场效应晶体管制造技术

提供一种不使用p型的β‑Ga

Field effect transistor

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】场效应晶体管
本专利技术涉及场效应晶体管。
技术介绍
以往，已知一种在半导体层埋入了栅极电极的沟槽型的Ga2O3系MOSFET(例如，参照专利文献1)。一般来说，沟槽型的MOSFET具有导通电阻比平面型的MOSFET低的特征。根据专利文献1，当使用p型的β-Ga2O3单晶膜作为供栅极电极埋入的半导体层时，与使用无掺杂的β-Ga2O3单晶膜时相比，阈值电压变高。所以，为了在操控大电流的功率器件中得到充分的截止泄漏特性(off-stateleakagecharacteristics)，要求将栅极电极埋入于p型的β-Ga2O3单晶膜。现有技术文献专利文献专利文献1：特开2016-15503号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题然而，p型的β-Ga2O3单晶的制作是非常困难的，因此，要制造专利文献1所述的在p型的β-Ga2O3单晶膜埋入有栅极电极的Ga2O3系MOSFET并不容易。本专利技术的目的在于，提供一种不使用p型的β-Ga2O3单晶且截止泄漏特性和耐压优异的Ga2O3系的场效应晶体管。用于解决问题的方案为了达到上述目的，本专利技术的一方面提供下述[1]～[7]的场效应晶体管。[1]一种场效应晶体管，具备：n型半导体层，其包括Ga2O3系单晶，具有在一个面上开口的多个沟槽；栅极电极，其埋入于上述多个沟槽中的每一个沟槽；源极电极，其连接到上述n型半导体层的相邻的上述沟槽之间的台面形状区域；以及漏极电极，其直接或间接地连接到上述n型半导体层的与上述源极电极相反的一侧。[2]根据上述[1]所述的场效应晶体管，上述栅极电极包括p型半导体，上述栅极电极与上述n型半导体层接触而形成pn结。[3]根据上述[1]所述的场效应晶体管，上述栅极电极包括导体，上述栅极电极由栅极绝缘膜与上述n型半导体层绝缘。[4]根据上述[3]所述的场效应晶体管，还具备p型半导体构件，其连接到上述台面形状区域的至少一部分和上述源极电极。[5]根据上述[1]～[4]中的任意一项所述的场效应晶体管，上述源极电极的端部位于处在最外侧的上述栅极电极的侧方。[6]根据上述[1]～[5]中的任意一项所述的场效应晶体管，上述台面形状区域的宽度为0.1μm以上且2μm以下。[7]根据上述[1]～[6]中的任意一项所述的场效应晶体管，从上述n型半导体层的上述漏极电极侧的面至上述沟槽的底的距离为1μm以上且500μm以下。专利技术效果根据本专利技术，能够提供一种不使用p型的β-Ga2O3单晶且截止泄漏特性和耐压优异的Ga2O3系的场效应晶体管。附图说明图1是第1实施方式的沟槽型MOSFET(MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)的垂直截面图。图2是第1实施方式的沟槽型MOSFET的变形例的垂直截面图。图3是第1实施方式的沟槽型MOSFET的另一变形例的垂直截面图。图4是第2实施方式的沟槽型JFET(JunctionFieldEffectTransistor：结型场效应晶体管)的垂直截面图。图5是第2实施方式的沟槽型JFET的变形例的垂直截面图。图6是第3实施方式的沟槽型MOSFET的垂直截面图。图7是实施例3的沟槽型MOSFET的截面SEM(ScanningElectronMicroscope：扫描电子显微镜)观察像。图8A是示出图7的沟槽型MOSFET的DC特性的坐标图。图8B是示出图7的沟槽型MOSFET的传导特性的坐标图。具体实施方式〔第1实施方式〕(沟槽型MOSFET的构成)图1是第1实施方式的沟槽型MOSFET(MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor)1的垂直截面图。沟槽型MOSFET1是具有沟槽栅极结构的纵型的场效应晶体管。此外，本实施方式的沟槽型MOSFET1也包含后述的栅极绝缘膜13包括氧化物以外的材料的构成。沟槽型MOSFET1具备：n型半导体基板10；n型半导体层11，其形成在n型半导体基板10上，具有在上表面(与n型半导体基板10相反的一侧的面)上开口的沟槽16；栅极电极12，其以被栅极绝缘膜13覆盖的状态埋入在n型半导体层11的沟槽16内；源极电极14，其形成在n型半导体层11的上表面上；以及漏极电极15，其形成在n型半导体基板10的与n型半导体层11相反的一侧的面上。沟槽型MOSFET1可以是常截止型，也可以是常导通型，但在用作功率器件的情况下，从安全性的观点出发，通常制造成常截止型。这是为了防止在停电时源极电极14与漏极电极15导通。在常截止型的沟槽型MOSFET1中，通过向栅极电极12与源极电极14之间施加阈值电压以上的电压，会在n型半导体层11的相邻的沟槽16之间的台面形状的区域形成沟道，从漏极电极15向源极电极14流过电流。n型半导体基板10包括含有作为施主的Si、Sn等IV族元素的n型的Ga2O3系单晶。n型半导体基板10的施主浓度例如为1.0×1018cm-3以上且1.0×1020cm-3以下。n型半导体基板10的厚度例如为10μm以上且600μm以下。在此，所谓Ga2O3系单晶，是指Ga2O3单晶或者添加有Al、In等元素的Ga2O3单晶。例如，可以是作为添加有Al和In的Ga2O3单晶的(GaxAlyIn(1-x-y))2O3(0<x≤1，0≤y<1，0<x+y≤1)单晶。在添加了Al的情况下，带隙会变宽，在添加了In的情况下，带隙会变窄。此外，上述的Ga2O3单晶例如具有β型的晶体结构。n型半导体基板10的面方位没有特别限制，但优选是构成n型半导体层11的Ga2O3系单晶的生长速度变大的(001)面。n型半导体层11包括含有作为施主的Si、Sn等IV族元素的n型的Ga2O3系单晶。n型半导体层11具有：沟道层11b，其供栅极电极12埋入，在施加了栅极电压时会形成沟道；沟道层11b之下的用于保持耐压的漂移层11a；以及接触层11c，其通过离子注入或者外延生长等形成于n型半导体层11的上表面附近，用于使源极电极14与n型半导体层11进行欧姆连接。从n型半导体层11的漏极电极15侧的面(n型半导体基板10与n型半导体层11的界面)至沟槽16的底的距离D为决定沟槽型MOSFET1的耐压特性的参数之一，当假设Ga2O3的击穿场强稳定在作为根据带隙的推定值的8MV/cm时，例如，为了得到家电、车载等所使用的耐压600V的性能，距离D需要为至少1～2μm左右以上，为了得到工业设备等所使用的耐压1200V，距离D需要为3μm左右以上，为了得到新干线等大型的运输设施所使用的耐压3300V，距离D需要为8～9μm左右以上，为了得到发电和输电等大功率用途中的耐压6600V，距离D需要为16～17本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种场效应晶体管，其特征在于，具备：/nn型半导体层，其包括Ga

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170929 JP 2017-1917411.一种场效应晶体管，其特征在于，具备：
n型半导体层，其包括Ga2O3系单晶，具有在一个面上开口的多个沟槽；
栅极电极，其埋入于上述多个沟槽中的每一个沟槽；
源极电极，其连接到上述n型半导体层的相邻的上述沟槽之间的台面形状区域；以及
漏极电极，其直接或间接地连接到上述n型半导体层的与上述源极电极相反的一侧。


2.根据权利要求1所述的场效应晶体管，
上述栅极电极包括p型半导体，
上述栅极电极与上述n型半导体层接触而形成pn结。


3.根据权利要求1所述的场效应晶体管，
上述栅极电极...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐佐木公平，
申请(专利权)人：株式会社田村制作所，诺维晶科股份有限公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP