DE19944144C2 - Verfahren zur Herstellung von vergrabenen Kontakten und Leitbahnen in kristallinen Siliziumkarbid-Halbleitersubstraten - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von vergrabenen Kontakten und Leitbahnen in kristallinen Siliziumkarbid-Halbleitersubstraten

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Abstract

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Kontakte und Leitbahnen in kristallinen SiC-Halbleitersubstraten mit geringerem Kosten- und Herstellungsaufwand sowie gutem Grenzflächenverhalten herzustellen, wenn eine Schicht über den Kontakten bzw. Leitbahnen aus SiC erforderlich ist. DOLLAR A Die Siliziumkarbid-Halbleitersubstrate werden mit Aluminium bei Temperaturenvon 300 bis 1000 DEG C mit einer Ionendosis von 3 x 10·17· bis 3 x 10·18· cm·-2· und einer Ionenenergie von 200 keV bis 5 MeV implantiert. Die Ionenimplantation kann in mehreren Schritten erfolgen, wobei die Parameter in den einzelnen Schritten unterschiedlich gewählt werden können. Nach der Ionenimplantation wird eine thermische Ausheilung bei Temperaturen zwischen 1000 und 1800 DEG C vorgenommen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von vergrabenen Kontakten und Leitbahnen in kristallinen Siliziumkarbid-Halbleitersubstraten. Der Einsatz der Erfin­ dung ist insbesondere für die Herstellung hitzebeständiger elektronischer Bauelemente auf der Basis von Siliziumkarbid - nachfolgend als SiC bezeichnet - gegeben.
Es ist bereits bekannt, daß auf der Oberfläche dotierter SiC-Bereiche Kontakte und Leitbahnen mittels abgeschiedener Metallschichtsysteme erzeugt werden können (V. Saxena and A. J. Steckl in SiC Materials and Devices, Semiconductor and Semimetals, Vol. 52 (Yoon Soo Park, ed.), Academic Press, 1998, pp. 77).
Zur Herstellung ohmscher Kontakte auf einem SiC-Halbleiterkörper ist ein Verfahren bekannt, das Ionen als Dotierstoffe einsetzt, wobei Masken aus Siliziumdioxid verwen­ det werden und das Abätzen mit einem Chlor enthaltenden Ätzgas in einem Plasmare­ aktor erfolgt (DE-PS 44 06 769).
Aus Honghua, D., et al., "Chemistry and Structure of Beta Silicon Carbide Implanted with High- Dose Aluminium", in: J. Am. Ceram. Soc., 76 [2], 330-335 (1993), ist es zwar bekannt, Siliziumkarbid Einkristalle mit hohen Dosen Aluminium zu implantieren, die in den Bereich von 1016 bis 1018 reichen können, und daß bei Implantationtemperaturen von 500°C ein in situ dynamisches Annealing mit vollständiger Wiederherstellung der einkristallinen Struktur erfolgt. Jedoch stellen Honghua et al. lediglich ein Ausbilden der schlecht leitenden Alumiumkarbid- Verbindung AL4C3 ohne Segregation des reinen Aluminiums fest.
Zum Schutz der Kontakte oder zur Modifikation des Halbleiterbauelements ist es allgemein bekannt, Deckschichten aufzubringen. Sollen diese aus SiC sein, können sie in guter Qualität mittels Epitaxie-Verfahren aufgebracht werden. Die Epitaxie- Verfahren sind teuer und aufwendig, an den Grenzflächen treten häufig Probleme mit der Kristallqualität auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Kontakte und Leitbahnen in kristallinen SiC- Halbleitersubstraten mit geringerem Kosten- und Herstellungsaufwand sowie gutem Grenzflächenverhalten herzustellen, wenn eine Schicht über den Kontakten bzw. Leitbahnen aus SiC erforderlich ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die in den Patentansprüchen aufgeführten Merkmalen gelöst. Dabei werden die Parameter so gewählt, daß die Implantations­ temperatur mindestens 600°C beträgt und die Al-Konzentration in dem gewünschten Tiefenbereich zur Ausbildung der Kontakten und Leitbahnen mindestens 10 at% beträgt.
Der wesentliche Vorteil der Erfindung liegt in der Erzeugung einer vergrabenen Schicht im SiC, d. h. es entfallen die im Stand der Technik beschriebenen Schwierigkeiten und Qualitätsprobleme beim Aufbringen der Deckschicht.
Außerdem weist die Anwendung der Erfindung folgende Vorzüge auf:
Das verwendete Verfahren der Ionenimplantation ist voll kompatibel mit anderen Prozeßschritten bei der Herstellung von SiC-Halbleiterbauelementen. So erfolgt auch die selektive Dotierung von SiC-Halbleitersubstraten mittels Ionenimplantation. Die laterale Strukturierung kann durch übliche Maskentechniken in hoher Genauigkeit erfolgen. Tiefenposition und vertikale Ausdehnung können sehr exakt über die Im­ plantationsparameter Ionenenergie und Ionendosis bestimmt werden. Die Leitbahnen bzw. Kontakte sind vor Oberflächeneinflüssen durch das darüberliegende Substrat geschützt. Die thermische Stabilität der Leitbahnen und Kontakte ist im Vergleich zu leitenden Oberflächenbereichen stark verbessert, da die Al-Diffusion im kristallinen SiC-Substrat bis zu Temperaturen von 1600°C vernachlässigbar klein ist. Die In­ tegrationsdichte der SiC-Bauelemente kann wesentlich erhöht werden, da es möglich ist, mehrere Leitbahnebenen durch Anwendung verschiedener Implantationsenergien zu erzeugen. Die Kristallinität des Substrates bleibt bei der erhöhten Substrattempera­ tur erhalten, wodurch elektrisch aktive, halbleitende Bereiche (z. B. pn-Übergänge) die erforderlichen Parameter wie hohe Ladungsträgeraktivierung und Beweglichkeit aufweisen. Die für einen guten Kontakt zu p-leitenden SiC-Schichten notwendige hohe p-Dotierung an der Grenzfläche zwischen Kontakt bzw. Leibahn und Halbleiter ist wegen des Al-Tiefenprofils automatisch gewährleistet.
Die Erfindung wird nachstehend an drei Ausführungsbeispielen erläutert:
Ausführungsbeispiel 1
Ein SiC-Substrat wird bei einer Temperatur von 800°C mit Aluminiumionen (Ionen­ energie: 300 keV, Ionendosis 1 × 1018 cm-2) implantiert. In einem Tiefenbereich von etwa 380 bis 440 nm bildet sich eine leitfähige Schicht, deren spezifischer Widerstand kleiner als 5 × 10-4 Ωcm ist.
Ausführungsbeispiel 2
Ein SiC-Substrat wird bei einer Temperatur von 600°C in zwei Schritten mit Aluminiu­ mionen implantiert. Energie und Dosis betragen 200 keV und 1,5 × 1017 cm-2 bei der ersten sowie 300 keV und 1,8 × 1017 cm-2 bei der zweiten Implantation. Durch Überlap­ pung der Implantationsprofile entsteht in einem Tiefenbereich zwischen 280 nm und 410 nm eine metallisch leitende Schicht mit einem Aluminiumanteil von etwa 15 at%. Das SiC-Substrat wird nach den Implantationen für 15 Minuten in Argonatmosphäre bei 1550°C ausgeheilt. Dadurch wird die Zahl der Schäden im SiC-Kristallgitter ober­ halb dieser Schicht weiter reduziert.
Ausführungsbeispiel 3
Ein SiC-Substrat wird bei 600°C mit 2 MeV Energie und 5 × 1018 cm-2 Dosis mit Aluminiumionen implantiert und anschließend bei 1450°C 30 Minuten lang in Argonatmosphäre ausgeheilt. In einem zweiten Sehritt erfolgt eine Aluminiu­ mimplantation bei 600°C mit einer Energie von 200 keV und einer Dosis von 5 × 1017 cm-2. Es erfolgt eine weitere 30minütige Ausheilung bei 1450°C. Im Ergebnis dieses Prozesses entstehen im SiC-Substrat zwei metallisch leitende Ebenen in den Tiefen­ bereichen 1,4 bis 1,5 µm und 280 bis 310 nm. Die tieferliegende leitende Schicht bildet einen guten Ohmschen Kontakt zur benachbarten p-leitenden Schicht aus, die sich in den Flanken des Aluminiumprofils gebildet hat.

Claims (6)

1. Verfahren zur Herstellung von vergrabenen Kontakten und Leitbahnen in kristallinen Siliziumkarbid-Halbleitersubstraten, dadurch gekennzeichnet, daß die Siliziumkarbid-Halbleitersubstrate mit Aluminium bei Temperaturen von 600 bis 1000°C mit einer Ionendosis von 3 × 1017 bis 3 × 1018 cm-2 und einer Ionen­ energie von 200 keV bis 5 MeV implantiert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionenimplantati­ on in mehreren Schritten ausgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Parameter in den einzelnen Schritten unterschiedlich gewählt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Siliziumkarbid-Halbleitersubstrate nach der Ionenimplantation bei einer Tempe­ ratur von 1000 bis 1800°C thermisch ausgeheilt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aushei­ lung nach Abschluß der Ionenimplantation vorgenommen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausheilung nach jedem Implantationsschritt ausgeführt wird.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4406769C2 (de) * 1994-03-02 1997-10-16 Daimler Benz Ag Verfahren zur Herstellung ohmscher Kontakte auf einem SiC-Halbleiterkörper
DE19741725A1 (de) * 1997-09-22 1999-03-25 Rossendorf Forschzent Verfahren zur Erzeugung einer dotierten Schicht in Siliziumkarbid

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4406769C2 (de) * 1994-03-02 1997-10-16 Daimler Benz Ag Verfahren zur Herstellung ohmscher Kontakte auf einem SiC-Halbleiterkörper
DE19741725A1 (de) * 1997-09-22 1999-03-25 Rossendorf Forschzent Verfahren zur Erzeugung einer dotierten Schicht in Siliziumkarbid

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HEERA, V., et al.: "Crystallization and surface erosion of SiC by ion irradiation at elevated temperatures", In: J. of Appl.Phys., Vol. 85, 1999, S. 1378-1386 *
HEERA, V., et al.: "Phase formation due to high dose aluninium implantation into silicon carbide",In: J. of Appl.Phys., Vol. 87, 2000, S. 78-85 *
HONGHUA, D., et al.: "Chemistry and Structure of Beta Silicon Carbide Implanted with High-Dose Aluminium", In: J.Am.Ceram.Soc. 76,330-335,(1993) *

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