立式器件中背面欧姆触点的低温形成方法技术

本发明专利技术包括一种形成用于具有多个外延层（１４ａ－ｃ）的半导体器件（１０）中的金属－半导体欧姆触点（１８）的方法，其中欧姆触点（１８）优选在淀积外延层（１４ａ－ｃ）之后形成。本发明专利技术还包括具有多个外延层及欧姆触点的半导体器件。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于半导体材料的欧姆触点。具体地，本专利技术涉及一种形成用于包含多种半导体材料的器件中的欧姆触点的方法。
技术介绍
在微电子领域中，电路通过顺序连接半导体器件而制成。一般而言，半导体器件借助于特定电路中的电流运行，并用于控制该电流以完成具体的任务。为了在电路中连接半导体器件，必须为半导体器件制作适当的触点。由于具有高导电率和其它的化学特性，金属是制作此类器件中触点的最有效且最方便的材料。半导体器件和电路之间的金属触点应该是对器件或电路操作的干涉最小，或者优选地，根本就不干涉。而且，金属触点必须与由该金属触点制作的或该金属触点相连的半导体材料在物理上和化学上兼容。具有这些所需特性的触点类型为众所周知的“欧姆触点”。欧姆触点通常定义为具有与半导体的体电阻或扩散电阻相比可忽略不计的触点电阻的金属-半导体触点，见Sze,Physics ofSemiconductor Devices，第二版，1981，第304页。在该文中进一步叙述，适当的欧姆触点不会显著改变与此欧姆触点相连的器件的性能，此欧姆触点能提供任何所需的电流，并且其电压降与器件有源区的电压降相比相当小。欧姆触点及其制造方法在本领域中是众所周知的。例如，Glass等人的美国专利5409859和5323022(“Glass专利”)论述一种由铂和p型碳化硅形成的欧姆触点结构以及制作此欧姆结构的方法，这些专利的全部内容在此引作参考。尽管欧姆触点及其制造方法是众所周知的，但是已知的生产欧姆触点尤其是采用碳化硅基片生产欧姆触点的方法即使正确应用也是难以实施的。与形成欧姆触点相关的问题非常多而且是逐渐增多的。因空穴浓度或电子浓度较低引起的半导体的受限导电率会妨碍或甚至阻止欧姆触点的形成。同样，半导体内较差的空穴流动性或电子流动性会妨碍或甚至阻止欧姆触点的形成。正如在Glass专利中论述的，触点金属和半导体之间的功函数差会产生最终形成具有修正的(非欧姆)电流与施加电压关系的触点的势垒。即使两种相同的紧密触点的半导体材料之间有非常不同的电子-空穴浓度，也存在势垒(内部势能)，从而形成整流触点而非欧姆触点。在Glass专利中，通过在p型SiC基片和触点金属之间插入含有不同p型搀杂物的SiC层而涉及到这些问题。在形成用于新一代镓铟基半导体器件的欧姆触点时遇到更困难的问题。在半导体和金属之间形成欧姆触点需要半导体和触点金属在其界面上正确熔合。众所周知，在淀积有欧姆触点金属的半导体界面上有选择性地增加空穴/电子浓度是一种使用于形成欧姆触点的触点工艺增强的有效方式。此工艺一般通过离子注入而实现，离子注入被认为是一种在硅和碳化硅中进行有选择性搀杂的技术。然而，在碳化硅的情况下，离子注入通常在高温(一般大于600℃)下进行，以便使对碳化硅晶格造成的损害最小。经常要求在硅过压中且在超过1600℃的退火温度下“激活”所注入的离子以达到所需的高载流子浓度。用于此离子注入技术的设备是专业的且昂贵的设备。在高温离子注入和后续退火之后，触点金属在经过注入的基片的表面上淀积并且在超过900℃的温度下退火。此种在含有氮化镓或氮化铟镓的半导体器件上形成触点的方法是行不通的，因为这些化合物在高温下分解。一个解决此问题的理论答案是，在生长完成半导体器件所必需的易损外延层(如氮化镓层)之前在基片上形成欧姆触点。然而，此种途径是不合乎需要的，因为它把不需要的杂质即触点金属插入到外延生长系统中。通过干扰晶格生长、搀杂、反应速度或所有这些因素，杂质金属会影响外延生长。另外，金属杂质能使外延层的光学和电气特性变差。相似地，许多半导体器件，例如金属-氧化物-半导体场效应晶体管(“MOSFET”)，需要半导体氧化物(如二氧化硅)层。与传统离子注入技术和注入物或触点金属的退火工艺相关的高温在氧化物层上产生高应力，此应力能损害氧化物层、半导体-氧化物界面以及器件本身。作为替代方案，在产生氧化物层之前形成欧姆触点是不切实际的，因为用于形成氧化物层的氧化环境对欧姆触点有不利影响。因此，需要一种经济实用的方法，以形成用于与半导体器件相连的欧姆触点而不会有上述制造问题。还需要一种包含欧姆触点的且成本较低的半导体器件。专利技术目的及概述本专利技术的一个目的是提供一种包含欧姆触点的半导体器件。本专利技术的另一目的是提供一种包含氮化硅和欧姆触点的半导体器件。本专利技术的再一目的是提供一种包含低制造成本欧姆触点的半导体器件。本专利技术的又一目的是提供一种形成包含欧姆触点的半导体器件的方法。为实现这些目的，本专利技术提供一种形成用于半导体器件中的金属-半导体欧姆触点的方法。本方法包括把经选择的搀杂物材料注入到具有初始导电类型的半导体基片的表面中。被注入的搀杂物提供与半导体基片相同的导电类型。在搀杂物注入之后，对经过注入的半导体基片在一定温度下进行第一退火，退火时间足以激活被注入的搀杂物原子并且增加有效载流子浓度。在第一退火之后，在半导体材料的注入表面上淀积金属。随后，对所述金属和经过注入的半导体材料进行第二退火。第二退火温度低于基片上所形成的任何外延层发生显著降质时的温度，但高到足以在经过注入的半导体材料和淀积金属之间形成欧姆触点时的温度。为实现这些目的，本专利技术还提供一种包括半导体基片的半导体器件，该半导体基片具有第一表面、第二表面以及第一导电类型。本器件还包括在半导体基片的第一表面上生长或形成的至少一个外延层。进一步确定半导体基片在基片中具有载流子浓度增加区域，该区域从第二表面(与外延层相反的表面)延伸到第一表面。本器件又包括在基片的第二表面上淀积的金属层，在金属和载流子浓度增加区域的界面形成欧姆触点。以下结合示出典型实施例的附图，对本专利技术进行详细描述，据此更易于明白本专利技术前述的和其它的目的、好处和特点及其实现方式。附图简述附图说明图1是根据本专利技术的半导体器件的横截面示意图。图2是在根据本专利技术的方法中所应用的掺杂物注入的横截面示意图。专利技术详述本专利技术是一种包含欧姆触点的半导体器件以及一种形成欧姆触点的方法。对于熟悉宽带隙半导体如碳化硅以及由此形成的半导体器件的专业人员而言，易于理解本专利技术对于利用n型或p型碳化硅(“SiC”)制作欧姆触点及半导体器件是最有效的。因此，为便于解释，以下对本专利技术及实例的描述将基于使用SiC的本专利技术实施例进行。然而，本领域专业人员易于认识到，本专利技术也可方便地使用其它的半导体材料，如硅、氮化镓、氮化铝镓和氮化铟镓。此处所使用的氮化铝镓和氮化铟镓包含其中铝和镓或铟和镓的摩尔百分数等于1的化合物。在本专利技术的一个主要方面，本专利技术是包括半导体基片的半导体器件，该基片具有初始浓度的搀杂物以及初始导电类型。半导体基片可为n型或p型。本器件还包括至少一个位于半导体基片一个表面附近的外延层。所述半导体器件的特征在于，半导体基片通过载流子浓度增加区域而确定，该区域从基片的与外延层相反的表面一直延伸到与外延层相邻的表面。金属层在基片的载流子浓度增加区域上淀积，从而在金属和基片的界面上形成欧姆触点。现在参照图1，描述根据本专利技术的半导体器件10的示意图。器件10包括半导体基片12，为便于解释，基片12可认为是SiC。然而应该理解，诸如硅的其它半导体材料可用作本专利技术实践中的基片。SiC基片12可为p型或n型。与SiC基片12相邻的是完本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成用于半导体器件的金属－半导体欧姆触点的方法，包括以下步骤： 把经选择的搀杂物材料注入到具有第一导电类型的半导体基片的第一表面中，其中，所注入的搀杂物提供与半导体基片相同的导电类型； 对被注入的半导体基片在一定温度下进行第一退火，退火时间足以激活注入的搀杂物原子并且增加有效载流子浓度； 在半导体材料的注入表面上淀积金属；以及随后 对所述金属和经过注入的半导体材料在一定温度下进行第二退火，退火温度低于基片上所形成的任何外延层发生显著降质时的温度但高到足以在经过注入的半导体材料和淀积金属之间形成欧姆触点。

【技术特征摘要】
US 1998-9-16 60/100,5461．一种形成用于半导体器件的金属-半导体欧姆触点的方法，包括以下步骤把经选择的搀杂物材料注入到具有第一导电类型的半导体基片的第一表面中，其中，所注入的搀杂物提供与半导体基片相同的导电类型；对被注入的半导体基片在一定温度下进行第一退火，退火时间足以激活注入的搀杂物原子并且增加有效载流子浓度；在半导体材料的注入表面上淀积金属；以及随后对所述金属和经过注入的半导体材料在一定温度下进行第二退火，退火温度低于基片上所形成的任何外延层发生显著降质时的温度但高到足以在经过注入的半导体材料和淀积金属之间形成欧姆触点。2．如权利要求1所述的方法，其中，在室温下注入经选择的搀杂物材料。3．如权利要求1所述的方法，其中，半导体基片包括碳化硅。4．如权利要求3所述的方法，其中，经选择的搀杂物材料从包括氮、铝、砷、磷、硼和镓的组中选择。5．如权利要求1所述的方法，其中，在约1000-1300℃之间的温度下实施第一退火。6．如权利要求1所述的方法，其中，所述金属从包括镍、钯、铂、铝和钛的组中选择。7．如权利要求1所述的方法，其中，在低于约850℃的温度下实施第二退火。8．一种形成用于半导体器件中碳化硅的欧姆触点的方法，其中包括以下步骤在室温下把经选择的搀杂物材料注入到碳化硅基片表面中，由此在碳化硅基片上形成搀杂物材料浓度增加层；对注入后的碳化硅基片进行第一退火；在碳化硅基片的与注入表面相反的表面上生长至少一个外延层；在碳化硅基片的注入表面上淀积金属层；以及随后对所述金属和注入后的碳化硅基片在一定温度下进行第二退火，退火温度低于所述外延层发生显著降质时的温度但高到足以在经过注入的碳化硅和淀积金属之间形成欧姆触点。9．如权利要求8所述的方法，其中，在碳化硅基片上生长外延层的步骤在对经过注入的碳化硅基片进行第一退火之前实施。10．如权利要求8所述的方法，其中，在碳化硅基片上生长外延层的步骤在对经过注入的碳化硅基片进行第一退火之后实施。11．如权利要求8所述的方法，其中，经选择的搀杂物材料从包括氮、铝、砷、磷、硼和镓的组中选择。12．如权利要求8所述的方法，其中，对经过注入的碳化硅基片进行的第一退火在大约1000-1300℃之间的温度下实施。13．如权利要求8所述的方法，其中，所述金属从包括镍、钯、铂、铝和钛的组中选择。14．如权利要求8所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：小戴维B斯拉特，
申请(专利权)人：克里公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]