DE102015213254A1 - Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung - Google Patents

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Abstract

Eine Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung umfasst eine Siliziumkarbid-Halbleiterschicht (100); und eine Elektrodenschicht (101) in Kontakt mit der Siliziumkarbid-Halbleiterschicht (100). Zumindest ein Abschnitt der Elektrodenschicht (101) enthält Kohlenstoff. In einem Fall, bei dem die Elektrodenschicht (101), in einer Dickenrichtung eines Querschnitts der Elektrodenschicht (101), in der Dickenrichtung in zwei gleiche Teile unterteilt ist, um ein erstes Gebiet (R1), das der Siliziumkarbid-Halbleiterschicht (100) zugewandt ist, und ein zweites Gebiet (R2), das der Siliziumkarbid-Halbleiterschicht (100) gegenüberliegt, zu erhalten, ist eine Fläche eines Kohlenstoffbereichs (2), der den Kohlenstoff in dem ersten Gebiet (R1) enthält, breiter als die Fläche des Kohlenstoffbereichs (2) in dem zweiten Gebiet (R2). In dem einen Querschnitt der Elektrodenschicht (101) in der Dickenrichtung, in einem Grenzflächengebiet (IR), das bis zu 300 nm von einer Grenzfläche zwischen der Siliziumkarbid-Halbleiterschicht (100) und der Elektrodenschicht (101) angeordnet ist, umfasst der Kohlenstoffbereich (2) eine Vielzahl von Abschnitten mit einem Zwischenraum dazwischen, und beträgt ein Verhältnis der durch den Kohlenstoffbereich (2) besetzten Fläche nicht mehr als 40%.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gegenstand der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung.
  • Beschreibung des Stands der Technik
  • Das US-Patent Nr. 7,547,578 offenbart eine Verfahren, bei dem während eines Herstellungsverfahrens einer Siliziumkarbid (SiC)-Halbleitervorrichtung, ein SiC-Substrat durch Schleifen, Polieren oder Ätzen der Rückseitenfläche des SiC-Substrats gedünnt und anschließend eine Rückseitenelektrode auf der geschliffenen Oberfläche gebildet wird. Indes offenbart das offengelegte japanische Patent Nr. 2011-171551 eine Rückseitenelektrode, die im Wesentlichen aus Nickel (Ni) gebildet ist.
  • Eine derartige Rückseitenelektrode wird durch Erhitzen bei einer vorbestimmten Temperatur in Ohmschen Kontakt mit dem SiC-Substrat gebracht. Dabei wird angenommen, dass Kohlenstoff (C) von dem SiC in die Elektrode diffundiert (siehe L. Calcagno et al., "Effects of annealing temperature an the degree of inhomogeneity of nickel-silicide/SiC Schottky barrier", Journal of Applied Physics 98, 023713 (2005); DOI: 10.1063/1.1978969, und E. Kurimoto et al., "Raman study an the Ni/SiC interface reaction", Journal of Applied Physics 91, 10215 (2002); DOI: 10.1063/1.1473226).
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Das US-Patent Nr. 7,547,578 und das offengelegte japanische Patent Nr. 2011-171551 offenbaren Laserglühen als ein Mittel, um zwischen der Rückseitenelektrode und dem SiC-Substrat einen Ohmschen Kontakt herzustellen. Ferner offenbaren diese Dokumente dafür geeignete Laserbestrahlungsbedingungen, Temperaturbedingung und dergleichen.
  • Jedoch ändert sich aufgrund eines Unterschiedes in der Vorheizbedingung vor der Elektrodenbildung, eines Unterschiedes in der Unebenheit der laserbehandelten Oberfläche oder eines Unterschiedes in der Elektrodenbildungsbedingung oder dergleichen jedes Mal die Energieabsorption in der laserbehandelten Oberfläche. Ferner gewährleistet das Laserglühverfahren, verglichen mit dem üblichen Lampenglühverfahren oder dergleichen, eine lokale Erwärmung für lediglich eine kurze Zeitdauer, so dass es schwierig ist, die Temperatur des erwärmten Gebiets genau zu messen. Somit ist es durch das bloße Definieren dieser Bedingungen schwierig, mittels Laserglühen eine Ohmsche Elektrode, die einen niedrigen Widerstand aufweist, mit einer guten Reproduzierbarkeit zu bilden.
  • L. Calcagno et al. ist der Auffassung, dass während dem Ohmschen Glühen ein Metallelement (beispielsweise Ni) der Elektrode mit SiC reagiert, um ein Silizid zu bilden und dass C sich aus dem SiC löst und in die Elektrode diffundiert. Ferner berichtet E. Kurimoto et al., dass diffundiertes C einen Cluster bildet (im Folgenden auch als ”Kohlenstoffcluster” oder ”C-Cluster” bezeichnet).
  • Der vorliegende Erfinder hat jedoch die Elektrodengrenzfläche nach dem Laserglühen vollständig untersucht und herausgefunden, dass C, das sich aus dem SiC gelöst hat, nicht in die Elektrode diffundiert und sehr wahrscheinlich an einer Grenzfläche zwischen dem SiC-Substrat und der Elektrode zurückbleibt, wobei sich kleine C-Cluster an der Grenzfläche zu einer Schicht verbinden, wodurch es zu einem erhöhten Kontaktwiderstand kommt.
  • Angesichts der vorliegenden Umstände ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung bereitzustellen, die einen niedrigen Kontaktwiderstand zwischen einer Siliziumkarbid-Halbleiterschicht und einer Ohmsche Elektrode ermöglicht.
  • Eine Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst eine Siliziumkarbid-Halbleiterschicht; und eine Elektrodenschicht in Kontakt mit der Siliziumkarbid-Halbleiterschicht. Zumindest ein Abschnitt der Elektrodenschicht enthält Kohlenstoff. In einem Fall, bei dem die Elektrodenschicht, in einer Dickenrichtung eines Querschnitts der Elektrodenschicht, in der Dickenrichtung in zwei gleiche Teile unterteilt ist, um ein erstes Gebiet, das der Siliziumkarbid-Halbleiterschicht zugewandt ist, und ein zweites Gebiet, das der Siliziumkarbid-Halbleiterschicht gegenüberliegt, zu erhalten, ist eine Fläche eines Kohlenstoffbereichs, der den Kohlenstoff in dem ersten Gebiet enthält, breiter als die Fläche des Kohlenstoffbereichs in dem zweiten Gebiet. in dem einen Querschnitt der Elektrodenschicht in der Dickenrichtung, in einem Grenzflächengebiet, das bis zu 300 nm von einer Grenzfläche zwischen der Siliziumkarbid-Halbleiterschicht und der Elektrodenschicht entfernt angeordnet ist, umfasst der Kohlenstoffbereich eine Vielzahl von Abschnitten, die mit einem Zwischenraum zwischen angeordnet sind, und beträgt ein Verhältnis der durch den Kohlenstoffbereich besetzten Fläche nicht mehr als 40%.
  • Das Vorstehende, weitere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung offensichtlicher, wenn diese in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen gelesen wird.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht, die ein Beispiel eines Aufbaus der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 2 zeigt eine schematische Teilquerschnittsansicht, die ein Beispiel eines Aufbaus einer Grenzfläche zwischen einer Siliziumkarbid-Halbleiterschicht und einer Elektrodenschicht darstellt.
  • 3 zeigt eine schematische Teilquerschnittsansicht, die ein weiteres Beispiel des Aufbaus der Grenzfläche zwischen der Siliziumkarbid-Halbleiterschicht und der Elektrodenschicht darstellt.
  • 4 zeigt ein HAADF-Bild, das eine Grenzfläche zwischen einer Siliziumkarbid-Halbleiterschicht und einer Elektrodenschicht in einer Probe 1 darstellt.
  • 5 zeigt eine Frequenzverteilung der Helligkeit in dem Grenzflächengebiet der 4.
  • 6 zeigt ein Elementabbildungsergebnis für Si in 4.
  • 7 zeigt ein Elementabbildungsergebnis für Ni in 4.
  • 8 zeigt ein Elementabbildungsergebnis für C in 4.
  • 9 zeigt ein HAADF-Bild, das eine Grenzfläche zwischen einer Siliziumkarbid-Halbleiterschicht und einer Elektrodenschicht in einer Probe 2 darstellt.
  • 10 zeigt eine Frequenzverteilung der Helligkeit in dem Grenzflächengebiet der 9.
  • 11 zeigt ein Elementabbildungsergebnis für Si in 9.
  • 12 zeigt ein Elementabbildungsergebnis für Ni in 9.
  • 13 zeigt ein Elementabbildungsergebnis für C in 9.
  • 14 zeigt ein HAADF-Bild, das eine Grenzfläche zwischen einer Siliziumkarbid-Halbleiterschicht und einer Elektrodenschicht in einer Probe 3 darstellt.
  • 15 zeigt eine Frequenzverteilung der Helligkeit in dem Grenzflächengebiet der 14.
  • 16 zeigt ein Elementabbildungsergebnis für Al in 14.
  • 17 zeigt ein Elementabbildungsergebnis für Si in 14.
  • 18 zeigt ein Elementabbildungsergebnis für C in 14.
  • 19 zeigt ein HAADF-Bild, das eine Grenzfläche zwischen einer Siliziumkarbid-Halbleiterschicht und einer Elektrodenschicht in einer Probe 4 darstellt.
  • 20 zeigt eine Frequenzverteilung der Helligkeit in dem Grenzflächengebiet der 19.
  • 21 zeigt ein Elementabbildungsergebnis für Si in 19.
  • 22 zeigt ein Elementabbildungsergebnis für Ni in 19.
  • 23 zeigt ein Elementabbildungsergebnis für C in 19.
  • 24 zeigt eine schematische Ansicht zur Darstellung eines Aufbaus der Probe 1.
  • 25 zeigt eine schematische Ansicht zur Darstellung eines Aufbaus der Probe 2.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • [Beschreibung der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung]
  • Zunächst werden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zusammengefasst und beschrieben. In der nachfolgenden Beschreibung werden gleiche oder sich entsprechende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen und nicht wiederholt beschrieben.
    • [1] Eine Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst: eine Siliziumkarbid-Halbleiterschicht 100; und eine Elektrodenschicht 101 in Kontakt mit der Siliziumkarbid-Halbleiterschicht 100. Wenigstens ein Abschnitt der Elektrodenschicht 101 enthält Kohlenstoff. In einem Fall, bei dem die Elektrodenschicht 101, in einer Dickenrichtung eines Querschnitts der Elektrodenschicht 101, in der Dickenrichtung in zwei gleiche Teile unterteilt ist, um ein erstes Gebiet r1, das der Siliziumkarbid-Halbleiterschicht 100 zugewandt ist, und ein zweites Gebiet r2, das der Siliziumkarbid-Halbleiterschicht 100 gegenüberliegt, zu erhalten, ist eine Fläche eines Kohlenstoffbereichs 2, der den Kohlenstoff in dem ersten Gebiet r1 enthält, breiter als die Fläche des Kohlenstoffbereichs 2 in dem zweiten Gebiet r2. In dem einen Querschnitt der Elektrodenschicht 101 in der Dickenrichtung, in einem Grenzflächengebiet IR, das bis zu 300 nm von einer Grenzfläche zwischen der Siliziumkarbid-Halbleiterschicht 100 und der Elektrodenschicht 101 entfernt angeordnet ist, umfasst der Kohlenstoffbereich 2 eine Vielzahl von Abschnitten, die mit einem Zwischenraum dazwischen angeordnet sind, und beträgt ein Verhältnis der durch den Kohlenstoffbereich 2 besetzten Fläche nicht mehr als 40%.
  • Der Kohlenstoffbereich stellt ein aus Kohlenstoff gebildetes Gebiet dar und weist eine Fläche auf, die in dem einen Querschnitt der Elektrodenschicht in der Dickenrichtung gemessen werden kann.
  • In der obigen Beschreibung ist der Kohlenstoffbereich 2 vorwiegend auf der Seite der SiC-Halbleiterschicht 100 in dem einen Querschnitt der Elektrodenschicht 101 in der Dickenrichtung verteilt. Der Kohlenstoffbereich 2 umfasst jedoch eine Vielzahl von Abschnitten, die mit einem Zwischenraum dazwischen angeordnet sind. Demgemäß kann über dem Kohlenstoffbereich 2 die Elektrodenschicht 101 und die SiC-Halbleiterschicht 100 in Ohmschem Kontakt miteinander stehen.
  • Aus einer anderen Sichtweise betrachtet, umfasst die Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung der vorliegende Erfindung eine Siliziumkarbid-Halbleiterschicht 100; und eine Elektrodenschicht 101 in Ohmschem Kontakt mit der Siliziumkarbid-Halbleiterschicht 100. In der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung können Kohlenstoffcluster 1 in der Elektrodenschicht 101, in einem Grenzflächengebiet IR, das bis zu 300 nm von der Grenzfläche zwischen der Siliziumkarbid-Halbleiterschicht 100 und der Elektrodenschicht 101 angeordnet ist, enthalten sein. Ein Verhältnis einer von den Kohlenstoffclustern 1 in dem Grenzflächengebiet IR besetzten Fläche kann nicht weniger als 10% und nicht mehr als 40% betragen.
  • In der zuvor beschriebenen Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung ist der Kohlenstoff (C) in der Elektrodenschicht 101, der sich aus dem SiC gelöst hat, eher in Form von C-Clustern 1 als in Fprm einer Anhäufung, die eine Schicht bildet, enthalten. Ferner beträgt in dem Querschnitt der Elektrodenschicht 101 in der Dickenrichtung, in dem Grenzflächengebiet IR, das bis zu 300 nm von der Grenzfläche zwischen der SiC-Halbleiterschicht 100 und der Elektrodenschicht 101 angeordnet ist, das Verhältnis der von den C-Clustern 1 besetzten Fläche nicht weniger als 10% und nicht mehr als 40%.
  • Hierin bezeichnet der Begriff ”Kohlenstoff (C)-Cluster” einen Kohlenstoffbereich in der Form von Clustern. Ein C-Cluster ist eine Anhäufung, die aus etwa 100 oder mehr Kohlenstoffatomen gebildet ist und, im Querschnitt der Elektrodenschicht 101 in der Dickenrichtung, ein Aspektverhältnis (längerer Durchmesser/kürzerer Durchmesser) von nicht weniger als 1 und nicht mehr als 5 aufweist.
  • Es sollte verstanden werden, dass ein Verhältnis der Fläche, die von den C-Clustern 1 besetzt wird, einen Index darstellt, der ein Ausmaß der in die Elektrodenschicht 101 diffundierten C-Cluster 1 angibt. Wenn das Flächenverhältnis weniger als 10% beträgt, diffundieren die C-Cluster 1 gemäß der Forschung durch den vorliegenden Erfinder nicht ausreichend, bilden eine Anhäufung in Form einer Schicht an der Grenzfläche zwischen der SiC-Halbleiterschicht 100 und der Elektrodenschicht 101 und segregieren, wodurch die Bildung des Ohmschen Kontakts zwischen der SiC-Halbleiterschicht 100 und der Elektrodenschicht 101 erschwert werden kann. Beträgt darüber hinaus das Flächenverhältnis mehr als 40%, werden die C-Cluster 1, die als eine Widerstandskomponente dienen, in der Elektrodenschicht 101 zu stark verteilt, wodurch sich der elektrische Widerstand der Elektrodenschicht 101 erhöht. Aus diesem Grund wird in der zuvor beschriebenen Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung das Verhältnis der von den C-Clustern 1 besetzten Fläche auf nicht mehr als 40% in dem Grenzflächengebiet IR festgelegt.
  • Hierin wird das ”von den C-Clustern 1 besetzte Flächenverhältnis” gemäß den folgenden Verfahren (a) bis (d) ermittelt. Auch wird das ”Verhältnis der vom Kohlenstoffbereich besetzten Fläche” auf diese Weise ermittelt.
    • (a) Zunächst wurden Proben (zu beobachtende Abschnitte) zur Messung der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtungen gesammelt. Dabei können die Proben an einer beliebigen Positionen genommen werden, wobei es doch wünschenswert ist, diese an fünf ausgewählten Positionen zu entnehmen, die wenigstens die nachstehenden drei Positionen enthalten sollen: einen Mittelabschnitt der Elektrodenschicht 101 in Draufsicht; und Endabschnitte davon, die einander zugewandt sind, wobei der Mittelabschnitt dazwischen angeordnet ist. Hierin bezieht sich der Begriff ”in Draufsicht” auf ein Blickfeld, das die Hauptfläche der Elektrodenschicht 101 in Normalrichtung davon betrachtet.
    • (b) Für die Bildung der Proben eignet sich ein Micro-Sampling®-Verfahren. Das heißt, dass die Proben unter Verwendung einer FIB (fokussierten Ionenstrahl)-Vorrichtung erhalten werden, indem die Umfänge der Abschnitte, die als Proben dienen, bearbeitet werden, Messfühler auf den Abschnitten befestigt werden und die Bodenabschnitte der Abschnitte ausgeschnitten werden. Anschließend werden die Proben mit den Messfühlern gesammelt, die Messfühler von der FIB-Vorrichtung getrennt und anschließend werden die Proben durch die FIB-Vorrichtung in dünne Stücke geteilt.
    • (c) Anschließend wird in jeder derart gebildeten Probe ein Bild der Grenzfläche zwischen der Elektrodenschicht 101 und der SiC-Halbleiterschicht 100 unter Verwendung eines STEM (Rastertransmissionselektronenmikroskop) aufgenommen, wodurch ein HAADF-Bild (ein annulares, mit steilem Winkel aufgenommenes Dunkelfeldbild) erhalten wird. Dabei beträgt eine Beobachtungsvergrößerung des STEM beispielsweise in etwa 100.000 × bis 1.000.000 ×.
    • (d) In dem HAADF-Bild wird die Helligkeit eines jeden Pixels im Hinblick auf das Grenzflächengebiet IR, das in der Elektrodenschicht 101 enthalten ist und bis zu 300 nm von der Grenzfläche zwischen der Elektrodenschicht 101 und der SiC-Halbleiterschicht 100 angeordnet ist, extrahiert und die Anzahl der Pixel für jede extrahierte Helligkeit gezählt. Die so erhaltene Helligkeit wird unter der Annahme, dass der Höchstwert der Helligkeit 100 ist, in einen Relativwert umgewandelt und eine Frequenzverteilung (siehe beispielsweise 5) erhalten. Bei dieser Frequenzverteilung wird festgelegt, dass die Pixel mit einer Helligkeit, die gleich dem oder weniger als der Durchschnittswert ist (ein Wert, durch den der Relativwert der Helligkeit den Wert 50 annimmt), auf Kohlenstoff zurückzuführen sind, und das ”Verhältnis der von den Kohlenstoffclustern besetzten Fläche” kann gemäß der nachfolgenden Formel (I) berechnet werden: (Flächenverhältnis) = (die Anzahl der Pixel für Kohlenstoff in dem Grenzgebiet IR)/(die Anzahl aller Pixel in dem Grenzgebiet IR) (I).
  • Wird die Vielzahl der Proben wie zuvor beschrieben erfasst, ist es hierbei wünschenswert, deren arithmetische Mittelwerte zu verwenden. Es sollte beachtet werden, dass die gesamte Elektrodenschicht 101 als das Grenzflächengebiet IR angesehen wird, sollte die Dicke der Elektrodenschicht 101 weniger als 300 nm betragen.
  • Wird die vorliegende Erfindung aus einer noch weiteren Sichtweise betrachtet, umfasst die Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung: die Siliziumkarbid-Halbleiterschicht 100; und die Elektrodenschicht 101 in Ohmschen Kontakt mit der Siliziumkarbid-Halbleiterschicht 100. Die Elektrodenschicht 101 umfasst ein Gebiet R1 mit einer ersten Dicke T1 und ein Gebiet R2 mit einer zweiten Dicke T2, die dünner als die erste Dicke T1 ist. In der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung können die Kohlenstoffcluster 1 in dem Gebiet R2 mit der zweiten Dicke T2 enthalten sein.
  • Das Gebiet R1 mit der ersten Dicke T1 und das Gebiet R2 mit der Dicke T2 werden dann gebildet, wenn die SiC-Halbleiterschicht 100 und die Elektrodenschicht 101 durch Bestrahlung mit einem gepulsten Laser in Ohmschen Kontakt miteinander gebracht werden. Das heißt, dass das Laserglühen mit dem gepulsten Laser in Abhängigkeit vom Pulsabstand eine ungleichmäßige Erwärmung verursacht, mit dem Ergebnis, dass das Gebiet R1 mit der ersten Dicke T1 und das Gebiet R2 mit der zweiten Dicke T2 in beispielsweise der Abtastrichtung des Lasers abwechselnd gebildet werden. Wird, wie zuvor beschrieben, der Laser zu Erzeugung der C-Cluster 1 auch in dem derartig dünnen Gebiet R2 angewendet, wird ein Ohmsche Kontakt zwischen der SiC-Halbleiterschicht 100 und der Elektrodenschicht 101 gebildet, wodurch sich der Kontaktwiderstand verringert und einen guten Wert annimmt.
  • Der Kohlenstoffcluster 1 weist vorzugsweise eine Größe von nicht weniger als 10 nm und nicht mehr als 100 nm auf. Dies liegt daran, dass sich bei einer Größe des C-Clusters 1 von weniger als 10 nm sehr wahrscheinlich eine Verbindung in Form einer Schicht bilden wird. Darüber hinaus wird, wenn die Größe des C-Clusters 1 mehr als 100 nm beträgt und der C-Cluster 1 in die Nähe der Oberfläche der Elektrodenschicht 101 diffundiert, in dem Fall, in dem die Chipbondungselektrodenschicht 102 auf der Elektrodenschicht 101 gebildet wird, das Haftvermögen zwischen der Elektrodenschicht 101 und der Chipbondungselektrodenschicht 102 voraussichtlich beeinträchtigt. Somit beträgt die Größe des Kohlenstoffclusters 1 vorzugsweise nicht mehr als 100 nm.
  • Hierin bezeichnet der Begriff ”Größe des Kohlenstoffclusters” einen unidirektionalen Teilchendurchmesser (”Feret-Durchmesser”) des C-Clusters in dem zuvor erwähnten HAADF-Bild (Querschnitt der Elektrodenschicht 101 in der Dickenrichtung).
    • [2] Die Elektrodenschicht 101 enthält vorzugsweise Nickel (Ni). Dies liegt daran, dass der elektrische Widerstand der Elektrodenschicht 101 dementsprechend verringert werden kann.
    • [3] Vorzugsweise umfasst die Elektrodenschicht 101 ferner Silizium (Si), und in einer Gesamtmenge an Nickel- und Siliziumatomen in der Elektrodenschicht 101 beträgt ein Mengenverhältnis an Nickelatomen nicht weniger als 68 Atom% und nicht mehr als 75 Atom%.
  • Enthält die Elektrodenschicht 101 Si, kann verhindert werden, dass die C-Cluster 1 in die Oberflächenschicht der Elektrodenschicht 101 diffundieren. Indem Ni und Si in dem zuvor erwähnten Zusammensetzungsverhältnis enthalten sind, kann der elektrische Widerstand der Elektrodenschicht 101 weiter verringert werden.
  • [Einzelheiten der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung]
  • Im Nachfolgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung (im Nachfolgenden als ”die vorliegende Ausführungsform” bezeichnet) detailliert beschrieben, wobei jedoch die vorliegende Ausführungsform nicht darauf beschränkt ist.
  • [Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung]
  • 1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht, die ein Beispiel eines Aufbaus einer Siliziumkarbid-(SiC)-Halbleitervorrichtung 1000 gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Die SiC-Halbleitervorrichtung 1000 ist ein vertikaler MOSFET (Metalloxidhalbleiterfeldeffekttransitor) mit einer ebenen Struktur. Die SiC-Halbleitervorrichtung 1000 umfasst eine SiC-Halbleiterschicht 100 mit einer Hauptfläche P1 und einer zweiten Hauptfläche P2, die gegenüber der ersten Hauptfläche P1 abgeordnet ist. Die SiC-Halbleiterschicht 100 umfasst eine Einkristallschicht 11 und eine Epitaxialschicht 12. Die Einkristallschicht 11 ist beispielsweise aus SiC gebildet, das beispielsweise einen 4H-kristallinen Polymorphismus aufweist. Die Einkristallschicht 11 und die Epitaxialschicht 12 weisen beispielsweise einen n-Leitfähigkeitstyp auf.
  • Die Epitaxialschicht 12 ist eine Halbleiterschicht, die epitaktisch auf der Einkristallschicht 11 gewachsen wird und unterschiedliche Verunreinigungsgebiete aufweist (ein Körpergebiet 13, ein n+-Gebiet 14, ein Kontaktgebiet 18). Auf der Epitaxialschicht 12 wird ein Gate-Isolationsfilm 15, eine Gate-Elektrode 17, eine Source-Elektrode 16 und eine Kontaktflächenelektrode 19 auf der Vorderflächenseite ausgebildet.
  • Auf der zweiten Hauptfläche P2 sind eine Elektrodenschicht 101 (Ohmsche Elektrode) in Ohmschem Kontakt mit der SiC-Halbleiterschicht 100; und eine Chipbondungselektrodenschicht 102, die auf der Elektrodenschicht 101 gebildet wird, gebildet. In der SiC-Halbleitervorrichtung 1000 dienen die Elektrodenschicht 101 und die Chipbondungselektrodenschicht 102 als eine Drain-Elektrode. Die Chipbondungselektrodenschicht 102 ist aus Titan (Ti), Aluminium (Al), Ni, Gold (Au) oder dergleichen gebildet.
  • 2 zeigt eine schematische Teilquerschnittsansicht, die ein Beispiel eines Aufbaus einer Grenzfläche zwischen der SiC-Halbleiterschicht 100 und der Elektrodenschicht 101 darstellt. Die SiC-Halbleiterschicht 100 und die Elektrodenschicht 101 werden mittels Laserglühen in Ohmschen Kontakt miteinander gebracht. Dementsprechend ist die Elektrodenschicht 101 mit Gebieten R1 mit einer jeweils ersten Dicke T1 und Gebieten R2 mit einer jeweils zweiten Dicke T2, die dünner als die erste Dicke T1 ist, versehen. Diese werden aufgrund der ungleichförmigen Erwärmung, die in Abhängigkeit des Pulsabstandes des Lasers erzeugt wird, gebildet. In diesem Fall werden die Gebiete R1 und die Gebiete R2 beispielsweise in einer Abtastrichtung des Lasers abwechselnd gebildet und enthalten jeweils die C-Cluster 1. Wird der Laser zur Erzeugung der C-Cluster 1 auch in den derartig dünnen Gebieten R2 eingesetzt, wird ein Ohmsche Kontakt zwischen der SiC-Halbleiterschicht 100 und der Elektrodenschicht 101 hergestellt.
  • Dabei beträgt die erste Dicke T1 beispielsweise nicht weniger als 300 nm. Darüber hinaus ist beispielsweise die erste Dicke T1 nicht weniger als 1,2-mal, vorzugsweise nicht weniger als 1,5-mal, und besonders bevorzugt nicht weniger als 2,0-mal so groß wie die zweite Dicke T2.
  • Aus anderer Sicht betrachtet sind in der SiC-Halbleitervorrichtung 1000 die C-Cluster 1 in dem Grenzflächengebiet IR, das bis zu 300 nm von einer Grenzfläche zwischen der SiC-Halbleiterschicht 100 und der Elektrodenschicht 101 angeordnet ist, in der Elektrodenschicht 101 enthalten. In der SiC-Halbleitervorrichtung 1000 beträgt ein Verhältnis einer Fläche, die von den C-Clustern 1 in dem Grenzflächengebiet IR besetzt ist, nicht weniger als 10% und nicht mehr als 40%.
  • Indem das Verhältnis der von den C-Clustern 1 besetzten Fläche definiert wird, ordnet sich der Kohlenstoff, der sich von dem SiC getrennt hat, zu Clustern und verteilt sich entsprechend, wodurch der Ohmsche Kontakt zwischen der Elektrodenschicht 101 und der SiC-Halbleiterschicht 100 hergestellt wird.
  • 3 zeigt eine schematische Querschnittsansicht, die einen Zustand der Elektrodengrenzfläche darstellt, wenn das Verhältnis der von den C-Clustern 1 besetzten Fläche beispielsweise weniger als 10% beträgt. Beträgt das Verhältnis der von den C-Clustern 1 besetzten Fläche weniger als 10%, schließen sich kleine C-Cluster zu einer Kohlenstoffschicht 10 zusammen, wodurch ein Ohmscher Kontakt zwischen der SiC-Halbleiterschicht 100 und der Elektrodenschicht 101 verhindert wird. Wenn andererseits das Verhältnis der von den C-Clustern 1 besetzten Fläche mehr als 40% beträgt, werden die C-Cluster 1 in der gesamten Elektrodenschicht 101 verteilt, wodurch es zu einem erhöhten elektrischen Widerstand in der Elektrodenschicht 101 kommt. Das Verhältnis der von den C-Clustern 1 besetzten Fläche beträgt noch bevorzugter nicht weniger als 10% und nicht mehr als 30%, und besonders bevorzugt nicht weniger als 10% und nicht mehr als 20%.
  • Das Verhältnis der von den C-Clustern 1 besetzten Fläche in dem Grenzflächengebiet IR kann beispielsweise in Übereinstimmung mit der Laserbestrahlungsintensität während des Laserglühens gesteuert werden. Jedoch verändert sich aufgrund der Unterschiede in den zuvor beschriebenen Bedingungen die Energieabsorption, so dass es nicht richtig wäre, eine Bedingung für die Laserbestrahlungsintensität willkürlich zu bestimmen. Somit wird wünschenswerterweise die Bedingung z. B. wie folgt ermittelt: Während die Laserbestrahlungsintensität in einem Bereich von etwa 1,0 J/cm2 bis 3,0 J/cm2 verändert wird, wird ein Verhältnis der von den C-Clustern 1 besetzten Fläche gemessen, um eine Bedingung zu finden, mit der der Wert von nicht weniger als 10% und nicht mehr als 40% erhalten werden kann. Dabei wird die Wellenlänge des Lasers wünschenswerterweise auf eine Wellenlänge eingestellt, die der Bandlücke von SiC (Wellenlänge von nicht mehr als 386 nm), wie beispielsweise die dritte Harmonische (Wellenlänge von 355 nm) eines YAG-Lasers oder eines YVO4-Lasers, entspricht. Darüber hinaus kann die Pulsbreite des Lasers beispielsweise in einem Bereich von nicht weniger als 10 ns und nicht mehr als 10 μs entsprechend eingestellt werden.
  • Der Begriff ”Laserbestrahlungsintensität” bezieht sich hier auf eine Energiedichte zu dem Zeitpunkt, wenn ein Laserleistungsbereich bis zu jener Laserleistung, die einen 1/e-mal so großen Wert eines Höchstwertes erreicht (”e” stellt eine Napier-Konstante dar), als ein Laserbestrahlungsbereich definiert wird, wobei angenommen wird, dass 100% der Laserenergie innerhalb dieses Bestrahlungsbereichs liegen.
  • Jeder der C-Cluster umfasst vorzugsweise eine Größe von nicht weniger als 10 nm und nicht mehr als 100 nm. Da es unwahrscheinlich ist, dass sich die C-Cluster, die jeweils eine Größe von nicht weniger als 10 nm aufweisen, zu einer Schicht ordnen, kann durch Durchführen eines Glühschritts zur Bildung von C-Clustern mit jeweils einer Größe von nicht weniger als 10 nm der Ohmsche Kontakt zwischen der Elektrodenschicht 101 und der SiC-Halbleiterschicht 100 mit höherer Zuverlässigkeit erreicht werden.
  • Beträgt andererseits die Größe eines jeden C-Clusters mehr als 100 nm und diffundieren die C-Cluster in die Oberflächenschicht der Elektrodenschicht 101, kann das Haftvermögen zwischen der Chipbondungselektrodenschicht 102 und der Elektrodenschicht 101, die beide auf der Oberfläche der Elektrodenschicht 101 gebildet sind, beeinträchtigt werden. Somit beträgt die Größe des C-Clusters vorzugsweise nicht mehr als 100 nm. Die Größe des C-Clusters beträgt vorzugsweise nicht weniger als 30 nm und besonders bevorzugt nicht weniger als 50 nm.
  • [Elektrodenschicht]
  • Die Elektrodenschicht 101 kann beispielsweise mittels Sputterverfahren oder Dampfabscheidungsverfahren gebildet werden. Die Elektrodenschicht 101 weist beispielsweise eine Dicke von etwa 50 bis 1.000 nm auf.
  • Ein Element der Elektrodenschicht 101 kann beispielsweise Ni, Ti, Wolfram (W) und Molybdän (Mo) umfassen. Von diesen umfasst die Elektrodenschicht 101 vorzugsweise Ni. Somit kann der elektrische Widerstand verringert werden. Die Elektrodenschicht 101 kann aus einem einzigen Element oder aus mehreren Elementen gebildet sein. Beispielsweise kann die Elektrodenschicht 101 aus Ni und Si gebildet sein. Enthält die Elektrodenschicht 101 Si, wird verhindert, dass die C-Cluster vollständig in die Elektrodenschicht 101 diffundieren, wodurch der elektrische Widerstand verringert wird. In der Elektrodenschicht 101 können Ni und Si in gemischtem Zustand vorhanden sein oder eine intermetallische Verbindung, wie beispielsweise Nickelsilizid (Ni2Si) bilden.
  • Enthält die Elektrodenschicht 101 Ni und Si, beträgt die Anzahl die Ni-Atome in der Gesamtmenge an Ni- und Si-Atomen vorzugsweise nicht weniger als 68 Atom% und nicht mehr als 75 Atom%. Beträgt das Ni-Verhältnis weniger als 68 Atom%, erhöht sich wahrscheinlich der elektrische Widerstand, während bei einem Verhältnis von mehr als 75 Atom% die Si-Menge nicht ausreicht, um die Diffusion der C-Cluster entsprechend zu verhindern. Das Ni-Verhältnis in der Gesamtmenge der Ni- und Si-Atome beträgt noch bevorzugter nicht weniger als 69 Atom% und nicht mehr als 74 Atom%, und besonders bevorzugt nicht weniger als 70 Atom% und nicht mehr als 73 Atom%. Eine derartige Atomkonzentration kann beispielsweise mittels energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDX) oder Sekundärionen-Massenspektroskopie (SIMS) gemessen werden. Es sollte beachtet werden, dass die Elektrodenschicht 101 eine während der Bildung zwangsläufig eingebrachte Verunreinigung enthalten kann.
  • [Beispiele]
  • Im Nachfolgenden wird die vorliegende Ausführungsform mit Bezug auf die Beispiele detaillierter beschrieben, wobei die vorliegende Ausführungsform nicht darauf beschränkt ist.
  • [Herstellung der SiC-Halbleitervorrichtung]
  • Die SiC-Halbleitervorrichtungen (MOSFETs) wurden in der nachfolgend beschriebenen Weise hergestellt und ein Verhältnis der von den C-Clustern in dem Grenzflächengebiet IR besetzten Fläche sowie ein Diffusionszustand der C-Cluster in der Elektrodenschicht überprüft. Hierin entsprechen die Proben 1 und 2 den Beispielen und die Proben 3 und 4 den Vergleichsbeispielen.
  • [Probe 1]
  • Zunächst wurde die SiC-Halbleiterschicht 100 mit dem n-Leitfähigkeitstyp und mit der ersten Hauptfläche P1 und der zweiten Hauptfläche P2, die gegenüber der ersten Hauptfläche P1 angeordnet ist, hergestellt. Eine Elementstruktur wurde auf der ersten Hauptflächenseite P1 gebildet und anschließend wurde ein Sputterverfahren zur Bildung der Elektrodenschicht 101, die Ni und Si enthält, auf der zweiten Hauptfläche P2 durchgeführt. Dabei hatte die Elektrodenschicht 101 eine Dicke von 230 nm und wurde gemäß dem folgenden Atomverhältnis von Ni und Si eingestellt: Ni:Si = 72:28.
  • Anschließend wurde ein Laserglühschritt durchgeführt, um die Elektrodenschicht 101 und die SiC-Halbleiterschicht 100 in Ohmschen Kontakt miteinander zu bringen. Dabei betrug die Laserbestrahlungsintensität 1,8 J/cm2. Ferner wurde auf der Elektrodenschicht 101 eine Ti-Schicht, eine Ni-Schicht und eine Au-Schicht als Chipbondungselektrodenschicht 102 mittels Sputterverfahren gebildet. Auf diese Weise wurde der MOSFET gemäß Probe 1 erhalten.
  • Gemäß dem zuvor beschriebenen Verfahren wurde eine Probe für das STEM gebildet, um dabei ein HAADF-Bild, wie in 4 gezeigt, zu erhalten. Ferner wurden in dem gleichen Sichtfeld jedes Element, d. h. Si, Ni und C, abgebildet. Die Ergebnisse sind jeweils in 6 (Si), 7 (Ni) und 8(C) gezeigt. Aus 4 und 6 bis 8 ist ersichtlich, dass die C-Cluster 1 in dem Grenzflächengebiet IR der Probe 1 vorhanden sind.
  • Anschließend wurde in 4 die Helligkeit eines jeden Pixels extrahiert, die Anzahl der Pixel für jede extrahierte Helligkeit gezählt, um eine Frequenzverteilung, wie in 5 gezeigt, zu erhalten, und ein Verhältnis der von den C-Clustern in dem Grenzflächengebiet IR besetzten Fläche gemäß dem zuvor erwähnten Verfahren berechnet. Das Ergebnis ist in Tabelle 1 gezeigt. [Tabelle 1]
    Flächenverhältnis der von den C-Clustern besetzten Fläche in dem Grenzflächengebiet (%)
    Probe 1 16,5
    Probe 2 29,1
    Probe 3 42,6
    Probe 4 76,8
  • [Probe 2]
  • Die Probe 2 wurde in ähnlicher Weise wie Probe 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass die Dicke der Elektrodenschicht 101 800 nm betrug und die Laserbestrahlungsintensität auf 1,9 J/cm2 eingestellt wurde.
  • Gemäß dem zuvor erwähnten Verfahren wurde eine Probe für das STEM gebildet, um dadurch ein HAADF-Bild, wie in 9 gezeigt, zu erhalten. Ferner wurde in demselben Sichtfeld jedes der Elemente (d. h. Si, Ni und C) abgebildet. Die Ergebnisse sind jeweils in 11 (Si), 12 (Ni) und 13(C) gezeigt. Aus 9 und 11 bis 13 ist ersichtlich, dass auch in Probe 2 die C-Cluster 1 in dem Grenzflächengebiet IR vorkamen.
  • Dann wurde, wie in 9 gezeigt, die Helligkeit eines jeden Pixels extrahiert, die Anzahl der Pixel für jede extrahierte Helligkeit gezählt, um eine in 10 gezeigte Frequenzverteilung zu erhalten, und das Verhältnis der von den C-Clustern in dem Grenzflächengebiet IR besetzten Fläche gemäß dem zuvor erwähnten Verfahren berechnet. Das Ergebnis ist in Tabelle 1 gezeigt.
  • [Probe 3]
  • Die Probe 3 wurde in ähnlicher Weise wie die Probe 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass die Dicke der Elektrodenschicht 101 500 nm betrug, die Laserbestrahlungsintensität auf 2,0 J/cm2 festgelegt wurde, und eine Ti-Schicht, eine Ni-Schicht und eine Al-Schicht als Chipbondungselektrodenschicht 102 gebildet wurden.
  • Gemäß den zuvor erwähnten Verfahren wurde eine Probe für das STEM gebildet, um dadurch ein HAADF-Bild, wie in 14 gezeigt, zu erhalten. Ferner wurde in demselben Sichtfeld jedes der Elemente, d. h. Al, Si und C, abgebildet. Die Ergebnisse sind jeweils in 16 (Al), 17 (Si) und 18(C) gezeigt. Aus 14 und 16 bis 18 ist ersichtlich, dass auch in Probe 3 die C-Cluster 1 in dem Grenzflächengebiet IR vorhanden waren.
  • Anschließend wurde, wie in 14 gezeigt, die Helligkeit eines jeden Pixels extrahiert, die Anzahl der Pixel für jede extrahierte Helligkeit gezählt, um die in 15 gezeigte Frequenzverteilung zu erhalten, und das Verhältnis der Fläche, die von den C-Clustern in dem Grenzflächengebiet IR besetzt wird, gemäß dem zuvor erwähnten Verfahren berechnet. Das Ergebnis ist in Tabelle 1 gezeigt.
  • [Probe 4]
  • Die Probe 4 wurde in ähnlicher Weise wie Probe 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass die Dicke der Elektrodenschicht 101 600 nm betrug und die Laserbestrahlungsintensität auf 2,1 J/cm2 festgelegt wurde.
  • Gemäß dem zuvor erwähnten Verfahren wurde eine Probe für das STEM gebildet, um dadurch ein HAADF-Bild, wie in 19 gezeigt, zu erhalten. Ferner wurde in demselben Sichtfeld jedes der Elemente, d. h. Si, Ni und C, abgebildet. Die Ergebnisse sind jeweils in 21 (Si), 22 (Ni) und 23(C) gezeigt. Aus 19 und 21 bis 23 ist ersichtlich, dass in Probe 4 kleine C-Cluster in die gesamte Elektrodenschicht 101 diffundierten.
  • Anschließend wurde, wie in 19 gezeigt, die Helligkeit eines jeden Pixels extrahiert, die Anzahl der Pixel für jede extrahierte Helligkeit gezählt, um die in 20 gezeigte Frequenzverteilung zu erhalten, und das Verhältnis der von den C-Clustern in dem Grenzflächengebiet IR besetzten Fläche gemäß dem zuvor erwähnten Verfahren berechnet. Das Ergebnis ist in Tabelle 1 gezeigt.
  • [Ergebnisse und deren Bewertungen]
  • Aus 4 (Probe 1), 9 (Probe 2), 14 (Probe 3) und 19 (Probe 4) ist ersichtlich, dass mit zunehmender Laserbestrahlungsintensität das Ausmaß der Diffusion der C-Cluster 1 in der Elektrodenschicht 101 zunimmt.
  • In 4 (Probe 1) sammeln sich die C-Cluster 1 in der Nähe der Grenzfläche, und wird die Diffusion der C-Cluster stärker als im vorliegenden Fall unterdrückt, kann sich eine Kohlenstoffschicht bilden, um den Ohmschen Kontakt zu verhindern. Aus Tabelle 1 ist ersichtlich, dass das Verhältnis der von den Clustern in dem Grenzflächengebiet IR besetzten Fläche in Probe 1 16,5% beträgt. Somit beträgt das Flächenverhältnis vorzugsweise nicht weniger als 10%, und noch bevorzugter nicht weniger als 16%.
  • In 9 (Probe 2) werden C-Cluster 1 von etwa 10 bis 100 nm gebildet. Ferner werden, wie in 9 gezeigt, die C-Cluster 1 derart diffundiert, dass sie entsprechend von der Grenzfläche zwischen der SiC-Halbleiterschicht 100 und der Elektrodenschicht 101 entfernt angeordnet und nicht in der gesamten Elektrodenschicht 101 verteilt sind. Somit zeigt sich, dass in Probe 2 ein guter Ohmscher Kontakt erhalten und zudem ein Anstieg des Widerstands der Elektrodenschicht 101 unterdrückt wird. Wie in Tabelle 1 gezeigt, beträgt in Probe 2 das Verhältnis der von den Clustern in dem Grenzflächengebiet IR besetzten Fläche 29,1% (nicht weniger als 10% und nicht mehr als 40%).
  • Darüber hinaus kann, wie in 9 (Probe 2) gezeigt, bestätigt werden, dass die Gebiete R1 mit der jeweiligen ersten Dicke T1 und die Gebiete R2 mit der jeweiligen zweiten Dicke T2, die dünner als die erste Dicke T1, mittels Laserglühen ausbildbar sind und die C-Cluster 1 in dem Gebiet R2 enthalten sind.
  • In 14 (Probe 3) befinden sich die C-Cluster 1 in einem Zustand, in dem sie beginnen, sich in der gesamten Elektrodenschicht 101 zu verteilen, und somit wird befürchtet, dass sich der elektrische Widerstand der Elektrodenschicht 101 erhöht. Aus Tabelle 1 ist ersichtlich, dass in Probe 3 das Verhältnis der von den C-Clustern 1 in dem Grenzflächengebiet IR besetzten Fläche 42,6% ist.
  • Darüber hinaus werden in Probe 3 C-Cluster mit jeweils einer Größe von mehr als 100 nm erzeugt, und somit wird befürchtet, dass das Haftvermögen zwischen der Elektrodenschicht 101 und der Chipbondungselektrodenschicht 102 abnimmt. Somit beträgt die Größe eines jeden C-Clusters vorzugsweise nicht mehr als 100 nm.
  • In 19 (Probe 4) ist die Größe eines jeden C-Clusters klein, wobei jedoch die C-Cluster in der gesamten Elektrodenschicht 101 verteilt sind, wodurch befürchtet wird, dass der elektrische Widerstand hoch ist. Aus Tabelle 1 ist ersichtlich, dass in Probe 4 das Verhältnis der von den C-Clustern 1 in dem Grenzflächengebiet IR besetzten Fläche 76,8% beträgt und somit größer ist als das Verhältnis der Probe 3. Somit sollte angesichts der Ergebnisse für die Proben 3 und 4 das Verhältnis der Fläche, die von den C-Clustern 1 in dem Grenzflächengebiet IR besetzt ist, nicht mehr als 40% betragen.
  • Wie zuvor beschrieben, ist in der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung der Kontaktwiderstand zwischen der SiC-Halbleiterschicht 100 und der Ohmschen Elektrode (Elektrodenschicht 101) niedrig, wobei die Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung umfasst: eine SiC-Halbleiterschicht 100; und eine Elektrodenschicht 101 in Ohmschen Kontakt mit der SiC-Halbleiterschicht 100, C-Cluster 1, die in dem Grenzflächengebiet IR, das bis zu 300 nm von der Grenzfläche zwischen der SiC-Halbleiterschicht 100 und der Elektrodenschicht 101 in der Elektrodenschicht 101 angeordnet sind, enthalten sind, wobei das Verhältnis der von den C-Clustern 1 in dem Grenzflächengebiet IR besetzten Fläche nicht weniger als 10% und nicht mehr als 40% beträgt.
  • 24 und 25 zeigen schematische Ansichten zur Darstellung eines Aufbaus der zuvor beschriebenen Proben 1 und 2. In 24 und 25 sind die C-Cluster als ein Kohlenstoffbereich 2 dargestellt. Wie zuvor beschrieben, betreffen die C-Cluster einen Kohlenstoffbereich in Form von Clustern. Somit beträgt das Verhältnis der vom Kohlenstoffbereich 2 besetzten Fläche den gleichen Wert wie das zuvor erwähnte Verhältnis der von den C-Clustern 1 besetzten Fläche.
  • Wie in 24 und 25 gezeigt, ist in jeder der Proben 1 und 2 in dem Fall, in dem die Elektrodenschicht 101 in einer Dickenrichtung eines Querschnitts der Elektrodenschicht 101, in der Dickenrichtung in zwei gleiche Teile unterteilt ist, um ein erstes Gebiet r1, das der SiC-Halbleiterschicht 100 zugewandt ist, und ein zweites Gebiet r2, das der SiC-Halbleiterschicht 100 gegenüberliegt, zu erhalten, eine Fläche eines Kohlenstoffbereichs 2, der den Kohlenstoff in dem ersten Gebiet r1 enthält, breiter als die Fläche des Kohlenstoffbereichs 2 in dem zweiten Gebiet r2. In dem einen Querschnitt der Elektrodenschicht 101 in der Dickenrichtung umfasst in einem Grenzflächengebiet IR, dass bis zu 300 nm von einer Grenzfläche zwischen der SiC-Halbleiterschicht 100 und der Elektrodenschicht 101 angeordnet ist, der Kohlenstoffbereich 2 eine Vielzahl von Abschnitten, die mit einem Zwischenraum dazwischen angeordnet sind. Darüber hinaus beträgt im Querschnitt der Elektrodenschicht 101 in der Dickenrichtung ein Verhältnis der Fläche, die von dem Kohlenstoffbereich 2 besetzt ist, nicht mehr als 40%. Wie in der zuvor erwähnten Auswertung angegeben ist, wird angenommen, dass die so ausgebildeten Proben 1 und 2 einen guten Ohmschen Kontakt erzielen.
  • Obwohl die vorliegende Ausführungsform in Bezug auf einen MOSFET als Beispiel beschrieben wurde, ist die vorliegende Ausführungsform nicht darauf beschränkt und kann weitgehend auf eine andere Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung, wie etwa einen bipolaren Transistor mit isoliertem Gate (IGBT) oder eine Schottky-Diode (SBD), angewendet werden. Die Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung kann nicht nur eine ebene Struktur, sondern auch eine Grabenstruktur aufweisen.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung detailliert beschrieben und dargestellt wurde, versteht es sich, dass diese lediglich der Veranschaulichung und als Beispiel dient und in keinerlei Hinsicht als Einschränkung zu erachten ist, wobei der Umfang der Erfindung durch die Begriffe der beigefügten Ansprüchen definiert ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 7547578 [0002, 0004]
    • JP 2011-171551 [0002, 0004]
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    • L. Calcagno et al. [0006]
    • E. Kurimoto et al. [0006]

Claims (3)

  1. Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung, umfassend: eine Siliziumkarbid-Halbleiterschicht (100); und eine Elektrodenschicht (101) in Kontakt mit der Siliziumkarbid-Halbleiterschicht (100), wobei wenigstens ein Abschnitt der Elektrodenschicht (101) Kohlenstoff enthält, wobei in einem Fall, bei dem die Elektrodenschicht (101), in einer Dickenrichtung eines Querschnitts der Elektrodenschicht (101), in der Dickenrichtung in zwei gleiche Teile unterteilt ist, um ein erstes Gebiet (R1), das der Siliziumkarbid-Halbleiterschicht (100) zugewandt ist, und ein zweites Gebiet (R2), das der Siliziumkarbid-Halbleiterschicht (100) gegenüberliegt, zu erhalten, eine Fläche eines Kohlenstoffbereichs (2), der den Kohlenstoff in dem ersten Gebiet (R1) enthält, breiter als die Fläche des Kohlenstoffbereichs (2) in dem zweiten Gebiet (R2) ist, wobei in dem einen Querschnitt in einem Grenzflächengebiet (IR), das bis zu 300 nm von einer Grenzfläche zwischen der Siliziumkarbid-Halbleiterschicht (100) und der Elektrodenschicht (101) angeordnet ist, der Kohlenstoffbereich (2) eine Vielzahl von Abschnitten mit einem Zwischenraum dazwischen umfasst, und ein Verhältnis der durch den Kohlenstoffbereich (2) besetzten Fläche nicht mehr als 40% beträgt.
  2. Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Elektrodenschicht (101) Nickel enthält.
  3. Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Elektrodenschicht (101) ferner Silizium enthält, und wobei in einer Gesamtmenge an Nickel- und Siliziumatomen in der Elektrodenschicht (101), ein Mengenverhältnis an Nickelatomen nicht weniger als 68 Atom% und nicht mehr als 75 Atom% beträgt.
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