[发明专利]绝缘栅双极型晶体管

说明书

技术领域

本发明涉及一种绝缘栅双极型晶体管，更具体地，涉及一种能够提高沟道迁移率的绝缘栅双极型晶体管。

背景技术

近年来，为了在半导体器件中实现高反向击穿电压和低损耗，也为了实现在高温环境中利用半导体器件，开始采用碳化硅(SiC)作为半导体器件的材料。碳化硅是宽带隙半导体，其具有比常规广泛用作半导体器件的材料的硅(Si)更大的带隙。因此，采用碳化硅作为半导体器件的材料将在半导体器件中实现高反向击穿电压、减小的导通电阻等。此外，当在高温环境中使用这种利用碳化硅作为其材料形成的半导体器件时，与利用硅作为材料形成的半导体器件相比，这种半导体器件有利的是性能降低很少。

例如，据报告所称，当采用SiC作为用于是半导体器件的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的材料时，在栅电压为20V的情况下获得了9kV的反向击穿电压和88mΩcm²的导通电阻(参见Qingchun Zhang等人，″9kV 4H-SiC IGBTs with 88mΩcm²of _Rdiff，on″，Materials Science Forum，2007，Vols.556-557，p.771-774(非专利文献1))。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1：Qingchun Zhang等人，″9kV 4H-SiC IGBTs with 88mΩcm²of R_diff，on″，Materials Science Forum，2007，Vols.556-557，p.771-774

发明内容

本发明要解决的问题

然而，近年来仍增加了对IGBT的性能的需求。考虑到这些需求，不能认为包括在上述非专利文献1中公开的IGBT在内的常规的IGBT已具有足够高的沟道迁移率。因此，不能认为IGBT中的导通电阻已被足够地减小。

考虑到上述问题，本发明的目的是提供一种通过提高沟道迁移率来减小导通电阻的IGBT。

解决问题的方式

根据本发明的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)包括衬底、击穿电压保持层、阱区、发射区、氧化物膜、和电极。衬底由碳化硅制成，其主表面相对于{0001}面取向具有不小于50°且不大于65°的偏离角，并且该衬底是第一导电型的。击穿电压保持层由碳化硅制成，形成在衬底的主表面上，并且具有与第一导电型不同的第二导电型。阱区形成在击穿电压保持层中，以包括击穿电压保持层的第二主表面，第二主表面是与邻近衬底的击穿电压保持层的第一主表面相对的主表面。阱区为第一导电类型。发射区形成在阱区中以包括第二主表面，并且通过包含比击穿电压保持层的浓度更高的浓度的第二导电类型的杂质而具有第二导电类型。氧化物膜由氧化物制成，并且与第二主表面接触形成在击穿电压保持层上。电极形成在氧化物膜上。在包括阱区和氧化物膜之间的界面的区域中，形成高氮浓度区，以具有比阱区和氧化物膜更高的氮浓度。

本发明人已经精密地研究了用来提高IGBT的沟道迁移率的方法。结果，本发明人发现如下，并在本发明中实现。

具体地，在采用SiC作为材料的IGBT中使用的SiC衬底的主表面通常相对于{0001}面取向具有大约8°的偏离角。在该主表面上，形成了击穿电压保持层、发射区、氧化物膜、电极等，以获得IGBT。然而，在具有这种结构的IGBT中，由于该衬底相对于{0001}面取向而具有大约8°的偏离角的主表面，所以利用氧化物膜，在用作沟道的阱区和氧化物膜的界面附近形成了多个界面态。这阻止了电子的移动。因此，降低了沟道迁移率。

为了应对这种情况，本发明的IGBT使用相对于{0001}面取向具有不小于50°且不大于65°的偏离角的主表面的SiC衬底，由此减少形成界面态，以提高沟道迁移率。

此外，已经发现，形成在包括阱区和氧化物膜之间的界面的区域中的高浓度氮区导致提高了沟道迁移率。从而，在本发明的IGBT中，进一步提高了沟道迁移率。

如上所述，根据本发明的IGBT，可以提供一种通过提高沟道迁移率减小导通电阻的IGBT。