[发明专利]碳化硅半导体器件

说明书

本发明涉及碳化硅半导体器件，包括碳化硅半导体层(100)以及与碳化硅半导体层接触的电极层(101)。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将电极层在厚度方向上二等分以获得面对碳化硅半导体层的第一区域(r1)以及与碳化硅半导体层相反的第二区域(r2)的情况下，在第一区域中包含碳的碳部分(2)的面积比第二区域中的碳部分(2)的面积宽。在电极层的厚度方向上的一个截面中，在位于距碳化硅半导体层和电极层之间的界面直到300nm的界面区域(IR)处，碳部分包括其间插入间隔地设置的多个部分，并且由碳部分占据的面积的比率不大于40％。

技术领域

本发明涉及一种碳化硅半导体器件。

背景技术

美国专利No.7,547,578公开了一种技术，其中在制造碳化硅(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公开了一种主要由镍(Ni)构成的背侧电极。

这种背侧电极在预定温度下加热时与SiC衬底欧姆接触。这时，认为SiC中的碳(C)会扩散进电极(参见L.Calcagno等人，“Effects of annealing temperature on thedegree of inhomogeneity of nickel-silicide/SiC Schottky barrier”，Journal ofApplied Physics，98,023713(2005)；doi:10.1063/1.1978969，以及E.Kurimoto等人，“Raman study on the Ni/SiC interface reaction”，Journal of Applied Physics，91,10215(2002)；doi:10.1063/1.1473226)。

发明内容

美国专利No.7,547,578以及日本专利公布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，这些文献公开了适用的激光辐照条件、温度条件等。

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温度。因此，仅通过简单的定义这些条件，难以借助激光退火形成具有良好重复性的低电阻的欧姆电极。

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反应以形成硅化物，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(以下也称为“碳团簇”或“C团簇”)。

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。

鉴于这种当前情况，其目的是提供一种使碳化硅半导体层和欧姆电极之间具有低接触电阻的碳化硅半导体器件。

根据本发明一个实施例的碳化硅半导体器件包括：碳化硅半导体层；以及与碳化硅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，以获得面对碳化硅半导体层的第一区域以及与碳化硅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，在位于距碳化硅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％。

当结合附图时，将使本发明的上述和其他目的、特征、方面以及优点从本发明的以下详细说明中更加显而易见。

附图说明