用于在碳化硅衬底的结晶学C侧上产生欧姆接触部的方法和欧姆接触部与流程

用于在碳化硅衬底的结晶学c侧上产生欧姆接触部的方法和欧姆接触部
技术领域
1.本发明涉及一种用于在碳化硅衬底的结晶学c侧(einer kristallographischen c-seite)上产生欧姆接触部的方法和一种在碳化硅衬底的结晶学c侧上的欧姆接触部。


背景技术：

2.文件us8440524b2描述了一种用于制造半导体结构元件、尤其是mosfet的方法，其中，在半导体衬底的一侧上通过借助激光器加热金属层来产生欧姆接触部，所述金属层布置在所述半导体衬底的该侧上。
3.因此，在碳化硅衬底上产生欧姆接触部时，将一个或多个金属层施加到半导体衬底上。随后，借助激光器来加热金属层，其中，形成欧姆接触部。
4.在此不利的是，在产生欧姆接触部时通过碳化硅和金属在供热下的反应形成碳区域。由此，损坏了欧姆接触部的附着性和可靠性。
5.本发明的任务是，克服这些缺点。


技术实现要素：

6.根据本发明的用于在碳化硅衬底的结晶学c侧上产生欧姆接触部的方法包括：将层堆叠施加到所述碳化硅衬底的结晶学c侧上，其中，所述层堆叠包括至少一个具有锗的半导体层和至少一个金属层；以及产生所述层堆叠的逐点液相，其中，借助激光束扫描所述层堆叠的表面。
7.在此，优点是欧姆接触部具有在碳化硅衬底上的良好附着性。
8.在一个扩展方案中，将半导体层和金属层交错地施加到碳化硅衬底的结晶学c侧上。
9.在一个构型中，作为金属层施加镍或钛。
10.在此，优点是熔化温度低。
11.在一个扩展方案中，作为金属层施加钒、钽、铌、锆、钼、钨或者这些金属与镍或钛的合金。换言之，存在至少一个包括镍或钛的金属层和具有钒、钽、铌、锆、钼、钨或者这些金属与镍或钛的合金的附加金属层。
12.在此，有利的是，这些金属元素使碳化合(binden)。
13.在一个构型中，施加3nm至100nm的半导体层的层厚度和金属层的层厚度。
14.在此，优点是产生与sic的可靠且持久的接触。此外，激光的耦入是最佳的。
15.在一个扩展方案中，首先将至少一个具有锗的半导体层施加到所述碳化硅衬底上。
16.在此，有利的是，熔化温度和焊接温度具有在900℃和1000℃之间的范围内的值。
17.在一个构型中，用于产生所述层堆叠的逐点液相的激光束具有10μm至100μm的直径。
18.在此，优点是，尽管激光功率适中，但处理能力(durchsatz)仍然很高，因为可以更快地扫描具有更大直径的表面。
19.在一个扩展方案中，所述激光束将至少1j/cm2的能量密度传递到所述层堆叠的表面上。
20.在一个构型中，所述激光束的脉冲重复频率在10khz和50khz之间。
21.在此，优点是设备成本低。
22.欧姆接触部布置在碳化硅衬底的结晶学c侧上。根据本发明，由于激光处理，将层布置在所述碳化硅衬底的结晶学c侧上，所述层包括具有锗的半导体元素和金属元素。
23.在此，优点是，产生的接触部具有低的欧姆电阻和高的附着性。这特别适用于制造功率半导体结构元件的漏极接触部。
24.在一个扩展方案中，所述金属元素是镍或钛。
25.在此，有利的是，混合物的熔化温度是低的。
26.在另一个构型中，所述金属元素包括钒、钽、铌、锆、钼或钨。
27.在此，有利的是，这些金属元素使碳化合。换言之，这些金属作为碳的吸气元素(getterelement)起作用。
28.在一个扩展方案中，在电流密度大于3a/mm2时，在所述碳化硅衬底和所述层之间的接触电阻具有小于100μω/cm2的值。
29.在此，优点是，垂直结构元件(例如mosfet)利用在背侧上的这样一个接触部在导通情况下具有小的电阻。
30.另外的优点从对实施例的以下描述或者从属专利权利要求中得出。
附图说明
31.下面参照优选实施方式和附上的附图阐述本发明。附图示出：
32.图1用于在碳化硅衬底的结晶学c侧上产生欧姆接触部的方法，以及
33.图2在碳化硅衬底的结晶学c侧上的欧姆接触部。
具体实施方式
34.图1示出用于在碳化硅衬底的背侧、尤其是结晶学c侧上产生欧姆接触部的方法100。该方法以步骤110开始，在该步骤中将层堆叠施加到碳化硅衬底的背侧上。该层堆叠包括至少一个半导体层和至少一个金属层。在此，将半导体层和金属层交替地施加到碳化硅衬底上。换言之，该层堆叠具有半导体层和金属层的交错序列。在此，半导体层的和金属层的数量可以不同。所述半导体层中的至少一个包括锗，并且所述金属层包括至少镍或钛。附加地，所述金属层可以具有钒、钽、铌、锆、钼、钨或者这些金属的合金或者这些金属与镍或钛的合金。半导体层的层厚度和金属层的层厚度包括3nm至100nm、尤其是5nm至20nm。层堆叠的厚度在20nm和300nm之间。
35.在第一实施例中，将诸如锗的半导体层直接施加在碳化硅衬底上。在半导体层上施加有金属层。换言之，层堆叠具有由锗制成的半导体层和例如由镍制成的金属层。替代地，半导体层由掺杂有锑或磷的锗制成。在此，优点是可以借助阴极溅射来施加这个层。
36.在第二实施例中，将诸如锗的半导体层直接施加在碳化硅衬底上。在这个半导体
层上交替地施加金属层和半导体层。层堆叠具有例如由锗制成的第一半导体层、由镍制成的第一金属层、由锗制成的第二半导体层和由钒制成的第二金属层。在此，第一金属层和第二金属层可以互换。这意味着，得到由锗、钒、锗和镍制成的层序列。替代地，第一金属层可以具有镍-钒合金，并且第二金属层可以具有钒-镍合金。
37.在第三实施例中，层堆叠包括三个层，即两个金属层和一个半导体层。一个金属层包括镍，该半导体层包括锗，并且另一个金属层包括例如钒。在此，要么镍层要么钒层可以直接布置在碳化硅衬底上。替代地，该另一个金属层具有镍-钒合金。
38.在第四实施例中，层堆叠包括三个层，即两个金属层和一个半导体层。一个金属层包括镍，该半导体层包括锗，并且另一个金属层包括例如钒。在此，各个层可以以任意顺序彼此上下地布置。换言之，层堆叠的层顺序通过对调这三个层得出。这意味着，两个金属层也可以直接跟随彼此。因此，层堆叠例如作为层顺序具有镍、钒和锗，或具有锗、镍和钒。镍层和钒层的顺序也可以互换。
39.在第五实施例中，层堆叠包括两个层。由锗制成的半导体层直接施加在碳化硅衬底上，尤其是在结晶学c侧上。金属层包括镍和钒，该金属层由共同的溅射对象借助物理气相沉积施加到半导体层上。
40.在以下步骤120中，逐点产生层堆叠的液相，其中，借助激光束扫描层堆叠的表面。在此，激光束具有10μm至100μm的直径。激光束的脉冲重复频率在10khz和50khz之间。激光束的脉冲持续时间在10和100ns之间。为此所需的激光器的典型最大输出功率在1和100w之间。如此调设该激光器，使得激光束将至少每脉冲1j/cm2的能量密度传递到层堆叠的表面上，尤其是1.5至3j/cm2。在此，金属元素镍或钛与碳化硅衬底的硅发生反应。诸如钒的附加金属元素作为碳的化合元素(bindeelement)起作用，该碳通过碳化硅与镍或钛在激光照射下的化学反应而产生。通过激光处理，层堆叠中的各个元素相互混合，使得在碳化硅衬底的背侧上形成混合层，在所述混合层到碳化硅衬底的过渡部上形成欧姆接触部。
41.图2示出在碳化硅衬底202的背侧、尤其是结晶学c侧上的欧姆接触部200。在碳化硅衬底202的与碳化硅衬底202的背侧对置的正侧上例如布置有功率晶体管的有源区域。这在图2中未示出。由于激光处理，在碳化硅衬底202的背侧上布置有层201，所述层包括半导体元素和金属元素。这意味着，欧姆接触部200处于碳化硅衬底202和层201之间的过渡部上。在层201中的半导体元素由锗组成。层201至少包括镍或钛作为金属元素。附加地，层201可以包括诸如钒、钽、铌、锆、钼或钨的金属元素。这些附加金属元素作为碳的吸气元素或化合元素起作用，该碳通过碳化硅与镍或钛在激光照射下的化学反应而产生。在电流密度大于3a/mm2时，在碳化硅衬底202和层201之间的接触电阻具有小于100μω/cm2的值。
42.诸如mosfet的功率晶体管可以具有根据本发明的欧姆接触部。这些功率晶体管应用在电力电子结构元件(例如，用于电动车辆或混合动力车辆的逆变器、用于光伏设施和风力涡轮机的逆变器)以及牵引驱动器和高压整流器中。