用于形成电接触的方法和用于形成半导体装置的方法与流程

1.本发明涉及一种用于形成电接触的方法和一种用于形成半导体装置的方法。


背景技术：

2.碳化硅是一种尤其近年来在半导体行业中越来越多地应用的半导体材料。
3.在美国专利8,216,929b2中公开了一种用于在碳化硅衬底上形成(半导体装置)的电接触的方法，其中，首先对碳化硅衬底的表面进行处理，使得其平均粗糙度值小于10nm。然后借助等离子体破坏表面，随后在后续工艺中将薄金属层施加到破坏的表面上。最后，利用激光照射薄金属层。


技术实现要素：

4.本发明所基于的任务在于，提供一种用于在碳化硅表面上形成电接触的方法，该方法减少了工艺步骤的数量。
5.在不同实施例中提供一种用于形成电接触的方法。该方法可以包括利用磨削盘磨削碳化硅表面，该磨削盘具有包含镍或镍化合物的磨削表面。在此，磨削可以这样地进行，使得来自磨削盘的镍或镍化合物的颗粒沉积到经磨削的碳化硅表面中。此外，该方法还可以包括借助激光对经磨削的碳化硅表面进行回火(tempern)，这可以如此进行，即至少一部分沉积的镍颗粒与碳化硅的硅形成硅化镍。
6.在不同实施例中，所描述的方法可以用于形成碳化硅半导体装置，例如晶体管，例如mosfet，例如功率-mosfet。
7.上述方法可以在碳化硅(sic)衬底上形成欧姆接触。电(欧姆)接触可以在碳化硅和硅化镍之间形成。
8.在不同实施例中，可以将碳化硅表面的破坏/粗糙化与将金属布置在破坏/粗糙化的表面上或表面中合并到一个工艺中。在此，用于处理表面的研磨器具可以如此构型，使得在处理碳化硅表面时释放出沉积在破坏/粗糙化表面中的金属颗粒。
9.在下面，对于磨削器具使用术语“磨削盘”。然而，应当理解，磨削器具可以具有不同于通常使用的盘形状的盘形状。磨削器具例如可以是砂轮、是带状或圆柱形的或具有任何其它合适的形状。
10.在不同实施例中提供一种用于在碳化硅上形成电接触的制造方法，其中，可以省去一方面用于制备表面和另一方面用于将金属沉积或嵌入到表面中的两个分离的工艺。
11.将表面的粗糙化/破坏与将镍沉积到表面中相结合，换句话说，省去单独的用于金属沉积工艺，可以意味着降低用于形成导电连接的制造成本。
12.在不同实施例中，导电连接的制造可以如下简化，即利用含镍的磨削盘磨削碳化硅表面和激光回火能够足以形成与碳化硅的导电连接。
13.磨削可以如此进行，使得碳化硅衬底被减薄至约50μm至200μm的厚度，其中，经磨削的表面可以具有大于10nm的平均粗糙度并且在经磨削的表面下方直至至少约100μm和至
多约500nm的深度处存在晶体缺陷和借助磨削盘引入的镍颗粒。
14.此外，回火可以这样地实施，即减少在表面下方的层中的晶体缺陷，至少一部分沉积的镍与碳化硅的硅反应(例如形成硅化镍)并且形成具有接触电阻小于1mωcm2的欧姆接触。
附图说明
15.在从属权利要求和说明书中阐明这些方面的扩展方案。在附图中示出并且在以下描述中更详细地阐述本发明的实施方式。附图示出了：
16.图1a至1c：根据不同实施例的用于形成电接触的方法的示意图；
17.图2：根据不同实施例的用于形成电接触的方法的流程图；和
18.图3：根据不同实施例的用于形成半导体装置的方法的流程图，和
19.图4：借助根据不同实施例的用于形成半导体装置的方法已经制造的半导体装置。
具体实施方式
20.图1a至1c示出根据不同实施例的用于形成电接触16的方法的示意图。
21.图1a示出具有表面101的碳化硅衬底10(简称：衬底)。碳化硅衬底10例如可以是sic晶片。衬底10可以具有厚度t，例如在约250μm至约430μm之间或更大的厚度。表面101可以是碳化硅衬底10的第一主表面101。碳化硅衬底10可以具有与第一主表面101相对的第二主表面102。在下面描述在整个表面101上形成电接触16。在不同实施例中，电接触16可以形成在表面101的一个子区域上或多个相互连接或彼此分离的子区域上。在不同实施例中，电接触16的形成替代地或附加地在第二主表面102上实现，例如在整个第二主表面102上或在第二主表面102的一个子区域上或在多个相互连接或彼此分离的子区域上。
22.根据不同实施例，可以在衬底10中形成电子半导体结构元件11(在图1a中示意性地示出；也参见图4)。半导体结构元件11例如可以作为垂直结构元件在衬底10中形成，使得该半导体结构元件从第二主表面102延伸到衬底10中并到达待形成在第一主表面101上的电极。例如，电子半导体结构元件11可以是垂直晶体管，并且第一主表面101上的电接触16可以是漏极或用于漏极的接触层。晶体管例如可以是(功率)mosfet或另一合适的垂直结构元件。在不同实施例中，用于形成一个电接触16的方法可以用于形成用于横向电子半导体结构元件的至少一个电接触16，例如至少一个电极。
23.图1b示出在其表面101已经被磨削之后的衬底10。因此，经磨削的表面设有附图标记101g。
24.借助磨削可以将衬底10的厚度t减小到减薄的厚度tg。在不同实施例中，磨削可以基本上具有通常无论如何都会执行的用于减薄衬底10的磨削工艺。在此，碳化硅衬底10可以被减薄至约50μm至约200μm的减薄的厚度tg。在不同实施例中，磨削可以是用于形成电接触16的过程，例如在电接触16在具有电子结构元件的主表面101或102上形成的情况下。
25.磨削可以借助磨削盘或其它合适的磨削器具进行。磨削盘在其磨削面上可以具有镍和/或镍化合物，例如镍合金。磨削盘的镍含量可以在约0.1重量％至100重量％之间。换言之，磨削盘可以全部或仅部分地由镍构成。仅部分由镍构成的磨削盘例如还可以具有玻璃或陶瓷材料，例如sio2、zno和/或cao。镍可以嵌入到玻璃或陶瓷材料中，例如作为镍颗
粒。
26.含镍的磨削面可以这样构型，例如在其粗糙度方面，借助磨削使表面101变粗糙并且破坏碳化硅的晶体结构。此外，可以在磨削期间将镍颗粒12引入到表面101或101g中。换言之，可以借助磨削在表面101g中形成凹坑13和晶格损伤14(例如微裂纹、移位和/或孔)，并且还可以将镍颗粒12引入到衬底10的表面101g上和/或表面101g中。镍颗粒12例如可以布置在凹坑13中以及布置在存在晶格损伤14的部位处。磨削可以这样进行，使得凹坑13、晶格损伤14和镍颗粒12延伸到衬底10中直至约10nm至约500nm的深度d。存在晶格损伤14、凹坑13和沉积的镍12的表面附近区域也称为损伤区域。
27.为了达到预定的损伤区域深度和沉积到其中的镍12的所希望的量，可以适配涉及磨削过程的参数，例如镍含量和磨削盘的粗糙度、磨削时长、在磨削过程期间的挤压压力等。在不同实施例中，例如，如果设置将形成的电接触16直接用作电极和/或如果该电接触16形成半导体构件的背侧电极，则例如可以追求损伤区域的最大深度(例如在200nm至500nm之间)。相反地，如果设置：形成的电接触16仅用作用于沉积另一导电层的种子层，和/或如果电接触16形成至少一个前侧电极，则可以追求损伤区域的最小深度(例如在10nm至200nm之间)。
28.经磨削的表面101g的平均粗糙度值ra可以在约10nm至约500nm之间，例如在约10nm至约50nm之间。
29.在不同实施例中，衬底10在磨削之后可以同时具有上述所有特性，即衬底10的厚度tg约为50μm《tg《200μm、平均粗糙度值ra约为10nm《ra《500nm并且损伤区域具有在约10nm至约500nm之间的厚度，以及布置在经磨削的表面101g和/或损伤区域中的镍和/或镍化合物12。
30.在图1c中示出在回火过程期间的具有经磨削表面101g的碳化硅衬底10。回火可以借助激光器进行，激光器的激光18照射到经磨削的表面101g上。借助激光18的照射(回火)可以如此实施，使得降低或减少缺陷(凹坑13和晶格损伤14)，使得至少一部分镍或镍化合物12与碳化硅衬底10的硅反应(例如形成硅化镍)并且在表面101g上形成欧姆接触16，其中，该接触16可以具有小于1mωcm2的接触电阻。在回火之后获得的具有欧姆接触16的表面在图1c中用附图标记l0lgt标明。
31.在图1c中在左侧示出，在利用激光18照射经磨削的表面101g之后可以减少或消除缺陷。在不同实施例中，激光18可以具有小于400nm的波长和大于2j cm-2
的能量密度。
32.在激光回火期间可能发生再结晶。该再结晶会导致表面粗糙度的变化(降低)。例如，回火后的平均粗糙度ra可以小于回火前的平均粗糙度ra的一半。
33.此外，激光回火还可以导致存在于表面附近层中的镍12与硅化学键合(例如形成硅化镍)并且还使一部分硅蒸发。通过激光回火形成的硅化镍化合物可以形成导电层并从而形成电连接部(接触)16。导电连接部16的厚度可以在从约10nm至约500nm的范围内，例如在约10nm至约50nm之间。
34.如果电连接部(如上所述那样)仅在衬底10表面的部分区域上形成，则这可以通过仅磨削表面101的部分区域和随后利用激光18照射，和/或通过虽然磨削整个表面101，但仅在表面101的部分区域上进行回火来实现。如果整个表面101被磨削，但仅在表面101的部分区域中形成电连接，则可以在经磨削的、未被照射的区域上布置有保护层(未示出)。
35.在不同实施例中，导电接触16可以直接形成电子半导体构件的电极。在不同实施例中，导电接触16可以是形成电极的层堆叠的最下层。换言之，导电接触16可以用作基底层或种子层以用于(例如电镀地)施加至少一个另外的导电层。
36.图2示出根据不同实施例的用于形成电接触的方法200的流程图。
37.该方法可以包括利用磨削盘磨削碳化硅表面，该磨削盘具有含有镍或镍化合物的磨削面，使得来自磨削盘的镍或镍化合物的颗粒沉积(210)到经研磨的碳化硅表面，以及借助激光如此对经磨削的碳化硅表面进行回火，使得至少一部分沉积的镍颗粒与碳化硅中的硅形成(220)硅化镍。
38.图3示出根据不同实施例的用于形成半导体装置的方法300的流程图。
39.该方法可以包括(310)在碳化硅衬底中形成半导体结构元件，其中，半导体结构元件的电极的形成包括根据上述实施例之一的用于形成电接触的方法(320)。
40.该方法可以在晶片层级上实施。这同样适用于根据不同实施例的用于形成电接触的方法。
41.在不同实施例中，半导体结构元件可以是晶体管。
42.图4示出借助例如根据如上详细示出的不同实施例的用于形成半导体装置的方法已制造的半导体装置400。
43.半导体装置400包括具有在其上形成的电接触16的碳化硅衬底10，该电接触形成半导体装置400的表面101gt。
44.此外，半导体装置400还包括在衬底10中形成的半导体结构元件11，其例如从第二表面102延伸到衬底10中。电接触16例如可以是半导体结构元件11的背侧电极。