【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及微电子器件，更具体地说，涉及晶体管例如金属半导体场效应晶体管(MESFET)。
技术介绍
在工作于高频，诸如射频(500MHz)、S波段(3GHz)和x波段(10GHz)的同时，要求高功率处理能力(＞20w)的电路，近年来，变为更加流行。由于高功率、高频电路的增加，对于能够可靠工作于射频和更高频率，但仍能处理较高的功率负载的晶体管的需求相应增大。以前，双极性晶体管和功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)已经用于高功率的用途，但是这样的器件的功率处理能力在较高工作频率下可能受到限制。结型场效应晶体管(JFET)一般用于高频应用，但是以前已知的JFET的功率处理能力可能还是受到限制。最近，已经为高频应用开发了金属半导体场效应晶体管(MESFET)。MESFET结构最好可以用于高频应用，因为仅仅多数载流子承载电流。推荐MESFET设计优于当前的MOSFET设计，因为栅极电容减小，允许栅极输入有较短的切换时间。因此，尽管所有场效应晶体管都只利用多数载流子来携带电流，但是MESFET的Schottky栅极结构可能使MESFET在高频应用上更好。除结构的类型以外，或许更基本的是，形成晶体管的半导体材料的特性也影响工作参数。在影响晶体管工作参数的特性中，电子迁移率、饱和电子漂移速度、击穿电场和导热率可能对晶体管高频和高功率特性影响最大。电子迁移率是在电场存在的情况下，电子能够多快被加速到它的饱和速度的一种量度。过去，推荐采用电子迁移率高的半导体材料，因为可以用较小的电场产生较大的电流，结果当施加电场时，得到较快的响应时间。饱和电子漂移速度是电子...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种金属半导体场效应晶体管(MESFET)的单元，它包括MESFET，它具有源极、漏极和栅极，所述栅极在所述源极和所述漏极之间，并在n型导电沟道层上；和p型导电区，它在所述源极的下面并且具有伸向所述漏极的端部，所述p型导电区与所述n型导电沟道层彼此隔开并在电气上连接到所述源极。2.如权利要求1所述的MESFET，其中所述栅极延伸到所述n型导电沟道层内。3.如权利要求1所述的MESFET，其中所述栅极具有第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁在所述栅极的源极侧，而所述第二侧壁在所述栅极的漏极侧，并且其中所述p型导电区在不延伸过所述栅极的所述第一侧壁的情况下从所述源极的下面延伸到所述栅极的所述第一侧壁。4.如权利要求1所述的MESFET，其中所述栅极具有第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁在所述栅极的源极侧，而所述第二侧壁在所述栅极的漏极侧，而且其中所述p型导电区从所述源极的下面延伸到所述第一侧壁的所述源极侧上所述第一侧壁的约0.1到约0.3μm范围内。5.如权利要求1所述的MESFET，其中所述栅极具有第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁在所述栅极的源极侧，而所述第二侧壁在所述栅极的漏极侧，而且其中所述p型导电区在不延伸过所述栅极的所述第二侧壁的情况下，从所述源极下面延伸到所述栅极的所述第二侧壁。6.如权利要求1所述的MESFET，其中所述栅极具有第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁在所述栅极的所述源极侧，而所述第二侧壁在所述栅极的所述漏极侧，而且其中所述p型导电区从所述源极下面延伸到所述栅极的所述第一和第二侧壁之间。7.如权利要求1所述的MESFET，其中所述p型导电区在不延伸到漏极触点下面的情况下从源极触点和/或源极注入区的下面延伸。8.如权利要求1所述的MESFET，其中所述p型导电区在不延伸到漏极注入区下面的情况下从源极触点和/或源极注入区下面延伸。9.如权利要求1所述的MESFET，其中还包括碳化硅(SiC)衬底，所述p型导电区设置在所述SiC衬底上，其中所述n型导电沟道层包括n型导电碳化硅(SiC)，而且其中所述p型导电区包括p型导电SiC。10.如权利要求1所述的MESFET，其中还包括碳化硅(SiC)衬底，所述p型导电区的至少一部份设置在所述SiC衬底内。11.如权利要求9所述的MESFET，其中所述p型导电区设置在所述SiC衬底内而且延伸到所述SiC衬底中约0.4μm。12.如权利要求9所述的MESFET，其中所述p型导电区具有从约1.0×1018cm-3到约1.0×1020cm-3的载流子浓度。13.如权利要求9所述的MESFET，其中所述n型导电沟道层包括所述p型导电区上的第一n型导电沟道层和在所述第一n型导电沟道层上的第二n型导电沟道层。14.如权利要求13所述的MESFET，其中所述第一n型导电沟道层具有约3×1017cm-3的载流子浓度，而且其中所述第二n型导电沟道层具有约1×1016cm-3的载流子浓度。15.如权利要求14所述的MESFET，其中所述第一n型导电沟道层具有约0.28μm的厚度，而所述第二n型导电沟道层具有约900的厚度。16.如权利要求15所述的MESFET，其中所述p型导电SiC区处于所述SiC衬底内，而且延伸到所述SiC衬底中约0.4μm。17.如权利要求9所述的MESFET，其中所述n型导电沟道层包括第一、第二和第三n型导电SiC沟道层，而且其中所述第一、第二和第三所述n型导电沟道层具有各自的第一、第二和第三载流子浓度。18.如权利要求9所述的MESFET，其中还包括所述SiC衬底上的所述缓冲层，其中所述p型导电区在所述缓冲层内形成。19.如权利要求18所述的MESFET，其中所述缓冲层具有约2μm的厚度。20.如权利要求19所述的MESFET，其中所述p型导电区延伸到所述缓冲层中约0.4μm。21.如权利要求18所述的MESFET，其中所述缓冲层包括以下各种材料中的至少一种p型导电SiC，它具有从约0.5×1015cm-3到约3×1015cm-3的载流子浓度；n型导电SiC，它具有小于约5×1014cm-3的载流子浓度；以及未掺杂的SiC。22.如权利要求1所述的MESFET，其中还包括衬底，所述p型导电区设置在所述衬底上；其中所述衬底包括n型导电砷化镓(GaAs)和n型导电氮化镓(GaN)中的至少一种；其中所述n型导电沟道层包括n型导电GaAs和n型导电GaN中的至少一种；以及其中所述p型导电区包括p型导电GaAs和p型导电GaN中的至少一种。23.如权利要求1所述的MESFET，其中还包括在所述n型沟道层上的第一和第二欧姆触点，它们分别定义所述源极和所述漏极；第一凹槽，它设置在所述源极和所述漏极之间，露出所述n型沟道层，所述栅极设置在所述第一凹槽内并延伸到所述沟道层中；接触通孔，它在所述源极附近，露出所述p型导电区；和第三欧姆触点，在所述露出的p型导电区上。24.如权利要求23所述的MESFET，其中还包括分别在所述漏极的所述第二欧姆触点上的第一覆盖层和在所述源极的所述第一和第三欧姆触点上和所述p型导电区的暴露部分上的第二覆盖层，其中所述第二覆盖层在电气上连接所述源极的所述第一欧姆触点和所述p型导电区暴露部分的所述第三欧姆触点。25.如权利要求23所述的MESFET，其中还包括在所述源极和所述漏极下面的所述n型导电沟道层内的注入的n型导电区，所述n型导电区的载流子浓度大于所述n型导电沟道层的载流子浓度，其中，所述第一和第二欧姆触点设置在SiC的所述n型导电区上。26.如权利要求25所述的MESFET，其中所述SiC的注入n型导电区具有约1×1019cm-3的载流子浓度。27.如权利要求23所述的MESFET，其中所述第一、第二和第三欧姆欧姆触点包括镍触点。28.如权利要求1所述的MESFET，其中还包括在所述n型沟道层上分别定义所述源极和所述漏极的第一和第二欧姆触点；第一凹槽，它设置在所述源极和所述漏极之间，露出所述n型沟道层，所述第一凹槽具有第一和第二侧壁；第二凹槽，它设置在所述第一凹槽的所述第一和第二侧壁之间，所述栅极设置在所述第二凹槽内并延伸到所述n型导电沟道层；接触通孔，它在所述源极附近，露出所述p型导电区；和第三欧姆触点，它在所述暴露的p型导电区上。29.如权利要求28所述的MESFET，其中所述n型导电沟道层包括第一和第二导电层，其中所述第一凹槽通过所述第一n型导电沟道层延伸到所述第二n型导电沟道层，并露出所述第二n型导电沟道层，并且其中所述第二凹槽延伸到所述第二n型导电区。30.如权利要求29所述的MESFET，其中所述第二凹槽延伸到所述第二n型导电区中约600。31.如权利要求1所述的MESFET，其中还包括所述p型导电区和所述n型导电沟道层之间的第二缓冲层。32.如权利要求31所述的MESFET，其中所述第二缓冲层包括p型SiC、n型SiC和未掺杂的SiC中的至少一种。33.如权利要求31所述的MESFET，其中所述第二缓冲层包括p型SiC，并具有从约1.0×1016cm-3到约5.0×1016cm-3的载流子浓度。34.如权利要求33所述的MESFET，其中所述第二缓冲层具有约1.5×1016cm-3的载流子浓度。35.如权利要求31所述的MESFET，其中所述第二缓冲层具有从约0.5μm到约1.0μm的厚度。36.如权利要求31所述的MESFET，其中所述n型导电沟道层和所述第二缓冲层形成具有侧壁的台面，所述各侧壁定义所述晶体管周边并延伸到所述n型沟道层和所述第二缓冲层。37.如权利要求36所述的MESFET，其中所述台面的所述各侧壁延伸到所述p型导电区并且延伸到所述衬底中。38.如权利要求1所述的MESFET，其中所述栅极包括所述n型导电沟道层上的所述第一栅极铬层。39.如权利要求38所述的MESFET，其中所述栅极还包括所述第一栅极层上的覆盖层，其中所述覆盖层包括铂和金。40.如权利要求1所述的MESFET，其中所述栅极包括所述n型导电沟道层上的镍的第一栅极层。41.如权利要求40所述的MESFET，其中所述栅极还包括所述第一栅极层上的覆盖层，其中所述覆盖层包括金。42.如权利要求1所述的MESFET，其中所述栅极具有从约0.4μm到约0.7μm的长度。43.如权利要求1所述的MESFET，其中从所述源极到所述栅极的距离是从约0.5μm到约0.7μm。44.如权利要求1所述的MESFET，其中从所述漏极到所述栅极的距离是从约1.5μm到约2μm。45.一种包括多个按照权利要求1的单元的MESFET，其中，从第一栅极到第二栅极的距离是从约20μm到约50μm。46.一种金属半导体场效应晶体管(MESFET)的单元，它包括碳化硅(SiC)MESFET，它具有源极、漏极和栅极，所述栅极在所述源极和所述漏极之间并在n型导电SiC沟道层上；和p型导电SiC区，它在所述源极下面，并具有伸向所述漏极的端部，所述p型导电SiC区与所述n型导电SiC沟道层彼此隔开并且在电气上连接到所述源极。47.如权利要求46所述的MESFET，其中所述栅极延伸到所述n型导电SiC沟道层。48.一种形成金属半导体场效应晶体管(MESFET)的方法，所述方法包括形成具有源极、漏极和栅极的MESFET，所述栅极在所述源极和所述漏极之间并在n型导电沟道层上；以及形成在所述源极下面并且具有伸向所述漏极的端部的p型导电区，所述p型导电区与所述n型导电沟道层彼此隔开并且在电气上连接到所述源极。49.如权利要求48所述的方法，其中形成所述栅极的步骤包括形成延伸到所述n型导电沟道区中的所述栅极。50.如权利要求48所述的方法，其中所述栅极具有第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁在所述栅极的源极侧，而所述第二侧壁在所述栅极的漏极侧；以及其中形成所述p型导电区的步骤包括形成在不延伸过所述栅极的所述第一侧壁的情况下从所述源极下面延伸到所述栅极的所述第一侧壁的所述p型导电区。51.如权利要求48所述的方法，其中所述栅极具有第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁在所述栅极的源极侧，所述第二侧壁在所述栅极的漏极侧；以及其中形成所述p型导电区的步骤包括形成从所述源极下面延伸到所述源极侧上所述栅极的所述第一侧壁的约0.1到约0.3μm范围内的所述p型导电区。52.如权利要求48所述的方法，其中所述栅极具有第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁在所述栅极的源极侧，而所述第二侧壁在所述栅...
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