碳化硅半导体器件的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种碳化娃半导体器件。
【背景技术】
[0002] 美国专利No. 7, 547, 578公开了一种技术，其中在制造碳化娃（SiC)半导体器件的 工艺过程中，通过研磨、抛光或蚀刻SiC衬底的背表面来减薄SiC衬底且随后在研磨的表面 上形成背侧电极。同时，日本专利公布No. 2011-171551公开了一种主要由儀（Ni)构成的 背侧电极。
[0003] 运种背侧电极在预定溫度下加热时与SiC衬底欧姆接触。运时，认为SiC中的 碳（C)会扩散进电极（参见 L.化Ica即0 等人，"Effects of annealing temperature on the degree of inhomogeneity of nickel-si Iicide/SiC Schottky b曰rrier"，Journ曰I of Applied Physics,98,023713(2005) ;doi:10. 1063/1. 1978969，W 及 E. Kurimoto 等 人，"Raman study on the Ni/SiC interface reaction"，Journal of Applied Physics， 91,10215 (2002) ；doi:10. 1063/1. 1473226)〇
【发明内容】
[0004] 美国专利No. 7, 547, 578 W及日本专利公布No. 2011-171551公开了激光退火作为 使背侧电极和SiC衬底彼此欧姆接触的手段。而且，运些文献公开了适用的激光福照条件、 溫度条件等。
[0005] 但是，由于电极形成之前的预处理条件差异、激光施加表面的不均匀性差异或不 同的电极形成条件等，激光施加表面中的能量吸收每次都在改变。而且，激光退火与常规的 灯退火等相比，会提供短时间的局部加热，因此不容易精确地测量加热部分的溫度。因此， 仅通过简单的定义运些条件，难W借助激光退火形成具有良好重复性的低电阻的欧姆电 极。
[0006] L. Calcagno等人建议在欧姆退火过程中，电极的金属元素（例如Ni)与SiC反应 W形成娃化物，且C从SiC中分离并扩散进入电极。而且，E. Kurimoto等人报导扩散的C形 成团簇（W下也称为"碳团簇"或"C团簇"）。
[0007] 但是，本发明人已经全面检验了激光退火之后的电极界面，并且发现借助激光退 火，从SiC分离的C不会扩散进电极且可能停留在SiC衬底和电极之间的界面处，并且小C 团簇在界面处聚集成层，因此造成增大的接触电阻。
[0008] 鉴于运种当前情况，其目的是提供一种使碳化娃半导体层和欧姆电极之间具有低 接触电阻的碳化娃半导体器件。
[0009] 根据本发明一个实施例的碳化娃半导体器件包括：碳化娃半导体层；W及与碳化 娃半导体层接触的电极层。电极层的至少一部分包含碳。在电极层的厚度方向上的一个截 面中，该电极层在厚度方向上被二等分，W获得面对碳化娃半导体层的第一区域W及与碳 化娃半导体层相反的第二区域的情况下，第一区域中包含碳的碳部分的面积比第二区域中 的碳部分的面积宽。在电极层的厚度方向上的一个截面中，在位于距碳化娃半导体层和电 极层之间的界面直到300nm的界面区域处，碳部分包括多个部分，所述多个部分被设置成 在该多个部分之间插入有间隔，并且由碳部分占据的面积的比率不大于40%。
[0010] 当结合附图时，将使本发明的上述和其他目的、特征、方面W及优点从本发明的W 下详细说明中更加显而易见。
【附图说明】
[0011] 图1是示出根据本发明一个实施例的碳化娃半导体器件的构造的一个实例的截 面示意图。
[0012] 图2是示出碳化娃半导体层和电极层之间界面的构造的一个实例的局部截面示 意图。
[0013] 图3是示出碳化娃半导体层和电极层之间界面的构造的另一实例的局部截面示 意图。
[0014] 图4示出显示样本1中的碳化娃半导体层和电极层之间的界面的HAADF图像。
[0015] 图5示出图4的界面区域中的亮度的频率分布。
[0016] 图6示出图4中的Si的元素分布像（element mapping)。
[0017] 图7示出图4中的Ni的元素分布像。
[001引图8示出图4中的C的元素分布像。
[0019] 图9示出显示样本2中的碳化娃半导体层和电极层之间的界面的HAADF图像。
[0020] 图10示出图9的界面区域中的亮度的频率分布。
[0021] 图11示出图9中的Si的元素分布像。
[0022] 图12示出图9中的Ni的元素分布像。
[0023] 图13示出图9中的C的元素分布像。
[0024] 图14示出显示样本3中的碳化娃半导体层和电极层之间的界面的HAADF图像。 [00巧]图15示出图14的界面区域中的亮度的频率分布。
[0026] 图16示出图14中的Al的元素分布像。
[0027] 图17示出图14中的Si的元素分布像。
[0028] 图18示出图14中的C的元素分布像。
[0029] 图19示出显示样本4中的碳化娃半导体层和电极层之间的界面的HAADF图像。
[0030] 图20示出图19的界面区域中的亮度的频率分布。
[0031] 图21示出图19中的Si的元素分布像。
[0032] 图22示出图19中的Ni的元素分布像。
[0033] 图23示出图19中的C的元素分布像。
[0034] 图24是用于说明样本1的构造的示意图。
[0035] 图25是用于说明样本2的构造的示意图。
【具体实施方式】
[0036] [本发明的实施例的说明]
[0037] 首先，列举并说明本发明的实施例。在W下说明中，相同或相应的元件由相同的参 考符号指定且不再寶述。
[0038] [1]根据本发明一个实施例的碳化娃半导体器件包括：碳化娃半导体层100 ; W及 与碳化娃半导体层100接触的电极层101。电极层101的至少一部分包含碳。在电极层101 的厚度方向上的一个截面中将电极层101在厚度方向上二等分W获得面对碳化娃半导体 层100的第一区域rl W及与碳化娃半导体层100相反的第二区域r2的情况下，第一区域 rl中包含碳的碳部分2的面积比第二区域r2中的碳部分2的面积宽。在电极层101的厚 度方向上的一个截面中，在位于距碳化娃半导体层100和电极层101之间的界面直到300nm 的界面区域IR处，碳部分2包括设置成其间插入有间隔的多个部分，且由碳部分2占据的 面积的比率不大于40%。
[0039] 碳部分代表由碳构成并具有可在电极层的厚度方向上的一个截面中被测量的面 积的区域。
[0040] 在上述说明中，碳部分2大部分分布在电极层101的厚度方向上的一个截面中的 SiC半导体层100侧上。但是，碳部分2包括设置成其间插入有间隔的多个部分。目P，碳部 分扩散而没有聚集成层。因此，通过碳部分2,电极层101和SiC半导体层100可彼此欧姆 接触。
[0041] 当从另一透视图观察本发明时，碳化娃半导体器件包括：碳化娃半导体层100 ; W 及与碳化娃半导体层100欧姆接触的电极层101。在碳化娃半导体器件中，碳团簇1可包含 在位于距碳化娃半导体层100和电极层101之间的界面直到300nm的界面区域IR处的电 极层101中。在界面区域IR中由碳团簇1占据的面积的比率不小于10%且不大于40%。
[0042] 在上述碳化娃半导体器件中，从SiC分离的C包含在电极层101中作为C团簇1， 而不是W层的形式聚集。而且，在电极层101的厚度方向上的截面中，由位于距SiC半导体 层100和电极层101之间的界面直到SOOnm的界面区域IR中的C团簇1占据的面积不小 于10 %且不大于40%。
[004引运里，"碳似团簇"是指团簇形式的碳部分。C团簇是由约100个W上的碳原子构 成的聚集体且在电极层101的厚度方向上的截面中具有不小于1且不大于5的纵横比（较 长的直径/较短的直径）。
[0044] 可W认为由C团簇1占据的面积的比率是表示C团簇1在电极层101中扩散的程 度的指数。根据本发明人的研究，当面积的比率小于10%时，C团簇1不充分扩散，在SiC半 导体层100和电极层101之间的界面处形成为层形式的聚集体，且分隔开，由此会妨碍SiC 半导体层100和电极层101之间的欧姆接触。而且，当面积的比率大于40%时，作为电阻分 量的C团簇1在电极层101中过度分布，由此增加了电极层101的电阻。为此，在上述碳化 娃半导体器件中，由C团簇1占据的面积的比率设定为在界面区域IR中不大于40%。
[0045] 运里，根据W下过程（a)至（d)得到"由C团簇1占据的面积的比率"。而且，W相 同方式得到"由碳部分占据的面积的比率"。
[0046] (a)首先，从碳化娃半导体器件获取用于测量的样本（将被观察的部分）。在运种 情况下，可从任何位置获取样本，但是从至少包括W下=点的所选的五个点获取是期望的： 当从平面图观察时的电极层101的中央部分；W及在W中央部分置于其间的情况下彼此面 对的其端部。运里，"当从平面图观察时"的表述是指当在其法线方向观察电极层101的主 表面时的视野。
[0047] (b)对于获取样本来说，微采样驳方法是合适的。目P，采用FIB(聚焦离子束）设 备，通过处理该部分的周边W作为样本，在该部分上附接探针且切割该部分的底部而获得 样本。随后，与探针一起获取样本，通过FIB隔离探针，且随后通过FIB将样本形成为薄片。
[0048] (C)随后，在由此获取的各个样本中，利用STEM(扫描透射电子显微镜）捕捉电极 层101和SiC