碳化硅欧姆接触的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种碳化硅欧姆接触的制备方法，所述制备方法包括：(a)选取4H‑SiC衬底；(b)在4H‑SiC衬底上生长4H‑SiC外延层；(c)在4H‑SiC外延层中分别制作P区与N区；(d)在P区与N区表面依次淀积镍、钛、铝作为接触金属层；(e)在接触金属层表面淀积阻挡金属层；(f)将包括4H‑SiC衬底、4H‑SiC外延层、P区、N区、接触金属层及阻挡金属层的整个材料进行退火处理以使接触金属层分别与P区及N区表面形成欧姆接触。本发明专利技术低温条件下即可完成碳化硅欧姆接触制备，并且同时在衬底材料中形成了欧姆接触，提高了器件的可靠性，并且工艺简单，节省时间与成本。

Preparation of silicon carbide ohmic contact

The invention relates to a preparation method of silicon carbide ohm contact. The preparation method includes: (a) selecting 4H SiC substrate; (b) the growth of 4H SiC epitaxial layer on the 4H SiC substrate; (c) making the P zone and the zone respectively in the 4H SiC epitaxial layer; The metal layer is deposited on the surface of the metal layer, and (f) the whole material, including the 4H SiC substrate, the 4H SiC epitaxial layer, the P region, the N zone, the contact metal layer and the barrier metal layer, is annealed to make the contact metal layer with the P zone and the N area surface respectively. The invention can prepare the silicon carbide ohm contact under the low temperature condition, and at the same time the ohm contact is formed in the substrate material, and the reliability of the device is improved, and the process is simple, and the time and cost are saved.

【技术实现步骤摘要】
碳化硅欧姆接触的制备方法
本专利技术属于半导体器件领域，特别涉及一种碳化硅欧姆接触的制备方法。
技术介绍
相比于传统的锗、硅材料，第三代宽带隙半导体碳化硅的优势主要包括：电场承受能力约为硅材料十倍，禁带宽度约为硅材料的三倍，导热系数约为硅材料三倍等。以上材料特性使得它在高温、高压、高频、高功率以及强辐射等条件下展现了传统的硅基器件无法比拟的优势。欧姆接触是影响碳化硅器件性能的关键因素之一，它的目的在于实现当电极处在施加正向电压时能承载尽可能小的压降。具有低比接触电阻的欧姆接触电极能有效降低导通电阻，减小大电流下的功耗。SiC的化学性质稳定，它与金属发生反应往往需要高达800～1200℃的合金温度，这将给工艺带来困难，而且高温使金属电极表面出现粗糙斑痕、缺陷，甚至会产生薄层栅极氧化。此外，单一形成N型或者P型欧姆接触不但增加了MOSFET、JBS等结构器件制造欧姆接触的工艺步骤，而且分别制作欧姆接触电极时，后续的工艺可能对栅氧化层和已经完成的欧姆接触淀积结构产生影响。这些缺点会使得欧姆接触电极可靠性降低，严重限制其应用环境与范围，进而令碳化硅器件的应用范围与可靠性受到诸多影响与限制。
技术实现思路
因此，为解决现有技术存在的技术缺陷和不足，本专利技术提出一种在相对较低的退火温度下，在SiC衬底的N区与P区上同时形成欧姆接触的制备方法。本专利技术的一个实施例提供了一种碳化硅欧姆接触的制备方法，包括：(a)选取4H-SiC衬底10；(b)在所述4H-SiC衬底10上生长4H-SiC外延层101；(c)在所述4H-SiC外延层101中分别制作P区102与N区103；(d)在所述P区102与所述N区103表面依次淀积镍、钛、铝作为接触金属层104；(e)在所述接触金属层104表面淀积阻挡金属层105；(f)将包括所述4H-SiC衬底10、所述4H-SiC外延层101、所述P区102、所述N区103、所述接触金属层104及所述阻挡金属层105的整个材料进行退火处理以使所述接触金属层104分别与所述P区102及所述N区103表面形成欧姆接触。在本专利技术的一个实施例中，在步骤(b)之前还包括：对所述4H-SiC衬底10进行标准RCA清洗。在本专利技术的一个实施例中，步骤(c)包括：(c1)利用PECVD工艺，在所述4H-SiC外延层101上生长SiO2掩膜；(c2)利用光刻工艺，选择性刻蚀光刻胶，在所述SiO2掩膜层表面分别形成第一待刻蚀区域与第二待刻蚀区域；(c3)利用反应离子刻蚀工艺在所述第一待刻蚀区域与所述第二待刻蚀区域刻蚀所述SiO2掩膜层以在所述4H-SiC外延层101表面分别形成第一离子待注入区域与第二离子待注入区域；(c4)利用离子注入工艺，在所述第一离子待注入区域与所述第二离子待注入区域分别注入P与Al，并将包括所述4H-SiC衬底10的整个材料进行退火处理以在所述4H-SiC外延层101中分别形成所述N区103与所述P区102。在本专利技术的一个实施例中，所述P区102的掺杂浓度为3.8×1020cm-3。在本专利技术的一个实施例中，所述N区103的掺杂浓度为1.0×1020cm-3。在本专利技术的一个实施例中，步骤(d)包括：采用直流磁控溅射工艺，在所述P区102与所述N区103表面依次淀积所述镍、所述钛、所述铝以形成所述接触金属层104。在本专利技术的一个实施例中，所述镍的厚度为所述钛的厚度为所述铝的厚度为在本专利技术的一个实施例中，所述阻挡金属层105的材料为W或者TaSi2/Pt或者W/TaSi2/Pt或者Ti/Pt。在本专利技术的一个实施例中，所述退火处理的温度为750～850℃。在本专利技术的一个实施例中，所述退火处理包括：从常温上升到400℃，恒温400℃持续10s，然后以10℃/s的速率升温到800℃，恒温800℃持续2min，然后降温到400℃，最后经水冷420s至常温。与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：本专利技术提供的碳化硅欧姆接触制备方法，将按一定的组分比例的镍、钛、铝作为接触金属层，使得在较低的退火温度条件下，可以在碳化硅外延层材料中的N型区域与P型区域表面同时形成欧姆接触，不仅可以提高器件的可靠性，还具有工艺步骤简单、节省时间与成本的优点。附图说明下面将结合附图，对本专利技术的具体实施方式进行详细的说明。图1为本专利技术实施例提供的一种碳化硅欧姆接触的制备方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种碳化硅欧姆接触的制备方法的退火工艺的温度随时间变化的曲线示意图；图3为采用本专利技术实施例提供的一种碳化硅欧姆接触的制备方法制备的CMOS器件结构示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例一请参见图1，图1为本专利技术实施例提供的一种碳化硅欧姆接触的制备方法的流程示意图，该制备方法包括：(a)选取4H-SiC衬底10；(b)在所述4H-SiC衬底10上生长4H-SiC外延层101；(c)在所述4H-SiC外延层101中分别制作P区102与N区103；(d)在所述P区102与所述N区103表面依次淀积镍、钛、铝作为接触金属层104；(e)在所述接触金属层104表面淀积阻挡金属层105；(f)将包括所述4H-SiC衬底10、所述4H-SiC外延层101、所述P区102、所述N区103、所述接触金属层104及阻挡金属层105的整个材料进行退火处理以使所述接触金属层104分别与所述P区102及所述N区103表面形成欧姆接触。本实施例，通过将镍、钛、铝作为接触金属层，使得在较低的退火温度下，可以同时在碳化硅外延层材料中的N型区域与P型区域表面同时形成欧姆接触，提高了器件的可靠性。实施例二与上述实施例不同之处，在于本实施例在上述实施例的基础上，重点对碳化硅欧姆接触的制备方法进行了详细描述。一种碳化硅欧姆接触的制备方法，包括：(S01)选取4H-SiC衬底10，对所述4H-SiC衬底10进行标准RCA清洗。该步骤的目的是为了去除4H-SiC衬底材料上的杂质。(S02)所述4H-SiC衬底10上生长4H-SiC外延层101；(S03)在所述4H-SiC外延层101中分别制作P区102与N区103；包括：(S031)利用PECVD工艺，在所述4H-SiC外延层101上生长SiO2掩膜；(S032)利用光刻工艺，选择性刻蚀光刻胶，在所述SiO2掩膜表面分别形成第一待刻蚀区域与第二待刻蚀区域；(S033)利用反应离子刻蚀工艺在所述第一待刻蚀区域与所述第二待刻蚀区域刻蚀所述SiO2掩膜层以在所述4H-SiC外延层101表面分别形成第一离子待注入区域与第二离子待注入区域；(S034)用离子注入工艺，在所述第一离子待注入区域与所述第二离子待注入区域分别注入P与Al，并将包括所述4H-SiC衬底10的整个材料在1700℃下退火30min以在所述4H-SiC外延层101中分别形成所述N区103与所述P区102。其中，在步骤(S034)中，所述N区103与所述P区102的掺杂浓度可以根据实际需要而定，例如N区掺P的掺杂浓度可以为1.0×1020cm-3、P区掺Al的掺杂浓度可以为3.8×1020cm-3；退火温度为1700℃，退火时间为30min。(S04)在所述P区102与所述N区103表面依次淀本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳化硅欧姆接触的制备方法，其特征在于，包括：(a)选取4H‑SiC衬底(10)；(b)在所述4H‑SiC衬底(10)上生长4H‑SiC外延层(101)；(c)在所述4H‑SiC外延层(101)中分别制作P区(102)与N区(103)；(d)在所述P区(102)与所述N区(103)表面依次淀积镍、钛、铝以形成接触金属层(104)；(e)在所述接触金属层(104)表面淀积阻挡金属层(105)；(f)将包括所述4H‑SiC衬底(10)、所述4H‑SiC外延层(101)、所述P区(102)、所述N区(103)、所述接触金属层(104)及所述阻挡金属层(105)的整个材料进行退火处理以使所述接触金属层(104)分别在所述P区(102)及所述N区(103)表面形成欧姆接触。

【技术特征摘要】
1.一种碳化硅欧姆接触的制备方法，其特征在于，包括：(a)选取4H-SiC衬底(10)；(b)在所述4H-SiC衬底(10)上生长4H-SiC外延层(101)；(c)在所述4H-SiC外延层(101)中分别制作P区(102)与N区(103)；(d)在所述P区(102)与所述N区(103)表面依次淀积镍、钛、铝以形成接触金属层(104)；(e)在所述接触金属层(104)表面淀积阻挡金属层(105)；(f)将包括所述4H-SiC衬底(10)、所述4H-SiC外延层(101)、所述P区(102)、所述N区(103)、所述接触金属层(104)及所述阻挡金属层(105)的整个材料进行退火处理以使所述接触金属层(104)分别在所述P区(102)及所述N区(103)表面形成欧姆接触。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(b)之前还包括：对所述4H-SiC衬底(10)进行标准RCA清洗。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(c)包括：(c1)利用PECVD工艺，在所述4H-SiC外延层(101)上生长SiO2掩膜层；(c2)利用光刻工艺，选择性刻蚀光刻胶，在所述SiO2掩膜层表面分别形成第一待刻蚀区域与第二待刻蚀区域；(c3)利用反应离子刻蚀工艺在所述第一待刻蚀区域与所述第二待刻蚀区域刻蚀所述SiO2掩膜层以在所述4H-SiC外延层(101)表面分别形成第一离...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤晓燕，李彦良，何艳静，张艺蒙，宋庆文，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61