EP1116263A2 - Verfahren zum herstellen eines ohmschen kontakts - Google Patents

Verfahren zum herstellen eines ohmschen kontakts

Info

Publication number
EP1116263A2
EP1116263A2 EP99969531A EP99969531A EP1116263A2 EP 1116263 A2 EP1116263 A2 EP 1116263A2 EP 99969531 A EP99969531 A EP 99969531A EP 99969531 A EP99969531 A EP 99969531A EP 1116263 A2 EP1116263 A2 EP 1116263A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
ohmic contact
contact
metal
substrate
schottky
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP99969531A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Roland Rupp
Arno Wiedenhofer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SiCED Electronics Development GmbH and Co KG
Original Assignee
SiCED Electronics Development GmbH and Co KG
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SiCED Electronics Development GmbH and Co KG, Siemens AG filed Critical SiCED Electronics Development GmbH and Co KG
Publication of EP1116263A2 publication Critical patent/EP1116263A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/16—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table
    • H01L29/1608—Silicon carbide
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/0445—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising crystalline silicon carbide
    • H01L21/048—Making electrodes
    • H01L21/0485—Ohmic electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/43—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/45—Ohmic electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/43—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/47—Schottky barrier electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66053—Multistep manufacturing processes of devices having a semiconductor body comprising crystalline silicon carbide
    • H01L29/6606—Multistep manufacturing processes of devices having a semiconductor body comprising crystalline silicon carbide the devices being controllable only by variation of the electric current supplied or the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched, e.g. two-terminal devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/86—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched
    • H01L29/861—Diodes
    • H01L29/872—Schottky diodes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S438/00—Semiconductor device manufacturing: process
    • Y10S438/931—Silicon carbide semiconductor

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a
  • Component with a substrate made of SiC which comprises at least one ohmic contact and at least one Schottky contact.
  • the invention relates in particular to a method in which - possibly several times - temperatures of above about 950 ° C. are reached.
  • ohmic contacts which are produced as alloyed Ni contacts on n-doped SiC.
  • the alloying of the contact must be carried out at temperatures of at least 950 ° C. /
  • other metals such as Ti can also give ohmic contact with a sufficiently low resistance immediately after deposition, but a subsequent temperature load leads to an unacceptable irreversible deterioration of ohmic contact even at 150 ° C: after brief heating to 300 ° C the ohmic contact already shows Schottky behavior. Contact with Ti is therefore not a real alternative to conventional Ni contact.
  • the surface is in a very good condition for producing the Schottky contact
  • an ohmic contact is subsequently created on the back of the wafer, which, as described above, has to be annealed at 950 ° C.
  • the Schottky metallization on the front has lost its rectifying behavior as a result of the annealing
  • the backside contact is first created and then by e.g. wet chemical Sch ritte tries to condition the front so that it is suitable for Schottky metallization.
  • the reproducibility and the rectifying behavior is usually significantly worse than directly after annealing in a hydrogen atmosphere.
  • US Pat. No. 5,389,799 describes a semiconductor device in the manufacture of which the metal for an ohmic contact is made after an epitaxial growth.
  • a manufacturing method for an ohmic contact made of platinum on SiC is described in US Pat. No. 5,409,859.
  • a doped SiC layer is produced on a p-SiC single crystal and a layer of platinum is deposited thereon to produce the ohmic contact.
  • the ohmic contact can also heal. While the first annealing takes place before the deposition of the (platinum) metal, the second annealing takes place after the deposition of the (platinum) metal.
  • the object of the present invention is now to provide a method for producing components with at least one ohmic contact and at least one Schottky contact, in which the generation of the ohmic contact does not lead to any deterioration of other structures on the component and the ohmic contact in turn compared to later ones Process steps at high temperatures is insensitive.
  • the method according to the invention for producing a component with a substrate made of SiC, which comprises at least one ohmic contact, which in addition to the step of applying a first metal layer for the ohmic contact includes at least one step in which the substrate is brought to a high temperature , is characterized in that the application of the first metal layer for the ohmic contact takes place before the last step, in which the substrate is brought to a high temperature.
  • Nb, Ta, Mo or W is preferably used as the first metal for the ohmic contact.
  • a Schottky diode can thus be produced on an SiC substrate by applying a first metal layer for ohmic contact to the substrate, then applying an epitaxial layer at a temperature of more than 1300 ° C. and then the
  • Schottky contact is generated by applying a second metal to the epitaxial layer. These process steps can also include annealing and cooling, the application of a contact reinforcement layer on the Schottky contact, structuring of the Schottky metal, application of a contact reinforcement layer on the metal of the ohmic contact on the second side (rear side) of the substrate, and possibly. connect the separation of the substrate into individual chips.
  • the heating of the substrate during epitaxy is used according to the invention for the production of the ohmic contact.
  • Ti or Ni is preferably used as the second metal for the Schottky contact.
  • the epitaxy and a possible subsequent annealing takes place in a hydrogen atmosphere or in an argon atmosphere.
  • the following steps are carried out before the first metal is applied to the back of the substrate: growth of an epitaxial layer, production of an implantation mask over the Surface of the epitaxial layer so that an edge area remains free, implanting foreign atoms in the edge area so that an implanted edge (guard ring) results, removing the implantation mask.
  • This is followed by the application of the back metal and then the annealing step required to activate the implanted foreign atoms.
  • the first metal is applied to the back of the substrate before the last step of the manufacturing process, in which the component is brought to a high temperature.
  • the annealing for activation of the implanted ions is preferably carried out at 1400 ° C. to 1700 ° C. for a period of up to one hour and under an argon or hydrogen atmosphere.
  • the component is cooled after the annealing, in particular under a hydrogen atmosphere.
  • the implantation can be carried out in such a way that a so-called box profile with an essentially constant concentration of foreign atoms results over a predetermined depth below the surface of the substrate.
  • the individual chips are preferably separated by sawing the substrate.
  • the method according to the invention has the advantage that the overall process for producing the component is clearly folds and accelerates. Furthermore, the Schottky metallization directly after the epitaxy or a possible tempering under hydrogen increases the quality and yield (reproducibility) of Schottky diodes, and the ohmic back contact that is produced is stable up to over 1000 ° C. The ohmic back contact that arises is thus " also interesting for the production of components for high-temperature applications such as JFETs.
  • La to e show the sequence of the method according to the invention using a first Schottky diode.
  • a first Schottky diode is shown in cross section in FIGS.
  • the Schottky diode comprises an SiC substrate 1 on which an ohmic contact and a Schottky contact are to be made (FIG. 1 a).
  • a first metal for an ohmic contact 2 (FIG. 1b) is applied to the substrate 1 on a second side (rear side) of the substrate.
  • Ni is not suitable as a contact material due to the high temperatures at at least some tempering steps, since this metal can spread very far in the SiC wafer at temperatures well below 1300 ° C due to diffusion along dislocations and thus the electrical properties of the Semiconductor negatively affected. Ni can also evaporate and thus contaminate the process atmosphere. This means that there is hardly any uncontrolled contamination of the surface, which is to be prepared for the Schottky metallization by this tempering step to avoid.
  • the metals Nb, Ta, Mo, W are suitable for ohmic contact formation at 1300 ° C.
  • the first metal is therefore preferably niobium, tantalum, molybdenum or tungsten.
  • an epitaxial layer 3 is grown on a first side (front side) of the substrate 1 in the method according to the invention.
  • a second metal layer 4 is applied to the epitaxial layer 3 (FIG. 1d), so that there is a Schottky contact on the epitaxial layer 3.
  • the metal used for the Schottky contact can e.g. Be Ti or Ni.
  • the annealing and cooling of the substrate for the growth of the epitaxial layer 3 and the thermal formation of the ohmic contact between the first metal and the back are combined in one step.
  • Annealing and cooling are preferably carried out in a hydrogen atmosphere or in an argon atmosphere with the temporary addition of silane, silicon hydrates or hydrocarbons.
  • Guard ring is used to change the field distribution at the edge of the component so that the edge leakage current due to the inhomogeneous distribution of the electric field at the edge of the metal layer results in, suppressed or at least reduced.
  • an epitaxial layer 3 is grown before the first metal 2 is applied to the back of the substrate 1 (FIGS. 2a and 2b).
  • An implantation mask (not shown) is then produced over the surface of the epitaxial layer, so that an edge region of the surface of the component remains free. Foreign atoms are implanted in this edge region (FIG. 2 c), so that an implanted edge 6 results, which is referred to as guard ring or junction terminated extension (JTE).
  • the implanted edge 6 is doped differently from the epitaxial layer 3, so it has a different conductivity type.
  • the implantation can take place in such a way that a so-called box profile with a doping concentration results which, starting from the surface of the substrate, remains constant over a predetermined depth.
  • the metal for the ohmic contact is applied to the back of the substrate (still Fig. 2c).
  • the annealing required to activate the implanted ions and at the same time to form the ohmic contact is e.g. at 1400 ° C to 1700 ° C for up to one hour under an argon or hydrogen atmosphere.
  • the subsequent cooling of the substrate is preferably carried out under a hydrogen atmosphere.
  • the Schottky contact is made and, if necessary, structured.
  • a contact reinforcement layer 5 is in turn applied to the metal of the rear side contact 2, as in FIG.
  • the method according to the invention has hitherto considered processes that are completely independent, namely the preparation of the front side of an SiC wafer for the Schottky metallization and the formation of the ohmic rear side contact, combined into one process. This avoids the previously inevitable, undesirable mutual impairment of these processes.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Bauelements mit einem Substrat (1) aus SiC, das mindestens einen ohmschen Kontakt (2) und mindestens einen Schottky-Kontakt (4) umfaßt, bei dem das Bauelement mindestens beim Aufwachsen einer Epitaxieschicht (3) auf eine Temperatur von mehr als 1300°C gebracht wird. Damit das Erzeugen des ohmschen Kontaktes zu keiner Verschlechterung anderer Strukturen auf dem Bauelement führt und der ohmsche Kontakt seinerseits gegenüber späteren Verfahrensschritten bei hohen Temperaturen unempfindlich ist, wird vorgeschlagen, daß das Aufbringen des ersten Metalls auf das Substrat (1) für den ohmschen Kontakt (2) vor dem Aufwachsen der Epitaxieschicht (3) erfolgt.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Herstellen eines ohmschen Kontakts
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines
Bauelements mit einem Substrat aus SiC, das mindestens einen ohmschen Kontakt und mindestens einen Schottky-Kontakt umfaßt. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren, bei dem - evtl. mehrfach - Temperaturen von über etwa 950 °C er- reicht werden.
Um die theoretisch sehr geringen on state Verluste von SiC- Bauelementen wie Schottky- und pn-Dioden oder auch FETs in realen Strukturen tatsächlich zu erreichen, ist es notwendig, ohmsche Kontakte zur Verfügung zu haben deren Kontaktwiderstand so niedrig ist, daß er gegenüber dem Innenwiderstand des Bauelements vernachlässigbar ist. Es wird allgemein ein Wert von unter 10"5 Ω cm2 für diesen Kontaktwiderstand angestrebt. Weiterhin muß dieser Kontakt stabil sein, d.h. daß sich z.B. seine elektrischen Eigenschaften bei einer Temperaturexposition bis 300°C nicht verschlechtern dürfen.
Diese Anforderungen werden bis heute nur mit ohmschen Kontakten erreicht, die als einlegierte Ni-Kontakte auf n-dotiertem SiC hergestellt werden. Das Legieren des Kontakts muß dabei bei Temperaturen von mindestens 950°C durchgeführt werden. /Andere Metalle wie z.B. Ti können bei bestimmten Oberflächenvorbereitungen auch direkt nach der Abscheidung einen ohmschen Kontakt mit hinreichend niedrigem Widerstand ergeben, eine nachfolgende Temperaturbelastung führt aber bereits bei 150°C zu einer inakzeptablen irreversiblen Verschlechterung des ohmschen Kontakts: Nach kurzzeitigem Aufheizen auf 300°C zeigt der ohmsche Kontakt bereits Schottky-Verhalten. Der Kontakt mit Ti stellt damit keine echte Alternative zum her- kö mlichen Ni-Kontakt dar. Ein Beispiel für die Schwierigkeit, die Kontaktherstellung und andere Prozeßschritte so aufeinander abzustimmen, daß sie sich nicht gegenseitig negativ beeinflussen, ist der Prozeß zur Herstellung von Schottky-Dioden: Man ist bestrebt, das Schottky-Metall (Ti oder auch Ni) direkt nach einem Hochtem- peratur-Annealingschritt bei mehr als 1400°C unter Wasser-" Stoffatmosphäre auf die SiC-Oberflache durch Sputtern oder Aufdampfen aufzubringen. Nach diesem Annealing-Prozeß ist die Oberfläche in einem für die Herstellung des Schottky- Kontak- tes sehr gut geeignetem Zustand. Wird anschließend jedoch ein ohmscher Kontakt auf der Wafer-Rückseite erzeugt, der wie oben beschrieben bei 950°C getempert werden muß, so hat die Schottky-Metallisierung auf der Vorderseite durch das Tempern ihr gleichrichtendes Verhalten eingebüßt. Daher geht man der- zeit so vor: Nach dem Wasserstoff-Annealing wird zunächst der Rückseitenkontakt erzeugt und anschließend durch z. B. naßchemische Schritte versucht, die Vorderseite so zu konditio- nieren, daß sie für die Schottky-Metallisierung geeignet ist. Die Reproduzierbarkeit und das gleichrichtende Verhalten ist dabei in der Regel deutlich schlechter als direkt nach dem Tempern in Wasserstoffatmosphäre .
Damit entstehen durch den notwendigen Anneaiingschritt zu dem Einlegieren von Ni bei 950°C deutliche Einschränkungen in be- zug auf den Ablauf des Gesamtprozesses bei der Herstellung des Bauelements.
Aus dem Patent -Abstract zur JP 58-138027 A ist die allgemeine Herstellung eines ohmschen Ni-Kontaktes auf einem SiC-Sub- strat durch Verdampfen von Metall und anschließendes Aufheizen des Substrats bekannt. Ein Hinweis auf die Reihenfolge der Verfahrensschritte und insbesondere auf die Position des Schrittes, bei dem Metall auf dem Substrat abgeschieden wird, in einem Verfahren zum Herstellen von Bauelementen mit einem ohmschen Kontakt und mit einem Schottky-Kontakt findet sich jedoch nicht. Weiterhin wird in der DE 20 28 016 A ein Verfahren angegeben, mit dem bei verhältnismäßig geringer Temperatur von z.B. 700°C ein zuverlässiger metallischer Kontakt auf einem SiC- Halbleiter erzeugt wird. Die Position des Schrittes, bei dem Metall auf dem Halbleiter abgeschieden wird, geht aus der DE 20 28 076 A wiederum nicht hervor.
In der US 5 , 389 , 799 wird eine Halbleitervorrichtung beschrieben, bei deren Herstellung das Metall für einen ohmschen Kon- takt nach einem epitaktischen Aufwachsen erfolgt.
Aus der US 5, 409, 859 ist ein Herstellungsverfahren für einen ohmschen Kontakt aus Platin auf SiC beschrieben. Dabei wird eine dotierte SiC-Schicht auf einem p-SiC-Einkristall erzeugt und darauf zur Erzeugung des ohmschen Kontakts eine Schicht aus Platin abgeschieden. Ein Ausheilen (= Aufheizen auf eine erhöhte Temperatur) kann nach einem Implantieren von Fremdatomen in die SiC-Schicht erfolgen (post-implant-annealing) . Außerdem kann ein Ausheilen des ohmschen Kontaktes erfolgen. Während das erste Ausheilen vor dem Abscheiden des (Platin-) Metalls erfolgt, findet das zweite Ausheilen nach dem Abscheiden des (Platin-) Metalls statt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, ein Verfahren zum Herstellen von Bauelementen mit mindestens einem ohmschen Kontakt und mindestens einem Schottky-Kontakt anzugeben, bei dem das Erzeugen des ohmschen Kontaktes zu keiner Verschlechterung anderer Strukturen auf dem Bauelement führt und der ohmsche Kontakt seinerseits gegenüber späteren Verfahrens- schritten bei hohen Temperaturen unempfindlich ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Erfindung beruht darauf, das bei der Herstellung des SiC- Bauelements mehrfach notwendige Tempern zusammenzufassen, d.h. die Herstellung des ohmschen Kontaktes bereits während des Postimplant-Annealings bzw. während des Epitaxie- Schrit- tes vorzunehmen. Dadurch ergibt sich eine größtmögliche
Straffung des Herstellungsprozesses. ~
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Bauelements mit einem Substrat aus SiC, das mindestens einen ohm- sehen Kontakt umfaßt, das neben dem Schritt des Aufbringens einer ersten Metallschicht für den ohmschen Kontakt mindestens einen Schritt beinhaltet, bei dem das Substrat auf eine hohe Temperatur gebracht wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß das Aufbringen der ersten Metallschicht für den ohmschen Kontakt vor dem letzten Schritt erfolgt, bei dem das Substrat auf eine hohe Temperatur gebracht wird.
Vorzugsweise wird als erstes Metall für den ohmschen Kontakt Nb, Ta, Mo oder W verwendet.
Insbesondere kann also eine Schottky-Diode auf einem SiC- Substrat hergestellt werden, indem eine erste Metallschicht für einen ohmschen Kontakt auf dem Substrat aufgebracht wird, dann eine Epitaxieschicht bei einer Temperatur von mehr als 1300°C auf dem Substrat aufgebracht wird und danach der
Schottky-Kontakt durch Aufbringen eines zweiten Metalls auf die Epitaxieschicht erzeugt wird. An diese Verfahrensschritte kann sich noch ein Tempern und ein Abkühlen, das Aufbringen einer Kontaktverstärkungsschicht auf dem Schottky-Kontakt, Strukturieren des Schottky-Metalls, Aufbringen einer Kontaktverstärkungsschicht auf das Metall des ohmschen Kontakts auf der zweiten Seite (Rückseite) des Substrats sowie u.U. das Separieren des Substrats in einzelne Chips anschließen. Dabei wird das Aufheizen des Substrats bei der Epitaxie erfindungs- gemäß für die Erzeugung des ohmschen Kontaktes ausgenutzt.
Vorzugsweise wird als zweites Metall für den Schottky-Kontakt Ti oder Ni verwendet. In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens erfolgt die Epitaxie und ein mögliches nachfolgendes Tempern in einer Wasserstoffatmosphäre oder in einer Argonatmosphäre.
Um zur Verbesserung des Feldverlaufs am Rand des Bauelements einen sog. Guard-ring an der Oberfläche des Bauelements zu erzeugen, werden vor dem Aufbringen des ersten Metalls auf die Rückseite des Substrats die Schritte durchgeführt: Auf- wachsen einer Epitaxieschicht, Erzeugen einer Implantationsmaske über der Oberfläche der Epitaxieschicht, so daß ein Randbereich frei bleibt, Implantieren von Fremdatomen in dem Randbereich, so daß sich ein implantierter Rand (guard ring) ergibt, Entfernen der Implantationsmaske . Danach folgt das Aufbringen des Rückseitenmetalls und anschließend der zum Aktivieren der implantierten Fremdatome notwendige Temperschritt. Mit anderen Worten, das erste Metall wird vor dem letzten Schritt des Herstellungsverfahrens, bei dem das Bauelement auf eine hohe Temperatur gebracht wird, auf die Rück- seite des Substrats aufgebracht.
Das Annealing zur Aktivierung der implantierten Ionen erfolgt vorzugsweise bei 1400°C bis 1700°C während einer Dauer von bis zu einer Stunde und unter Argon- oder Wasserstoff- Atmosphäre. Das Abkühlen des Bauelements nach dem Annealing erfolgt insbesondere unter Wasserstoff-Atmosphäre.
Das Implantieren kann derart durchgeführt werden, daß sich ein sog. Box-Profil mit einer im wesentlichen über eine vor- gegebene Tiefe unter der Oberfläche des Substrats konstanten Fremdatomkonzentration ergibt.
Das Separieren der einzelnen Chips erfolgt vorzugsweise durch Sägen des Substrats.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß der Gesamtprozeß zur Herstellung des Bauelements deutlich verein- facht und beschleunigt wird. Ferner wird durch die mögliche Schottky-Metallisierung direkt nach der Epitaxie oder einer möglichen Temperung unter Wasserstoff die Qualität und Ausbeute (Reproduzierbarkeit) bei Schottkydioden erhöht, und der entstandene ohmsche Rückseitenkontakt ist stabil bis über 1000°C. Der entstandene ohmsche Rückseitenkontakt ist somit" auch interessant für die Herstellung von Bauelementen für Hochtemperaturanwendungen wie z.B. JFETs.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird.
Fig. la bis e zeigen den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand einer ersten Schottky-Diode .
Fig. 2a bis f zeigen den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand einer zweiten Schottky-Diode.
In Fig. la bis e ist eine erste Schottky-Diode im Querschnitt gezeigt. Die Schottky-Diode umfaßt ein SiC-Substrat 1, auf dem ein ohmscher Kontakt und ein Schottky-Kontakt hergestellt werden soll (Fig. la) .
Auf das Substrat 1 wird auf einer zweiten Seite (Rückseite) des Substrats ein erstes Metall für einen ohmschen Kontakt 2 (Fig. lb) aufgebracht. Dabei eignet sich jedoch Ni als Kontaktmaterial wegen der hohen Temperaturen bei wenigstens ei- nigen Temperschritten nicht, da sich dieses Metall bereits bei Temperaturen deutlich unter 1300°C durch Diffusion entlang von Versetzungen sehr weit im SiC-Wafer ausbreiten kann und damit die elektrischen Eigenschaften des Halbleiters negativ beeinflußt. Zudem kann Ni abdampfen und damit die Pro- zeßatmosphäre verunreinigen. Dadurch ist eine unkontrollierte Verschmutzung der Oberfläche, die durch diesen Temperschritt für die Schottky-Metallisierung vorbereitet werden soll kaum zu vermeiden. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß die Metalle Nb, Ta, Mo, W für eine ohmsche Kontaktformierung bei 1300°C bis 1700°C unter Wasserstoff geeignet sind, ohne die Nachteile des Ni aufzuweisen. Alle diese Metalle bilden bei hohen Temperaturen eine gut leitende Zwischenschicht mit SiC, die aus Metallcarbiden und/oder -siliziden besteht. Das erste Metall ist daher vorzugsweise Niob, Tantal, Molybdän oder Wolfram.
Als nächstes wird wie in Fig. lc gezeigt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Epitaxieschicht 3 auf einer ersten Seite (Vorderseite) des Substrats 1 aufwachsen gelassen. Auf der Epitaxieschicht 3 wird eine zweite Metallschicht 4 aufgebracht (Fig. ld) , so daß sich ein Schottky-Kontakt auf der Epitaxieschicht 3 ergibt. Das für den Schottky-Kontakt verwendete Metall kann z.B. Ti oder Ni sein.
Erfindungsgemäß wird nach dem Aufbringen von Metall das Tempern und Abkühlen des Substrats zu dem Aufwachsen der Epita- xieschicht 3 und das thermische Bilden des ohmschen Kontaktes zwischen dem ersten Metall und der Rückseite zu einem Schritt zusammengefaßt. Das Tempern und das Abkühlen erfolgt vorzugsweise in einer Wasserstoffat osphäre oder in einer Argonatmosphäre unter zeitweiliger Zugabe von Silan, Siliziumwasser- Stoffen oder Kohlenwasserstoffen.
Schließlich kann zur Fertigstellung des Bauelements noch das Aufbringen einer Kontaktverstärkungsschicht auf das Schottky- Metall 4, eine Strukturierung des Schottky-Metalls 4, das Aufbringen einer Kontaktverstärkungsschicht 5 auf das Metall 2 auf der Rückseite des Substrats 1 (Fig. le) und das Separieren in einzelne Chips z.B. durch Sägen erfolgen.
In Fig. 2a bis f ist das Verfahren zum Herstellen einer Schottky-Diode mit einem sog. Guard-ring dargestellt. Der
Guard-ring dient dazu, die Feldverteilung am Rand des Bauelements so zu verändern, daß der Kanten-Leckstrom, der sich aufgrund der inhomogenen Verteilung des elektrischen Feldes an der Kante der Metallschicht ergibt, unterdrückt oder zumindest reduziert wird. Zur Herstellung des Guard-rings wird vor dem Aufbringen des ersten Metalls 2 auf die Rückseite des Substrats 1 eine Epitaxieschicht 3 aufgewachsen (Fig. 2a und 2b) . Anschließend wird eine (nicht dargestellte) Implantati^ onsmaske über der Oberfläche der Epitaxieschicht erzeugt, so daß ein Randbereich der Oberfläche des Bauelements frei bleibt. In diesem Randbereich werden Fremdatome implantiert (Fig. 2c) , so daß sich ein implantierter Rand 6 ergibt, der mit Guard-ring oder mit Junction Terminated Extension (JTE) bezeichnet wird. Der implantierte Rand 6 ist anders als die Epitaxieschicht 3 dotiert, hat also einen anderen Leitfähigkeitstyp. Insbesondere kann die Implantation derart erfolgen, daß sich ein sog. Box-Profil mit einer Dotierkonzentration ergibt, die von der Oberfläche des Substrats ausgehend über eine vorgegebene Tiefe konstant bleibt.
Die Implantationsmaske wird danach entfernt, und es schließt sich das mit Bezug auf Fig. 1 beschriebene erfindungsgemäße Verfahren an (Fig. 2d und f) . Zunächst wird das Metall für den ohmschen Kontakt auf der Rückseite des Substrats aufgebracht (noch Fig. 2c) . In Fig. 2d wird das erforderliche Annealing zur Aktivierung der implantierten Ionen und gleich- zeitig zum Bilden des ohmschen Kontaktes z.B. bei 1400°C bis 1700°C über die Dauer von bis zu einer Stunde unter Argonoder Wasserstoff-Atmosphäre durchgeführt. Das anschließende Abkühlen des Substrats erfolgt vorzugsweise unter Wasserstoff-Atmosphäre. In Fig. 2e wird der Schottky-Kontakt herge- stellt und gegebenenfalls strukturiert. In Fig. 2f wird wiederum wie in Fig. le eine Kontaktverstärkungsschicht 5 auf dem Metall des Rückseitenkontakts 2 aufgebracht.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden bislang als völ- lig unabhängig erachtete Prozesse, nämlich die Vorbereitung der Vorderseite eines SiC-Wafers für die Schottky- Metallisierung und die Formierung des ohmschen Rückseitenkontaktes, zu einem Prozeß zusammengefaßt. Damit wird die bislang unausweichliche, unerwünschte gegenseitige Beeinträchtigung dieser Prozesse vermieden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Herstellen eines Bauelements mit einem Substrat (1) aus SiC mit mindestens einem ohmschen Kontakt (2) und mit mindestens einem Schottky-Kontakt (4) , das mindestens die Schritte umfaßt: ~
Aufwachsen einer Epitaxieschicht (3) auf einer ersten Seite des Substrats (1) bei einer Temperatur von mehr als 1300°C und Aufbringen eines ersten Metalls für den ohmschen Kontakt (2) auf einer zweiten Seite des Substrats und eines zweiten Metalls für den Schottky-Kontakt (4) auf der Epitaxieschicht (3) bei einer hohen Temperatur, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Auf- bringen des ersten Metalls für den ohmschen Kontakt (2) vor Aufwachsen der Epitaxieschicht (3) erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das erste Metall für den ohmschen Kontakt (2) Nb, Ta, Mo oder W umfaßt.
3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das zweite Metall für den Schottky-Kontakt (4) Ti oder Ni umfaßt.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Epitaxie und ein mögliches nachfolgendes Tempern in einer Wasserstoffatmosphäre oder in einer Argonatmosphäre unter Zugabe von Silan, Siliziumwasserstoffen oder Kohlenwasserstoffen bei einer Temperatur von mehr als 1300°C erfolgt.
EP99969531A 1998-09-23 1999-09-10 Verfahren zum herstellen eines ohmschen kontakts Withdrawn EP1116263A2 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19843648 1998-09-23
DE19843648 1998-09-23
PCT/DE1999/002875 WO2000017919A2 (de) 1998-09-23 1999-09-10 Verfahren zum herstellen eines ohmschen kontakts

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP1116263A2 true EP1116263A2 (de) 2001-07-18

Family

ID=7881984

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP99969531A Withdrawn EP1116263A2 (de) 1998-09-23 1999-09-10 Verfahren zum herstellen eines ohmschen kontakts

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6365494B2 (de)
EP (1) EP1116263A2 (de)
JP (1) JP2002525870A (de)
DE (1) DE19939107A1 (de)
WO (1) WO2000017919A2 (de)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4026312B2 (ja) * 2000-10-20 2007-12-26 富士電機ホールディングス株式会社 炭化珪素半導体ショットキーダイオードおよびその製造方法
US7297626B1 (en) 2001-08-27 2007-11-20 United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Process for nickel silicide Ohmic contacts to n-SiC
US7262434B2 (en) * 2002-03-28 2007-08-28 Rohm Co., Ltd. Semiconductor device with a silicon carbide substrate and ohmic metal layer
US6815323B1 (en) 2003-01-10 2004-11-09 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Ohmic contacts on n-type silicon carbide using carbon films
CN100583439C (zh) * 2004-03-19 2010-01-20 仙童半导体公司 具有碳化硅耐久接触的方法和器件
US9209281B2 (en) * 2007-04-23 2015-12-08 Infineon Technologies Ag Method of manufacturing a device by locally heating one or more metallization layers and by means of selective etching
US8223036B2 (en) * 2008-08-15 2012-07-17 Siemens Energy, Inc. Wireless telemetry electronic circuitry for measuring strain in high-temperature environments
US8803703B2 (en) 2008-08-15 2014-08-12 Siemens Energy, Inc. Electronic circuitry for high-temperature environments
JP2011171551A (ja) * 2010-02-19 2011-09-01 Toyota Motor Corp 半導体装置の製造方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH512822A (de) 1970-03-06 1971-09-15 Bbc Brown Boveri & Cie Verfahren zur Kontaktierung von Siliziumkarbid-Halbleitern
JPS6271271A (ja) 1985-09-24 1987-04-01 Sharp Corp 炭化珪素半導体の電極構造
US5389799A (en) * 1992-06-12 1995-02-14 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device
US5323022A (en) 1992-09-10 1994-06-21 North Carolina State University Platinum ohmic contact to p-type silicon carbide
US5397717A (en) 1993-07-12 1995-03-14 Motorola, Inc. Method of fabricating a silicon carbide vertical MOSFET
US5612232A (en) * 1996-03-29 1997-03-18 Motorola Method of fabricating semiconductor devices and the devices

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO0017919A2 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE19939107A1 (de) 2000-03-30
WO2000017919A3 (de) 2000-11-16
JP2002525870A (ja) 2002-08-13
US20010039105A1 (en) 2001-11-08
WO2000017919A2 (de) 2000-03-30
US6365494B2 (en) 2002-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102016105610B4 (de) Halbleiterbauelement mit einer Graphenschicht und ein Verfahren zu dessen Herstellung
DE2925791C2 (de)
DE69504495T2 (de) Spannungsdurchbruchfeste halbleiterbauelemente aus einkristall-siliziumkarbid und verfahren zu deren herstellung
DE1439935A1 (de) Halbleitereinrichtung und Verfahren zu deren Herstellung
DE3882398T2 (de) Kontakt auf Galliumarsenid und dessen Herstellungsverfahren.
EP1222694A1 (de) SiC-Halbleitervorrichtung mit einem Schottky-Kontakt und Verfahren zu deren Herstellung
DE102010063806B4 (de) Herstellungsverfahren für eine Halbleitervorrichtung
DE102012207309A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung
DE3314879A1 (de) Verfahren zum herstellen von stabilen, niederohmigen kontakten in integrierten halbleiterschaltungen
EP0002731A1 (de) Dünnfilmstruktur für eine Kontaktanordnung und zugehöriges Herstellungsverfahren
DE2805442A1 (de) Verfahren zum herstellen eines schottky-sperrschicht-halbleiterbauelementes
DE3784761T2 (de) Verfahren zur herstellung eines mesfets.
WO2000014805A1 (de) Halbleitervorrichtung mit ohmscher kontaktierung und verfahren zur ohmschen kontaktierung einer halbleitervorrichtung
EP1116263A2 (de) Verfahren zum herstellen eines ohmschen kontakts
DE69027644T2 (de) Verfahren zur Herstellung eines bipolaren Transistors
DE102004055038B4 (de) Nitridhalbleitervorrichtung und deren Herstellungsverfahren
DE2502547A1 (de) Halbleiterkoerper mit bipolartransistor und verfahren zu dessen herstellung
DE102015101966B4 (de) Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements mit Schottkykontakt und Halbleiterbauelement
DE69800026T2 (de) GaAs-basierender MOSFET und Verfahren zur Herstellung
EP1090415B1 (de) Halbleiteranordnung mit ohmscher kontaktierung und verfahren zur kontaktierung einer halbleiteranordnung
EP1139432A2 (de) Schottky-Diode
DE112022004661T5 (de) Siliziumkarbidhalbleitervorrichtung und Herstellungsverfahren
DE10051049B4 (de) Aluminium-Nickel-Kontaktmetallisierung für p-dotiertes SiC und Herstellungsverfahren dafür
DE102015120848B4 (de) Herstellen einer Kontaktschicht auf einem Halbleiterkörper
DE4401341C2 (de) Verfahren zur Herstellung einer Silizidschicht

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20001220

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: SICED ELECTRONICS DEVELOPMENT GMBH & CO KG

RBV Designated contracting states (corrected)

Designated state(s): CH DE FR GB LI SE

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20040401