发明名称 使碳化矽双极性半导体装置的劣化减至最小
摘要 本发明揭示一种双极装置,其具有至少一p-型单晶碳化矽层及至少一n-型单晶碳化矽层,其中在正向操作下生长的堆叠错误部分会从该装置主动区域与剩余部分之间介面之至少一介面中分离出来。
申请公布号 TWI229421 申请公布日期 2005.03.11
申请号 TW091123295 申请日期 2002.10.09
申请人 克立公司 发明人 约瑟夫J. 苏麦克瑞斯;伦比尔 辛;麦克 詹姆士 派斯雷;史戴芬 乔格 慕勒;韩森M. 荷伯古德;卡文H. 卡特二世;亚伯特 奥古斯特 伯克二世
分类号 H01L23/00 主分类号 H01L23/00
代理机构 代理人 陈长文 台北市松山区敦化北路201号7楼
主权项 1.一种双极结构,包括:一碳化矽基板;一位于该基板上的电压阻挡区域;限制该电压阻挡区域的各自的p-型及n-型碳化矽区域;其中至少该p-型区域及该n-型区域之一的厚度大于该区域中的少数载子扩散长度。2.如申请专利范围第1项之双极结构,其中该基板及该p-及n-区域具有选自由3C、4H、6H及15R碳化矽多型体所组成之群组的相同多型体。3.如申请专利范围第1项之双极结构,其系选自由p-n接面二极体、p-i-n二极体、双极电晶体及闸流体所组成之群组。4.一种p-n二极体,包括:一碳化矽基板;一位于该基板上的n+碳化矽区域;一位于该n+区域上的n-碳化矽电压阻挡区域;一位于该n-区域上的p-碳化矽区域;其中至少该p-区域及该n+区域的其中之一的厚度大于该区域中的少数载子的扩散长度。5.如申请专利范围第4项之p-n二极体,其中该基板、该电压阻挡区域及该p-型及n-型区域都具有相同的多型体,其系选自由3C、4H、6H及15R碳化矽多型体所组成之群组。6.如申请专利范围第4项之p-n二极体,其中该n+区域大约厚2.5微米并且一载子浓度大约介于11018及11019cm-3间。7.如申请专利范围第4项之p-n二极体,其中该n+区域大约厚0.5微米并且一载子浓度大约为21018cm-3。8.如申请专利范围第4项之p-n二极体,其中该p-型区域的厚度大约大于0.5微米且一载子浓度大约介于11017及11019cm-3间。9.如申请专利范围第4项之p-n二极体,其中该p-型区域的一载子浓度大约比该n-区域大2个等级大小。10.如申请专利范围第4项之p-n二极体,进一步包括一介于该欧姆接触及该p-型区域间的p-型接触层,该接触层的载子浓度比该p-型区域高。11.如申请专利范围第10项之p-n二极体,其中该接触层的一载子浓度大约至少为11019cm-3,但低于导致晶体品质下降从而使该二极体的效能劣化的数量,其厚度大约至少为1000埃。12.如申请专利范围第4项之p-n二极体,其中该基板的一载子浓度大约介于51018及21019cm-3间,大约至少厚125微米。13.如申请专利范围第4项之p-n二极体,进一步包括一位于该p-型区域及该欧姆接触间的p+型接触层,该接触层大约厚2微米,一载子浓度大约为11019cm-3,并且进一步包括一该n-型区域及该基板间的n+型边界层,该边界层大约厚2微米,一载子浓度大约为11019cm-3。14.一种双极装置,包括:一碳化矽基板;一位于该基板上的电压阻挡区域;限制该电压阻挡区域的各自的p-型及n-型碳化矽区域;其中在正向偏压操作下生长的该装置中的堆叠错误部分从该装置的边界区域及剩余部分间的至少其中一介面分离出来。15.如申请专利范围第14项之双极装置,其中该基板及该p-型及n-型区域具有选自由3C、4H、6H及15R碳化矽多型体所组成之群组的相同多型体。16.一种双极装置,包括:至少一p-型区域;至少一n-型区域;以及至少一堆叠错误;该堆叠错误从该装置的任何部分分离出来,该装置具有一充分的缺陷密度或应力状态,以支援在该装置的正向偏压下该堆叠错误的生长。17.如申请专利范围第16项之双极装置,进一步包括一碳化矽基板。18.如申请专利范围第16项之双极装置,进一步包括一主动区域,其包括该p-型区域及该n-型区域,该p-型区域及该n-型区域形成该主动区域的边界区域;以及其中在正向偏压操作下生长的堆叠错误部分从该装置的主动区域与剩余部分间的介面分离出来。19.如申请专利范围第16项之双极装置,其中该p-型层及该n-型层厚度均大于该层中的少数载子的扩散长度。20.如申请专利范围第16项之双极装置,其中该基板及该p-型及n-型区域具有选自由3C、4H、6H及15R碳化矽多型体所组成之群组的相同多型体。21.如申请专利范围第16项之双极装置,其系选自由p-n接面二极体、p-i-n二极体、双极电晶体及闸流体所组成之群组。22.一种碳化矽双极装置,其中任何终止层的厚度都大于该层中少数载子的扩散长度,且其中该终止层包括一邻近一基板的磊晶层及一邻近一欧姆接触的磊晶层。23.如申请专利范围第22项之双极装置,其中该终止层包括至少一n-型层及至少一p-型层,以及其中该磊晶层及该基板都具有选自由3C、4H、6H及15R碳化矽多型体所组成之群组的相同多型体。24.如申请专利范围第22项之双极装置,包括至少一堆叠错误,其中该些在正向偏压操作下生长的堆叠错误部分从该装置的主动区域与剩余部分间介面之至少一介面分离出来。25.如申请专利范围第22项之双极装置,包括至少一堆叠错误,其中该堆叠错误从该装置的任何部分分离出来,该装置具有一充分的缺陷密度或应力状态,以支援在该装置的正向偏压下该堆叠错误的生长。26.一种双极接面电晶体,包括:一碳化矽基板;一位于该基板上的n+缓冲层;一位于该缓冲层上的n-区域;一邻近该n-区域的p-型基极区域;一邻近该基极区域的n+射极区域;一沉积于该射极区域上的欧姆接触;其中该射极区域及该缓冲层之至少其中之一的厚度大于该层中少数载子扩散长度。27.一种闸流体,包括:一碳化矽基板;一位于该基板上的n+缓冲层;一位于该缓冲层上p-区域;一邻近该p-区域的n-型区域;一邻近该n-型区域的p+阳极区域;一沉积于该阳极区域上的欧姆接触;其中该阳极区域及该缓冲层的至少其中之一的厚度大于该层中少数载子扩散长度。28.一种场控制闸流体,包括:一碳化矽基板;一位于该基板上的n+缓冲层;一位于该缓冲层上的p-漂移区域;一位于该p-漂移区域上的p+阳极区域;以及一沉积于该阳极区域上的欧姆接触;其中该阳极区域及该缓冲层至少其中之一的厚度大于该层中少数载子扩散长度。图式简单说明:图1所示的系一先前技艺二极体的显微照片,其呈现了本发明所言类型的堆叠错误的延伸群组;图2所示的系在一先前技艺的半导体结构中的堆叠错误的示意透视图;图3所示的系一先前技艺双极装置的横断面示意图,包括一堆叠错误;图3A描述了一先前技艺双极二极体中,高正向电流操作过程中的少数载子浓度的剖面图;图4所示的系一根据本发明之双极装置的横断面图,其包括堆叠错误;图4A描述了一根据本发明之双极二极体中,在高正向电流操作过程中的少数载子浓度的剖面图;以及图5所示的系一根据本发明形成的二极体的显微照片,其呈现在三堆叠错误中阻止横向延伸。图6所示的系一根据本发明的双极接面电晶体的示意图。图7所示的系一根据本发明的场控制闸流体示意图。图8所示的系一根据本发明的闸流体的示意图。
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