[发明专利]SiC电子器件中的掺杂激活和欧姆接触形成及SiC电子器件

说明书

本公开涉及SiC电子器件中的掺杂激活和欧姆接触形成及SiC电子器件。一种用于制造基于SiC的电子器件的方法，包括：在具有N型的导电性的SiC的实心主体的前侧处注入P型的掺杂剂种类物，因此形成注入区域，该注入区域从前侧开始在实心主体中深度延伸，并且具有与所述前侧共面的顶表面；以及生成朝向注入区域的激光束，以便生成在被包括在1500℃与2600℃之间的温度处的注入区域的加热，以致形成欧姆接触区域，该欧姆接触区域包括在注入区域中的一个或多个富碳层，例如石墨烯和/或石墨层，以及同时地引起P型的掺杂剂种类物的激活。

技术领域

本公开涉及一种用于制造SiC电子器件的方法，以及因此获得的SiC电子器件。特别地，本公开关于一种用于掺杂的激活、以及同时地用于在SiC电子器件中的欧姆接触形成的方法。

背景技术

已知的是，半导体材料呈现宽带隙，特别是高于1.1eV的带隙能量值Eg、低接通状态电阻(R_ON)、高热导率值、高工作频率以及电荷载流子的高饱和率。针对生产电子组件，诸如二极管或晶体管，特别是针对功率应用，半导体材料是理想的。具有这些特性并且被设计用于电子组件的制造的材料是碳化硅(SiC)。特别地，关于先前列出的性质，在其不同多型体中的碳化硅(例如，3C-SiC、4H-SiC、6H-SiC)比硅更优选。

与在硅衬底上提供的类似器件相比，在碳化硅衬底上提供的电子器件呈现许多优势，例如低传导输出电阻、低泄漏电流、高工作温度以及高工作频率。特别地，SiC肖特基二极管已示出更高的开关性能，这使得SiC电子器件特别有利于高频应用。当前的应用在电性质上以及也在器件的长期可靠性上加以要求。

图1以横截面视图示出了在X、Y、Z轴的笛卡尔(三轴)参考系统中的已知类型的合并式PiN肖特基(MPS)器件1。

MPS器件1包括：N型的SiC的衬底3，具有第一掺杂浓度，被提供有与表面3b相对的表面3a，并且具有大约350μm的厚度；漂移层(以外延方式生长)2，由N型的SiC制成，具有比第一掺杂浓度低的第二掺杂浓度，在衬底3的表面3a上延伸，并且具有被包括在5与15μm之间的厚度；欧姆接触区域6(例如，硅化镍的欧姆接触区域)，在衬底3的表面3b上延伸；阴极金属化层16，在欧姆接触区6上延伸；阳极金属化层8，在漂移层2的顶表面2a上延伸；在漂移层2中的多个结-势垒(JB)元件9，面对漂移层2的顶表面2a，并且每个结-势垒(JB)元件9包括相应的P型的注入区9″和金属材料的欧姆接触9″；以及边缘末端区域或保护环10(可选的)，特别是P型的注入区域，其完全包围JB元件9。

肖特基二极管12被形成在漂移层2与阳极金属化层8之间的交界面处。特别地，肖特基结(在半导体与金属之间)由与阳极金属化层8的相应部分直接电接触件的漂移层2的部分形成。

包括JB元件9和肖特基二极管12的MPS器件1的区域(即，包含在保护环10内的区域)是MPS器件1的有源区4。

用于制造图1的MPS器件1的步骤设想具有第二导电性类型(P)的掺杂剂种类物(例如，硼或铝)的掩模注入的步骤，从而形成注入区域9′和边缘末端区域10。然后，热退火的步骤被执行以使能因此注入的掺杂剂种类物的扩散和激活。热退火例如在高于1600℃的温度(例如，在1700℃和1900℃之间并且在一些情况中甚至更高)处被执行。在热处理之后，注入区域9′具有大约被包括在1·10¹⁷atoms/cm³和1·10²⁰atoms/cm³之间的掺杂剂种类物的浓度。