DE102019115583A1 - Siliziumkarbid-Bauelement und Verfahren zum Bilden eines Siliziumkarbid-Bauelements - Google Patents

Siliziumkarbid-Bauelement und Verfahren zum Bilden eines Siliziumkarbid-Bauelements Download PDF

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English (en)
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Edward Fuergut
Jochen Hilsenbeck
Martin Gruber
Wolfgang Scholz
Thomas Basler
Ravi Keshav Joshi
Dethard Peters
Roland Rupp
Ralf Siemieniec
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Infineon Technologies AG
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Abstract

Ein Siliziumkarbid-Bauelement umfasst ein Siliziumkarbid-Substrat, eine Kontaktschicht, die Nickel, Silizium und Aluminium umfasst, eine Barriereschichtstruktur, die Titan und Wolfram umfasst, eine Metallisierungsschicht, die Kupfer umfasst. Die Kontaktschicht befindet sich auf dem Siliziumkarbid-Substrat. Die Kontaktschicht befindet sich zwischen dem Siliziumkarbid-Substrat und zumindest einem Teil der Barriereschichtstruktur. Die Barriereschichtstruktur befindet sich zwischen dem Siliziumkarbid-Substrat und der Metallisierungsschicht.

Description

  • Gebiet
  • Beispiele beziehen sich auf Siliziumkarbid-Bauelemente und auf ein Verfahren zum Bilden von Siliziumkarbid-Bauelementen. Weitere hierin beschriebene Aspekte beziehen sich auf Leistungshalbleiterbauelemente, z. B. Siliziumkarbid-Bauelemente, die eine verbesserte thermische Robustheit aufweisen.
  • Hintergrund
  • Beim Entwickeln von Leistungsbauelementen sind möglicherweise sogar noch höhere Leistungsdichten erforderlich. Während es bei auf Silizium basierenden Leistungsbauelementen aufgrund von Beschränkungen des Materials Einschränkungen gibt, können bei Siliziumkarbid-Bauelementen fünf- bis zehnmal höhere Leistungsdichten erreichbar sein.
  • Es besteht ein Bedarf zum Bereitstellen eines verbesserten Konzeptes für Siliziumkarbid-Bauelemente, was Siliziumkarbid-Bauelemente mit reduzierten lateralen Abmessungen ermöglicht. Ferner besteht ein Bedarf für eine weitere Verbesserung, insbesondere für ein Verbessern der thermischen Robustheit von Breiter-Bandabstand-Leistungsbauelementen, z. B. Siliziumkarbid-Bauelementen.
  • Zusammenfassung
  • Einige Ausführungsbeispiele beziehen sich auf ein Siliziumkarbid-Bauelement, das ein Siliziumkarbid-Substrat umfasst. Das Siliziumkarbid-Bauelement umfasst eine Kontaktschicht, die Nickel, Silizium und Aluminium umfasst. Die Kontaktschicht befindet sich auf dem Siliziumkarbid-Substrat. Das Siliziumkarbid-Bauelement umfasst eine Barriereschichtstruktur, die Titan und Wolfram umfasst. Die Kontaktschicht befindet sich zwischen dem Siliziumkarbid-Substrat und zumindest einem Teil der Barriereschichtstruktur. Das Siliziumkarbid-Bauelement umfasst eine Metallisierungsschicht, die Kupfer umfasst. Die Barriereschichtstruktur befindet sich zwischen dem Siliziumkarbid-Substrat und der Metallisierungsschicht.
  • Einige Ausführungsbeispiele beziehen sich auf ein Verfahren zum Bilden eines Siliziumkarbid-Bauelements. Das Verfahren umfasst ein Bilden einer Kontaktschicht, umfassend Nickel, Silizium und Aluminium, auf einem Siliziumkarbid-Substrat des Siliziumkarbid-Bauelements. Das Verfahren umfasst ein Bilden einer Barriereschichtstruktur, umfassend Titan und Wolfram, nach dem Bilden der Kontaktschichtstruktur. Das Verfahren umfasst ein Bilden einer Metallisierungsschicht, die Kupfer umfasst, nach dem Bilden der Barriereschichtstruktur. Eine ohmsche Verbindung wird zwischen der Metallisierungsschicht und einer Dotierungsregion des Siliziumkarbid-Substrats über die Barriereschichtstruktur und die Kontaktschicht gebildet.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst ein Leistungshalbleiterbauelement ein Halbleitersubstrat mit einer ersten Oberfläche, wobei das Halbleitersubstrat ein Breiter-Bandabstand-Halbleitermaterial mit einer intrinsischen Temperatur umfasst. Eine Isolierschicht ist über der ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats, wobei die Isolierschicht zumindest eine Öffnung aufweist, die sich durch die Isolierschicht in einer vertikalen Richtung erstreckt. Eine Vorderseitenmetallisierung ist über der Isolierschicht, wobei die Isolierschicht zwischen der Vorderseitenmetallisierung und der ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats zwischengeordnet ist. Eine Metallverbindung ist in der Öffnung der Isolierschicht angeordnet und verbindet die Vorderseitenmetallisierung elektrisch leitfähig mit dem Halbleitersubstrat. Die Vorderseitenmetallisierung umfasst zumindest eine Schicht oder besteht im Wesentlichen aus einer Schicht, wobei die zumindest eine Schicht im Wesentlichen aus einem Metall oder einer Metalllegierung mit einer höheren Schmelztemperatur als der intrinsischen Temperatur des Halbleitermaterials besteht.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst ein Leistungshalbleiterbauelement ein Halbleitersubstrat mit einer ersten Oberfläche, wobei das Halbleitersubstrat ein monokristallines Halbleitermaterial umfasst, das ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus SiC, GaN, A1N und Ga2O3. Eine Isolierschicht ist auf der ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats, wobei die Isolierschicht eine Mehrzahl von Öffnungen aufweist, die sich durch die Isolierschicht erstrecken. Eine Vorderseitenmetallisierung ist auf der Isolierschicht, wobei die Isolierschicht zwischen der Vorderseitenmetallisierung und der ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats zwischengeordnet ist. Die Vorderseitenmetallisierung erstreckt sich durch die jeweiligen Öffnungen der Isolierschicht und bildet jeweilige Metallverbindungen, die in den jeweiligen Öffnungen der Isolierschicht angeordnet sind, wobei die Metallverbindungen jeweilige elektrische Verbindungen mit dem Halbleitersubstrat bilden. Die Vorderseitenmetallisierung umfasst oder besteht im Wesentlichen aus einem oder mehreren Metallen und/oder Metalllegierungen mit einer Schmelztemperatur höher als 1100 °C.
  • Figurenliste
  • Nachfolgend werden einige Beispiele von Vorrichtungen und/oder Verfahren ausschließlich beispielhaft und Bezug nehmend auf die beiliegenden Figuren beschrieben, in denen gilt:
    • 1 zeigt einen schematischen Querschnitt eines Teils eines Siliziumkarbid-Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel;
    • 2 zeigt einen weiteren schematischen Querschnitt eines Teils eines Siliziumkarbid-Bauelements, umfassend eine Barriereschichtstruktur mit einer Mehrzahl von Barriereschichten gemäß einem Ausführungsbeispiel;
    • 3a und 3b zeigen schematische Querschnitte von Ausführungsbeispielen von Siliziumkarbid-Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren;
    • 4a und 4b zeigen schematische Diagramme von Bonddrähten, die an Kontaktanschlussflächen von Siliziumkarbid-Bauelementen gebondet sind, gemäß Ausführungsbeispielen;
    • 5 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Bilden eines Siliziumkarbid-Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel;
    • 6a bis 6e zeigen schematische Querschnitte eines Teils eines Siliziumkarbid-Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel in verschiedenen Stufen des Bildens des Siliziumkarbid-Bauelements;
    • 7 stellt eine Querschnittsansicht eines Leistungshalbleiterbauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel dar;
    • 8 ist ein vergrößerter Abschnitt eines Leistungshalbleiterbauelements, der eine Vorderseitenmetallisierung zeigt, gemäß einem Ausführungsbeispiel;
    • 9 ist ein vergrößerter Abschnitt eines Leistungshalbleiterbauelements, der eine Vorderseitenmetallisierung zeigt, gemäß einem Ausführungsbeispiel;
    • 10 ist ein vergrößerter Abschnitt eines Leistungshalbleiterbauelements, der eine Vorderseitenmetallisierung zeigt, gemäß einem Ausführungsbeispiel;
    • 11 stellt ein Leistungshalbleiterbauelement, das eine Vorderseitenmetallisierung zeigt, gemäß einem Ausführungsbeispiel dar;
    • 12 stellt die Abhängigkeit des destruktiven Avalanche-Stroms und der umgewandelten Energie während des Avalanche relativ zu der treibenden Induktivität dar;
    • 13 stellt ein Beispiel eines destruktiven Avalanche-Tests eines SiC-MOSFET dar; und
    • 14 stellt ein AlCu-Phasendiagramm dar.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Verschiedene Beispiele werden nun ausführlicher Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen einige Beispiele dargestellt sind. In den Figuren können die Stärken von Linien, Schichten und/oder Bereichen zur Verdeutlichung übertrieben sein.
  • Während sich weitere Beispiele für verschiedene Modifikationen und alternative Formen eignen, sind dementsprechend einige bestimmte Beispiele derselben in den Figuren gezeigt und werden nachfolgend ausführlich beschrieben. Allerdings beschränkt diese detaillierte Beschreibung weitere Beispiele nicht auf die beschriebenen bestimmten Formen. Weitere Beispiele können alle Modifikationen, Entsprechungen und Alternativen abdecken, die in den Schutzbereich der Offenbarung fallen. Gleiche oder ähnliche Bezugszeichen beziehen sich in der gesamten Beschreibung der Figuren auf gleiche oder ähnliche Elemente, die bei einem Vergleich miteinander identisch oder in modifizierter Form implementiert sein können, während sie die gleiche oder eine ähnliche Funktion bereitstellen.
  • Es versteht sich, dass, wenn ein Element als mit einem anderen Element „verbunden“ oder „gekoppelt“ bezeichnet wird, die Elemente direkt, oder über ein oder mehrere Zwischenelemente, verbunden oder gekoppelt sein können. Wenn sich ferner ein Element „auf“ einem anderen Element befindet oder „auf“ demselben positioniert ist (z. B. eine Schicht ist „auf“ einer anderen Schicht oder „auf“ einem Substrat), kann eine weitere Komponente (z. B. eine weitere Schicht) zwischen den zwei Elementen positioniert sein (z. B. kann eine weitere Schicht zwischen einer Schicht und einem Substrat positioniert sein, wenn die Schicht „auf“ dem Substrat ist). Wenn zwei Elemente A und B unter Verwendung eines „oder“ kombiniert werden, ist dies so zu verstehen, dass alle möglichen Kombinationen offenbart sind, d. h. nur A, nur B sowie A und B, sofern dies nicht explizit oder implizit anderweitig definiert ist. Eine alternative Formulierung für die gleichen Kombinationen ist „zumindest eines von A und B“ oder „A und/oder B“. Das Gleiche gilt entsprechend für Kombinationen von mehr als zwei Elementen.
  • Die Terminologie, die hierin zu dem Zweck des Beschreibens bestimmter Beispiele verwendet wird, soll nicht begrenzend für weitere Beispiele sein. Wenn eine Singularform, z. B. „ein, eine“ und „der, die, das“ verwendet wird und die Verwendung nur eines einzelnen Elements weder explizit noch implizit als verpflichtend definiert ist, können weitere Beispiele auch Pluralelemente verwenden, um die gleiche Funktion zu implementieren. Wenn eine Funktion nachfolgend als unter Verwendung mehrerer Elemente implementiert beschrieben ist, können weitere Beispiele die gleiche Funktion unter Verwendung eines einzelnen Elements oder einer einzelnen Verarbeitungsentität implementieren. Es versteht sich weiterhin, dass die Begriffe „umfasst“, „umfassend“, „aufweist“ und/oder „aufweisend“ bei Gebrauch das Vorhandensein der angegebenen Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Prozesse, Elemente und/oder Komponenten derselben präzisieren, aber nicht das Vorhandensein oder das Hinzufügen eines oder mehrerer anderer Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Prozesse, Elemente, Komponenten und/oder einer Gruppe derselben ausschließen.
  • In dieser Beschreibung gilt eine zweite Oberfläche eines Halbleitersubstrats als durch die untere oder Rückseiten-Oberfläche gebildet, während eine erste Oberfläche als durch die obere, vordere oder Haupt-Oberfläche des Halbleitersubstrats gebildet gilt. Die Begriffe „über“ und „unter“ gemäß Verwendung in dieser Beschreibung beschreiben somit eine relative Lage eines strukturellen Merkmals zu einem anderen strukturellen Merkmal unter Berücksichtigung dieser Orientierung.
  • Die Begriffe „elektrische Verbindung“ und „elektrisch verbunden“ beschreiben eine ohmsche Verbindung oder eine Verbindung durch einen Schottky-Kontakt zwischen zwei Elementen.
  • Der Begriff „im Wesentlichen bestehend aus“ beschreibt, dass ein Material eines Elements oder eines strukturellen Teils hauptsächlich aus der angezeigten Zusammensetzung oder der angezeigten Komponente besteht und dass der Gehalt von nicht-erwähnten Komponenten, wie beispielsweise Verunreinigungen, geringer als 1 % ist, basierend auf dem Gesamtgewicht des Elements oder des strukturellen Teils.
  • Wenn ein physikalischer Wert ferner als mit der Hinzufügung „ungefähr“ (wie beispielsweise „ungefähr 600 °C“) deklariert wird, ist dies innerhalb der typischen Fehlermargen auszulegen, insbesondere derart, dass typische Messfehler und/oder die Abrundungsregel auf die letzte Dezimalstelle umfasst sind.
  • Sofern nicht anderweitig definiert, werden alle Begriffe (einschließlich technischer und wissenschaftlicher Begriffe) hier in ihrer üblichen Bedeutung des Gebiets verwendet, zu dem die Beispiele gehören.
  • 1 zeigt einen schematischen Querschnitt eines Teils eines Siliziumkarbid-Bauelements 100. Das Siliziumkarbid-Bauelement 100 kann ein Siliziumkarbid-Substrat 102 umfassen. Das Siliziumkarbid-Substrat 102 kann sich in lateralen Richtungen entlang einer Haupterstreckungsebene erstrecken, wobei die Haupterstreckungsebene im Wesentlichen entlang einer Vorderseitenoberfläche des Siliziumkarbid-Substrats verlaufen kann. Senkrecht zu den lokalen Richtungen, in einer vertikalen Richtung, kann das Siliziumkarbid-Substrat 102 eine Dicke aufweisen, die im Vergleich zu der Erstreckung des Siliziumkarbid-Substrats 102 in die lateralen Richtungen klein ist.
  • Zum Beispiel kann das Siliziumkarbid-Bauelement 100 ein Leistungshalbleiterbauelement sein. Beispiele beziehen sich auf ein Leistungshalbleiterbauelement, umfassend ein Halbleitersubstrat, mit einem Breiter-Bandabstand-Halbleitermaterial, z. B. anstatt des Siliziumkarbid-Substrats 102 oder zusätzlich zu dem Siliziumkarbid-Substrat 102.
  • Das Siliziumkarbid- (chemisches Symbol: SiC) Bauelement 100 kann ferner eine Kontaktschicht 104 umfassen. Die Kontaktschicht kann Nickel (chemisches Symbol: Ni), Silizium (chemisches Symbol: Si) und Aluminium (chemisches Symbol: Al) umfassen. Die Kontaktschicht 104 kann sich auf dem Siliziumkarbid-Substrat 102 befinden. Beispielsweise befindet sich die Kontaktschicht 104 direkt auf dem Siliziumkarbid-Substrat 102. Beispielsweise kann die Kontaktschicht 104 einen ohmschen Kontakt mit dem Siliziumkarbid-Substrat 102 bereitstellen.
  • Die Kontaktschicht 104 kann aus Ni, Si und Al bestehen. Hier und nachfolgend, wenn eine Komponente „aus“ einem chemischen Element oder mehreren chemischen Elementen „besteht“, bedeutet dies, dass der/die Hauptbestandteil(e) der Komponente das/die chemische(n) Element(e) sind, mit der Ausnahme von Verunreinigungen aufgrund von Herstellungstoleranzen. Wenn eine Komponente beispielsweise „aus“ einem chemischen Element oder mehreren chemischen Elementen „besteht“, weist die Komponente höchstens 0,1 Vol.-% (oder höchstens 0,5 Vol.-% oder höchstens 0,01 Vol.-%) von anderen chemischen Elementen auf.
  • Innerhalb der Kontaktschicht 104 können die chemischen Elemente Ni, Si und Al homogen verteilt sein. Das heißt, die chemische Zusammensetzung, insbesondere die Atomverhältnisse der chemischen Elemente, der Kontaktschicht 104 kann höchstens ± 5 % entlang der vertikalen Richtung und/oder vertikalen Richtungen variieren. Es ist jedoch auch möglich, dass die chemische Zusammensetzung, insbesondere die Atomverhältnisse der chemischen Elemente, der Kontaktschicht 104 zumindest entlang der vertikalen Richtung variieren. Beispielsweise kann ein Si-Gehalt mit zunehmender Distanz zu dem Siliziumkarbid-Substrat 102 abnehmen.
  • Das Siliziumkarbid-Bauelement 100 (z. B. das Leistungshalbleiterbauelement) kann eine Barriereschichtstruktur 106, z. B. umfassend Titan (chemisches Symbol: Ti) und Wolfram (chemisches Symbol: W) umfassen. Als Alternative für die Barriereschichtstruktur 106 oder zusätzlich zu der Barriereschichtstruktur 106 kann das Siliziumkarbid-Bauelement 100 beispielsweise eine Adhäsionsvermittlerschicht umfassen. Anstatt die Barriereschichtstruktur 106 bereitzustellen oder zusätzlich zu dem Bereitzustellen derselben kann zum Beispiel eine Adhäsionsvermittlerschicht in dem Siliziumkarbid-Bauelement 100 bereitgestellt sein. Die Kontaktschicht 104 kann sich, zum Beispiel vertikal, zwischen dem Siliziumkarbid-Substrat 102 und zumindest einem Teil der Barriereschichtstruktur 106 (z. B. der Adhäsionsvermittlerschicht) befinden.
  • Das Siliziumkarbid-Bauelement 100 kann eine Metallisierungsschicht 108, z. B. umfassend Kupfer (chemisches Symbol: Cu), umfassen. Die Metallisierungsschicht 108 kann beispielsweise ein Leistungsmetall umfassen oder kann aus einem Leistungsmetall bestehen. Anstatt die Metallisierungsschicht 108 bereitzustellen oder zusätzlich zu dem Bereitzustellen derselben kann ein Leistungsmetall in dem Siliziumkarbid-Bauelement 100 bereitgestellt sein. Die Barriereschichtstruktur 106 kann sich, zum Beispiel vertikal (d. h. befindet sich vertikal), zwischen dem Siliziumkarbid-Substrat 102 und der Metallisierungsschicht 108 (z. B. dem Leistungsmetall) befinden.
  • Die Barriereschichtstruktur 106 (z. B. die Adhäsionsvermittlerschicht) kann als Diffusionsbarriere agieren oder eine solche sein, die geeignet sein kann zum Verhindern einer Diffusion des Kupfers der Metallisierungsstruktur 108 (z. B. des Leistungsmetalls) in das Siliziumkarbid-Substrat 102. Dies kann ein Verwenden einer kupferbasierten Metallisierungsschicht ermöglichen, die eine hohe Schmelztemperatur aufweisen kann und kann somit Siliziumkarbid-Bauelemente mit einer hohen Leistungsdichte und einer geringen Grundfläche ermöglichen. Bei einer geringen Grundfläche kann ein Kapazitätswert des Siliziumkarbid-Bauelements abnehmen und eine Ausbeute (bei konstanter Defektdichte) kann zunehmen.
  • Beispielsweise kann die Barriereschichtstruktur 106 eine Diffusionsbarriere zwischen der Metallisierungsschicht 108 und dem Siliziumkarbid-Substrat 102 sein. Die Barriereschicht 106 kann geeignet sein zum Verhindern einer Diffusion von Kupfer in das Siliziumkarbid-Substrat 102.
  • Bei verschiedenen Beispielen kann die Barriereschichtstruktur 106 eine einzelne Barriereschicht sein. Eine einzelne Barriereschicht kann eine Herstellung des Siliziumkarbid-Bauelements mit reduzierter Komplexität und/oder zu reduzierten Kosten ermöglichen. Die einzelne Barriereschicht kann in Kontakt (d. h. in direktem Kontakt) mit der Kontaktschicht 104 und mit der Metallisierungsschicht 108 sein. Anders ausgedrückt, die einzelne Barriereschicht kann sich benachbart, zum Beispiel vertikal benachbart, zu der Kontaktschicht 104 und zu der Metallisierungsschicht 108 befinden.
  • Zum Beispiel kann die Barriereschichtstruktur 106 eine TiW- (Titan-Wolfram-) Schicht sein. Die TiW-Schicht kann eine Diffusionsbarriere zwischen der Metallisierungsschicht 108 und dem Siliziumkarbid-Substrat 108 bereitstellen. Alternativ kann die Barriereschichtstruktur 106 eine TiWN- (Titan-Wolfram-Nitrid-) Schicht sein. Die TiWN-Schicht kann eine Stabilisierung der Barriereschichtstruktur 106 bereitstellen. Beispielsweise kann die TiW-Schicht oder die TiWN-Schicht in Kontakt mit der Metallisierungsschicht 108 sein. Anders ausgedrückt, die TiW-Schicht oder die TiWN-Schicht kann sich benachbart, zum Beispiel vertikal benachbart, zu der Metallisierungsschicht 108 befinden. Zusätzlich oder alternativ kann die TiW-Schicht oder die TiWN-Schicht in Kontakt mit der Kontaktschicht 104 sein. Anders ausgedrückt, die TiW-Schicht oder die TiWN-Schicht kann sich benachbart, zum Beispiel vertikal benachbart, zu der Kontaktschicht 104 befinden.
  • Alternativ, wie in 2 gezeigt, kann die Barriereschichtstruktur 106 einen Barriereschichtstapel umfassen. Die Barriereschichtstruktur 106 (oder Barriereschichtstapel) kann eine Mehrzahl von Barriereschichten umfassen. Zum Beispiel kann die Barriereschichtstruktur 106 eine oder mehrere Schichten aus der Gruppe von einer Ti/TiN- (Titan-Titan-Nitrid-) Schicht, einer TiW-Schicht, einer TiWN-Schicht und einer MoN- (Molybdän-Nitrid-) Schicht umfassen.
  • Zum Beispiel kann die Barriereschichtstruktur 106 (z. B. der Barriereschichtstapel) eine TiW-Schicht umfassen. Eine TiW-Schicht kann eine Diffusionsbarriere zwischen der Metallisierungsschicht 108 und dem Siliziumkarbid-Substrat 102 bereitstellen. Zusätzlich oder alternativ kann die Barriereschichtstruktur 106 (und/oder der Barriereschichtstapel) eine TiWN-Schicht umfassen. Beispielsweise kann die TiWN unter Verwendung von Sputtern gebildet werden. Innerhalb der TiWN-Schicht können die chemischen Elemente Ti, W und N homogen verteilt sein. Das heißt, die chemische Zusammensetzung, insbesondere die Atomverhältnisse der chemischen Elemente, der TiWN-Schicht kann höchstens ± 5 % entlang der vertikalen Richtung und/oder lokalen Richtungen variieren. Es ist jedoch auch möglich, dass die chemische Zusammensetzung, insbesondere die Atomverhältnisse der chemischen Elemente, der TiWN-Schicht zumindest entlang der vertikalen Richtung variieren. Beispielsweise kann die TiWN-Schicht aus einem Teil einer TiW-Schicht der Barriereschichtstruktur gebildet sein. Beispielsweise kann der Stickstoff der TiWN-Schicht inhomogen (d. h. nicht homogen) entlang der vertikalen Richtung der TiWN-Schicht verteilt sein. Die TiWN-Schicht kann eine Stabilisierung der Barriereschichtstruktur 106 bereitstellen. Die Barriereschichtstruktur 106 kann eine TiW-Schicht und eine TiWN-Schicht umfassen. Beispielsweise kann sich die TiW-Schicht vertikal näher an dem Siliziumkarbid-Substrat 102 befinden als die TiWN-Schicht. Beispielsweise kann die TiWN-Schicht in (direktem) Kontakt mit der Metallisierungsschicht 108 sein. Anders ausgedrückt, die TiWN-Schicht kann sich benachbart, zum Beispiel vertikal benachbart, zu der Metallisierungsschicht 108 befinden. Beispielsweise kann die TiWN-Schicht in (direktem) Kontakt mit der Kontaktschicht 104 sein. Anders ausgedrückt, die TiW-Schicht kann sich benachbart, zum Beispiel vertikal benachbart, zu der Kontaktschicht befinden.
  • Zum Beispiel kann die Barriereschichtstruktur 106 (z. B. der Barriereschichtstapel) eine erste TiW-Schicht, eine zweite TiW-Schicht und eine TiWN-Schicht umfassen. Die TiWN-Schicht kann sich, zum Beispiel vertikal, zwischen der ersten TiW-Schicht und der zweiten TiW-Schicht befinden. Beispielsweise kann sich die erste TiW-Schicht vertikal näher an dem Siliziumkarbid-Substrat 102 befinden als die zweite TiW-Schicht. Die zweite TiW-Schicht kann in Kontakt mit der Metallisierungsschicht 108 sein. Anders gesagt, die zweite TiW-Schicht kann sich benachbart, zum Beispiel vertikal benachbart, zu der Metallisierungsschicht befinden. Eine Barriereschicht, umfassend zwei TiW-Schichten und eine TiWN-Schicht, kann eine gute Diffusionsbarriere und eine gute Adhäsion bereitstellen. Beispielsweise kann die Barriereschichtstruktur eine Ti/TiN-Schicht, eine erste TiW-Schicht, eine zweite TiW-Schicht und eine TiWN-Schicht umfassen oder aus denselben bestehen. Die TiWN-Schicht kann sich, zum Beispiel vertikal, zwischen der ersten TiW-Schicht und der zweiten TiW-Schicht befinden. Beispielsweise kann die erste TiW-Schicht in Kontakt mit der Ti/TiN-Schicht sein. Anders ausgedrückt, die erste TiW-Schicht kann sich benachbart, zum Beispiel vertikal benachbart, zu der Ti/TiN-Schicht befinden. Die zweite TiW-Schicht kann in Kontakt mit der Metallisierungsschicht 108 sein. Anders gesagt, die zweite TiW-Schicht kann sich benachbart, zum Beispiel vertikal benachbart, zu der Metallisierungsschicht befinden.
  • Zum Beispiel kann die Barriereschichtstruktur 106 (z. B. der Barriereschichtstapel) eine Ti/TiN-Schicht (d.h. eine Ti/TiN-Schichtstruktur) umfassen. Beispielsweise kann die Ti/TiN-Schicht eine Titan- (Ti-) Schicht und eine Titannitrid- (TiN-) Schicht umfassen. Die Titanschicht kann in Kontakt mit der Titannitridschicht sein. Die Titanschicht kann in Kontakt mit der Kontaktschicht 104 sein. Die Titanschicht kann sich vertikal näher an dem Halbleitersubstrat 102 befinden als die Titannitridschicht. Die Titannitridschicht kann sich auf der Titanschicht befinden. Die Ti/TiN-Schicht kann eine Wasserstoffbarriere bereitstellen. Beispielsweise kann die Ti/TiN-Schicht in (direktem) Kontakt mit der Kontaktschicht 104 sein. Anders ausgedrückt, die Ti/TiN-Schicht kann sich benachbart, zum Beispiel vertikal benachbart, zu der Kontaktschicht 104 befinden. Zum Beispiel kann die Barriereschichtstruktur 106 die Ti/TiN-Schicht und zumindest eine von einer TiW-Schicht und einer TiWN-Schicht umfassen. Beispielsweise kann ein Barriereschichtstapel der Barriereschichtstruktur 106 eine Ti/TiN-Schicht und eine TiW-Schicht umfassen, wobei die Ti/TiN-Schicht in Kontakt mit der Kontaktschicht 104 ist. Beispielsweise kann der Barriereschichtstapel der Barriereschichtstruktur 106 eine Ti/TiN-Schicht, eine TiW-Schicht und eine TiWN-Schicht (in dieser Reihenfolge) umfassen, wobei Ti/TiN in Kontakt mit der Kontaktschicht 104 ist. Beispielsweise kann der Metallschichtstapel eine NiAl-Schicht (z. B. die Kontaktschicht 104) - eine Ti/TiN-Schicht - eine TiW-Schicht - eine optionale TiWN-Schicht - eine Cu (z. B. Metallisierungsschicht 108) umfassen oder aus denselben bestehen. Die Ti/TiN-Schicht, die TiW-Schicht und die optionale TiWN-Schicht können die Barriereschichtstruktur 106 bilden.
  • Beispielsweise kann die Barriereschichtstruktur 106 eine Ti/TiN-Schicht und eine TiW-Schicht umfassen oder aus denselben bestehen. Die TiW-Schicht kann auf der Ti/TiN-Schicht gebildet (z. B. abgeschieden) sein.
  • Alternativ kann die Barriereschichtstruktur eine Ti/TiN-Schicht und eine TiWN-Schicht umfassen oder aus denselben bestehen. Die TiWN-Schicht kann unter Verwendung von reaktivem Sputtern gebildet werden.
  • Beispielsweise kann eine vertikale Dicke der Barriereschichtstruktur 106 zumindest 50 nm (oder zumindest 80 nm, zumindest 100 nm, zumindest 150 nm, zumindest 200 nm, zumindest 250 nm, zumindest 350 nm) und/oder höchstens 1000 nm (oder höchstens 800, höchstens 600 nm, höchstens 400 nm) sein. Wenn die Barriereschichtstruktur eine Ti/TiN-Schicht umfasst, kann eine vertikale Dicke der Barrierestruktur 106, unter Ausschluss der Ti/TiN-Schicht, zumindest 50 nm (oder zumindest 80 nm, zumindest 100 nm, zumindest 150 nm, zumindest 200 nm, zumindest 250 nm, zumindest 350 nm) und/oder höchstens 600 nm (oder höchstens 500, höchstens 400 nm) sein.
  • Das Siliziumkarbid-Bauelement 100 kann eine Kontaktschicht 104 umfassen, die Nickel, Silizium und Aluminium umfasst. Zum Beispiel kann die Kontaktschicht 104 eine NiSiAl-Schicht sein. Die Kontaktschicht kann eine Nickel-Silizium-Aluminium-Legierungs-Schicht aufweisen. Beispielsweise kann eine NiAl-Schicht auf dem Siliziumkarbid-Substrat 102 gebildet sein. Die NiAl-Schicht kann unter Verwendung einer Hochtemperaturverarbeitung verarbeitet werden, und kann anschließend die NiSiAl-Schicht mit SiC des Siliziumkarbid-Substrats 102 bilden. Beispielsweise kann die Kontaktschicht 104 eine Legierung umfassen, die durch einen Teil des Siliziumkarbid-Substrats und eine Schicht, die Nickel und Aluminium umfasst, gebildet ist. Die Kontaktschicht kann eine Legierung sein oder umfassen, die Nickel, Silizium und Aluminium umfassen oder aus denselben besteht.
  • Beispielsweise kann die Kontaktschicht 104 zumindest 1 Vol.-% (oder zumindest 2 Vol.-%, zumindest 3 Vol.-%, zumindest 5 Vol.-%, zumindest 8 Vol.-%, zumindest 10 Vol.-%) und/oder höchstens 30 Vol.-% (oder höchstens 25 Vol.-%, höchstens 20 Vol.-%, höchstens 15 Vol.-%, höchstens 10 Vol.%) Silizium umfassen. Die Kontaktschicht kann zumindest 0,05 Vol.-% (oder zumindest 0,1 Vol.-%, zumindest 0,2 Vol.-%, zumindest 0,5 Vol.-%, zumindest 1 Vol.-%, zumindest 5 Vol.-%, zumindest 10 Vol.-%, zumindest 15 Vol.-%, zumindest 20 Vol.-%) und/oder höchstens 30 Vol.-% (oder höchstens 25 Vol.-%, höchstens 20 Vol.-%, höchstens 15 Vol.-%) Aluminium umfassen. Die Kontaktschicht 104 kann zumindest 1 Vol.%, (oder zumindest 2 Vol.-%, zumindest 5 Vol.-%) und/oder höchstens 10 Vol.-% (oder höchstens 8 Vol.-%, höchstens 5 Vol.-%) Kohlenstoffeinschlüsse umfassen.
  • Beispielsweise kann die Kontaktschicht durch Abscheiden von zumindest 20 nm (oder zumindest 30 nm, zumindest 40 nm, zumindest 50 nm, zumindest 80 nm, zumindest 100 nm) und/oder höchstens 150 nm (oder höchstens 120 nm, höchstens 100 nm, höchstens 80 nm, höchstens 50 nm) von NiAl auf dem Siliziumkarbid-Substrat 102 und Ausführen einer Hochtemperaturbehandlung gebildet werden.
  • Die Kontaktschicht kann eine vertikale Dicke von zumindest 20 nm (oder zumindest 30 nm, zumindest 40 nm, zumindest 50 nm, zumindest 80 nm, zumindest 100 nm) und/oder höchstens 150 nm (oder höchstens 120 nm, höchstens 100 nm, höchstens 80 nm, höchstens 50 nm) aufweisen. Die Kontaktschicht 104 kann sich auf dem Siliziumkarbid-Substrat 102 befinden. Beispielsweise kann sich die Kontaktschicht 104 auf einer Vorderseitenoberfläche des Siliziumkarbid-Substrats 102 befinden. Die Kontaktschicht 104 kann in (direktem) Kontakt mit dem Siliziumkarbid-Substrat 102 sein. Beispielsweise kann die Kontaktschicht 104 in (direktem) Kontakt mit der Barriereschichtstruktur 106 sein.
  • Zum Beispiel kann die Kontaktschicht 104 eine ohmsche Kontaktschicht sein. Beispielsweise kann die Kontaktschicht 104 eine ohmsche Verbindung (z. B. eine elektrisch leitfähige Verbindung) mit dem Siliziumkarbid-Substrat 102 bilden. Beispielsweise kann das Siliziumkarbid-Bauelement 100 eine ohmsche Verbindung zwischen der Metallisierungsschicht 108 und einer Dotierungsregion des Siliziumkarbid-Substrats über die Barriereschichtstruktur 106 und die Kontaktschicht 104 umfassen. Die Kontaktschicht 104 kann in ohmschem Kontakt mit einer ersten Dotierungsregion des Siliziumkarbid-Substrats 102 (z. B. einer Source-Region eines Transistors) und mit einer zweiten Dotierungsregion des Siliziumkarbid-Substrats 102 (z. B. einer Body-Region eines Transistors) sein. Die erste Dotierungsregion kann einen ersten Leitfähigkeitstyp (z. B. p-dotiert) aufweisen, und eine zweite Dotierungsregion kann einen zweiten Leitfähigkeitstyp (z. B. n-dotiert) aufweisen.
  • Das Siliziumkarbid-Bauelement 100 kann eine Metallisierungsschicht 108 umfassen, die Kupfer umfasst. Die Verwendung einer Kupfermetallisierungsschicht kann eine Hochstromtragende Kapazität ermöglichen. In Kombination mit Kupferbonddrähten kann eine Kupfermetallisierungsschicht 108 eine höhere Lastwechselfähigkeit aufweisen und kann Wärmeausbreitung und Wärmeableitung verbessern. Beispielsweise kann die Metallisierungsschicht 108 Kupfer als Hauptmaterial umfassen. Zum Beispiel kann die Metallisierungsschicht 108 zumindest 60 Vol.-% (oder zumindest 70 Vol.-%, zumindest 80 Vol.-%, zumindest 85 Vol.-%, zumindest 90 Vol.-%, zumindest 95 Vol.-%, zumindest 98 Vol.-%, zumindest 99 Vol.-%) Kupfer aufweisen. Zum Beispiel kann eine vertikale Dicke der Metallisierungsschicht zumindest 5 µm (oder zumindest 10 µm, zumindest 15 µm, zumindest 20 µm, zumindest 30 µm, zumindest 40 µm) und/oder höchstens 100 µm (oder höchstens 80 µm, höchstens 70 µm, höchstens 60 µm, höchstens 50 µm, höchstens 40 µm, höchstens 30 µm, höchstens 20 µm, höchstens 15 µm, höchstens 10 µm) sein. Die Metallisierungsschicht 108 kann unter Verwendung von Kupfersputtern für eine vertikale Dicke von 5 µm bis 10 µm gebildet werden. Die Metallisierungsschicht 108 kann unter Verwendung von Kupfer-Elektroplattierung für eine vertikale Dicke von 20 µm bis 100 µm gebildet werden.
  • Alternativ kann die Metallisierungsschicht 108 eine Metallschicht sein, die eine kupferbasierte Metalllegierung sein. Beispielsweise kann die Metallisierungsschicht 108 Aluminium und Kupfer, z. B. eine Aluminium-Kupfer-Legierung, umfassen. Die Metallisierungsschicht 108 kann eine AlCu-Schicht sein. Zum Beispiel kann die Metallisierungsschicht 108 höchstens 20 Vol.-% (oder höchstens 15 Vol.-%, höchstens 10 Vol.-%, höchstens 5 Vol.-%) und/oder zumindest 0,1 Vol.-% (oder zumindest 0,5 Vol.-%, zumindest 1 Vol.-%, zumindest 2 Vol.-%, zumindest 3 Vol.-%, zumindest 5 Vol.-%) Kupfer aufweisen.
  • Die Metallisierungsschicht 108 kann sich auf der Barriereschichtstruktur 106 (z. B. über einen direkten Kontakt oder über eine weitere Schicht) befinden. Die Metallisierungsschicht 108 kann in Kontakt mit der Barriereschichtstruktur 106 sein, sich z. B. benachbart, beispielsweise vertikal benachbart, zu der Barriereschichtstruktur befinden. Beispielsweise kann in einer Draufsicht des Siliziumkarbid-Bauelements 100 ein lateraler Oberflächenbereich der Barriereschichtstruktur 106 (vollständig) einen lateralen Oberflächenbereich der Metallisierungsschicht 108 bedecken.
  • Beispielsweise kann das Siliziumkarbid-Bauelement 100 ferner eine Passivierungsschicht umfassen, die sich (zumindest teilweise) auf zumindest einem Teil der Metallisierungsschicht 108 befindet.
  • Die Metallisierungsschicht 108 kann eine oder mehrere Kontaktanschlussflächen des Siliziumkarbid-Bauelements 100 bilden. Beispielsweise können die eine oder die mehreren Kontaktanschlussflächen zumindest teilweise durch die Metallisierungsschicht gebildet werden. Beispielsweise kann eine Metallisierungsschicht abgeschieden und strukturiert werden, um eine oder mehrere Kontaktanschlussflächen des Siliziumkarbid-Bauelements zu bilden, die mit einer oder mehreren Dotierungsregionen des Siliziumkarbid-Substrats 102 elektrisch verbunden sind. Eine minimale laterale Abmessung einer Kontaktanschlussfläche des Siliziumkarbid-Bauelements kann höchstens 400 µm (oder höchstens 300 µm, höchstens 250 µm, höchstens 200 µm, höchstens 150 µm, höchstens 100 µm, höchstens 80 µm, höchstens 60 µm, höchstens 50 µm, höchstens 40 µm, höchstens 30 µm) sein. Beispielsweise kann die Kontaktanschlussfläche eine Gate-Kontaktanschlussfläche (d. h. Kontaktanschlussfläche, die mit einem Gate einer Transistorstruktur des Siliziumkarbid-Bauelements verbunden ist) oder eine Erfassungs-Kontaktanschlussfläche (d. h. eine Kontaktanschlussfläche zum Erhalten einer Sensorablesung des Siliziumkarbid-Bauelements) des Siliziumkarbid-Bauelements sein.
  • Ein lateraler Oberflächenbereich der Kontaktanschlussfläche kann höchstens 200 µm mal 200 µm (oder höchstens 150 µm mal 150 µm, höchstens 100 µm mal 100 µm, höchstens 80 µm mal 80 µm, höchstens 60 µm mal 60 µm, höchstens 40 µm mal 50 µm, höchstens 30 µm mal 30 µm) sein. Beispielsweise kann eine Kontaktanschlussfläche, die mit einem Gate einer Transistorstruktur des Siliziumkarbid-Bauelements verbunden ist, laterale Abmessungen von höchstens 200 µm mal 200 µm (oder höchstens 150 µm mal 150 µm, höchstens 100 µm mal 100 µm, höchstens 80 µm mal 80 µm, höchstens 60 µm mal 60 µm) aufweisen. Beispielsweise kann eine maximale laterale Abmessung der größten Source-Kontaktanschlussfläche höchstens 10000 µm (z. B. höchstens 5000 µm, höchstens 2000 µm) oder höchstens 1000 µm (z. B. höchstens 800 µm, höchstens 600 µm, höchstens 500 µm, z. B. höchstens 250 µm) und/oder zumindest 250 µm (oder zumindest 500 µm, zumindest 1000 µm, zumindest 2000 µm, zumindest 5000 µm) sein, Beispielsweise kann die Kontaktanschlussfläche geeignet sein zum Bonden eines Bonddrahtes an die Kontaktanschlussfläche unter Verwendung von Nailhead-Bonden.
  • Beispielsweise kann das Siliziumkarbid-Bauelement eine Zwischenverbindungsstruktur, zum Beispiel eine Kupfer-Zwischenverbindungsstruktur, umfassen. Die Zwischenverbindungsstruktur kann mit der Metallisierungsschicht in Kontakt sein. Beispielsweise kann die Zwischenverbindungsstruktur mit der Metallisierungsschicht elektrisch verbunden sein. Beispielsweise kann die Zwischenverbindungsstruktur einen Bonddraht, z. B. einen Kupfer-Bonddraht, umfassen.
  • Beispielsweise kann das Siliziumkarbid-Bauelement einen Bonddraht (z. B. einen oder mehrere Bonddrähte) umfassen, die an die Metallisierungsschicht 108 gebondet sind. Beispielsweise kann der Bonddraht an eine von der einen oder den mehreren Kontaktanschlussflächen der Metallisierungsschicht 108 gebondet sein. Der Bonddraht kann an die Metallisierungsschicht 108 unter Verwendung eines von Ribbon-Bonden, Wedge-Bonden und Nailhead-Bonden gebondet sein. Beispielsweise kann der Bonddraht ferner mit einer Package-Struktur (z. B. einer DCB (Direct Copper Bonded, direkt Kupfer-gebondet), AMB (Active Metal Braze; Aktivlöten) oder einem Leitungsrahmen) des Siliziumkarbid-Bauelements verbunden sein. Beispielsweise kann der Bonddraht Kupfer-Bonddrähte sein. Beispielsweise kann der Bonddraht Kupfer als Hauptmaterial umfassen. Zum Beispiel kann der Bonddraht zumindest 60 Vol.-% (oder zumindest 70 Vol.-%, zumindest 80 Vol.-%, zumindest 85 Vol.-%, zumindest 90 Vol.-%, zumindest 95 Vol.-%, zumindest 98 Vol.-%, zumindest 99 Vol.-%) Kupfer aufweisen. Eine Verwendung von Kupfer-Bonddrähten auf einer Metallisierungsschicht, umfassend Kupfer, kann eine stabile Zwischenverbindung mit einer verbesserten Lastwechselfähigkeit, verbesserter Wärmeausbreitung und Wärmeableitung bereitstellen. Dies kann eine höhere Robustheit gegen Kurzschlüsse und einen höheren maximalen Stromfluss ermöglichen. Alternativ oder zusätzlich können eine oder mehrere Kontaktanschlussflächen durch einen Kupfer-Clip-Befestigungsmechanismus, z. B. einen Abstandhalter, beispielsweise einen Kupfer-Abstandhalter oder einen Molybdän-Abstandhalter, verbunden sein. Alternativ kann der Bonddraht Silber- (chemisches Symbol: Ag) Bonddrähte sein. Beispielsweise kann der Bonddraht Silber als Hauptmaterial umfassen. Zum Beispiel kann der Bonddraht zumindest 60 Vol.-% (oder zumindest 70 Vol.-%, zumindest 80 Vol.-%, zumindest 85 Vol.-%, zumindest 90 Vol.-%, zumindest 95 Vol.-%, zumindest 98 Vol.-%, zumindest 99 Vol.-%) Silber aufweisen. Alternativ kann der Bonddraht Gold- (chemisches Symbol: Au) Bonddrähte sein. Beispielsweise kann der Bonddraht Gold als Hauptmaterial umfassen. Zum Beispiel kann der Bonddraht zumindest 60 Vol.-% (oder zumindest 70 Vol.-%, zumindest 80 Vol.-%, zumindest 85 Vol.-%, zumindest 90 Vol.-%, zumindest 95 Vol.-%, zumindest 98 Vol.-%, zumindest 99 Vol.-%) Gold aufweisen.
  • Zum Beispiel kann der Bonddraht einen Durchmesser von höchstens 150 µm (oder höchstens 120 µm, oder höchstens 100 µm, oder höchstens 80 µm oder höchstens 60 µm oder höchstens 40 µm, höchstens 20 µm) aufweisen. Zum Beispiel kann der Bonddraht einen Durchmesser von zumindest 20 µm (oder zumindest 30 µm oder zumindest 40 µm) aufweisen. Zum Beispiel kann der Bonddraht einen Durchmesser von 75 µm oder 50 µm aufweisen. Der Bonddraht kann ein Dünndraht-Bonddraht sein. Bonddrähte mit einem reduzierten Durchmesser, was machbar sein kann unter Verwendung von Kupfer als Hauptmaterial der Bonddrähte, können Kontaktanschlussflächen mit einem reduzierten lateralen Oberflächenbereich ermöglichen, was zu Siliziumkarbid-Bauelementen mit einer reduzierten Grundfläche führen kann. Der Bonddraht kann an die Metallisierungsschicht 108 unter Verwendung von Nailhead- (d. h. Thermosonic-Ball-Wedge-) Bonden gebondet sein. Der Nailhead des Nailhead-Bondens kann eine Größe von zweimal bis viermal, z. B. dreimal, dem Durchmesser des Bonddrahts aufweisen. Alternativ kann der Bonddraht an die Metallisierungsschicht 108 unter Verwendung von Wedge-Bonden oder Ribbon-Bonden gebondet sein. Der Bonddraht kann ein Dickdraht-Bonddraht sein. Beispielsweise kann der Bonddraht einen Durchmesser von zumindest 100 µm (oder zumindest 150 µm oder zumindest 200 µm, zumindest 300 µm, zumindest 400 µm, zumindest 500 µm, zumindest 750 µm, zumindest 1000 µm) aufweisen. Beispielsweise können Bonddrähte, die an eine Source-Kontaktanschlussfläche des Siliziumkarbid-Bauelements gebondet sind, ähnlich implementiert sein (z. B. können sie einen ähnlichen oder den gleichen Durchmesser aufweisen) wie Bonddrähte, die an eine Gate-Kontaktanschlussfläche oder an eine Erfassungs-Kontaktanschlussfläche des Siliziumkarbid-Bauelements gebondet sind. Beispielsweise kann eine Mehrzahl von Bonddrähten an eine Kontaktanschlussfläche des Siliziumkarbid-Bauelements gebondet sein, z. B. oder zumindest 2 Bonddrähte, zumindest 5 Bonddrähte, zumindest 10 Bonddrähte, zumindest 15 Bonddrähte, zumindest 20 Bonddrähte, zumindest 50 Bonddrähte, zumindest 100 Bonddrähte, zumindest 200 Bonddrähte, oder zumindest 500 Bonddrähte.
  • Beispielsweise kann eine Größe einer Gesamt-lateralen Oberfläche des Siliziumkarbid-Substrats 102 höchstens 200 mm2 (z. B. höchstens 150 mm2, höchstens 100 mm2, höchstens 50 mm2), höchstens 20 mm2 (z. B. höchstens 10 mm2, höchstens 5 mm2, höchstens 1,5 mm2), oder höchstens 1 mm2 (z. B. höchstens 0,8 mm2, höchstens 0,6 mm2, höchstens 0.5 mm2, höchstens 0,4 mm2, höchstens 0,3 mm2) sein. Beispielsweise kann eine Größe der Gesamt-lateralen Oberfläche des Siliziumkarbid-Substrats zumindest 0,3 mm2 (oder zumindest 0,5 mm2, zumindest 0,8 mm2, zumindest 1 mm2, zumindest 2 mm2, zumindest 5 mm2) oder zumindest 10 mm2 (z. B. zumindest 50 mm2, zumindest 100 mm2, zumindest 200 mm2, zumindest 500 mm2) sein. Eine kleine Gesamt-laterale Oberfläche des Siliziumkarbid-Substrats 102 kann eine hohe Ausbeute bei einer konstanten Defektdichte ermöglichen.
  • Zum Beispiel kann das Siliziumkarbid-Bauelement eine Package-Struktur umfassen, z. B. ein Transistor-Outline- (TO-) Package, ein Oberflächenmontierte-Vorrichtung- (SMD-; Surface Mounted Device) Package, ein Molded Power Module (geformtes Leistungsmodul, ein Intelligent Power Module (intelligentes Leistungsmodul) oder ein Leistungsmodul. Beispielsweise kann die Package-Struktur auf Chip-Einbettung (z. B. eingebettet auf einer PCB (Printed Circuit Board; gedruckte Schaltungsplatine) oder eingebettet auf Waferebene) basieren.
  • Das Siliziumkarbid-Substrat 102 kann ein Halbleitersubstrat basierend auf Siliziumkarbid-Halbleitermaterial sein. Das Siliziumkarbid-Substrat 102 kann zum Beispiel ein Siliziumkarbid-Die sein. Das Siliziumkarbid-Substrat 102 kann zumindest eines von einem Siliziumkarbid-Wafer und einem epitaxial aufgewachsenen Siliziumkarbid-Body umfassen. Während der Herstellung kann ein Siliziumkarbid-Body beispielsweise auf einen Siliziumkarbid-Wafer aufgewachsen werden und zumindest ein Teil des Siliziumkarbid-Wafers kann nach dem epitaxialen Wachstum, z. B. mit einem Abspaltungsprozess, entfernt werden.
  • Das Siliziumkarbid-Bauelement 100 kann eine Transistorstruktur und/oder eine Diodenstruktur umfassen. Beispielsweise kann das Siliziumkarbid-Bauelement 100 ein Siliziumkarbid-Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor sein oder denselben umfassen. Die Transistorstruktur kann beispielsweise ein Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT; Insulated-Gate Bipolar Transistor) oder ein Feldeffekttransistor (FET, Field Effect Transistor) sein. Die Transistorstruktur kann beispielsweise eine vertikale Transistoranordnung sein. Die Transistorstruktur kann ein vertikaler MOSFET (Metall-Oxid-Halbleiter-FET) oder IGBT sein. Beispielsweise kann die vertikale Transistoranordnung eine elektrische Struktur sein, die einen vertikalen Stromfluss ermöglicht. Beispielsweise kann die Transistorstruktur des Siliziumkarbid-Bauelements 100 einen Stromfluss zwischen der Vorderseite des Siliziumkarbid-Bauelements und einer Rückseite des Siliziumkarbid-Bauelements steuern und/oder leiten und/oder blockieren.
  • Beispielsweise kann der Transistor des Siliziumkarbid-Bauelements ein Graben-Gate umfassen. Das Graben-Gate kann eine Gate-Elektrode und eine Gate-Isolierschicht umfassen, die sich beide in einem Graben befinden. Der Graben kann sich von einer Vorderseitenoberfläche des Siliziumkarbid-Substrats in das Siliziumkarbid-Substrat erstrecken. Beispielsweise kann ein Transistor (z. B. Transistorzelle) an nur einer Seite des Graben-Gates (z. B. wie in 3a und/oder 3b gezeigt; nachfolgend auch asymmetrische Transistorzellanordnung genannt) oder auf zwei Seiten des Graben-Gates angeordnet sein, sodass eine Body-Region sich an zwei gegenüberliegenden Seiten des Graben-Gates befinden kann (nachfolgend auch symmetrische Transistorzellanordnung genannt). Beispielsweise kann eine Body-Region in Kontakt mit einer Seitenwand des Graben-Gate, z. B. der Gate-Isolierschicht des Graben-Gate, sein. In dem Fall einer symmetrischen Transistorzellanordnung kann jede Body-Region in Kontakt mit einer jeweiligen Seitenwand des Graben-Gates sein.
  • Das Halbleiterbauelement kann eine Abschirmungsdotierungsregion umfassen. Die Abschirmungsdotierungsregion kann den zweiten Leitfähigkeitstyp aufweisen. Die Abschirmungsdotierungsregion kann sich unter dem Graben befinden, der das Graben-Gate umfasst. Beispielsweise kann die Abschirmungsdotierungsregion sich benachbart zu einem Boden des Grabens und/oder direkt unter dem Graben befinden. Zusätzlich oder alternativ kann die Abschirmungsdotierungsregion sich zwischen benachbarten Gate-Gräben von benachbarten Transistorzellen befinden. Benachbarte Abschirmungsdotierungsregionen von benachbarten Transistorzellen können einen JFET zum Abschirmen der Gate-Isolierschicht, insbesondere einer Ecke der Gate-Isolierschicht zwischen einer Seitenwand und einem Boden des Grabens, gegen hohe elektrische Felder bilden, was zu einer Zerstörung der Gate-Isolierschicht führen könnte.
  • Die Abschirmungsdotierungsregion kann mit einer anderen Spannung verbunden sein als die Gate-Elektrode. Insbesondere kann die Abschirmungsdotierungsregion mit der Source-Region und der Body-Region elektrisch verbunden sein. Die Abschirmungsdotierungsregion kann sich unter oder über dem Graben befinden. In diesem Fall kann der Graben eine zweite Elektrode zusätzlich zu der Gate-Elektrode umfassen, wobei die zweite Elektrode die Abschirmungsdotierungsregion elektrisch kontaktiert. Die zweite Elektrode kann sich zum Beispiel an einem Boden des Grabens befinden oder kann durch die Gate-Elektrode lateral umgeben sein. Alternativ kann sich die zweite Elektrode außerhalb des Grabens befinden, z. B. zwischen benachbarten Gate-Gräben von benachbarten Transistorzellen. Die zweite Elektrode kann die Abschirmungsdotierungsregion mit der unterschiedlichen Spannung als die Gate-Elektrode (z. B. die Source-Spannung) elektrisch verbinden. Alternativ kann, insbesondere im Fall einer asymmetrischen Transistorzellanordnung, ein oberer Abschnitt der Abschirmungsdotierungsregion sich entlang der Seitenwand des Graben-Gates erstrecken, die gegenüberliegend der Seitenwand ist, die mit der Body-Region in Kontakt ist. Der obere Abschnitt kann mit der Body-Region und/oder der Source-Region in Kontakt und/oder elektrisch verbunden sein. Der obere Abschnitt der Abschirmungsdotierungsregion kann eine höhere Dotierungskonzentration aufweisen als ein unterer Abschnitt der Abschirmungsdotierungsregion, der sich nahe dem Boden des Grabens befindet.
  • Die Transistorstruktur des Siliziumkarbid-Bauelements 100 kann eine Transistorzelle von einer Mehrzahl von Transistorzellen einer Transistoranordnung sein. Eine Transistorzelle kann beispielsweise eine oder mehrere Source-Regionen (z. B. entlang eines Gates verteilt oder sich befindend), zumindest eine Body-Region und ein Gate (z. B. ein Graben-Gate, das sich innerhalb eines Grabens befindet, der sich in das Halbleitersubstrat erstreckt) umfassen. Ferner können die Transistorzellen von der Mehrzahl von Transistorzellen eine gemeinsame (gegenseitige) Drift-Region und/oder eine gemeinsame Drain-Region (z. B. die Transistorzellen sind MOSFET-Zellen) oder eine gemeinsame Kollektor-Region (z. B. die Transistorzellen sind IGBT-Zellen) gemeinschaftlich verwenden.
  • Das Siliziumkarbid-Substrat kann eine Zellregion (oder aktive Region) umfassen, die durch eine Randabschlussregion lateral umgeben ist. Die Zellregion kann eine Region des Siliziumkarbid-Substrats sein, die verwendet wird, um mehr als 90 % eines Stroms durch das Halbleitersubstrat in einem Ein-Zustand oder leitenden Zustand einer Transistoranordnung, umfassend eine Mehrzahl von Transistorzellen, zu leiten. Zum Beispiel kann die Zellregion ein Bereich sein, der alle Source-Regionen der Transistoranordnung und/oder aller Transistoren und/oder aller vertikalen Transistoren des Halbleiterbauelements umfasst. Die Randabschlussregion kann sich zwischen einem Rand des Siliziumkarbid-Substrats und der Zellregion befinden, um eine zwischen der Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats und einer Rückseitenoberfläche des Halbleitersubstrats innerhalb der Zellregion lateral in Richtung des Randes des Siliziumkarbid-Substrats angelegte, maximale Spannung zu unterstützen oder zu blockieren oder zu reduzieren oder abzuführen.
  • Die Transistorstruktur und/oder Diodenstruktur des Siliziumkarbid-Bauelements 100 kann beispielsweise eine Durchbruchspannung von mehr als 100 V, z. B. mehr als 200 V, mehr als 500 V, mehr als 1000 V aufweisen. Das Siliziumkarbid-Bauelement 100 kann zum Beispiel ein Leistungs-Siliziumkarbid-Bauelement sein. Ein Leistungs-Siliziumkarbid-Bauelement, die Elektrisches-Element-Anordnung und/oder die Transistorstruktur des Leistungs-Siliziumkarbid-Bauelements können zum Beispiel eine Durchbruchspannung oder Sperrspannung von mehr als 100 V (z. B. eine Durchbruchspannung von 200 V, 300 V, 400 V oder 500 V), mehr als 500 V (z. B. eine Durchbruchspannung von 600 V, 700 V, 800 V oder 1000 V) oder mehr als 1000 V (z. B. eine Durchbruchspannung von 1200 V, 1500 V, 1700 V, 2000 V, 3300 V oder 6500 V) aufweisen.
  • Zum Beispiel kann eine vertikale Richtung und eine vertikale Abmessung oder Dicken von Schichten orthogonal zu einer Vorderseitenoberfläche des Siliziumkarbid-Substrats 102, entlang der vertikalen Richtung des Siliziumkarbid-Substrats 102 gemessen werden, und eine laterale Richtung und laterale Abmessungen können parallel zu der Vorderseitenoberfläche des Siliziumkarbid-Substrats 102, entlang der lateralen Abmessungen des Siliziumkarbid-Substrats 102 gemessen werden. Die Vorderseite des Siliziumkarbid-Substrats kann die Seite sein, die verwendet wird, um höher entwickelte und komplexere Strukturen zu implementieren (z. B. Gates von Transistoren oder Transistorzellen) als an der Rückseite des Siliziumkarbid-Substrats, da die Prozessparameter (z. B. Temperatur) und die Handhabung für die Rückseite eingeschränkt sein können, wenn Strukturen zum Beispiel bereits an einer Seite des Siliziumkarbid-Substrats gebildet sind. Ein Schichtstapel des Siliziumkarbid-Bauelements 100, umfassend die Kontaktschicht 102, die Barriereschichtstruktur 106 und die Metallisierungsschicht 108, kann sich an der Vorderseite des Siliziumkarbid-Substrats 102 befinden.
  • Weitere Einzelheiten und Aspekte des Siliziumkarbid-Bauelements 100 sind in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einem oder mehreren vor- oder nachstehend (z. B. 2 bis 14) beschriebenen Beispielen erwähnt. Das Siliziumkarbid-Bauelement 100 kann ein oder mehrere zusätzliche optionale Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten des vorgeschlagenen Konzepts oder eines oder mehrerer Beispiele entsprechen, die vorangehend oder nachfolgend beschrieben werden.
  • 2 zeigt einen schematischen Querschnitt eines Teils eines Siliziumkarbid-Bauelements 200. Zum Beispiel kann das Siliziumkarbid-Bauelement 200 ein Leistungshalbleiterbauelement sein. Das Siliziumkarbid-Bauelement 200 kann ähnlich zu dem Siliziumkarbid-Bauelement 100 von 1 implementiert sein. Das Siliziumkarbid-Bauelement 200 kann ein Siliziumkarbid-Substrat 102 umfassen. Das Siliziumkarbid-Bauelement 200 kann ferner eine Kontaktschicht 104 umfassen, die Nickel, Silizium und Aluminium umfasst. Die Kontaktschicht 104 kann sich auf dem Siliziumkarbid-Substrat 102 befinden. Das Siliziumkarbid-Bauelement 200 kann eine Barriereschichtstruktur 106 (und/oder eine Adhäsionsvermittlerschicht) umfassen, die Titan und Wolfram umfasst. Die Kontaktschicht 104 kann sich, zum Beispiel vertikal, zwischen dem Siliziumkarbid-Substrat 102 und zumindest einem Teil der Barriereschichtstruktur 106 befinden. Das Siliziumkarbid-Bauelement 200 kann eine Metallisierungsschicht 108 (und/oder ein Leistungsmetall) umfassen, die Kupfer umfasst. Die Barriereschichtstruktur 106 kann sich, zum Beispiel vertikal, zwischen dem Siliziumkarbid-Substrat 102 und der Metallisierungsschicht 108 befinden. Die Barriereschichtstruktur 106 des Siliziumkarbid-Bauelements 200 kann eine Mehrzahl von Barriereschichten 202, 204 und 206 umfassen.
  • Weitere Einzelheiten und Aspekte des Siliziumkarbid-Bauelements 200 sind in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einem oder mehreren vor- oder nachstehend (z. B. 1, 3a bis 14) beschriebenen Beispielen erwähnt. Das Siliziumkarbid-Bauelement 200 kann ein oder mehrere zusätzliche optionale Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten des vorgeschlagenen Konzepts oder eines oder mehrerer Beispiele entsprechen, die vorangehend oder nachfolgend beschrieben werden.
  • Ausführungsbeispiele können sich ferner auf ein weiteres Siliziumkarbid-Bauelement beziehen. Das weitere Siliziumkarbid-Bauelement kann ähnlich zu dem in Verbindung mit 1 oder 2 eingeführten Siliziumkarbid-Bauelement implementiert sein. Anstatt der Barriereschichtstruktur 106, die Titan und Wolfram umfasst, kann das weitere Siliziumkarbid-Bauelement eine Barriereschichtstruktur umfassen, die Molybdän und Stickstoff umfasst, z. B. eine MoN-Schicht. Das weitere Siliziumkarbid-Bauelement kann ein Siliziumkarbid-Substrat umfassen, das ähnlich zu dem in Verbindung mit 1 und/oder 2 eingeführten Siliziumkarbid-Substrat 102 implementiert ist. Das Siliziumkarbid-Bauelement kann eine Kontaktschicht umfassen, die Nickel, Silizium und Aluminium umfasst, die ähnlich zu der in Verbindung mit 1 und/oder 2 eingeführten Kontaktschicht 104 implementiert ist. Die Kontaktschicht kann sich auf dem Siliziumkarbid-Substrat befinden. Das weitere Siliziumkarbid-Bauelement kann eine Barriereschichtstruktur umfassen, die Molybdän und Stickstoff umfasst. Die Kontaktschicht kann sich zwischen, zum Beispiel vertikal zwischen, dem Siliziumkarbid-Substrat und zumindest einem Teil der Barriereschichtstruktur befinden. Das Siliziumkarbid-Bauelement kann eine Metallisierungsschicht umfassen, die Kupfer umfasst, die ähnlich zu der in Verbindung mit 1 oder 2 eingeführten Metallisierungsschicht 108 implementiert sein kann. Die Barriereschichtstruktur kann sich zwischen, zum Beispiel vertikal zwischen, dem Siliziumkarbid-Substrat und der Metallisierungsschicht befinden.
  • Bei zumindest einigen Ausführungsbeispielen kann die Barriereschichtstruktur des weiteren Siliziumkarbid-Bauelements ähnlich zu der in Verbindung mit 1 und/oder 2 eingeführten Barriereschichtstruktur 106 implementiert sein, wobei die Barriereschichtstruktur möglicherweise nicht zwingend Titan und Wolfram umfasst. Beispielsweise kann die Barriereschichtstruktur wie die Barriereschichtstruktur 106 von 1 und/oder 2 implementiert sein, wobei anstatt einer TiW-Schicht eine MoN-Schicht verwendet wird. Zum Beispiel kann die Barriereschichtstruktur eine Ti/TiN-Schicht umfassen. Beispielsweise kann die Barriereschichtstruktur eine Ti/TiN-Schicht und eine MoN-Schicht umfassen. Die MoN-Schicht kann mit der Metallisierungsschicht in Kontakt sein. Die Ti/TiN-Schicht kann in Kontakt mit der Kontaktschicht sein. Die Barriereschichtstruktur kann eine TiWN-Schicht umfassen.
  • Das weitere Siliziumkarbid-Bauelement kann eine Transistorstruktur und/oder eine Diodenstruktur umfassen. Beispielsweise kann das weitere Siliziumkarbid-Bauelement ein Siliziumkarbid-Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor sein oder einen selben umfassen. Die Transistorstruktur kann beispielsweise ein Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT; Insulated-Gate Bipolar Transistor) oder ein Feldeffekttransistor (FET; Field Effect Transistor) sein. Die Transistorstruktur kann beispielsweise eine vertikale Transistoranordnung sein. Die Transistorstruktur kann ein vertikaler MOSFET (Metall-Oxid-Halbleiter-FET) oder IGBT sein. Beispielsweise kann die vertikale Transistoranordnung eine elektrische Struktur sein, die einen vertikalen Stromfluss ermöglicht. Beispielsweise kann die Transistorstruktur des weiteren Siliziumkarbid-Bauelements einen Stromfluss zwischen der Vorderseite des Siliziumkarbid-Bauelements und einer Rückseite des Siliziumkarbid-Bauelements steuern und/oder leiten und/oder blockieren.
  • Weitere Einzelheiten und Aspekte des weiteren Siliziumkarbid-Bauelements sind in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einem oder mehreren vor- oder nachstehend (z. B. 1, 3a bis 14) beschriebenen Beispielen erwähnt. Das weitere Siliziumkarbid-Bauelement kann ein oder mehrere zusätzliche optionale Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten des vorgeschlagenen Konzepts oder eines oder mehrerer Beispiele entsprechen, die vorangehend oder nachfolgend beschrieben werden.
  • 3a und 3b zeigen schematische Querschnitte von Siliziumkarbid-Bauelementen 300a; 300b, die Siliziumkarbid-Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren sein können. Die Siliziumkarbid-Bauelemente 300a; 300b können ähnlich zu den Siliziumkarbid-Bauelementen 100; 200 wie in Verbindung mit 1 und 2 eingeführt implementiert sein. Die Siliziumkarbid-Bauelemente 300a; 300b umfassen eine Kontaktschicht 104, eine (TiW-)Barriereschichtstruktur 106 und eine Metallisierungsschicht 108. Die Kontaktschicht 104, die Barriereschichtstruktur 106 und/oder die Metallisierungsschicht 108 können ähnlich zu den jeweiligen Komponenten der Siliziumkarbid-Bauelemente 100; 200 implementiert sein. Die Siliziumkarbid-Bauelemente 300a; 300b umfassen einen Transistor, umfassend eine Body-Region 320a; 320b, die sich vertikal zwischen einer hoch n-dotierten n+-Source-Region 310a; 310b und einer leicht n-dotierten Drift-Region 330b (Siliziumkarbid-Bauelement 300b von 3b) und/oder einer Stromausbreitungsregion n2 330a (3a) befindet.
  • Die Siliziumkarbid-Bauelemente 300a; 300b umfassen eine Graben-Gate-Struktur. Beispielsweise kann eine Gate-Isolierschicht 342a; 342b der Gate-Struktur sich zwischen der Body-Region 320a; 320b und einer Gate-Elektrode 340a; 340b, die sich in dem Graben befindet, befinden. In einem Betriebsmodus des Transistors kann ein Stromfluss durch eine Kanalregion des Transistors durch eine an die Gate-Elektrode 340a; 340b angelegte Gate-Spannung gesteuert werden.
  • Eine (hoch) p-dotierte Region 350a; 350b (p+ top/ p-Emitter) der Siliziumkarbid-Bauelemente 300a; 300b kann sich benachbart zu der Gate-Isolierschicht 342a; 342b an einer Seite der Gate-Struktur gegenüberliegend der Seitenwand der Gate-Struktur befinden, die sich benachbart zu der Body-Region des Transistors befindet. Die hoch p-dotierte Region 350a; 350b erstreckt sich von dem Boden der Graben-Gate-Struktur entlang der Seitenwand der Graben-Gate-Struktur zu einer hoch n-dotierten Region 370a; 370b. Ferner kann sich in 3a eine p-dotierte Abschirmungsregion 360a (p bury) an dem Boden der Grabenstruktur befinden. Die hoch n-dotierte Region 370a; 370b erstreckt sich entlang der Seitenwand des Graben-Gates von innerhalb der hoch p-dotierten Region 350a; 350b zu der Vorderseitenoberfläche des Siliziumkarbid-Substrats. Die hoch n-dotierte Region 370a; 370b kann gleichzeitig mit der hoch n-dotierten n+-Source-Region 310a; 310b gebildet werden. Die hoch n-dotierte Region 370a; 370b kann mit der hoch n-dotierten n+-Source-Region 310a; 310b verbunden sein. Beispielsweise kann eine hoch n-dotierte Zwischenverbindungsregion zwischen der hoch n-dotierten n+-Source-Region 310a; 310b und der hoch n-dotierten Region 370a; 370b (in den Querschnitten von 3a und 3b nicht gezeigt) positioniert sein. Die hoch n-dotierte Region 370a; 370b und/oder die hoch n-dotierte Source-Region 310; 310b können sich entlang des Grabens in einer lateralen Richtung, insbesondere einer lateralen Richtung senkrecht zu dem in 3a und 3b gezeigten Querschnitt erstrecken.
  • Weitere Einzelheiten und Aspekte der Siliziumkarbid-Bauelemente 300a; 300b sind in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einem oder mehreren vor- oder nachstehend (z. B. 1, 2, 4a bis 14) beschriebenen Beispielen erwähnt. Die Siliziumkarbid-Bauelemente 300a; 300b können ein oder mehrere zusätzliche optionale Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten des vorgeschlagenen Konzepts oder eines oder mehrerer Beispiele entsprechen, die vorangehend oder nachfolgend beschrieben werden.
  • 4a und 4b zeigen schematische Diagramme von Bonddrähten, die an Kontaktanschlussflächen von Siliziumkarbid-Bauelementen gebondet sind. 4a zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Siliziumkarbid-Bauelements, das Kontaktanschlussflächen 404 (Source) und 406 (Gate) umfasst. Die Kontaktanschlussflächen 404 und 406 können zumindest teilweise durch eine Metallisierungsschicht des Siliziumkarbid-Bauelements gebildet sein. 4a zeigt ferner Bonddrähte 402, die an die Kontaktanschlussflächen unter Verwendung von Wedge-Bonden gebondet sind. Auf der Kontaktanschlussfläche 404 werden doppelte Wedge-Bonds verwendet, auf der Kontaktanschlussfläche 406 wird ein (einzelner) Wedge-Bond verwendet. 4b zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel eines Siliziumkarbid-Bauelements, das Kontaktanschlussflächen 414 (Source) und 416 (Gate) umfasst. Die Kontaktanschlussflächen 414 und 416 können zumindest teilweise durch eine Metallisierungsschicht des Siliziumkarbid-Bauelements gebildet sein. 4b zeigt ferner Bonddrähte 412, die an die Kontaktanschlussflächen unter Verwendung von Nailhead- (oder Thermosonic-Ball-Wedge-) Bonden gebondet sind.
  • Weitere Einzelheiten und Aspekte des Siliziumkarbid-Bauelements sind in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einem oder mehreren vor- oder nachstehend (z. B. 1 bis 3b, 5 bis 14) beschriebenen Beispielen erwähnt. Die Siliziumkarbid-Bauelemente können ein oder mehrere zusätzliche optionale Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten des vorgeschlagenen Konzepts oder eines oder mehrerer Beispiele entsprechen, die vorangehend oder nachfolgend beschrieben werden.
  • Einige Ausführungsbeispiele beziehen sich auf Halbleiterbauelemente mit einem Schichtstapel wie in Bezug auf 1 beschrieben. Bei diesen Beispielen kann der Schichtstapel auf einem Siliziumsubstrat oder einem anderen Breiter-Bandabstand-Halbleitersubstrat anstelle von Siliziumkarbid bereitgestellt sein. Beispielsweise kann ein Breiter-Bandabstand-Halbleitersubstrat einen Bandabstand aufweisen, der größer ist als 2,5 eV, z. B. größer als 3 eV. Zum Beispiel kann das Breiter-Bandabstand-Halbleitersubstrat ein Diamant- (C-) Substrat oder ein auf Galliumnitrid (GaN) basierendes Halbleitersubstrat sein.
  • 5 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 500 zum Bilden eines Siliziumkarbid-Bauelements. Alternativ kann zum Beispiel ein Leistungshalbleiterbauelement gemäß dem Verfahren 500 gebildet sein. Das Siliziumkarbid-Bauelement kann ähnlich zu den in Verbindung mit 1 bis 4b eingeführten Siliziumkarbid-Bauelementen implementiert sein. Das Verfahren 500 kann ein Bilden 110 einer Kontaktschicht 104, die Nickel, Silizium und Aluminium umfasst, auf einem Siliziumkarbid-Substrat 102 des Siliziumkarbid-Bauelements umfassen. Das Verfahren 500 kann ein Bilden 120 einer Barriereschichtstruktur 106, die Titan und Wolfram umfasst, nach dem Bilden der Kontaktschicht 104 umfassen. Alternativ oder zusätzlich zu dem Bilden der Barriereschichtstuktur 106 kann zum Beispiel eine Adhäsionsvermittlerschicht gebildet werden. Das Verfahren 500 kann ein Bilden 130 einer Metallisierungsschicht 108, die Kupfer umfasst, nach dem Bilden der Barriereschichtstruktur 106 umfassen. Alternativ oder zusätzlich zu dem Bilden der Metallisierungsschicht 108 kann zum Beispiel ein Leistungsmetall gebildet werden. Eine ohmsche Verbindung (z. B. ein ohmscher Pfad) kann zwischen der Metallisierungsschicht und einer Dotierungsregion des Siliziumkarbid-Substrats (z. B. einer Source-Region des Siliziumkarbid-Substrats oder einer Body-Region des Siliziumkarbid-Substrats) über die (d. h. durch die) Barriereschichtstruktur 106 und die Kontaktschicht 104 gebildet werden.
  • Die Kontaktschicht 104 kann sich, zum Beispiel vertikal, zwischen dem Siliziumkarbid-Substrat 102 und zumindest einem Teil der Barriereschichtstruktur 106 (und/oder z. B. der Adhäsionsvermittlerschicht) befinden. Die Barriereschichtstruktur 106 kann sich, zum Beispiel vertikal, zwischen dem Siliziumkarbid-Substrat 102 und der Metallisierungsschicht 108 (und/oder z. B. dem Leistungsmetall) befinden.
  • Zum Beispiel kann das Bilden 110 der Kontaktschicht 104 ein Abscheiden einer Schicht, umfassend NiAl, auf dem Siliziumkarbid-Substrat 102 umfassen. Beispielsweise kann das NiAl in einem einzelnen Schritt unter Verwendung eines Sputterprozesses abgeschieden werden. Alternativ kann das NiAl durch benachbartes Abscheiden von Ni- und Al-Schichten abgeschieden werden. Beispielsweise kann ein Al-Gehalt der NiAl-Schicht zumindest 0,1 Vol.-% (oder zumindest 0,2 Vol.-%, zumindest 0,5 Vol.-%, zumindest 1 Vol.-%, zumindest 2 Vol.-%, zumindest 5 Vol.-%, zumindest 10 Vol.-%, zumindest 15 Vol.-%) und/oder höchstens 30 Vol.-% (oder höchstens 25 Vol.-%, höchstens 20 Vol.-%, höchstens 15 Vol.-%, höchstens 10 Vol.-%, höchstens 5 Vol.-%, höchstens 2 Vol.-%, höchstens 1 Vol.-%) sein. Die NiAl-Schicht kann eine vertikale Dicke von zumindest 20 nm (oder zumindest 30 nm, zumindest 40 nm, zumindest 50 nm, zumindest 80 nm, zumindest 100 nm) und/oder höchstens 150 nm (oder höchstens 120 nm, höchstens 100 nm, höchstens 80 nm, höchstens 50 nm) aufweisen. Das Bilden 110 der Kontaktschicht 104 kann ferner eine Hochtemperaturverarbeitung des Siliziumkarbid-Substrats 102 und des NiAl umfassen, um eine NiSiAlI-Kontaktschicht 104 zu bilden, die eine ohmsche Verbindung mit dem Siliziumkarbid-Substrat 102 bereitstellt. Das Verfahren kann ein Legieren einer Region des Siliziumkarbid-Substrats 102 und einer NiAl-Schicht umfassen, um die NiSiAl-Kontaktschicht zu bilden. Zum Beispiel kann die Vorderseitenoberfläche des Siliziumkarbid-Substrats 102 gereinigt werden vor dem Abscheiden der Schicht, die NiAl umfasst. Zum Beispiel kann das Bilden 110 der Kontaktschicht ein Reinigen der Vorderseitenoberfläche des Siliziumkarbid-Substrats 102 umfassen. Zum Beispiel kann die Barriereschichtstruktur 106 auf die Kontaktschicht 104 abgeschieden werden. Zum Beispiel kann das Verfahren ferner ein Reinigen der Vorderseite des Siliziumkarbid-Bauelements nach dem Bilden der Kontaktschicht (z. B. nach dem Bilden des ohmschen Kontakts), z. B. unter Verwendung von nasschemischem Reinigen oder unter Verwendung von trockenem Reinigen umfassen. Zum Beispiel kann die Barriereschichtstruktur 106 ferner auf Teilen des Siliziumkarbid-Substrats (z. B. siehe 6 600a) abgeschieden werden. Zum Beispiel kann das Bilden 120 der Barriereschichtstruktur ein Bilden einer Ti/TiN-Schicht umfassen.
  • Zum Beispiel kann die Metallisierungsschicht 108 ein Abscheiden der (Kupfer-)Metallisierungsschicht umfassen, z. B. in situ mit der Barriereschichtstruktur 106 durch Verwenden von Sputtern oder nachfolgend durch Verwenden von Kupfer-Elektroplattierung. Das Verfahren kann ferner ein Bilden einer Passivierungsschicht auf der Metallisierungsschicht umfassen.
  • Weitere Details und Aspekte des Verfahrens 500 werden in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einem oder mehreren der vorangehend oder nachfolgend beschriebenen Beispiele (z.B. 1 bis 4, 6a bis 14) erwähnt. Das Verfahren 500 kann ein oder mehrere zusätzliche optionale Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten des vorgeschlagenen Konzepts oder eines oder mehrerer der vorangehend oder nachfolgend beschriebenen Beispiele entsprechen.
  • Beispielsweise können ultrakleine SiC-Chips verwendet werden. Unter Verwendung von herkömmlichen Verbindungstechniken auf der Basis von Al- (Aluminium-) Vorderseitenmetallisierung und Al-Drahtbonds ist dies möglicherweise kaum möglich, da es aufgrund der Al-Draht-Dicke Einschränkungen geben kann, um die Bonden-Regeln einzuhalten. Um einen entsprechenden Al-Draht platzieren zu können, ist es ansonsten möglicherweise erforderlich, unnötig mehr SiC-Fläche bereitzustellen. Aufgrund der hohen flächen-/platz-bezogenen Kosten können sehr kleine Chips entworfen werden, die im Widerspruch zu dem Durchmesser des Al-Drahtes stehen. Ferner kann es Einschränkungen bei der statischen Last in Bezug auf Al-Cu- (Aluminium-Kupfer-) und Al-Draht geben. Neue Metallisierungssysteme können für SiC-Bauelemente erforderlich sein. Ein weiterer Aspekt sind das Auftreten von Überlasten wie Kurzschlüssen und insbesondere Stoßstromereignisse, die bei der Anwendung häufiger auftreten können. Bei SiC kann nur eine sehr kleine obere Fläche des Chips (3-10 µm) elektrisch belastet werden. Somit kann insbesondere die Vorderseitenmetallisierung sehr heiß werden. Der niedrigere Schmelzpunkt von Aluminium kann hier ein Hindernis sein. Ein vorzeitiges Altern (z. B. Rekristallisierung) kann möglicherweise stattfinden.
  • Zumindest einige Ansätze können auf Si-IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistor; Bipolartransistor mit isoliertem Gate) basieren, da hier einerseits Al(Si)Cu- (Aluminium-Silizium-Kupfer-) Metallisierung, umfassend Al-Drahtbond, und andererseits als weitere Verbesserung eine reine Cu-Vorderseitenmetallisierung, umfassend Cu-Drahtbonds, verwendet werden können. Im Fall der AlCu-Vorderseitenmetallisierung ist eine Diffusionsbarriere möglicherweise nicht erforderlich, Ti (Titan) oder auch Ti (Titan-Nickel) wird möglicherweise häufig als ein Liner (Klebemittel) verwendet. Im Fall der Cu-Vorderseitenmetallisierung kann eine Cu-Diffusionsbarriere notwendig sein, um eine Diffusion von Cu in Si zu verhindern. Hier können TiW/W- (Titan-Wolfram/Wolfram-) basierte Barrieren verwendet werden. Al-basierte Metallisierungssysteme können ohne Barriere integriert werden und können bei zumindest einigen Halbleiterbauelementen verwendet werden. Bei diesen Produkten kann allerdings die Zwischenverbindung (Al(Si)Cu-Vorderseitenmetall-Al-Draht) die Produktperformance betreffend Kurzschlussfestigkeit begrenzen, Letztere auch basierend auf einer schwächeren Wärmeausbreitung, der reduzierten spezifischen thermischen Kapazität und der Schmelztemperatur von Al. Ferner kann es hohe Herstellungskosten geben, um Al-Wedge-Drähte auf dem Chip unterzubringen.
  • Da bei SiC-Bauelementen aufgrund von Materialgründen eine fünf- bis zehnmal höhere Leistungsdichte möglich sein kann, wird ein AlCu-Al-Bond mit weiteren Schrumpfungen (Shrinks) möglicherweise nicht in Betracht gezogen, wenn Vorteile des Ausgangsmaterials genutzt werden sollen. Durch Verwendung einer Cu-basierten Vorderseitenmetallisierung im Kontext eines Cu-Draht-Bondens, kann dies jedoch möglich sein.
  • Zumindest einige Ausführungsbeispiele können eine kombinierte ohmsche Kontakt-Barriere-Kupfer-Vorderseitenmetallisierung zum Erhöhen einer Leistungsdichte von Siliziumkarbid-MOSFETs bereitstellen. Ausführungsbeispiele können auf der Verwendung eines kombinierten Vorderseitenschichtaufbaus für SiC-Bauelemente basieren. Der kombinierte Vorderseitenschichtaufbau für SiC-Bauelemente kann aus einer NiAl-Kontaktschicht (z. B. der Kontaktschicht 104), einer TiW-Diffusionsbarriere (z. B. der Barrierestruktur 106) und der finalen Cu-Metallisierung (z. B. der Metallisierungsschicht 108) bestehen oder dieselben umfassen. Der Unterschied verglichen mit Si kann die erste NiAl-Kontaktschicht sein, die den ohmschen Kontakt mit dem Halbleiter-Body bilden kann. Während eine Ti(W)-Schicht mit hoch dotiertem Si ausreichend sein kann, um einen niederohmigen Metall-Halbleiter-Tunnelkontakt zu implementieren, ist dies bei SiC möglicherweise nicht machbar aufgrund des wesentlich größeren Bandabstandes (3,3 eV anstatt 1,1 eV). Als Ausgangsmaterial können Ni-basierte Metalllegierungen mit einem Al-Gehalt von 0,1 % bis 30 % und Dicken von 20 bis 150 nm verwendet werden. NiAl kann in einem Schritt mit einem Sputterprozess abgeschieden werden, wobei hier ein NiAI-Verbundwerkstoffziel mit einer gegebenen Zusammensetzung verwendet werden kann. Es kann auch möglich sein, die Ni- und Al-Schichten nebeneinander abzuscheiden. In diesem Fall kann die NiAl-Zusammensetzung frei gewählt werden. Mittels eines nachfolgenden Hochtemperaturprozesses bildet die NiAl-Schicht die ohmschen Kontakte für n-SiC und für p-SiC. Hier kann es zum Mischen des Halbleiters (z. B. des Siliziumkarbid-Substrats 102) und des Metalls (z. B. der Kontaktschicht 104) kommen. Dadurch kann ein ohmscher Kontakt erfasst werden. Dieser Prozessblock kann entscheidend sein, da die Metall-Halbleiter-Schnittstelle hochgradig empfindlich auf Metallzusammensetzungen (für n-SiC kann der Al-Gehalt in NiAl normalerweise geringer sein, für n-SiC höher), Dotierung und Legierungstemperatur reagieren. Es kann wichtig sein, dass die SiC-Oberfläche frei von Verunreinigungen ist, bevor NiAl abgeschieden wird.
  • Im nächsten Schritt kann eine TiW-basierte Cu-Barriere (z. B. die Barriereschichtstruktur 106) und das Leistungs-Cu (z. B. die Metallisierungsschicht 108) selbst abgeschieden werden. Das Leistungs-Cu kann in situ mit der TiW-Barriere (durch Sputtertechniken) oder später durch Cu-Elektroplattierung abgeschieden werden. Letztere kann sehr dick bis zu 20-100 µm hergestellt werden, während mit gesputtertem Cu alleine es eine Einschränkung von ungefähr 5-10 µm geben kann. Eine Passivierungs-/Schutzschicht kann als Schutz der Cu-Metallisierung dienen. Somit können sehr kleine SiC-Chips möglich sein, die lediglich aufgrund ihrer Fläche geringere Kapazitätswerte und eine höhere elektrische Ausbeute (mit einer konstanten Defektdichte) aufweisen können. Die Cu-Drähte können in einer bewährten Dünndrahttechnologie (Cu-Nailhead-Bonden) oder in Dickdrahttechnologie (Wedge-Bonden) angewandt werden. Dünne Cu-Drähte können eine maximale Flexibilität in Kombination mit einer Hochstromtragfähigkeit bereitstellen. Die wesentlich stabilere Cu/Cu-Zwischenverbindung kann eine höhere Lastwechselfähigkeit ermöglichen. Ferner kann aufgrund des Cu (Cu & Cu-Drähte) eine bessere Wärmeausbreitung und Wärmeableitung von der SiC-Vorderseite möglich sein. Dadurch kann eine höhere Kurzschlussfestigkeit und eine höhere Stromklasse ermöglicht werden. Anstelle von Cu-Drähten kann die Vorderseitenzwischenverbindung (FSI; Front Side Interconnect) durch galvanisches (Einbetten) oder durch Cu-Clip oder Cu-Block angewandt werden. Die Cu-Dünndraht-Verbindungstechnik kann wesentlich platzsparender sein als die Al-Wedge-Verbindungstechnik. Somit kann die Gate-Anschlussfläche auf eine Abmessung von z. B. 60 µm mal 60 µm reduziert werden. Dies kann Kosten reduzieren, z. B. bei Betrachtung der hohen Raumkosten für SiC oder mit weiteren Erfassungs-Anschlussflächen (Temperatur, Strom etc.).
  • Bei Ausführungsbeispielen kann das Siliziumkarbid-Bauelement eine ohmsche Kontaktschicht, eine Barriere und eine Cu-Metallisierung umfassen. Beispielsweise kann das Siliziumkarbid-Bauelement eine ohmsche Kontaktschicht, eine Barriere, eine Cu-Metallisierung und Cu-Bonddrähte umfassen. Beispielsweise kann das Siliziumkarbid-Bauelement eine Ni-Al-ohmsche Kontaktschicht, eine Barriere, eine Cu-Metallisierung und Cu-Bonddrähte umfassen. Beispielsweise kann das Siliziumkarbid-Bauelement eine ohmsche Kontaktschicht, eine TiW-Barriere, eine Cu-Metallisierung und Cu-Bonddrähte umfassen. Beispielsweise kann das Siliziumkarbid-Bauelement eine NiAl-ohmsche Kontaktschicht, eine TiWi-Barriere, eine Cu-Metallisierung und Cu-Bonddrähte umfassen. Beispielsweise kann das Siliziumkarbid-Bauelement eine Nickel-basierte ohmsche Kontaktschicht, eine Barriere, eine Cu-Metallisierung und Cu-Bonddrähte umfassen. Alternativ kann das Siliziumkarbid-Bauelement eine Titan-basierte ohmsche Kontaktschicht, eine Barriere, eine Cu-Metallisierung und Cu-Bonddrähte umfassen. Beispielsweise kann das Siliziumkarbid-Bauelement eine ohmsche Kontaktschicht, eine Barriere umfassend Ti/TiN, eine Cu-Metallisierung und Cu-Bonddrähte umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann das Siliziumkarbid-Bauelement eine ohmsche Kontaktschicht, eine Barriere, eine Cu-Metallisierung und Cu-Bonddrähte umfassen.
  • Als Basis für zumindest einige Ausführungsbeispiele kann eine SiC-Diode oder auch ein SiC-MOSFET verwendet werden, wenn nachfolgend bauelementspezifische Details ausgelassen werden. Die Hauptelemente des FEOL- (Front-End-of-Line-) Prozesses können in 6a bis 6e dargestellt sein, beginnend mit dem Prozessblock ohmscher NiAl-Kontakt (6a und 6b, z. B. die Kontaktschicht 104) gefolgt von der TiW-Barriereschicht (6c, z. B. die Barriereschichtstruktur 106 umfassend eine einzelne TiW-Schicht) und dann der Herstellung der Cu-Metallisierung (6d Sputterprozess, z. B. die Metallisierungsschicht 108). Mit der Bauelementpassivierung (hier Imid 602, 6e) kann der Vorderseitenprozess komplettiert werden, der Front-End- (FE-) Prozess kann durch die Rückseitenprozesse (Schleifen, Rückseitenkontakt, nicht dargestellt) komplettiert werden.
  • 6a bis 6e zeigen schematische Querschnitte eines Teils von Siliziumkarbid-Bauelementen 600a; 600b in verschiedenen Stufen des Bildens des Siliziumkarbid-Bauelements. Die Siliziumkarbid-Bauelemente 600a; 600b können ähnlich zu den in Verbindung mit 1 bis 5 eingeführten Siliziumkarbid-Bauelementen implementiert sein. Die Siliziumkarbid-Bauelemente 600a; 600b umfassen ein Siliziumkarbid-Substrat 102, eine Kontaktschicht 104 umfassend NiAl, eine Barriereschichtstruktur 106 umfassend TiW und eine Metallisierungsschicht 108 umfassend Kupfer. Das Siliziumkarbid-Substrat 102, die Kontaktschicht 104, die Barriereschichtstruktur 106 und/oder die Metallisierungsschicht 108 können ähnlich zu den jeweiligen Komponenten des in Verbindung mit 1 bis 5 eingeführten Siliziumkarbids implementiert sein. Die Siliziumkarbid-Bauelemente 600a und 600b können sich dahingehend unterscheiden, dass die Barriereschichtstruktur 106 des Siliziumkarbid-Bauelements 600a die (ganze) Kontaktschicht 104 bedeckt, und die Barriereschichtstruktur 106 des Siliziumkarbid-Bauelements 600b die Kontaktschicht 104 (nur) teilweise bedeckt.
  • 6a zeigt einen schematischen Querschnitt eines SiC-Halbleiter-Bodys (der Siliziumkarbid-Bauelemente 600a; 600b umfassend ein Siliziumkarbid-Substrat 102) nach Abscheidung und Strukturierung der ohmschen NiAl-Metallisierung 104 (z. B. die Kontaktschicht 104) zum Kontaktieren der p- und n-SiC-Flächen (in der Figur nicht angegeben).
  • 6b zeigt einen schematischen Querschnitt eines SiC-Halbleiter-Bodys nach Legierung des NiAl-Kontakts 104 mittels RTP (schnelle thermische Verarbeitung; Rapid Thermal Processing).
  • 6c zeigt einen schematischen Querschnitt eines SiC-Halbleiter-Bodys nach Abscheidung und Strukturierung der TiW-Barriere 106 (oder beispielsweise einer anderen Barriereschichtstruktur 106 und/oder einer Adhäsionsvermittlerschicht). Bei dem Siliziumkarbid-Bauelement 600a ist die TiW-Schicht kleiner als die NiAl-Schicht, bei dem Siliziumkarbid-Bauelement 600b ist die NiAl-Kontaktschicht vollständig durch die TiW-Schicht bedeckt.
  • 6d zeigt einen schematischen Querschnitt eines SiC-Halbleiter-Bodys nach Abscheidung und Strukturierung der Cu-Anschlussflächen-Metallisierung 108 (beispielsweise der Metallisierungsschicht 108 und/oder des Leistungsmetalls).
  • 6e zeigt einen schematischen Querschnitt eines SiC-Halbleiter-Body nach Abscheidung und Strukturierung der Imidpassivierung 602.
  • Weitere Einzelheiten und Aspekte der in 6a bis 6e gezeigten Beispiele sind in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einem oder mehreren vor- oder nachstehend (z. B. 1 bis 5, 7 bis 14) beschriebenen Beispielen erwähnt. Das Verfahren 500 kann ein oder mehrere zusätzliche optionale Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten des vorgeschlagenen Konzepts oder eines oder mehrerer der vorangehend oder nachfolgend beschriebenen Beispiele entsprechen.
  • 7 stellt eine Querschnittansicht eines Leistungshalbleiterbauelements 1100 mit einem Halbleitersubstrat 1110 dar. Das Leistungshalbleiterbauelement 1100 kann zum Beispiel ein Siliziumkarbid-Bauelement umfassen und/oder das Halbleitersubstrat 1110 kann zum Beispiel ein Siliziumkarbid-Substrat sein. Nachfolgend wird das Leistungshalbleiterbauelement (z. B. Siliziumkarbid-Bauelement) auch einfach als Leistungsbauelement bezeichnet. Als reines Beispiel ist das Leistungshalbleiterbauelement 1100 in 7 als vertikaler Transistor mit einem Graben-Gate und einem sogenannten Graben-Kontakt gezeigt. Ein Fachmann erkennt allerdings, dass bestimmte Konzepte, die in Verbindung mit den in 7 gezeigten Ausführungsbeispielen als auch den in 7 bis 11 gezeigten Ausführungsbeispielen erklärt sind, auf verschiedene Typen von Leistungshalbleiterbauelementen anwendbar sind, z. B. Feldeffekttransistor (FET = Field Effect Transistor; z. B. ein MOSFET oder ein JFET), ein IGBT oder eine Diode (z. B. eine Merged-pin-Schottky-Diode oder eine Merged-pin-Heteroübergang-Diode), wobei jedes der erwähnten Leistungshalbleiterbauelemente optional eine sogenannte Superjunction-Struktur (auch genannt „Ladungskompensationsstruktur“) aufweisen kann. Insbesondere können verschiedene Konzepte, die in Verbindung mit dem Ausführungsbeispiel von 7 bis 11 erklärt sind, auf einen lateralen Transistor, einen Transistor mit einem planaren Gate-Kontakt und/oder einen Transistor mit einem planaren Source-Kontakt anwendbar sein. Zusätzlich können verschiedene Konzepte, die in Verbindung mit den Ausführungsbeispielen von 7 bis 11 erklärt sind, auf einen Transistor (z. B. einen MOSFET) mit einem v-förmigen Gate (sogenanntes VMOS) anwendbar sein.
  • Das Halbleitersubstrat 1110 (z. B. das Siliziumkarbid-Substrat) kann aus irgendeinem Breiter-Bandabstand-Halbleitermaterial hergestellt sein, das zur Herstellung von Halbleiterkomponenten geeignet ist. Typischerweise umfasst das Halbleitersubstrat 1110 Siliziumkarbid (SiC) als Hauptmaterial. Allgemein kann das Halbleitersubstrat 1110 SiC, GaN, AlN oder Ga2O3, genauer gesagt SiC, GaN oder A1N als Hauptmaterial umfassen. Typischerweise umfasst das Halbleitersubstrat 1110 irgendeines von diesen Breiter-Bandabstand-Materialien, die typische unbeabsichtigte Verunreinigungen und absichtliche Dotierstoffe umfassen. Anders ausgedrückt, das Hauptmaterial des Halbleitersubstrats kann das jeweilige Breiter-Bandabstand-Material, z. B. SiC (umfassend irgendwelche Kristallvariationen davon), A1N oder Ga2O3, insbesondere SiC oder AlN, umfassen. Nachfolgend können das Hauptmaterial einer Schicht oder eines Substrats diejenigen Atome sein, die die chemische Verbindung oder Legierung bilden.
  • Obgleich Breiter-Bandabstand-Materialien im Allgemeinen und speziell SIC eine höhere intrinsische Temperatur aufweisen können, ist die Verwendung eines Breiter-Bandabstand-Halbleitermaterials als Substratmaterial nicht als ein wesentliches Merkmal des Leistungshalbleiterbauelements 1100 anzusehen. Stattdessen kann das Halbleitersubstrat 1110 (z.B. das Siliziumkarbid-Substrat) irgendein anderes geeignetes Material für Leistungshalbleiterbauelemente, wie beispielsweise Silicon (Si), umfassen.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Halbleitersubstrat 1110 hauptsächlich aus SiC, und insbesondere aus 4H-SiC, gebildet, d. h. das Hauptmaterial, oder ein Hauptteil, des Halbleitersubstrats 1110 weist eine 4H-SiC-Kristallstruktur auf.
  • Das Halbleitersubstrat (z. B. Siliziumkarbid-Substrat) kann ein Halbleiterwafer und/oder ein epitaxial aufgewachsener Halbleiter-Body sein Zum Beispiel kann das Halbleitersubstrat einen Halbleiter-Body umfassen, der epitaxial auf einen Halbleiterwafer aufgewachsen wurde. Hier ist möglicherweise zumindest ein Teil des Wafers nach dem epitaxialen Aufwachsen entfernt worden (z. B. durch Dünnen oder Vereinzeln).
  • Das Halbleitersubstrat 1110 (z.B. Siliziumkarbid-Substrat) umfasst eine erste Oberfläche 1111, die eine erste Seite des Leistungsbauelements 1100 definiert, und eine zweite Oberfläche 1112, die gegenüberliegend der ersten Oberfläche 1111 angeordnet ist und eine zweite Seite des Leistungsbauelements 1100 definiert.
  • Das Leistungsbauelement 1100 umfasst eine aktive Region 1103. Die aktive Region 1103 ist die Region des Halbleitersubstrats 1100, die hauptsächlich den Laststrom durch das Leistungsbauelement 1100 trägt. Im Fall von 3-Anschluss-Bauelementen, wie beispielsweise MOSFETs oder IGBTs, ist die aktive Region 1103 durch eine Mehrzahl von aktiven Transistorzellen definiert, von denen jede durch Tragen eines Anteils des Laststroms konfiguriert ist. Insbesondere kann die aktive Region 1103 zumindest einen Kanal einer aktiven Transistorzelle umfassen, wobei der zumindest eine Kanal zum Tragen eines Anteils des Laststroms konfiguriert ist.
  • Das Leistungsbauelement 1100 kann optional einen lateralen Rand (rim) 1105 und eine Randanschlussregion 1104, die zwischen der aktiven Region 1103 und dem lateralen Rand 1105 angeordnet ist, umfassen. Anders als die aktive Region 1103 sorgt die Randabschlussregion 1104 für eine gesteuerte Entlastung der Sperrspannung in dem Peripheriebereich des Halbleitersubstrats 1100, wenn das Leistungsbauelement 1100 in dem Sperrmodus ist. Die Randabschlussregion 1104 umfasst Strukturen, wie beispielsweise Feldringe und Feldelektroden, um das elektrische Feld zu formen und um lokale Übertreibung der elektrischen Feldstärke zu verhindern.
  • 7 stellt schematisch vertikale Transistorzellen dar, die durch und zwischen jeweilige(n) Gate-Gräben gebildet sind. Jeder Gate-Graben umfasst eine Gate-Elektrode 1132, die von dem umgebenden Halbleitermaterial durch ein jeweiliges Gate-Dielektrikum 1131 elektrisch isoliert ist. Die Gate-Gräben erstrecken sich von der ersten Oberfläche 1111 zu einer gegebenen Tiefe des Halbleitersubstrats 1110. Die Gate-Gräben erstrecken sich insbesondere durch erste Dotierungsregionen 1121, die jeweilige Source-Regionen bilden können, und zweite Dotierungsregionen 1122, die jeweilige Body-Regionen bilden können, in eine dritte Dotierungsregion 1123, die die gemeinsame Drift-Region der aktiven Transistorzellen bilden kann. Eine vierte Dotierungsregion 1124 kann an der zweiten Oberfläche 1112 des Halbleitersubstrats 1110 gebildet sein. Die vierte Dotierungsregion 1124 kann eine Drain-Region im Fall eines MOSFET und eine Emitter-Region im Fall eines IGBT bilden.
  • Die ersten Dotierungsregionen 1121, die zweiten Dotierungsregionen 1122, die dritte Dotierungsregion 1123 und die vierte Dotierungsregion 1124 können in dem Halbleitersubstrat 1110 in dieser Reihenfolge von der ersten Oberfläche 1111 zu der zweiten Oberfläche 1112 gebildet werden. Jede der Transistorzellen kann zumindest eine weitere Dotierungsregion umfassen, die in 7 nicht gezeigt sind. Beispielsweise kann eine Diodenregion (manchmal auch als „Abschirmungsregion“ bezeichnet) unter zumindest einigen der Gate-Gräben positioniert sein (siehe auch 11).
  • Im Fall eines MOSFET sind die Source-Regionen 1121, die Drift-Region 1123 und die Drain-Region 1124 von einem ersten Leitfähigkeitstyp, z. B. n-Typ, während die Body-Regionen 1122 von einem zweiten Leitfähigkeitstyp, z. B. p-Typ, sind. Im Fall eines IGBT sind die Source-Regionen 1121, die manchmal auch als Emitter-Regionen bezeichnet werden, und die Drift-Region 1123 von dem ersten Leitfähigkeitstyp, während die Body-Regionen 1123 und die Emitter-Region 1124 von dem zweiten Leitfähigkeitstyp sind.
  • Eine Isolierschicht 1140 ist auf der ersten Oberfläche 1111 des Halbleitersubstrats 1110 angeordnet. Die Isolierschicht 1140 kann durch eine einzelne Schicht oder durch einen Schichtstapel, der unterschiedliche Materialien umfasst, gebildet werden. Beispielsweise kann die Isolierschicht 1140 in direktem Kontakt mit dem Halbleitersubstrat 1110, z. B. mit der ganzen ersten Oberfläche 1110 des Halbleitersubstrats 1110, sein. Bei anderen Ausführungsbeispielen (in 7 nicht gezeigt) kann eine Metallisierung in direktem Kontakt mit zumindest Teilen der ersten Oberfläche 1110 sein. Typischerweise ist die Isolierschicht 1140 durch Siliziumoxid gebildet, das durch chemische Gasphasenabscheidung abgeschieden wird.
  • Die Isolierschicht 1140 kann auch ein sogenanntes intermetallisches Dielektrikum bilden, was eine Isolierschicht zwischen leitfähigen Schichten unterschiedlicher Ebenen ist, wie beispielsweise zwischen der unteren Polysiliziumschicht und einer oberen metallischen Schicht.
  • Öffnungen 1141 werden in der Isolierschicht 1140 gebildet. Das Material der Isolierschicht 1140 kann zum Beispiel die jeweiligen Öffnungen 1141 umgeben. Die Öffnungen 1141 erstrecken sich typischerweise von einer oberen Oberfläche der Isolierschicht 1140 zu einer unteren Oberfläche der Isolierschicht 1140, wobei die untere Oberfläche der ersten Oberfläche 1111 des Halbleitersubstrats 1110 zugewandt ist.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel von 7 sind die Öffnungen 1141 als Gräben dargestellt, die eine Breite (d. h. eine laterale Erstreckung entlang der ersten Oberfläche 1111) aufweisen, die wesentlich kleiner ist als die Breite der jeweiligen Transistorzelle (d. h. eine laterale Distanz zwischen benachbarten Gate-Gräben). Beispielsweise kann die Öffnung 1141 eine Breite von höchstens 50 %, typischerweise höchstens 20 % oder höchstens 10 % der Breite der Transistorzelle aufweisen.
  • Bei anderen Ausführungsbeispielen kann die Breite der Öffnungen 1141 zumindest 70 %, typischerweise zumindest 80 % der Breite der jeweiligen Transistorzelle (siehe z. B. das Ausführungsbeispiel von 11) aufweisen. In einem solchen Fall kann ein im Wesentlichen planarer Kontakt (z. B. eine Metallisierung) von einem leitfähigen Material zum elektrischen Kontaktieren der ersten Dotierungsregionen 1121 und/oder der zweiten Dotierungsregionen 1122, z. B. über eine ohmsche Verbindung, verwendet werden.
  • Die Öffnungen 1141 können zum Beispiel durch einen oder mehrere Ätzprozesse unter Verwendung einer Ätzmaske (in 7 nicht gezeigt) gebildet werden. Gemäß beispielhaften Ausführungsbeispielen ist der Ätzprozess angepasst, um auch einen Teil des Halbleitersubstrats 1110 zu ätzen, sodass Kontaktgräben gebildet werden, die sich durch die ersten Dotierungsregionen 1121 und/oder in die zweiten Dotierungsregionen 1122 der jeweiligen aktiven Transistorzellen erstrecken. Wenn die erste Dotierungsregion 1121 eine Source-Region ist, kann ein solcher Kontakt, der sich in die ersten und/oder in die zweiten Dotierungsregionen 1122 erstreckt, auch Source-Graben genannt werden. Bei anderen Ausführungsbeispielen wird der Ätzprozess an der ersten Oberfläche 1111 des Halbleitersubstrats 1110 gestoppt. In diesem Fall kann ein planarer Kontakt mit den ersten Dotierungsregionen 1121 und/oder den zweiten Dotierungsregionen 1122 an der ersten Oberfläche 1111 gebildet werden.
  • Jede von den Öffnungen 1141 und die jeweiligen Kontaktgräben sind mit leitfähigem Material gefüllt, die jeweilige Stecker (Plugs) 1171, 1172, 1173 bilden. Das leitfähige Material kann eine elektrische Verbindung (typischerweise eine ohmsche Verbindung) mit den ersten Dotierungsregionen 1121 und den zweiten Dotierungsregionen 1122 bilden. Bei anderen Ausführungsbeispielen (in 7 nicht gezeigt) kann das leitfähige Material als Schicht auf die erste Oberfläche 1111 des Halbleitersubstrats 1110 aufgebracht werden. Im Allgemeinen kann das leitfähige Material eine elektrische Verbindung (entweder ohmsche oder Schottky) mit zumindest einer Dotierungsregion des Halbleitersubstrats 1110 bilden.
  • 7 zeigt unterschiedliche Steckertypen. Das hierin beschriebene Halbleiterbauelement 1100 kann nur einen von den gezeigten Steckertypen oder mehrere unterschiedliche Steckertypen umfassen. Jedoch sind, wie vorher erklärt, andere Verbindertypen möglich. Die in Verbindung mit den Graben-Steckern von 7 beschriebenen Konzepte können auch auf andere Verbindertypen anwendbar sein, beispielsweise einen planaren Verbinder. Plug 1171 füllt die Öffnung 1141, umfassend den Kontaktgraben, komplett. Das Material des Steckers 1171 kann sich von dem Material der später gebildeten Vorderseitenmetallisierung 1150 unterscheiden. Die Vorderseitenmetallisierung 1150 kann z. B. zwei oder mehr Schichten umfassen, z. B. eine Kontaktschicht und/oder eine Barriereschichtstruktur und/oder eine Metallisierungsschicht. Alternativ, wie bei 1172 gezeigt, kann der Stecker einstückig mit oder von dem gleichen Material sein wie die Vorderseitenmetallisierung 1150. Der Stecker 1172 kann zusammen mit der Vorderseitenmetallisierung 1150 gebildet werden. Bei einer weiteren Variation wird der Stecker 1173 auch durch Material gebildet, das sich von dem Material der Vorderseitenmetallisierung 1150 unterscheidet und mit einer fünften Dotierungsregion 1125 in Kontakt ist, die in der zweiten Dotierungsregion 1122 gebildet ist. Die fünfte Dotierungsregion 1125 ist von dem gleichen Leitfähigkeitstyp wie die zweite Dotierungsregion 1122, aber ist typischerweise viel höher dotiert als die zweite Dotierungsregion 1122, um einen niederohmigen Kontakt zwischen Stecker 1173 und der zweiten Dotierungsregion 1122 bereitzustellen. Die fünfte Dotierungsregion 1125 wird häufig als Body-Kontakt-Region bezeichnet, da sie einen Kontakt mit der Body-Region 1122 bereitstellt.
  • Die Stecker 1171, 1172, 1173, die in den jeweiligen Öffnungen 1141 der Isolierschicht 1140 angeordnet sind, stellen Metallverbindungen bereit, die die Vorderseitenmetallisierung 1150 mit dem Halbleitersubstrat 1110, z. B. mit den ersten Dotierungsregionen 1121 und den zweiten Dotierungsregionen 1122 des Halbleitersubstrats 1110, elektrisch leitfähig verbinden.
  • Die Vorderseitenmetallisierung 1150 ist auf oder über der Isolierschicht 1140 angeordnet und ist typischerweise in Kontakt mit derselben. Die Stecker 1171, 1172 und 1173 erstrecken sich von der Vorderseitenmetallisierung 1152 zu dem Halbleitersubstrat 1110 und stellen jeweilige ohmsche Kontakte zu den jeweiligen Dotierungsregionen des Halbleitersubstrats 1110 bereit. Die Isolierschicht 1140 ist daher zwischen der Vorderseitenmetallisierung und der ersten Oberfläche 1111 des Halbleitersubstrats 1110 zwischengeordnet.
  • Eine Rückseitenmetallisierung 1160 wird auf und in Kontakt mit der zweiten Oberfläche 1112 des Halbleitersubstrats 1110 gebildet.
  • Die Vorderseitenmetallisierung 1150 und die Rückseitenmetallisierung 1160 umfassen ein Metall oder eine Metalllegierung. Das Material für die Vorderseitenmetallisierung 1150, insbesondere das Material eines Leistungsmetalls der Vorderseitenmetallisierung, und die Rückseitenmetallisierung 1160 kann gleich sein oder kann unterschiedlich sein. Ferner können sowohl die Vorderseitenmetallisierung 1150 als auch die Rückseitenmetallisierung 1160 durch eine einzelne Materialschicht gebildet werden oder können zumindest zwei durch unterschiedliche Metalle gebildete Materialschichten umfassen.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Halbleitersubstrat 1110 ein sogenanntes Breiter-Bandabstand-Halbleitermaterial, das z. B. aus SiC, GaN, AlN und Ga2O3 hergestellt ist. SiC und AlN sind besonders von Interesse. Das Halbleitermaterial des Halbleitersubstrats 1110 weist eine gegebene intrinsische Temperatur auf, die typischerweise zumindest 600 °C, wie beispielsweise 1110 °C, ist. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird das Material, das verwendet wird, um die Vorderseitenmetallisierung 1150, insbesondere zumindest eine Schicht der Vorderseitenmetallisierung 1150, zu bilden, ausgewählt, derart, dass es eine Schmelztemperatur aufweist, die höher ist als die intrinsische Temperatur des Halbleitermaterials des Halbleitersubstrats 1110. Das Auswählen von Metallen oder Metalllegierungen, oder Schichtstapeln von Metallen und Metalllegierungen, die eine hohe Schmelztemperatur aufweisen, stellt sicher, dass die Robustheit des Leistungsbauelements nicht durch die Metallisierung beeinflusst ist. Dies wird weiter unten in Bezug auf 12 bis 14 ausführlicher beschrieben.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst die Vorderseitenmetallisierung 1150 oder zumindest eine Schicht der Vorderseitenmetallisierung 1150 weniger als 1 Gew.-%, relativ zu der Gesamtmenge der Vorderseitenmetallisierung, eines Metalls mit einer niedrigeren Schmelztemperatur als der intrinsischen Temperatur des Halbleitermaterials des Halbleitersubstrats 1110. Zum Beispiel kann die Vorderseitenmetallisierung 1150 frei sein von Aluminium, oder nur weniger als 1 Gew.-% Aluminium.
  • Zusätzlich dazu kann bei einigen Ausführungsbeispielen die Vorderseitenmetallisierung 1150 auch frei sein von Kupfer (ausgenommen Verunreinigungen aufgrund der Herstellung) oder weniger als 1 Gew.-% Kupfer. Sowohl Aluminium als auch Kupfer sind häufig verwendete Materialien zum Bilden von dicker Vorder- als auch Rück-Metallisierung. Allerdings haben beide Metalle, die durch diese Metalle gebildete Legierungen umfassen, eine vergleichbar niedrige Schmelztemperatur, die typischerweise unter der intrinsischen Temperatur der Breiter-Bandabstand-Halbleitermaterialien liegt. Dies kann insbesondere der Fall sein für SiC als Hauptmaterial des Halbleitersubstrats.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst die Vorderseitenmetallisierung 1150 oder umfasst im Wesentlichen ein oder mehrere Metalle oder eine Metalllegierung ausgewählt aus der Gruppe umfassend Ti, TiN, TiW, V, Nb, Ta, TaN, Mo, W, WN, NiAl, Mo, MoN, Cu, Hf, HfN, und Schichtkombinationen oder Legierungszusammensetzungen derselben.
  • Weitere Einzelheiten und Aspekte der in 7 gezeigten Beispiele sind in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einem oder mehreren vor- oder nachstehend (z. B. 1 bis 6e, 8 bis 14) beschriebenen Beispielen erwähnt. Die in Verbindung mit 7 gezeigten Beispiele können ein oder mehrere zusätzliche optionale Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten des vorgeschlagenen Konzepts oder eines oder mehrerer Beispiele entsprechen, die vorangehend oder nachfolgend beschrieben werden.
  • In Bezug auf 8 ist ein vergrößerter Abschnitt eines Leistungsbauelements mit einer Vorderseitenmetallisierung 1250 gemäß einem Ausführungsbeispiel gezeigt. Die Isolierschicht 1240, die eine Siliziumdioxidschicht sein kann, ist auf oder über der ersten Oberfläche 1211 des Halbleitersubstrats 1210 angeordnet. Abweichend davon und anderen Ausführungsbeispielen kann die Isolierschicht 1240 auf einer leitfähigen Schicht, z. B. einer Polysiliziumschicht oder einer Metallschicht, angeordnet sein und bildet in diesem Fall ein intermetallisches Dielektrikum.
  • Eine Öffnung 1241 ist in der Isolierschicht 1240 gebildet und erstreckt sich zu der ersten Oberfläche 1211 des Halbleitersubstrats 1210 innerhalb der Öffnung 1241 und legt dieselbe frei. Die Öffnung 1241 weist eine gegebene Breite w auf bei Betrachtung in einem vertikalen Querschnitt senkrecht zu der ersten Oberfläche 1211 des Halbleitersubstrats 1210. Die Breite w kann dem Durchmesser der Öffnung 1241 entsprechen. Die Isolierschicht 1240 kann eine gegebene Dicke h in einer vertikalen Richtung senkrecht zu der ersten Oberfläche 1211 des Halbleitersubstrats 1110 aufweisen.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Dicke h der Isolierschicht 1240 etwa 1 µm und allgemeiner zwischen etwa 800 nm und etwa 2 µm sein. Die Breite w der Öffnung 1241 kann von etwa 200 nm bis etwa 1 µm und allgemeiner von etwa 150 nm bis etwa 2 µm sein.
  • Wie in 8 gezeigt, umfasst die Vorderseitenmetallisierung 1250 einen einstückigen Stecker oder eine Metallverbindung, der/die sich durch die Öffnung 1241 erstreckt, um mit der ersten Oberfläche 1211 des Halbleitersubstrats 1210 in Kontakt zu kommen. Obgleich ein einstückiger Stecker bei dem Ausführungsbeispiel von 8 gezeigt ist, können andere Steckertypen möglich sein.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst die Vorderseitenmetallisierung 1250 zumindest eine Kontaktschicht 1253 (z. B. eine Kontaktschicht wie in Verbindung mit 1 gezeigt) in direktem Kontakt mit dem Halbleitersubstrat 1110 (z. B. ein Siliziumkarbid-Substrat), eine Adhäsionsvermittlerschicht 1252 (z. B. eine Barriereschichtstruktur wie in Verbindung mit 1 gezeigt), die sich von der Kontaktschicht 1253 unterscheidet, auf der Kontaktschicht 1253, und ein Leistungsmetall 1251 (z. B. eine Metallisierungsschicht wie in Verbindung mit 1 gezeigt) auf oder in Kontakt mit der Adhäsionsvermittlerschicht 1252, wobei das Leistungsmetall zumindest fünfmal dicker ist als jede von der Kontaktschicht 1253 und der Adhäsionsvermittlerschicht 1252. Anstatt des oder zusätzlich zu dem Bereitstellen der Adhäsionsvermittlerschicht 1252 kann eine Barriereschichtstruktur zum Beispiel in der Vorderseitenmetallisierung 1250 bereitgestellt sein. Anstatt des oder zusätzlich zu dem Bereitstellen des Leistungsmetalls 1251 kann eine Metallisierungsschicht zum Beispiel in der Vorderseitenmetallisierung 1250 bereitgestellt sein.
  • Bei einem spezifischeren Ausführungsbeispiel umfasst die Vorderseitenmetallisierung 1250 drei Materialschichten. Eine untere Schicht, die in direktem Kontakt mit dem Halbleitersubstrat 1210 ist, bildet eine sogenannte Kontaktschicht 1253. Auf der Kontaktschicht 1253 ist eine Adhäsionsschicht 1252 (und/oder eine Barriereschichtstruktur) angeordnet, gefolgt von einem sogenannten Leistungsmetall 1251 (und/oder einer Metallisierungsschicht). Die Adhäsionsschicht 1252 ist somit zwischen die Kontaktschicht 1253 und das Leistungsmetall 1251 zwischengeordnet. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann die Metallisierung 1250 mehr Materialschichten umfassen (z. B. eine zusätzliche Barriereschichtstruktur und/oder eine zusätzliche Metallisierungsschicht). Zum Beispiel kann eine zusätzliche Adhäsionsschicht (z. B. eine zusätzliche Barriereschichtstruktur) zwischen der Kontaktschicht 1253 und dem Leistungsmetall 1251 zwischengeordnet sein. Bei noch anderen Ausführungsbeispielen kann die Metallisierung 1250 weniger Materialschichten umfassen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wie in 8 beispielhaft veranschaulicht, wird die Kontaktschicht 1253 in der Öffnung 1141 und auf der Isolierschicht 1140, insbesondere auf den Seitenwänden der Öffnung 1141 und auf der oberen Oberfläche der Isolierschicht 1140, gebildet. Bei einem Ausführungsbeispiel kann die Kontaktschicht 1253 nur in der Öffnung 1141 gebildet sein.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Leistungsmetall 1251 durch ein Metall oder eine Metalllegierung ausgewählt aus der Gruppe umfassend Ti, Mo, W, Hf, Nitride dieser Metalle und eine Schichtkombination oder Legierungszusammensetzung derselben gebildet sein. Das Leistungsmetall kann im Wesentlichen frei sein von Aluminium, wie beispielsweise mit einem Aluminiumgehalt von weniger als 1 Gew.-%, z. B. weniger als 0,5 Gew.-% Aluminium. Das Leistungsmetall 1251 bildet eine vergleichsweise dicke Metallschicht, die deutlich dicker ist als jeweils jede von der Adhäsionsschicht 1252 und der Kontaktschicht 1253. Beispielsweise kann das Leistungsmetall 1251 eine Dicke von etwa zumindest 3 µm aufweisen, typischerweise in dem Bereich von etwa 3 µm bis etwa 30 µm.
  • Allgemeiner kann die Vorderseitenmetallisierung 1250 zumindest eine Schicht mit einer Dicke von zumindest 1 µm, insbesondere von zumindest 2 µm, vor allem von zumindest 3 µm umfassen. Die zumindest eine Schicht kann durch ein Metall oder eine Metalllegierung ausgewählt aus der Gruppe umfassend Ti, Mo, W, Hf, Nitride dieser Metalle und eine Schichtkombination oder Legierungszusammensetzung derselben gebildet sein. Die zumindest eine Metallschicht kann das Leistungsmetall 1251 sein.
  • Die obigen Metalle und Metallnitride können eine hohe Schmelztemperatur aufweisen. Zum Beispiel weist Ti eine Schmelztemperatur von 1668 °C auf, Mo weist eine Schmelztemperatur von 2623 °C auf, W weist eine Schmelztemperatur von 3422 °C auf, Hf weist eine Schmelztemperatur von 2233 °C auf, TiN weist eine Schmelztemperatur von 2950 °C, auf und MoN weist eine Schmelztemperatur von 1750 °C auf.
  • Bei zumindest einem Ausführungsbeispiel kann Kupfer (Cu) als Vorderseitenmetallisierung verwendet werden. In diesem Fall weist das Halbleitermaterial typischerweise eine intrinsische Temperatur von zumindest 600 °C, aber von höchstens 1000 °C auf. Zum Beispiel kann das Halbleitermaterial dann GaAs oder Si sein. Cu weist eine Schmelztemperatur von 1084 °C auf und könnte somit im Prinzip auch verwendet werden, vorausgesetzt, dass keine Alumfassenden Zwischenschichten verwendet werden.
  • Zusätzlich zu der durch die oben erwähnten Metalle bereitgestellten hohen Schmelztemperatur ist ein weiterer Vorteil in der Tatsache zu sehen, dass die obigen Metalle, umfassend Legierungen derselben, einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, der ähnlich ist zu dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Halbleitermaterials, z. B. SiC. Da die Betriebstemperatur des Leistungsbauelements deutlich variieren kann und hohe Temperaturen erreichen kann, ist eine geeignete Anpassung des Wärmeausdehnungskoeffzienten des dicken Leistungsmetalls 1251 und des Halbleitersubstrats 1210 wünschenswert, um durch transiente Wärmebelastung verursachte, mechanische Spannungen zu reduzieren. Zusätzlich dazu kann die Adhäsionsschicht 1252 teilweise eine Fehlanpassung der Wärmeausdehnungskoeffizienten des Leistungsmetalls 1251 und des Halbleitersubstrats 1210 absorbieren. Dies reduziert die durch variierende Wärmebedingungen verursachten, mechanischen Spannungen weiter.
  • Zum Beispiel ist der Wärmeausdehnungskoeffizient von Mo etwa 4,8×10-6 K-1, der Wärmeausdehnungskoeffizient von W ist etwa 4,3 ×10-6 K-1 und der Wärmeausdehnungskoeffizient von 4H-SiC ist etwa 4.5×10-6 K-1, was Mo und W insbesondere geeignet macht für SiC-basierte und 4H-SiC-basierte Leistungsbauelemente mit einem Halbleitersubstrat 1210, das von SiC oder 4H-SiC gebildet ist. Zusätzlich dazu ist die Leitfähigkeit von Mo und W ausreichend hoch (etwa 50 % relativ zu der Leitfähigkeit von Aluminium), um für eine Leistungsmetallisierung geeignet zu sein.
  • Die Adhäsionsschicht 1252 (z. B. Barriereschichtstruktur) kann gemäß einem Ausführungsbeispiel durch ein Metall oder eine Metalllegierung ausgewählt aus der Gruppe umfassend TiN, TiW, MoN, Ta, und eine Schichtkombination oder Legierungszusammensetzung derselben gebildet sein. Die Dicke der Adhäsionsschicht 1252 kann eher klein sein, z. B. in dem Bereich zwischen etwa 20 nm und etwa 500 nm, insbesondere zwischen etwa 50 nm bis etwa 500 nm. Der Hauptzweck der Adhäsionsschicht 1252 ist, die Adhäsion zwischen dem Leistungsmetall 1251 und der Kontaktschicht 1253 zu verbessern.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann eine dünne Barriereschicht optional zwischen der Adhäsionsschicht 1252 und der Kontaktschicht 1253 angeordnet sein. Zum Beispiel kann die Barriereschicht eine Dicke von etwa 5 nm aufweisen. Bei weiteren Ausführungsbeispielen ist eine zusätzliche Barriereschicht nicht notwendig, da das Material der Adhäsionsschicht 1252 auch als eine Barriere gegen ungewollte Metalldiffusion agieren kann.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Kontaktschicht 1253 durch ein Metall oder eine Metalllegierung ausgewählt aus der Gruppe umfassend Ti, V, Nb, Ta, Mo, W, Ni, NiAl und eine Schichtkombination oder Legierungszusammensetzung derselben gebildet sein. Typischerweise werden die Adhäsionsschicht 1252 und die Kontaktschicht 1253 aus unterschiedlichen Metallen oder Metalllegierungen gebildet. Die Kontaktschicht 1253 kann dünner sein als die Adhäsionsschicht 1252. Beispielsweise kann die Kontaktschicht 1253 eine Dicke von etwa 100 nm, allgemeiner zwischen etwa 20 nm bis etwa 140 nm aufweisen.
  • Das Material der Kontaktschicht 1253 kann ausgewählt sein, derart, dass es die Bildung eines Binäre-, Ternäre- oder Quarternäre-Legierung-Systems aus zumindest einem der chemischen Elemente des Halbleitermaterials des Halbleitersubstrats 1210 und zumindest einem der chemischen Elemente des Materials der Kontaktschicht 1253 ermöglicht. Ein derartiges Legierungssystem kann direkt zwischen dem Halbleitersubstrat 1210 und der Kontaktschicht 1253 positioniert sein. Durch Ermöglichen der Bildung eines derartigen Legierungssystems kann ein Kontaktwiderstand zwischen dem Halbleitermaterial des Halbleitersubstrats 1210 und der Kontaktschicht 1253 reduziert werden, wodurch ein niederohmiger Kontakt ermöglicht wird. Anstatt einen ohmschen Kontakt bereitzustellen ist auch die Bildung eines Schottky-Kontakts zwischen der Kontaktschicht 1253 und dem Halbleitersubstrat 1210 bei bestimmen, hierin beschriebenen Ausführungsbeispielen erwünscht.
  • Zum Beispiel sind die chemischen Elemente des Halbleitermaterials Si und C im Fall von SiC als Halbleitermaterial, oder Ga und N im Fall von GaN als Halbleitermaterial. Die chemischen Elemente des Materials der Kontaktschicht 1253 können Ni und Al für NiAl als beispielhaftes Material der Kontaktschicht 1253, oder Ti und W für TiW als beispielhaftes Material der Kontaktschicht 1253 sein. Zum Beispiel kann im Fall von SiC als Halbleitermaterial eine sogenannte Silizidierung des Materials der Kontaktschicht 1253 auftreten.
  • Die Kontaktschicht 1253 kann NiAl mit einem vergleichbaren geringen Aluminiumgehalt umfassen. Es kann möglich sein, dass ein vergleichbarer geringer Aluminiumgehalt das Schmelzen der Kontaktschicht 1253 bei Temperaturen unter der intrinsischen Temperatur des Halbleitersubstrats 1210 reduziert oder verhindert. Zum Beispiel kann der Aluminiumgehalt geringer sein als 1 %, basierend auf Gewicht, des Gesamtgewichts der Kontaktschicht 1253.
  • Wie in 8 zu sehen ist, stimmt die Kontaktschicht 1253 mit der Form der Isolierschicht 1240 überein und deckt sowohl eine obere Oberfläche der Isolierschicht 1240 als auch Seitenwände der Öffnung 1241 ab. Die Kontaktschicht 1253 ist auch in direktem Kontakt mit der oberen Oberfläche 1211 des Halbleitersubstrats, ohne dass eine weitere Schicht zwischen der Kontaktschicht 1253 und der oberen Oberfläche 1211 zwischengeordnet ist. Die Adhäsionsschicht 1252 deckt die Kontaktschicht 1253 vollständig ab und ist daher auch auf der oberen Oberfläche der Isolierschicht 1240 und auf den Seitenwänden der Öffnung 1241 gebildet. Das Leistungsmetall 1251 ist auch auf der Adhäsionsschicht 1252 gebildet und erstreckt sich in die Öffnung 1241. Der Abschnitt der Vorderseitenmetallisierung 1250, der sich in die Öffnung 1241 erstreckt, kann als ein einstückiger Stecker oder einstückige Metallverbindung der Vorderseitenmetallisierung 1250 beschrieben werden. Wie nachfolgend in Verbindung mit 7 beschrieben ist, wäre es auch möglich, die Stecker oder Metallverbindungen getrennt von der Vorderseite 1250 zu bilden.
  • Jede von der Kontaktschicht 1253 und der Adhäsionsschicht 1252 kann unter Verwendung eines chemischen Gasphasenabscheidungs (CVD-; Chemical Vapour Deposition) Prozesses, eines physikalischen Gasphasenabscheidungs- (PVD; Physical Vapour Deposition) Prozesses, von reaktivem Sputtern oder eines Atomschichtabscheidungs- (ALD; Atomic Layer Deposition) Prozesses gebildet werden. Das Leistungsmetall 1251 kann durch CVD- oder physikalische Gasphasenabscheidungs- (PVD-) Prozesse gebildet werden. Beispielsweise werden V und Mo typischerweise unter Verwendung eines PVD-Prozesses abgeschieden, während W unter Verwendung eines CVD-Prozesses abgeschieden wird, wobei WF6 das Wolfram-Source-Gas ist. Ti und TiN können beispielsweise unter Verwendung von PVD oder CVD abgeschieden werden.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist ein geeigneter Metallschichtstapel für die Kontaktschicht 1253, die Adhäsionsschicht 1252 und das Leistungsmetall 1251 frei von einem Metallnitrid für das Leistungsmetall 1251. Ein beispielhafter Metallschichtstapel umfasst Ti für die Kontaktschicht 1253, TiN, TiW oder Ta für die Adhäsionsschicht 1252 und V, W oder Mo für das Leistungsmetall 1251.
  • Gemäß einer weiteren Variation wird ein Lötmittel auf dem Leistungsmetall 1251 gebildet, zum Beispiel ein sinterfähiges Lötmaterial, um eine externe Verbindung mit dem Leistungsmetall 1251 zu ermöglichen.
  • Im Unterschied zu bisherigen Ansätzen werden Ti, Mo, W, Hf und Nitride dieser Metalle als Leistungsmetall 1251 verwendet. Bei bisherigen Ansätzen wurden diese Metalle ausschließlich für Barriere- oder Adhäsionsschichten verwendet wie im Fall von z. B. einer Kupfermetallisierung. Das Leistungsmetall 1251 wird vergleichsweise dick und typischerweise zumindest fünfmal dicker gebildet als jede von der Kontaktschicht 1253 und der Adhäsionsschicht 1252. Bei weiteren Ausführungsbeispielen wird die Leistungsmetallschicht 1251 zumindest zehnmal dicker gebildet als jede von der Kontaktschicht 1253 und der Adhäsionsschicht 1252.
  • Gemäß hierin beschriebenen Ausführungsbeispielen wird ein vorübergehender starker Anstieg der Temperatur des Halbleiterbauelements 1240 durch die Vorderseitenmetallisierung 1250 absorbiert, die im Wesentlichen aus Metallen mit einer Schmelztemperatur besteht, die höher ist als die intrinsische Temperatur des Halbleitermaterials des Halbleitersubstrats 1210. Daher führt selbst ein starker Anstieg der Temperatur nicht zu einem teilweisen Schmelzen der Vorderseitenmetallisierung 1250. Ein vorübergehender Temperaturanstieg tritt häufig an oder nahe der ersten Oberfläche 1211 des Halbleitersubstrats 1210 auf, und daher unterliegt die Vorderseitenmetallisierung 1250 insbesondere starken Temperaturschwankungen. Um auch länger andauernde Temperaturanstiege zu absorbieren, kann die Rückseitenmetallisierung auch aus Metallen oder Metalllegierungen mit einer Schmelztemperatur gebildet sein, die höher ist als die intrinsische Temperatur des Halbleitersubstrats 1210. Alternativ kann die Rückseitenmetallisierung 1160 besonders dick hergestellt werden, sodass die Rückseitenmetallisierung 1160 als Wärmesenke mit verbesserter Wärmeableitung fungiert.
  • Bei bisherigen Ansätzen wurde die Vorderseitenmetallisierung 1250 vergleichsweise dick hergestellt, um vorübergehende Temperaturanstiege zu absorbieren oder auszugleichen. Eine dickere Vorderseitenmetallisierung weist ein höheres Volumen auf und kann daher mehr Energie absorbieren. Dies verbessert die Wärmeableitung wirksam. Diese Ansätze sind allerdings nur teilweise effektiv, da das für die Vorderseitenmetallisierung verwendete Material zu schmelzen beginnen kann, wenn die Temperaturspitzen entweder höher oder länger anhaltend sind. Daher kann das Bereitstellen einer dicken Vorderseitenmetallisierung das Problem nur teilweise angehen und kann aufgrund der Dicke der Metallisierung zu anderen Problemen führen.
  • Im Unterschied dazu stellt der hierin vorgestellte Ansatz eine Vorderseitenmetallisierung bereit, die selbst länger andauernden und höheren Temperaturspitzen standhalten kann, da das Metall und die Metalllegierungen, die für das Bilden der Vorderseitenmetallisierung verwendet werden, hochschmelzende Metalle sind. Anders als bisherige Ansätze wird die erwartete Robustheit des Leistungsbauelements daher durch die verwendete Metallisierung möglicherweise nicht beeinflusst. Es wird davon ausgegangen, dass Leistungsbauelemente, die wie hierin beschrieben hochschmelzende Metalle einsetzen, Temperaturspitzen besser tolerieren als Leistungsbauelemente, die andere Metalle einsetzen.
  • Zusätzlich zu der Vorderseitenmetallisierung können die oben beschriebenen Metalle für die Vorderseitenmetallisierung 1250 auch verwendet werden, um Gate-Elektroden oder andere Metallstrukturen des Leistungsbauelements zu bilden. Es ist wünschenswert, dass alle Metallstrukturen des Leistungsbauelements aus Metallen, Metalllegierungen und Metallnitriden mit einer Schmelztemperatur gebildet sind oder dieselben umfassen, die höher ist als die intrinsische Temperatur des Halbleitermaterials des Halbleitersubstrats. Beispielsweise können alle Metallstrukturen des Leistungsbauelements frei sein von Aluminium, oder einen Aluminiumgehalt von weniger als 1 Gew.-% aufweisen.
  • Wenn Gate-Elektroden durch irgendeines dieser hochschmelzenden Metalle oder Metalllegierungen gebildet sind, können die Gate-Elektroden als ein Metallschichtstapel gebildet werden, wie oben in Verbindung mit der Vorderseitenmetallisierung beschrieben ist. Alternativ können die Gate-Elektroden nur zwei Metallschichten oder nur eine einzelne Metallschicht umfassen, da die Gate-Elektroden typischerweise keinen direkten Kontakt mit dem Halbleitersubstrat herstellen und von dem Halbleitersubstrat durch zumindest das Gate-Dielektrikum elektrisch isoliert sind.
  • Außerdem kann das Leistungsbauelement eine Mehrzahl von Gate-Elektroden umfassen, die von dem Halbleitersubstrat durch jeweilige Gate-Dielektrika und/oder zumindest eine Metallstruktur ausgewählt aus der Gruppe umfassen einen Gate-Läufer, eine Gate-Anschlussfläche, einen Source-Läufer, eine Source-Anschlussfläche, eine Feldelektrode, eine Kanalstopper-Elektrode und Kombinationen derselben elektrisch isoliert sind, wobei die Gate-Elektroden und/oder zumindest eine Metallstruktur ein oder mehrere Metalle oder eine Metalllegierung ausgewählt aus der Gruppe umfassend Ti, TiN, TiW, V, Nb, Ta, TaN, Mo, W, WN, NiAl, Mo, MoN, Cu, Hf, HfN und Schichtkombinationen oder Legierungskombinationen derselben umfasst, oder im Wesentlichen aus denselben besteht. Insbesondere kann jede Metallstruktur im Wesentlichen frei sein von Aluminium, z. B. mit einem Aluminiumgehalt von weniger als 1 Gew.-% oder weniger als 0,5 %, relativ zu der Gesamtmenge der jeweiligen Metallstruktur. Allgemeiner kann der Gehalt eines Metalls mit einer Schmelztemperatur von weniger als 1100 °C geringer sein als 1 Gew.-% oder geringer als 0,5 %, relativ zu der Gesamtmenge der jeweiligen Metallstruktur.
  • Gemäß hierin beschriebenen Ausführungsbeispielen umfasst, oder besteht im Wesentlichen aus, die Vorderseitenmetallisierung 1150 ein oder mehrere Metalle und/oder Metalllegierungen mit einer Schmelztemperatur höher als 1100 °C.
  • Gemäß hierin beschriebenen Ausführungsbeispielen umfasst das Leistungsbauelement ferner eine Mehrzahl von Gate-Elektroden 1132, die von dem Halbleitersubstrat 1110 durch jeweilige Gate-Dielektrika 1131 elektrisch isoliert sind, wobei jede von den Gate-Elektroden 1132 ein oder mehrere Metalle oder eine Metalllegierung mit einer Schmelztemperatur höher als 1100°C umfasst, oder aus denselben besteht.
  • Gemäß hierin beschriebenen Ausführungsbeispielen erstreckt sich die Vorderseitenmetallisierung 1150 durch jeweilige Öffnungen 1141 der Isolierschicht 1140 und bildet jeweilige Metallverbindungen 1171, 1172, 1173, die in den jeweiligen Öffnungen 1141 der Isolierschicht 1140 angeordnet sind. Die Metallverbindungen 1171, 1172, 1173 bilden jeweilige elektrische Verbindungen mit dem Halbleitersubstrat 1110. Jede an der ersten Oberfläche 1111 des Halbleitersubstrats 1110 gebildete oder angeordnete, leitfähige Struktur kann im Wesentlichen aus einem Metall oder einer Metalllegierung mit einer Schmelztemperatur höher als 1100 °C bestehen.
  • Gemäß hierin beschriebenen Ausführungsbeispielen umfasst jede von den Metallstrukturen des Halbleiterbauelements weniger als 1 Gew.-%, relativ zu der Gesamtmenge der jeweiligen Metallstruktur, eines Metalls mit einer Schmelztemperatur niedriger als 1100 °C.
  • Die Vorderseitenmetallisierung 1150 kann im Wesentlichen aus einem oder mehreren Metallen oder einer Metalllegierung ausgewählt aus der Gruppe umfassend Ti, TiN, TiW, V, Nb, Ta, TaN, Mo, W, WN, NiAl, Mo, MoN, Cu, Hf, HfN, und Schichtkombinationen oder Legierungszusammensetzungen derselben bestehen.
  • Weitere Einzelheiten und Aspekte der in 8 gezeigten Beispiele sind in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einem oder mehreren vor- oder nachstehend (z. B. 1 bis 7, 9 bis 14) beschriebenen Beispielen erwähnt. Die in Verbindung mit 8 gezeigten Beispiele können ein oder mehrere zusätzliche optionale Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten des vorgeschlagenen Konzepts oder eines oder mehrerer Beispiele entsprechen, die vorangehend oder nachfolgend beschrieben werden.
  • 9 stellt eine Variation des Ausführungsbeispiels von 8 dar. Die Kontaktschicht 1353 ist nur in der Öffnung 1141 der Isolierschicht 1140, genauer gesagt nur an dem Boden der Öffnung 1341, gebildet, um mit der ersten Oberfläche 1311 in direktem Kontakt zu sein, die nicht durch die Isolierschicht 1340, die die Öffnung umgibt, bedeckt ist. Die Adhäsionsschicht 1352 (z. B. Barriereschichtstruktur) kommt daher mit dem Material der Isolierschicht 1340 an den Seitenwänden der Öffnung 1341 in Kontakt. Das Leistungsmetall 1351 (z. B. Metallisierungsschicht) wird auf und in Kontakt mit der Adhäsionsschicht 1352 gebildet. Wie bei dem Ausführungsbeispiel von 8 bilden das Leistungsmetall 1351, die Adhäsionsschicht 1352 und die Kontaktschicht 1353 zusammen die Vorderseitenmetallisierung 1350.
  • Weitere Einzelheiten und Aspekte der in 9 gezeigten Beispiele sind in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einem oder mehreren vor- oder nachstehend (z. B. 1 bis 8, 10 bis 14) beschriebenen Beispielen erwähnt. Die in Verbindung mit 9 gezeigten Beispiele können ein oder mehrere zusätzliche optionale Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten des vorgeschlagenen Konzepts oder eines oder mehrerer Beispiele entsprechen, die vorangehend oder nachfolgend beschrieben werden.
  • 10 stellt eine weitere Variation des Ausführungsbeispiels von 8 dar. Während des Ätzens der Öffnung 1551 wird das freigelegte Halbleitersubstrat 1410 auch teilweise geätzt, sodass die Öffnung 1441 sich in das Halbleitersubstrat 1410 erstreckt, um einen Kontaktgraben zu bilden. Der Boden dieses Kontaktgrabens ist unter der ersten Oberfläche 1411 des Halbleitersubstrats 1410. Die Kontaktschicht 1453 bedeckt die Isolierschicht 1440, die Seitenwände der Öffnung 1441 und des Kontaktgrabens, und den Boden des Kontaktgrabens vollständig. Die Adhäsionsschicht 1453 (z. B. Barriereschicht) wird vollständig auf der Kontaktschicht 1453 gebildet und bedeckt dieselbe, während sie durch das Leistungsmetall 1451 (z. B. Metallisierungsschicht) vollständig bedeckt ist.
  • Weitere Einzelheiten und Aspekte der in 10 gezeigten Beispiele sind in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einem oder mehreren vor- oder nachstehend (z. B. 1 bis 9, 11 bis 14) beschriebenen Beispielen erwähnt. Die in Verbindung mit 10 gezeigten Beispiele können ein oder mehrere zusätzliche optionale Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten des vorgeschlagenen Konzepts oder eines oder mehrerer Beispiele entsprechen, die vorangehend oder nachfolgend beschrieben werden.
  • 11 stellt eine vertikale Querschnittsansicht eines Leistungsbauelements, speziell eines vertikalen Halbleiterbauelements, und genauer gesagt eines vertikalen Leistungstransitorbauelements mit einer optionalen integrierten Diode dar. Das Halbleiterbauelement umfasst ein Halbleitersubstrat 1510 und zumindest zwei Transistorzellen 1581, 1582, die in das Halbleitersubstrat 1510 integriert sind. In 11 sind nur zwei Transistorzellen 1581, 1582 dargestellt. Das Leistungsbauelement kann allerdings mehr als zwei Transistorzellen umfassen, die jeweils in dem aktiven Bereich des Leistungsbauelements angeordnet sind.
  • Jede Transistorzelle 1581, 1582 umfasst eine Drift-Region 1523, eine Source-Region 1521 und eine Body-Region 1522. Die Body-Region 1522 ist zwischen der Source-Region 1521 und der Drift-Region 1523 angeordnet. Bei dem Ausführungsbeispiel von 11, wie bei dem Ausführungsbeispiel von 13, weisen die individuellen Transistorzellen 1581, 1582 eine gemeinsame Drift-Region 1523 auf.
  • Jede Transistorzelle 1581, 1582 kann optional eine Diodenregion 1590 umfassen. Die Diodenregion 1590 kann ein Gate-Dielektrikum 1531 einer Gate-Elektrode 1532 gegenüber hohen elektrischen Feldern, die während des Betriebs des Leistungsbauelements vorhanden sind, abschirmen, insbesondere durch Reduzieren des elektrischen Feldes an dem Gate-Dielektrikum 1531 durch Ausnutzen eines JFET-Effekts.
  • Ein pn-Übergang wird zwischen der optionalen Diodenregion 1590 und der Drift-Region 1523 gebildet. Die Diodenregion 1590 kann eine p-dotierte Region sein. Die Diodenregion 1590 kann, wenn vorhanden, eine erste Diodenregion 1591 und eine zweite Diodenregion 1592 über der ersten Diodenregion 1591 umfassen. Im Unterschied zu dem in 11 gezeigten Ausführungsbeispiel kann die Diodenregion 1590 allerdings eine einzelne Region mit einem variierenden Dotierungsprofil, insbesondere variierend entlang der vertikalen Richtung, sein. Beispielsweise kann die Diodenregion 1590 eine hohe Dotierungskonzentration in einer oberen Region, d. h. näher der ersten Oberfläche 1511, als in einer unteren Region, d. h. näher dem Boden des Grabens, in dem die Gate-Elektrode 1532 angeordnet ist, aufweisen. Zum Beispiel entspricht die obere Region der zweiten Dotierungsregion 1592 und die untere Region entspricht der ersten Dotierungsregion 1591.
  • Obgleich 11 die zweite Diodenregion 1592 so darstellt, dass sie lateral breiter ist als die erste Diodenregion 1591, können sowohl die erste Diodenregion 1591 als auch die zweite Diodenregion 1592 in der Querschnittsansicht von 11 die gleiche laterale Erstreckung gemäß einem Ausführungsbeispiel aufweisen. Bei einer weiteren Variation von hierin beschriebenen Ausführungsbeispielen können die erste Diodenregion 1591 und die zweite Diodenregion 1592 als eine einzelne gemeinsame Diodenregion gebildet sein.
  • Die gemeinsame Diodenregion, oder zumindest eine von der ersten Diodenregion 1591 und der zweiten Diodenregion 1592 oder sowohl die erste Diodenregion 1591 als auch die zweite Diodenregion1592 können teilweise oder vollständig unter dem Graben angeordnet sein.
  • Jede Transistorzelle 1581, 1582 umfasst ferner eine Gate-Elektrode 1532, die in einem Graben angeordnet ist und von der Body-Region 1522, der (optionalen) Diodenregion 1590 und der Drift-Region 1523 durch ein Gate-Dielektrikum 1531 dielektrisch isoliert ist. Der Graben kann sich entlang der Richtung erstrecken, die in die Zeichenebene projiziert. Der Graben mit der Gate-Elektrode 1532 einer jeden Transistorzelle 1581, 1582 weist bei dem in 11 dargestellten Querschnitt eine erste Seitenwand, eine zweite Seitenwand gegenüber der ersten Seitenwand und einen Boden auf. Die Body-Region 1522 einer jeden Transistorzelle 1581, 1582 grenzt an die erste Seitenwand des entsprechenden Grabens, die (optionale) Diodenregion 1590 grenzt an die zweite Seitenwand des entsprechenden Grabens und der pn-Übergang zwischen der Drift-Region 1523 und der (optionalen) Diodenregion 1590 grenzt an den Boden des entsprechenden Grabens. Die Source-Region 1521 der jeweiligen Transistorzelle kann lateral an beiden Seiten des Grabens so angeordnet sein, dass sie mit dem Gate-Dielektrikum 1531 in Kontakt ist. Alternativ kann die Source-Region 1521 der jeweiligen Transistorzelle nur an einer von den Seiten des Grabens gebildet sein, zum Beispiel an der jeweiligen linken Seite des Grabens gegenüber der Seite, an der die zweite Diodenregion 1592 gebildet ist.
  • Eine Kanalregion 1533 erstreckt sich in die Bodyregion 1522 entlang der ersten Seitenwand des jeweiligen Grabens der Transistorzellen 1581, 1582.
  • Die (optionale) Diodenregion 1590 einer jeden Transistorzelle 1581, 1582 erstreckt sich von einer ersten Oberfläche 1511 des Halbleitersubstrats 1510 benachbart zu der Source-Region 1521 und der Body-Region 1522 einer benachbarten Transistorzelle in die Drift-Region 1523, in der der pn-Übergang gebildet ist. Eine elektrisch isolierende Schicht (Isolierschicht) 1540 bedeckt die erste Oberfläche 1511 und die Gate-Elektroden 1532. Die Isolierschicht 1540 weist Öffnungen 1541 auf, wo die Isolierschicht 1540 (optionale) zweite Diodenregionen 1592 und die Source-Regionen 1521 der individuellen Transistorzelle 1581, 1582 freilegt.
  • Im Unterschied zu dem in 11 gezeigten Ausführungsbeispiel kann die Diodenregion 1590 auch ganz unter dem Graben positioniert sein, entweder entlang der gesamten Grabenerstreckung oder in Teilen des Grabens. In diesem Fall kann sich die Kanalregion 1533 entlang der ersten Seitenwand und entlang der zweiten Seitenwand gegenüber der ersten Seitenwand des Grabens erstrecken. Zum Beispiel kann eine Diodenregion 1590 unter einem Graben mit einem elektrisch leitfähigen Material in Kontakt sein, das in dem Graben positioniert ist und von der Gate-Elektrode 1532 elektrisch isoliert ist. Das elektrisch leitfähige Material kann zumindest teilweise unter der Gate-Elektrode 1532 und/oder benachbart zu der Gate-Elektrode entlang der Erstreckungsrichtung der Gate-Elektrode 1532 positioniert sein.
  • Bei anderen Ausführungsbeispielen des Leistungsbauelements kann sich die Diodenregion 1590 an einer anderen Position befinden, insbesondere beabstandet von dem Graben mit der Gate-Elektrode 1532. Zum Beispiel kann die Diodenregion 1590 zwischen benachbarten Gräben positioniert sein. In diesem Fall kann ein Boden der Diodenregion 1590 eine größere Distanz zu der ersten Oberfläche 1511 als einem Boden des Grabens mit der Gate-Elektrode 1532 aufweisen. Das heißt, die Diodenregion 1590 kann eine größere vertikale Erstreckung aufweisen als der Graben mit der Gate-Elektrode 1532.
  • Eine Vorderseitenmetallisierung, die ein Leistungsmetall 1551, eine Adhäsionsschicht 1552 und eine Kontaktschicht 1553 umfasst, ist auf der Isolierschicht 1540 gebildet und erstreckt sich in die Öffnungen 1541, um mit den zweiten Diodenregionen 1592 und Source-Regionen 1521 in Kontakt zu kommen.
  • Die Vorderseitenmetallisierung ist mit einem Source-Anschluss S in Kontakt. Die Gate-Elektroden 1532 sind mit einem Gate-Anschluss G in Kontakt. Eine Drain-Region 1524, die an der zweiten Oberfläche des Halbleitersubstrats 1510 gebildet ist, ist mit einem Drain-Anschluss D in Kontakt.
  • Unter Bezugnahme auf 12 bis 14 sind weitere Aspekte Bezug nehmend auf ein SiC-Leistungsbauelement erklärt.
  • Weitere Einzelheiten und Aspekte der in 11 gezeigten Beispiele sind in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einem oder mehreren vor- oder nachstehend (z. B. 1 bis 10, 12 bis 14) beschriebenen Beispielen erwähnt. Die in Verbindung mit 11 gezeigten Beispiele können ein oder mehrere zusätzliche optionale Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten des vorgeschlagenen Konzepts oder eines oder mehrerer Beispiele entsprechen, die vorangehend oder nachfolgend beschrieben werden.
  • 12 stellt die Messung des Avalanchezerstörstroms JAS und der Energie EAS, die während des Avalanche durch eine Induktivität einem herkömmlichen Leistungsbauelement zugeführt wird, dar. Die sich ergebende Abhängigkeit entspricht in etwa der erwarteten Abhängigkeit von der Induktivität, die durch das folgende Verhältnis beschrieben werden kann: I A S ∼ A 2 / 3 ⋅ ( T j − T 0 ) 2 3 ⋅ L − 1 3 ⋅ B V i − 1 3 ⋅ ( 1 − V d d B V i ) − 1 3
    Figure DE102019115583A1_0001
    wobei IAS der Avalanche-Strom ist, A die aktive Chipfläche, die ungefähr der aktiven Fläche entspricht, Ti die Übergangstemperatur, T0 die Umgebungstemperatur, L die Avalanche-Induktivität, BVi die ausgelegte Durchbruchspannung des Leistungsbauelements und Vdd die Spannung der Spannungsquelle ist.
  • 13 stellt eine destruktive Avalanche-Messung dar. Unter Verwendung der durch die Messung bereitgestellten elektrischen Werte und der Materialparameter von SiC kann der Anstieg der Temperatur während des Avalanche-Pulses geschätzt werden. Dies erlaubt auch die Schätzung der Temperatur, bei der das Leistungsbauelement gemäß folgendem Verhältnis zerstört wird: Δ T j , m a x ≈ 2 3 K ⋅ B V i ⋅ I A S t a v
    Figure DE102019115583A1_0002
     K = 2 A π ⋅ k ⋅ c ⋅ ρ
    Figure DE102019115583A1_0003
    wobei Tj,max die maximale Übergangtemperatur, tav die Zeit während des Avalanche, k die spezifische Wärmeleitfähigkeit von SiC und ρ die Dichte von SiC ist.
  • Unter Verwendung der obigen Verhältnisse und der Materialeigenschaften von SiC, insbesondere von 4H-SiC, wird eine Zerstörtemperatur von etwa 600 °C bis etwa 650 °C geschätzt. Diese Temperatur liegt deutlich unter der intrinsischen Temperatur von SiC, bei der ein intrinsisches Leitvermögen dominiert, was zu der Zerstörung des Leistungsbauelements führt. Die Reduzierung der Zerstörtemperatur ist auf die Verwendung von niedrig schmelzenden Metallen, z. B. Aluminium in herkömmlichen SiC-Leistungsbauelementen, zurückzuführen.
  • Zu Veranschaulichungszwecken ist das Phasendiagramm einer AlCu-Legierung in 14 dargestellt, das zeigt, dass herkömmlich verwendete AlCu-Legierungen mit einem hohem Al-Gehalt, wie durch die gestrichelte Ellipse angezeigt, eine vergleichsweise niedrige Schmelztemperatur aufweisen, die deutlich unter der intrinsischen Temperatur von SiC liegt.
  • Somit können die durch SiC und andere Breiter-Bandabstand-Materialien bereitgestellten Vorteile bei Verwendung ungeeigneter Metallisierung nicht vollständig genutzt werden.
  • Die vorliegende Offenbarung zielt darauf ab, diesen Nachteil durch Verwendung von hochschmelzenden Metallen und Metalllegierungen zu überwinden, was ermöglicht, die Fähigkeiten von Breiter-Bandabstand-Materialien vollständig zu nutzen. Die Robustheit von Leistungsbauelementen kann erheblich erhöht werden.
  • Insbesondere kann die Robustheit gegenüber einzelnen Wärmespitzen, die beispielsweise durch Avalanche-Durchbruch und Kurzschließen verursacht sind, durch ausschließliche Verwendung von hochschmelzenden Materialien für die Vorderseitenmetallisierung verbessert werden. Zur weiteren Verbesserung der Robustheit, um z. B. sich wiederholende Avalanches (repetitive Avalanche) auszuhalten, kann die Rückseitenmetallisierung auch ausschließlich hochschmelzende Materialien umfassen.
  • Weitere Beispiele beziehen sich auf weitere Aspekte der vorliegenden Offenbarung.
  • Beispiel 1 bezieht sich auf ein Leistungshalbleiterbauelement, umfassend ein Halbleitersubstrat 1110 mit einer ersten Oberfläche 1111, wobei das Halbleitersubstrat 1110 ein Breiter-Bandabstand-Halbleitermaterial mit einer intrinsischen Temperatur umfasst, eine Isolierschicht 1140 über der ersten Oberfläche 1111 des Halbleitersubstrats 1110, wobei die Isolierschicht 1140 zumindest eine Öffnung 1141 aufweist, die sich durch die Isolierschicht 1140 in einer vertikalen Richtung erstreckt, eine Vorderseitenmetallisierung 1150 über der Isolierschicht 1140, wobei die Isolierschicht 1140 zwischen der Vorderseitenmetallisierung 1150 und der ersten Oberfläche 1111 des Halbleitersubstrats 1110 zwischengeordnet ist, eine Metallverbindung 1171, 1172, 1173, die in der Öffnung 1141 der Isolierschicht 1140 angeordnet ist und die Vorderseitenmetallisierung 1150 mit dem Halbleitersubstrat 1110 elektrisch leitfähig verbindet, wobei die Vorderseitenmetallisierung 1150 zumindest eine Schicht umfasst oder im Wesentlich aus einer Schicht besteht, wobei die zumindest eine Schicht im Wesentlich aus einem Metall oder einer Metalllegierung mit einer höheren Schmelztemperatur als die intrinsische Temperatur des Halbleitermaterials besteht.
  • Beispiel 2 bezieht sich auf ein Leistungshalbleiterbauelement von Beispiel 1, wobei die intrinsische Temperatur des Halbleitermaterials zumindest 600 °C, insbesondere zumindest 1100 °C, ist.
  • Beispiel 3 bezieht sich auf ein Leistungshalbleiterbauelement von Beispiel 1, wobei die intrinsische Temperatur des Halbleitermaterials zumindest 600 °C und weniger als 1000°C ist.
  • Beispiel 4 bezieht sich auf ein Leistungshalbleiterbauelement von irgendeinem der Beispiele 1 bis 3, wobei das Halbleitersubstrat SiC als Hauptmaterial umfasst.
  • Beispiel 5 bezieht sich auf ein Leistungshalbleiterbauelement von irgendeinem der Beispiele 1 bis 4, wobei die Vorderseitenmetallisierung 1150 weniger als 1 Gew.-%, relativ zu der Gesamtmenge der Vorderseitenmetallisierung, eines Metalls mit einer niedrigeren Schmelztemperatur als der intrinsischen Temperatur umfasst.
  • Beispiel 6 bezieht sich auf ein Leistungshalbleiterbauelement von irgendeinem der Beispiele 1 bis 5, wobei die Vorderseitenmetallisierung 1250 zumindest eine Kontaktschicht 1253 in direktem Kontakt mit dem Halbleitersubstrat 1110, eine Adhäsionsvermittlerschicht 1252, die unterschiedlich zu der Kontaktschicht 1253 ist, auf der Kontaktschicht 1253, und ein Leistungsmetall 1251 auf und in Kontakt mit der Adhäsionsvermittlerschicht 1252 umfasst, wobei das Leistungsmetall zumindest fünfmal dicker ist als jede von der Kontaktschicht 1253 und der Adhäsionsvermittlerschicht 1252.
  • Beispiel 7 bezieht sich auf ein Leistungshalbleiterbauelement von Beispiel 6, wobei die Kontaktschicht 1253 nur in der Öffnung 1141 der Isolierschicht 1140 gebildet ist.
  • Beispiel 8 bezieht sich auf ein Leistungshalbleiterbauelement von Beispiel 6, wobei die Kontaktschicht 1253 in der Öffnung 1141 und auf der Isolierschicht 1140 gebildet ist.
  • Beispiel 9 bezieht sich auf ein Leistungshalbleiterbauelement von irgendeinem der Beispiele 6 bis 8, wobei die Kontaktschicht 1253 mit einem Metall oder einer Metalllegierung ausgewählt aus der Gruppe umfassend Ti, V, Nb, Ta, Mo, W, Ni, NiAl und eine Schichtkombination oder Legierungszusammensetzung derselben gebildet ist.
  • Beispiel 10 bezieht sich auf ein Leistungshalbleiterbauelement von irgendeinem der Beispiele 6 bis 9, wobei die Adhäsionsvermittlerschicht 1252 mit einem Metall oder Metalllegierung ausgewählt aus der Gruppe umfassend TiN, TiW, MoN, Ta und eine Schichtkombination oder Legierungszusammensetzung derselben gebildet ist.
  • Beispiel 11 bezieht sich auf ein Leistungshalbleiterbauelement von irgendeinem der Beispiele 6 bis 10, wobei das Leistungsmetall 1251 durch ein Metall oder Metalllegierung ausgewählt aus der Gruppe umfassend Cu, Ti, Mo, W, Hf, Nitride dieser Metalle und eine Schichtkombination oder Legierungszusammensetzung derselben gebildet ist.
  • Beispiel 12 bezieht sich auf ein Leistungshalbleiterbauelement von irgendeinem der vorherigen Beispiele, ferner umfassend eine Mehrzahl von Gate-Elektroden 1132, die durch jeweilige Gate-Dielektrika 1131 von dem Halbleitersubstrat 1110 elektrisch isoliert sind, wobei jede von den Gate-Elektroden 1132 ein oder mehrere Metalle oder eine Metalllegierung ausgewählt aus der Gruppe umfassend Ti, TiN, TiW, V, Nb, Ta, TaN, Mo, W, WN, NiAl, Mo, MoN, Cu, Hf, HfN, und Schichtkombinationen oder Legierungskombinationen derselben umfasst oder im Wesentlichen aus denselben besteht.
  • Beispiel 13 bezieht sich auf ein Leistungshalbleiterbauelement von irgendeinem der vorherigen Beispiele, ferner umfassend zumindest eine Metallstruktur ausgewählt aus der Gruppe umfassend einen Gate-Läufer, eine Gate-Anschlussfläche, einen Source-Läufer, eine Source-Anschlussfläche, eine Feldelektrode, eine Kanalstopper-Elektrode und Kombinationen derselben, wobei die zumindest eine Metallstruktur ein oder mehrere Metalle oder eine Metalllegierung ausgewählt aus der Gruppe umfassend Ti, TiN, TiW, V, Nb, Ta, TaN, Mo, W, WN, NiAl, Mo, MoN, Cu, Hf, HfN und Schichtkombinationen oder Legierungskombinationen derselben umfasst, oder im Wesentlichen aus denselben besteht.
  • Beispiel 14 bezieht sich auf ein Leistungshalbleiterbauelement von irgendeinem der vorherigen Beispiele, wobei die zumindest eine Schicht der Vorderseitenmetallisierung 1150 eine Dicke von zumindest 1 µm aufweist.
  • Beispiel 15 bezieht sich auf ein Leistungshalbleiterbauelement, umfassend ein Halbleitersubstrat 1110 mit einer ersten Oberfläche 1111, wobei das Halbleitersubstrat 1110 ein monokristallines Halbleitermaterial ausgewählt aus einer Gruppe umfassend SiC, GaN, A1N und Ga2O3 umfasst, eine Isolierschicht 1140 auf der ersten Oberfläche 1111 des Halbleitersubstrats 1110, wobei die Isolierschicht 1140 eine Mehrzahl von Öffnungen 1141 umfasst, die sich durch die Isolierschicht 1140 erstrecken, eine Vorderseitenmetallisierung 1150 auf der Isolierschicht 1140, wobei die Isolierschicht 1140 zwischen der Vorderseitenmetallisierung 1150 und der ersten Oberfläche 1111 des Halbleitersubstrats 1110 zwischengeordnet ist, wobei sich die Vorderseitenmetallisierung 1150 durch die jeweiligen Öffnungen 1141 der Isolierschicht 1140 erstreckt und jeweilige Metallverbindungen 1171, 1172, 1173 bildet, die in den jeweiligen Öffnungen 141 der Isolierschicht 1140 angeordnet sind, wobei die Metallverbindungen 1171, 1172, 1173 jeweilige elektrische Verbindungen mit dem Halbleitersubstrat 1110 bilden, wobei die Vorderseitenmetallisierung 1150 ein oder mehrere Metalle und/oder Metalllegierungen mit einer Schmelztemperatur höher als 1100 °C umfasst oder im Wesentlichen aus denselben besteht.
  • Beispiel 16 bezieht sich auf ein Halbleiterbauelement von Beispiel 15, ferner umfassend eine Mehrzahl von Gate-Elektroden 1132, die von dem Halbleitersubstrat 1110 durch jeweilige Gate-Dielektrika 1131 elektrisch isoliert sind, wobei jede von den Gate-Elektroden 1132 ein oder mehrere Metalle oder eine Metalllegierung mit einer Schmelztemperatur höher als 1100°C umfasst, oder aus denselben besteht.
  • Beispiel 17 bezieht sich auf ein Leistungshalbleiterbauelement von Beispiel 15 oder 16, wobei jede an der ersten Oberfläche 1111 des Halbleitersubstrats 1110 gebildete oder angeordnete, leitfähige Struktur im Wesentlichen aus einem Metall oder einer Metalllegierung mit einer Schmelztemperatur höher als 1100 °C besteht.
  • Beispiel 18 bezieht sich auf ein Leistungshalbleiterbauelement von irgendeinem der Beispiele 15 bis 17, wobei die Vorderseitenmetallisierung 1150 im Wesentlichen aus einem oder mehreren Metallen oder einer Metalllegierung ausgewählt aus der Gruppe umfassend Ti, TiN, TiW, V, Nb, Ta, TaN, Mo, W, WN, NiAl, Mo, MoN, Cu, Hf, HfN, und Schichtkombinationen oder Legierungszusammensetzungen derselben besteht.
  • Beispiel 19 bezieht sich auf ein Leistungshalbleiterbauelement von irgendeinem der Beispiele 15 bis 18, ferner umfassend zumindest eine Metallstruktur ausgewählt aus der Gruppe umfassend einen Gate-Läufer, eine Gate-Anschlussfläche, einen Source-Läufer, eine Source-Anschlussfläche, eine Feldelektrode, eine Kanalstopper-Elektrode und Kombinationen derselben, wobei die zumindest eine Metallstruktur ein oder mehrere Metalle oder eine Metalllegierung ausgewählt aus der Gruppe umfassend Ti, TiN, TiW, V, Nb, Ta, TaN, Mo, W, WN, NiAl, Mo, MoN, Cu, Hf, HfN und Schichtkombinationen oder Legierungskombinationen derselben umfasst, oder im Wesentlichen aus denselben besteht.
  • Beispiel 20 bezieht sich auf ein Leistungshalbleiterbauelement von irgendeinem der Beispiele 15 bis 19, wobei jede von den Metallstrukturen des Halbleiterbauelements weniger als 1 Gew.-%, relativ zu der Gesamtmenge der jeweiligen Metallstruktur, eines Metalls mit einer Schmelztemperatur niedriger als 1100 °C aufweist.
  • Die Aspekte und Merkmale, die zusammen mit einem oder mehreren der vorher detaillierten Beispiele und Figuren beschrieben sind, können auch mit einem oder mehreren der anderen Beispiele kombiniert werden, um ein gleiches Merkmal des anderen Beispiels zu ersetzen oder um das Merkmal in das andere Beispiel zusätzlich einzuführen.
  • Beispiele können weiterhin ein Computerprogramm mit einem Programmcode zum Ausführen eines oder mehrerer der obigen Verfahren sein oder sich auf ein solches beziehen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder Prozessor ausgeführt wird. Schritte, Operationen oder Prozesse von verschiedenen, oben beschriebenen Verfahren können durch programmierte Computer oder Prozessoren ausgeführt werden. Beispiele können auch Programmspeichervorrichtungen, z. B. Digitaldatenspeichermedien, abdecken, die maschinen-, prozessor- oder computerlesbar sind und maschinenausführbare, prozessorausführbare oder computerausführbare Programme von Anweisungen codieren. Die Anweisungen führen einige oder alle der Schritte der oben beschriebenen Verfahren aus oder verursachen deren Ausführung. Die Programmspeichervorrichtungen können z. B. Digitalspeicher, magnetische Speichermedien wie beispielsweise Magnetplatten und Magnetbänder, Festplattenlaufwerke oder optisch lesbare Digitaldatenspeichermedien umfassen oder sein. Weitere Beispiele können auch Computer, Prozessoren oder Steuereinheiten, die zum Ausführen der Schritte der oben beschriebenen Verfahren programmiert sind, oder (feld-)programmierbare Logik-Arrays ((F)PLAs = (Field) Programmable Logic Arrays) oder (feld-)programmierbare Gate-Arrays ((F)PGA = (Field) Programmable Gate Arrays), die zum Ausführen der Schritte der oben beschriebenen Verfahren programmiert sind, abdecken.
  • Durch die Beschreibung und Zeichnungen werden nur die Grundsätze der Offenbarung dargestellt. Weiterhin sollen alle hier aufgeführten Beispiele grundsätzlich ausdrücklich nur darstellenden Zwecken dienen, um den Leser beim Verständnis der Grundsätze der Offenbarung und der durch den (die) Erfinder beigetragenen Konzepte zur Weiterentwicklung der Technik zu unterstützen. Alle hiesigen Aussagen über Grundsätze, Aspekte und Beispiele der Offenbarung sowie konkrete Beispiele derselben sollen deren Entsprechungen umfassen.
  • Ein als „Mittel für...“ bezeichneter Funktionsblock, der eine bestimmte Funktion ausführt, kann sich auf eine Schaltung beziehen, die zum Ausführen einer bestimmten Funktion ausgebildet ist. Somit kann ein „Mittel für etwas“ als ein „Mittel ausgebildet für oder geeignet für etwas“ implementiert sein, z. B. eine Vorrichtung oder eine Schaltung, die ausgebildet ist für oder geeignet ist für die jeweilige Aufgabe.
  • Funktionen verschiedener in den Figuren gezeigter Elemente einschließlich jeder als „Mittel“, „Mittel zum Bereitstellen eines Signals“, „Mittel zum Erzeugen eines Signals“, etc. bezeichneter Funktionsblöcke können in Form dedizierter Hardware, z. B „eines Signalanbieters“, „einer Signalverarbeitungseinheit“, „eines Prozessors“, „einer Steuerung“ etc. sowie als Hardware fähig zum Ausführen von Software in Verbindung mit zugehöriger Software implementiert sein. Bei Bereitstellung durch einen Prozessor können die Funktionen durch einen einzelnen dedizierten Prozessor, durch einen einzelnen gemeinschaftlich verwendeten Prozessor oder durch eine Mehrzahl von individuellen Prozessoren bereitgestellt sein, von denen einige oder von denen alle gemeinschaftlich verwendet werden können. Allerdings ist der Begriff „Prozessor“ oder „Steuerung“ bei Weitem nicht auf ausschließlich zur Ausführung von Software fähige Hardware begrenzt sondern kann Digitalsignalprozessor-Hardware (DSP-Hardware; DSP = Digital Signal Processor), Netzprozessor, anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC = Application Specific Integrated Circuit), feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA = Field Programmable Gate Array), Nurlesespeicher (ROM = Read Only Memory) zum Speichern von Software, Direktzugriffsspeicher (RAM = Random Access Memory) und nichtflüchtigen Speicher (storage) umfassen. Sonstige Hardware, herkömmliche und/oder kundenspezifische, kann auch eingeschlossen sein.
  • Es versteht sich, dass die Offenbarung mehrerer, in der Beschreibung oder den Ansprüchen offenbarter Schritte, Prozesse, Operationen oder Funktionen nicht als in der bestimmten Reihenfolge befindlich ausgelegt werden soll, sofern dies nicht explizit oder implizit anderweitig, z. B. aus technischen Gründen, angegeben ist. Daher werden diese durch die Offenbarung von mehreren Schritten oder Funktionen nicht auf eine bestimmte Reihenfolge begrenzt, es sei denn, dass diese Schritte oder Funktionen aus technischen Gründen nicht austauschbar sind. Ferner kann bei einigen Beispielen ein einzelner Schritt, Funktion, Prozess oder Operation mehrere Teilschritte, -funktionen, -prozesse oder -operationen einschließen und/oder in dieselben aufgebrochen werden. Solche Teilschritte können umfasst sein und Teil der Offenbarung dieses Einzelschritts sein, sofern sie nicht explizit ausgeschlossen sind.
  • Weiterhin sind die folgenden Ansprüche hiermit in die detaillierte Beschreibung aufgenommen, wo jeder Anspruch als getrenntes Beispiel für sich stehen kann. Während jeder Anspruch als getrenntes Beispiel für sich stehen kann, ist zu beachten, dass - obwohl ein abhängiger Anspruch sich in den Ansprüchen auf eine bestimmte Kombination mit einem oder mehreren anderen Ansprüchen beziehen kann - andere Beispiele auch eine Kombination des abhängigen Anspruchs mit dem Gegenstand jedes anderen abhängigen oder unabhängigen Anspruchs umfassen können. Solche Kombinationen werden hier explizit vorgeschlagen, sofern nicht angegeben ist, dass eine bestimmte Kombination nicht beabsichtigt ist. Ferner sollen auch Merkmale eines Anspruchs für jeden anderen unabhängigen Anspruch eingeschlossen sein, selbst wenn dieser Anspruch nicht direkt abhängig von dem unabhängigen Anspruch gemacht ist.

Claims (25)

  1. Ein Siliziumkarbid-Bauelement (100; 200; 300a; 300b; 600a; 600b), umfassend: ein Siliziumkarbid-Substrat (102); eine Kontaktschicht (104), umfassend Nickel, Silizium und Aluminium, wobei die Kontaktschicht (104) sich auf dem Siliziumkarbid-Substrat (102) befindet; eine Barriereschichtstruktur (106), umfassend Titan und Wolfram, wobei die Kontaktschicht (104) sich zwischen dem Siliziumkarbid-Substrat (102) und zumindest einem Teil der Barriereschichtstruktur (106) befindet; und eine Metallisierungsschicht (108), umfassend Kupfer, wobei die Barriereschichtstruktur (106) sich zwischen dem Siliziumkarbid-Substrat (102) und der Metallisierungsschicht (108) befindet.
  2. Das Siliziumkarbid-Bauelement gemäß Anspruch 1, wobei die Barriereschichtstruktur (106) eine TiW-Schicht umfasst.
  3. Das Siliziumkarbid-Bauelement gemäß Anspruch 2, wobei die TiW-Schicht mit der Metallisierungsschicht (108) in Kontakt ist.
  4. Das Siliziumkarbid-Bauelement gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Barriereschichtstruktur (106) eine TiWN-Schicht umfasst.
  5. Das Siliziumkarbid-Bauelement gemäß Anspruch 4, wobei die TiWN-Schicht mit der Metallisierungsschicht (108) in Kontakt ist.
  6. Das Siliziumkarbid-Bauelement gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Barriereschichtstruktur (106) mit der Kontaktschicht (104) in Kontakt ist.
  7. Das Siliziumkarbid-Bauelement gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Barriereschichtstruktur (106) eine oder mehrere Schichten aus der Gruppe von einer Ti/TiN-Schicht, einer TiW-Schicht, einer TiWN-Schicht und einer MoN-Schicht umfasst.
  8. Das Siliziumkarbid-Bauelement gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Barriereschichtstruktur (106) eine Ti/TiN-Schicht umfasst.
  9. Das Siliziumkarbid-Bauelement gemäß Anspruch 8, wobei die Ti/TiN-Schicht mit der Kontaktschicht (104) in Kontakt ist.
  10. Das Siliziumkarbid-Bauelement gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei die Barriereschichtstruktur (106) die Ti/TiN-Schicht und zumindest eine von einer TiW-Schicht und einer TiWN-Schicht umfasst.
  11. Das Siliziumkarbid-Bauelement gemäß Anspruch 8, 9 oder 10, wobei eine Titanschicht der Ti/TiN-Schicht mit der Kontaktschicht (104) in Kontakt ist.
  12. Das Siliziumkarbid-Bauelement gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei eine vertikale Dicke der Barriereschichtstruktur (106) zumindest 100 nm und höchstens 600 nm ist.
  13. Das Siliziumkarbid-Bauelement gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Kontaktschicht (104) eine NiSiAl-Schicht ist.
  14. Das Siliziumkarbid-Bauelement gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Kontaktschicht (104) zumindest 1 Vol.-% höchstens 20 Vol-% Silizium umfasst.
  15. Das Siliziumkarbid-Bauelement gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Kontaktschicht (104) höchstens 10 Vol.-% Kohlenstoffeinschlüsse umfasst.
  16. Das Siliziumkarbid-Bauelement gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Kontaktschicht (104) in ohmschen Kontakt mit einer ersten Dotierungsregion des Siliziumkarbid-Substrats (102) und/oder mit einer zweiten Dotierungsregion des Siliziumkarbid-Substrats (102) ist, wobei die erste Dotierungsregion einen ersten Leitfähigkeitstyp aufweist und wobei die zweite Dotierungsregion einen zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist.
  17. Das Siliziumkarbid-Bauelement gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Metallisierungsschicht (108) zumindest 60 Vol.-% Kupfer umfasst.
  18. Das Siliziumkarbid-Bauelement gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Metallisierungsschicht (108) zumindest fünfmal dicker ist als jede von der Kontaktschicht (104) und der Barriereschichtstruktur (106).
  19. Das Siliziumkarbid-Bauelement gemäß einem der vorherigen Ansprüche, ferner umfassend einen Bonddraht, der an die Metallisierungsschicht (108) gebondet ist.
  20. Das Siliziumkarbid-Bauelement gemäß Anspruch 19, wobei der Bonddraht unter Verwendung von Nailhead-Bonden an die Metallisierungsschicht (108) gebondet ist.
  21. Das Siliziumkarbid-Bauelement gemäß einem der Ansprüche 19 oder 20, wobei der Bonddraht einen Durchmesser von höchstens 100 µm aufweist.
  22. Das Siliziumkarbid-Bauelement gemäß einem der Ansprüche 19 bis 21, wobei der Bonddraht ein Kupfer-Bonddraht ist.
  23. Das Siliziumkarbid-Bauelement gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Siliziumkarbid-Bauelement eine Kontaktanschlussfläche umfasst, wobei die Kontaktanschlussfläche eine Gate-Kontaktanschlussfläche oder eine Erfassungs-Kontaktanschlussfläche des Siliziumkarbid-Bauelements ist, wobei die Kontaktanschlussfläche zumindest teilweise durch die Metallisierungsschicht (108) gebildet ist, wobei ein lateraler Oberflächenbereich der Kontaktanschlussfläche höchstens 200 µm mal 200 µm ist.
  24. Das Siliziumkarbid-Bauelement gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei zumindest eine von einer Transistorstruktur und/oder einer Diodenstruktur des Siliziumkarbid-Bauelements eine Durchbruchspannung von mehr als 100 V aufweist.
  25. Ein Verfahren (500) zum Bilden eines Siliziumkarbid-Bauelements, umfassend: Bilden (110) einer Kontaktschicht (104), umfassend Nickel, Silizium und Aluminium, auf einem Siliziumkarbid-Substrat (102) des Siliziumkarbid-Bauelements; Bilden (120) einer Barriereschichtstruktur (106), umfassend Titan und Wolfram, nach dem Bilden der Kontaktschicht (104); und Bilden (130) einer Metallisierungsschicht (108), umfassend Kupfer, nach dem Bilden der Barriereschichtstruktur (106), sodass eine ohmsche Verbindung zwischen der Metallisierungsschicht (108) und einer Dotierungsregion des Siliziumkarbid-Substrats (102) über die Barriereschichtstruktur (106) und die Kontaktschicht (104) gebildet wird.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115974573A (zh) * 2022-12-15 2023-04-18 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种碳化硅连接件及激光辅助硅铝合金连接碳化硅陶瓷及其复合材料的方法
CN115974573B (zh) * 2022-12-15 2023-11-10 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种碳化硅连接件及激光辅助硅铝合金连接碳化硅陶瓷及其复合材料的方法

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