專利名稱：金屬－碳化硅歐姆接觸的局部退火及其形成的裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及微電子裝置，尤其涉及發(fā)光裝置(LED)的制作及其形成的LED。
背景技術：
已經公知的是，在基于碳化硅的發(fā)光裝置中，碳化硅(SiC)襯底的厚度能夠影響給定電流電平處的操作所述裝置所需的正向電壓。例如，可以從Cree公司得到的基于SiC的發(fā)光二極管C450-CB230-E1000具有厚度大約250μm(+/-25μm)的襯底，在大約10mA正向工作電流下具有大約3.5伏特的相關正向工作電壓。此外，減小LED的SiC襯底的厚度可以減小正向電壓，這可得到這種二極管功率消耗的降低。
也已經公知的是，許多電子裝置可以并入具有減小厚度的單獨裝置，以使得電子裝置的總體厚度可以降低。例如，蜂窩電話的制造商可以使用表面安裝LED芯片以降低用于從背后照亮蜂窩電話顯示器的部件的厚度。因此，降低SiC襯底的厚度還可以使得這些裝置應用在這些類型的小電子裝置中。
通過例如向SiC晶片的背部注入離子，在低溫/室溫下在SiC上形成歐姆接觸已經公知。然而，如果已注入SiC襯底在形成歐姆接觸之前變薄，那么在變薄過程中或許會移除摻雜區(qū)域，這可能使得注入過剩。由于注入可以在隨后步驟執(zhí)行，因此沉積以形成歐姆接觸的金屬當沉積在襯底上時，也許不具有歐姆特性。例如在美國專利申請No.09/787,189和10/003,331中就討論了用于形成歐姆接觸的離子注入，其所有公開內容包含在此作為參考。
通過沉積金屬，諸如鎳，以及在高溫(諸如高于900℃的溫度)對金屬進行退火來形成金屬歐姆接觸已經公知。高溫退火或許會破壞包含在SiC襯底上的氮化鎵基材料的外延層。因此，需要一種用于形成與諸如SiC、GaN、InGaN等料材的襯底歐姆接觸的改良方法。


圖1-4示出了根據本發(fā)明的一些實施例在發(fā)光裝置中形成金屬-碳化硅歐姆接觸的截面圖。
圖5-7示出了根據本發(fā)明的另一些實施例在發(fā)光裝置中形成金屬-碳化硅歐姆接觸的截面圖。
圖8-11示出了根據本發(fā)明的另一些實施例在發(fā)光裝置中形成金屬-碳化硅歐姆接觸的截面圖。
圖12-17示出了根據本發(fā)明的另一些實施例在發(fā)光裝置中形成金屬-碳化硅歐姆接觸的截面圖。
圖18-20示出了根據本發(fā)明的另一些實施例在發(fā)光裝置中形成金屬-碳化硅歐姆接觸的截面圖。
圖21-22示出了根據本發(fā)明的一些實施例所形成的發(fā)光裝置中的金屬-碳化硅歐姆接觸的截面圖。
圖23示出了根據本發(fā)明的一些實施例經受激光退火的碳化硅襯底的平面示意圖。
圖24示出了根據本發(fā)明的一些實施例包括各個相對歐姆接觸邊界的金屬-碳化硅歐姆接觸的簡化示意圖。
圖25示出了根據本發(fā)明的一些實施例的多個定義了傾斜條紋圖案的金屬-碳化硅歐姆接觸的簡化平面示意圖。
圖26示出了根據本發(fā)明的一些實施例的多個定義了條紋圓形圖案的金屬-碳化硅歐姆接觸的簡化平面示意圖。
圖27示出了根據本發(fā)明的一些實施例的多個定義了環(huán)狀圓形圖案的金屬-碳化硅歐姆接觸的簡化平面示意圖。
圖28示出了根據本發(fā)明的一些實施例的典型激光掩膜，可以通過該掩膜投射激光以對金屬-碳化硅歐姆接觸進行退火。
圖29A示出了根據本發(fā)明的一些實施例的具有軟化邊緣特征的典型掩膜。
圖29B示出了圖29A所示部分的詳細視圖。

發(fā)明內容
根據本發(fā)明的實施例能夠提供半導體裝置中的金屬-碳化硅歐姆接觸的局部退火及其形成的裝置。依據這些實施例，可以通過下述方式形成接觸在碳化硅(SiC)層上形成金屬，對金屬和SiC層的界面位置進行退火因此形成金屬-SiC材料，并避免對SiC層上的位置進行退火進而避免形成金屬-SiC材料。在根據本發(fā)明的一些實施例中，所述層可以是SiC襯底。
在根據本發(fā)明的一些實施例中，退火可以包括在界面位置進行退火，根據圖案進行退火以避免在所述位置退火。在根據本發(fā)明的一些實施例中，所述界面位置可以是第一界面位置，所述SiC襯底上的位置可以是金屬和SiC襯底的第二界面位置。退火可以包括通過掩膜層上的開口將激光照射至第一界面位置的金屬層上，并使用掩膜層阻擋與第二界面位置相對的激光以避免在第二界面位置退火。
在根據本發(fā)明的一些實施例中，退火可以包括激勵與所述界面位置相對的激光器以將激光照射至所述界面位置的金屬層上，以及去激勵相對于所述位置的激光器以避免在該位置退火。在根據本發(fā)明的一些實施例中，形成金屬可以包括在SiC襯底上形成金屬以形成與SiC襯底隔開的位置。
在根據本發(fā)明的一些實施例中，金屬可以以圖案形式形成以在所述界面位置暴露部分SiC襯底，并且所述退火可以包括激勵與所述界面位置相對的激光器以將激光照射在所述界面位置的金屬層上?？梢韵鄬τ谒鑫恢帽３旨す馄骷?。
在根據本發(fā)明的一些實施例中，界面位置處的金屬-SiC材料可以是襯底背側上的金屬歐姆接觸，所述襯底背側與其上具有外延層的襯底的前側相對。在根據本發(fā)明的一些實施例中，退火可以包括將激光照射在界面位置上以形成至少一個包括相對歐姆接觸邊界的歐姆接觸，在所述歐姆接觸邊界之間具有非歐姆接觸區(qū)域。
在根據本發(fā)明的一些實施例中，所述至少一個歐姆接觸可以是多個包括各個相對歐姆接觸邊界的歐姆接觸，所述歐姆接觸邊界定義了與裝置的側面形成斜角的條形圖案。在根據本發(fā)明的一些實施例中，所述至少一個歐姆接觸可以包括多個包含各個相對歐姆接觸邊界的歐姆接觸，所述歐姆接觸邊界定義了與所述裝置側面平行的條形圖案。
在根據本發(fā)明的一些實施例中，所述至少一個歐姆接觸可以包括多個包含各個相對歐姆接觸邊界的歐姆接觸，所述歐姆接觸邊界定義了圓形圖案。在根據本發(fā)明的一些實施例中，所述界面位置可以是第一界面位置，SiC襯底上的所述位置包括金屬和SiC襯底的第二界面位置。退火可以包括將電子束照射在界面位置上，并阻止電子束照射所述第二界面位置。
在根據本發(fā)明的一些實施例中，形成用于發(fā)光裝置的接觸可以包括在碳化硅(SiC)襯底上形成金屬，并根據圖案在金屬和SiC襯底的界面位置進行激光退火，以形成對應于所述圖案的金屬-碳化硅材料。在根據本發(fā)明的一些實施例中，形成金屬可以包括在襯底上形成覆蓋金屬。激光退火可以包括穿過掩膜中的開口將激光照射在所述界面位置以因此形成金屬-SiC材料，所述掩膜定義了圖案。使用掩膜可以阻擋與金屬和SiC襯底的其它界面位置相對的激光。
在根據本發(fā)明的一些實施例中，形成金屬可以包括在襯底上形成覆蓋金屬，其中激光退火可以包括根據圖案激勵與所述界面位置相對的激光器，以將激光照射在所述界面位置的覆蓋金屬上，可以去激勵與其它界面位置相對的激光器以避免在所述其它位置進行退火。
在根據本發(fā)明的一些實施例中，所述金屬可以是鎳、鉑或者鈦。在根據本發(fā)明的一些實施例中，激光退火可以包括在所述界面位置上以足夠形成金屬和SiC襯底的硅化物的能量和波長的激光進行照射。
在根據本發(fā)明的一些實施例中，所述SiC襯底可以為6H SiC，其中激光退火可以包括以持續(xù)時間大約30納秒的單脈沖、以大約2.8焦耳/cm2的能量、波長大約248納米至大約308納米的照射激光。在根據本發(fā)明的一些實施例中，所述SiC襯底可以為4HSiC，其中激光退火可以包括以每個脈沖具有大約30納秒持續(xù)時間的五個脈沖、以大約4.2焦耳/cm2的能量、波長大約248納米至大約308納米的照射激光。在根據本發(fā)明的一些實施例中，所述激光可以是所述SiC襯底的帶隙以上的光子能量。在根據本發(fā)明的一些實施例中，所述激光可以是脈沖調制激光或者連續(xù)波激光。
在根據本發(fā)明的一些實施例中，用于發(fā)光裝置的接觸可以包括根據圖案在碳化硅(SiC)層上形成金屬以使得部分所述層暴露。激光可以被照射在SiC層的暴露位置上與SiC層和金屬的界面位置上，以因此形成對應于所述圖案的金屬-SiC材料。在根據本發(fā)明的一些實施例中，所述層可以是SiC襯底。
在根據本發(fā)明的一些實施例中，金屬可以是鎳、鉑或鈦。在根據本發(fā)明的一些實施例中，所述激光退火可以包括在所述界面位置上以足夠形成金屬和SiC襯底的硅化物的能量和波長的激光進行照射。
在根據本發(fā)明的一些實施例中，所述SiC襯底可以為6H SiC，其中激光退火可以包括使用以持續(xù)時間大約30納秒的單脈沖、以大約2.8焦耳/cm2的能量、波長大約248納米至大約308納米的照射激光。
在根據本發(fā)明的一些實施例中，所述SiC襯底可以為4H SiC，其中激光退火可以包括以每個脈沖具有大約30納秒持續(xù)時間的五個脈沖、以大約4.2焦耳/cm2的能量、波長大約248納米至大約308納米的照射激光。
在根據本發(fā)明的一些實施例中，所述激光可以是所述SiC襯底的帶隙以上的光子能量。在根據本發(fā)明的一些實施例中，所述激光可以是脈沖調制激光或者連續(xù)波激光。
在根據本發(fā)明的一些實施例中，形成用于半導體裝置的歐姆接觸的方法可以包括根據圖案在SiC層上形成光致抗蝕劑以暴露SiC層的第一部分并覆蓋所述襯底的第二部分。覆蓋金屬可以形成在所述第一部分和光致抗蝕劑上。激光可以照射在與所述第一部分相應的SiC層和覆蓋金屬的界面位置上，以因此形成金屬-碳化硅材料，而可以避免在與所述第二部分相應的覆蓋金屬上照射激光。
在根據本發(fā)明的一些實施例中，所述方法進一步包括從光致抗蝕劑中移除金屬以保留金屬-碳化硅材料。蓋層可以形成在金屬-SiC材料上，可以從所述SiC襯底中移除光致抗蝕劑。在根據本發(fā)明的一些實施例中，所述方法可以進一步包括在金屬-SiC材料和光致抗蝕劑上形成蓋層，并從所述SiC層中移除光致抗蝕劑。
在根據本發(fā)明的另一實施例中，所述方法進一步包括剝離其上的金屬和光致抗蝕劑，留下金屬-碳化硅材料。可以在金屬-SiC材料上形成蓋層。在根據本發(fā)明的一些實施例中，所述金屬可以是鎳、鉑或者鈦。在根據本發(fā)明的一些實施例中，所述激光退火可以包括在所述界面位置上以足夠形成金屬和SiC襯底的硅化物的能量和波長進行激光照射。
在根據本發(fā)明的一些實施例中，形成接觸可以包括在金屬和碳化硅層之間的界面位置上照射激光以形成金屬-SiC材料，進而在包含相對歐姆接觸邊界的裝置上提供至少一個歐姆接觸，所述歐姆接觸邊界其間具有非歐姆接觸區(qū)域。
在根據本發(fā)明的一些實施例中，發(fā)光裝置(LED)可以包括至少一個位于SiC層上的金屬-碳化硅(SiC)歐姆接觸，所述至少一個金屬-SiC歐姆接觸包括其間具有非歐姆接觸區(qū)域的相對歐姆接觸邊界。
在根據本發(fā)明的一些實施例中，相對歐姆接觸邊界可以以大約10μm隔開。在根據本發(fā)明的一些實施例中，所述至少一個歐姆接觸可以包括多個包含各個相對歐姆接觸邊界的歐姆接觸，所述歐姆接觸邊界定義了與裝置的側面形成斜角的條形圖案中的條帶。
在根據本發(fā)明的一些實施例中，所述條帶可以以106μm隔開。在根據本發(fā)明的一些實施例中，所述至少一個歐姆接觸可以包括多個包含各個相對歐姆接觸邊界的歐姆接觸，所述歐姆接觸邊界定義了與所述裝置側面平行的條形圖案的條帶。
在根據本發(fā)明的一些實施例中，所述條形圖案定義了直徑大約95μm的基本圓形形狀，其中條帶可以以大約4.0μm至大約5.0μm的距離隔開。在根據本發(fā)明的一些實施例中，所述至少一個歐姆接觸可以包括多個包含各個相對歐姆接觸邊界的歐姆接觸，所述歐姆接觸邊界定義了同心圓環(huán)圖案的環(huán)。在根據本發(fā)明的一些實施例中，所述環(huán)以大約4.0μm至大約5.0μm的距離隔開。
在根據本發(fā)明的一些實施例中，形成用于半導體裝置的歐姆接觸的方法可以包括在碳化硅(SiC)層上形成金屬和對所述金屬和SiC層進行激光退火以在所述金屬和SiC層的界面位置形成金屬-SiC材料。可以移除部分金屬-SiC材料以根據圖案暴露SiC層，進而在半導體裝置上提供至少一個歐姆接觸。
具體實施例方式
現在將參考附圖在下文中更加全面地描述本發(fā)明，在所述附圖中示出了本發(fā)明的實施例。然而，不應該認為本發(fā)明被限制在此處闡述的實施例中。相反，提供這些實施例將使得本公開更加充分和完整，將本發(fā)明的范圍完全地告知本領域技術人員。在附圖中，為了清晰起見，夸大了層和區(qū)域的厚度。在全文中，相同附圖標記指代相同元件。此處使用的術語“和/或”包括一個或多個相關列出項中的任一個和所有結合。
此處使用的術語其目的僅僅是為了描述特殊的實施例，而不是要對本發(fā)明進行限制。此處所使用的單數形式“一”、“一個”和“這”也包括復數形式，除非在文中另外清楚指明。還應當理解的是，當在說明書中使用術語“包括”和/或“包含”時，規(guī)定了所陳述的特征、整體、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者附加一個或多個其它更多的特征、整體、步驟、操作、元件、部件和/或其組合。
應當理解的是，當諸如層、區(qū)域或襯底的元件被稱作位于或者延伸至另一元件上時，這些元件可以直接位于或者直接延伸至另一元件上，或者也可出現中間元件。相反，當元件被稱為“直接位于”或者“直接延伸至”另一元件上時，則不存在中間元件。還應當理解的是，當元件被稱作“連接”或“耦合”至另一元件時，該元件能夠直接連接或者耦合至另一個元件或者可以存在中間元件。相反，當元件被稱作“直接連接”或“直接耦合”至另一元件時，則不存在中間元件。在整篇說明書中，相同標號指代相同元件。
應當理解的是，盡管此處可能使用了術語第一、第二等以描述各種元件、部件、區(qū)域、層和/或部分，但是這些元件、部件、區(qū)域、層和/或部分不應該被這些術語限制。這些術語僅僅用于將一個元件、部件、區(qū)域、層或部分與另一元件、部件、區(qū)域、層或部分區(qū)分開。因此下面討論的第一元件、部件、區(qū)域、層或部分也可稱為第二元件、部件、區(qū)域、層或部分，而不偏離本發(fā)明的教導內容。
此外，此處或許使用了相對術語，諸如“下”或“底”與“上”或“頂”來描述附圖中示出的一個元件與另一元件的關系。應當理解的是，相對術語是包含除了圖中描述的方向之外的裝置的各種不同方向。例如，如果圖中裝置倒置，那么被描述為位于其它元件 “下”側的元件將定位在其它元件的“上”側。根據圖中的具體方向，因此示范術語“下”包含了“上”和“下”兩個方向。同樣，如果在一個圖中的裝置是倒置的，那么被描述為位于其它元件“下”和“下部”的元件將定位在其它元件之“上”。因此，示范術語“下”和“下部”能夠包括上下兩個方向。
此處將參考截面視圖(和/或平面圖)描述本發(fā)明的實施例，所述截面視圖(和/或平面視圖)是本發(fā)明理想實施例的示意圖。這樣，可以預見圖示形狀由于例如制造技術和/或容差因此存在各種變型。因此，不能認為本發(fā)明的實施例被限制在此處示出的特定區(qū)域形狀，而是包括例如由于制造而產生的形狀偏差。例如，圖示或被描述為矩形的刻蝕區(qū)域典型地將具有圓形或弧形特征。因此，附圖中示出的區(qū)域本質上是示意性的，它們的形狀不是要示出裝置區(qū)域的精確形狀，也不是要限制本發(fā)明的范圍。
除非另外規(guī)定，此處使用的所有術語(包括技術術語和科學術語)與本發(fā)明領域技術人員的通常理解具有相同意義。還應當理解的是，諸如那些在通常使用的字典中定義的術語，應當理解為具有與其相關技術范圍的意義一致的意義，而不應當理解為理想化或者非常正式的意義，除非此處清楚這樣定義。本領域技術人員還應當理解的是，布置在另一特征鄰近的特征或者結構具有與相鄰特征交迭或者在相鄰特征之下的部分。
此處使用的術語“歐姆接觸”是指這樣一個接觸，基本在所有期望的操作頻率上，與其相關的阻抗基本上由阻抗＝V/I的關系給出(即，在所有工作頻率上，歐姆接觸相關的阻抗基本上相同)，這里V是在該接觸上的電壓，I是電流。例如，在根據本發(fā)明的一些實施例中，歐姆接觸可以是具體接觸電阻率小于大約10e-3歐姆-cm2的接觸，在另一些實施例中，小于大約10e-4歐姆-cm2。因此，整流接觸或者具有高特定接觸電阻率(例如大于大約10e-3歐姆-cm2特定接觸電阻率)的接觸，并不是此處使用的術語歐姆接觸。此處使用的“金屬-SiC材料”包括這樣的混合物，所述混合物包含退火時金屬和碳化硅熔合在一起或者彼此相互熔化。還應當理解的是，例如，Ni-SiC材料可以是當為了形成Ni的硅化物而進行退火時鎳和碳化硅材料的混合物(或者合金)。
正如此處更加詳細描述的，根據本發(fā)明的實施例可以提供一種對金屬和碳化硅襯底的界面位置進行退火的方法以在此處形成金屬-碳化硅材料，并避免對碳化硅襯底上的其它位置退火，進而避免形成金屬-碳化硅材料。應當理解的是，形成金屬-碳化硅材料的界面位置可以包括外部區(qū)域(此處激光照射金屬和襯底)或者其附近的邊界。例如，如此處參考圖21進一步詳細描述的，當激光照射在界面上時，形成了金屬-SiC歐姆接觸，所述金屬-SiC歐姆接觸包括相對的歐姆接觸邊界和其間(此處是激光直接照射的地方)的非歐姆區(qū)域，并在界面位置形成了金屬-SiC材料。
在一個位置使用例如激光束進行退火，同時避免退火碳化硅襯底上的另一位置，可以避免由于常規(guī)快速退火對于外延層所造成的這種類型的破壞。例如，在根據本發(fā)明的一些實施例中，在外延層已經形成在襯底的前側后，能夠通過使用激光對襯底上的界面位置退火同時避免對襯底上其它位置進行退火(通過掩蔽或者對激光進行調制)來形成金屬-碳化硅歐姆接觸。
圖1-4示出了根據本發(fā)明的一些實施例在發(fā)光裝置中形成金屬-碳化硅歐姆接觸的截面圖。特別地，在SiC襯底105的前側上形成了一個或更多外延層100。外延層100可以提供一個發(fā)光裝置的有源區(qū)域，并可由GaN基材料構成，諸如InGaN、GaAlInN等。金屬層110形成在與外延層100相對的SiC襯底105的背側上。應當理解的是，SiC襯底105可以是用于形成發(fā)光裝置的任何類型的SiC材料，諸如4H或者6H SiC。還應當理解的是，金屬層110可以形成大約400埃至大約1100埃的厚度。金屬層110可以是諸如鉑、鈦或者優(yōu)選為鎳的金屬。
如圖2所示，激光225穿過掩膜215上的開口220照射在金屬層110和SiC襯底105的相應界面位置上。通過掩膜215阻擋了一些激光225照射至SiC襯底105和金屬層110的其它界面位置。
如圖3所示，界面位置330被退火以因此形成金屬-SiC材料，在所述界面位置處激光225照射金屬層110和SiC襯底105。在根據本發(fā)明的一些實施例中，通過激光225加熱金屬和SiC在界面位置形成金屬-SiC材料從而制作金屬的硅化物。相反，被掩膜215阻擋的金屬層110和SiC襯底105的其它界面位置沒有被退火，因此未形成金屬-SiC材料。
根據圖4，例如在鎳金屬層的情況下，使用HNO33H2O或者HCL和H2O的溶液移除沒有被激光225退火的金屬層110的部分。移除金屬層110的未退火部分暴露了已退火的金屬-SiC歐姆接觸435a-435d。如上所述，在根據本發(fā)明的一些實施例中，通過對金屬層110和SiC襯底105的界面位置進行退火，同時通過阻擋激光照射至襯底的相應位置來避免襯底105上的其它位置的退火來形成已退火的金屬-SiC歐姆接觸。
圖5-7示出了根據本發(fā)明的一些實施例形成金屬-碳化硅歐姆接觸方法的截面圖。如圖5所示，激光525根據預定圖案照射在金屬層110上。即，金屬層110和下面襯底105的一些界面位置被激光525照射，而其它位置沒有被激光525照射。在根據本發(fā)明的一些實施例中，通過在金屬層110上移動激光束并且按照期望圖案激勵/去激勵激光器以產生激光525，將激光525照射在金屬層110/襯底105上。應當理解的是，可以通過激光器開/關或者通過調制激光束來激勵或者去激勵激光束，以在所需要的地方形成金屬-SiC材料，而在其它地方避免形成金屬-SiC材料。
關于上面所述“移動”激光束，應當理解的是，在根據本發(fā)明的一些實施例中，激光束可以根據圖案以不連續(xù)的步驟移動，而在根據本發(fā)明的其它實施例中，根據圖案連續(xù)地移動激光束并且以合適的間隔激勵和去激勵。還應當理解的是，激光束可以通過例如移動金屬層110上的反射鏡來反射激光束而“移動”激光束?？梢蕴娲姆桨甘?，可以在金屬層上移動產生激光束的激光器。
在根據本發(fā)明的其它實施例中，可以在“固定”的激光束下移動襯底。例如，襯底能夠以掩膜間距的增量移動，并在幾個脈沖(或者持續(xù)脈沖)激光束被激勵的每個位置處停止。在根據本發(fā)明的一些實施例中，1.8mm×1.8mm場用于300μm的6×6陣列間距管芯?？梢蕴娲姆桨甘牵梢匝刂粋€軸在固定光束下連續(xù)移動襯底，在每個管芯間距同步激勵激光束，而這一點可以隨著裝置而改變。發(fā)送至每個位置的脈沖個數可以基于掩膜中襯底移動所沿著軸的管芯位置的數目。然后通過沿著非掃描軸的掩膜間距就可以檢索晶片，于是就能夠重復掃描。圖2 8示出了根據本發(fā)明的一些實施例能夠通過其投射激光以對金屬-SiC歐姆接觸進行退火的典型激光掩膜。
如圖6所示，被激光525照射的金屬層110和襯底105的界面位置被退火以因此形成金屬-SiC材料630。應當理解的是，未被激光525照射在其上的其它界面位置631仍然保持未退火。根據圖7，例如使用上述參考圖4的刻蝕溶液移除金屬層110的未退火部分，以暴露退火的金屬-SiC歐姆接觸735a-d。因此，在根據本發(fā)明的一些實施例中，通過根據圖案在金屬層和下面的SiC襯底的界面位置處照射激光來形成已退火金屬-SiC歐姆接觸。通過避免激光照射在金屬層和襯底的相應部分，可以防止金屬層和SiC襯底的其它界面位置的退火。
圖8-11示出了根據本發(fā)明的一些實施例在發(fā)光裝置中形成金屬-碳化硅歐姆接觸的方法的截面圖。在圖8中，金屬層110形成在與外延層100相對的SiC襯底105上。金屬層110使用例如剝離或者刻蝕處理被構圖，其部分被移除以使得部分金屬層940a-940d仍然保留在襯底105上，所述金屬層部分940a-940其間具有暴露的襯底部分，如圖9所示。因此，金屬層110的剩余部分940a-d包括與下面SiC襯底105的界面位置。
如圖10中所示，激光1025被照射在金屬層110的剩余部分940a-d上以及其間的SiC襯底105的暴露位置上。激光1025對金屬層110的剩余部分940a-940d進行退火以根據上述參考圖9的圖案在襯底上形成已退火的金屬-SiC歐姆接觸1135a-1135d。因此，在根據本發(fā)明的一些實施例中，通過根據圖案從金屬層形成剩余金屬部分，金屬-SiC歐姆接觸被退火，激光照射在剩余金屬部分和暴露的SiC襯底上以避免在除相應剩余金屬部分之外的位置形成金屬-SiC材料。
本領域技術人員應當理解的是，假設該公開的優(yōu)越性，優(yōu)選的是激光1025不損壞上述形成的金屬-SiC歐姆接觸1135a-1135d的邊界。特別地，如果沒有編址的話，那么照射在SiC襯底105暴露部分上的激光105可能損壞相鄰的金屬-SiC歐姆接觸1135a-1135d。如參考圖24所述，歐姆接觸可以包括位于激光照射的金屬和SiC襯底的界面邊緣附近或者外部的相對金屬-SiC歐姆接觸邊界。在根據本發(fā)明的一些實施例中，可以通過例如減小與金屬-SiC歐姆接觸相鄰的激光1025的功率來避免金屬-SiC歐姆接觸的消除。在根據本發(fā)明的一些實施例中，可以改變激光波長以避免相鄰金屬-碳化硅歐姆接觸的消除。
圖12-17示出了根據本發(fā)明的另一些實施例形成已退火碳化硅歐姆接觸的方法的截面圖。根據圖案在SiC襯底105上形成光致抗蝕劑圖案1245層，以使得襯底105的部分保持被光致抗蝕劑1245覆蓋，而SiC襯底105的其它部分被暴露。根據圖13，金屬層1350形成在與下面SiC襯底105分離的光致抗蝕劑圖案1245上和襯底105的暴露部分上以定義金屬1350和SiC襯底105的界面位置。
如圖14所示，激光1425被照射在位于SiC襯底105的暴露部分上的界面位置1460上。激光1425對位于界面位置1460處的SiC襯底105的暴露部分上的金屬1350進行退火，以使得在該處形成圖15所示的金屬-SiC材料1535a-d。在根據本發(fā)明的一些實施例中，激光1425也可以照射在光致抗蝕劑圖案1425上的金屬層1350上，然而金屬層1350和光致抗蝕劑圖案1245可能被激光1425破壞。
根據圖16，在光致抗蝕劑圖案1245和金屬-SiC(SiC)材料1535a-1535d上的金屬上形成蓋層1665。光致抗蝕劑圖案1245和其上的金屬1350(包括蓋層1665的相應部分)可以使用剝離處理移除，包括例如，如圖17所示刻蝕光致抗蝕劑圖案以移除光致抗蝕劑、金屬和其上的蓋層。
應當理解的是，在根據本發(fā)明的一些實施例中，上述參考圖14所描述的激光1425可以在形成圖16所示的蓋層圖案1665之后照射。此外，可以在單獨步驟中移除蓋層1665和位于光致抗蝕劑圖案1245上的金屬1350，而不是上述參考圖16中所述的一起移除。
圖18-20示出了根據本發(fā)明另一些實施例在發(fā)光裝置中形成金屬-碳化硅歐姆接觸的截面圖。根據圖18和19，激光2525以覆蓋的方式照射在金屬2510/SiC襯底2505上，以形成已退火的金屬-SiC層2660。移除部分已退火的金屬-SiC層2660以使得退火的金屬-SiC層2660的剩余部分形成如圖20所示的金屬-SiC歐姆接觸。應當理解的是，部分金屬層的移除可以使用本領域技術人員公知的技術來執(zhí)行，例如反應離子刻蝕和光刻蝕。因此，可以通過激光使用覆蓋退火(blanket anneal)來形成根據本發(fā)明一些實施例的金屬-SiC歐姆接觸，而通過根據圖案移除部分金屬可以避免退火。
圖21-22示出了包括根據本發(fā)明實施例形成的金屬-碳化硅歐姆接觸的發(fā)光裝置的截面圖。特別地，圖21示出了位于與n/p型外延層1800的疊層相對的斜面邊緣SiC襯底1805上的退火的金屬-SiC歐姆接觸1835。襯底1805的厚度減小使得當晶片切割時允許一個鋸尖，以消除襯底1805的上部。例如，在美國專利No.5,087,949中描述了這種斜面邊緣裝置的形成，其公開的所有內容包含在此作為參考。
圖22示出了包含根據本發(fā)明實施例形成的已退火金屬-SiC歐姆接觸的直切(straight cut)發(fā)光裝置。特別地，已退火的金屬-SiC歐姆接觸1935位于與n/p型外延形成層1900的疊層相對的襯底1905上。圖21示出的結構可以產生較高光輸出和較高光提取。此外，圖21的結構可有利于更加共形的磷涂層以提高由于厚度減小而引起的白色光轉換效率。
圖23示出了上述參考圖1-20被退火的晶片2080的平面示意圖。特別地，根據本發(fā)明的一些實施例，圖案線條2081代表用于對其上的金屬-SiC歐姆接觸進行退火的激光圖案。如上所述，光可以根據圖案線條2081照射在晶片2080的金屬層上。可以替代的方案是，圖案線條2081可以根據圖案來激勵和去激勵激光而產生，或者通過掩膜中的開口照射在襯底上。此外，光可以照射在其上具有光致抗蝕劑圖案和金屬的襯底上。
圖24示出了根據本發(fā)明的一些實施例金屬-碳化硅歐姆接觸的詳細視圖。特別地，金屬-SiC歐姆接觸2100包括其間具有非歐姆接觸區(qū)域2103的相對金屬-SiC歐姆接觸邊界2101、2102。正如本發(fā)明人所理解的，當激光照射在SiC襯底和下面金屬層的界面位置時，在接近激光照射界面位置的邊緣處形成金屬-SiC材料。例如，如圖24所示，歐姆接觸邊界2101和2102定義了一個外部區(qū)域，此處激光已照射在SiC襯底中的金屬層的界面位置。
因此，在根據本發(fā)明的一些實施例中，歐姆接觸邊界2101和2102定義了一個退火金屬-SiC歐姆接觸，此處在相對歐姆接觸邊界2101、2102之間包括了非歐姆接觸區(qū)域2103。應當理解的是，非歐姆接觸區(qū)域2103也被激光照射，所述激光對界面位置進行退火以在相對歐姆接觸邊界2101、2102處形成金屬-SiC。還應當理解的是，相對歐姆接觸邊界2101、2102的形狀可以隨著所使用的激光特性而改變。例如，可以散焦激光以提供圖24所示的不均勻的輪廓，或者聚焦激光以提供與圖24所示輪廓相比寬度相對狹窄和相對均勻的輪廓。然而，應當理解的是，圖24示出的不均勻輪廓本質上是實例性質，并且不限于所示形狀。
在根據本發(fā)明的其它一些實施例中，在激光掩膜中的一些邊緣可包括測量小于透鏡(用于引導激光)分辨率(例如，大約2um)的特征，所述特征曾經被稱為掩膜的邊緣“軟化”。特別地，邊緣的軟化可以使得激光能量朝著掩膜所產生的圖像的邊緣逐步地降低。降低邊緣附近能量可以增加通過掩膜投射的激光所產生的特征邊緣的密度。圖29A中示出了實例掩膜特征。圖29B示出了根據本發(fā)明一些實施例的圖29A所示掩膜邊緣的部分的詳細視圖。
圖25示出了與裝置2270的側面形成斜角的多個金屬-SiC歐姆接觸2200的簡化平面圖。應當理解的是，包括在多個金屬-SiC歐姆接觸2200中的每個條帶包括相對的金屬-SiC歐姆接觸邊界和其間的非歐姆接觸區(qū)域，例如如圖24所示。
圖26示出了定義條紋圓形圖案2300的多個金屬-碳化硅歐姆接觸的簡化平面示意圖，其中條紋平行于裝置2370的側面。應當理解的是，圖案2300中的每個條帶包括各個相對的金屬-SiC歐姆接觸邊界和其間的非歐姆接觸區(qū)域，例如如圖24所示。
圖27示出了定義圓形同心環(huán)狀圖案2400的金屬-SiC歐姆接觸的圖案的簡化平面示意圖。應當理解的是，圖案2400中的每個環(huán)包括相對歐姆接觸邊界的金屬-SiC和其間的非歐姆接觸區(qū)域，例如如圖24所示。
應當理解的是，在根據本發(fā)明的一些實施例中，可以形成包括在上述參考圖23-27所描述的金屬-SiC歐姆接觸中的條帶或者環(huán)，所述條帶或環(huán)具有不同的厚度和其間間隔。例如，在根據本發(fā)明的一些實施例中，金屬-SiC歐姆接觸中的條帶可以具有大約10微米的寬度和大約100或106微米的其間間隔。在根據本發(fā)明的其它實施例中，條帶之間的間隔能夠為大約4至5微米，此處這些條帶以具有大約95微米直徑的基本圓形圖案布置，例如如圖26所示，或者如圖27所示的同心環(huán)。還應當理解的是，盡管圖25-27中所示條形圖案分別示出，但是這些條形圖案可以結合以形成此處所述的金屬-SiC歐姆接觸。
應當理解的是，此處描述的用于對金屬-SiC歐姆接觸進行退火的激光可以是具有足以在金屬層和SiC襯底的界面處形成金屬-碳化硅材料的波長和強度的激光。例如，在使用6H SiC作為襯底的實施例中，激光退火可以通過以持續(xù)時間大約30納秒的單脈沖、以每平方厘米大約2.8焦耳的能量、具有大約248納米至大約308納米波長的激光進行照射完成。在其它一些根據本發(fā)明的實施例中，例如，在使用4H SiC作為SiC襯底的實施例中，所述激光可以具有大約248納米至大約308納米波長、在施加每個脈沖具有持續(xù)時間大約30納秒的大約5個脈沖時具有每平方厘米大約4.2焦耳的能量。在其它一些根據本發(fā)明的實施例中，通過包括光子能量(該光子能量位于SiC襯底的帶隙之上)的光的吸收，可以使用其它的波長和能量以對金屬層和SiC襯底的界面位置進行退火。應當理解的是，也可以使用脈沖和/或連續(xù)環(huán)激光。
還應當理解的是，電子束退火可以用作激光退火的替代物。因此，在上述每個實施例中，電子束可以用于對金屬層和SiC襯底的界面位置進行退火以因此形成金屬-SiC材料。應當理解的是，金屬-SiC歐姆接觸可以是用于任意SiC裝置的接觸，并可以包括在SiC外延層上。
在給定本公開權益的情況下，在并不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，本領域普通技術人員還可以做出許多替代和變型。因此，應當理解的是，此處闡明示出的實施例僅僅是為了示例的目的，并不應該認為是限制了本發(fā)明，本發(fā)明僅有權利要求書來限定。因此下面的權利要求書應被理解為不但包括文字闡述的這些元件的結合，而且包括所有用于以基本相同的方式執(zhí)行基本相同功能以得到基本相同結果的等效元件。因此，權利要求應當理解為包括上面具體示出和描述的以及概念等效的并且包括本發(fā)明基本觀點的那些表述。
權利要求
1.一種形成用于半導體裝置的歐姆接觸的方法，包括在碳化硅(SiC)層上形成金屬；和對SiC層和金屬的界面位置進行退火因此形成金屬-SiC材料，并避免在SiC層上的位置進行退火以避免因此形成金屬-SiC材料。
2.根據權利要求1所述的方法，其中碳化硅層包括SiC襯底。
3.根據權利要求2所述的方法，其中所述退火包括在所述界面位置進行退火；和根據圖案進行退火以避免在所述位置退火。
4.根據權利要求2所述的方法，其中所述界面位置包括第一界面位置，所述SiC襯底上的位置包括SiC襯底和金屬的第二界面位置，其中退火包括穿過掩膜層中的開口將激光照射至所述第一界面位置的金屬層上，并使用掩膜層阻擋與第二界面位置相對的激光以避免在第二界面位置處退火。
5.根據權利要求1所述的方法，其中，所述退火包括激勵與所述界面位置相對的激光器以將激光照射在所述界面位置處的金屬層上；和去激勵與所述位置相對的激光器以避免在該位置進行退火。
6.根據權利要求2所述的方法，其中形成金屬包括在SiC襯底上形成金屬以形成所述位置，其中所述位置與所述SiC襯底隔開。
7.根據權利要求2所述的方法，其中在圖案中形成金屬以暴露所述位置處的部分SiC襯底，其中退火包括激勵與界面位置相對的激光器以將激光照射在所述界面位置處的金屬層上；和維持與所述位置相對的激光器的激勵。
8.根據權利要求2所述的方法，其中所述界面位置處的所述金屬-SiC材料包括位于所述襯底背側上的金屬歐姆接觸，所述襯底背側與其上具有外延層的襯底前側相對。
9.根據權利要求1所述的方法，其中退火包括在所述界面位置上照射激光以形成至少一個包括相對歐姆接觸邊界的歐姆接觸，所述相對歐姆接觸邊界其間具有非歐姆接觸區(qū)域。
10.根據權利要求9所述的方法，其中所述至少一個歐姆接觸包括多個包含各個相對歐姆接觸邊界的歐姆接觸，所述歐姆接觸邊界定義了與裝置的側面形成斜角的條形圖案。
11.根據權利要求6所述的方法，其中所述至少一個歐姆接觸包括多個包含各個相對歐姆接觸邊界的歐姆接觸，所述歐姆接觸邊界定義了與所述裝置側面平行的條形圖案。
12.根據權利要求6所述的方法，其中所述至少一個歐姆接觸包括多個包含各個相對歐姆接觸邊界的歐姆接觸，所述歐姆接觸邊界定義了圓形圖案。
13.根據權利要求2所述的方法，其中所述界面位置包括第一界面位置，所述SiC襯底上的位置包括SiC襯底和金屬的第二界面位置，其中退火包括在所述界面位置上照射電子束，并阻擋所述電子束照射在所述第二界面位置。
14.一種形成用于半導體裝置的歐姆接觸的方法，包括在碳化硅(SiC)層上形成金屬；和根據圖案對SiC層和金屬的界面位置進行激光退火，因此形成相應于所述圖案的金屬-SiC材料。
15.根據權利要求14所述的方法，其中SiC層包括SiC襯底。
16.根據權利要求15所述的方法，其中形成金屬包括在所述襯底上形成覆蓋金屬，其中激光退火包括穿過掩膜中的開口將激光照射至所述界面位置上，因此形成金屬-SiC材料，所述掩膜定義了所述圖案；和使用掩膜阻擋與SiC襯底和金屬的其它界面位置相對的激光。
17.根據權利要求14所述的方法，其中形成金屬包括在所述襯底上形成覆蓋金屬，其中激光退火包括根據圖案激勵與界面位置相對的激光器，以將激光照射在所述界面位置處的覆蓋金屬層上；和去激勵與其它界面位置相對的激光器，以避免在所述其它位置進行退火。
18.根據權利要求14所述的方法，其中所述金屬包括鎳、鉑或者鈦。
19.根據權利要求15所述的方法，其中激光退火包括在界面位置上以足夠形成SiC襯底和金屬的硅化物的能量和波長的激光進行照射。
20.根據權利要求19所述的方法，其中所述SiC襯底包括6HSiC，其中激光退火包括以持續(xù)時間大約30納秒的單脈沖、以大約2.8焦耳/cm2的能量、具有大約248納米至大約308納米波長的激光進行照射。
21.根據權利要求19所述的方法，其中所述SiC襯底包括4HSiC，其中激光退火包括以每個脈沖具有持續(xù)時間大約30納秒的大約五個脈沖、以大約4.2焦耳/cm2的能量、具有大約248納米至大約308納米波長的激光進行照射。
22.根據權利要求19所述的方法，其中所述激光包括位于SiC襯底的帶隙之上的光子能量。
23.根據權利要求19所述的方法，其中所述激光包括脈沖調制或者連續(xù)波激光。
24.一種形成用于半導體裝置的歐姆接觸的方法，包括根據圖案在碳化硅(SiC)層上形成金屬以使得部分層暴露；和在SiC層的暴露部分上與SiC層和金屬的界面位置上照射激光，以因此形成對應于所述圖案的金屬-SiC材料。
25.根據權利要求24所述的方法，其中SiC層包括SiC襯底。
26.根據權利要求24所述的方法，其中金屬包括鎳、鉑或者鈦。
27.根據權利要求25所述的方法，其中激光退火包括在界面位置上以足夠形成SiC襯底和金屬的硅化物的能量和波長的激光進行照射。
28.根據權利要求25所述的方法，其中所述SiC襯底包括6HSiC，其中激光退火包括以持續(xù)時間大約30納秒的單脈沖、以大約2.8焦耳/cm2的能量、具有大約248納米至大約308納米波長的激光進行照射。
29.根據權利要求25所述的方法，其中所述SiC襯底包括4HSiC，其中激光退火包括以每個脈沖具有持續(xù)時間大約30納秒的大約五個脈沖、以大約4.2焦耳/cm2的能量、具有大約248納米至大約308納米波長的激光進行照射。
30.根據權利要求25所述的方法，其中所述激光包括位于SiC襯底的帶隙之上的光子能量。
31.根據權利要求25所述的方法，其中所述激光包括脈沖調制或者連續(xù)波激光。
32.一種形成用于半導體裝置的歐姆接觸的方法，包括根據圖案在SiC層上形成光致抗蝕劑以暴露SiC層的第一部分并覆蓋所述襯底的第二部分；在第一部分和光致抗蝕劑上形成覆蓋金屬；在相應于第一部分的SiC層和覆蓋金屬的界面位置照射激光，因此形成金屬-SiC材料，并避免激光照射相應于第二部分的覆蓋金屬進而避免形成金屬-SiC材料。
33.根據權利要求32所述的方法，其中所述SiC層包括SiC襯底
34.根據權利要求32所述的方法，進一步包括從光致抗蝕劑中移除金屬以保留金屬-SiC材料；在金屬-SiC材料上形成蓋層；和從SiC襯底中移除光致抗蝕劑。
35.根據權利要求32所述的方法，進一步包括在金屬-SiC材料和光致抗蝕劑上形成蓋層；和從所述SiC層中移除光致抗蝕劑。
36.根據權利要求32所述的方法，進一步包括剝離其上的金屬和光致抗蝕劑，留下金屬-SiC材料；和在金屬-SiC材料上形成蓋層。
37.根據權利要求32所述的方法，其中所述金屬包括鎳、鉑或者鈦。
38.根據權利要求32所述的方法，其中激光退火包括在界面位置上以足夠形成SiC層和金屬的硅化物的能量和波長的激光進行照射。
39.根據權利要求33所述的方法，其中所述SiC襯底包括6HSiC，其中激光退火包括以持續(xù)時間大約30納秒的單脈沖、以大約2.8焦耳/cm2的能量、具有大約248納米至大約308納米波長的激光進行照射。
40.根據權利要求33所述的方法，其中所述SiC襯底包括4HSiC，其中激光退火包括以每個脈沖具有持續(xù)時間大約30納秒的大約五個脈沖、以大約4.2焦耳/cm2的能量、具有大約248納米至大約308納米波長的激光進行照射。
41.根據權利要求33所述的方法，其中所述激光包括位于SiC襯底的帶隙之上的光子能量。
42.根據權利要求32所述的方法，其中所述激光包括脈沖調制或者連續(xù)波激光。
43.一種形成用于發(fā)光裝置(LED)的接觸的方法，包括在金屬和碳化硅(SiC)層之間的界面位置上照射激光以形成金屬-SiC材料，進而在LED上提供至少一個包括相對歐姆接觸邊界的歐姆接觸，在所述歐姆接觸邊界之間具有非歐姆接觸區(qū)域。
44.根據權利要求43所述的方法，其中所述SiC層包括SiC襯底。
45.根據權利要求43所述的方法，其中所述至少一個歐姆接觸包括多個包含各個相對歐姆接觸邊界的歐姆接觸，所述歐姆接觸邊界定義了與裝置的側面形成斜角的條形圖案。
46.根據權利要求43所述的方法，其中所述至少一個歐姆接觸包括多個包含各個相對歐姆接觸邊界的歐姆接觸，所述歐姆接觸邊界定義了與所述裝置側面平行的條形圖案。
47.根據權利要求43所述的方法，其中所述至少一個歐姆接觸包括多個包含各個相對歐姆接觸邊界的歐姆接觸，所述歐姆接觸邊界定義了圓形圖案。
48.根據權利要求44所述的方法，其中所述SiC襯底包括6HSiC，其中激光包括大約248納米至大約308納米波長、大約2.8焦耳/cm2的能量、具有持續(xù)時間大約30納秒的單脈沖。
49.根據權利要求44所述的方法，其中所述SiC襯底包括4HSiC，其中激光包括以每個脈沖具有持續(xù)時間大約30納秒的五個脈沖、以大約4.2焦耳/cm2的能量、大約248納米至大約308納米波長的激光。
50.根據權利要求44所述的方法，其中所述激光包括位于SiC襯底的帶隙之上的光子能量。
51.根據權利要求43所述的方法，其中所述激光包括脈沖調制或者連續(xù)波激光。
52.一種形成用于半導體裝置的歐姆接觸的方法，包括在碳化硅(SiC)層上形成金屬；對金屬和SiC層進行激光退火以在SiC層和金屬的界面位置形成金屬-SiC材料，和移除部分金屬-SiC材料以根據圖案暴露SiC層，進而在半導體裝置上提供至少一個歐姆接觸。
53.根據權利要求52所述的方法，其中所述SiC層包括SiC襯底。
54.一種半導體裝置中的接觸，包括至少一個位于SiC層上的金屬-碳化硅(SiC)歐姆接觸，所述至少一個金屬-SiC歐姆接觸包括其間具有非歐姆接觸區(qū)域的相對歐姆接觸邊界。
55.根據權利要求54所述的接觸，其中所述SiC層包括SiC襯底。
56.根據權利要求54所述的接觸，其中所述相對歐姆接觸邊界以大約10μm隔開。
57.根據權利要求54所述的接觸，其中所述至少一個歐姆接觸包括多個包含各個相對歐姆接觸邊界的歐姆接觸，所述歐姆接觸邊界定義了與裝置的側面形成斜角的條形圖案中的條帶。
58.根據權利要求54所述的接觸，其中條帶以大約106μm隔開。
59.根據權利要求54所述的接觸，其中所述至少一個歐姆接觸包括多個包含各個相對歐姆接觸邊界的歐姆接觸，所述歐姆接觸邊界定義了與所述裝置側面平行的條形圖案中的條帶。
60.根據權利要求54所述的接觸，其中所述條形圖案定義了具有大約95μm的直徑的基本圓形形狀，其中條帶以大約4.0μm至大約5.0μm的距離隔開。
61.根據權利要求54所述的接觸，其中所述至少一個歐姆接觸包括多個包含各個相對歐姆接觸邊界的歐姆接觸，所述歐姆接觸邊界定義了同心圓形圖案的環(huán)。
62.根據權利要求54所述的接觸，其中所述環(huán)以大約4.0μm至大約5.0μm的距離隔開。
63.根據權利要求54所述的接觸，其中所述裝置包括發(fā)光二級管。
全文摘要
用于半導體裝置的接觸可以通過以下形成在碳化硅(SiC)襯底上形成金屬，對SiC襯底和金屬的界面位置進行退火以因此形成金屬－SiC材料，并避免在SiC襯底位置上的退火進而避免形成金屬－SiC材料。
文檔編號H01L33/00GK1868036SQ200480030245
公開日2006年11月22日 申請日期2004年8月12日 優(yōu)先權日2003年8月14日
發(fā)明者D·B·小斯拉特, J·A·埃蒙德, M·多諾弗里奧 申請人:克里公司