场效应晶体管制造技术

在ＳｉＣ单晶衬底（１）上，形成电场驰豫层（１２）和ｐ－型缓冲层（２）。电场驰豫层（１２）被形成在ｐ－型缓冲层（２）和ＳｉＣ单晶衬底（１）之间，以使它与ＳｉＣ单晶衬底（１）接触。在ｐ－型缓冲层（２）上，形成ｎ型半导体层（３）。在ｎ型半导体层（３）上，形成ｐ型半导体层（１０）。在ｐ型半导体层（１０）上，ｎ＋型源极区域层（４）和ｎ＋型漏极区域层（５）彼此以预定的距离分开形成。在位于ｎ＋型源极区域层（４）和ｎ＋型漏极区域层（５）之间的ｐ型半导体层（１０）的区域的一部分上，形成ｐ＋型栅极区域层（６）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及场效应晶体管，具体而言，涉及一种其中介电击穿被抑制的场效应晶体管。
技术介绍
在结型场效应晶体管中，反偏压从栅极电极施加到设置在沟道区的侧面上的pn结，载流子通过所述沟道区，这样从pn结延伸的耗尽层扩展到pn沟道区。这样，沟道区的导电性受到控制，并且执行切换操作。在这样的结型场效应晶体管中，有一种侧向场效应管，其中沟道区中的载流子平行于所述装置的表面移动。此处，作为典型的侧向场效应管，日本专利公开出版物No.2003-68762中描述了一种侧向场效应管。如图11中所示，在SiC单晶衬底101上，形成p-型半导体层102。在p-型半导体层102上，形成n型半导体层103。在n型半导体层103上，形成p型半导体层110。在p型半导体层110中，n+型源极区域层104、p+型栅极区域层106以及n+型漏极区域层105彼此以指定的距离分开形成。在n+型源极区域层104、p+型栅极区域层106以及n+型漏极区域层105上，分别形成源极电极107、栅极电极109和漏极电极108。另一方面，上述的传统的侧向场效应晶体管涉及下述问题。在场效应晶体管关闭的状态下，当正电压通过漏极电极108施加到漏极区域层105时，如图11所示，耗尽层121在漏极区域层105和栅极区域层106之间延伸，以及从p-型半导体层102和安置紧邻在漏极区域层105之下的n型半导体层103朝向SiC单晶衬底101和p-型半导体层102之间的界面延伸。此处，如图11所示，在SiC单晶衬底101和p-型半导体层102之间的界面上出现相对较大数目的晶体缺陷120。因此，在此部分中的介电击穿电压低于与包含许多晶体曲线的区域所完全分开的区域中的介电击穿电压。结果，出现下面的问题在耗尽层121的边沿达到靠近SiC单晶衬底101时，很容易发生介电击穿。
技术实现思路
本专利技术是为了解决上述问题而作出的，并且其目的是提供一种其中介电击穿被抑制的场效应晶体管。根据本专利技术的场效应晶体管，包括具有主表面的半导体衬底；第一导电型的第一半导体层；第二导电型的第二半导体层；第一导电型的第三半导体层；一对源极和漏极区域层；以及栅极区域层。第一导电型的第一半导体层被形成在半导体衬底的主表面上。第二导电型的第二半导体层被形成在第一半导体层上。第一导电型的第三半导体层被形成在第二半导体层上。一对源极和漏极区域层被以预定的距离彼此分开地形成在第三半导体层内。栅极区域层被形成在所述一对源极和漏极区域层之间的第三半导体层的区域的一部分上。第一半导体层包括缓冲层，其形成在第三半导体层被安置的区域的一部分上，并具有第一杂质浓度；以及电场驰豫层，其形成在缓冲层和半导体衬底之间的区域上，以接触半导体衬底并具有高于第一杂质层的第二杂质浓度。使用此结构，在场效应管关闭的状态下，当正电压施加到漏极区域层上时，耗尽层在漏极区域层和栅极区域层之间延伸，以及在缓冲层和从紧邻漏极区域层之下朝向半导体衬底安置的第二半导体层之间的界面延伸。此处，由于电场驰豫层被形成以接触半导体衬底的表面，所以在半导体衬底和电场驰豫层之间的界面上以相对较大的数目出现的晶体缺陷被安置在电场驰豫层中。由于电场驰豫层的第二杂质浓度被设置高于缓冲层的第一杂质浓度，所以耗尽层朝向半导体衬底的延伸被电场驰豫层所抑制。这样，耗尽层的边沿没有到达靠近半导体衬底和包含相对较大数目的晶体缺陷的电场驰豫层之间的界面，结果，可以防止介电击穿。为了将电场驰豫层和半导体衬底之间的界面上的场强设置小于缓冲层发生介电击穿的场强，优选地，电场驰豫层的第二杂质浓度被设置为缓冲层的第一杂质浓度的5倍。为了尽可能薄地形成电场驰豫层以提高生产率，并为了保证抑制耗尽层的延伸的功能，优选地，电场驰豫层的第二杂质浓度被设置为缓冲层的第一杂质浓度的至少10倍。此外，为了保持耗尽层的宽度来维持介电强度，优选地，电场驰豫层的厚度被尽可能地薄，电场驰豫层的厚度与缓冲层的厚度的比值最大被设置为第二杂质浓度与第一杂质浓度的比值的倒数。附图说明图1是根据本专利技术的实施例的结型场效应晶体管的横截面视图；图2是表示根据实施例的图1中所示的场效应晶体管的制造方法的一个步骤的横截面视图；图3是表示根据实施例的图2的步骤之后将要进行的步骤的横截面视图；图4是表示根据实施例的图3的步骤之后将要进行的步骤的横截面视图；图5是表示根据实施例的图4的步骤之后将要进行的步骤的横截面视图；图6是表示根据实施例的图5的步骤之后将要进行的步骤的横截面视图；图7是表示根据实施例的图6的步骤之后将要进行的步骤的横截面视图；图8是表示根据实施例的图7的步骤之后将要进行的步骤的横截面视图；图9是表示根据实施例的用于描述场效应晶体管的效果的耗尽层的横截面视图；图10是表示根据实施例的用于描述场效应晶体管的效果的场强轮廓的说明图；图11是显示传统的场效应晶体管的横截面视图。具体实施例方式在下述中，将描述根据本专利技术的实施例的结型场效应晶体管。如图1所示，在SiC单晶衬底1上，形成电场驰豫层12和作为第一半导体层的p-型缓冲层2。具体地，形成电场驰豫层12在p-型缓冲层2和SiC单晶衬底1之间，以接触SiC单晶衬底1。在p-型缓冲层2上，形成作为第二半导体层的n型半导体层3。在n型半导体层3上，形成作为第三半导体层的p型半导体层10。在p型半导体层10内，n+型源极区域层4和n+型漏极区域层5以彼此预定的距离分开形成。在n+型源极区域层4和n+型漏极区域层5之间的p型半导体层10的区域的一部分上，形成p+型栅极区域层6。在n+型源极区域层4上，分别形成p+型栅极区域层6和n+型漏极区域层5、源极电极7、栅极电极9和漏极电极8。接着，将描述上述的场效应晶体管的制造方法的一个示例。首先，如图2所示，制备具有主表面的SiC单晶衬底1。注意SiC单晶衬底1的导电类型没有限定。接着，如图3所示，电场驰豫层12在大约1500℃的温度下通过CVD(化学气相沉积)形成在SiC单晶衬底1上。此处，将甲硅烷(SiH4)和丙烷(C3H8)用作材料气体，将乙硼烷(B2H6)用作杂质掺杂气体，以及将氢气(H2)用作载气。接着，如图4所示，将p-型缓冲层2使用相似的气体通过CVD形成在电场驰豫层12上。在这种情况下，使用所述气体，其流速与在形成电场驰豫层12中的那些气体的流速不同。接着，如图5所示，将n型半导体层3在大约1500℃的温度下通过CVD形成在p型缓冲层2上。此处，将甲硅烷(SiH4)和丙烷(C3H8)用作材料气体，将氮气(N2)用作杂质掺杂气体，以及将氢气(H2)用作载气。此后，将p型半导体层10在大约1500℃的温度下通过CVD进一步形成在n型半导体层3上。此处，将甲硅烷(SiH4)和丙烷(C3H8)用作材料气体，将乙硼烷(B2H6)用作杂质掺杂气体，以及将氢气(H2)用作载气。接着，在p型半导体层10上，形成预定的抗蚀图案(未示出)。使用抗蚀图案作为掩模，通过在300℃的温度下通过离子注入而注入磷(P)，n+型源极区域层4和n+型漏极区域层5彼此以预定的距离分开形成，如图6所示。此后，去除抗蚀图案。接着，在p型半导体层10上，形成预定的抗蚀图案(未示出)。使用抗蚀图案作为掩模，通过在300℃的温度下通过离子注入而注入铝(Al本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种场效应晶体管，包括：具有主表面的半导体衬底（１）；形成在所述半导体衬底（１）的主表面上的第一导电型的第一半导体层（１２，２）；形成在所述第一半导体层（１２，２）上的第二导电型的第二半导体层（３）；形成在所 述第二半导体层（３）上的第一导电型的第三半导体层（１０）；形成在彼此所述第三半导体层（１０）中的一对源极和漏极区域层（４，５），其以预定距离分开；以及形成在所述一对源极和漏极区域层（４，５）之间的所述第三半导体层（１０）的区 域的一部分上的栅极区域层（６），其中所述第一半导体层（１２，２）包括缓冲层（２），其形成在所述第三半导体层（１０）被安置的区域的一部分上，并具有第一杂质浓度，以及电场驰豫层（１２），其形成在所述缓冲层（２）和所述半导 体衬底（１）之间的区域上，以接触所述半导体衬底（１）并具有高于所述第一杂质层的第二杂质浓度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：藤川一洋，原田真，松波弘之，木本恒畅，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]