场效应晶体管制造技术

本发明专利技术提供一种场效应晶体管，缓冲层(2)的高电阻层(3)侧的碳浓度为0.8×1019/cm3以上且为1.0×1021/cm3以下，高电阻层(3)的缓冲层(2)侧的碳浓度为3.7×1018/cm3以上且为1.0×1021/cm3以下，高电阻层(3)的沟道层(4)侧的碳浓度为1.4×1019/cm3以上且为1.0×1021/cm3以下。

【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。
技术介绍
氮化物半导体具备具有高击穿电压且具有高载流子迁移率的特征，因此，期待在功率器件等中利用。在功率器件等中使用的由氮化物半导体形成的场效应晶体管，被期望特别是在施加高电压时的关断状态下，可靠性高，即变得长寿命。现有技术中，作为场效应晶体管，如在特开2010-245504号公报(专利文献1)中所公开的那样，存在具有通过操纵GaN衬底的碳浓度使衬底耐压提高的结构的场效应晶体管。现有技术文献专利文献专利文献1：特开2010-245504号公报
技术实现思路
专利技术要解决的技术课题但是，就上述现有的场效应晶体管而言，在实际的晶体管工作中没有关于寿命改善进行叙述。即，对于上述现有的场效应晶体管有改善寿命的余地，因此存在不能充分提高可靠性的问题。因此，本专利技术的课题在于，提供可靠性充分高的场效应晶体管。解决技术课题的技术手段为了解决上述课题，本专利技术的场效应晶体管的特征在于，包括：衬底；层叠在上述衬底上的缓冲层；层叠在上述缓冲层上的高电阻层；层叠在上述高电阻层上的沟道层；层叠在上述沟道层上的、成为阻挡层的氮化物半导体层；在上述氮化物半导体层上相互隔开间隔地配置的源极电极和漏极电极；和形成在上述源极电极与上述漏极电极之间且形成在上述氮化物半导体层上的、直接与上述氮化物半导体层连接或者经绝缘膜与上述氮化物半导体层连接的栅极电极，上述缓冲层的上述高电阻层侧的碳浓度为0.8×1019/cm3以上且为1.0×1021/cm3以下，上述高电阻层的上述缓冲层侧的碳浓度为3.7×1018/cm3以上且为1.0×1021/cm3以下，上述高电阻层的上述沟道层侧的碳浓度为1.4×1019/cm3以上且为1.0×1021/cm3以下。这里，上述氮化物半导体层为由AlxInyGa1－x－yN(x≥0、y≥0、0≤x+y≤1)表示的物质即可。另外，所谓上述缓冲层的高电阻层侧的碳浓度是指，缓冲层中位于比层厚方向的中央靠高电阻层侧的一部分的碳浓度。另外，所谓上述高电阻层的缓冲层侧的碳浓度是指，高电阻层中位于比层厚方向的中央靠缓冲层侧的一部分的碳浓度。另外，所谓上述高电阻层的缓冲层侧的碳浓度是指，高电阻层中位于比层厚方向的中央靠沟道层侧的一部分的碳浓度。在一个实施方式的场效应晶体管中，上述缓冲层的上述高电阻层侧的碳浓度为1.2×1019/cm3以上，上述高电阻层的上述缓冲层侧的碳浓度为4.4×1018/cm3以上，上述高电阻层的上述沟道层侧的碳浓度为1.6×1019/cm3以上。在一个实施方式的场效应晶体管中，上述缓冲层的上述高电阻层侧的碳浓度为1.6×1019/cm3以上，上述高电阻层的上述缓冲层侧的碳浓度为5.4×1018/cm3以上，上述高电阻层的上述沟道层侧的碳浓度为1.9×1019/cm3以上。在一个实施方式的场效应晶体管中，上述高电阻层的碳浓度随着从上述缓冲层侧靠近上述沟道层侧而增加。专利技术效果本专利技术的场效应晶体管包括：衬底；层叠在衬底上的缓冲层；层叠在该缓冲层上的高电阻层；层叠在该高电阻层上的沟道层；和层叠在所述沟道层上的、成为阻挡层的氮化物半导体层。该缓冲层的高电阻层侧的碳浓度为0.8×1019/cm3以上且为1.0×1021/cm3以下。另外，上述高电阻层的缓冲层侧的碳浓度为3.7×1018/cm3以上且为1.0×1021/cm3以下。另外，上述高电阻层的沟道层侧的碳浓度为1.4×1019/cm3以上且为1.0×1021/cm3以下。其结果是，能够使寿命飞跃性地延长。因此能够充分地提高可靠性。附图说明图1是本专利技术的一个实施方式的场效应晶体管的示意性剖面图。图2是关于缓冲层的高电阻层侧的碳浓度的图表。图3是关于高电阻层的缓冲层侧的碳浓度的图表。图4是关于高电阻层的沟道层侧的碳浓度的图表。图5是表示条件A的晶体管的漏泄电流与漏极电压的关系的图表。图6是表示条件B的晶体管的漏泄电流与漏极电压的关系的图表。图7是表示条件C的晶体管的漏泄电流与漏极电压的关系的图表。图8是表示条件D的晶体管的漏泄电流与漏极电压的关系的图表。图9A是表示高电阻层的缓冲层侧的碳浓度与Isub反转电压的关系的图表。图9B是表示高电阻层的沟道层侧的碳浓度与Isub反转电压的关系的图表。图9C是表示缓冲层的高电阻层侧的碳浓度与Isub反转电压的关系的图表。具体实施方式以下，利用图示的实施方式详细地说明本专利技术的场效应晶体管。图1是将本专利技术的一个实施方式的场效应晶体管在与层厚方向垂直的面切断的示意性剖面图。本专利技术的场效应晶体管包括：作为硅衬底的衬底1；层叠在该衬底1上的缓冲层2；层叠在该缓冲层2上的高电阻层3；层叠在该高电阻层3上的沟道层4；层叠在该沟道层4上的阻挡层5；在该阻挡层5上相互隔开间隔地配置的源极电极11和漏极电极12；形成在该源极电极11与漏极电极12之间且形成在阻挡层5上的栅极电极13。另外，在阻挡层5与栅极电极13之间形成有第一绝缘膜20。另外，第二绝缘膜21覆盖阻挡层5的上表面中的没有被源极电极11和漏极电极12覆盖的区域的大致全部。此外，阻挡层5是氮化物半导体层的一例。上述缓冲层2由多个AlN和多个AlxGa1-xN(0≤x＜1)构成。更详细而言，缓冲层2具有AlN和AlxGa1-xN交替层叠的超晶格结构。使该AlxGa1-xN的Al组分x在深度方向上固定。另外，将上述多个AlN和多个AlxGa1-xN合在一起的层厚、即缓冲层2的层厚为2.3μm。缓冲层2的主要目的是确保从阻挡层5到衬底1的耐压。另外，上述缓冲层2形成为，高电阻层3侧的碳浓度为0.8×1019/cm3以上，优选为1.6×1019/cm3以上，并且为1.0×1021/cm3以下。缓冲层2在高电阻层3侧的碳浓度超过1.0×1021/cm3时，结晶性劣化，开始产生耐压降低或者漏泄增加等的副作用。上述高电阻层3为碳浓度高的GaN层，层厚为840nm。该高电阻层3的主要目的是使从源极-漏极之间的沟道层4经下方的漏泄降低。因此，使高电阻层3的电阻比沟道层4的电阻高。另外，上述高电阻层3，碳浓度在深度方向的整个区域中为3.7×1018/cm3以上，优选为5.4×1018/cm3以上的碳浓本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种场效应晶体管，其特征在于，包括：衬底(1)；层叠在所述衬底(1)上的缓冲层(2)；层叠在所述缓冲层(2)上的高电阻层(3)；层叠在所述高电阻层(3)上的沟道层(4)；层叠在所述沟道层(4)上的、成为阻挡层的氮化物半导体层(5)；在所述氮化物半导体层(5)上相互隔开间隔地配置的源极电极(11)和漏极电极(12)；和形成在所述源极电极(11)与所述漏极电极(12)之间且形成在所述氮化物半导体层(5)上的、直接与所述氮化物半导体层(5)连接或者经绝缘膜(20)与所述氮化物半导体层(5)连接的栅极电极，所述缓冲层(2)的所述高电阻层(3)侧的碳浓度为0.8×1019/cm3以上且为1.0×1021/cm3以下，所述高电阻层(3)的所述缓冲层(2)侧的碳浓度为3.7×1018/cm3以上且为1.0×1021/cm3以下，所述高电阻层(3)的所述沟道层(4)侧的碳浓度为1.4×1019/cm3以上且为1.0×1021/cm3以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.07.19 JP 2013-1505441.一种场效应晶体管，其特征在于，包括：
衬底(1)；
层叠在所述衬底(1)上的缓冲层(2)；
层叠在所述缓冲层(2)上的高电阻层(3)；
层叠在所述高电阻层(3)上的沟道层(4)；
层叠在所述沟道层(4)上的、成为阻挡层的氮化物半导体层(5)；
在所述氮化物半导体层(5)上相互隔开间隔地配置的源极电极
(11)和漏极电极(12)；和
形成在所述源极电极(11)与所述漏极电极(12)之间且形成在
所述氮化物半导体层(5)上的、直接与所述氮化物半导体层(5)连
接或者经绝缘膜(20)与所述氮化物半导体层(5)连接的栅极电极，
所述缓冲层(2)的所述高电阻层(3)侧的碳浓度为0.8×1019/
cm3以上且为1.0×1021/cm3以下，
所述高电阻层(3)的所述缓冲层(2)侧的碳浓度为3.7×1018/
cm3以上且为1.0×1021/cm3以下，
所述高电阻层(...

【专利技术属性】
技术研发人员：永久哲三，吐田真一，
申请(专利权)人：夏普株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP