碳化硅襯底上制備歐姆接觸電極的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電子【技術(shù)領(lǐng)域】,具體涉及一種歐姆接觸電極制作方法。碳化硅襯底上制備歐姆接觸電極的方法,包括以下步驟:步驟1,準(zhǔn)備一設(shè)定摻雜濃度的碳化硅襯底;步驟2,于所述碳化硅襯底上光刻歐姆接觸圖形;步驟3,沉積薄膜層,以形成復(fù)合結(jié)構(gòu);步驟4,去除歐姆接觸圖形以外區(qū)域的薄膜層以得到歐姆接觸電極。本發(fā)明可以制備出高質(zhì)量的低阻歐姆接觸,使得碳化硅材料大規(guī)模用于生產(chǎn)各種功率器件及各種新型傳感器芯片成為可能。
【專利說(shuō)明】碳化硅襯底上制備歐姆接觸電極的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子【技術(shù)領(lǐng)域】,具體涉及一種歐姆接觸電極制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]碳化硅具有禁帶寬度大、高飽和電子漂移速度、高擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度、高熱導(dǎo)率和抗輻射能力強(qiáng)等優(yōu)良的物理化學(xué)特性和電學(xué)特性,在高溫、高頻率、大功率、抗輻射、不揮發(fā)存儲(chǔ)器件及短波長(zhǎng)光電子器件和光電集成等應(yīng)用場(chǎng)合是理想的半導(dǎo)體材料之一,特別適合在極端條件和惡劣環(huán)境下應(yīng)用。
[0003]雖然碳化硅材料具有非常優(yōu)異的性質(zhì),然而由于現(xiàn)有的工藝條件下金屬電極與碳化硅半導(dǎo)體材料之間無(wú)法獲得高質(zhì)量的歐姆接觸,制約了其大規(guī)模應(yīng)用。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的在于,提供一種碳化硅襯底上制備歐姆接觸電極的方法,解決以上技術(shù)問(wèn)題。
[0005]本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題可以采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0006]碳化硅襯底上制備歐姆接觸電極的方法,其中,包括以下步驟:
[0007]步驟I,準(zhǔn)備一設(shè)定摻雜濃度的碳化硅襯底;
[0008]步驟2,于所述碳化硅襯底上光刻歐姆接觸圖形;
[0009]步驟3,沉積薄膜層,以形成復(fù)合結(jié)構(gòu);
[0010]步驟4,去除所述歐姆接觸圖形以外區(qū)域的薄膜層以得到歐姆接觸電極。
[0011]本發(fā)明的碳化硅襯底上制備歐姆接觸電極的方法,所述步驟3的具體步驟如下:
[0012]步驟31a,于一惰性氣體氣氛中在所述碳化硅襯底上沉積第一金屬薄膜層;
[0013]步驟32a,于所述第一金屬薄膜層上蒸鍍第二金屬薄膜層。
[0014]本發(fā)明的碳化硅襯底上制備歐姆接觸電極的方法,所述步驟3的具體步驟如下:
[0015]步驟31b,于一惰性氣體氣氛中在所述碳化硅襯底上沉積第一金屬薄膜層;
[0016]步驟32b,于所述第一金屬薄膜層上沉積Si層;
[0017]步驟33b,于所述Si層上蒸鍍第二金屬薄膜層。
[0018]本發(fā)明的碳化硅襯底上制備歐姆接觸電極的方法,還包括步驟5,于一設(shè)定溫度條件下進(jìn)行熱處理。
[0019]本發(fā)明的碳化硅襯底上制備歐姆接觸電極的方法,所述設(shè)定溫度為400°C、50(TC、600。?;?700。。。
[0020]本發(fā)明的碳化硅襯底上制備歐姆接觸電極的方法,所述碳化硅襯底的摻雜濃度為3.2 X KT18CnT3。
[0021]本發(fā)明的碳化硅襯底上制備歐姆接觸電極的方法,所述碳化硅襯底采用η-型4H-SiC 襯底。
[0022]本發(fā)明的碳化硅襯底上制備歐姆接觸電極的方法,所述第一金屬薄膜層為Ti層。
[0023]本發(fā)明的碳化硅襯底上制備歐姆接觸電極的方法,所述第二金屬薄膜層為Au層。
[0024]本發(fā)明的碳化硅襯底上制備歐姆接觸電極的方法,于所述碳化硅襯底上制備多個(gè)所述歐姆接觸電極,所述歐姆接觸電極之間的間距為50 μ m、100 μ m、150 μ m、200 μ m或250 μ m0
[0025]有益效果:由于采用以上技術(shù)方案,本發(fā)明可以制備出高質(zhì)量的低阻歐姆接觸,使得碳化硅材料大規(guī)模用于生產(chǎn)各種功率器件及各種新型傳感器芯片成為可能。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1為本發(fā)明的方法流程示意圖;
[0027]圖2為本發(fā)明步驟3的一種實(shí)施例的流程示意圖;
[0028]圖3為本發(fā)明步驟3的另一種實(shí)施例的流程示意圖;
[0029]圖4為Au/Ti/SiC體系不退火情況下的I_V曲線;
[0030]圖5為與圖4相應(yīng)的比接觸處電阻率計(jì)算曲線;
[0031]圖6為Au/Ti/SiC體系600°C退火處理的1-V曲線;
[0032]圖7為與圖6相應(yīng)的比接觸處電阻率計(jì)算曲線;
[0033]圖8為Au/Si/Ti/SiC體系在不同熱處理溫度條件時(shí)的1-V曲線關(guān)系。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖,對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例,而不是全部的實(shí)施例?;诒景l(fā)明中的實(shí)施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例,都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0035]需要說(shuō)明的是,在不沖突的情況下,本發(fā)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。
[0036]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明,但不作為本發(fā)明的限定。
[0037]由于在一些極端條件和惡劣環(huán)境下,碳化硅器件的性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)硅(Si)器件和砷化鎵(GaAs),為了攻克碳化硅材料襯底與金屬接觸的技術(shù)難點(diǎn),進(jìn)行了大量的研究,并取得了很大的進(jìn)展。然而 申請(qǐng)人:在研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn),雖然以往研究成果已能形成歐姆接觸,但是都需要進(jìn)行高溫?zé)崽幚恚@與目前世界各國(guó)倡導(dǎo)的低耗能低污染要求不符,易造成資源浪費(fèi),環(huán)境污染和成本飆升。
[0038]參照?qǐng)D1,本發(fā)明提供一種碳化硅襯底上制備歐姆接觸電極的方法,其中,包括以下步驟:
[0039]步驟I,準(zhǔn)備一設(shè)定摻雜濃度的碳化硅襯底;
[0040]步驟2,于碳化硅襯底上光刻歐姆接觸圖形;
[0041]步驟3,沉積薄膜層,以形成復(fù)合結(jié)構(gòu);
[0042]步驟4,去除歐姆接觸圖形以外區(qū)域的薄膜層以得到歐姆接觸電極。
[0043]本發(fā)明的碳化硅襯底上制備歐姆接觸電極的方法,一種具體實(shí)施例,
[0044]參照?qǐng)D2,步驟3的具體步驟可以如下:
[0045]步驟31a,于一惰性氣體氣氛中在碳化硅襯底上沉積第一金屬薄膜層;
[0046]步驟32a,于第一金屬薄膜層上蒸鍍第二金屬薄膜層。
[0047]可以利用磁控濺射方法在碳化硅襯底上于高真空氬氣氣氛中沉積第一金屬薄膜層,光刻膠覆蓋整個(gè)第一金屬薄膜層,采用剝離工藝剝離歐姆接觸圖形區(qū)域上方第一金屬薄膜層上的光刻膠,再蒸鍍第二金屬薄膜層,對(duì)指定區(qū)域的薄膜層進(jìn)行剝離以最終獲得Au/Ti/SiC體系的歐姆接觸電極。需要說(shuō)明的是:指定區(qū)域依據(jù)半導(dǎo)體工藝的變化和薄膜層的沉積順序而變化,在此不做限制。
[0048]本發(fā)明的碳化硅襯底上制備歐姆接觸電極的方法,另一種具體實(shí)施例,參照?qǐng)D3,步驟3的具體步驟如下:
[0049]步驟31b,于一惰性氣體氣氛中在碳化硅襯底上沉積第一金屬薄膜層;
[0050]步驟32b,于第一金屬薄膜層上沉積Si層;
[0051]步驟33b,于Si層上蒸鍍第二金屬薄膜層。
[0052]同樣可以利用磁控派射方法在碳化娃襯底上于高真空IS氣氣氛中沉積第一金屬薄膜層,再沉積Si層,然后蒸鍍第二金屬薄膜層,于步驟3的過(guò)程中依據(jù)工藝需要對(duì)指定區(qū)域的薄膜層進(jìn)行剝離以最終獲得Au/Si/Ti/SiC體系的歐姆接觸電極。需要說(shuō)明的是:指定區(qū)域依據(jù)半導(dǎo)體工藝的變化和薄膜層的沉積順序而變化,在此不做限制。
[0053]本發(fā)明的碳化硅襯底上制備歐姆接觸電極的方法,碳化硅襯底的摻雜濃度為3.2 X KT18CnT3。
[0054]本發(fā)明的碳化硅襯底上制備歐姆接觸電極的方法,碳化硅襯底采用η-型4H_SiC襯底。
[0055]本發(fā)明的碳化硅襯底上制備歐姆接觸電極的方法,第一金屬薄膜層可以為Ti層。
[0056]本發(fā)明的碳化硅襯底上制備歐姆接觸電極的方法,第二金屬薄膜層可以為Au層。
[0057]本發(fā)明的碳化硅襯底上制備歐姆接觸電極的方法,于碳化硅襯底上制備多個(gè)歐姆接觸電極,歐姆接觸電極之間的間距范圍為50 μ m至250 μ m。
[0058]本發(fā)明的碳化硅襯底上制備歐姆接觸電極的方法,歐姆接觸電極之間的間距可以呈等差數(shù)列排布,為 50 μ m、100 μ m、150 μ m、200 μ m 或 250 μ m。
[0059]本發(fā)明的碳化硅襯底上制備歐姆接觸電極的方法,還可以包括步驟5,于一設(shè)定溫度條件下進(jìn)行熱處理。設(shè)定溫度可以為400°C或500°C或600°C或700°C。
[0060]本發(fā)明通過(guò)測(cè)試系統(tǒng)對(duì)制備的歐姆接觸電極的性能進(jìn)行分析,對(duì)于
[0061]Au/Ti/SiC體系的歐姆接觸電極,參照?qǐng)D4所示,在不退火情況下就能得到歐姆接觸,參照?qǐng)D5,可計(jì)算得到其比接觸電阻率為1.26Χ10_6Ω ?cm2。為進(jìn)一步驗(yàn)證快速熱處理對(duì)電學(xué)性能的影響,又在不同的溫度下進(jìn)行了熱處理試驗(yàn),參照?qǐng)D6和圖7,在氬氣氣氛600°C熱處理?xiàng)l件下,得到最小比接觸電阻率為6.4Χ10_7Ω.cm20在高于700°C時(shí),歐姆電學(xué)性質(zhì)變差;800°C快速退火處理后就完全失去了歐姆性質(zhì)。
[0062]對(duì)于Au/Si/Ti/SiC體系的歐姆接觸電極,參照?qǐng)D8,在未進(jìn)行熱處理?xiàng)l件下,同樣表現(xiàn)出歐姆接觸性質(zhì),經(jīng)過(guò)計(jì)算得到比接觸電阻率為1.18Χ10_5Ω.Cm20隨著退火溫度的升高,比接觸電阻率逐漸減小,在500°C時(shí),得到最小接觸電阻,為5.6Χ10_6Ω * cm20當(dāng)退火處理溫度高于500°C以后,歐姆接觸性能變差,高于700°C處理以后實(shí)驗(yàn)樣品就逐漸失去了歐姆接觸的性質(zhì)。
[0063]為了探究表面形貌對(duì)歐姆接觸性能的影響,使用掃描電子顯微鏡SEM對(duì)樣品表面進(jìn)行了研究。在不進(jìn)行熱處理時(shí)或進(jìn)行熱處理后Au/Ti/SiC體系的表面形貌都比Au/Si/Ti/SiC體系的表面光滑。光滑平整的樣品表面,對(duì)提高歐姆接觸的性能有很大促進(jìn)作用。隨著碳化硅晶體生長(zhǎng)技術(shù)的不斷進(jìn)步,高質(zhì)量大尺寸的碳化硅晶體材料逐步應(yīng)用到新一代的傳感器、高頻大功率開(kāi)關(guān)等電力電子器件中,并將被大規(guī)模使用生產(chǎn)各種功率器件、微電子芯片,尤其是在各種新型傳感器芯片領(lǐng)域。本發(fā)明可以制備出高質(zhì)量的低阻歐姆接觸,使得碳化硅材料大規(guī)模用于生產(chǎn)各種功率器件及各種新型傳感器芯片成為可能。
[0064]以上所述僅為本發(fā)明較佳的實(shí)施例,并非因此限制本發(fā)明的實(shí)施方式及保護(hù)范圍,對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言,應(yīng)當(dāng)能夠意識(shí)到凡運(yùn)用本發(fā)明說(shuō)明書及圖示內(nèi)容所作出的等同替換和顯而易見(jiàn)的變化所得到的方案,均應(yīng)當(dāng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.碳化硅襯底上制備歐姆接觸電極的方法,其特征在于,包括以下步驟: 步驟1,準(zhǔn)備一設(shè)定摻雜濃度的碳化硅襯底; 步驟2,于所述碳化硅襯底上光刻歐姆接觸圖形; 步驟3,沉積薄膜層,以形成復(fù)合結(jié)構(gòu); 步驟4,去除所述歐姆接觸圖形以外區(qū)域的薄膜層以得到歐姆接觸電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化硅襯底上制備歐姆接觸電極的方法,其特征在于,所述步驟3的具體步驟如下: 步驟31a,于一惰性氣體氣氛中在所述碳化硅襯底上沉積第一金屬薄膜層; 步驟32a,于所述第一金屬薄膜層上蒸鍍第二金屬薄膜層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化硅襯底上制備歐姆接觸電極的方法,其特征在于,所述步驟3的具體步驟如下: 步驟31b,于一惰性氣體氣氛中在所述碳化硅襯底上沉積第一金屬薄膜層; 步驟32b,于所述第一金屬薄膜層上沉積Si層; 步驟33b,于所述Si層上蒸鍍第二金屬薄膜層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化硅襯底上制備歐姆接觸電極的方法,其特征在于,還包括步驟5,于一設(shè)定溫度條件下進(jìn)行熱處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的碳化硅襯底上制備歐姆接觸電極的方法,其特征在于,所述設(shè)定溫度為 400°C、500°C、600°C或 700°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化硅襯底上制備歐姆接觸電極的方法,其特征在于,所述碳化硅襯底的摻雜濃度為3.2X 10_18cm_3。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化硅襯底上制備歐姆接觸電極的方法,其特征在于,所述碳化硅襯底采用η-型4H-SiC襯底。
8.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的碳化硅襯底上制備歐姆接觸電極的方法,其特征在于,所述第一金屬薄膜層為Ti層。
9.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的碳化硅襯底上制備歐姆接觸電極的方法,其特征在于,所述第二金屬薄膜層為Au層。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化硅襯底上制備歐姆接觸電極的方法,其特征在于,于所述碳化硅襯底上制備多個(gè)所述歐姆接觸電極,所述歐姆接觸電極之間的間距為50 μ m、.100 μ m、150 μ m、200 μ m 或 250 μ m。
【文檔編號(hào)】H01L21/285GK104409341SQ201410669080
【公開(kāi)日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月20日
【發(fā)明者】張永平, 辛帥, 戴偉忠, 舒暢 申請(qǐng)人:上海儀電電子股份有限公司