DE10051049A1 - Aluminium-Nickel-Kontaktmetallisierung für p-dotiertes SiC - Google Patents

Aluminium-Nickel-Kontaktmetallisierung für p-dotiertes SiC

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Aluminium-Nickel-Kontaktmetallisierung für p-dotierte SiC-Substrate mit einem Aluminium-Anteil im Bereich von 40 at% bis 60 at% (Atomprozent), besonders bevorzugt mit einem Anteil von 50 at% Aluminium und 50 at% Nickel. Diese Al-Ni-Kontaktmetallisierung wird aus der Gasphase auf das p-dotierte SiC-Substrat abgeschieden und der Verbund aus Kontaktmetallisierung und p-dotiertem SiC-Substrat anschließend wärmebehandelt. Die Wärmebehandlung des Verbundes besteht in einer Formiertemperung im Temperaturbereich von 800 DEG C bis 1200 DEG C, bevorzugterweise im Bereich von 1000 DEG C bis 1200 DEG C und besonders bevorzugt bei 1200 DEG C und dient dem Herstellen eines ohmschen Kontaktes zwischen der Al-Ni-Kontaktmetallisierung und dem p-dotierten SiC-Substrat.

Description

Die Erfindung betrifft ein Erzeugnis mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs.
Bisher wurde Aluminium zur p-Dotierung von SiC-Substraten eingesetzt. Es lag daher nahe Aluminium auch als Kontaktmaterial für p-SiC zu verwenden. Entsprechende Versuche mit Al-Kontakten auf p-dotierten SiC-Substraten zeigten aber sowohl im Ausgangszustand nach Abscheidung aus der Gasphase als auch nach einstündiger Temperung des Kontaktverbundes bei 550°C kein ohmsches Verhalten, d. h. einen linearen Strom-Spannungszusammenhang des Kontaktwiderstandes. Bei Erhöhung der Temperatur schmilzt die Aluminium Kontaktie­ rung erwartungsgemäß. Ohmsche Kontaktierungen lassen sich deshalb mit Aluminium auf p- dotiertem SiC nicht erreichen.
Man hatte deshalb in der Vergangenheit auch Kontaktmaterialien, die für n-dotiertes SiC- Substrate geeignet sind, auf ihre Eignung für p-dotierte SiC-Substrate untersucht. Versuche mit Nickel, Titan oder Titansilizid führten bei p-dotierten SiC-Substraten jedoch stets zu Kontakten mit nicht-linearen Strom-Spannungs-Kennlinien, so daß diese Metalle als ohm­ sche Kontaktierungen für p-dotierte SiC-Substrate ausgeschlossen werden müssen.
Exponentielle Strom-Spannungs-Kennlinien von Kontaktmetallisierungen führen stets zu einer überpropertionalen Erhöhung der Stromdichte unter den Kontakten. Hierdurch kommt es bei Halbleiterbauelementen zu unerwünschten Leistungsverlusten an den Kontakten. Auch besteht die Gefahr einer starken lokalen Überhitzung unter dem Kontakt, so daß es schlimm­ stenfalls zu einer Zerstörung des Kontaktes kommen kann.
Ausgehend von dem vorbeschriebenen Stand der Technik stellt sich die erfindungsgemäße Aufgabe eine Ohmsche Kontaktmetallisierung für p-dotierte SiC-Substrate sowie ein Kon­ taktierungsverfahren zur Erzielung dieser Ohmschen Kontakte anzugeben.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch die Merkmale des unabhängigen An­ spruchs. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen und in der Beschreibung enthalten.
Die Lösung gelingt durch eine Aluminium-Nickel Verbindung mit einem Aluminium Anteil im Bereich von 40 at% bis 60 at% (Atomprozent), besonders bevorzugt mit einem Anteil von 50 at% Aluminium und 50 at% Nickel. Diese AlNi Kontaktmetallisierung wird aus der Gasphase auf das p-dotierte SiC-Substrat abgeschieden und der Verbund aus Konatktmetalli­ sierung und p-dotiertem SiC-Substrat anschließend wärmebehandelt. Die Wärmebehandlung des Verbundes besteht in einer Formiertemperung im Temperaturbereich von 800°C bis 1200°C, bevorzugterweise im Bereich von 1000°C bis 1200°C und besonders bevorzugt bei 1200°C und dient dem Herstellen eines ohmschen Kontaktes zwischen der AlNi Kontakt­ metallisierung und dem p-dotierten SiC-Substrat.
Die AlNi-Metallisierung wird durch Abscheiden der Metalle aus der Gasphase auf dem p- dotierten SiC-Substrat erzeugt. Hierbei werden in einer Ausführungsform der Erfindung die beiden Bestandteile der Metallisierung durch Sputtern von einem AlNi Target auf die p- dotierte SiC-Schicht abgeschieden. Das AlNi Target besteht hierbei aus einer AlNi Legierung mit einem Aluminium Anteil im Bereich von 40 at% bis 60 at%.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung werden die beiden Metalle Aluminium und Nickel getrennt auf dem p-dotierten SiC-Substrat abgeschieden. Es werden dann zunächst Mulilayerschichten mit abwechselnden Schichten aus Aluminium und Nickel gebildet. Die Multilayerschicht wird dann anschließend 2 Stunden einem Diffusiontempern bei 550 °C unterzogen. Beim Diffusionstempern entsteht aus der Multilayerschicht eine einheitliche Al- Ni Kontaktmetallisierung in der gewünschten Zusammensetzung mit einem Aluminium An­ teil im Bereich von 40 at% bis 60 at%. Dem Diffusionstempern schließt sich dann die For­ miertemperung aus der zuvorgenannten Ausführungform der Erfindung an.
Mit der Erfindung werden hauptsächlich die folgenden Vorteile erzielt:
Mit der erfindungsgemäßen Aluminium-Nickel-Kontaktmetallisierung von p-dotiertem Sic- Substraten gelingt zuverlässig eine ohmsche Kontaktierung von Halbleiterbauelementen auf der Basis von SiC Substraten. Der Ausschussanteil bei der Kontaktierung von SiC- Halbleiterbauelementen wird durch die Erfindung reduziert. Es werden zuverlässig ohmsche Kontaktierungen erzielt, die gegenüber Kontaktierungen mit exponentiellen Strom- Spannungskennlinie Vorteile haben; nämlich einen geringeren Leistungsabfall an der Kon­ taktierung und eine geringere Wärmeentwicklung. Eine unerwünschte Erhöhung der Strom­ dichte unter dem Kontakt wird ebenfalls vermieden.
Auf die Aluminium-Nickel Kontaktmetallisierung kann der Verbindungsaufbau mit her­ kömmlichen Aufbau- und Verbindungstechniken fortgesetzt werden. So können als anschlie­ ßende Schichten weitere Bondmetallisierungen oder Passivierungen oder Schutzmetallisie­ rungen aufgebaut werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand von Zeichnungen darge­ stellt und näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch ein SiC-Substrat mit Aluminium-Nickel- Kontaktmetallisierung:
  • A) Mittels Schattenmasken präparierte Kontaktstrukturen,
  • B) Fotolithographisch hergestellte Kontaktstrukturen,
Fig. 2 eine formale Verteilung der Al-Schichten und Ni-Schichten für das Ausführungsbei­ spiel des Diffusionstemperns von Mulilayer-Strukturen,
Fig. 3 Beispiele gemessener Schichtwiderstände der AlNi-Kontaktmetallisierung in Abhän­ gigkeit des Al-Gehalts auf SiC- bzw. SiO2-Substraten nach unterschiedlicher Wärme­ behandlung,
Fig. 4 Strom-Spannungskennlinien zwischen AlNi-Kontakten mit unterschiedlichen Al- Gehalt nach einstündiger Diffusionstemperung bei 550°C,
Fig. 5 die Abhängigkeit des spezifischen Kontaktwiderstands von AlNi- Kontaktmetallisierungen vom Al-Gehalt, die Kontakte wurden 60 min bei 550°C dif­ fusionsgetempert und 2 min bei 1200°C formiergetempert,
Fig. 6 einen schematischen Querschnitt durch einen Kontakt auf p-SiC mit AlNi 50 : 50- Kontaktmetallisierung, Barriereschicht, Bondschicht, SiO2-Passivierung und Schutz­ metallisierung.
Fig. 1 zeigt zwei schematische Aufbauten einer Kontaktmetallisierung auf einem Halbleiter­ substrat. Einen Aufbau mittels Schattenmasken und einen Aufbau mittels Fotolithographie und SiO2-Passivierung.
Die entscheidende elektrische Kenngröße eines ohmschen Kontakts ist sein spezifischer Kontaktwiderstand. Zusätzlich sollte die Kontaktmetallisierung auch einen geringen spezifi­ schen Schichtwiderstand aufweisen.
Die Verwendung von Schattenmasken ist technologisch einfacher und kommt ohne SiO2- Passivierung aus. Allerdings eigneten sich die Schattenmasken nur zur Herstellung relativ grober Geometrien bis minimal 200 µm Strukturbreite und erzeugten verfahrensbedingt im­ mer leicht unscharfe Kanten.
Im Gegensatz dazu konnte die SiO2 Schicht bei der fotolithographischen Probenpräparation mit hoher lateraler Genauigkeit strukturiert und somit Kontakte mit Breiten bis zu 1 µm und scharfen Konturen hergestellt werden.
Als Ausgangsmaterial für die Substrate kamen für beide Herstellungsverfahren SiC-Wafer der Firma Cree Research Inc. zum Einsatz, die aus n-dotierten SiC-Substraten bestanden, auf denen einer 1 µm dicke und mit Aluminium p-dotierte SiC-Schicht epitaktisch aufgewach­ sen worden war. Die Netto-Dotierung der Epitaxieschicht (Differenz zwischen Akzeptor- und Donatorkonzentration) war von Cree durch C-V-Messungen an einem Hg-Prober bestimmt worden und lag zwischen 1,0 und 2,0.1019 cm-3.
Die Wafer wurden in H2O2/H2SO4 sowie in konzentrierter Flußsäure gereinigt. Nach dem Reinigen folgt das Abscheiden einer 1,5 µm dicken SiO2-Passivierung auf den Substraten durch CVD (chemical vepour depositon) bei Atmosphärendruck. In einem zweiten Lithographieschritt wurden in dieser Passivierung Kontaktöffnungen durch RIE freigeätzt. Die Metallisierung der Substrate mit AlNi-Multilayern erfolgt in einer Aufdampfanlage durch Elektronenstrahlverdampfen von Aluminium und Nickel, wobei der integrale Aluminiumge­ halt der Aluminium-Nickel-Schicht zwischen 0% und 100% variiert wurde. In einer bevor­ zugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Metallisierung der Substrate durch Elek­ tronenstrahlverdampfen einer Aluminium-Nickel Legierung mit einem Aluminiumanteil zwi­ schen 40 at% bis 60 at%.
Fig. 2 zeigt ein besonderes Ausführungsbeispiel zur Erzielung einer Aluminium Kontaktme­ tallisierung, nämlich einen formalen Schichtaufbau zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Aluminium-Nickel-Kontaktmetallisierung aus einer Multilayerschicht. Die Multilayerschicht wird zur Herstellung einer homogenen Aluminium-Nickel-Kontaktmetallisierung diffusions­ getempert. Den Diffusionstempervorgang kann man sich gedanklich wie folgt vorstellen:
Bei einer rein formalen Aufteilung der Nickelschichten eines Al-Ni-Multilayers auf die je­ weils direkt an die Nickelschicht angrenzenden Aluminiumschichten würde der oberen Alu­ miniumschicht die ganze obere Nickelschicht plus die Hälfte der mittleren Nickelschicht zu­ geordnet. Auf die mittlere Nickelschicht entfiele jeweils die Hälfte der mittleren und der un­ teren Nickelschicht und auf die untere Aluminiumschicht käme nur die Hälfte der unteren Nickelschicht. Somit ist der Al-Ni-Multilayer im oberen Teil nickelreich und im unteren Teil aluminiumreich.
Nickel ist in dem AlNi-System die mobilere Spezies. Deshalb ist es verständlich, daß die obere Aluminiumschicht durch die 1,5 zugeordneten Nickelschichten bei der Temperung schneller mit Nickel "versorgt" werden kann als die mittlere Aluminiumschicht mit einer zugeordneten Nickelschicht oder die untere Aluminiumschicht mit nur einer halben zugeord­ neten Nickelschicht.
Zur systematischen Untersuchung von AlNi-Multilayer-Metallisierungen wurde die Ge­ samtstöchiometrie der Multilayer durch Anpassen der Schichtdickeri der einzelnen Alumini­ um- bzw. Nickellagen von reinem Aluminium in 10%-Schritten bis zu reinem Nickel variiert, wobei hier und im folgenden bei allen Prozentwerten als Atomprozentangaben zu verstehen sind.
Die Multilayer bestanden als drei identischen Al-Ni-Doppellagen mit einer Aluminium­ schicht am Interface zum Substrat. Aus den Dichten und relativen Atommassen von Alumi­ nium (ρ = 2,702 kg/dm3, Ar = 26,98154) und Nickel (ρ = 8,8 kg/dm3, Ar = 58,69) wurden die schichtdicken der einzelnen Aluminium- und Nickelschichten für die unterschiedlichen inte­ gralen Stöchiometrien so berechnet, daß sich immer eine Gesamtschichtdicke von 400 nm ergab. Die Ergebnisse sind zusammen mit den Bezeichnungen der Metallisierungen in Ta­ belle 1 zusammengefaßt.
Tabelle 1
Schichtdicken der einzelnen Al- und Ni-Schichten einer AlNi-Multilayer- Metallisierungen. Die insgesamt 400 nm dicke AlNi-Metallisierung bestehen aus jeweils drei Al- und drei Ni-Schichten mit einer Al-Schicht am Interface zum Sub­ strat
Beim Tempern von Multilayer-Metallisierungen kommt es im Allgemeinen zur Interdiffusion der Elemente des Multilayers, wobei gegebenenfalls neue Phasen gebildet werden sowie möglicherweise zu Interdiffusion und/oder chemischer Reaktion zwischen einem oder beiden Elementen des Multilayers und dem Substrat. Im konkreten Fall der AlNi-Multilayer ist zu berücksichtigen, daß die Wärmebehandlung bei Temperaturen oberhalb der Schmelztempe­ ratur der einen Multilayerkomponente, nämlich des Aluminiums, durchgeführt werden muß. Je nach Aufheizrate könnte bei der Temperung in einem Fall das Aluminium zuerst schmel­ zen, bevor sich eine AlNi-Legierung bilden kann oder in einem anderen Fall durch Interdiffu­ sion so schnell eine AlNi-Phase mit höherem Schmelzpunkt entstehen, daß das Auftreten von Schmelze verhindert wird. Die Reaktion zwischen einer Metallschmelze und dem Substrat könnte zudem anders verlaufen als die Reaktion zwischen einer AlNi-Legierung und dem Substrat. Um zu vermeiden, daß die Wärmebehandlung zu unreproduzierbaren Ergebnissen führt, wurde der RTA-Prozeß (RTA = Rapid Thermal Annealing) in eine Diffusionstempe­ rung bei Temperaturen unterhalb der Schmelztemperatur des Aluminium und eine Formier­ temperung bei den zur Herstellung ohmscher Kontakte notwendigen hohen Temperaturen aufgeteilt. Ziel der 60-minütigen Diffusionstemperung bei 550°C ist es, eine homogene AlNi- Metallisierung aus dem AlNi-Multilayer zu erzeugen. Die zweiminütige Formiertemperung führt dann zur Bildung der ohmschen Kontakte. Die zweiminütige Formiertemperung wird bei 1200°C durchgeführt.
Fig. 3 zeigt die spezifischen Schichtwiderstände von AlNi-Kontaktmetallisierungen in Ab­ hängigkeit der unterschiedlichen Massenanteile und der unterschiedlichen Wärmebehandlun­ gen.
Zur Messung des spezifischen Schichtwiderstands der AlNi-Metallisierungen wurden die Substrate oben und unten mit jeweils zwei Testnadeln kontaktiert und der Widerstand ent­ lang der Metallbahn der Länge d und der Breite W durch eine Vierpunktmessung bestimmt. Bei bekannter Schichtdicke von 400 nm konnte dann der spezifische Schichtwiderstand ρSH aus
berechnet werden.
Um die Veränderung der spezifischen Schichtwiderstände bei Variation des Aluminiumge­ halts in Abhängigkeit von dem Substratmaterial (SiC bzw. Si/SiO2) und der durchgeführten Temperungen miteinander vergleichen zu können, sind in Fig. 3 alle Meßwerte in einem Dia­ gramm dargestellt.
Beim Legieren eines Metalls mit Fremdatomen verringert sich die mittlere freie Weglänge der Elektronen im Metall durch Stöße zwischen den Elektronen und den Fremdatomen; was zu einem Anstieg des Schichtwiderstands führt. Bei vollständig mischbaren binären Syste­ men erreicht der spezifische Schichtwiderstand sein Maximum etwa bei der 50 : 50- Stöchiometrie. Treten in einem binären System dagegen intermetallische Phasen auf, können sich die Elektronen aufgrund des höheren Ordnungszustands der Atome in diesen Phasen besser in der Legierung bewegen, die mittlere freie Weglänge wird größer und der spezifische Schichtwiderstand entsprechend kleiner.
Durch die Diffusionstemperung bei 550°C bilden sich aus den AlNi- Multilayern der Ta­ belle 1 homogene Legierungen.
Der spezifische Schichtwiderstand erreicht bei einer Aluminiumkonzentration von 20% sei­ nen maximalen Wert von 7.10-7 Ωm und durchläuft bei 60% Aluminiumgehalt ein schwach ausgeprägtes Minimum, das möglicherweise dadurch verursacht wird, daß sich bei der Diffu­ sionstemperung der AlNi 60 : 40-Metallisierungen eine homogene Al3Ni2 Phase gebildet hat.
Bei der Diffusions- und Formiertemperung der AlNi 0 : 100-Metallisierung auf SiC trat eine starke Reaktion zwischen Nickel und SiC auf, bei der sich eine Ni2Si-Schicht bildete. Des­ halb wies die getemperte AlNi 0 : 100-Metallisierung auf SiC einen etwa dreimal größeren Schichtwiderstand auf als die gleiche Metallisierung auf Si/SiO2.
Für die AlNi-Metallisierungen mit 10%-40% Aluminiumgehalt ändert sich der Schichtwi­ derstand durch die zusätzliche zweiminütige Formiertemperung bei 1200°C im Vergleich zu den ausschließlich eine Stunde bei 550°C getemperten Proben nicht.
Ab 50% Aluminiumkonzentration der Metallisierung auf Si/SiO2 bzw. 60% Aluminiumgehalt bei der Metallisierung auf SiC steigt der spezifische Schichtwiderstand jedoch um mehrere Größenordnungen an.
Fig. 4 zeigt einen Vergleich von Strom-Spannungskennlinien verschiedener AlNi- Kontaktmetallisierungen nach einstündiger Diffusiontemperung bei 550°C jedoch ohne Formiertemperung.
Nach der Diffusionstemperung wurden an den Substraten Strom-Spannungs-Kennlinien ge­ messen. Dabei zeigte sich, daß alle Kontakte unabhängig von der AlNi-Stöchiometrie nicht­ ohmsches Verhalten aufwiesen (Fig. 4).
Ohmsche Kontakte lassen sich jedoch erfindungsgemäß mit einer 2 minütigen Formiertempe­ rung zwischen 800°C und 1200°C, bevorzugterweise zwischen 1000°C und 1200°C, ganz besonders bevorzugt bei 1200°C aus allen Metallisierungen mit mindestens 10% Alumini­ umgehalt herstellen.
Fig. 5 verdeutlicht sehr anschaulich die Abhängigkeit des spezifischen Kontaktwiderstands von der Stöchiometrie der AlNi-Metallisierung. Während die reinen Nickelkontakte (AlNi 0 : 100-Metallisierung) auch nach der Formiertemperung nichtohmsches Verhalten aufweisen, genügt schon das Zulegieren von 10% Aluminium, um ohmsche Kontakte zu erhalten. Ent­ hält die Metallisierung dagegen mehr als 50% Aluminium, verschlechtert sich der spezifische Kontaktwiderstand um etwa zwei Größenordnungen und zwar deshalb, weil die AlNi- Metallisierungen mit 60% bis 100% Aluminiumanteil bei der Formiertempertung schmelzen, beim Erstarren keine zusammenhängende Metallschicht bilden und somit nicht mehr die gan­ ze Kontaktfläche für den Stromtransport zur Verfügung steht.
Die AlNi 50 : 50-Metallisierung, weist mit ρc = 1-2.10-4 Ω.cm2 den kleinsten Wert für den spe­ zifischen Kontaktwiderstand einer Aluminium-Nickel-Kontaktmetallisierung auf und eignet sich deshalb zur Kontaktierung von p-dotierten SiC-Substraten besonders gut.
Fig. 6 zeigt exemplarisch einen Querschnitt durch einen Kontakt auf einem p-SiC-Substrat. Bei der Kontaktierung von Halbleiterbauelementen bestehen die Kontakte üblicherweise aus mehreren Schichten. Fig. 6 verdeutlicht, daß auch mit der erfindungsgemäßen Aluminium- Nickel-Kontaktmetallisierung komplexe Kontaktaufbauten möglich sind.
Die AlNi 50 : 50 Kontaktschicht, die mit einem der erfindungsgemäßen Verfahren auf das SiC- Substrat aufgebracht ist, wird nach der Diffusions- und Formiertemperung der AlNi-Kontakte zusätzlich mit Barrierenschichten (100 nm Chrom, 400 nm Mo, 50 nm Chrom), gefolgt von einer Bondmetallisierung aus mehreren Chrom- und Platinschichten, einer Passivierung aus SiO2 und einer Schutzmetallisierung, die aus einem Chrom-Platin-Multilayer besteht, verse­ hen.

Claims (7)

1. Halbleitersubstrat aus Siliziumkarbid mit mindestens einer p-dotierten Schicht, mit mindestens einer SiO2-Schicht, die durch Abscheiden aus der Gasphase auf die p­ dotierte SiC-Schicht aufgewachsen ist,
mit mehreren Kontaktstrukturen, die mittels Standard-Fotolithographie unter Verwen­ dung eines Maskensatzes als Kontaktöffnungen in die SiO2-Schicht eingebracht sind, wobei
die Kontaktstrukturen durch mindestens eine Schicht aus einer Aluminium-Nickel Schicht mit einem Aluminium Anteil im Bereich von 40 at% bis 60 at% gebildet sind, die Aluminium-Nickel Schicht in die Kontaktöffnungen abgeschieden ist und die Kon­ taktstrukturen zur Ausbildung eines ohmschen Kontaktwiderstandes zwischen p-dotierter SiC-Schicht und Aluminium-Nickel-Schicht im Temperaturbereich zwischen 800°C bis 1200°C wärmebehandelt sind.
2. Halbleitersubstrat nach Anspruch 1, bei dem die Aluminium-Nickel-Schicht durch Sput­ tern auf ein Aluminium-Nickel-Target aus der Gasphase auf das Halbleitersubstrat abge­ schieden ist.
3. Halbleitersubstrat nach Anspruch 1, bei dem die Aluminium-Nickel-Schicht durch Diffu­ sionstempern einer Aluminium-Nickel-Multilayer gebildet ist.
4. Herstellungsverfahren für ein Halbleitersubstrat nach Anspruch 1, bei dem in einem ersten Schritt auf ein SiC-Bulk Material eine p-dotierte Schicht epitaktisch ab­ geschieden wurde,
in einem weiteren Schritt auf die n-dotierte SiC-Schicht eine SiO2-Schicht durch Ab­ scheiden aus der Gasphase bei Atmosphärendruck aufgebracht wird,
in einem weiteren Schritt mittels Standard-Fotolithographie unter Verwendung eines Maskensatzes über eine Fotolackmaske Kontaktstrukturen auf die SiO2-Schicht aufge­ bracht werden,
in einem weiteren Schritt an den aufgebrachten Kontaktstrukturen die SiO2-Schicht durch reaktives Ionenätzen (RIE) abgetragen werden, so daß Kontaktöffnungen in der SiO2- Schicht entstehen,
in einem weiteren Schritt das Halbleitersubstrat gereinigt und von Rückständen aus dem Ionenätzen befreit wird,
in einem weiteren Schritt das Halbleitersubstrat in einer Aufdampfanlage durch Elektro­ nenstrahlverdampfen von Aluminium und Nickel mit einer Aluminium-Nickel-Schicht beschichtet wird,
in einem weiteren Schritt das mit der Aluminium-Nickel-Schicht versehene Halbleiter­ substrat in einem Strahlungsofen unter Ar-Schutzgasatmosphäre bei Temperaturen zwi­ schen 800°C bis 1200°C einer Formiertemperrung unterzogen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Aluminium-Nickel-Schicht durch Elektronen­ strahlverdampfen einer Aluminium-Nickel-Legierung gebildet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Aluminium-Nickel-Schicht durch Diffusion­ stempern einer Aluminium-Nickel-Multilayer-Schicht gebildet wird und das Diffusion­ stempern vor der Formiertemperung ausgeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem das Diffusionstempern eine Stunde lang bei 550°C durchgeführt wird.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004029436A1 (de) * 2004-06-18 2006-01-05 Infineon Technologies Ag Verfahren zum Herstellen eines Festkörperelektrolytmaterialbereichs
DE102006051472A1 (de) * 2006-09-21 2008-04-03 Qimonda Ag Speicherzelle und Verfahren zum Herstellen derselben
DE102009010891A1 (de) * 2009-02-27 2010-08-12 Siced Electronics Development Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Herstellung eines Kontakts mit einem Halbleitermaterial aus Siliziumkarbid und Halbleiterbauelement mit einem solchen Kontakt
DE10259292B4 (de) * 2001-12-20 2014-01-23 FAIRCHILD SEMICONDUCTOR CORP. (n.d.Ges.d. Staates Delaware) Verfahren zum Herstellen eines gleichmäßigen Kontaktes und damit hergestellter gleichmäßiger Kontakt
CN105493245A (zh) * 2013-09-05 2016-04-13 富士电机株式会社 碳化硅半导体元件以及碳化硅半导体元件的制造方法
CN109786447A (zh) * 2017-11-13 2019-05-21 比亚迪股份有限公司 一种P型SiC欧姆接触材料及其制备方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3662458A (en) * 1969-06-20 1972-05-16 Westinghouse Electric Corp Electrical contact for silicon carbide members
DE4406769C2 (de) * 1994-03-02 1997-10-16 Daimler Benz Ag Verfahren zur Herstellung ohmscher Kontakte auf einem SiC-Halbleiterkörper
DE19924982A1 (de) * 1998-06-08 1999-12-09 Siemens Ag Halbleiteranordnung mit ohmscher Kontaktierung und Verfahren zur Kontaktierung einer Halbleiteranordnung
DE19925233A1 (de) * 1998-06-08 1999-12-09 Siemens Ag Halbleiteranordnung mit ohmscher Kontaktierung und Verfahren zur Kontaktierung einer Halbleiteranordnung

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10259292B4 (de) * 2001-12-20 2014-01-23 FAIRCHILD SEMICONDUCTOR CORP. (n.d.Ges.d. Staates Delaware) Verfahren zum Herstellen eines gleichmäßigen Kontaktes und damit hergestellter gleichmäßiger Kontakt
DE102004029436A1 (de) * 2004-06-18 2006-01-05 Infineon Technologies Ag Verfahren zum Herstellen eines Festkörperelektrolytmaterialbereichs
DE102004029436B4 (de) * 2004-06-18 2009-03-05 Qimonda Ag Verfahren zum Herstellen eines Festkörperelektrolytmaterialbereichs
US7829134B2 (en) 2004-06-18 2010-11-09 Adesto Technology Corporation Method for producing memory having a solid electrolyte material region
US8062694B2 (en) 2004-06-18 2011-11-22 Adesto Technology Corporation Method for producing memory having a solid electrolyte material region
DE102006051472A1 (de) * 2006-09-21 2008-04-03 Qimonda Ag Speicherzelle und Verfahren zum Herstellen derselben
DE102009010891A1 (de) * 2009-02-27 2010-08-12 Siced Electronics Development Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Herstellung eines Kontakts mit einem Halbleitermaterial aus Siliziumkarbid und Halbleiterbauelement mit einem solchen Kontakt
CN105493245A (zh) * 2013-09-05 2016-04-13 富士电机株式会社 碳化硅半导体元件以及碳化硅半导体元件的制造方法
EP3043376A4 (de) * 2013-09-05 2017-04-12 Fuji Electric Co., Ltd. Siliciumcarbid-halbleiterelement und verfahren zur herstellung eines siliciumcarbid-halbleiterelements
US9923062B2 (en) 2013-09-05 2018-03-20 Fuji Electric Co., Ltd. Silicon carbide semiconductor device and method of manufacturing a silicon carbide semiconductor device
CN109786447A (zh) * 2017-11-13 2019-05-21 比亚迪股份有限公司 一种P型SiC欧姆接触材料及其制备方法
CN109786447B (zh) * 2017-11-13 2022-06-21 比亚迪半导体股份有限公司 一种P型SiC欧姆接触材料及其制备方法

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