[發(fā)明專利]SiC電子器件中的摻雜激活和歐姆接觸形成及SiC電子器件

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110410326.1
• 申請(qǐng)日: 2021-04-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113539821A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: S·拉斯庫(kù)納;P·巴達(dá)拉;A·巴西;G·貝洛基
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 意法半導(dǎo)體股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/329
• 分類號(hào): H01L21/329;H01L29/872;H01L29/06;H01L29/16;H01L29/45
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 董莘

本公開(kāi)涉及SiC電子器件中的摻雜激活和歐姆接觸形成及SiC電子器件。一種用于制造基于SiC的電子器件的方法，包括：在具有N型的導(dǎo)電性的SiC的實(shí)心主體的前側(cè)處注入P型的摻雜劑種類物，因此形成注入?yún)^(qū)域，該注入?yún)^(qū)域從前側(cè)開(kāi)始在實(shí)心主體中深度延伸，并且具有與所述前側(cè)共面的頂表面；以及生成朝向注入?yún)^(qū)域的激光束，以便生成在被包括在1500℃與2600℃之間的溫度處的注入?yún)^(qū)域的加熱，以致形成歐姆接觸區(qū)域，該歐姆接觸區(qū)域包括在注入?yún)^(qū)域中的一個(gè)或多個(gè)富碳層，例如石墨烯和/或石墨層，以及同時(shí)地引起P型的摻雜劑種類物的激活。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開(kāi)涉及一種用于制造SiC電子器件的方法，以及因此獲得的SiC電子器件。特別地，本公開(kāi)關(guān)于一種用于摻雜的激活、以及同時(shí)地用于在SiC電子器件中的歐姆接觸形成的方法。

背景技術(shù)

已知的是，半導(dǎo)體材料呈現(xiàn)寬帶隙，特別是高于1.1eV的帶隙能量值Eg、低接通狀態(tài)電阻(R_ON)、高熱導(dǎo)率值、高工作頻率以及電荷載流子的高飽和率。針對(duì)生產(chǎn)電子組件，諸如二極管或晶體管，特別是針對(duì)功率應(yīng)用，半導(dǎo)體材料是理想的。具有這些特性并且被設(shè)計(jì)用于電子組件的制造的材料是碳化硅(SiC)。特別地，關(guān)于先前列出的性質(zhì)，在其不同多型體中的碳化硅(例如，3C-SiC、4H-SiC、6H-SiC)比硅更優(yōu)選。

與在硅襯底上提供的類似器件相比，在碳化硅襯底上提供的電子器件呈現(xiàn)許多優(yōu)勢(shì)，例如低傳導(dǎo)輸出電阻、低泄漏電流、高工作溫度以及高工作頻率。特別地，SiC肖特基二極管已示出更高的開(kāi)關(guān)性能，這使得SiC電子器件特別有利于高頻應(yīng)用。當(dāng)前的應(yīng)用在電性質(zhì)上以及也在器件的長(zhǎng)期可靠性上加以要求。

圖1以橫截面視圖示出了在X、Y、Z軸的笛卡爾(三軸)參考系統(tǒng)中的已知類型的合并式PiN肖特基(MPS)器件1。

MPS器件1包括：N型的SiC的襯底3，具有第一摻雜濃度，被提供有與表面3b相對(duì)的表面3a，并且具有大約350μm的厚度；漂移層(以外延方式生長(zhǎng))2，由N型的SiC制成，具有比第一摻雜濃度低的第二摻雜濃度，在襯底3的表面3a上延伸，并且具有被包括在5與15μm之間的厚度；歐姆接觸區(qū)域6(例如，硅化鎳的歐姆接觸區(qū)域)，在襯底3的表面3b上延伸；陰極金屬化層16，在歐姆接觸區(qū)6上延伸；陽(yáng)極金屬化層8，在漂移層2的頂表面2a上延伸；在漂移層2中的多個(gè)結(jié)-勢(shì)壘(JB)元件9，面對(duì)漂移層2的頂表面2a，并且每個(gè)結(jié)-勢(shì)壘(JB)元件9包括相應(yīng)的P型的注入?yún)^(qū)9″和金屬材料的歐姆接觸9″；以及邊緣末端區(qū)域或保護(hù)環(huán)10(可選的)，特別是P型的注入?yún)^(qū)域，其完全包圍JB元件9。

肖特基二極管12被形成在漂移層2與陽(yáng)極金屬化層8之間的交界面處。特別地，肖特基結(jié)(在半導(dǎo)體與金屬之間)由與陽(yáng)極金屬化層8的相應(yīng)部分直接電接觸件的漂移層2的部分形成。

包括JB元件9和肖特基二極管12的MPS器件1的區(qū)域(即，包含在保護(hù)環(huán)10內(nèi)的區(qū)域)是MPS器件1的有源區(qū)4。

用于制造圖1的MPS器件1的步驟設(shè)想具有第二導(dǎo)電性類型(P)的摻雜劑種類物(例如，硼或鋁)的掩模注入的步驟，從而形成注入?yún)^(qū)域9′和邊緣末端區(qū)域10。然后，熱退火的步驟被執(zhí)行以使能因此注入的摻雜劑種類物的擴(kuò)散和激活。熱退火例如在高于1600℃的溫度(例如，在1700℃和1900℃之間并且在一些情況中甚至更高)處被執(zhí)行。在熱處理之后，注入?yún)^(qū)域9′具有大約被包括在1·10¹⁷atoms/cm³和1·10²⁰atoms/cm³之間的摻雜劑種類物的濃度。