JP5758796B2 - ソース領域の下にp型埋込み層を備えたトランジスタ及びその作製方法 - Google Patents

ソース領域の下にp型埋込み層を備えたトランジスタ及びその作製方法 Download PDF

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Description

本発明は、ソース領域の下にp型埋込み層を備えたトランジスタ及びその作製方法に関し、より詳細には、微小電子デバイス、例えば、金属半導体電界効果トランジスタ(MESFET)及びその作製方法に関する。
なお、本発明は、米国海軍省の契約番号第N39997−99−C−3761号の助成契約の少なくとも部分的な助成の基でなされた。米国政府は、本発明に何らかの権利を有することができる。
無線周波数(500MHz)、S−バンド(3GHz)、及びX−バンド(10GHz)などの高周波で動作しつつ、ハイパワー(>20ワット)の処理能力を必要とする電気回路が、近年より普及してきた。ハイパワーの高周波回路が増加したため、これに対応して、よりハイパワーの負荷の処理能力を維持したまま無線周波数以上で高い信頼性で動作することができるトランジスタの需要が増大してきた。従来は、バイポーラトランジスタ及び金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)がハイパワー用途に使用されてきたが、このようなデバイスのパワー処理能力は、動作周波数が高くなると限定されてくることがある。通常、接合型電界効果トランジスタ(JFET)が高周波用途に使用されるが、従来知られているJFETのパワー処理能力もやはり限界がある。
近年、金属半導体電界効果トランジスタ(MESFET)が高周波用途に開発されてきた。このMESFETの構造は、多数キャリアのみが電流を運ぶので高周波用途に好ましい。このMESFETの設計は、ゲート容量が小さいことによりゲート入力のスイッチング時間をより速くすることができるので、最近のMOSFETの設計より好ましい可能性がある。したがって、あらゆる電界効果トランジスタは、電流を運ぶのに多数キャリアのみを使用するが、MESFETのショトッキゲート構造により、MESFETは高周波用途により望ましいものとなる。
構造のタイプに加えて、トランジスタが形成される半導体材料の特性も、おそらくより根本的に動作パラメータに影響を及ぼす。トランジスタの動作パラメータに影響する特性のうちで、電子移動度、飽和電子ドリフト速度(suturated electron drift velocity)、絶縁破壊電界(electric breakdown field)、及び熱伝導度がトランジスタの高周波ハイパワー特性に最大の影響を及ぼす可能性がある。
電子移動度は、電場の存在下その飽和速度まで電子が如何に速く加速されるかの速度である。従来は、電子移動度の高い半導体材料が好まれた。というのは、より少ない電場でより多くの電流を生み出すことができ、その結果、電場が印加されたとき応答時間がより速くなるからである。飽和電子ドリフト速度は、電子が半導体材料中で得ることができる最大速度である。飽和電子ドリフト速度がより速い材料は、高周波用途に好ましい。というのは、速度が速いことはより短時間でソースからドレインへ到達することだからである。
絶縁破壊電界とは、ショトッキ接合の絶縁破壊が生じ、デバイスのゲートを通過する電流が突然増大する電界である。絶縁破壊電界が高い材料は、ハイパワー、高周波数トランジスタに好ましい。というのは、一般的に、より高い電界を所与の材料寸法によって支持することができるからである。低電界よりも高電界による方がより速く電子を加速することができるので、高電界はより速い過渡現象(transient)を可能にする。
熱伝導率は半導体材料の放熱能力である。典型的な動作では、すべてのトランジスタは熱を発生する。ハイパワー、高周波トランジスタは、通常、小信号トランジスタより多い熱量を発生する。温度が増大するにつれてキャリア移動度が低下するので、半導体材料の温度が上昇するにつれて、接合の漏れ電流が一般的に増大し、電界効果トランジスタを通る電流が一般的に減少する。したがって、半導体から熱が放散された場合、この材料はより低い温度のままとなり、小さい漏れ電流で大電流を運ぶことができる。
従来、高周波MESFETは、その電子移動度の高さ故に、ガリウムヒ素(GsAs)などのn型III−V化合物で製造されてきた。これらのデバイスは、動作周波数を増大させ、電力処理能力をほどほどに向上させたが、これらの材料は比較的絶縁破壊電圧が低く、熱伝導度が低いのでハイパワー用途への有用性が制限される。
炭化ケイ素(SiC)は、長年、シリコン(Si)又はGaAsから製造したデバイスより高温、ハイパワー、及び高周波で動作できる電子デバイスの製造を理論的には可能にするはずの優れた物理的電子的特性を持つことが知られていた。約4×10V/cmの高い絶縁破壊電界、約2.0×10cm/secの高い飽和電子ドリフト速度、及び、約4.9W/cm−Kの高い熱伝導度は、SiCが高周波、ハイパワー用途に適しているはずであることを示唆している。残念なことに、製造上の困難の故に、高周波、ハイパワー用途へのSiCの有用性が制限されてきた。
シリコン基板上に製造された炭化ケイ素のチャネル層を備えるMESFETが製造されている(Suzukiらの特許文献1、Kondohらの特許文献2参照)。MESFETの半導体層はエピタキシャルなので、各エピタキシャル層がその上に成長される層は、デバイス性能に影響を及ぼす。すなわち、Si基板上に成長したSiCエピタキシャル層は、異なる基板上に成長したSiCエピタキシャル層と異なる電気的、熱的特性を有する。特許文献1及び特許文献2に記載されたSi基板上のSiCデバイスは、改善した熱特性を示すこともあったが、Si基板を使用すると一般的にこのようなデバイスの放熱能力が制限される。Si上へのSiCの成長は、エピタキシャル層中に欠陥をもたらし、この欠陥はデバイスが動作するとき漏れ電流を大きくする。
SiC基板を用いる他のMESFETも開発されている。その開示の全体が本明細書に参照により組み込まれている1990年7月19日に出願され、現在は放棄されている、特許文献3には、Si基板上に成長したSiCのエピタキシャル層を備えるSiC MESFETが記載されている。これらのデバイスは、SiC基板上に成長させたエピタキシャル層の結晶品質が向上しているので従来のデバイスより向上した熱特性を示す。しかし、ハイパワー、高周波数を得るために、SiCの低電子移動度の制約の克服が必要なことがある。
同様に、本発明の譲受人に譲渡されたPalmourの特許文献4には、SiCのn領域上、及び、基板とチャネルがその中に形成されたn型層との間の低濃度にドープされた任意選択のエピタキシャル層のn領域上に形成されたソース及びドレインを備えるSiC MESFETが記載されている。Sriramらの特許文献5にも、SiC MESFET及び高周波動作の場合MESFETの性能を低下させることがある「表面効果」を克服するものとしての構造が記載されている。スピラム(Sriram)らは、nソース及びドレインコンタクト領域ならびにp型バッファ層を使用するSiC MESFETも記載している。
さらに、従来のSiC FET構造は、同一の導電型の低濃度にドープされた領域によってゲートからずらされた高濃度にドープされた極薄チャネル(デルタドープチャネル)を使用して、FETの全動作範囲、すなわち、完全に開放されたチャネルからピンチオフ電圧近くまでの間に一定の特性を提供することができた。デルタドープチャネルは、非特許文献1及び非特許文献2に詳細に記載されている。しかし、SiC MESFETにおいてさらなる改善を図ることができる。
米国特許第4,762,806号明細書 米国特許第4,757,028号明細書 米国特許出願第07/540,488号明細書 米国特許第5,270,554号明細書 米国特許第5,925,895号明細書 米国特許出願第10/136,456号明細書 米国特許第6,218,680号明細書 米国特許出願第09/567,717号明細書
Yokogawa et al., "Electronic Properties of Nitrogen Delta-Doped Silicon Carbide Layers", MRS Fall Symposium (2000) Konstantinov et al., "Investigation of Lo-Hi-Lo and Delta Doped Silicon Carbide Structure", MRS Fall Symposium (2000)
例えば、SiC MESFETを高効率、ハイパワー、高線形性の無線周波数(RF)用途に使用する場合、その絶縁破壊電界が高く漏れ電流が低いことは重要なことがある。高い絶縁破壊電圧をもたらすために、バナジウムドープ半絶縁SiCなどの高度に補償された基板を備えるデバイスが提供されてきた。一般的に、これらのデバイスは適切な絶縁破壊電圧ならびに低い漏れ電流をもたらすが、基板中の望まないトラップ効果のためデバイス性能を犠牲にすることがある。さらに、FETのチャネルの下の高濃度にドープされたp型層を備えるデバイスが提供され、良好に電子を閉じ込め、漏れ電流を低くすることに成功した。しかし、一般的に、これらのデバイスはデバイスのRF性能を劣化させる過剰な寄生現象を含んでいる。したがって、現在のSiC FETデバイスに関して、それらがデバイスの他の動作特性を犠牲にすることなく向上した絶縁破壊電圧を提供することができるような改善を図ることができる。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ソース領域の下にp型埋込み層を備えたトランジスタ、具体的には、金属半導体電界効果トランジスタ及びその作製方法を提供することにある。
本発明の各実施形態は、金属半導体電界効果トランジスタ(MESFET)の単位セルを提供する。MESFETの単位セルは、ソース、ドレイン、及びゲートを備えるMESFETを含んでいる。ゲートは、ソース及びドレインの間及びn導電型チャネル層上に設けられている。p導電型領域は、ソースの下に設けられ、ドレインに向かって延びる端部を備えている。このp導電型領域は、n導電型チャネル層から隔てられソースと電気的に結合している。
本発明のいくつかの実施形態では、ゲートがn導電型チャネル層の内部に延びることができる。このゲートは、第1側壁及び第2側壁を備えている。ゲートの第1側壁は、ゲートのソース側に付随することができ、ゲートの第2側壁は、ゲートのドレイン側に付随することができる。このp導電型領域は、ソースの下からゲートの第1側壁まで延びてもよいがゲートの第1側壁を越えて延びることはできず、あるいはソースの下からゲートの第2側壁まで延びてもよいがゲートの第2側壁を越えて延びることはできず、あるいはソースの下からゲートの第1側壁と第2側壁の間に延びてもよい。いくつかの実施形態では、p導電型領域は、ソースの下から第1側壁のソース側上で第1側壁の内側約0.1〜約0.3μmまで延びている。いくつかの実施形態では、p導電型領域は、ソースコンタクト及び/又はソース注入領域の下から延びているが、ドレインコンタクトの下までは延びていない。また、このp導電型領域は、ソースコンタクト及び/又はソース注入領域の下から延びることもあるが、ドレイン注入領域の下までは延びていない。
本発明の他の実施形態では、MESFETはSiC基板を備える(SiC)MESFETである。p導電型領域は、SiC基板上に設けることができる。いくつかの実施形態では、p導電型領域がSiC基板中にある。n導電型チャネル層はn導電型SiCを含むことができ、また、p導電型領域はp導電型SiCを含むことができる。
本発明の他の実施形態では、p導電型領域は、約1.0×1018cm−3〜1.0×1020cm−3までのキャリア濃度を持つことができる。n導電型チャネル層は、第1のn導電型チャネル層及び第2のn導電型チャネル層を備えることができる。第1のn導電型チャネル層のキャリア濃度は、約3×1017cm−3でよく、第2のn導電型チャネル層のキャリア濃度は、約1×1016cm−3のキャリア濃度でよい。第1のn導電型チャネル層の厚さは、約0.28μmでよく、第2のn導電型チャネル層の厚さは、約900Åの厚さでよい。本発明のある実施形態では、n導電型チャネル層は、第1,第2及び第3のn導電型チャネル層を備えている。これらの第1,第2及び第3のn導電型チャネル層は、それぞれ第1,第2及び第3のキャリア濃度を有することができる。
本発明のいくつかの実施形態では、MESFETがさらにSiC基板上にバッファ層を備えることができる。p導電型領域は、バッファ層中に形成することができる。このp型層をSiC基板中に形成することもできる。このp型層は、バッファ層又はSiC基板内部に約0.4μm延びることができる。
本発明の他の実施形態では、バッファ層の厚さが約2μmでよい。このバッファ層は、p導電型SiCを含み、そのキャリア濃度は、約0.5×1015cm−3〜約3×1015cm−3でよい。また、このバッファ層は、n導電型SiCを含み、そのキャリア濃度は、約5×1014cm−3未満でよい。最後にこのバッファ層は、未ドープSiCを含むことができる。
本発明の他の実施形態では、MESFETがガリウムヒ素(GaAs)MESFET又は窒化ガリウム(GaN)MESFETとなることができる。MESFETは、GaAs基板又はGaN基板でよい基板を備えることができる。p導電型領域を、GaAs基板上又はGaN基板上に設けることができる。n導電型チャネル層は、n導電型のガリウムヒ素(GaAs)又はGaNを含むことができ、p導電型領域は、p導電型のGaAs又はGaNを含むことができる。
本発明のいくつかの実施形態では、MESFETがさらにn導電型チャネル層上に第1及び第2のオーミックコンタクトを備えることができ、これらのオーミックコンタクトは、それぞれソース及びドレインを構成する。n導電型チャネル層上を露出させる第1の陥凹部をソースとドレインの間に設けることができる。この第1の陥凹部中にゲートを設けることができ、このゲートは、n導電型チャネル層の内部に延びることができる。p導電型領域を露出させるコンタクトビアホールをソースに隣接して設けることができ、この露出したp導電型領域上に第3のオーミックコンタクトを設けることができる。
本発明の他の実施形態では、第2のオーミックコンタクト上に第1のオーバー層を、ソースの第1及び第3のオーミックコンタクト上ならびにp導電型領域の露出部分上に第2のオーバー層をそれぞれ設けることができる。この第2のオーバー層は、ソースの第1のオーミックコンタクト及びp導電型領域の露出部分の第3のオーミックコンタクトを電気的に結合させることができる。
本発明の他の実施形態では、MESFETがソース及びドレインの下のn導電型チャネル層中に注入されたSiCのn導電型領域をさらに備えることができる。この注入されたSiCのn導電型領域は、n導電型チャネル層のキャリア濃度を超えるキャリア濃度を持つことができる。第1及び第2のオーミックコンタクトをこのSiCのn導電型領域上に設ける。この注入されたSiCのn導電型領域のキャリア濃度は、約1×1019cm−3である。第1,第2及び第3のオーミックコンタクトは、ニッケルコンタクトを備えることができる。
本発明のある実施形態では、ゲート用の二重陥凹構造が設けられている。ソースとドレインの間に第1陥凹部を設けることができ、これはn導電型チャネル層を露出させる。この第1陥凹部は、第1及び第2の側壁を備えている。第1陥凹部の第1の側壁と第2の側壁の間に第2陥凹部を配設することができる。第2陥凹部中にゲートを設け、n導電型チャネル層の内部に延ばすことができる。
本発明のいくつかの実施形態では、p導電型領域とn導電型チャネル層間に第2バッファ層を設けることができる。この第2バッファ層は、p型SiCを含むことができ、そのキャリア濃度は、約1×1016cm−3〜約5×1016cm−3でよいが、通常は約1.5×1016cm−3である。このバッファ層の厚さは、約0.5μm〜約1.0μmでよい。
本発明の他の実施形態では、n導電型チャネル層及び第2のバッファ層が、トランジスタの周縁部を構成し、n導電型チャネル層及び第2のバッファ層を貫通して延びる側壁を有するメサを形成することができる。さらに、このメサの側壁は、p導電型領域を貫通して基板内に延びることができる。n導電型チャネル層上に酸化膜層を形成することができる。
本発明の他の実施形態では、n導電型チャネル層上にゲートがクロムの第1ゲート層を備えている。このゲートは、第1ゲート層上にオーバー層をさらに備えることができる。このオーバー層は、白金及び金を含むことができる。あるいは、このゲートは、n導電型チャネル層上にニッケルの第1ゲート層を備えることもできる。ゲートは、第1ゲート層上にオーバー層をさらに備えることができる。このオーバー層は金を含むことができる。このゲートは、n導電型チャネル層の内部に約600Å延びる底面を備える二重陥凹構造内に設けることもできる。このゲート長は、約0.4μm〜約0.7μmでよい。ソースからゲートまでの間隔は、約0.5μm〜約0.7μmでよい。ドレインからゲートまでの間隔は、約1.5μm〜約2μmでよい。複数の単位セルを含むMESFETにおいて、第1ゲートから第2ゲートまでの間隔は、約20μm〜約50μmでよい。
本発明のいくつかの実施形態では、トランジスタの単位セルを提供する。このトランジスタの単位セルは、ソース、ドレイン、及びゲートを備えている。トランジスタのゲートは、ソースとドレインの間ならびに半導体材料の第1の層上にある。p導電型領域がソースの下に設けられ、この領域はドレインに向かって延びる端部を備えている。このp導電型領域は、半導体材料の第1の層から隔てられ、ソースに電気的に結合している。
本発明の他の実施形態では、ゲートが半導体材料の第1の層の内部に延びている。トランジスタは、炭化ケイ素(SiC)トランジスタ、ガリウムヒ素(GaAs)系トランジスタ、アルミニウムガリウムヒ素(AlGaAs)系トランジスタ、窒化ガリウム(GaN)系トランジスタ、及び/又は窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)系トランジスタを含むことができる。本明細書で使用されるとき、GaN系、AlGaN系、GaAs系、及びAlGaAs系という用語は、GaN、AlGaN、及びAlInGaNなど、それぞれの化合物の二元、三元、及び四元化合物を示している。例えば、GaN系トランジスタは、GaN領域、AlGaN領域、InAlGaN領域等を含むことができる。
本発明を主としてMESFETに関して上述したが、他のタイプのトランジスタならびにトランジスタの製造方法、特にMESFETの製造方法も提供する。
本発明の各実施形態によるトランジスタの断面図である。 本発明の各実施形態によるFETの製造プロセスを示す図(その1)である。 本発明の各実施形態によるFETの製造プロセスを示す図(その2)である。 本発明の各実施形態によるFETの製造プロセスを示す図(その3)である。 本発明の各実施形態によるFETの製造プロセスを示す図(その4)である。 本発明の各実施形態によるFETの製造プロセスを示す図(その5)である。 本発明の各実施形態によるFETの製造プロセスを示す図(その6)である。 本発明の各実施形態によるFETの製造プロセスを示す図(その7)である。 本発明の各実施形態によるFETの製造プロセスを示す図である。 本発明の他の実施形態によるトランジスタの断面図である。 本発明の他の実施形態によるトランジスタの断面図である。 本発明の他の実施形態によるトランジスタの断面図である。 本発明の他の実施形態によるトランジスタの平面図である。 従来のMESFETのドレインの電流−電圧特性をグラフに示す図である。 従来のMESFETのドレインの電流−電圧特性をグラフに示す図である。 本発明の各実施形態によるMESFETのドレインの電流−電圧特性をグラフに示す図である。 本発明の各実施形態によるMESFETのドレインの電流−電圧特性をグラフに示す図である。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図に例示するとき、層又は領域の寸法は説明のために誇張してあり、すなわち、本発明の一般的な構造を説明するために提供している。さらに、本発明の様々な形態を基板又は他の層上に形成される層に関して説明する。当然のことながら当業者なら、層が他の層又は基板「上」に形成されるという表現は追加の層が介在できることを意図していることが分かるであろう。層が介在層無しで他の層又は基板上に形成されるという表現は本明細書では層又は基板の「直接上」に形成されることを意味する。さらに、下に(beneath)などの相対的な用語は、本明細書では、図に示されているように一方の層又は領域の他方の層又は領域に対する関係を説明するために使用することができる。これらの用語は、図に示された向きに加えてデバイスの異なる向きを包含するように意図されている。例えば、図中のデバイスが反転された場合、他の層又は領域の「下の」と記載されていた層又は領域は、以後はこれらの他の層又は領域の「上に」向くはずである。この状況では、「下の(beneath)」という用語は、上及び下のどちらをも包含するものである。同一番号は、全体にわたって同一要素を示している。
本明細書で、第1,第2という用語を様々な領域、層、及び/又は区画の説明に使用するが、これらの領域、層、及び/又は区画をこれらの用語に限定すべきではない。これらの用語は、単に、一方の領域、層、又は区画を他方の領域、層、又は区画と区別するために使用されている。すなわち、以下の説明する第1の領域、層、又は区画を、第2の領域、層、又は区画と呼ぶことができ、同様に、本発明の教示から逸脱することなく第2の領域、層、又は区画を、第1の領域、層、又は区画と呼ぶことができる。
以下、本発明の実施形態を、本発明の様々な実施形態及び本発明の実施形態の様々な製造プロセスを説明する図1乃至図8Bを参照しながら詳細に説明する。トランジスタ、例えば、金属半導体電界効果トランジスタ(MESFET)が、MESFETのドレインに向かって延びている端部を備えるMESFETのソースの下のp導電型領域を備えて提供される。以下に詳細に説明するように、p導電型領域、例えば、p導電型炭化ケイ素(SiC)が存在すると、例えば、デバイスの他の動作特性を譲歩せずに向上した絶縁破壊電圧を有するデバイスをもたらすことができる。p導電型領域が存在するとソースからの電子注入を禁止することができるので絶縁破壊電圧を向上させることができ、このため、絶縁破壊電圧を増大させることができる。本発明の実施形態によるトランジスタは、例えば、符号分割多重接続(CDMA)及び/又は広帯域CDMA(WCDMA)などの複雑な変調方式を用いる基地局用パワー増幅器などの高効率線形パワー増幅器に有用である。
図1は、本発明の各実施形態によるトランジスタの断面図である。本発明によるトランジスタ、例えば、金属半導体電界効果トランジスタ(MESFET)について、以下に説明する。図1に示すように、まず、基板10を準備する。この基板10は、p導電型又はn導電型、あるいは半絶縁性のうちのいずれかの単結晶バルク炭化ケイ素(SiC)基板でよい。このp型又はn型の基板10は、極めて低濃度にドープすることができる。この基板を、6H、4H、15R、又は3C型の炭化ケイ素の群から選択された炭化ケイ素で形成することができる。本明細書では、本発明をSiC基板に関して説明するが、本発明をSiCに限定すべきではない。例えば、いくつかの実施形態では、基板10は、例えば、ガリウムヒ素(GaAs)及び/又は窒化ガリウム(GaN)を含むこともできる。
例えば、p導電型の炭化ケイ素の任意選択のバッファ層12を基板10上に設けることができる。このバッファ層12は、6H、4H、15R、又は3C型多結晶のp導電型炭化ケイ素で形成することができる。このバッファ層12のキャリア濃度は、例えば、約0.5×1015cm−3〜約3.0×1015cm−3でよい。適切なドーパントは、アルミニウム、ホウ素、及び/又はガリウムを含んでいる。バッファ素12の厚さは、約2.0μmでよい。このバッファ層12は、上述したようにp導電型炭化ケイ素として説明したが、本発明をこの構成に限定すべきではない。その代わりに、バッファ層12は、未ドープ(すなわち、意図的なドープ無しの)炭化ケイ素又は極めて低濃度にドープされたn導電型炭化ケイ素でもよい。極めて低濃度にドープされたn導電型炭化ケイ素がバッファ層12に使用される場合、このバッファ層12のキャリア濃度は、約5.0×1014cm−3未満であることが好ましい。
さらに、図1に示すように、デバイスのドレインに向かって延びている端部を備えるデバイスのソースの下にp領域14を設ける。本明細書で使用するとき、「p」又は「n」は、同一の層又は基板、あるいは他の層又は基板中に存在する、隣接する領域又は他の領域より高いキャリア濃度によって形成される領域を示している。本発明のある実施形態では、p導電領域14は、ソースコンタクト26の下及び/又はnソース注入領域13の下から延びることができるが、nドレイン注入領域17の下までは延びていない。本発明の他の実施形態では、p導電領域14は、ソースコンタクト26の下及び/又はnソース注入領域13の下から延びることができるが、ドレインコンタクト22の下までは延びていない。他の実施形態では、p導電領域14は、さらに、ソースコンタクト26の下及び/又はnソース注入領域13の下からゲートの第1側壁31の下まで延びることができるが、ゲートの第1側壁31の下を越えない、あるいは、ソースコンタクト26の下及び/又はnソース注入領域13の下からゲートの第2側壁33の下まで延びることができるが、ゲートの第2側壁33の下を越えない、あるいは、ソースコンタクト26の下及び/又はnソース注入領域13の下からゲート24の第1側壁31と第2側壁33の間の下まで延びることができる。本発明のある実施形態では、p導電領域14は、ソース側のゲート24の第1側壁31内の約0.1〜0.3μmの点まで延びることができる。
領域14は、p導電型領域、例えば、p導電型炭化ケイ素である。このp領域14の場合、約1.0×1018cm−3〜約1.0×1020cm−3のキャリア濃度が適切でないことがあるが、できるだけ高いキャリア濃度が好ましい。キャリア濃度は、p領域14全体にわたって一定でないことがあるが、オーミックコンタクトのその上への形成に役立つように、p領域14の表面でキャリア濃度ができるだけ高いことが好ましい。図3に示すように、本発明のいくつかの実施形態では、p導電の領域14を基板10中に設けることができる。このp導電の領域14は、例えば、バッファ層12又は基板10内に約0.4μm延びることができる。ソース領域の下のp導電の領域14は、ソースからの電子の注入を禁止することができ、したがって、おそらく絶縁破壊電圧の向上をもたらすことができる。さらに、p導電の領域14がドレイン領域の下まで延びないので、デバイス内に寄生特性(parasitic)が導入されるのを禁止することができ、したがって、デバイス性能に影響を及ぼさないようにすることができる。
バッファ層12は、基板10と第2バッファ層16の間に設けることができる。この第2バッファ層16は、例えば、約1×1016cm−3〜5×1016cm−3、一般的には、約1.5×1016cm−3のキャリア濃度のp導電型炭化ケイ素でよい。また、このp導電型炭化ケイ素バッファ層16の厚さは、約0.5μm〜約1.0μmでよい。この第2バッファ層16は、上述したように、p導電型炭化ケイ素として説明したが、本発明をこの構成に限定すべきでない。例えば、その代わりに、バッファ層12に関して上述したように、この第2バッファ層16はn導電型のもの、例えば、極めて低濃度にドープされたn導電型SiC又は未ドープSiCでよい。図3に示すように、本発明のある実施形態では、この第2バッファ層16を基板10上に直接設けることができる。
図1に示すように、n導電型チャネル層18を第2バッファ層16上に設ける。このn導電型チャネル層18は、6H、4H、15R、又は3C型多結晶のn導電型炭化ケイ素で形成することができる。このn導電型炭化ケイ素チャネル層は、例えば、1つ又は複数の相異なるキャリア濃度のn導電型炭化ケイ素を含むことができる。例えば、図4に示すように、n導電型チャネル層18は、第1のn導電型チャネル層15及び第2のn導電型チャネル層19を備えることができる。その代わりにその開示が、あたかも本明細書にその全体が記載されているかのように本明細書に組み込まれている本発明の譲受人に譲渡されたSriramの特許文献6に詳細に記載されているように、このn導電型チャネル層18は、第1,第2及び第3のn導電型SiCを含むことができる。
さらに図1に示すように、デバイスのソース及びドレイン領域中に、n領域13及びn領域17をそれぞれ設ける。これらの領域13及び17は、一般的に、n導電型炭化ケイ素であり、n導電型チャネル層18のキャリア濃度より高いキャリア濃度を有する。これらのn領域13及び17の場合、約1.0×1019cm−3のキャリア濃度が適切でないことがあるが、できるだけ高いキャリア濃度が好ましい。
これらの注入領域13及び17上にオーミックコンタクト26及び22をそれぞれ設け、ソースコンタクト26及びドレインコンタクト22を設けるためにそれらを隔てる。pコンタクト25をもたらすためにp導電領域14上にオーミックコンタクト25を設ける。好ましくは、オーミックコンタクト25,26、及び22は、ニッケル又は他の適切な金属で形成する。例えば、pオーミックコンタクト25をソースコンタクト26に電気的に結合させることによって、p導電領域14をソースと同一電位に維持する。酸化膜などの絶縁体層20をデバイスの露出表面上にさらに設けてもよい。
本発明のある実施形態によるトランジスタは、第1陥凹部43及びコンタクトビアホール42を備えている。第1陥凹部43を第1のn領域13と第2のn領域17の間、すなわち、ソースとドレインの間に設ける。第1陥凹部43は、n導電型チャネル層18の内部に延び、n導電型チャネル層18を露出させる。コンタクトビアホール42をソース領域13に隣接して設け、p領域14の少なくとも一部分を露出させる。
図4に示すように、本発明の各実施形態によるトランジスタは、第1及び第2陥凹部を備えた二重陥凹構造とすることができる。具体的には、第1陥凹部53が、第2のn導電型チャネル層19を貫通して第1のn導電型チャネル層15まで延びる床面を備えている。第2陥凹部54を第1陥凹部の側壁61と62の間に設ける。第1陥凹部53の第1側壁61はソース26とゲート24の間にあり、第1陥凹部53の第2側壁62はドレイン22とゲート24の間にある。第2陥凹部54の床面60は、例えば、約600Åの距離、第1のn導電型チャネル層15の内部に延びている。この二重陥凹構造は、本発明の譲受人に譲渡されたSriramの特許文献6に記載されている。
再度、図1を参照すると、ゲートコンタクト24をソース領域13とドレイン17の間の第1陥凹部43中に形成することができる。図4に示すように、上述したような本発明の二重陥凹部構造を備える各実施形態では、ゲート24を第2陥凹部中に設けることができる。さらに、図5に示すように、本発明のある実施形態では、ゲートコンタクト24をn導電型チャネル層18上に設け、例えば、第1陥凹部43又は第2陥凹部54中には設けないようにすることができる。
ゲートコンタクト24を、クロム、白金、白金シリサイド、ニッケル、及び/又は、TiWNで形成することができるが、ショトッキ(Schottky)効果を実現するために当業者に周知の金などの他の金属を使用することもできる。このショトッキゲートコンタクト24は、通常、3層構造を備えている。このような構造は、クロム(Cr)の高い接着力のため、有利なことがある。例えば、ゲートコンタクト24は、任意選択でn導電型チャネル層18に接触するクロム(Cr)の第1ゲート層を備えることができる。このゲートコンタクト24は、白金(Pt)及び金又は他の高導電率金属のオーバー層をさらに備えることもできる。その代わりに、このゲートコンタクト24は、n導電型チャネル層18上の第1陥凹部43中にニッケルの第1層を備えることもできる。このゲートコンタクト24は、金の層を含むニッケルの第1層上にオーバー層をさらに備えることもできる。
さらに、図1に示すように、金属のオーバー層28,30及び32を、それぞれ、ソースコンタクト26及びpコンタクト25、ドレインコンタクト22、ならびにゲートコンタクト24上に設けることができる。これらの金属のオーバー層28,30及び32は、金,銀,アルミニウム,白金及び/又は銅でよい。他の適切な高導電率の金属をオーバー層に使用することもできる。さらに、金属のオーバー層28でp領域14のpコンタクト25をソースコンタクト26に結合することもできる。
MESFETの寸法を選択する際、ゲートの幅は、電流の流れに垂直なゲートの寸法として定義する。図1の断面図に示すように、ゲート幅は、頁の上下を走る。ゲート長は、電流の流れに平行なゲート寸法である。図1の断面図に示すように、ゲート長は、n導電型チャネル層18と接触するゲート24の寸法である。例えば、本発明のある実施形態によるMESFETのゲート長は、約0.4μm〜約0.7μmでよい。他の重要な寸法は、ソース−ゲート間隔であり、これは図1の断面図に、ソースコンタクト26又はn領域13からゲートコンタクト24までの間隔として示している。本発明のある実施形態によるソース−ゲート間隔は、約0.5μm〜約0.7μmでよい。さらにドレイン22からゲート24までの間隔は、約1.5μm〜約2μmでよい。本発明の各実施形態は、複数のMESFETの単位セルをさらに含むことができ、単位セルの第1ゲートから第2ゲートまでの間隔は、例えば、約20μm〜約50μmでよい。
図2A乃至図2Hは、本発明の各実施形態によるFETの製造プロセスを示す図である。図2Aに示すように、まず、任意選択のバッファ層12を基板10上に成長又は堆積させる。この基板10は、半絶縁性SiC基板、p型基板又はn型基板でよい。この基板10は、極めて低濃度にドープすることができる。バッファ層12は、約3.0×1015cm−3以下、一般的には、約1.0×1015cm−3以下のキャリア濃度のp導電型炭化ケイ素でよい。その代わりに、このバッファ層12は、n型炭化ケイ素又は未ドープ炭化ケイ素でもよい。
基板10が、半絶縁性の場合、基板は、その開示が、あたかも本明細書にその全体が記載されているかのように本明細書に組み込まれている「Semi-insulating Silicon Carbide Without Vanadium Domination」という名称の本発明の譲受人に譲渡されたCarterらの特許文献7に記載のように製造することができる。このような半絶縁性基板は、炭化ケイ素基板の抵抗率が点欠陥に支配されるように、点欠陥レベルが十分高く、p型ドーパントとn型ドーパントのマッチングが十分なレベルの炭化ケイ素基板をもたらすことによって製造することができる。このような支配は、重金属、遷移元素、又は他のトラッピング準位の深い元素が約1×1016cm−3未満、好ましくは、約1.0×1014cm−3未満の濃度の原料粉末を用いて、高温で炭化ケイ素を製造することによって実現できる。例えば、約300℃〜約500℃未満のシード(種結晶;seed)を用いて、約2360℃以上2380℃以下の温度を使用することができる。すなわち、半絶縁性基板は、基板の抵抗率がこのような重金属又は遷移元素によって支配されないように、バナジウムなどの、重金属、遷移元素ドーパント、又は他のトラッピング準位の深い元素を実質的に含まないことが好ましい。半絶縁性基板は、重金属、遷移元素ドーパント、又は他のトラッピング準位の深い元素を実質的に含まないことが好ましいが、このような材料が本明細書に記載したMESFETの電気特性に実質的に影響を及ぼさない場合、このような元素は、本発明の開示からの利点を依然として保ちながら測定可能な量存在することができる。
さらに、図2Aに示すように、p領域14に注入するためにマスク45を形成する。このp領域14は、一般的に、イオン、例えば、アルミニウム、ホウ素、及び/又はガリウムの注入と、その後の高温アニールによって形成する。適切なアニール温度は約1300〜1600℃、一般的には、約1500℃でよい。イオン注入は、図2Bに示すようなp領域14を形成するためにマスク45によって覆われた領域上で実施することができる。すなわち、p導電型の高濃度にドープされた領域、例えば、p導電型炭化ケイ素をもたらすために、もしあればバッファ層12又は基板10の一部分に、イオンを注入する。注入すると直ぐにドーパントをアニールして注入領域を活性化させる。この高濃度にドープされたp導電型領域は、バッファ層12又は基板10の内部に約0.4μm延びることができる。
次に、図2Bに示すように、第2バッファ層16及びn導電型チャネル層18をバッファ層12上に成長又は堆積させる。バッファ層12が含まれない場合、第2バッファ層16及びn導電型チャネル層18を基板10上に成長又は堆積させる。図2Bに示すように、第2バッファ層16をバッファ層12上に形成し、n導電型チャネル層18をこの第2バッファ層16上に形成する。
次に、図2Cに示すように、n領域13及び17に注入するためにマスク50を使用する。これらの領域13及び17は、一般的に、イオン、例えば、窒素(N)又はリン(P)の注入と、その後の高温アニールによって形成する。適切なアニール温度は約1100〜1600℃でよい。図2Dに示すように、n領域13及び17を形成するためにマスク50によって覆われない領域上でイオン注入を実施することができる。すなわち、n導電型の高濃度にドープされた領域、例えば、n導電型チャネル層18より高いキャリア濃度のn導電型SiCをもたらすために、n導電型チャネル層18の一部分に、イオンを注入する。注入すると直ぐにドーパントをアニールして注入領域を活性化させる。
次に、図2Dに示すように、基板10、バッファ層12、p領域14、第2バッファ層16、及びn導電型チャネル層18をエッチングして素子分離メサを形成する。このメサは、基板10、バッファ層12、p領域14、第2バッファ層16、及びn導電型チャネル層18によって形成される側壁55及び57を有し、それらはトランジスタの周縁部を構成する。このメサの側壁は、p導電型領域14を越えて下に延びている。図2Dに示すように、メサを形成してデバイスの基板10の内部に延ばすことができる。このメサは、デバイスの空乏領域を越えて延び、デバイス中の電流の流れをメサに閉じ込めデバイスの静電容量を低下させることができる。好ましくは、上述したデバイスを反応性イオンエッチングによってメサを形成するが、当業者に周知の他の方法を用いてメサを形成することもできる。さらに、メサが利用されない場合、陽子照射、補償する原子でのカウンタードーピング、又は他の当業者に周知の方法などの、他の方法を使用してデバイスを素子分離することができる。
ある実施形態では、第2バッファ層16及びn導電型チャネル層18のみをエッチングして図4に示すような素子分離メサを形成することができる。これらの実施形態において、第2バッファ層及びn導電型チャネル層18によって側壁55及び57が形成され、これらは、トランジスタの外縁部を構成する。
さらに、図2DにMESFETの第1陥凹部43の形成プロセスを示す。この第1陥凹部43は、マスク47を形成してこのマスク47を用いて第1陥凹部43を形成するためにn導電型チャネル層18をエッチングすることによって形成する。この第1陥凹部43は、乾式又は湿式エッチング法などのエッチング法によって形成することができる。例えば、この第1陥凹部43を、乾式エッチング、例えば、電子サイクロトロン共鳴(ECR;Electron Cyclotron Resonance)エッチング、又は誘導結合プラズマ(ICP;Inductively Coupled Plasma)エッチングによって形成することができる。次に、マスク47を除去する。
上述したように、本発明の各実施形態では、単一陥凹部43の代わりに二重陥凹構造とすることができる。図4に示すように、二重陥凹構造の第1陥凹部53は、第1陥凹部53用のマスクを形成し、このマスクを使用して第1陥凹部53を形成するために第2のn導電型チャネル層19を貫通してエッチングすることによって形成する。絶縁層20は、この第1陥凹部53を形成した後で形成する。図2Gに示すようなオーミックコンタクトを形成した後で、第2陥凹部54用の第2マスクを形成し、このマスクを使用して第1陥凹部53をさらにエッチングすることによって、二重陥凹構造の第2陥凹部54を形成する。つまり、第1のn導電型チャネル層15を、例えば、約600Åエッチングして第2陥凹部54を形成することができる。さらに、二重陥凹構造の製造方法は、本発明の譲受人に譲渡されたSriramの特許文献6に記載されている。
図2Eに、上述したように第1陥凹部43を形成した後の、絶縁体層20、例えば、酸化膜層の形成プロセスを示す。この絶縁体層20は、既存の構造の露出表面、すなわち、素子分離メサ上、n領域13上及び17上、n導電型チャネル層18上、ならびに第1陥凹部43中の上に成長又は堆積させる。酸化プロセスによって、例えば、エッチングプロセスにより損傷する恐れがあるSiCを除去することができ、エッチングによって表面上に発生する恐れがあるがある粗さを滑らかにすることもできる。
次に、図2Fに示すように、絶縁層20を貫通してn領域13及び17までエッチングすることによりコンタクトウィンドウを形成する。また、高濃度にドープされたp領域14の上の絶縁層20をエッチングすることにより第3のコンタクトウィンドウ41を形成する。次いで、ニッケルを蒸着させてソースコンタクト26及びドレインコンタクト22をそれぞれ堆積させる。このニッケルをアニールして図2Fに示すようなオーミックコンタクト26及び22を形成する。このような堆積及びアニールプロセスは、当業者にとって周知技術を用いて実施することができる。例えば、オーミックコンタクト26及び22を約950℃〜約1100℃の温度で約2分間アニールする。しかし、他の温度及び時間を使用することもできる。例えば、約30秒〜約10分の時間を許容することができる。
次に、図2Gに示すようにMESFETのコンタクトビアホール42を形成する。このコンタクトビアホール42は、MESFETの絶縁層20中のウィンドウ41によって形成された部分内をエッチングすることによって形成される。n導電型チャネル層18及び第2バッファ層16を貫通してエッチングしてコンタクトビアホール42を形成するためにp導電領域14を露出させる。エッチング法は、例えば、乾式又は湿式エッチング法でよい。さらに、図2Gに示すように、ニッケルを蒸着させてpコンタクト25を堆積させる。次に、このニッケルをアニールしてオーミックコンタクト25を形成する。このような堆積及びアニールプロセスは、当業者にとって周知技術を用いて実施することができる。例えば、オーミックコンタクト25を約600℃〜約1050℃の温度でアニールすることができる。
次に、図2Hにゲートコンタクト24及びオーバー層28,30及び32を示す。例えば、絶縁体20中にウィンドウを開け、第1陥凹部43中にクロムの層を堆積させる。一般的に、クロム層は真空蒸着によって形成する。次いで、白金及び金の堆積によってゲート構造を完成させる。また、当業者には当然のことだが、これらのオーバー層28,30は、ゲート構造形成プロセスの前後のいずれかで形成することができる。実際、チタン/白金/金構造を使用する場合、オーバー層の白金及び金の部分は、ゲート構造の白金及び金の部分32と同じ処理ステップで形成することができる。したがって、オーバー層28及び30はゲートコンタクトの形成の前又は後で形成することができる。さらに、図示するように、ソースコンタクト26及びpコンタクトは単一のオーバー層28を共有して、このオーバー層はソースが高濃度にドープされたp導電型領域14に電気的に結合させる。あるいは、上述したように、第1陥凹部43は二重陥凹構造でもよく、ゲートをこの二重陥凹構造内に設けることもできる。
次に、図3を参照して、本発明の他の実施形態によるトランジスタの断面図について以下に説明する。なお、同一番号は、先に説明した図面における同一要素を示すもので、これらの要素の詳細な説明は省略する。図3に示すように、まず、基板10を準備する。この基板10は、例えば、SiC,GaAs又はGaNでよい。p領域14をデバイスのソースの下に設け、その端部はデバイスのドレインに向かって延びている。本発明のいくつかの実施形態では、p導電領域14は、ソースコンタクト26の下及び/又はnソース注入領域13から延び、nドレイン注入領域17の下まで延びている。また、本発明の他の実施形態では、p導電領域14は、ソースコンタクト26の下及び/又はnソース注入領域13から延びているが、ドレインコンタクト22の下までは延びていない。図3に示すように、本発明の各実施形態では、p導電領域14を基板10の内部に設ける。
第2バッファ層16を基板10及びp導電領域14上に設ける。また、n導電型チャネル層18をこの第2バッファ層16上に設ける。また、n領域13及び17を、それぞれデバイスのソース及びドレイン領域中に設ける。さらに、オーミックコンタクト26及び22をそれぞれソース注入領域13及び17上に設け、ソースコンタクト26及びドレインコンタクト22を形成するために各々は隔てられる。また、オーミックコンタクト25をp導電領域14上に設けてpコンタクト25を形成する。例えば、pオーミックコンタクト25をソースコンタクト26に電気的に結合させることによって、このp導電領域14をソースと同一電位に維持する。また、酸化膜などの絶縁体層20をデバイスの露出表面上にさらに設ける。
また、第1陥凹部43を第1のn領域13と第2のn領域17の間、すなわち、ソース領域とドレイン領域の間に設ける。この第1陥凹部43は、n導電型チャネル層18の内部に延び、このn導電型チャネル層18を露出させる。また、コンタクトビアホール42をソース領域13に隣接して設け、p領域の少なくとも一部分を露出させる。また、ゲートコンタクト24を、ソース領域13とドレイン領域17の間の第1陥凹部43中に設ける。さらに、図3に示すように、金属オーバー層28,30及び32を、それぞれ、pコンタクト26及び25、ドレインコンタクト22、ならびにゲートコンタクト24上に設ける。さらに、金属オーバー層28によってp領域14のpコンタクト25をソースコンタクト26に電気的に結合させる。
次に、図4を参照して、本発明の他の実施形態によるトランジスタの断面図にいて、以下に説明する。なお、同一番号は、先に説明した図面の同一要素を示すので、これらの要素の詳細な説明は省略する。図4に示すように、まず、基板10を準備する。この基板10は、例えば、SiC,GaAs又はGaNでよい。p領域14をデバイスのソースの下に設け、その端部はデバイスのドレインに向かって延びている。本発明のいくつかの実施形態では、p導電領域14は、ソースコンタクト26の下及び/又はnソース注入領域13から延びるが、nドレイン注入領域17の下までは延びていない。また、本発明の他の実施形態では、p導電領域14は、ソースコンタクト26の下及び/又はnソース注入領域13から延びるが、ドレインコンタクト22の下までは延びていない。また、p導電領域14を基板10の内部に設ける。また、バッファ層16を基板10及びp導電領域14上に設ける。このバッファ層16は、例えば、キャリア濃度が約1.5×1016cm−3で、厚さが約0.5μmのp導電型炭化ケイ素でよい。
また、第1のn導電型チャネル層15をバッファ層16上に設ける。この第1のn導電型チャネル層15は、例えば、キャリア濃度が約3×1017cm−3で、厚さが約0.28μmでよい。また、第2のn導電型チャネル層19が、この第1のn導電型チャネル層15上にあってよく、それは、例えば、キャリア濃度が約1×1016cm−3、厚さが約900Åでよい。
領域13及び17を、それぞれデバイスのソース及びドレイン領域中に設ける。オーミックコンタクト26及び22をそれぞれソース注入領域13及び17上に設け、ソースコンタクト26及びドレインコンタクト22を形成するために各々は隔てられる。また、オーミックコンタクト25をp導電領域14上に設けてpコンタクト25を形成する。例えば、pオーミックコンタクト25をソースコンタクト26に電気的に結合させることによって、このp導電領域14をソースと同一電位に維持する。また、酸化膜などの絶縁体層20をデバイスの露出表面上にさらに設ける。これらの第2バッファ層16、第1のn導電型チャネル層15及び第2のn導電型チャネル層19をエッチングして素子分離メサを形成することができる。図示するように、このメサはトランジスタの周縁部を構成する側壁55及び57を含んでいる。
図4に示すように、図4のトランジスタ内に二重陥凹部が設けられる。この二重陥凹構造は、第1のn領域13と第2のn領域17の間、すなわち、ソース領域とドレイン領域の間に設ける。また、第1陥凹部53が、第2のn導電型チャネル層19を貫通して第1のn導電型チャネル層15まで延び、第1のn導電型チャネル層15を露出させる床面を備えている。ある実施形態では、この第1陥凹部53は、第1のn導電型チャネル層15の内部に延びることができる。また、第2陥凹部54を第1陥凹部の側壁61と62の間に設ける。また、第1陥凹部53の第1側壁61はソース26とゲート24の間にあり、第1陥凹部53の第2側壁62はドレイン22とゲート24の間にある。さらに、第2陥凹部54の床面60は、例えば、約600Åの距離、第1のn導電型チャネル層15の内部に延びている。
また、ソース領域13に隣接してコンタクトビアホール42を設け、p領域の少なくとも一部分を露出させる。ゲートコンタクト24をソース領域13とドレイン17の間の第2陥凹部54中に設ける。さらに、図4に示すように、金属のオーバー層28,30及び32を、それぞれ、ソースコンタクト26及びpコンタクト25上、ドレインコンタクト22上、ならびにゲートコンタクト24上に設ける。さらに、金属のオーバー層28でp領域14のpコンタクト25をソースコンタクト26に結合する。
次に、図5を参照して、本発明の他の実施形態によるMESFETの断面図について以下に説明する。なお、同一番号は、先に説明した図面の同一要素を示すので、これらの要素の詳細な説明は省略する。図5に示すように、ゲート24をn導電型チャネル層18上に設け、単一又は二重陥凹部中には設けない。
次に、図6を参照して、本発明のある実施形態によるMESFETの平面(上面)図について以下に説明する。図6に示すように、基板10上に複数の単位セルを設ける。ゲート24はソース領域26とドレイン領域22の間に位置する。図6に示すように、ソースコンタクト26及びドレインコンタクト22は、相互に入り込んでいる。オーバー層28でソースコンタクト26をコンタクトビアホール43中に設けたpコンタクト(図示せず)を介してp領域(図示せず)に結合させる。
図7A及び図7Bは、それぞれ、従来のMESFETの低電圧及び高電圧でのドレインの電流−電圧特性をグラフに示す図である。また、図8A及び図8Bは、それぞれ、本発明の各実施形態によるMESFETの低電圧及び高電圧でのドレインの電流−電圧特性をグラフに示す図である。図7A乃至図8Bに示すデータは、同一ウェハ上に製作した従来のMESFETデバイス及び本発明の各実施形態によるMESFETデバイスから得たものである。これらのデバイスを同一ウェハ上に製作することで、ウェハ特性のばらつきに起因する不確定さの数を減少させることができる。
図7A及び図8Aを参照すると、従来のMESFET及び本発明の各実施形態によるMESFETは、低ドレイン電圧では類似の特性を有している。しかし、図7B及び図8Bに示すように、高ドレイン電圧、すなわち、70ボルトを超えるドレイン電圧では、従来のMESFETは、過剰な漏れ電流及び低い相互コンダクタンスを示す(図7B)。これらのデバイス特性はこのようなデバイスのパワー出力及び高周波(RF)利得を劣化させることがある。対照的に、図8Bに示すように、p導電型層を含む本発明の各実施形態によるMESFETは、高ドレイン電圧で、漏れ電流の低下及び相互コンダクタンスの増大をもたらす。
本発明を、特定の層、領域及び陥凹部を備える特定のMESFETに関して、上述したが、本発明の各実施形態は上述したMESFETに限定されないことは明らかである。また、ソース領域の下の本発明の各実施形態によるp導電型領域を、他のタイプのトランジスタ内に組み込むことができる。例えば、本発明の各実施形態によるp導電型領域を、その開示が、あたかも本明細書にその全体が記載されているかのように本明細書に組み込まれている「Silicon Carbide Metal Semiconductor Field Effect Transistors」という名称の本発明の譲受人に譲渡されたAllenらの特許文献8に記載されたMESFET内に組み込むことができる。
上述したように、本発明の各実施形態によるトランジスタは、トランジスタのソース領域の下に、トランジスタのドレイン領域に向かって延びる端部を備えるp導電型領域を設けている。このタイプのp導電型領域を存在させることによって、例えば、他のデバイスの動作特性を損なうことなく絶縁破壊電圧が向上したデバイスを提供することができる。これによって、高い絶縁破壊電圧を得るためにデバイスの動作特性を犠牲にすることがある従来の電界効果トランジスタより優れた利点をもたらすことができる。
本発明をSiC MESFETに関して上述したが、本発明はSiC MESFETに限定されない。例えば、本発明の各実施形態によるMESFETは、例えば、ガリウムヒ素(GaAs)MESFET又は窒化ガリウム(GaN)MESFETでよい。具体的には、本発明をGaAs MESFETに関して説明した場合、p導電型領域はp導電型GaAs領域、n導電型チャネル層はn導電型GaAsチャネル層などでよいはずである。
図面及び明細書において、本発明の典型的な好ましい各実施形態を開示し、特定の用語を使用したが、これらは一般的に説明的な意味だけに使用したもので、これによって限定されるものではない。本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲に記載されている。

Claims (5)

  1. ソースとドレインとゲートとを有し、前記ゲートが前記ソースと前記ドレインとの間及
    びn導電型チャネル層上にある金属半導体電界効果トランジスタと、前記ソースの下にあ
    り、前記ドレインに向かって延びている端部を有するp導電型領域であって、p導電型介
    在半導体層によって前記n導電型チャネル層から隔てられ、前記ソースに隣接し前記p導
    電型領域を露出させるコンタクトビアホールを介して前記ソースに電気的に結合されてい
    るp導電型領域とを備え、前記p導電型領域は、ソースコンタクト及び/又はソース注入
    領域の下から延びていてドレインコンタクトの下までは延びていない単位セルの金属半導
    体電界効果トランジスタにおいて、
    前記n導電型チャネル層は、第1及び第2のn導電型層を備え、
    第1陥凹部は、前記第1のn導電型チャネル層を貫通して前記第2のn導電型チャネル
    層まで延びて前記第2のn導電型チャネル層を露出させ、
    第2陥凹部は、前記第2のn導電型チャネル層内に延び、前記第1陥凹部の第1及び第2の側壁間に設けられ、前記第2陥凹部中にゲートが形成されている金属半導体電界効果トラ
    ンジスタ。
  2. ソースとドレインとゲートとを有し、前記ゲートが前記ソースと前記ドレインとの間及
    びn導電型チャネル層上にある金属半導体電界効果トランジスタを形成する方法であって、
    前記ソースの下にあり、前記ドレインに向かって延びている端部を有するp導電型領域であって、p導電型介在半導体層によって前記n導電型チャネル層から隔てられ、前記ソースに隣接し前記p導電型領域を露出させるコンタクトビアホールを介して前記ソースに電気的に結合されているp導電型領域を形成するステップとを有し、前記p導電型領域を形成するステップは、ソースコンタクト及び/又はソース注入領域の下から延びていてドレインコンタクトの下までは延びていない前記p導電型領域を形成するステップを有し、
    前記n導電型チャネル層を形成するステップは、第1及び第2のn導電型層を形成する
    ステップを有し、
    第1陥凹部は、前記第1のn導電型チャネル層を貫通して前記第2のn導電型チャネル
    層まで延びて前記第2のn導電型チャネル層を露出させ、
    第2陥凹部は、前記第2のn導電型チャネル層内に延びている金属半導体電界効果トラ
    ンジスタを形成する方法。
  3. ソースとドレインとゲートとを有し、前記ゲートが前記ソースと前記ドレインとの間及
    び半導体材料の第1層上にあるトランジスタと、前記ソースの下にあり、前記ドレインに
    向かって延びている端部を有するp導電型領域であって、p導電型介在半導体層によって
    半導体材料の前記第1層から隔てられ、前記ソースに隣接し前記p導電型領域を露出させ
    るコンタクトビアホールを介して前記ソースに電気的に結合されているp導電型領域とを
    備え、前記p導電型領域は、ソースコンタクト及び/又はソース注入領域の下から延びて
    いてドレインコンタクトの下までは延びていない単位セルのトランジスタにおいて、
    半導体材料の前記第1層は、第1及び第2のn導電型チャネル層を備え、
    第1陥凹部は、前記第1のn導電型チャネル層を貫通して前記第2のn導電型チャネル
    層まで延びて前記第2のn導電型チャネル層を露出させ、
    第2陥凹部は、前記第2のn導電型チャネル層内に延びているトランジスタ。
  4. ソースとドレインとゲートとを有し、前記ゲートが前記ソースと前記ドレインとの間及
    びn導電型SiCのチャネル層上にある炭化ケイ素(SiC)金属半導体電界効果トラン
    ジスタと、前記ソースの下にあり、前記ドレインに向かって延びている端部を有するp導
    電型SiC領域であって、p導電型介在半導体層によって前記n導電型SiCチャネル層
    から隔てられ、前記ソースに隣接し前記p導電型SiC領域を露出させるコンタクトビア
    ホールを介して前記ソースに電気的に結合されているp導電型SiC領域とを備え、前記
    p導電型SiC領域は、ソースコンタクト及び/又はソース注入領域の下から延びていて
    ドレインコンタクトの下までは延びていない単位セルの金属半導体電界効果トランジスタ
    において、
    前記n導電型SiCのチャネル層は、第1及び第2のn導電型層を備え、
    第1陥凹部は、前記第1のn導電型SiCのチャネル層を貫通して前記第2のn導電型
    SiCのチャネル層まで延びて前記第2のn導電型SiCのチャネル層を露出させ、
    第2陥凹部は、前記第2のn導電型SiCのチャネル層内に延び、前記第1陥凹部の第1及び第2の側壁間に設けられ、前記第2陥凹部中にゲートが形成されている金属半導体電界
    効果トランジスタ。
  5. SiC基板上にp導電型注入用のマスクを形成するステップと、
    前記p導電型注入を行い、p導電型SiC領域が、ソースの下にあり、ドレインに向かって延びている端部を有するように、アニールで前記p導電型注入を行った領域を活性化し、p導電型SiC領域を形成するステップであって、前記p導電型SiC領域がp導電型バッファ層によってn導電型SiCチャネル層から隔てられ前記ソースに電気的に結合
    されており、前記n導電型SiCチャネル層は第1のn導電型SiCチャネル層及び第2
    のn導電型SiCチャネル層を含むステップと、
    前記SiC基板及び前記p導電型SiC領域上に前記バッファ層を形成するステップと、
    前記バッファ層上に前記第1のn導電型SiCチャネル層を形成するステップと、
    前記第1のn導電型SiCチャネル層上に前記第2のn導電型SiCチャネル層を形成
    するステップと、
    n導電型注入用のマスクを形成するステップと、
    前記n導電型注を行い、前記第2のn導電型SiCチャネル層中でそれぞれソー
    ス及びドレイン領域を形成するためにアニールで前記n導電型注入を行った領域を活性化するステップと、
    メサを形成するために前記第1及び第2のn導電型SiCチャネル層及び前記バッファ
    層をエッチングするステップと、
    第1陥凹部用のマスクを形成し、前記ソース領域と前記ドレイン領域との間に前記第1
    陥凹部をエッチングするステップであって、前記第1陥凹部が前記第1のn導電型SiC
    チャネル層を露出させ第1及び第2の側壁を有するステップと、
    前記第1及び第2のn導電型SiCチャネル層上、前記ソース及び前記ドレイン領域上
    、ならびに前記第1陥凹部中に酸化膜層を形成するステップと、
    前記酸化膜層中に前記ソースと前記ドレインとp導電型SiCコンタクト用のウィンド
    ウを開けるステップと、
    前記ソース及び前記ドレイン用に開けられた前記ウィンドウ中に第1及び第2のオーミ
    ックコンタクトを形成するステップと、
    第2陥凹部用のマスクを形成し、前記第1陥凹部の前記第1側壁と前記第2側壁との間
    で前記第2のn導電型SiCチャネル層内に前記第2陥凹部をエッチングするステップと

    前記p導電型SiC領域を露出させるために、前記p導電型SiCコンタクト用のウィ
    ンドウによって、前記第1及び第2のn導電型チャネル層と第2バッファ層とを貫通して
    エッチングするステップと、
    前記露出したp導電型SiC領域上に第3のオーミックコンタクトを形成するステップ
    と、
    前記第2陥凹部中にゲートを形成するステップと、
    前記オーミックコンタクト及び前記ゲート上にオーバー層を形成するステップであって
    、前記ソース及び前記p導電型SiC領域の前記露出部分が、前記ソース及び前記p導電
    型SiC領域を電気的に結合させる単一のオーバー層を共有するステップと
    を有し、
    前記p導電型SiC領域を形成するステップは、ソースコンタクト及び/又はソース注
    入領域の下から延びていてドレインコンタクトの下までは延びていない前記p導電型Si
    C領域を形成するステップを有する金属半導体電界効果トランジスタの作製方法。
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Families Citing this family (72)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6686616B1 (en) * 2000-05-10 2004-02-03 Cree, Inc. Silicon carbide metal-semiconductor field effect transistors
JP4009106B2 (ja) * 2001-12-27 2007-11-14 浜松ホトニクス株式会社 半導体受光素子、及びその製造方法
JP4109159B2 (ja) * 2003-06-13 2008-07-02 浜松ホトニクス株式会社 半導体受光素子
WO2005015642A1 (ja) * 2003-08-08 2005-02-17 Sanken Electric Co., Ltd. 半導体装置及びその製造方法
US20050139838A1 (en) * 2003-12-26 2005-06-30 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device
US7230274B2 (en) 2004-03-01 2007-06-12 Cree, Inc Reduction of carrot defects in silicon carbide epitaxy
WO2005114746A1 (en) * 2004-05-21 2005-12-01 Nanyang Technological University Novel structures of silicon carbide metal semiconductor field effect transistors for high voltage and high power applications
US20050275037A1 (en) * 2004-06-12 2005-12-15 Chung Shine C Semiconductor devices with high voltage tolerance
US7238560B2 (en) * 2004-07-23 2007-07-03 Cree, Inc. Methods of fabricating nitride-based transistors with a cap layer and a recessed gate
US7345309B2 (en) * 2004-08-31 2008-03-18 Lockheed Martin Corporation SiC metal semiconductor field-effect transistor
US20060091606A1 (en) * 2004-10-28 2006-05-04 Gary Paugh Magnetic building game
US7348612B2 (en) * 2004-10-29 2008-03-25 Cree, Inc. Metal-semiconductor field effect transistors (MESFETs) having drains coupled to the substrate and methods of fabricating the same
US7265399B2 (en) 2004-10-29 2007-09-04 Cree, Inc. Asymetric layout structures for transistors and methods of fabricating the same
US7800097B2 (en) * 2004-12-13 2010-09-21 Panasonic Corporation Semiconductor device including independent active layers and method for fabricating the same
US7326962B2 (en) 2004-12-15 2008-02-05 Cree, Inc. Transistors having buried N-type and P-type regions beneath the source region and methods of fabricating the same
JP4866007B2 (ja) * 2005-01-14 2012-02-01 富士通株式会社 化合物半導体装置
US8203185B2 (en) * 2005-06-21 2012-06-19 Cree, Inc. Semiconductor devices having varying electrode widths to provide non-uniform gate pitches and related methods
US7525122B2 (en) * 2005-06-29 2009-04-28 Cree, Inc. Passivation of wide band-gap based semiconductor devices with hydrogen-free sputtered nitrides
US7598576B2 (en) * 2005-06-29 2009-10-06 Cree, Inc. Environmentally robust passivation structures for high-voltage silicon carbide semiconductor devices
US7855401B2 (en) * 2005-06-29 2010-12-21 Cree, Inc. Passivation of wide band-gap based semiconductor devices with hydrogen-free sputtered nitrides
US7282765B2 (en) * 2005-07-13 2007-10-16 Ciclon Semiconductor Device Corp. Power LDMOS transistor
US7589378B2 (en) * 2005-07-13 2009-09-15 Texas Instruments Lehigh Valley Incorporated Power LDMOS transistor
US8692324B2 (en) * 2005-07-13 2014-04-08 Ciclon Semiconductor Device Corp. Semiconductor devices having charge balanced structure
US7948011B2 (en) * 2005-09-16 2011-05-24 The Regents Of The University Of California N-polar aluminum gallium nitride/gallium nitride enhancement-mode field effect transistor
US7402844B2 (en) * 2005-11-29 2008-07-22 Cree, Inc. Metal semiconductor field effect transistors (MESFETS) having channels of varying thicknesses and related methods
US7368971B2 (en) * 2005-12-06 2008-05-06 Cree, Inc. High power, high frequency switch circuits using strings of power transistors
JP5008317B2 (ja) * 2006-02-27 2012-08-22 株式会社豊田中央研究所 ユニポーラダイオード
JP5052807B2 (ja) * 2006-03-29 2012-10-17 古河電気工業株式会社 半導体装置及び電力変換装置
JP2007273640A (ja) * 2006-03-30 2007-10-18 Sanken Electric Co Ltd 半導体装置
CA2584950A1 (en) * 2006-04-26 2007-10-26 Kansai Paint Co., Ltd. Powder primer composition and method for forming coating film
JP5147197B2 (ja) * 2006-06-06 2013-02-20 パナソニック株式会社 トランジスタ
US7646043B2 (en) * 2006-09-28 2010-01-12 Cree, Inc. Transistors having buried p-type layers coupled to the gate
US7880172B2 (en) * 2007-01-31 2011-02-01 Cree, Inc. Transistors having implanted channels and implanted P-type regions beneath the source region
JP5298470B2 (ja) * 2007-07-11 2013-09-25 三菱電機株式会社 半導体装置、半導体装置の製造方法
CN101578705B (zh) * 2007-07-20 2012-05-30 松下电器产业株式会社 碳化硅半导体装置及其制造方法
US7745846B2 (en) * 2008-01-15 2010-06-29 Ciclon Semiconductor Device Corp. LDMOS integrated Schottky diode
JP2009182107A (ja) * 2008-01-30 2009-08-13 Furukawa Electric Co Ltd:The 半導体装置
US7781859B2 (en) * 2008-03-24 2010-08-24 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Schottky diode structures having deep wells for improving breakdown voltages
US20090267145A1 (en) * 2008-04-23 2009-10-29 Ciclon Semiconductor Device Corp. Mosfet device having dual interlevel dielectric thickness and method of making same
US9711633B2 (en) * 2008-05-09 2017-07-18 Cree, Inc. Methods of forming group III-nitride semiconductor devices including implanting ions directly into source and drain regions and annealing to activate the implanted ions
JP2010010412A (ja) * 2008-06-27 2010-01-14 Furukawa Electric Co Ltd:The 半導体素子及びその製造方法
JP5524462B2 (ja) * 2008-08-06 2014-06-18 シャープ株式会社 半導体装置
DE102009018054B4 (de) * 2009-04-21 2018-11-29 Infineon Technologies Austria Ag Lateraler HEMT und Verfahren zur Herstellung eines lateralen HEMT
JP4683141B2 (ja) * 2009-05-01 2011-05-11 住友電気工業株式会社 横型接合型電界効果トランジスタ
WO2011024367A1 (ja) * 2009-08-27 2011-03-03 パナソニック株式会社 窒化物半導体装置
JP2011238805A (ja) * 2010-05-11 2011-11-24 Nec Corp 電界効果トランジスタ、電界効果トランジスタの製造方法および電子装置
WO2012082840A1 (en) 2010-12-15 2012-06-21 Efficient Power Conversion Corporation Semiconductor devices with back surface isolation
JP5758132B2 (ja) * 2011-01-26 2015-08-05 株式会社東芝 半導体素子
JP5720000B2 (ja) 2011-02-23 2015-05-20 パナソニックIpマネジメント株式会社 窒化物半導体装置
DE102011016900A1 (de) * 2011-04-13 2012-10-18 Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Halbleiterbauelement
JP5877967B2 (ja) * 2011-07-19 2016-03-08 富士通株式会社 化合物半導体装置
US9812338B2 (en) 2013-03-14 2017-11-07 Cree, Inc. Encapsulation of advanced devices using novel PECVD and ALD schemes
US8994073B2 (en) 2012-10-04 2015-03-31 Cree, Inc. Hydrogen mitigation schemes in the passivation of advanced devices
US9991399B2 (en) 2012-10-04 2018-06-05 Cree, Inc. Passivation structure for semiconductor devices
US9263571B2 (en) * 2012-12-28 2016-02-16 Hitachi, Ltd. Silicon carbide semiconductor device and manufacturing method thereof
JP6143598B2 (ja) 2013-08-01 2017-06-07 株式会社東芝 半導体装置
JP6534791B2 (ja) * 2013-12-16 2019-06-26 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置
US9794401B2 (en) 2015-01-06 2017-10-17 Tracfone Wireless, Inc. Methods, systems and applications for porting telephone numbers on wireless devices
CN105789282B (zh) * 2016-04-22 2019-01-25 西安电子科技大学 一种具有部分高掺杂沟道4H-SiC金半场效应管
US10192980B2 (en) * 2016-06-24 2019-01-29 Cree, Inc. Gallium nitride high-electron mobility transistors with deep implanted p-type layers in silicon carbide substrates for power switching and radio frequency applications and process for making the same
US11430882B2 (en) * 2016-06-24 2022-08-30 Wolfspeed, Inc. Gallium nitride high-electron mobility transistors with p-type layers and process for making the same
US10892356B2 (en) * 2016-06-24 2021-01-12 Cree, Inc. Group III-nitride high-electron mobility transistors with buried p-type layers and process for making the same
US10840334B2 (en) 2016-06-24 2020-11-17 Cree, Inc. Gallium nitride high-electron mobility transistors with deep implanted p-type layers in silicon carbide substrates for power switching and radio frequency applications and process for making the same
US10608079B2 (en) * 2018-02-06 2020-03-31 General Electric Company High energy ion implantation for junction isolation in silicon carbide devices
KR20210119511A (ko) * 2019-01-28 2021-10-05 크리 인코포레이티드 매립된 p형 층을 갖는 3족 질화물 고전자 이동도 트랜지스터 및 이를 제조하기 위한 공정
TWI681530B (zh) * 2019-02-01 2020-01-01 力士科技股份有限公司 金氧半導體元件
US20220367695A1 (en) * 2021-05-17 2022-11-17 Cree, Inc. Circuits and group iii-nitride transistors with buried p-layers and controlled gate voltages and methods thereof
US11929428B2 (en) 2021-05-17 2024-03-12 Wolfspeed, Inc. Circuits and group III-nitride high-electron mobility transistors with buried p-type layers improving overload recovery and process for implementing the same
US20220376105A1 (en) * 2021-05-20 2022-11-24 Wolfspeed, Inc. Field effect transistor with selective channel layer doping
US20230078017A1 (en) * 2021-09-16 2023-03-16 Wolfspeed, Inc. Semiconductor device incorporating a substrate recess
CN118743033A (zh) * 2022-02-22 2024-10-01 罗姆股份有限公司 氮化物半导体装置及其制造方法
US20230327026A1 (en) * 2022-03-25 2023-10-12 Wolfspeed, Inc. Power semiconductor device with shallow conduction region

Family Cites Families (65)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS51424Y2 (ja) 1971-02-02 1976-01-08
DE2324780C3 (de) * 1973-05-16 1978-07-27 Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements
JPS6051213B2 (ja) 1978-05-30 1985-11-13 株式会社フジクラ 伸縮自在なテ−プ電線の製造装置
JPS59134874A (ja) 1983-01-21 1984-08-02 Hitachi Ltd 半導体装置の製造方法
US4762806A (en) * 1983-12-23 1988-08-09 Sharp Kabushiki Kaisha Process for producing a SiC semiconductor device
JPS60142568A (ja) 1983-12-29 1985-07-27 Sharp Corp 炭化珪素電界効果トランジスタの製造方法
US4737469A (en) * 1984-01-19 1988-04-12 Honeywell Inc. Controlled mode field effect transistors and method therefore
JPS60154674A (ja) 1984-01-25 1985-08-14 Hitachi Ltd 電子装置の製造方法
JPS60189250A (ja) * 1984-03-08 1985-09-26 Fujitsu Ltd 半導体装置
EP0181091B1 (en) * 1984-11-02 1990-06-13 Kabushiki Kaisha Toshiba Schottky gate field effect transistor and manufacturing method thereof
JPH0799752B2 (ja) * 1985-05-22 1995-10-25 株式会社日立製作所 電界効果トランジスタ
JP2615390B2 (ja) * 1985-10-07 1997-05-28 工業技術院長 炭化シリコン電界効果トランジスタの製造方法
JPS62291975A (ja) * 1986-06-12 1987-12-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd 高周波半導体装置
EP0252179B1 (en) * 1986-07-11 1992-05-27 International Business Machines Corporation Process for producing undercut mask profiles
US5229625A (en) * 1986-08-18 1993-07-20 Sharp Kabushiki Kaisha Schottky barrier gate type field effect transistor
JPS6347983A (ja) * 1986-08-18 1988-02-29 Sharp Corp 炭化珪素電界効果トランジスタ
JPS6459961A (en) * 1987-08-31 1989-03-07 Toshiba Corp Semiconductor device
JPH0797659B2 (ja) 1987-10-20 1995-10-18 三洋電機株式会社 SiC青色発光ダイオード
JPH0797660B2 (ja) 1987-10-20 1995-10-18 三洋電機株式会社 SiC青色発光ダイオード
US4947218A (en) * 1987-11-03 1990-08-07 North Carolina State University P-N junction diodes in silicon carbide
JPH0798684B2 (ja) 1988-01-19 1995-10-25 日本碍子株式会社 高密度SiC焼結体の製造方法
JPH01196873A (ja) 1988-02-02 1989-08-08 Sharp Corp 炭化珪素半導体装置
JP2708178B2 (ja) * 1988-06-01 1998-02-04 三菱電機株式会社 半導体集積回路
JP2612040B2 (ja) 1988-06-28 1997-05-21 株式会社豊田中央研究所 β−SiCを用いたMOS・FET及びその製造方法
US5014108A (en) * 1990-05-15 1991-05-07 Harris Corporation MESFET for dielectrically isolated integrated circuits
JPH04225534A (ja) * 1990-12-27 1992-08-14 Fujitsu Ltd 半導体装置及びその製造方法
JPH0547798A (ja) * 1991-01-31 1993-02-26 Texas Instr Inc <Ti> 抵抗性AlGaAsを有するGaAs FET
JPH04267531A (ja) * 1991-02-22 1992-09-24 Hitachi Ltd 化合物半導体集積回路装置
US5289015A (en) * 1991-04-25 1994-02-22 At&T Bell Laboratories Planar fet-seed integrated circuits
US5264713A (en) * 1991-06-14 1993-11-23 Cree Research, Inc. Junction field-effect transistor formed in silicon carbide
US5270554A (en) 1991-06-14 1993-12-14 Cree Research, Inc. High power high frequency metal-semiconductor field-effect transistor formed in silicon carbide
JPH0745695A (ja) * 1993-06-29 1995-02-14 Yokogawa Electric Corp 電界効果トランジスタ
US5510630A (en) * 1993-10-18 1996-04-23 Westinghouse Electric Corporation Non-volatile random access memory cell constructed of silicon carbide
US5925895A (en) * 1993-10-18 1999-07-20 Northrop Grumman Corporation Silicon carbide power MESFET with surface effect supressive layer
US5396085A (en) * 1993-12-28 1995-03-07 North Carolina State University Silicon carbide switching device with rectifying-gate
US5399883A (en) * 1994-05-04 1995-03-21 North Carolina State University At Raleigh High voltage silicon carbide MESFETs and methods of fabricating same
US5686737A (en) * 1994-09-16 1997-11-11 Cree Research, Inc. Self-aligned field-effect transistor for high frequency applications
SE9404452D0 (sv) * 1994-12-22 1994-12-22 Abb Research Ltd Semiconductor device having an insulated gate
JP3316537B2 (ja) * 1995-02-13 2002-08-19 日本電信電話株式会社 電界効果トランジスタの製造方法
JP3158973B2 (ja) 1995-07-20 2001-04-23 富士電機株式会社 炭化けい素縦型fet
US5972801A (en) * 1995-11-08 1999-10-26 Cree Research, Inc. Process for reducing defects in oxide layers on silicon carbide
JP2728126B2 (ja) * 1995-12-25 1998-03-18 日本電気株式会社 電界効果トランジスタ
JPH09260405A (ja) * 1996-03-27 1997-10-03 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置とその製造方法
JP2763025B2 (ja) * 1996-04-15 1998-06-11 日本電気株式会社 電界効果トランジスタおよびその製造方法
US5719409A (en) * 1996-06-06 1998-02-17 Cree Research, Inc. Silicon carbide metal-insulator semiconductor field effect transistor
JPH1027809A (ja) * 1996-07-10 1998-01-27 Murata Mfg Co Ltd 電界効果トランジスタ
DE19644821C1 (de) 1996-10-29 1998-02-12 Daimler Benz Ag Steuerbare Halbleiterstruktur mit verbesserten Schalteigenschaften
US5742082A (en) * 1996-11-22 1998-04-21 Motorola, Inc. Stable FET with shielding region in the substrate
US5891769A (en) * 1997-04-07 1999-04-06 Motorola, Inc. Method for forming a semiconductor device having a heteroepitaxial layer
US6121633A (en) * 1997-06-12 2000-09-19 Cree Research, Inc. Latch-up free power MOS-bipolar transistor
JPH11150124A (ja) * 1997-09-12 1999-06-02 Toshiba Corp 電界効果トランジスタおよびその製造方法
JP3216804B2 (ja) 1998-01-06 2001-10-09 富士電機株式会社 炭化けい素縦形fetの製造方法および炭化けい素縦形fet
JPH11265896A (ja) * 1998-03-16 1999-09-28 Toshiba Corp 電界効果トランジスタ及びその製造方法
US6107649A (en) * 1998-06-10 2000-08-22 Rutgers, The State University Field-controlled high-power semiconductor devices
US6316793B1 (en) * 1998-06-12 2001-11-13 Cree, Inc. Nitride based transistors on semi-insulating silicon carbide substrates
JP3129298B2 (ja) * 1998-11-11 2001-01-29 日本電気株式会社 電界効果トランジスタ及びその製造方法
US6218680B1 (en) * 1999-05-18 2001-04-17 Cree, Inc. Semi-insulating silicon carbide without vanadium domination
JP2000349096A (ja) * 1999-06-01 2000-12-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd 化合物電界効果トランジスタおよびその製造方法
CN1181561C (zh) 2000-03-03 2004-12-22 松下电器产业株式会社 半导体装置
JP4809515B2 (ja) * 2000-04-19 2011-11-09 Okiセミコンダクタ株式会社 電界効果トランジスタおよびその製造方法
US6686616B1 (en) 2000-05-10 2004-02-03 Cree, Inc. Silicon carbide metal-semiconductor field effect transistors
JP2002252233A (ja) * 2001-02-22 2002-09-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体装置及びその製造方法
JP4779228B2 (ja) * 2001-05-09 2011-09-28 パナソニック株式会社 高周波電力増幅器
US6458640B1 (en) * 2001-06-04 2002-10-01 Anadigics, Inc. GaAs MESFET having LDD and non-uniform P-well doping profiles
US6906350B2 (en) * 2001-10-24 2005-06-14 Cree, Inc. Delta doped silicon carbide metal-semiconductor field effect transistors having a gate disposed in a double recess structure

Also Published As

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