專利名稱：寬帶隙半導體中的功率器件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般涉及半導體器件，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體器件元件有關的資料，可以參考以下文獻例如，第5448081；5378912；4983538號美國專利。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外延生長的很厚的漂移區(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)功率開關器件的橫向功率器件結構，它是在具有遠大于硅的擊穿場的寬帶隙半導體內的結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體場效應晶體管(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)明的一個優(yōu)選實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(外延生長層)內制造的橫向功率器件結構。例如，通過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)相鄰的外延生長漂移區(qū)(例如N-)。在該外延層內提供了橫向半導體器件，例如絕緣柵場效應晶體管(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。正如本領域技術人員所知，也可以包括其他常規(guī)半導體器件部件。
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，實施例和特點。


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。
為了加深對本發(fā)明原理的理解，現在將參考確定的優(yōu)選實施例并且將使用特定的語言來描述該實施例。然而應當理解，并不希望由此限制本發(fā)明的范圍，例如在與本發(fā)明相關領域中的技術人員考慮的對本發(fā)明原理的改變，改進，和進一步應用。
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，例如用來提供源和漏引線的諸如金屬的導電材料。
在諸如圖1中示例的示例性器件中，(假設摻雜是2×1015/cm-3的水平)，在關斷或阻斷狀態(tài)下，在雪崩擊穿發(fā)生前，該PN結將耗盡區(qū)擴展至N-區(qū)約56微米。這將對應漏電壓V=Emax/2 Vd=5600伏。因為具有厚度在10-15微米間外延層的碳化硅片當前可以商品化獲得，根據本發(fā)明優(yōu)選器件的橫向結構就特別有優(yōu)勢。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明的，應該將其看作其特性是示例性的而非限制性的。同樣應當理解盡管只顯示和描述了該優(yōu)選實施例，在本發(fā)明精神內的所有改變和改進都要求得到保護。
權利要求
1．功率開關器件，包括半絕緣襯底；鄰近上述半絕緣襯底用來提供漂移區(qū)的外延生長層；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．權利要求1的器件，它是晶體管。
3．權利要求2的器件，它是絕緣柵場效應晶體管。
4．權利要求2的器件，它是絕緣柵雙極晶體管。
5．權利要求1的器件，其中該源和漏是N+，溝道是P，而漂移區(qū)是N-。
6．權利要求1的器件，其中該半絕緣襯底是碳化硅。
7．權利要求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器件的半導體器件。
文檔編號H01L29/739GK1286806SQ98806520
公開日2001年3月7日 申請日期1998年6月23日 優(yōu)先權日1997年6月23日
發(fā)明者小詹姆斯·艾伯特·庫珀, 邁克爾·R·梅洛奇, 賈亞拉瑪·謝諾伊簡·斯皮茨 申請人:小詹姆斯·艾伯特·庫珀, 邁克爾·R·梅洛奇, 賈亞拉瑪·謝諾伊, 簡·斯皮茨