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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung
einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung, und bezieht sich genauer gesagt
auf ein Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Schottky-Barriere-Diode.
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Beschreibung zum Stand der
Technik
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Bei
der Herstellung einer Siliziumkarbid-Schottky-Barriere-Diode (im
Folgenden als SiC-SBD beschrieben), sind die Auswahl von einem Schottky-Metallmaterial
und die Stabilisierung von Durchlasskennlinien davon wichtig. Allgemeine
Beispiele des Schottky-Metallmaterials enthalten Ti, Ni, Mo, W und
dergleichen. Im Falle einer Herstellung von einer Ti-Schottky-Diode,
welche an einer Rückseite davon mit einer Ni-Ohmschen Verbindung
bereitgestellt ist, treten die folgenden Prozessmerkmale und Probleme
auf.
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Bei
einer SiC-Schottky-Diode in einer kV-Klasse mit hoher Spannungsfestigkeit
ist ein p-Typ-Abschlussaufbau zur Entspannung von einer Spitze von
einem Elektrofeld (Elektrofeldkonzentration) unbedingt erforderlich,
da die Elektrofeldkonzentration normalerweise in der Nähe
von einem Außenrand von einer Schottky-Elektrode bewirkt
wird. Im Allgemeinen ist ein solcher Abschlussaufbau ausgebildet,
indem Ionen von p-Typ-Störstellen, wie beispielsweise Al (Aluminium)
und B (Bor) in einer n-Typ-Epitaxieschicht implantiert werden und
eine Aktivierungstemperung bei einer hohen Temperatur von zumindest
etwa 1.500°C durchgeführt wird.
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Um
eine Ti-Schottky-Verbindung mit guten Eigenschaften auszubilden,
wird die Schottky-Verbindung in einem frühen Stadium eines
Waver-Prozesses vorzugsweise an einer Vorderseite ausgebildet. Jedoch
sollte die Ni-Ohmsche Verbindung, welche an der Rückseite
auszubilden ist, ausgebildet werden, indem bei einer hohen Temperatur
von ungefähr 1.000°C getempert wird, obwohl die
Ti-Schottky Verbindung nicht stark genug ist, bei einer solch hohen
Temperatur in einem geeigneten Zustand beibehalten zu werden. Daher
ist es derzeit üblich, die Ni-Ohmsche Verbindung an der
Rückseite auszubilden und dann die Ti-Schottky-Verbindung
an der Vorderseite auszubilden.
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Die
japanische Patent-Offenlegungsschrift No.
3890311 offenbart ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung,
indem gleichzeitig eine Schottky-Verbindung an einer Vorderseite
und eine Ohmsche Verbindung an einer Rückseite ausgebildet werden.
Techniken, welche zu der vorliegenden Erfindung relevant sind, sind
ebenfalls in der
japanischen
Patent-Offenlegungsschrift No. 3884070 ,
japanischen Patentanmeldung-Offenlegungsschrift No.
2004-172400 und
japanischen
Patentanmeldung-Offenlegungsschrift No. 2000-164528 offenbart.
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Bei
der Herstellung und Bewertung von einer SiC-SBD sind Eigenschaften
von einem rückwärts gerichteten Kriechstrom und
einer rückwärts gerichteten Spannungsfestigkeit
von den Vorrichtungseigenschaften davon größtenteils
durch einen Defekt in einem Waver oder einer Epitaxieschicht als
auch einen Defekt beim Prozess beeinflusst. Durchlasskennlinien,
insbesondere Barrierenhöhen ΦB und ein n-Wert,
werden größtenteils durch Vorverarbeitungsbedingungen
bei der Ausbildung von einer Schottky-Verbindung, Bedingungen beim
Ausbilden eines Schottky-Metallfilms, ein Verfahren zum Mustern
des Schottky-Metalls und Bedingungen beim Brennen und Erwärmen
nach dem Anlegen von einer Abdichtung, wie beispielsweise ein Polyimid,
beeinflusst. Bei der Ti-Schottky-Diode ist es ebenfalls erforderlich,
dass sie derart hergestellt wird, dass die oben beschriebenen Prozesse
die Durchlasskennlinien nicht beeinflussen. Jedoch besteht bei einer SiC-SBD,
welche gemäß einem herkömmlichen Verfahren
hergestellt wird, ein Problem darin, dass Durchlasskennlinien derer
nicht stabilisiert sind, und insbesondere Barrierehöhen ΦB
in einem Bereich von etwa 1,05 bis 1,25 eV variieren.
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Das
in der
japanischen Patent-Offenlegungsschrift
No. 3890311 beschriebene Herstellungsverfahren wäre
ideal, wenn Metalle von einem gleichen Typ als ein Schottky-Material
für eine Vorderseite und ein Ohmsches Material für
eine Rückseite verwendet werden, und gute Verbindungen durch
ein gleichzeitiges Tempern erlangt werden. Jedoch verengt dieses
Verfahren in der Praxis bemerkbar die Prozessmargen und ist daher
für einen Massenproduktionsprozess hinsichtlich der Ziele,
wie die Erhöhung einer Rate von guten Qualitäten
in einem gesamten Waver und der stabilen und reproduzierbaren Herstellung
von Vorrichtungen, nicht geeignet.
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UMRISS DER ERFINDUNG
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Es
ist eine Aufgabe von der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum
Herstellen von einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung bereitzustellen, welche
konstante Eigenschaften mit geringen Schwankungen in Durchlasskennlinien
hat.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung enthält das Verfahren zur Herstellung
von einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung die folgenden Schritte
(a) bis (h).
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Der
Schritt (a) dient zum Vorbereiten von einem Siliziumkarbid-Substrat.
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Der
Schritt (b) dient zum Ausbilden von einer Epitaxieschicht auf einer
ersten Hauptoberfläche von dem Siliziumkarbid-Substrat.
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Der
Schritt (c) dient zum Ausbilden von einem Schutzfilm auf der Epitaxieschicht.
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Der
Schritt (d) dient zum Ausbilden von einer ersten Metallschicht auf
einer zweiten Hauptoberfläche von dem Siliziumkarbid-Substrat.
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Der
Schritt (e) dient, nach dem Schritt (d), zum Anlegen von einer Wärmebehandlung
auf das Siliziumkarbid-Substrat bei einer vorbestimmten Temperatur,
um somit eine Ohmsche Verbindung zwischen der ersten Metallschicht
und der zweiten Hauptoberfläche von dem Siliziumkarbid-Substrat auszubilden.
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Der
Schritt (f) dient, nach dem Schritt (e), zum Entfernen des Schutzfilms.
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Der
Schritt (g) dient, nach dem Schritt (f), zur Ausbildung von einer
zweiten Metallschicht auf der Epitaxieschicht.
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Der
Schritt (h) dient, nach dem Schritt (g), zum Anlegen von einer Wärmebehandlung
auf das Siliziumkarbid-Substrat bei einer Temperatur von 400°C
bis 600°C, um somit eine Schottky-Verbindung von gewünschten
Eigenschaften zwischen der zweiten Metallschicht und der Epitaxieschicht
auszubilden.
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Es
ist möglich, die Schwankungen in den Durchlasskennlinien,
und insbesondere eine Schwankung in Barrierenhöhen ΦB,
zu reduzieren, indem das Siliziumkarbid-Substrat mit dem Schutzfilm
bedeckt beibehalten wird, bis ein Schottky-Metall ausgebildet ist,
und indem eine Wärmesinterung durch ein Tempern bei einer
Temperatur von 400°C bis 600°C, nachdem ein Schottky-Metallfilm
ausgebildet ist, angelegt wird. Demgemäß ist es
möglich, einen Vorrichtungs-Chip herzustellen und bereitzustellen,
welcher konstante Durchlasskennlinien hat.
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Diese
und weitere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile von der vorliegenden
Erfindung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung
von der vorliegenden Erfindung deutlicher, wenn sie in Verbindung
mit den begleitenden Zeichnungen genommen werden.
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KURZE BESCHREIBUNG VON DEN
ZEICHNUNGEN
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1A, 1B, 1C und 1G sind Schnittansichten, welche einen
Prozess zum Herstellen von einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung
gemäß einer ersten Ausführungsform von
der vorliegenden Erfindung zeigen;
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2 ist
eine Schnittansicht, welche eine herkömmliche Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung anzeigt;
und
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3 ist
ein Kurwenverlauf welcher Eigenschaften von Barrierenhöhen ΦB
von der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß einer
ersten Ausführungsform von der vorliegenden Erfindung anzeigt.
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BESCHREIBUNG VON DEN BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1. Ausführungsform
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1A bis 1G sind Schnittansichten, welche einen
Prozess zum Herstellen von einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung
(Siliziumkarbid-Schottky-Diode, im Folgenden als SiC-SBD bezeichnet)
gemäß einer ersten Ausführungsform von
der vorliegenden Erfindung anzeigen. Der Herstellungsprozess enthält
den ersten bis vierten Schritt wie folgt.
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1.
Schritt: Zu Beginn wird eine Beschreibung über den Prozess,
bis eine Ohmsche Verbindung ausgebildet ist, mit Bezug auf 1A gegeben.
Es wird ein n-Typ-Siliziumkarbid-Substrat vorbereitet. Die vorliegende
Ausführungsform wird in einem Fall der Verwendung eines
n+ Substrat 1 beschrieben, welches
mit einer 4H-SiC-(0001)-Siliziumoberfläche bereitgestellt
ist. Das n+ Substrat 1 hat einen
spezifischen Widerstand von etwa 0,02 Ω·cm.
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Nachfolgend
wild auf einer Vorderseite von dem n+ Substrat 1 eine
n-Typ-Epitaxieschicht 2 ausgebildet, welche Störstellen
bei einer Konzentration von nur etwa 5·1015/cm3 enthält. Eine Vorderseite von der
n-Typ-Epitaxieschicht 2 wird opferförmig (engl. sacrificially)
oxidiert, um einen Schutzfilm, wie beispielsweise einen SiO2-Wärmeoxidationsfilm 10 an einer
Rückseite von dem n+ Substrat 1 auszubilden. Der
Wärmeoxidationsfilm 10, welcher an der Vorderseite
von der n-Typ-Epitaxieschicht 2 ausgebildet ist, wirkt
als ein Prozessschutzfilm. Wie später beschrieben, wird
der Wärmeoxidationsfilm 10 entfernt, unmittelbar
bevor eine Metallschicht 5 (s. 1B) ausgebildet
wird, so dass die Vorderseite von der n-Typ-Epitaxieschicht 2 reproduzierbar
stabilisiert ist, und zwar ebenfalls von einem chemischen Gesichtspunkt
aus betrachtet, nachdem der Wärmeoxidationsfilm 10 entfernt
ist, wodurch die Ausbildung von einer guten Schottky-Verbindung
ermöglicht wird. Es ist zu erwähnen, dass der
Wärmeoxidationsfilm 10 ein SiO2-Wärmeoxidationsfilm
ist, welcher eine Dicke von 10 nm bis 50 nm hat.
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Als
Nächstes wird ein Abschlussaufbau in der n-Typ-Epitaxieschicht 2 ausgebildet.
Da die Elektrofeldkonzentration dazu neigt, an einem Ende von einer
Schottky-Elektrode aufzutreten, wird der Abschlussaufbau ausgebildet,
um die Elektrofeldkonzentration zu entspannen, und eine Über-kV-Klasse-Spannungsfestigkeit
stabil sicherzustellen. Um einen solchen Abschlussaufbau zu erlangen,
werden Al-Ionen implantiert, um eine GR-(Schutzring)-Implantationsschicht 3 auszubilden,
welche als ein Aufbau dient, um die Elektrofeldkonzentration an
dem Ende von der Schottky-Elektrode zu entspannen. Ferner werden
zu einer unmittelbaren Außenseite von der GR-Implantationsschicht 3 die
Al-Ionen implantiert, welche eine Konzentration haben, welche etwas
geringer als jene von der GR-Implantationsschicht 3 ist,
um eine JTE-(Verbindungsabschlusserweiterung)-Implantationsschicht 4 auszubilden,
um ein Oberflächen-Elektrofeld zu reduzieren.
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Dann
wird ein Tempern (Wärmebehandlung) durchgeführt,
um die Al-Ionen zu aktivieren, welche sowohl in der GR-Implantationsschicht 3 als
auch in der JTE-Implantationsschicht 4 enthalten sind.
Ein solches Tempern kann durchgeführt werden, indem eine
SiC-CVD-Vorrichtung von einem Furness-Typ in einer Atmosphäre
von im Druck herabgesetzten H2 und C3H8 bei 1.350°C
bei ungefähr 15 Minuten verwendet wird. Indem ein solches
Tempern durchgeführt wird, unterdrückt das C3H8 die Sublimierung
von Kohlenstoffatomen vom Siliziumkarbid, wodurch Höhendifferenzen
in Oberflächenunregelmäßigkeiten, wie
beispielsweise Bündelschritte, welche erzeugt werden, nachdem
das Tempern durchgeführt ist, auf weniger als 1 nm unterdrückt
werden. Da die Höhendifferenzen in der Oberflächenunregelmäßigkeit
auf weniger als 1 nm unterdrückt werden, kann ein Verbleiben
von oxidierten Abschnitten vermieden werden, nachdem der SiO2-Wärmeoxidationsfilm entfernt ist.
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Dieses
Tempern kann durchgeführt werden, indem ein Temperofen
von einem RTA-Typ in einer Atmosphäre von Ar unter einem üblichen
Druck verwendet wird, anstelle der Verwendung von einem Gas bei
hohem Vakuum oder einer bestimmten Art von einem Gas, wie beispielsweise
H2, C3H8 oder dergleichen.
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In
einem Fall, bei welchem das Tempern durchgeführt wird,
indem der Temperofen vom RTA-Typ in der Atmosphäre von
Ar unter dem üblichen Druck verwendet wird, besteht eine
wirksame Technik zum Unterdrücken der Erzeugung von Bündelschritten
in der Befestigung von einer Grafitkappe (G-Kappe), um das Tempern
durchzuführen. Wenn das Tempern bei einem Waver-Aufbau
angewendet wird, welcher mit einer Grafit-Kappe bereitgestellt ist, indem
ein einzelner Waver-Ofen von einem RTA-Typ bei einer Temperatur
verwendet wird, welche von zumindest 1.500°C bis 1.700°C
für 10 Minuten reicht, wirkt eine p-Typ-Implantationsschicht
ausreichend als ein Abschlussaufbau mit einer Aktivierungsrate von
zumindest 50 Prozent und wird kein Bündelschritt erzeugt,
welcher eine Höhe von 1 nm oder mehr hat.
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Andererseits,
in einem Fall, bei welchem keine G-Kappe bereitgestellt ist, werden
Bündelschritte erzeugt, welche Höhen von ungefähr
20 nm haben, und wird ein Kriechstrom aufgrund einer solchen unregelmäßigen
Form erhöht. An einer SiC-Oberfläche, welche mit
den Bündelschritten bereitgestellt ist, welche Höhen
von ungefähr 20 nm haben, tritt eine weitere Oberflächenrichtung
zusätzlich zu der (0001)-Siliziumoberfläche auf.
Wie anhand der Tatsache offensichtlich, dass eine wärmeoxidierte
(000-1)-Kohlenstoffoberfläche mit einem SiO2-Wärmeoxidationsfilm 10 ausgebildet
ist, welcher eine Dicke von zumindest etwa dem 10-fachen von jener
von der (0001)-Siliziumoberfläche hat, wird die Schwankung
in der Dicke von dem SiO2 Wärmeoxidationsfilm 10 in
der Waver-Oberfläche bemerkbar erhöht, so dass
der Warmeoxidationsfilm 10 lokal unkorrekt verbleiben kann,
und zwar sogar nachdem ein Fluorätzen durchgeführt
wird, um den Oxidfilm zu entfernen, und dass der Kriechstrome erhöht
wird.
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In
der SiC-SBD wird Ti als ein Material für die Schottky-Verbindung
auf der (0001)-Siliziumoberfläche an der Vorderseite adaptiert,
und wird Ni als ein Material für die Ohmsche Verbindung
an der (000-1)-Kohlenstoffoberfläche an der Rückseite
adaptiert. Einer der Hauptgründe dafür, warum
die (0001)-Siliziumoberfläche mit der Schottky-Verbindung
ausgebildet ist, liegt darin, dass es im Falle eines Epitaxiewachstums
von einer n-Typ-Driftschicht von einer guten Qualität auf
einem n-Typ-4H-SiC-Substrat im Allgemeinen bekannt ist, dass es
technisch schwierig ist, ein Epitaxiewachstum von einer guten Qualität
auf der (000-1)-Kohlenstoffoberfläche zu erlangen. Zusätzlich
ist es, da der opfermäßige Oxidationsfilm auf
der (0001)-Siliziumoberfläche relativ dünn beschränkt
werden kann, daraus folgend möglich, zu verhindern, dass
der Oxidationsfilm verbleibt.
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In
der SiC-SBD enthält eine Schnittstelle zwischen Ti und
SiC jene Verbindung, welche die Vorrichtungseigenschaften am meisten
beeinflusst. Demgemäß ist es wünschenswert,
eine Ti-Metallschicht 5 auszubilden, welche mit einer Schottky-Verbindung
an der Vorderseite bereitgestellt ist, und dann eine Ni-Metallschicht 6 auszubilden,
welche mit einer Ohmschen Verbindung an der Rückseite bereitgestellt
ist. Jedoch erfordert die Ausbildung von einer guten Ni-Ohmschen
Verbindung ein Tempern bei ungefähr 100°C, obwohl
eine Ti-Schottky-Verbindung bei einem solchen Prozess bei einer
hohen Temperatur zerstört wird. Daher wird bei der vorliegenden Ausführungsform
zunächst die Ni-Ohmsche Verbindung an der Rückseite
ausgebildet, und wird die Ti-Schottky-Verbindung zweitens an der
Vorderseite ausgebildet.
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Idealerweise
werden, wie in der
japanischen Patent-Offenlegungsschrift
No. 3890311 beschriebenen Erfindung und in
2 dargestellt,
zum Tempern und Brennen, um gleichzeitig gute Verbindungen zu erlangen,
Metalle eines gleichen Typs verwendet, wie beispielsweise ein Schottky-Material
für eine Vorderseite und ein Ohmsches Material für
eine Rückseite. Jedoch engt diese Technik sehr stark die
Prozessmargen ein, und ist sie nicht bevorzugt, da eine Vorrichtung
nicht stabil und reproduzierbar hergestellt werden kann.
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Im
Folgenden wird ein Prozess zur Ausbildung der Ohmschen Verbindung
auf der Rückseite (jene Seite an der gegenüberliegenden
Seite von der n-Typ-Epitaxieschicht 2) von dem Substrat 1 beschrieben.
Die Ni-Metallschicht 6, welche als eine erste Metallschicht
wirkt, wird auf der Rückseite von dem SiC-Substrat 1 aufgedampft,
und dann wird eine Wärmebehandlung (Tempern) durchgeführt,
um die Ohmsche Verbindung auszubilden. Zu diesem Stadium sind ein
geebneter Zustand und dergleichen von der SiC-Kohlenstoffoberfläche
an der Rückseite, eine Ausbildung von der Ni-Metallschicht 6 für
die Ohmsche Verbindung und Bedingungen beim Ohmschen Tempern derart
eingestellt, so dass ein Ni-Silizit geeigneterweise an einer Schnittstelle
zwischen SiC und Ni ausgebildet ist, um zu verhindern, dass redundante
Kohlenstoffe nachteilhafterweise wirken, um eine Entmischung und
dergleichen zu bewirken.
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Wenn
das Tempern bei ungefähr 1.000°C durchgeführt
wird, nachdem ein Ni-Film, welcher eine Dicke von 100 nm hat, ausgebildet
ist, um die Ni-Ohmsche Verbindung an der Rückseite auszubilden,
wird die Vorderseite, bei welcher es erforderlich ist, sauber zu
verbleiben, mit dem opferförmigen Oxidfilm 10 ausgebildet,
welcher als der Prozessschutzfilm wirkt. Während durch
das Sintern das Ni an die Rückseite angelegt wird, verhindert
der opferförmige Oxidfilm 10, dass die Vorderseite
von der n-Typ-Epitaxieschicht 2 von einem SiC-Waver, welcher
mit einer Ti-Schottky-Verbindung auszubilden ist, dem Ni an der
Rückseite von denn Waver oder Metall-Störstellen,
welche von einer Sintervorrichtung erzeugt werden, ausgesetzt wird.
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Wie
oben beschrieben, kann in einem Fall, bei welchem die Ni-Ohmsche
Verbindung an der Rückseite ausgebildet wird, bevor die
Ti-Schottky-Verbindung an der Vorderseite ausgebildet ist, der Schutz
durch den Wärmeoxidationsfilm 10 von der Seite,
welche mit der Ti-Schottky- Verbindung auszubilden ist, eine Reduktion
von Schwankungen in den Eigenschaften durch die Ti-Sinterung 12,
welche später beschrieben wird, realisieren.
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Zweiter
Schritt: Dann wird mit Bezug auf 1B eine
Beschreibung auf den Prozess gegeben, bis die Schottky-Verbindung
an der Vorderseite ausgebildet ist. Die n-Typ-Driftschicht (n-Typ-Epitaxieschicht 2)
wird durch Epitaxie auf der (0001)-Siliziumoberfläche von
denn n-Typ 4H-SiC-Substrat 1 gezüchtet. Auf der
n-Typ-Epitaxieschicht 2 ist die Metallschicht 5 durch
Bedampfen eines Ti-Films bereitgestellt, welcher als eine zweite
Metallschicht wirkt. Es wird eine Musterung auf der Metallschicht 5 durchgeführt,
und dann wird eine Wärmbehandlung (Ti-Sinterung 12)
bei einer Temperatur von 400°C bis 600°C angelegt,
so dass eine Schottky-Verbindung von gewünschten Eigenschaften
ausgebildet wird. Die Verwendung von Ti als das Material für
die Schottky-Verbindung erlaubt gewünschte Durchlasskennlinien
und vereinfacht die Herstellungsprozesse, wie beispielsweise ein
Nassätzen, wie später beschrieben.
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Die
Ausbildung von einer Ti-Schottky-Verbindung von stabilen Eigenschaften
erfordert die behutsame Steuerung eines Zustandes von einer Schnittstelle
davon. Genauer gesagt, um einen Abschlussaufbau von der GR-Implantationsschicht 3 und
der JTE-Implantationsschicht 4 auszubilden, ist es wichtig,
eine Wärmebehandlung bei dem Temper-Prozess zu steuern,
um Al-Ionen, welche auf die n-Typ-Epitaxieschicht 2 implantiert
sind, zu aktivieren als auch die weiterhin folgenden Wärmebehandlungen
zu steuern.
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Bei
einer Ti/n-Typ-SiC-Schottky-Verbindung erhöht das Anlegen
von der Ti-Sinterung 12 die Barrierenhöhen ΦB
um etwa 1,25 eV und reduziert ebenfalls die Schwankung davon. Die
Ti-Sinterung 12 wird vorzugsweise durchgeführt,
nachdem die Musterung auf die Metallschicht 5 angelegt
ist, da die Ti-Sinterung 12 an der Schnittstelle zwischen
Ti und n-Typ-SiC eine Übergangsschicht ausbildet, wie beispielsweise
eine Silizidschicht, welche die Musterung von der Ti-Metallschicht 5 durch
ein Nassätzen oder dergleichen beeinflusst. Die Ti-Sinterung 12 wird durchgeführt,
indem die höchste Temperatur zwischen 10 Sekunden bis 30
Minuten mit einer Rate der Temperaturzunahme von 5°C/Sekunden
bis 25°C/Sekunden beibehalten wird. Solche Bedingungen
bei der Ti-Sinterung 12 verhindern Beschädigungen
auf dem Waver aufgrund von einer schnellen Wärmeverteilung
und ermöglichen ebenfalls eine geeignete Erwärmung
innerhalb einer kurzen Zeitperiode.
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Dritter
Schicht: Mit Bezug auf 1C wird eine Beschreibung auf
den Prozess gegeben, bis eine Vorderseiten-Elektrode 7 auf
der Metallschicht 5 ausgebildet ist. Nachdem die Musterung
und die Ti-Sinterung 12 auf die Metallschicht 5 angewendet sind,
wird Al oder dergleichen mit einer Dicke von 3 μm bedampft.
Bei einem Lichtdruckprozess wird eine Musterung auf eine Fotolacköffnung
durch ein Nassätzen mit der Verwendung von erwärmter
Phosphorsäure oder dergleichen angelegt.
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Die
Ti-Sinterung 12 wird vorzugsweise dann angelegt, nachdem
die Ti-Metallschicht 5 darauf mit einem Al-Elektrodenfeld
(Vorderseite-Elektrode 7) ausgebildet ist, welches eine
Dicke von ungefähr 3 μm hat. Das Anlegen von der
Musterung und der Ti-Sinterung 12, nachdem das Elektrodenfeld
ausgebildet ist, dient zu einer wirksamen Erhöhung der
Anhaftung an einer Schnittstelle zwischen Al und Ti. Ferner kann
die Musterung durch Nassätzen zur gleichen Zeit an dem
Schottky-Metall (Ti-Metallschicht 5) und dem Elektrodenfeld
(Vorderseite-Elektrode 7) angewendet werden, welches zu
einer einmaligen Verringerung der Anzahl von Lichtdruckprozessen führt.
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Vierter
Schritt: Zuletzt wird mit Bezug auf 1D eine
Beschreibung auf den Prozess gegeben, bis Polyimid 8 und
eine Rückseiten-Elektrode 9 ausgebildet sind.
Nach einer Metallisierung von der Vorderseite mit Al wird ein Oberflächen-Dichtungsmittel,
wie beispielsweise das Polyimid 8, angelegt, und auf die
n-Typ-Epitaxieschicht 2 und die Vorderseite-Elektrode 7 gebrannt.
Die Temperatur zum Härten (Brennen) wird auf zumindest
50°C niedriger als die Temperatur zum Erwärmen
bei der Ti-Sinterung 12 zur Ausbildung von der Schottky-Verbindung
eingestellt, um somit nicht abermals den Zustand von der Schnittstelle
von der Schottky-Verbindung unstabil zu gestalten, welche bereits
durch die Ti-Sinterung 12 stabilisiert ist.
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Dann
wird, nachdem das Polyimid ausgehärtet ist, die Rückseiten-Elektrode 9 an
der Rückseite von dem n+ Substrat 1 bei
dem letzten Zustand von dem Waverprozess ausgebildet. Die Metallisierung mit
Ni und Au kann die Lötgutbenetzung für einen Fall verbessern,
bei welchem ein Chip an einer Rückseite davon durch ein
Die-Bonding angebracht wird. Es ist zu erwähnen, dass die
Rückseiten-Elektrode 9 ausgebildet wird, nachdem
das Polyimid ausgehärtet ist. Wenn das Polyimid 8 schließlich
ausgebildet und ausgehärtet ist, nachdem die Rückseite
mit Ni und Au metallisiert ist, wird Ni, welches in einer unteren Schicht
enthalten ist, in einer Au-Oberfläche diffundiert, um Ni-Oxid
bei dem Schritt des Aushärtens des Polyimids bei 350°C
auszubilden, wobei ein Problem einer starken Verschlechterung bei
der Lötgut-Benetzung auftritt.
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3 ist
ein Kurvenverlauf, welcher Eigenschaftsmessungen von den Barrierenhöhen ΦB
in der SiC-SBD anzeigt, welche gemäß dem oben
beschriebenen Verfahren hergestellt ist. Wie in 3 gezeigt,
bewegen sich die Barrierenhöhen ΦB in einem Bereich
von ungefähr 1,24 bis 1,27 eV. Im Vergleich zu den Barrierehöhen ΦB
bei einer herkömmlichen SiC-SBD, welche sich in einem Bereich
von 1,05 bis 1,25 eV bewegen, hat sich herausgestellt, dass die
Schwankung bei der vorliegenden Ausführungsform reduziert
ist.
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Wie
oben beschrieben, wird bei dem Verfahren zum Herstellen der SiC-SBD
gemäß der vorliegenden Ausführungsform
das Siliziumkarbid-Substrat mit dem Schutzfilm bedeckt, bis das
Schottky-Metall ausgebildet ist, und wird das Substrat durch Anlegen
von der Ti-Sinterung 12 bei einer Temperatur von 400°C
bis 600°C, nachdem der Schottky-Metallfilm ausgebildet
ist, erwärmt und gesintert. Daraus folgend können
die Schwankungen in den Durchlasskennlinien, und insbesondere die
Schwankung in den Barrierehöhen ΦB reduziert werden.
Daher ist es möglich, einen Vorrichtungs-Chip herzustellen
und bereitzustellen, welcher konstante Durchlasskennlinien hat.
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Zweite Ausführungsform
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Ein
Verfahren zum Herstellen von einer SiC-SBD gemäß der
vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine opferförmige
Oxidation mehrfach durchgeführt wird. Im Folgenden wird
das Verfahren zum Herstellen der SiC-SBD gemäß der
vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Ein Wärmeoxidationsfilm 10,
welcher ausgebildet ist, um eine Vorderseite von einer n-Typ-Epitaxieschicht 2 zu
schützen, wird entfernt, nachdem Al-Ionen implantiert sind,
um einen Abschlussaufbau auszubilden, und bevor die Aktivierung
einer Temperung durchgeführt wird. Da der Wärmeoxidationsfilm 10 bei
einer Temperatur zur Aktivierung der Temperung bei zumindest 1.400°C
unregelmäßig verschwindet, wird der Wärmeoxidationsfilm 10 vorher gänzlich
entfernt, um somit ein nachteilhaftes Verbleiben dessen zu verhindern.
Ebenfalls, angesichts der Vermeidung und Unterdrückung
der Erzeugung von einer Oberflächenunregelmäßigkeit,
wie beispielsweise Bündelschritte, ist, wie in der ersten
Ausführungsform angegeben, ein Entfernen des gesamten SiO2-Wärmeoxidationsfilms 10 wirksam,
um Schwankungen in Durchlasskennlinien von einem Vorrichtungs-Chip
unter einer Bedingung von einer Temperatur zu reduzieren, welche
ein Widerstandslimit übersteigt, um den SiO2-Wärmeoxidationsfilm 10 zu
erwärmen.
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Die
oberste Vorderseite von der n-Typ-Epitaxieschicht 2 ist,
nachdem die Aktivierungs-Temperung auf sie angelegt ist, um den
Abschlussaufbau auszubilden, im Allgemeinen als unstabil mit einem darin
enthaltenen hohen Anteil von Kohlenstoff zu betrachten. Daher kann
die oberste Vorderseite davon bei ungefähr 0,1 μm
entfernt werden, indem ein Trockenätzen durchgeführt
wird, wie beispielsweise RIE. Danach wird eine weitere opferförmige
Oxidation durchgeführt, um abermals einen Wärmeoxidationsfilm 10 auszubilden,
ebenfalls zu dem Zwecke, um weiterhin ein Trockenätzen
durchzuführen, um Oberflächenbeschädigungen
zu entfernen. Die zweifache Durchführung der opferförmigen
Oxidation ist ebenfalls wirksam bei der Reduktion von Defekten bei
dem Prozess.
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Wie
oben beschrieben, ist die opferförmige Oxidation, welche
zumindest zweifach gemäß den detaillierten Situationen
in dem Prozess durchgeführt wird, wirksam zur Reduktion
von Defekten in denn Prozess aufgrund von Partikeln und zum Ausschalten
von Kristalldefekten.
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Dritte Ausführungsform
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In
der ersten Ausführungsform ist eine Beschreibung auf einen
Fall gegeben, bei welchem Ti als die Schottky-Elektrode verwendet
wird. Jedoch ist es möglich, ein Metall zu verwenden, welches
sich von Ti unterscheidet, wie beispielsweise Ni, Mo und W. Differenzen
in den Arbeitsfunktionen und in Wirkungen von Bindungen mit SiC
gemäß von Metallmaterialien differieren definitiv
Barrierenhöhen ΦB in einer Durchlassrichtung,
welche als Dioden-Eigenschaften erlangt werden.
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Vierte Ausführungsform
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In
der ersten Ausführungsform ist eine Beschreibung auf einen
Fall gegeben, bei welchem der SiO2-Wärmeoxidationsfilm 10 als
der Schutzfilm verwendet wird. Jedoch ist es möglich, anstelle
des SiO2-Wärmeoxidationsfilms 10 einen
CVD-Oxidfilm, einen SiN-Nitritfilm oder einen SiON-Oxynitritfilm oder
dergleichen zu verwenden.
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Obwohl
die Erfindung detailliert angezeigt und beschrieben wurde, ist die
vorhergehende Beschreibung in allen Aspekten darstellhaft und nicht beschränkend.
Es ist daher verständlich, dass zahlreiche Modifikationen
und Variationen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang
von der Erfindung abzuweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 3890311 [0005, 0007, 0033]
- - JP 3884070 [0005]
- - JP 2004-172400 [0005]
- - JP 2000-164528 [0005]