一种SiC基MOSFET器件P型欧姆接触的制备方法技术

技术编号:12910578 阅读:83 留言:0更新日期:2016-02-24 16:09
本发明专利技术公开了一种SiC基MOSFET器件P型欧姆接触的制备方法,包括:在SiC外延片上依据TLM模版制备欧姆接触传输线测试图形;对TLM测试图形进行测试分析;给出TLM施加应力前后器件欧姆接触电阻率和薄层电阻的变化;对应力后的样品进行SEM测试分析;结合器件欧姆接触在应力前后的参数变化以及SEM测试分析结果,得到SiC基MOSFET器件的欧姆接触。本发明专利技术实施例在SiC外延材料上采用Ti/Al合金制作TLM测试图形,获得P型器件欧姆接触的接触电阻率和方块电阻,最终实现对SiC基MOSFET器件欧姆接触的制备,成本低廉,工艺简单,重复性好,可靠性高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体
,尤其涉及一种SiC基MOSFET器件P型欧姆接触的制 备方法。
技术介绍
作为第三代宽禁带半导体的典型材料,碳化硅击穿电场强度高、热稳定性好、饱和 电子迀移速率高,在高温、高频、大功率器件领域有着广阔的应用前景,并以优越的综合性 能在电网应用中越来越多的受到关注。与传统的硅器件相比较,SiC器件工作电压、工作频 率可以达到硅器件的10倍,电流密度达到硅器件的4倍,能量转换损耗和装置体积可减小 50 %以上,可在200°C高温工作,可靠性更高,性能优势明显。SiC器件在超高压输电、分散 能源并网发电以及智能配用电领域具有良好的应用前景,对于电网安全稳定运行具有极高 的应用价值。 欧姆接触是制造碳化硅功率器件的关键技术之一,选取合适的欧姆接触电极材 料、制备高稳定和低电阻的欧姆接触是电力电子器件制造工艺中的核心之一。碳化硅 M0SFET具有低导通电阻及高击穿临界场强等特点,在高压开关器件领域有着广阔的应用前 景。而实现P型的欧姆接触金属化是制备碳化硅MOSFET的关键及难点。 欧姆接触的好坏直接影响SiC基MOSFET器件的两个关键参数:跨导和饱和电流。 欧姆接触的电阻小、形貌好、轮廓清晰度高和稳定可靠的欧姆接触是SiC基MOSFET器件研 制的重要环节。欧姆接触即金属和半导体接触时形成的非整流接触,它不产生明显的附加 阻抗,而且不会使半导体内部的平衡载流子浓度发生显著变化。为制备良好的欧姆接触,在 工艺制备过程中需要遵循以下的工艺要求:(1)低电阻,低电阻是提高器件速度,降低能耗 的主要性能要求;(2)良好的机械强度和黏着强度;(3)优良的化学稳定性和热稳定性;(4) 避免样品出现电迀徙现象,因为随着大规模集成电路集成度的提高,欧姆接触间互连线的 宽度和间距下降到微米量级,这时,电迀徙现象所造成的极微小空洞或晶须会导致欧姆接 触及互连线的短路或断路,使器件失效;(5)与键压方式有良好的相容性。 欧姆接触一个重要特性表征参数是比接触电阻P。,目前一般用传输线模型 (Transmission Line Model,TLM)的方法来测试比接触电阻P。。图1给出了 TLM测试图 形的示意图。 由传输线模型的原理: 得到比接触电阻的计算公式: Pc= RcLtW (2) 其中R。是接触电阻,W为接触面的宽度,Rsh是欧姆接触电阻正下方有源层的薄层 电阻,L是接触之间的距离,在测试图形中,应有不同的欧姆接触间距。经测量得到总电阻 ,测量得到接触电阻与传输线长度的关系曲线,由横轴截距得到传输线长度,由纵轴截 距得到接触电阻R。。 选择合适的同时实现N型P型欧姆接触的电极材料,制备出高稳定和低电阻的欧 姆接触是制备SiC基MOSFET器件的难点之一。目前,对于N型SiC制备欧姆接触已有一定 研究,对于P型SiC制备欧姆接触研究较少,而P型N型同时形成欧姆接触的方法更是鲜有 报道。
技术实现思路
本专利技术提供,能够获得P型器件 欧姆接触的接触电阻率和方块电阻,最终实现对SiC基MOSFET器件欧姆接触的制备。 为达上述目的,本专利技术采用下述技术方案: -种SiC基MOSFET器件P型欧姆接触的制备方法,包括: 在SiC外延片上依据TLM模版制备欧姆接触传输线测试图形; 对TLM测试图形进行测试分析; 给出TLM施加应力前后器件欧姆接触电阻率和薄层电阻的变化; 对应力后的样品进行SEM测试分析; 结合器件欧姆接触在应力前后的参数变化以及SEM测试分析结果,得到SiC基 MOSFET器件的欧姆接触。 进一步地,所述在SiC外延片上依据TLM模版制备欧姆接触传输线测试图形包 括: 清洗外延生长后的SiC样品,经过丙酮和乙醇清洗,然后经去离子水冲洗,N2吹 干; 刻蚀隔离; 光刻图形,样品进行清洗后,勾胶,曝光,显影,剥离,清洗; 电子束蒸发淀积金属,在蒸发前进行表面处理,蒸发Ti/Al两层金属; 剥离,将样品放在剥离浸泡液中浸泡30分钟,清洗样品; 合金,将样品在1020°C的温度下进行快速退化。 可选的,所述Ti/Al两层金属的厚度为20/130nm。 可选的,所述退化时间为2分钟。 可选的,所用TLM模版的PAD电极为200um X 80um,TLM模版的PAD电极之间的间 隔分别是 15um、20um、40um、60um、100um、160um。 进一步地,所述对TLM测试图形进行测试分析包括: 采用HP4155对样品的测试图形的接触性能进行测试,获得不同组的TLM测试图形 的接触电阻率和方块电阻的大小。 进一步地,所述给出TLM施加应力前后器件欧姆接触电阻率和薄层电阻的变化包 括: 同一组TLM测试图形的测量中,采用HP4155测量不同电极之间的伏安特性曲线, 测量值取-IV~IV之间电压对应线性区的电流; 通过IV曲线拟和获得不同间距对应的电阻值; 根据TLM测试模型,获得单组的TLM的接触电阻值以及对应的薄层电阻的大小; 对比应力之前的测量结果,获得单组的TLM的接触电阻值以及对应的薄层电阻前 后的大小。 进一步地,所述对应力后的样品进行SEM测试分析包括: 采用扫描电子显微镜对进行高压应力实验的样品表面进行测试分析,给出连接金 丝在应力前后的形貌特征。 本专利技术实施例提供的SiC基MOSFET器件P型欧姆接触的制备方法,在SiC外延材 料上采用Ti/Al合金制作TLM(欧姆接触传输线)测试图形,获得P型器件欧姆接触的接触 电阻率和方块电阻,最终实现对SiC基MOSFET器件欧姆接触的制备,成本低廉,工艺简单, 重复性好,可靠性高。【附图说明】 为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使 用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例,对于 本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它 的附图。 图1为TLM测试图形的示意图; 图2为本专利技术实施例提供的的 流程示意图; 图3为相邻TLM测试图形IV曲线; 图4为TLM的测试图形SEM的分析结果; 图5为SiC基MOSFET器件P型欧姆接触的测试结果。【具体实施方式】 下面将结合本专利技术实施例中的附图,对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例,而不是全部的实施例。基于 本专利技术中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它 实施例,都属于本专利技术保护的范围。 作为SiC基MOSFET器件中最重要的组成部分,欧姆接触是研制SiC基MOSFET器 件的关键技术之一。 欧姆接触形成机理可用金属与半导体接触的电流输运机制来说明。以η型半导体 与金属的接触为例,电子越过金属半导体结的输运方式有四种(1)电子越过势皇顶部从半 导体发射到金属中的热电子发射机理。(2)量子力学隧道穿过势皇的场发射机理。(3)在 空间电荷区中电子与空穴的复合。(4)在半导体中性区电子与空穴复合。在这四种输运方 式中,第四种方式在一般情况下可忽略,第三种方式使肖特基势皇偏离理想行为,但也可用 来形成欧姆接触。为了实现AlGaN/GaN HEMT源和漏区的欧姆接触。可采用两种机制:一是 尽可能地本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种SiC基MOSFET器件P型欧姆接触的制备方法,其特征在于,包括:在SiC外延片上依据TLM模版制备欧姆接触传输线测试图形;对TLM测试图形进行测试分析;给出TLM施加应力前后器件欧姆接触电阻率和薄层电阻的变化;对应力后的样品进行SEM测试分析;结合器件欧姆接触在应力前后的参数变化以及SEM测试分析结果,得到SiC基MOSFET器件的欧姆接触。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:刘新宇赵妙许恒宇裴紫微金智李俊峰万彩萍
申请(专利权)人:中国科学院微电子研究所
类型:发明
国别省市:北京;11

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