一种碳化硅欧姆接触形成方法技术

本发明专利技术公开了一种碳化硅欧姆接触形成方法，该形成方法包括如下步骤：1）首先在需要形成n型和p型欧姆接触的区域分别进行离子注入；2）在SiC材料表面淀积一层碳层；3）进行的高温退火，退火后去除所述碳层；再进行牺牲氧化工艺，去除SiC材料表面的损伤层；4）淀积欧姆接触金属并进行图形化，去除在欧姆接触区域以外的金属，只保留欧姆接触区内的金属；5）进行快速热退火，退火后在P++区和N++区分别形成了p型欧姆接触和n型欧姆接触。本方法可同时形成n型和p型欧姆接触，减少工艺步骤，降低工艺成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种碳化硅欧姆接触形成方法。
技术介绍
碳化硅（SiC）器件中的一个关键技术是欧姆接触的形成。欧姆接触的质量直接关系到器件导通电阻的大小和长期可靠性。高质量低接触电阻值的欧姆接触的形成有两个条件，一是重掺杂，二是形成低接触势垒层。其中，根据低接触势垒的要求，SiC材料中p型欧姆和n型欧姆接触所用的金属材料有所不同。n型欧姆接触所用的金属材料一般为Ni或者TiNi，其中Ni反应生成Ni2Si,Ti反应生成Ti3SiC4等化合物。p型欧姆接触所用的金属材料一般为TiAl，或NiTiAl三元金属，其中Al反应生成Al4C3，另外Al也有补充掺杂的效果。因此，n型欧姆接触和p型欧姆接触金属方案不一样，往往需要分开进行单独工艺。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种碳化硅欧姆接触形成方法，该方法可同时形成n型和p型欧姆接触，减少工艺步骤，降低工艺成本。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种碳化硅欧姆接触形成方法，所述形成方法包括如下步骤：1）首先在需要形成n型和p型欧姆接触的区域分别进行离子注入；2）在SiC材料表面淀积一层碳层；3）进行的高温退火，退火后去除所述碳层；再进行牺牲氧化工艺，去除SiC材料表面的损伤层；4）淀积欧姆接触金属并进行图形化，去除在欧姆接触区域以外的金属，只保留欧姆接触区内的金属；5）进行快速热退火，退火后在P++区和N++区分别形成了p型欧姆接触和n型欧姆接触。进一步，步骤1）中n型注入离子是氮离子或磷离子，注入浓度大于1E19cm-3，在表面到内部200-300nm深度形成高浓度的掺杂。进一步，步骤1）中p型区注入离子为铝离子，并且p型区分为上下两层注入区域，在上层注入浓度大于5E20cm-3，上层为表面到内部100-200nm深度；在下层注入的浓度为1E19-1E20 cm-3之间，下层为上层以下100-200nm深度。进一步，步骤1）中离子注入的均在500℃的温度下进行。进一步，步骤2）中所述碳层的厚度为20nm-200nm。进一步，步骤3）中高温退火的温度为1600-1800℃，退火时间为5-30分钟。进一步，步骤3）中所述损伤层的厚度为10-20nm。进一步，步骤4）中所述欧姆接触金属为Ti和Ni。进一步，上层欧姆接触金属为Ti，Ti的厚度为10nm-20nm，下层欧姆接触金属为Ni时，Ni的厚度为80-150nm。进一步，步骤5）中退火温度为950℃-1050℃，退火时间为1-5分钟。本专利技术具有以下有益技术效果：本申请的方法分别利用离子注入形成n型和p型重掺杂，淀积同一金属材料并进行快速热退火，同时形成n型和p型碳化硅欧姆接触。本专利技术可用于如SiC MOSFET、IGBT等各种SiC器件的欧姆接触，可同时形成n型和p型欧姆接触，减少工艺步骤，降低工艺成本。附图说明图1为通过本专利技术的方法同时形成n型和p型碳化硅欧姆接触的示意图；图2为本专利技术进行离子注入的结构示意图；图3为本专利技术在SiC材料表面淀积一层碳层的结构示意图；图4为本专利技术进行的高温退火，再进行牺牲氧化工艺的结构示意图；图5为本专利技术淀积欧姆接触金属并进行图形化的结构示意图；图6为本专利技术进行快速热退火的结构示意图；图中1-SiC外延层、2-n型欧姆接触、3-p型欧姆接触、4-上层、5-下层、6-碳层、7- Ti层、8- Ni层。具体实施方式下面，参考附图，对本专利技术进行更全面的说明，附图中示出了本专利技术的示例性实施例。然而，本专利技术可以体现为多种不同形式，并不应理解为局限于这里叙述的示例性实施例。而是，提供这些实施例，从而使本专利技术全面和完整，并将本专利技术的范围完全地传达给本领域的普通技术人员。为了易于说明，在这里可以使用诸如“上”、“下”“左”“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位（旋转90度或位于其他方位），这里所用的空间相对说明可相应地解释。如图1所示，实际的欧姆接触图形会有多种不同形式，但都可以用本专利技术的方法。在上层4中铝离子的注入浓度大于1E21cm-3，退火后靠近表面的部分区域会形成非晶或多晶结构，内部部分区域容易形成3C结构。3C结构降低了禁带宽度和势垒高度，同时过量的铝原子也可以在退火中与SiC和Ti/Ni反应，容易形成好的欧姆接触。本方法分为如下步骤：步骤一：如图2所示，首先在需要形成n型和p型欧姆接触的区域分别进行离子注入。n型注入离子可以是氮离子或磷离子，注入浓度大于1E19cm-3，在表面到内部200-300nm深度形成高浓度的掺杂，高的掺杂浓度利于形成好的欧姆接触。p型区注入离子为铝离子，在上层4注入浓度大于5E20cm-3，上层4为表面到内部100-200nm深度；在下层5注入的浓度为1E19-1E20 cm-3之间，下层5为上层4以下100-200nm深度。上层4的注入浓度非常高，退火后靠近表面的部分区域会形成非晶或多晶结构，内部部分区域容易形成3C结构，3C结构降低了禁带宽度和势垒高度，容易形成好的欧姆接触。离子注入都在500℃的温度下进行，离子注入的工艺方法为本行业工程师所熟知，在此不再赘述。步骤二：如图3所示，在SiC外延层1表面淀积一层薄的碳层6，碳层6的厚度可以为20nm-200nm，碳层6的目的是为了在高温激活退火时保护SiC表面不退化。步骤三：如图4所示，进行1600-1800℃的高温退火，退火时间可以是5分钟至30分钟之间。注入离子的激活效率直接与退火温度有关，温度越高激活率也就越高。退火后去除表面的碳层6。再进行牺牲氧化工艺，去除表面约10nm的损伤层。步骤四：如图5所示，淀积欧姆接触金属，金属为Ti和Ni。并进行图形化，去除在欧姆接触区域以外的金属，只保留欧姆接触区内的金属。工艺方法为行业内技术人员所熟知，在此不再赘述。上层欧姆接触金属为Ti，Ti的厚度为10nm-20nm，下层欧姆接触金属为Ni时，Ni的厚度为80-150nm。步骤五：如图6所示，进行快速热退火，退火温度可以是950℃-1050℃之间，退火时间在1分钟-5分钟之间，退火后在P++区和N++区分别形成了p型欧姆接触3和n型欧姆接触2。上面所述只是为了说明本专利技术，应该理解为本专利技术并不局限于以上实施例，符合本专利技术思想的各种变通形式均在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳化硅欧姆接触形成方法，其特征在于，所述形成方法包括如下步骤：1）首先在需要形成n型和p型欧姆接触的区域分别进行离子注入；2）在SiC材料表面淀积一层碳层；3）进行的高温退火，退火后去除所述碳层；再进行牺牲氧化工艺，去除SiC材料表面的损伤层；4）淀积欧姆接触金属并进行图形化，去除在欧姆接触区域以外的金属，只保留欧姆接触区内的金属；5）进行快速热退火，退火后在P++区和N++区分别形成了p型欧姆接触和n型欧姆接触。

【技术特征摘要】
1.一种碳化硅欧姆接触形成方法，其特征在于，所述形成方法包括如下步骤：1）首先在需要形成n型和p型欧姆接触的区域分别进行离子注入；2）在SiC材料表面淀积一层碳层；3）进行的高温退火，退火后去除所述碳层；再进行牺牲氧化工艺，去除SiC材料表面的损伤层；4）淀积欧姆接触金属并进行图形化，去除在欧姆接触区域以外的金属，只保留欧姆接触区内的金属；5）进行快速热退火，退火后在P++区和N++区分别形成了p型欧姆接触和n型欧姆接触。2. 根据权利要求1所述的碳化硅欧姆接触形成方法，其特征在于，步骤1）中n型注入离子是氮离子或磷离子，注入浓度大于1E19cm-3，在表面到内部100-300nm深度形成高浓度的掺杂。3. 根据权利要求1所述的碳化硅欧姆接触形成方法，其特征在于，步骤1）中p型区注入离子为铝离子，并且p型区分为上下两层注入区域，在上层注入浓度大于5E20cm-3，上层为表面到内部100-200nm深度；在下层注入的浓度为1E19-1E20 cm-3之间，下层为上层以下1...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪炜江，李明山，张敬伟，牛喜平，乔庆楠，
申请(专利权)人：北京世纪金光半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11