专利名称：宽带隙半导体中的功率器件的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及半导体器件，尤其涉及在诸如半绝缘碳化硅的半绝缘衬底上制造的高压/高功率器件。对于其他的背景资料，包括与用在本发明器件中的基本半导体器件元件有关的资料，可以参考以下文献例如，第5448081；5378912；4983538号美国专利。这些在此一并作为参考。
本发明的目的之一是提供在不需要必须通过外延生长的很厚的漂移区的情况下，能够阻断很高电压的器件。
本发明的另一目的是提供诸如超高压(高于1000V至高于10000V)功率开关器件的横向功率器件结构，它是在具有远大于硅的击穿场的宽带隙半导体内的结隔离或半绝缘衬底上制造的。
本发明的另一目的是在碳化硅上提供横向金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)或横向绝缘栅双极晶体管(IGBT)形式的横向功率器件。
因此本发明的一个优选实施例提供了在半绝缘衬底尤其是半绝缘碳化硅衬底上的外延层(外延生长层)内制造的横向功率器件结构。例如，通过掺杂钒或类似的掺杂剂材料可以获得该半绝缘衬底。该优选器件包括半绝缘碳化硅衬底，以及与该半绝缘衬底(例如，掺杂水平大约为2-5×1015cm-3)相邻的外延生长漂移区(例如N-)。在该外延层内提供了横向半导体器件，例如绝缘栅场效应晶体管(或MOSFET)或IGBT。该类器件一般包括源和漏区(例如，都是N+)，绝缘层(例如SiO2)和例如用多晶硅形成的栅。正如本领域技术人员所知，也可以包括其他常规半导体器件部件。
从以下的描述和附图中可以明显地看出本发明的其他目的，实施例和特点。
图1显示了本发明的优选横向功率器件。
图2显示了在本发明的示例横向功率器件中的一些阻断电压的耗尽边沿。
为了加深对本发明原理的理解，现在将参考确定的优选实施例并且将使用特定的语言来描述该实施例。然而应当理解，并不希望由此限制本发明的范围，例如在与本发明相关领域中的技术人员考虑的对本发明原理的改变，改进，和进一步应用。
图1显示了本发明的优选横向功率器件11。器件11包括半绝缘层12，例如半绝缘碳化硅衬底。与层12相邻的是提供漂移区13(例如N-)的外延生长层。例如，漂移区13可以掺杂至2-5×1015原子/cm-3的水平，厚度可以直到大约15微米，例如大约10至15微米。层13内提供了源区14和漏区15(其特性与漂移区相反，例如在示例的器件中是N+；或者为了提供IGBT，漏区15可以是P+)以及沟道区16。同样在器件11内提供了覆盖该沟道区16的绝缘层17(例如SiO2)和邻近该绝缘层17的栅18，例如用(掺杂的)多晶硅形成。该器件可以包括其它部件，例如用来提供源和漏引线的诸如金属的导电材料。
在诸如图1中示例的示例性器件中，(假设掺杂是2×1015/cm-3的水平)，在关断或阻断状态下，在雪崩击穿发生前，该PN结将耗尽区扩展至N-区约56微米。这将对应漏电压V=Emax/2 Vd=5600伏。因为具有厚度在10-15微米间外延层的碳化硅片当前可以商品化获得，根据本发明优选器件的横向结构就特别有优势。在本发明中，该半绝缘衬底确保该衬底在耗尽的漂移区下不是等电位边界，这将限制该基(P)区和漏(N+)区下区域电场的范围。图2显示的是在本发明的示例器件中，一些阻断电压的耗尽区近似边沿。
尽管本发明是用附图和上述描述举例和说明的，应该将其看作其特性是示例性的而非限制性的。同样应当理解尽管只显示和描述了该优选实施例，在本发明精神内的所有改变和改进都要求得到保护。
权利要求
1．功率开关器件，包括半绝缘衬底；邻近上述半绝缘衬底用来提供漂移区的外延生长层；源，漏和沟道区；上述沟道区上的绝缘层；以及邻近上述绝缘层的栅。
2．权利要求1的器件，它是晶体管。
3．权利要求2的器件，它是绝缘栅场效应晶体管。
4．权利要求2的器件，它是绝缘栅双极晶体管。
5．权利要求1的器件，其中该源和漏是N+，沟道是P，而漂移区是N-。
6．权利要求1的器件，其中该半绝缘衬底是碳化硅。
7．权利要求6的器件，其中该半绝缘衬底掺有钒。
全文摘要
本发明描述了一优选器件,它包括在结隔离衬底或半绝缘衬底(例如碳化硅)上制造的诸如超大功率开关器件的半导体器件。
文档编号H01L29/739GK1286806SQ98806520
公开日2001年3月7日 申请日期1998年6月23日 优先权日1997年6月23日
发明者小詹姆斯·艾伯特·库珀, 迈克尔·R·梅洛奇, 贾亚拉玛·谢诺伊简·斯皮茨 申请人:小詹姆斯·艾伯特·库珀, 迈克尔·R·梅洛奇, 贾亚拉玛·谢诺伊, 简·斯皮茨