一种P型SiC欧姆接触材料及其制备方法技术

为克服现有SiC材料P型欧姆接触存在比接触电阻率高以及退火处理导致的质量问题，本发明专利技术提供了一种P型SiC欧姆接触材料，包括SiC衬底、P型外延层和NiAl合金层，所述P型外延层形成于所述SiC衬底上，所述NiAl合金层位于所述P型外延层上，所述P型外延层和所述NiAl合金层的接触位置相互掺杂渗透形成有过渡区。同时，本发明专利技术还公开了上述P型SiC欧姆接触材料的制备方法。本发明专利技术提供的P型SiC欧姆接触材料及其制备方法有利于P‑SiC与金属之间形成良好的欧姆接触，是一种改良的欧姆接触形成技术。

A P-type SiC Ohmic Contact Material and Its Preparation Method

In order to overcome the high specific contact resistivity and quality problems caused by annealing treatment of existing SiC material P-type ohmic contact, the present invention provides a P-type SiC ohmic contact material, including SiC substrate, P-type epitaxy layer and NiAl alloy layer. The P-type epitaxy layer is formed on the SiC substrate, the NiAl alloy layer is located on the P-type epitaxy layer, the P-type epitaxy layer and the NiAl alloy. The contact positions of the layers doped and permeated each other to form a transition zone. At the same time, the invention also discloses the preparation method of the P-type SiC ohmic contact material. The P-type SiC ohmic contact material provided by the invention and the preparation method are advantageous to forming good ohmic contact between P_SiC and metal, and are an improved ohmic contact forming technology.

【技术实现步骤摘要】
一种P型SiC欧姆接触材料及其制备方法
本专利技术属于涉及一种P型SiC欧姆接触材料的制备方法。
技术介绍
传统的与SiC的欧姆接触典型由金属—硅化物组合物形成，其中镍—硅化物是常用和希望的选择。一般而言，已经发现由与硅可以很好反应的金属形成的欧姆接触可以形成与碳化硅的良好欧姆接触。这些金属包括Ni、Co、W、Ta、Ti、Cr、Mo和Zr。然而，硅化物倾向于“在界面上产生复杂的冶金行为”(美国专利No.5442200第三栏第64-65行)。该专利描述了使用牺牲性硅层作为碳化硅表面和接触金属之间的化学计量限制元素，然后是相对高温度(900-10500C)的退火以产生欧姆特性。其它研究者已经尝试采用化学计量的NiSi，但只在6H-SiC上，而没有在4H-SiC上取得成功(Deeb等人的ALowTemperatureRouteToThermodynamicallyStableOhmicContactsTon-Type6H-SiC,Appl.Phys.Lett.，第84卷，第7期(2004)，第1117-1119页)。而其它人已经尝试采用化学计量的NiSi2，然后进行高温退火(Nakamura等人的NiSi2OhmicContactton-type4H-SiC,MaterialsScienceForum，第389-393卷(2002)，第889-892页)。关于SiC材料P型欧姆接触的研究，主要的研究方法还是实验法，对工艺优化试验的依赖性很大，而在P型SiC欧姆接触机理和形成技术方面的研究比较少；有关这方面的专利，也都集中在多层欧姆接触金属结构的选择、改进，合金退火条件的改良方面(见专利CN201032635.卢嵩岳等.一种PIN结构4H-SiC紫外光电探测器；专利CN1195883.太田顺道等.欧姆电极的形成方法及半导体装置)。从欧姆接触形成技术角度出发的也只有有关镍-硅化物的欧姆接触方面(见专利CN101124660.国际公布2006-02-09，WO2006/014346英.A·沃德三世；J·P·海宁等.用于SiC半导体器件的富硅的镍-硅化物欧姆接触)，在采用碳化物或硅化物层形成良好欧姆接触方面文章有报道过。目前的镍一硅化物接触在表现欧姆特性之前往往需要高于800℃(有时优选高达1050℃的温度)的处理(“退火”)温度。而退火处理同时也出现了金属-SiC结合劣化的情况，以及金属-SiC与环境气氛发生反应的问题。受衬底浓度、界面微结构及表面形貌、合金条件差异大的影响，国内外各文献中得到的欧姆接触比接触电阻率的结果参差不齐，可重复性差。
技术实现思路
针对现有SiC材料P型欧姆接触存在比接触电阻率高以及退火处理导致的质量问题，本专利技术提供了一种P型SiC欧姆接触材料。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案如下：一方面，本专利技术提供了一种P型SiC欧姆接触材料，包括SiC衬底、P型外延层和NiAl合金层，所述P型外延层形成于所述SiC衬底上，所述NiAl合金层位于所述P型外延层上，所述P型外延层和所述NiAl合金层的接触位置相互掺杂渗透形成有过渡区。根据本专利技术提供的P型SiC欧姆接触材料，通过在SiC衬底及与其欧姆接触的NiAl合金层之间形成一个过渡区，该过渡区有利于P-SiC与金属之间形成良好的欧姆接触，是一种改良的欧姆接触形成技术。这种改良的欧姆接触形成技术可在P型掺杂水平有限的条件下，利用半导体输运过程与半导体能谱理论作为指导，有效调节接触势垒高度，增加遂穿机率，并综合考虑欧姆接触的形成机理、界面成分及微结构、界面形态及连接方式、表面形貌、接触电极的热稳定性等方面对界面过渡区域复合结构的影响，选择最优化的界面过渡层复合结构的制备条件，降低欧姆接触比接触电阻率，并且结果具有可重复性。可选地，所述P型外延层包括外延区和P型掺杂区，所述外延区形成于所述P型外延层靠近所述SiC衬底的一侧，所述P型掺杂区形成于所述P型外延层靠近所述NiAl合金层的一侧，所述P型掺杂区中注入有Al元素。可选地，所述过渡区包括富Al层和碳化物混合层，所述富Al层形成于所述过渡区靠近所述P型外延层的一侧，所述碳化物混合层形成于所述过渡区靠近所述NiAl合金层的一侧，所述碳化物混合层为Ni、Si、C三元化合物和Al、C二元化合物的混合层结构，所述碳化物混合层中C与Si的比值高于SiC衬底中的C与Si的比值。可选地，所述NiAl合金层中Al的原子百分比含量范围为2％-5％。可选地，所述NiAl合金层的厚度为20-100nm。可选地，所述P型SiC欧姆接触材料还包括有绝缘层，所述绝缘层覆盖于所述P型外延层上，所述NiAl合金层露出于所述绝缘层。可选地，还包括有金属电极层，所述金属电极层覆盖于所述NiAl合金层上，所述金属电极层为Al、Ti、Si和Cu中一种或几种组合。另一方面，本专利技术还提供了如上所述的P型SiC欧姆接触材料的制备方法，包括如下步骤：在SiC衬底上形成P型外延层；在P型外延层上形成NiAl合金层；对形成有NiAl合金层的SiC衬底进行退火，退火温度为800-1050℃，退火时间2-5min，使P型外延层和NiAl合金层的接触位置相互掺杂渗透形成过渡区；得到P型SiC欧姆接触材料。可选地，所述“在SiC衬底上形成P型外延层”包括：对SiC衬底进行表面清洗和干燥，在SiC衬底表面上形成外延层，通过离子注入的方式往外延层中注入Al离子，高温退火激活Al离子，退火温度为1600～1800℃，退火时间为20～50min，形成P型外延层。可选地，所述“在P型外延层上形成NiAl合金层”包括：通过真空溅镀的方式在所述P型外延层上沉积欧姆接触的NiAl合金层，所述NiAl合金层中Al的原子百分比含量范围为2％-5％。可选地，所述“使P型外延层和NiAl合金层的接触位置相互掺杂渗透形成过渡区”之后还包括：在所述P型外延层上形成绝缘层，通过蚀刻将NiAl合金层露出于所述绝缘层。可选地，还包括：在所述绝缘层和所述NiAl合金层表面沉积金属电极层，通过蚀刻使得所述金属电极层与所述NiAl合金层重叠，所述金属电极层为Al、Ti、Si和Cu中一种或几种组合。对应上述的P型SiC欧姆接触材料，提供了其制备方法，其中，采用快速热退火方式进行合金化形成欧姆接触，能够有效地使NiAl合金层与SiC衬底之间形成过渡区域，同时避免退火时间过长对碳化硅本身造成的损伤。附图说明图1是本专利技术一实施例提供的P型SiC欧姆接触材料的第一状态结构示意图；图2是本专利技术一实施例提供的P型SiC欧姆接触材料的第二状态结构示意图；图3是本专利技术一实施例提供的P型SiC欧姆接触材料的第三状态结构示意图；图4是本专利技术一实施例提供的P型SiC欧姆接触材料的第四状态结构示意图；图5是本专利技术一实施例提供的P型SiC欧姆接触材料的第五状态结构示意图；图6是本专利技术一实施例提供的P型SiC欧姆接触材料的第六状态结构示意图；图7是本专利技术一实施例提供的P型SiC欧姆接触材料的第七状态结构示意图；图8是本专利技术一实施例提供的TLM测试图像。说明书附图中的附图标记如下：1、SiC衬底；2、P型外延层；21、外延区；22、P型掺杂区；3、NiAl合金层；31、电极图案；4、过渡区；5、绝缘层；6、金属电极层；61本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种P型SiC欧姆接触材料，其特征在于，包括SiC衬底、P型外延层和NiAl合金层，所述P型外延层形成于所述SiC衬底上，所述NiAl合金层位于所述P型外延层上，所述P型外延层和所述NiAl合金层的接触位置相互掺杂渗透形成有过渡区。

【技术特征摘要】
1.一种P型SiC欧姆接触材料，其特征在于，包括SiC衬底、P型外延层和NiAl合金层，所述P型外延层形成于所述SiC衬底上，所述NiAl合金层位于所述P型外延层上，所述P型外延层和所述NiAl合金层的接触位置相互掺杂渗透形成有过渡区。2.根据权利要求1所述的P型SiC欧姆接触材料，其特征在于，所述P型外延层包括外延区和P型掺杂区，所述外延区形成于所述P型外延层靠近所述SiC衬底的一侧，所述P型掺杂区形成于所述P型外延层靠近所述NiAl合金层的一侧，所述P型掺杂区中注入有Al元素。3.根据权利要求2所述的P型SiC欧姆接触材料，其特征在于，所述过渡区包括富Al层和碳化物混合层，所述富Al层形成于所述过渡区靠近所述P型外延层的一侧，所述碳化物混合层形成于所述过渡区靠近所述NiAl合金层的一侧，所述碳化物混合层为Ni、Si、C三元化合物和Al、C二元化合物的混合层结构，所述碳化物混合层中C与Si的比值高于SiC衬底中的C与Si的比值。4.根据权利要求1所述的P型SiC欧姆接触材料，其特征在于，所述NiAl合金层中Al的原子百分比含量范围为2％-5％。5.根据权利要求1所述的P型SiC欧姆接触材料，其特征在于，所述NiAl合金层的厚度为20-100nm。6.根据权利要求1所述的P型SiC欧姆接触材料，其特征在于，所述P型SiC欧姆接触材料还包括有绝缘层，所述绝缘层覆盖于所述P型外延层上，所述NiAl合金层露出于所述绝缘层。7.根据权利要求1所述的P型SiC欧姆接触材料，其特征在于，还包括有金属电极层，所述金属电极层覆盖于所述NiAl合金层上，所述金属电极层为A...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚金才，陈宇，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，深圳比亚迪微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44