配置された複数の第1のカソード層(4)およびゲート電極(7)を備えることを特徴とする、請求項1から11のいずれか1項に記載のデバイス(1)。
- 前記ダイオードアノード層(55)は、前記混合部分(99)においてウェハ領域にわたって均一に分散されることを特徴とする、請求項1から12のいずれか1項に記載のデバイス(1)。
- 前記GCTセル(91)の第1の主要な側の部分に対する、または、前記GCTセル(91)の2つの隣接する第1の主要な側の部分の間の、前記ダイオードセル(96)の第1の主要な側の部分のうちの少なくとも1つまたは全ては、前記第1の主要な側(11)に平行な平面において互いに50μmから500μmまでの最大横方向距離を有することを特徴とする、請求項1から13のいずれか1項に記載のデバイス(1)。
- 直接隣接する前記GCTセル(91)の前記サイリスタカソード層(4)の直交突出領域によってせいぜい限定される領域では、前記ダイオードカソード層(45)は、ダイオードアノード層(55)に対して直交突出して配置されることを特徴とする、請求項1から14のいずれか1項に記載のデバイス(1)。
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