(57)【要約】横方向に等間隔で配置されると同時に高ドーピング化第１導電型のソース領域層（４）およびドレイン領域層（５）、横方向に拡張すると同時にソース領域層（４）およびドレイン領域（５）を相互接続する低ドーピング濃度の第１導電型チャネル層（６）が含まれる高切換え周波数向けの横方向場効果トランジスタ。本トランジスタにはチャネル層（６）特性が制御されるために設置されるゲート電極（７）、ならびにゲート電極（７）と少なくとも部分的に重なると同時にドレイン領域層（５）まである横方向距離にあるチャネル層（６）下に設置される高ソーピング化第２導電型ベース層（８）が含まれ、前記高ドーピング化第２導電型ベース層（８）がソース領域層（４）に短絡される。本トランジスタには、また次の、a)チャネル層（６）に隣接すると同時にゲート電極（７）の少なくとも近傍でチャネル層（６）とゲート電極（７）との間に位置する半導体材料が含まれるスぺーサ層（１０）および／またはb)チャネル層（６）に隣接すると同時にチャネル層（６）と高ドーピング化第２導電型ベース層（８）間に位置する半導体材料が含まれるスぺーサ層（９）の少なくともどちらかも含まれる。【選択図】図１
2008511984.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
横方向に定間隔で配置されると同時に高ドーピング化第１導電型のソース層（４）およびドレイン領域層（５）、横方向に拡がると同時にオン状態のトランジスタのこれらの層間の電流伝導のためソース領域層（４）とドレイン領域層（５）を相互接続する低ドーピング濃度の第１導電型チャネル層（６）、およびゲート電極（７）に加えられる電位の変動により伝導あるいは遮断するチャネル層（６）特性の制御用に設置されるゲート電極（７）、並びにゲート電極（７）と少なくとも部分的に重なると同時にドレイン領域層（５）まで、ある横方向の距離にあるチャネル層（６）下に設置される高ドーピング化第２導電型ベース層（８）が含まれて前記高ドーピング化第２導電型ベース層（８）がソース領域層（４）に短絡されるとともに、以下の
a)チャネル層（６）に隣接すると同時に、少なくともゲート電極（７）の近傍においてチャネル層（６）とゲート電極（７）の間に位置する半導体材料が含まれるスぺーサ層（１０）および／または
b)チャネル層（６）に隣接すると同時にゲート電極（７）の少なくとも近傍にチャネル層（６）と高ドーピング化第２導電型ベース層（８）間に位置する半導体材料が含まれるスぺーサ層（９）のうちの少なくとも１つが含まれることを特徴とする高切換え周波数向け横方向場効果トランジスタ。
【請求項２】
チャネル層（６）および高ドーピング化第２導電型ベース層（８）間に位置するスぺーサ層（９）がチャネル層（６）とゲート電極（７）間に位置するスぺーサ層（１０）より厚いことを特徴とする請求項１に記載のトランジスタ。
【請求項３】
ゲート電極（７）がゲート電極（７）とチャネル層（６）間に位置するスペース層（１０）内に引っ込められることを特徴とする請求項１あるいは請求項２に記載のトランジスタ。
【請求項４】
スぺーサ層（９、１０）が高ドーピング化第２導電型ベース層（８）からドレイン領域層（５）まで延びることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載のトランジスタ。
【請求項５】
スぺーサ層（９、１０）がソース領域層（４）からドレイン領域層（５）まで全体に拡がることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載のトランジスタ。
【請求項６】
トランジスタの前記層に次の、シリコン、シリコンカーバイド、IIIBニトリド群、ガリウムヒ素、あるいは任意のその他III-V半導体群のうちの半導体材料の少なくとも一つが含まれることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれかに記載のトランジスタ。
【請求項７】
トランジスタの前記層に6H、4H、3C、および15Rとして知られるシリコンカーバイドの任意の主結晶体ポリタイプが含まれることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれかに記載のトランジスタ。
【請求項８】
シリコンカーバイドがトランジスタの層を構成する半導体材料として使用される場合に第１導電型がｎ型であると同時に第２導電型がｐ型であることを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれかに記載のトランジスタ。
【請求項９】
チャネル層（６）のドーピング濃度がスぺーサ層（９，１０）のドーピング濃度より高いことを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれかに記載のトランジスタ。
【請求項１０】
シリコンカーバイドがチャネル層（６）の半導体材料として使用される場合にこの層のドーピング濃度が1〜10x1017cm-3であることを特徴とする請求項１から請求項９までのいずれかに記載のトランジスタ。
【請求項１１】
シリコンカーバイドがチャネル層（６）の半導体材料として使用される場合にこの層の厚みが0.1〜0.3μｍの間であることを特徴とする請求項１から請求項１０までのいずれかに記載のトランジスタ。
【請求項１２】
シリコンカーバイドがチャネル層（６）の半導体材料として使用される場合に該ドーピング濃度の製品およびこの層の厚み（ドーズ量）がおよそ1x101３cm-２であることを特徴とする請求項１から請求項１１までのいずれかに記載のトランジスタ。
【請求項１３】
シリコンカーバイドが高ドーピング化第２導電型ベース層（８）の半導体材料として使用される場合にこの層のドーピング剤としてアルミニウム、ベリリウムあるいはボロンがとして使用されることを特徴とする請求項１から請求項１２までのいずれかに記載のトランジスタ。
【請求項１４】
高ドーピング化第２導電型ベース層（８）がゲート電極（７）と完全に重なることを特徴とする請求項１から請求項１３までのいずれかに記載のトランジスタ。
【請求項１５】
ゲート電極７とスぺーサ層１０との間に設置されるトランジスタに絶縁層が含まれることを特徴とする請求項１から請求項１４までのいずれかに記載のトランジスタ。
【請求項１６】
1 MHzを越える、好ましくは1GHzを越える切換え周波数向けに構成されることを特徴とする請求項１から請求項１５までのいずれかに記載のトランジスタ。
【請求項１７】
少なくとも一つの場効果トランジスタが含まれる請求項１から請求項１６までのいずれかに記載の装置。
【請求項１８】
ゲート電極（７）がその後引き続いて形成される位置の少なくとも近傍において、パターン化された第２導電型ベース層（８）、すなわち制約された横方向拡がりを伴うベース層の上面のスぺーサ層（９）の形成、スぺーサ層（９）の上面の第１導電チャネル層（６）の形成、および／または第１導電型チャネル層（６）の上面のスぺーサ層（１０）の形成段階が含まれることを特徴とする請求項１から請求項１６までのいずれかに記載の横方向場効果トランジスタの製造方法。
【請求項１９】
スぺーサ層（９，１０）およびパターン化された高ドーピング化第２導電型ベース層（８）がエピタキシャルに成長することを特徴とする請求項１８に記載のトランジスタの製造方法。
【請求項２０】
請求項１から請求項１６までのいずれかに記載のトランジスタの使用あるいは1Wを越える電力が使用される切換え高周波数信号向けの請求項１７に記載の装置。
【請求項２１】
請求項１から請求項１６までのいずれかに記載のトランジスタの使用あるいはワイヤレス通信システム、デジタル放送、極超短波暖房、レーダーシステム向けの基地ステーションおよびプラズマ発生におけるといったような高電力無線周波数および極超短波の応用における請求項１７に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高切換え周波数（1MHzを越えるとともに好ましくは1GHzを越える）向けのJFET, MESFET, MISFET あるいはMOSFETといった横方向場効果トランジスタに関する。該トランジスタには、横方向に定間隔で配置されると同時に高ドーピング化ｎ型のソース領域層およびドレイン領域層、横方向に拡がると同時にトランジスタのオン状態のこれらの層間の電流伝導のためにソース領域層とドレイン領域層が相互連結される低ドーピング濃度のｎ型チャネル層が含まれる。
【０００２】
トランジスタにはゲート電極に加えられる電位の変動によって伝導あるいは遮断するチャネル層の特性の制御のために設置されるゲート電極またも含まれる。さらに、トランジスタには、ゲート電極に少なくとも部分的に重なると同時にドレイン領域層まである横方向距離にあるチャネル層下に設置される高ドーピング化ｐ型ベース層が含まれ、前記高ドーピング化ｐ型ベース層がソース領域層に短絡される。
【０００３】
本発明はまた少なくとも一つのこのようなトランジスタが含まれる装置およびこのような場効果トランジスタの製造方法にも関係する。本発明の方法が使用されて製造される場効果トランジスタは、特に、移動電話、デジタル放送、極超短波暖房、レーダーシステムといったワイヤレス通信システム向け基地ステーションおよびプラズマ発生におけるような高出力無線周波数および極超短波向けに意図されるが、これらに限るものではない。場効果トランジスタ（FET）では、ゲートはソース領域とドレイン領域間に形成される基本的なチャネル層に流れる層電流を制御するために利用される。トランジスタの作動中に電圧はゲートとソースならびにドレイン領域間の電場を生み出すためにゲートに供給され、これがチャネルの導線性を帯びる。
【０００４】
ゲートにある大きさの電位が加えられると同時に、空乏領域がチャネル層下の該領域に拡がるチャネル層が形成され、これによりチャネル層を通過する電流が遮断されると同時にトランジスタがオフ状態にあることなることなる。この電圧が加えられない時には空乏領域は形成されず、チャネル層は連続的になると同時に電流がソースおよびドレイン接触間に流れるとともにトランジスタはオン状態になる。、従って、これら両極端間の作用電圧に関して装置を流れる電流は作用電圧自身の関数である。
【０００５】
FETのゲートはコンデンサーの電荷量が装置を流れる電流を規制するコンデンサーとして作用する。高周波装置により充電あるいは放電に必要な時間が最小化されるよう
この静電容量の大きさが最小化されて切換え速度が最適化される。静電容量の合計はゲート長すなわちトランジスタのソース領域とドレイン領域の間のゲートの横方向範囲に応じて変化する。高周波場効果トランジスタはオン状態でチャネル電流が増加するだけでなくチャネルおよびゲート静電容量のキャリア乗換え時間が最小となるよう短いゲートが必要とされる。従って、ゲートが短いほどますます高い出力かつますます高い作用周波数が生じる。
【０００６】
しかしながら、望ましくない短チャネル効果はゲート長が減少するにつれて無視できなくなくなる。非常に短いゲートを伴うトランジスタにより増加するドレインバイアスを伴うドレイン飽和電流は示されないことがしばしばであると同時に、その代わりに、増加するドレインバイアスを伴うドレイン電流の連続的上昇が観察される。これはドレインバイアスによるゲート下のチャネルの変調のため起こる。さらに、極端な場合には寄生２極式トランジスタは高ドレインバイアスでスイッチオンとなる場合があって、この状態でソースおよびドレインは寄生トランジスタのコレクタ兼エミッタとして作用すると同時に、基板あるいはバッファ層であるチャネル層の隣の層がその後ベースとなる。この効果は低出力高周波数トランジスタにとっては特に重要ではないかも知れないが、高出力トランジスタの性能を徐々に支配し、ドレインバイアスにより全出力が増加するように出来るだけ高くすべきである。
【０００７】
近年では、高出力かつ高周波数トランジスタのシリコンカーバイド（SiC）の利用に関心が増えてきている。SiCトランジスタはシリコンおよび従来のIII-V群半導体が適切には機能し得ない高温ならびに腐食環境における利用に相応しい。SiCはその広いバンドギャップ、高熱伝導性、高飽和電子ドリフト速度、低絶縁常数、ならびに高電気絶縁破壊場のため半導体として極めて有用である。さらに、SiCは熱的、化学的かつ機械的に安定している。
【０００８】
米国特許6 127 695号には、ソース領域層および横方向に等間隔で配置されるドレイン領域層ならびに高ドーピング化ｎ型が含まれる高周波数切換え向けの横方向SiC場効果トランジスタが公開されている。低ドーピング濃度のｎ型チャネル層は、オン状態のトランジスタのこれらの層の間に電流を伝えるために横方向に延びると同時にソース領域層およびドレイン領域層を相互接続する。高ドーピング化ｐ型ベース層、あるいは「空乏ストッパー」は少なくとも部分的にゲートに重なると同時にドレイン領域層まで横方向のある距離にあるチャネル層に隣接して設置され、前記ベース層はソース領域層に短絡される。
【０００９】
高ドーピング化ｐ型ベース層により場効果トランジスタのあり得る作用速度が増加すると同時に、これによりソース領域層からドレイン領域層までの空乏領域の拡張が阻止されてより高い出力で作用することが可能となる。従って、電場は高ドーピング化ベース層によって完全に遮断される結果、たとえゲートの横方向長さが非常に短くても寄生２極トランジスタは形成不可能となる。さらに、こうして生まれたｐ−ｎ接合部はショットキーバリヤよりさらに高圧の遮断が可能であり可能な出力が上昇する結果になる。高ドーピング化ベース層の横方向拡張部は限られるのでドレイン対ゲート静電容量が低く維持されるドレイン領域の下方には延びない。
【００１０】
一方で、このような構造は、トランジスタ性能の改良によっても、絶縁体の存在に捕まるキャリアになりやすく、結局は、キャリアはトラップ（すなわち、絶縁体と半導体間の境界部における電気的に活性な欠陥）によってこれらの元のバンドに逃げ戻るまでしばらく収容される。トラッピングによりチャネル層を流れる電流が減少すると同時に構成要素の性能が影響される。高ドレインバイアスが作用する場合に表面状態に関連する不安定性が生じる点もまた発見された。
【特許文献１】米国特許6 127 695号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は前置きで定義されたタイプの横方向場効果トランジスタを提供することであり、これは増加した作用速度を持ち、高出力で作用され得るとともに先行技術よりもさらに熱的に安定しておりかつ先行技術のトランジスタの場合に関連する上述の欠点を排除するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この目的は横方向に定間隔で配置されると同時に高ドーピング化第１導電型のソース領域層およびドレイン領域層、横方向に延びると同時にオン状態のトランジスタのこれらの層間に電流を伝えるためのソース領域層とドレイン領域層を相互に接続する低ドーピング濃度の第１導電型チャネル層が含まれる高切換え周波数向けの横方向場効果トランジスタによって達成される。該トランジスタにはゲート電極に加えられる電位の変動により伝導あるいは遮断するチャネル層の特性が制御されるために設置されるゲート電極もまた含まれる。
【００１３】
トランジスタには、また、高ドーピング化第２導電型ベース層すなわち、少なくとも部分的にゲート電極と重なると同時にドレイン領域層まで一定横方向距離にあるチャネル層下に設置される空乏ストッパーが含まれ、前記の高ドーピング化第２導電型ベース層はソース領域層に短絡される。さらに、該トランジスタには次の少なくとも１つが含まれる。すなわち、a)チャネル層に隣接すると同時にチャネル層とゲート電極の少なくとも周辺にあるゲート電極間に位置する半導体材料が含まれるスぺーサ層、
および／または、b)チャネル層に隣接すると同時に、ゲート電極の少なくとも周辺にあるチャネル層と高ドーピング化第２導電型ベース層間に位置する半導体材料が含まれるスぺーサ層
【発明の効果】
【００１４】
両スぺーサ層が利用される場合にチャネル層を通る電流はゲート電極およびトランジスタの表面から、および／または、高ドーピング化第２導電型ベース層からある距離に位置する。チャネル層とゲート電極間のスぺーサ層の利用によりトラッピングが排除されるのでチャネル層のより高い通過電流が可能となる。
【００１５】
チャネル層と高ドーピング化第２導電型ベース層間のスぺーサ層の利用により、高ドーピング化第２導電型ベース層が寄生ゲートであるのでトランジスタの性能が改善される。本発明のさらに別の好ましい実施例によると、チャネル層と高ドーピング化第２導電型ベース層間に位置するスぺーサ層はチャネル層とゲート電極間に位置するスぺーサ層より厚い。従って、チャネル層はこれにより閾値電圧が制御されると同時に良好なショットキー接触がもたらされるよう高ドーピング化第２導電型ベース層から出来るだけ都合良く遠くかつゲート電極に出来るだけ近くに配置される。
【００１６】
また本発明の別の好ましい実施例によると、ゲート電極は閾値電圧が制御されるようゲート電極とチャネル層間に位置するスぺーサ層に引っ込められる。チャネル層にゲート電極が近いほどショットキー接触は良くなる。
【００１７】
本発明の好ましい実施例によると、スぺーサ層／層群は高ドーピング化第２導電型ベース層からドレイン領域層まで延びる。本発明のまた別の好ましい実施例によると、スぺーサ層はソース領域層からドレイン領域層まで全体に延びる。
【００１８】
本発明のさらに好ましい実施例によると、前記トランジスタの層には以下の半導体材料、すなわち、6H, 4H, 2H, 3C および 15Rとして知られるシリコンカーバイドの任意の主結晶ポリタイプが含まれるシリコン、シリコンカーバイド、およびIIIB群ニトリド、ガリウムヒ素あるいは任意のその他III-V群半導体のうちの少なくとも一つが含まれる。
【００１９】
本発明のさらに別の好ましい実施例によると、シリコンカーバイドがトランジスタの層を構成する半導体材料として使用される場合、第１導電型はｎ型であると同時に第２導電型はｐ型である。自由電子の移動性がSiCのバレンスバンドの正孔よりさらに相当高いので、ｎ型導電性チャネルはSiCトランジスタで好まれる。
【００２０】
本発明の好ましい実施例によると、チャネル層のドーピング濃度はスぺーサ層（層群）のドーピング濃度よりさらに高い。本発明のさらに別の好ましい実施例によると、シリコンカーバイドはこの層向けの半導体材料として使用される場合、チャネル層のドーピング濃度は1〜10x1017cm-3である。
【００２１】
チャネル層は高度にドーピングされるのでチャネル層におけるキャリアの移動性は不純物によるキャリアの拡散により抑制される。しかしながら、高ドーピング化チャネル層におけるキャリアの移動性は高温にて極めて低い温度依存性を有する。これにより常に相当な熱散逸のある高温での適用ならびに高出力の適用における使用に相応しいさらに高い熱的安定性のある構成要素がもたらされる。
【００２２】
本発明の好ましい実施例によると、シリコンカーバイドがチャネル層向けの半導体材料として使用される場合、この層は0.1〜0.3μｍの厚みを有する。本発明の別の好ましい実施例によると、シリコンカーバイドがチャネル層向けの半導体材料として使用される場合、ドーピング濃度の製品でこの層の厚み（ドーズ量）はおよそ1x1013cm-2である。
【００２３】
本発明の好ましい実施例によると、シリコンカーバイドが第２導電型ベース層向けの半導体材料として使用される場合、高度にドーピングされるこの層向けのドーピング剤としてアルミニウム、ベリリウム、あるいはボロンが使用される。アルミニウムは、アルミニウム受容体が例えばボロンより低い熱的活性エネルギーを有すると同時に、従って、アルミニウムドーピングされたSiC層向けに、より高い導電性が得られるので好ましいタイプのドーピング剤である。本発明の好ましい実施例によると、より良好な高温能力がもたらされるようゲート電極とスぺーサ層間に１つの絶縁層が間に設置される。
【００２４】
本発明のさらに別の好ましい実施例によると、高度にドーピングされる第２導電型ベース層はゲート電極と全体的に重なる。本発明のさらに別の好ましい実施例によると、高ドーピング化ｐ型ベース層によりソースとゲートのドレイン側縁との間の全体領域が保護され得る。
【００２５】
本発明はまた上述の任意の好ましい実施例による少なくとも１つの場効果トランジスタが含まれる装置にも関係する。
【００２６】
本発明はまた上述の任意の好ましい実施例による横方向場効果トランジスタの製造方法にも関連する。該方法にはパターン化された第２導電型ベース層上のスぺーサ層、すなわち、制約された横方向拡張部を伴うベース層の形成、スぺーサ層の上の第１導電型チャネル層の形成、およびゲート電極および／またはゲート電極が連続して形成される予定の位置近傍の第１導電型チャネル層上のスぺーサ層の形成の段階が含まれる。
【００２７】
本発明のさらに別の好ましい実施例によると、スぺーサ層（層群）およびパターン化された高ドーピング化第２導電型ベース層がエピタキシャルに成長される。
【００２８】
本発明は、1 MHzを越える、好ましくは1 GHzを越える切換え高周波数向けの本発明によるトランジスタの利用に関すると同時に、これにより1 Wを越える出力を伴う高周波数信号が切換えられる。さらに、本発明の有利な特色と合わせて追加の利点が以下の説明ならびにその他の従属する請求項により明らかになろう。
【００２９】
すべての図面において同一の特色部分を指示するため同一番号が振られた。
【００３０】
以降の説明と図面により本発明が公開された実施例に限定されることは意図されていない。公開された実施例はあくまでも本発明の原理を例示するにすぎない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
次に続く例はSiC場効果トランジスタに関連するが本発明は任意の半導体材料が含まれる場効果トランジスタに関係する。SiC中の自由電子の移動性はバレンスバンド正孔の移動性よりも相当に高いためすべての極超短波SiCトランジスタはｎ-ｐ-ｎ型である。従って、ｎ-ｐ-ｎトランジスタが例に挙げられる。
【００３２】
図１に示されるトランジスタには金属化層１の裏面側の上部にSiCの層が含まれる。該トランジスタには半絶縁基板層２およびキャリア搬送時の半絶縁基板にあるディープセンター効果を最小にするｐ型緩衝層３が含まれる。緩衝層のドーピングレベルは高周波数損失を低レベルに保つよう低くなくてはならない。
【００３３】
該トランジスタにはさらに横方向に等間隔に配置される高ドーピング化ソース領域層４および高ドーピング化ドレイン領域層５が含まれる。ソース接触４aおよびドレイン接触５aがこれらの層上に設置される。ｎ型チャネル層６が横方向に延びると同時に、トランジスタがオン状態にあるこれらの層間に電流が伝えられるためにソース領域層４とドレイン領域層５と相互に接続される。チャネル層６厚みはおよそ0.2μｍである。
【００３４】
該トランジスタにはまたソース領域層４とドレイン領域層５間のチャネル層６の上部に設置されると同時に、ゲート電極７とチャネル層６との間に位置するスぺーサ層１０のくぼみに置かれるゲート電極７も含まれる。該ゲート電極７は、ソース抵抗が最小となると同時にオン状態電流が最大となるようにソース領域層４aの縁に極めて近くに設置されるかあるいはこれに重ねられる。電圧がソース接触４aとドレイン接触５a間に加えられる時、電流はゲート電極７によって制御されてこれらの２ヶ所の接触間のチャネル層６に流れ、つまりはゲート電極７により前記電流はこれに作用する電位によって制御される。
【００３５】
高ドーピング化ｐ型ベース層８がゲート電極７に重なると同時にドレイン領域層５まである横方向距離のあるチャネル層６下に設置される。高ドーピング化ｐ型ベース層８は金属ソース接触４aによってソース領域層４に短絡される。ソース領域４は高ドーピング化ｐ型ベース層８と直接接触状態で設置される。ソース領域層４と高ドーピング化ｐ型ベース層８間に形成されるｐｎ接続部は静電容量が高く、これによりソースまでの高周波数信号の効果的なシンクがもたらされる。
【００３６】
描かれたトランジスタはチャネル層６に隣接すると同時に、チャネル層６と高ドーピング化ｐ型ベース層８間に位置する半導体材料だけでなくチャネル層６に近接すると同時にチャネル層６とゲート電極７間に位置する半導体材料が含まれるスぺーサ層１０も含まれるスぺーサ層９が含まれる点で先行技術によるトランジスタとは異なる。示された実施例のスぺーサ層９および１０はソース領域層４からドレイン領域層５まですべての方向に拡がる。MISFETSでは、絶縁層はより良好な高温能力がもたらされるようにゲート電極７とスぺーサ層１０との間に設置され得る。
【００３７】
図１に示されるトランジスタを構成する層には、例えば、高ブレークダウン場および高キャリア移動性によるポリタイプ4Hが含まれる。この場合には、チャネル層６のドーピング濃度は1〜10x1017cm-3である。スぺーサ層９および１０のドーピング濃度はさらに低い（例えば1x101６cm-3）。ドーピング濃度値は例示の理由だけで挙げられたもので、さらに正確な値は出力のさらに詳細な仕様および所要の周波数応答により決まる。
【００３８】
アルミニウム、ベリリウムあるいはボロンが高ドーピング化ｐ型ベース層８向けのドーピング剤として使用される。前記高ドーピング化ｐ型ベース層８は好ましくは溶解性限界までドーピングされると同時に、これは1020〜1021cm-3の範囲のSiCのドーピング剤としてのアルミニウム向けである。しかしながら、ドーピングレベルは採用される製造工程の観点からは低いほど都合がよいはずであるので、採用されるドーピングレベルはさらに低くても良いがドーピング濃度はいずれの場合も101８cm-3を越えるとともに好ましくは101９cm-3を越えなくてはならない。
【００３９】
高ドーピング化ｐ型ベース層８の重量の大きいドーピングがソースからドレインまで空乏領域の拡張が阻止されるべきであるのでまず第１に必要である。高ドーピング化ｐ型ベース層８の横方向の拡張は限定される結果ドレイン領域層５の下方には拡張しないが、これはドレイン対ゲート静電容量が低く保たれるために必要である。さらに、ベース層８はゲート電極７と部分的に重なることが必要とされるだけである。示された実施例では、高ドーピング化ｐ型ベース層８は全体がゲート電極７と重なる。
【００４０】
図１によるあるトランジスタの製造方法には、好ましくは化学蒸着（CVD）による半絶縁基板層２の上部の低ドーピング化（3x1015cm-3）ｐ型緩衝層３の成長段階が含まれる。その後、適当なマスクが緩衝層に貼付けられると同時に、孔が１つマスク上に作られ、この上にアルミニウムイオンが高ドーピングｐ型ベース層８の形成用の前記孔を通じて移植される。該マスクは順次移動されるとともにアルミニウムイオンが１７００℃以上の温度での焼き鈍しによって活性化される。高ドーピングｐ型ベース層８はシリコンが半導体材料として使用される場合には、また、拡散によっても形成され得る。低ドーピング化ｎ型スぺーサ層９はベース層８および緩衝層の上部でエピタキシャルに成長し、その後さらに高いドーピング化ｎ型チャネル層６、またさらにその後の低ドーピング化ｎ型スぺーサ層１０が後に続く。この３層チャネル層構造9-6-10はゲート電極７および高ドーピング化第２導電型ベース層８との間の少なくともゲート電極７の近傍に形成される。
【００４１】
ソース領域層４およびドレイン領域層５は高ドーピング化ｐ型ベース層８に関して横方向に等間隔で配置されるドレイン領域層を伴う横方向に等間隔で配置された位置にて３層チャネル層構造9-6-10の上部にヱピタキシャルに成長する。これは実際にはチャネル層構造上部のある層の成長並びにその後のそこへのマスクの蒸着ならびに該マスクの作成によって得られ、ソース領域層４aおよびドレイン領域層５aが定められる。ソース並びにドレイン領域はイオン移植による形成も可能であると同時にこれらはその後移植されるドーピング剤が電気的に活性になるために焼き鈍しされ得る。
【００４２】
最終的に、ゲート電極７が高ドーピング化ｐ型ベース層８と少なくとも部分的に重なるチャネル層構造の上部に貼付けられると同時に、金属化層１、ソース金属接触４aおよびドレイン金属接触５aがそれぞれソース領域層４およびドレイン領域層５に貼付けられ、金属化層が貼り付けられて、ベース層８はソース領域層４まで短絡される。
【００４３】
これらが図１による横方向場効果トランジスタの製造方法の最も重要な段階である。本方法はしかしながら通常の技術専門家には明らかな別の従来手段が含まれると同時に、１種以上の場効果トランジスタが含まれる任意の装置の製造用に採用可能である。例えば、本トランジスタにはさらにSiC MESFETs向けの酸化物―ニトリドー酸化物（ONO）不動態化層といった最終的な不動態化が含まれ得る。
【００４４】
図２には薄いドーピング断面を伴うチャネル層を有するトランジスタと比較した本発明の好ましい実施例（図１に示される通り）による３層チャネル層構造を持つトランジスタのドレインバイアス対ドレイン電流のプロット図が示される。測定は0.4x200μｍゲートならびに0.1mm幅チャネル層を有するトランジスタについて行われた。
曲線１１により薄いドーピング断面を有するチャネル層のある先行技術によるトランジスタのチャネル層特性が示される。曲線１２により中央チャネル層６がチャネル層６に隣接するスぺーサ層９、１０よりも高いドーピング濃度を有する３層チャネル層構造9-6-10を持つ本発明の好ましい実施例によるトランジスタのチャネル層特性が示される。
【００４５】
本発明によるトランジスタ（曲線１２）に関するドレイン電流は同一ドレイン電圧について既知のトランジスタ（１１）に関するドレイン電流よりも２倍だけ大きいことが理解できる。３層チャネル層構造により従って相当さらに高い電流がチャネル層６に沿って流れ得るのでトランジスタ性能が向上する。
【００４６】
図３により本発明の好ましい実施例によるトランジスタの様々なゲート電圧でのドレインバイアス対ドレイン電流のプロット図が示される。不安定性１３は高ドレインバイアスが作用する場合のみに生じる。
【００４７】
本発明は勿論上述の好ましい実施例にどのようにも制約されないがその数多くの修正の可能性は付録の請求項に定義された本発明の基本的アイデアから逸脱せずとも通常の専門技術者にとって明白であろう。
【００４８】
ドレイン領域層に関するとともにゲート電極に関する横方向の高ドーピング化ベース層の延長部は、ドレイン領域層とベース層間の横方向配置間隔の条件だけでなくベース層とゲート電極の少なくとも部分的重なりも同様に守られる限り変動しても良い。
【００４９】
さらに、図１に示されるトランジスタの様々な層の位置決め、大きさおよび厚さは明瞭にするためにのみ選択されたものであると同時に実際には全く異なり得る点が強調される。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
付録図面を参照して、例として引用される本発明の好ましい実施例に関する具体的な説明が以降に続く。
【００５１】
【図１】本発明の好ましい実施例による横方向場効果トランジスタの全体横断面図
【図２】薄いドーピング断面を有するチャネル層を持つ先行技術によるあるトランジスタと比較した本発明の好ましい実施例によるチャネル層構造を有するあるトランジスタに関するドレイン電流対ドレインバイアスのプロット図である。
【図３】先行技術によるあるトランジスタに関するドレイン電流対ドレインバイアスのプロット図である。
【図１】
2008511984.tif 000003
【図２】
2008511984.tif 000004
【図３】
2008511984.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成19年8月30日(2007.8.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
横方向に定間隔で配置されると同時に高ドーピング化第１導電型のソース層（４）およびドレイン領域層（５）、横方向に拡がると同時にオン状態のトランジスタのこれらの層間の電流伝導のためソース領域層（４）とドレイン領域層（５）を相互接続する低ドーピング濃度の第１導電型チャネル層（６）、およびゲート電極（７）に加えられる電位の変動により伝導あるいは遮断するチャネル層（６）特性の制御用に設置されるゲート電極（７）、並びにゲート電極（７）と少なくとも部分的に重なると同時にドレイン領域層（５）まで、ある横方向の距離にあるチャネル層（６）下に設置される高ドーピング化第２導電型ベース層（８）が含まれて前記高ドーピング化第２導電型ベース層（８）がソース領域層（４）に短絡されるとともに、以下の
a)チャネル層（６）に隣接すると同時に、少なくともゲート電極（７）の近傍においてチャネル層（６）とゲート電極（７）の間に位置する半導体材料が含まれるスぺーサ層（１０）および／または
b)チャネル層（６）に隣接すると同時にゲート電極（７）の少なくとも近傍にチャネル層（６）と高ドーピング化第２導電型ベース層（８）間に位置する半導体材料が含まれるスぺーサ層（９）のうちの少なくとも１つが含まれることを特徴とする横方向場効果トランジスタ。
【請求項２】
チャネル層（６）および高ドーピング化第２導電型ベース層（８）間に位置するスぺーサ層（９）がチャネル層（６）とゲート電極（７）間に位置するスぺーサ層（１０）より厚いことを特徴とする請求項１に記載のトランジスタ。
【請求項３】
ゲート電極（７）がゲート電極（７）とチャネル層（６）間に位置するスペース層（１０）内に引っ込められることを特徴とする請求項１あるいは請求項２に記載のトランジスタ。
【請求項４】
スぺーサ層（９、１０）が高ドーピング化第２導電型ベース層（８）からドレイン領域層（５）まで延びることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載のトランジスタ。
【請求項５】
スぺーサ層（９、１０）がソース領域層（４）からドレイン領域層（５）まで全体に拡がることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載のトランジスタ。
【請求項６】
トランジスタの前記層に次の、シリコン、シリコンカーバイド、IIIBニトリド群、ガリウムヒ素、あるいは任意のその他III-V半導体群のうちの半導体材料の少なくとも一つが含まれることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれかに記載のトランジスタ。
【請求項７】
トランジスタの前記層に6H、4H、3C、および15Rとして知られるシリコンカーバイドの任意の主結晶体ポリタイプが含まれることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれかに記載のトランジスタ。
【請求項８】
シリコンカーバイドがトランジスタの層を構成する半導体材料として使用される場合に第１導電型がｎ型であると同時に第２導電型がｐ型であることを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれかに記載のトランジスタ。
【請求項９】
チャネル層（６）のドーピング濃度がスぺーサ層（９，１０）のドーピング濃度より高いことを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれかに記載のトランジスタ。
【請求項１０】
シリコンカーバイドがチャネル層（６）の半導体材料として使用される場合にこの層のドーピング濃度が1〜10x1017cm-3であることを特徴とする請求項１から請求項９までのいずれかに記載のトランジスタ。
【請求項１１】
シリコンカーバイドがチャネル層（６）の半導体材料として使用される場合にこの層の厚みが0.1〜0.3μｍの間であることを特徴とする請求項１から請求項１０までのいずれかに記載のトランジスタ。
【請求項１２】
シリコンカーバイドがチャネル層（６）の半導体材料として使用される場合に該ドーピング濃度の製品およびこの層の厚み（ドーズ量）がおよそ1x101３cm-２であることを特徴とする請求項１から請求項１１までのいずれかに記載のトランジスタ。
【請求項１３】
シリコンカーバイドが高ドーピング化第２導電型ベース層（８）の半導体材料として使用される場合にこの層のドーピング剤としてアルミニウム、ベリリウムあるいはボロンがとして使用されることを特徴とする請求項１から請求項１２までのいずれかに記載のトランジスタ。
【請求項１４】
高ドーピング化第２導電型ベース層（８）がゲート電極（７）と完全に重なることを特徴とする請求項１から請求項１３までのいずれかに記載のトランジスタ。
【請求項１５】
ゲート電極７とスぺーサ層１０との間に設置されるトランジスタに絶縁層が含まれることを特徴とする請求項１から請求項１４までのいずれかに記載のトランジスタ。
【請求項１６】
1 MHzを越える、好ましくは1GHzを越える切換え周波数向けに構成されることを特徴とする請求項１から請求項１５までのいずれかに記載のトランジスタ。
【請求項１７】
少なくとも一つの場効果トランジスタが含まれる請求項１から請求項１６までのいずれかに記載の装置。
【請求項１８】
ゲート電極（７）がその後引き続いて形成される位置の少なくとも近傍において、パターン化された第２導電型ベース層（８）、すなわち制約された横方向拡がりを伴うベース層の上面のスぺーサ層（９）の形成、スぺーサ層（９）の上面の第１導電チャネル層（６）の形成、および／または第１導電型チャネル層（６）の上面のスぺーサ層（１０）の形成段階が含まれることを特徴とする請求項１から請求項１６までのいずれかに記載の横方向場効果トランジスタの製造方法。
【請求項１９】
スぺーサ層（９，１０）およびパターン化された高ドーピング化第２導電型ベース層（８）がエピタキシャルに成長することを特徴とする請求項１８に記載のトランジスタの製造方法。
【請求項２０】
請求項１から請求項１６までのいずれかに記載のトランジスタの使用あるいは1Wを越える電力が使用される請求項１７に記載の装置。
【請求項２１】
請求項１から請求項１６までのいずれかに記載のトランジスタの使用あるいはワイヤレス通信システム、デジタル放送、極超短波暖房、レーダーシステム向けの基地ステーションおよびプラズマ発生におけるといったような高電力無線周波数および極超短波の応用における請求項１７に記載の装置。
【国際調査報告】
2008511984.tif 000006
2008511984.tif 000007