DE102019212656A1 - Verfahren zum ausbilden einer elektrischen kontaktstruktur auf einem siliciumcarbid-substrat, vorrichtung zum ausbilden derselben und elektrisches bauelement - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Verfahren (400) zum Ausbilden einer elektrischen Kontaktstruktur (110) auf einem Siliciumcarbid-Substrat (102) bereitgestellt. Das Verfahren weist ein Anordnen (402) einer Opferstruktur (104) mit einem Transferabstand (106) beabstandet zu einer Oberfläche (114) des Siliciumcarbid-Substrats (102) auf, wobei die Opferstruktur (104) für einen Laserstrahl (108) abtastbar angeordnet wird; und ein Bestrahlen (404) der Opferstruktur (104) mit einem Laserstrahl (108), so dass Material (112) der Opferstruktur (104) auf der Oberfläche (114) des Siliciumcarbid-Substrats (102) unter Ausbildung einer chemischen Verbindung mit dem Silicium und/oder Kohlenstoff des Substrats (102) aufgebracht wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausbilden einer elektrischen Kontaktstruktur auf einem Siliciumcarbid-Substrat, eine Vorrichtung zum Ausbilden derselben und ein elektrisches Bauelement.
  • MOSFETs (Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren), die auf kristallinem Siliciumcarbid (SiC), z.B. 4H-SiC, basieren, können eingesetzt werden, um hohe Ströme mit geringen Verlusten zu schalten.
  • Ein Wafer für Feldeffekt-Transistorstrukturen weist herkömmlich eine Vorderseite („Gate-Source-Seite“) und eine Rückseite („Drain-Seite“) auf. Die Vorderseite und die Rückseite werden herkömmlich in verschiedenen Schritten bearbeitet. Ein Schritt besteht dabei jeweils aus mehreren Arbeitsgängen.
  • Bei der Bearbeitung der Vorderseite des Wafers werden Gebiete unterschiedlicher Dotierung ausgebildet, die mindestens die Funktionen Source und Kanal der Transistorstruktur haben. Häufig werden auch weitere Gebiete ausgebildet, beispielsweise, indem sie unterschiedlich stark dotiert werden e. Ferner wird eine Gate-Struktur auf der Vorderseite angelegt bzw. ausgebildet. Die Bearbeitung der Rückseite des Wafers weist ein Ausbilden bzw. Anlegen der Drain-Elektrode der Transistorstruktur auf. Dies kann durch ein Schleifen der Rückseite, zum Beispiel von 350 µm auf 80-200 µm Waferdicke, durch ein Aufbringen eines Metalls oder einer Legierung auf der Rückseite oder Gebieten der Rückseite, und durch einen Hochtemperaturschritt zum Erzeugen von Ohm'schen Kontakten auf der Rückseite, herkömmlicherweise durch lokales Laser-Tempern, erfolgen. Ferner werden weitere Metalle, beispielsweise ein Schichtstapel aus mehreren Schichten der Materialien Chrom (Cr), Titan (Ti), Nickel (Ni), Nickel-Vanadium (NiV), Gold (Au) bzw. Silber (Ag), auf der Rückseite aufgebracht.
  • Beim herkömmlichen Ausbilden der Drain-Elektrode erfolgt aufgrund der hohen lokalen Temperatur eine teilweise Aufschmelzung des darunterliegenden SiC-Substrates. Dadurch wird eine hohe lokale Rauigkeit erzeugt und die Defektdichte auf der Drain-Seite des Wafers ist hoch. Das herkömmliche Ausbilden der Drain-Elektrode besteht aus vielen Arbeitsgängen, wodurch die Herstellung der Drain-Elektrode insgesamt relativ kostenintensiv ist. Weiterhin wird bei der herkömmlichen, sequentiellen Abfolge der Schritte das Vakuum zwischen Aufbringen des Materials, aus dem der Ohm'sche Kontakt besteht, und Aufbringen der Rückseitenmetallisierung das Vakuum gebrochen, wodurch es zu ungewünschten Oxidationen oder anderen Reaktionen mit der Umgebungsluft kommt.
  • Weiterhin ist aus DE 10 2013 204 465 A1 ein Verfahren zur Lasertransfermetallisierung bekannt.
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Ausbilden einer elektrischen Kontaktstruktur auf einem Siliciumcarbid-Substrat, eine Vorrichtung zum Ausbilden derselben und ein elektrisches Bauelement bereitzustellen, das/die eines oder mehrere der oben dargelegten Probleme beseitigt oder zumindest reduziert.
  • Die Aufgabe wird gemäß einem Aspekt der Erfindung gelöst durch ein Verfahren zum Ausbilden einer elektrischen Kontaktstruktur auf einem Siliciumcarbid (SiC)-Substrat. Das Verfahren weist ein Anordnen einer Opferstruktur mit einem Transferabstand beabstandet zu einer Oberfläche des Siliciumcarbid-Substrats auf, wobei die Opferstruktur für einen Laserstrahl abtastbar angeordnet wird; und ein Bestrahlen der Opferstruktur mit einem Laserstrahl, so dass Material der Opferstruktur auf der Oberfläche des Siliciumcarbid-Substrats unter Ausbildung einer chemischen Verbindung mit dem Silicium und/oder Kohlenstoff des Substrates aufgebracht wird.
  • Anschaulich bildet das Material der elektrischen Kontaktstruktur gemäß mindestens einer Ausführungsform eine Legierung mit dem Silizium (Si) und/oder Kohlenstoff (C) des SiC-Substrates aus. Dies ermöglicht einen Ohm'schen Kontakt z.B. auf der Rückseite von SiC-Wafern, bei dem die Rauigkeit niedrig ist und die Integrität des Kristallgitters des SiC-Wafers (z.B. 4H-SiC) erhalten bleiben.
  • Die Aufgabe wird gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung gelöst durch ein elektrisches Bauelement, das ein Siliziumcarbid-Substrat und eine elektrische Kontaktstruktur auf einer Oberfläche des Siliziumcarbid-Substrats, die mittels eines oben beschriebenen Verfahrens hergestellt wurde, aufweist.
  • Anschaulich wird somit gemäß mindestens einer Ausführungsform ein Material mittels Lasertransfermetallisierung auf die Rückseite des Wafers aufgebracht, das mit mindestens einem der beiden Elemente des SiC-Wafers (C und Si) reagiert und einen Ohm'schen Kontakt mit dem, beispielweise hoch n-dotierten, SiC bildet. Dies ermöglicht im Vergleich zur bezogenen Technik Arbeitsschritte für die Herstellung der Rückseitenkontakte einzusparen.
  • Die Aufgabe wird gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung gelöst durch eine Vorrichtung zum Ausbilden einer elektrischen Kontaktstruktur auf einem Siliciumcarbid-Substrat. Die Vorrichtung weist eine Kammer mit einer ersten Haltevorrichtung, die zum Halten des Siliciumcarbid-Substrates eingerichtet ist, und einer zweiten Haltevorrichtung, die zum Halten einer Opferstruktur eingerichtet ist, auf, derart, dass die Opferstruktur in einem Transferabstand zu einer Oberfläche des Siliciumcarbid-Substrats beabstandet und für einen Laserstrahl abtastbar angeordnet werden kann und der Transferabstand einstellbar ist, und einen Laser, der zum Emittieren von Laserpulsen und zum Abtasten der Opferstruktur mittels der Laserpulse eingerichtet ist. Die Kammer ist derart eingerichtet, dass der Gasdruck der Kammer in einem Bereich zwischen der Opferstruktur und der Oberfläche des Siliciumcarbid-Substrats einstellbar ist.
  • Weiterbildungen der Aspekte sind in den Unteransprüchen und der Beschreibung dargelegt. Ausführungsformen der Erfindung sind in der Figur dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Ausbilden einer elektrischen Kontaktstruktur auf einem Siliciumcarbid-Substrat und einer Vorrichtung zum Ausbilden derselben und eines elektrischen Bauelements gemäß einer Ausführungsform;
    • 2 eine schematische Darstellung eines Verfahrensschritts zum Ausbilden einer elektrischen Kontaktstruktur auf einem Siliciumcarbid-Substrat gemäß einer Ausführungsform;
    • 3 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Ausbilden einer elektrischen Kontaktstruktur auf einem Siliciumcarbid-Substrat und einer Vorrichtung zum Ausbilden derselben und eines elektrischen Bauelements gemäß einer weiteren Ausführungsform;
    • 4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Ausbilden einer elektrischen Kontaktstruktur auf einem Siliciumcarbid-Substrat gemäß einer Ausführungsform; und
    • 5 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Ausbilden einer elektrischen Kontaktstruktur auf einem Siliciumcarbid-Substrat gemäß einer weiteren Ausführungsform.
  • In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil dieser Beschreibung bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Ausbilden einer elektrischen Kontaktstruktur auf einem Siliciumcarbid-Substrat, einer Vorrichtung zum Ausbilden derselben und eines elektrischen Bauelements gemäß einer Ausführungsform. Veranschaulicht ist eine Vorrichtung 100 mit einer Opferstruktur 104, die in einem Transferabstand 106 zu einem Siliciumcarbid-Substrat 102 in einer Kammer 116 angeordnet ist. Ein Laserstrahl 108 ist auf die Opferstruktur 104 gerichtet. Der Laserstrahl 108 ist derart eingerichtet, dass Material 112 aus der Opferstruktur 104 in Richtung einer Oberfläche 114 des Siliciumcarbid-Substrats 102 herausgelöst wird, beispielsweise mittels ballistischen Herauslösens oder mittels Verdampfens aus einem Bereich 202 der Opferstruktur 104, wie in 2 veranschaulicht ist. Das herausgelöste Material 112 wird auf der Oberfläche 114 aufgebracht.
  • Der Laserstrahl 108, der Transferabstand 106 und/oder der Bereich 118 zwischen der Opferstruktur 104 und der Oberfläche 114 des Siliciumcarbid-Substrats 102 sind/ist derart eingerichtet, dass das herausgelöste und auf die Oberfläche 114 aufgebrachte Material 112 eine Metalllegierung mit dem Silicium und/oder Kohlenstoff des Siliciumcarbid-Substrats 102 ausbildet. Dadurch wird eine elektrische Kontaktstruktur 110 auf der Oberfläche 114 des Siliciumcarbid-Substrats 102 ausgebildet. Die Metalllegierung-Verbindung bildet anschaulich eine Ohm'sche Kontaktstruktur 110 auf dem Siliciumcarbid-Substrat 102, das für ein elektrisches Bauelement, beispielsweise eine Transistorstruktur, beispielsweise einen Leistungstransistor, verwendet werden kann. Die Energie des Laserstrahls 108 führt anschaulich dazu, dass das herauszulösende Material seinen Aggregatszustand verändert (gasförmig oder flüssig wird). Nach dem Auftreffen auf der Oberfläche 114, beispielsweise der Drainseite eines Wafers, erstarrt das Material. Die Laserenergie und somit die lokale Temperatur der Opferstruktur 104 ist materialspezifisch so gewählt, dass eine spontane Reaktion zwischen herausgelöstem Material 112 und Bestandteilen bzw. Material aus dem kristallinen SiC-Substrat 102 erfolgt. Somit verbindet sich mindestens ein Element aus der Opferstruktur 104 mit mindestens einem der Elemente (Silicium bzw. Kohlenstoff) des Substrats 102 zu einem Elektrodenmaterial. Dadurch entsteht ein Ohm'scher Kontakt zwischen SiC und dem Reaktionsprodukt, beispielsweise NixCy oder NixSiy (x, y als reelle Zahlen größer 0) für den Fall, das Nickel das herauszulösende Material 112 ist.
  • Die Opferstruktur 104 weist beispielsweise Nickel auf, und das Reaktionsprodukt der Kontaktstruktur 110 kann beispielsweise NiSi und/oder NiC sein, wobei eine beliebige, durch Laserenergie einstellbare Stöchiometrie zwischen Ni und Si bzw. Ni und C ausgebildet werden können. Mit anderen Worten: Wenn der Laserstrahl 108 auf die Opferstruktur 104 trifft, geht zumindest ein Bestandteil eines Materials der Opferstruktur 104 in die Gasphase über. Eine durch den Laserstrahl 108 eingebrachte Energie reicht aus, um zumindest einen Teil des Materials verdampfen zu lassen. Durch eine daraus resultierende Volumenvergrößerung trifft gasförmiges Material 112 der Opferstruktur 104 auf das gegenüberliegend angeordnete Substrat 102, wo es eine chemische Verbindung mit Bestandteilen des Substrates 102 eingeht und erstarrt und eine Kontaktstruktur 110 ausbildet. Die Opferstruktur 104 verliert dabei Material und kann daher als Opferstruktur bezeichnet werden.
  • Das Verfahren basiert auf einem Laserprozess, bei dem mithilfe der Laserstrahlung 108 ein Metall der Opferstruktur 108 in eine Gasphase überführt wird. Das herausgetrennte bzw. herausgelöste Material in der Gasphase 112 wird auf dem Substrat 108 abgeschieden. Bei diesem Verfahren ist zwischen Opferstruktur 104 und Oberfläche 114 ein definierter Transferabstand 106 erforderlich (typischerweise zwischen 0 µm und 100 µm). Dieser genau definierte Abstand kann durch einen direkten körperlichen Kontakt bzw. einen Abstandshalter, beispielsweise einer Maske im Bereich 118 oder zwischen einer ersten und zweiten Haltestruktur (siehe unten) realisiert werden.
  • Wie in 4 veranschaulicht ist, weist ein Verfahren 400 zum Ausbilden einer elektrischen Kontaktstruktur 110 auf einem Siliciumcarbid-Substrat 102 in verschiedenen Ausführungsformen ein Anordnen 402 der Opferstruktur 104 in dem Transferabstand 106 (Abstand zwischen Siliciumcarbid-Substrat 102 und Opferstruktur 104) beabstandet zu der Oberfläche 114 des Siliciumcarbid-Substrats 102 auf. Die Opferstruktur 104 ist für den Laserstrahl 108 abtastbar angeordnet. Das Verfahren 400 weist weiterhin ein Bestrahlen 404 der Opferstruktur 104 mit dem Laserstrahl 108 auf, so dass Material 112 der Opferstruktur 104 auf der Oberfläche 114 des Siliciumcarbid-Substrats 102 aufgebracht wird. Das aufgebrachte Material kann unter Ausbildung einer chemischen Verbindung mit dem Silicium und/oder Kohlenstoff des Siliciumcarbid-Substrates 102 aufgebracht werden.
  • Das Bestrahlen der Opferstruktur 104 mit einem Laserstrahl 108 kann ein Bestrahlen der Opferstruktur 104 mit einem oder mehreren Laserpulsen eines ersten Laserstrahls aufweisen, so dass Material 112 der Opferstruktur 104 aus der Opferstruktur 104 in Richtung der Oberfläche 114 des Substrats 102 herausgelöst wird. Das Bestrahlen der Opferstruktur 104 kann ferner ein Bestrahlen des herausgelösten Materials 112 innerhalb des Bereichs 118 des Transferabstandes 106 mit einem oder mehreren Laserpulsen des ersten Laserstrahls oder eines zweiten Laserstrahls aufweisen.
  • Alternativ, wie in 5 veranschaulicht ist, wird ein Verfahren 500 zum Ausbilden einer elektrischen Kontaktstruktur auf einem Substrat (das nicht notwendigerweise ein Siliciumcarbid-Substrat 102 ist) bereitgestellt, das ein Anordnen 502 einer Opferstruktur 104 mit einem Transferabstand 106 beabstandet zu einer Oberfläche 114 des Substrats 102 aufweist, wobei die Opferstruktur 104 für einen ersten Laserstrahl abtastbar angeordnet wird und; ein Bestrahlen 504 der Opferstruktur mit einem oder mehreren Laserpulsen eines ersten Laserstrahls 108, so dass Material der Opferstruktur 104 aus der Opferstruktur 104 in Richtung der Oberfläche 114 des Substrats 102 herausgelöst wird; und ein Bestrahlen 506 des herausgelösten Materials 112 innerhalb des Bereichs 118 zwischen der Opferstruktur 104 und der Oberfläche 114 des Substrats 102 mit einem oder mehreren Laserpulsen des ersten Laserstrahls 108 oder eines zweiten Laserstrahls. Dies ermöglicht, dass sich das herausgelöste Material 112 nicht oder nur geringfügig abkühlt und die Reaktion mit den Bestandteilen des Substrats 102 effizienter ist. Der Laserstahl ist beispielsweise derart eingerichtet, dass die elektromagnetische Strahlung des Laserstrahls von gasförmigen Atomen oder Clustern des herausgelösten Materials 112 stark absorbiert wird und dieses im Bereich 118 erhitzt.
  • In verschiedenen Ausführungsformen kann das Substrat 102 als eine Scheibe eines Halbleitermaterials für ein elektronisches Bauelement, beispielsweise eine Transistorstruktur, beispielsweise ein Leistungstransistor, verstanden werden, beispielsweise als eine SiC-Einkristall-Scheibe (Wafer).
  • Die Opferstruktur 104 kann ein Material zum Lasertransfermetallisieren bereitstellen. Die Opferstruktur 104 kann einen Metallanteil aufweisen, der unter Temperatureinwirkung eines Laserstrahls oder anderer energiereicher Strahlung schmelzbar ist und in schmelzflüssigem Zustand auf dem Substrat 102 abgelagert werden kann. Die Opferstruktur 104 kann aus einem Elementmetall gebildet sein, und kann beispielsweise eine Metallfolie sein, z.B. eine Nickelfolie. Alternativ kann die Opferstruktur 104 aus einer Legierung, einer Keramik oder mehreren Elementen gebildet sein oder diese aufweisen, wobei die Opferstruktur 104 mindestens ein Metall aufweist. Die Opferstruktur 104, beispielsweise die Metallfolie, kann eingespannt sein, so dass der Transferabstand 106 aufrechterhalten wird. Alternativ, wie in 3 veranschaulicht ist, kann die Opferstruktur 104, beispielweise eine Metallschicht 304, beispielsweise eine Nickelschicht, auf einem Träger bzw. einer Platte 302 aufgebracht sein und dadurch in dem Transferabstand 106 zur Oberfläche 114 angeordnet sein. Die Platte 302 ist beispielsweise aus einem Glas oder einem Kunststoff gebildet. Die Platte 302 ist beispielsweise durchlässig für den Laserstrahl 108. Das Metall der Metallschicht 304 ist das Material, das mittels der Laserstrahlung 108 auf der Oberfläche 114 aufgebracht wird. Die Metallschicht 304 ist zwischen der Platte 302 und der Oberfläche 114 angeordnet und der Oberfläche 114 zugewandt.
  • Das auf der Oberfläche 114 aufgebrachte Material 110 der Opferstruktur 104 kann ausgewählt sein aus einer Gruppe von Materialien bestehend aus: Nickel (Ni), Titan (Ti), Palladium:Nickel (PdNi), Wolfram (W), Tantal (Ta), Chrom (Cr), Nickel-Vanadium (NiV), Gold (Au) bzw. Silber(Ag). Die Opferstruktur 104 kann eine Metallschicht mit einer Dicke aufweisen, die größer ist als die Dicke des auf der Oberfläche 114 aufgebrachten Materials der Opferstruktur 104. Anschaulich kann die Opferstruktur 104 zum seriellen Ausbilden mehrerer elektrischer Kontaktstrukturen 110 verwendet werden. Das auf der Oberfläche 114 aufgebrachte Material der Opferstruktur kann eine Schicht mit einer Dicke in einem Bereich von ungefähr 20 nm bis ungefähr 200 nm bilden. Die Opferstruktur 104 kann eine Metallschicht mit einer Dicke aufweisen, die größer ist als der Transferabstand 106. Die Opferstruktur 104 kann derart eingerichtet sein, dass das herauszulösende Material 112 in einer Ausprägung auf einer für die Laserwellenlänge transparenten Platte aufgebracht ist und wird von dieser mittels eines oder mehrerer Laserpulse des Laserstrahls 108 auf das Substrat 102 übertragen. Dadurch kann eine höhere Übertragungsgeschwindigkeit und höhere Temperatur des zu übertragenden Materials erreicht werden. In verschiedenen Ausführungsformen beträgt der Transferabstand ungefähr 0 (direkter Kontakt der Opferstruktur mit dem Substrat) bis ungefähr 100 µm. Der Abstand zwischen der Opferstruktur 104 (z.B. der Folie) und dem SiC-Substrat 102 ist klein, um ein Abkühlen des herausgelösten Materials 112 in der Flugphase (im Bereich 118) zu vermeiden und damit eine Reaktion des herausgelösten Materials 112 mit dem SiC-Substrat 102 zu ermöglichen.
  • Während des Bestrahlens des herausgelösten Materials 112 kann innerhalb des Bereichs 118 zwischen der Opferstruktur 104 und der Oberfläche 114 des Substrats 102 mittels der Kammer 116 ein Gasdruck in einem Bereich von ungefähr 10-3 mbar bis kleiner 1 bar angelegt werden, also ein Unterdruck ausgebildet werden. Dies reduziert oder verhindert ein Abkühlen des herausgelösten Materials 112. Alternativ oder zusätzlich kann der Bereich 118 mit einem Inertgas gefüllt werden. Dies ermöglicht, dass eine chemische Reaktion des herausgelösten Materials 112 beispielsweise mit atmosphärischem Sauerstoff verhindert oder reduziert wird. Dazu kann die Kammer 116 beispielsweise evakuiert werden und/oder mit dem Inertgas gefüllt werden. Die Kammer 116 kann beispielsweise derart eingerichtet sein, dass der Gasdruck der Kammer 116 innerhalb des Bereiches 118 einstellbar ist. Beispielsweise kann die Kammer 116 einen entsprechenden Gaseinlass und Gasauslass aufweisen. Dadurch kann beispielsweise (lokal) ein Unterdruck und/oder ein vorgegebener Gasdruck eines Inertgases in dem Bereich 118 zwischen Opferstruktur 104 und Substrat 102 eingestellt werden. Dadurch kann eine Abkühlung und/oder eine chemische Reaktion mit atmosphärischem Sauerstoff verhindert oder reduziert werden. Ein Inertgas ist beispielsweise ein Edelgas oder SF6.
  • In verschiedenen Ausführungsformen ist das Produkt aus Druck im Bereich 118 kleiner als 10 mbar*mm. Dies kann eine effiziente Reduzierung der Abkühlung des herausgelösten Materials 112 ermöglichen.
  • Die elektrische Kontaktstruktur 110 kann auf der gesamten Oberfläche 114 ausgebildet werden. Alternativ wird die elektrische Kontaktstruktur 110 strukturiert ausgebildet, beispielsweise nur auf Teilen/nur in Bereichen der Oberfläche 114. Dies ermöglicht, dass die der Oberfläche 114 gegenüberliegende Seite des Substrates 102, beispielsweise die Source/Drain-Seite, mittels Lasertransfermetallisierung, beispielsweise analog der Bearbeitung der Oberfläche 114, bearbeitet werden kann. Dies reduziert die Anzahl benötigter Bearbeitungsvorrichtungen und somit werden Herstellungskosten reduziert.
  • Die Oberfläche 114 kann die Vorderseite oder die Rückseite des Substrats 102 sein. Mit anderen Worten: Die elektrische Kontaktstruktur 110 kann an der Vorderseite des Substrates 102 oder der Rückseite des Substrates 102 ausgebildet werden. Mittels des Verfahrens gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein elektrisches Bauelement ausgebildet werden. Das elektrische Bauelement weist beispielsweise ein Siliziumcarbid-Substrat 102 und eine elektrische Kontaktstruktur 110 auf einer Oberfläche 114 des Siliziumcarbid-Substrats 102 auf. Das elektrische Bauelement ist beispielsweise eine Transistorstruktur oder weist eine solche auf. Die Transistorstruktur kann beispielsweise einen Rückseitenkontakt 110 als elektrische Kontaktstruktur 110 auf einem Siliciumcarbid-Substrat 102 aufweisen, die mittels des Verfahrens ausgebildet wurde. Die elektrische Kontaktstruktur 110 kann beispielsweise ein Drain-Kontakt auf der Rückseite einer Transistorstruktur, beispielsweise eines Leistungstransistors, bilden. Der Drain-Kontakt kann somit an der Rückseite des Siliciumcarbid-Substrats 102 ausgebildet werden. Das elektrische Bauelement kann beispielsweise derart eingerichtet werden, dass ein Stromfluss während des Betriebs der Transistorstruktur durch das Substrat 102 fließt.
  • Die Kammer 116 kann ferner eine erste Haltevorrichtung (nicht veranschaulicht) aufweisen, die zum Halten des Substrates 102, beispielsweise einer Siliciumcarbid-Scheibe, eingerichtet ist. Die erste Haltevorrichtung kann beispielsweise ein Wafertisch sein, auf dem das Substrat 102 angeordnet wird. Die erste Haltevorrichtung kann eingerichtet sein, die Temperatur der Oberfläche 114 zu steuern. Die Temperatureinstellung kann durch Widerstandsheizen erfolgen (ganzflächig) oder, alternativ, mittels des Laserstrahls 108 erfolgen. In diesem Fall sollte die Dicke der Opferstruktur 104 so gewählt werden, dass der Laserstrahl 108 durch die Opferstruktur 104 hindurch die Oberfläche 114 des Substrates 102 erreicht und eine lokale Aufwärmung erzielt.
  • Die Kammer 116 kann ferner eine zweite Haltevorrichtung (nicht veranschaulicht) aufweisen, die zum Halten der Opferstruktur (104) eingerichtet ist. Die zweite Haltevorrichtung ist derart eingerichtet, dass die Opferstruktur 104 in dem Transferabstand 106 zu der Oberfläche 114 des Substrats 102 beabstandet und für einen Laserstrahl 108 abtastbar angeordnet werden kann, und der Transferabstand 106 einstellbar ist. Die zweite Haltevorrichtung kann als Vakuumplatte ausgestaltet sein, die einen Unterdruck zwischen der Opferstruktur 104 und der Vakuumplatte aufbaut. Alternativ kann die zweite Haltevorrichtung als Halterplatte für die Opferstruktur 104 ausgeführt sein. Die Halterplatte kann durchlässig für den Laserstrahl 108 sein. Die Halterplatte kann beispielsweise die in 3 gezeigte Platte 302 sein.
  • Die Vorrichtung 100 kann eine Strahlquelle zum Bereitstellen eines Laserstrahls 108 aufweisen. Der Laserstrahl 108 kann auf die Opferstruktur 104 gerichtet sein, und die Strahlquelle kann dazu ausgebildet sein, den Laserstrahl 108 mit einer Intensität bereitzustellen, die ausreichend ist, um die Opferstruktur 108 auf einer vorgegebenen Fläche aufzuschmelzen bzw. Material aus der Opferstruktur 108 herauszulösen, beispielsweise ballistisch. Der Laserstrahl 108 kann gepulst eingerichtet sein. Die Pulslänge kann in einem Bereich von ungefähr 30 ns bis ungefähr 200 ns liegen. Die Pulslänge kann so gewählt werden, dass der Laser auch dann noch Energie an das herausgelöste Material 112 überträgt, wenn ein Teil des Materials 112 sich schon in der Flugphase zum Substrat 102 befindet. Der Laserstrahl 108 kann elektromagnetische Strahlung, beispielsweise in Puls-Form, mit einer Wellenlänge in einem Bereich von ungefähr 250 nm bis ungefähr 800 nm aufweisen. Der Laserstrahl 108 kann eingerichtet sein, dass er eine Energiedichte in einem Bereich von ungefähr 2 J/cm2 bis ungefähr 5 J/cm2 aufweist, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 3 J/cm2 bis ungefähr 4 J/cm2. Die Strahlquelle kann dazu ausgebildet sein, den Laserstrahl 108 mit einer vorgegebenen Vorschubgeschwindigkeit auf einer vorgegebenen Bahn über die Opferstruktur 104 zu führen. Der Laserstrahl 108 kann beispielsweise entlang einer vorgegebenen Bahn, die beispielsweise der Form der auszubildenden Kontaktstruktur 110 entspricht, über die Opferstruktur geführt werden (abtasten), um die Kontaktstruktur 110 auf dem Substrat 102 zu erzeugen. Die Strahlungsquelle (nicht veranschaulicht), beispielsweise ein Laser, die den Laserstrahl 108 emittiert, kann innerhalb oder außerhalb der Kammer 116 angeordnet sein. Der Laser kann zum Emittieren von Laserpulsen und zum Abtasten der Opferstruktur mittels der Laserpulse eingerichtet sein.
  • Die beschriebenen und in der Figur gezeigten Ausführungsformen sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsformen können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden.
  • Auch kann eine Ausführungsform durch Merkmale einer weiteren Ausführungsform ergänzt werden.
  • Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.
  • Umfasst ein Ausführungsform eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsform gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102013204465 A1 [0006]

Claims (10)

  1. Verfahren (400) zum Ausbilden einer elektrischen Kontaktstruktur (110) auf einem Siliciumcarbid-Substrat (102), das Verfahren aufweisend: Anordnen (402) einer Opferstruktur (104) mit einem Transferabstand (106) beabstandet zu einer Oberfläche (114) des Siliciumcarbid-Substrats (102), wobei die Opferstruktur (104) für einen Laserstrahl (108) abtastbar angeordnet wird; und Bestrahlen (404) der Opferstruktur (104) mit einem Laserstrahl (108), so dass Material (112) der Opferstruktur (104) auf der Oberfläche (114) des Siliciumcarbid-Substrats (102) unter Ausbildung einer chemischen Verbindung mit dem Silicium und/oder Kohlenstoff des Substrats (102) aufgebracht wird.
  2. Verfahren (400) gemäß Anspruch 1, wobei das Bestrahlen (402) der Opferstruktur (104) mit einem Laserstrahl (108) aufweist: Bestrahlen der Opferstruktur (104) mit einem oder mehreren Laserpulsen eines ersten Laserstrahls (108), so dass Material (112) der Opferstruktur (104) aus der Opferstruktur (104) in Richtung der Oberfläche (114) des Substrats (102) herausgelöst wird; und Bestrahlen des herausgelösten Materials (112) innerhalb des Bereichs (118) des Transferabstandes (106) mit einem oder mehreren Laserpulsen des ersten Laserstrahls (108) oder eines zweiten Laserstrahls (108).
  3. Verfahren (400) gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das auf der Oberfläche (114) aufgebrachte Material der Opferstruktur (104) eine Metalllegierung mit dem Silicium und/oder Kohlenstoff des Substrats (102) ausbildet.
  4. Verfahren (400) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Transferabstand (106) ungefähr 0 bis ungefähr 100 µm beträgt.
  5. Verfahren (400) gemäß Anspruch 2, wobei während des Bestrahlens des herausgelösten Materials in einem Bereich (118) zwischen der Opferstruktur (104) und der Oberfläche (114) des Siliciumcarbid-Substrats (102) ein Gasdruck in einem Bereich von ungefähr 10-3 mbar bis kleiner 1 bar angelegt wird.
  6. Verfahren (400) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Opferstruktur (104) eine Metallschicht auf einer Platte, vorzugsweise aus einem Glas oder einem Kunststoff, aufweist, wobei die Platte durchlässig ist für den Laserstrahl (108), und wobei das Metall der Metallschicht das Material ist, das mittels des Laserstrahls (108) auf der Oberfläche (114) aufgebracht wird.
  7. Verfahren (400) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Laserstrahl (108) gepulst ist, wobei die Pulslänge in einem Bereich von ungefähr 30 ns bis ungefähr 200 ns liegt.
  8. Verfahren (400) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektrische Kontaktstruktur (110) einen Drain-Kontakt einer Transistorstruktur bildet.
  9. Elektrisches Bauelement, aufweisend: ein Siliziumcarbid-Substrat (102); und eine elektrische Kontaktstruktur (110) auf einer Oberfläche (114) des Siliziumcarbid-Substrats (102), die mittels eines Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt wurde.
  10. Vorrichtung (100) zum Ausbilden einer elektrischen Kontaktstruktur (110) auf einem Siliciumcarbid-Substrat (102), die Vorrichtung (100) aufweisend: eine Kammer (116) mit einer ersten Haltevorrichtung, die zum Halten des Siliciumcarbid-Substrats (102) eingerichtet ist, und einer zweiten Haltevorrichtung, die zum Halten einer Opferstruktur (104) eingerichtet ist, derart, dass die Opferstruktur (104) in einem Transferabstand (106) zu einer Oberfläche (114) des Siliciumcarbid-Substrats (102) beabstandet und für einen Laserstrahl (108) abtastbar angeordnet werden kann, und der Transferabstand (106) einstellbar ist, und einen Laser, der zum Emittieren von Laserpulsen und zum Abtasten der Opferstruktur (104) mittels der Laserpulse eingerichtet ist; wobei die Kammer (116) derart eingerichtet ist, dass der Gasdruck der Kammer (116) in einem Bereich (118) zwischen der Opferstruktur (104) und der Oberfläche (114) des Siliciumcarbid-Substrats (102) einstellbar ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US4752455A (en) * 1986-05-27 1988-06-21 Kms Fusion, Inc. Pulsed laser microfabrication
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WO2015189432A1 (en) * 2014-06-13 2015-12-17 Irepa Laser Method for manufacturing selective surface deposition using a pulsed radiation treatment

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