專利名稱：寬帶隙半導(dǎo)體中的功率器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及半導(dǎo)體器件，尤其涉及在諸如半絕緣碳化硅的半絕緣襯底上制造的高壓/高功率器件。對(duì)于其他的背景資料，包括與用在本發(fā)明器件中的基本半導(dǎo)體器件元件有關(guān)的資料，可以參考以下文獻(xiàn)例如，第5448081；5378912；4983538號(hào)美國(guó)專利。這些在此一并作為參考。
本發(fā)明的目的之一是提供在不需要必須通過(guò)外延生長(zhǎng)的很厚的漂移區(qū)的情況下，能夠阻斷很高電壓的器件。
本發(fā)明的另一目的是提供諸如超高壓(高于1000V至高于10000V)功率開關(guān)器件的橫向功率器件結(jié)構(gòu)，它是在具有遠(yuǎn)大于硅的擊穿場(chǎng)的寬帶隙半導(dǎo)體內(nèi)的結(jié)隔離或半絕緣襯底上制造的。
本發(fā)明的另一目的是在碳化硅上提供橫向金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)或橫向絕緣柵雙極晶體管(IGBT)形式的橫向功率器件。
因此本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例提供了在半絕緣襯底尤其是半絕緣碳化硅襯底上的外延層(外延生長(zhǎng)層)內(nèi)制造的橫向功率器件結(jié)構(gòu)。例如，通過(guò)摻雜釩或類似的摻雜劑材料可以獲得該半絕緣襯底。該優(yōu)選器件包括半絕緣碳化硅襯底，以及與該半絕緣襯底(例如，摻雜水平大約為2-5×1015cm-3)相鄰的外延生長(zhǎng)漂移區(qū)(例如N-)。在該外延層內(nèi)提供了橫向半導(dǎo)體器件，例如絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管(或MOSFET)或IGBT。該類器件一般包括源和漏區(qū)(例如，都是N+)，絕緣層(例如SiO2)和例如用多晶硅形成的柵。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，也可以包括其他常規(guī)半導(dǎo)體器件部件。
從以下的描述和附圖中可以明顯地看出本發(fā)明的其他目的，實(shí)施例和特點(diǎn)。


圖1顯示了本發(fā)明的優(yōu)選橫向功率器件。
圖2顯示了在本發(fā)明的示例橫向功率器件中的一些阻斷電壓的耗盡邊沿。
為了加深對(duì)本發(fā)明原理的理解，現(xiàn)在將參考確定的優(yōu)選實(shí)施例并且將使用特定的語(yǔ)言來(lái)描述該實(shí)施例。然而應(yīng)當(dāng)理解，并不希望由此限制本發(fā)明的范圍，例如在與本發(fā)明相關(guān)領(lǐng)域中的技術(shù)人員考慮的對(duì)本發(fā)明原理的改變，改進(jìn)，和進(jìn)一步應(yīng)用。
圖1顯示了本發(fā)明的優(yōu)選橫向功率器件11。器件11包括半絕緣層12，例如半絕緣碳化硅襯底。與層12相鄰的是提供漂移區(qū)13(例如N-)的外延生長(zhǎng)層。例如，漂移區(qū)13可以摻雜至2-5×1015原子/cm-3的水平，厚度可以直到大約15微米，例如大約10至15微米。層13內(nèi)提供了源區(qū)14和漏區(qū)15(其特性與漂移區(qū)相反，例如在示例的器件中是N+；或者為了提供IGBT，漏區(qū)15可以是P+)以及溝道區(qū)16。同樣在器件11內(nèi)提供了覆蓋該溝道區(qū)16的絕緣層17(例如SiO2)和鄰近該絕緣層17的柵18，例如用(摻雜的)多晶硅形成。該器件可以包括其它部件，例如用來(lái)提供源和漏引線的諸如金屬的導(dǎo)電材料。
在諸如圖1中示例的示例性器件中，(假設(shè)摻雜是2×1015/cm-3的水平)，在關(guān)斷或阻斷狀態(tài)下，在雪崩擊穿發(fā)生前，該P(yáng)N結(jié)將耗盡區(qū)擴(kuò)展至N-區(qū)約56微米。這將對(duì)應(yīng)漏電壓V=Emax/2 Vd=5600伏。因?yàn)榫哂泻穸仍?0-15微米間外延層的碳化硅片當(dāng)前可以商品化獲得，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選器件的橫向結(jié)構(gòu)就特別有優(yōu)勢(shì)。在本發(fā)明中，該半絕緣襯底確保該襯底在耗盡的漂移區(qū)下不是等電位邊界，這將限制該基(P)區(qū)和漏(N+)區(qū)下區(qū)域電場(chǎng)的范圍。圖2顯示的是在本發(fā)明的示例器件中，一些阻斷電壓的耗盡區(qū)近似邊沿。
盡管本發(fā)明是用附圖和上述描述舉例和說(shuō)明的，應(yīng)該將其看作其特性是示例性的而非限制性的。同樣應(yīng)當(dāng)理解盡管只顯示和描述了該優(yōu)選實(shí)施例，在本發(fā)明精神內(nèi)的所有改變和改進(jìn)都要求得到保護(hù)。
權(quán)利要求
1．功率開關(guān)器件，包括半絕緣襯底；鄰近上述半絕緣襯底用來(lái)提供漂移區(qū)的外延生長(zhǎng)層；源，漏和溝道區(qū)；上述溝道區(qū)上的絕緣層；以及鄰近上述絕緣層的柵。
2．權(quán)利要求1的器件，它是晶體管。
3．權(quán)利要求2的器件，它是絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
4．權(quán)利要求2的器件，它是絕緣柵雙極晶體管。
5．權(quán)利要求1的器件，其中該源和漏是N+，溝道是P，而漂移區(qū)是N-。
6．權(quán)利要求1的器件，其中該半絕緣襯底是碳化硅。
7．權(quán)利要求6的器件，其中該半絕緣襯底摻有釩。
全文摘要
本發(fā)明描述了一優(yōu)選器件,它包括在結(jié)隔離襯底或半絕緣襯底(例如碳化硅)上制造的諸如超大功率開關(guān)器件的半導(dǎo)體器件。
文檔編號(hào)H01L29/739GK1286806SQ98806520
公開日2001年3月7日 申請(qǐng)日期1998年6月23日 優(yōu)先權(quán)日1997年6月23日
發(fā)明者小詹姆斯·艾伯特·庫(kù)珀, 邁克爾·R·梅洛奇, 賈亞拉瑪·謝諾伊簡(jiǎn)·斯皮茨 申請(qǐng)人:小詹姆斯·艾伯特·庫(kù)珀, 邁克爾·R·梅洛奇, 賈亞拉瑪·謝諾伊, 簡(jiǎn)·斯皮茨