[发明专利]碳化硅器件和用于形成碳化硅器件的方法

说明书

本发明涉及碳化硅器件和用于形成碳化硅器件的方法。一种碳化硅器件，包括碳化硅衬底；包括镍、硅和铝的接触层；包括钛和钨的阻挡层结构；包含铜的金属化层。接触层位于碳化硅衬底上。接触层位于碳化硅衬底和阻挡层结构的至少一部分之间。阻挡层结构位于碳化硅衬底和金属化层之间。

技术领域

示例涉及碳化硅器件和用于形成碳化硅器件的方法。本文描述的其他方面涉及具有改善的热稳健性的功率半导体器件，例如碳化硅器件。

背景技术

在开发功率器件时，可能要求日益更高的功率密度。虽然由于材料的限制而存在关于基于硅的功率器件的限制，但是对于碳化硅器件，可能可实现5到10倍高的功率密度。

可能需要为碳化硅器件提供改善的概念，这使得碳化硅器件能够具有减小的横向（lateral）尺寸。此外，可能需要进一步改善，特别是改善宽带隙功率器件（例如碳化硅器件）的热稳健性。

发明内容

一些实施例涉及包括碳化硅衬底的碳化硅器件。碳化硅器件包括含有镍、硅和铝的接触层。该接触层位于碳化硅衬底上。碳化硅器件包括包含钛和钨的阻挡层结构。接触层位于碳化硅衬底和阻挡层结构的至少一部分之间。碳化硅器件包括含铜的金属化层。阻挡层结构位于碳化硅衬底和金属化层之间。

一些实施例涉及用于形成碳化硅器件的方法。该方法包括在碳化硅器件的碳化硅衬底上形成包括镍、硅和铝的接触层。该方法包括在形成接触层结构之后形成包含钛和钨的阻挡层结构。该方法包括在形成阻挡层结构之后形成包含铜的金属化层。经由阻挡层结构和接触层在碳化硅衬底的掺杂区和金属化层之间形成欧姆连接。

根据一个实施例，功率半导体器件包括具有第一表面的半导体衬底，其中半导体衬底包括具有固有温度的宽带隙半导体材料。绝缘层位于半导体衬底的第一表面上方，其中绝缘层包括沿垂直方向延伸穿过绝缘层的至少一个开口。前金属化在绝缘层上方，其中绝缘层插入在前金属化和半导体衬底的第一表面之间。金属连接布置在绝缘层的开口中并且将前金属化与半导体衬底导电连接。前金属化包含至少一层或基本上由一层组成，其中至少一层基本上由熔融温度高于半导体材料的固有温度的金属或金属合金组成。

根据一个实施例，功率半导体器件包括具有第一表面的半导体衬底，其中半导体衬底包括选自由SiC、GaN、AlN和Ga₂O₃组成的组的单晶半导体材料。绝缘层位于半导体衬底的第一表面上，其中绝缘层包括延伸穿过绝缘层的多个开口。前金属化在绝缘层上，其中绝缘层插入在前金属化和半导体衬底的第一表面之间。前金属化延伸穿过绝缘层的相应开口，并形成布置在绝缘层的相应开口中的相应金属连接，其中金属连接形成到半导体衬底的相应电连接。前金属化包含或基本上由熔融温度高于1100℃的一种或多种金属和/或金属合金组成。

附图说明

以下将仅通过示例并参考附图来描述装置和/或方法的一些示例，其中：

图1示出根据一个实施例的碳化硅器件的一部分的示意性横截面；

图2示出根据一个实施例的碳化硅器件的一部分的另一示意性横截面，该碳化硅器件包括具有多个阻挡层的阻挡层结构；

图3a和3b示出碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管的实施例的示意性横截面；

图4a和4b示出根据实施例的接合到碳化硅器件的接触焊盘的接合线的示意图；

图5示出根据一个实施例的用于形成碳化硅器件的方法的流程图；

图6a至6e示出在形成碳化硅器件的各个阶段中的根据一个实施例的碳化硅器件的一部分的示意性横截面；

图7图示根据一个实施例的功率半导体器件的截面图；

图8图示根据一个实施例的示出前金属化的功率半导体器件的放大部分；