一种SiC JBS器件正面电极的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种SiC JBS器件正面电极的制造方法，包括：在SiC JBS器件的有源层上利用离子注入掩膜进行离子注入，其中，有源层包括间隔排列的P型掺杂区和N型掺杂区；在离子注入掩膜和已经注入离子的P型掺杂区上沉积保护层；进行第一次退火；去除保护层；在离子注入掩膜和完成离子替位后的P型掺杂区上沉积第一金属层；进行第二次退火；去除第一金属层和离子注入掩膜；在P型掺杂区上的金属硅化物和N型掺杂区上沉积第二金属层；进行第三次退火；离子注入掩膜由上层和下层的双层结构构成，上层用于在第二次退火时隔离N型掺杂区和第一金属层，实现欧姆接触和肖特基接触的精确分区，下层在第一次退火时保护有源层。

A Fabrication Method of SiC JBS Device Front Electrode

【技术实现步骤摘要】
一种SiCJBS器件正面电极的制造方法
本专利技术涉及半导体制造
，尤其涉及一种SiCJBS器件正面电极的制造方法。
技术介绍
第三代半导体材料中的SiC(碳化硅)材料具有许多优越的特性，因而与传统器件相比，SiC器件优势明显，从而一致被认为是最具潜力的半导体器件。SiCJBS器件是SiC器件中发展最早、同时也备受关注的一种器件。图1为SiCJBS器件的剖面示意图，如图1所示，SiCJBS器件包括有源区101、阳极电极102、钝化层103、衬底104和阴极电极105。有源区包括相互间隔开的P型掺杂区1011和N型掺杂区1012，相当于采用PIN和SBD并联的结构。这种结构的SiCJBS器件，在低压段SBD先开启，可以保证器件具有低的导通压降，阻断状态下主要由PIN承受反压，因此可以降低漏电流，并能提供足够的阻断电压。有源区上形成阳极电极103(也称为正面电极)。具体地，P型掺杂区1011与其上的阳极金属形成欧姆接触，N型掺杂区1012与其上的阳极金属形成肖特基接触。目前，SiCJBS器件正面电极采用下面两种方案形成：方案一，在有源区上淀积一层金属，通过一次快速退火，同时形成P型掺杂区1011的欧姆接触和N型掺杂区1012的肖特基接触。方案二，去除高温激活退火时对晶圆表面形貌起保护作用的碳膜，在有源区101上淀积一层金属，刻蚀掉N型掺杂区1012上的金属，通过第一次快速退火形成P型掺杂区1011的欧姆接触，重新淀积一层金属并进行第二次快速退火，形成N型掺杂区1012的肖特基接触。现有技术的不足在于：采用上述方案一形成正面电极102，工艺条件很难控制，同时形成的接触效果较差。P型掺杂区1011的欧姆接触和N型掺杂区1012的肖特基接触的退火温度和时间均不同，很难找到一个可以同时形成两种良好接触的快速退火条件。如果合金不足，会导致肖特基区域不能有效去除界面态，漏电增大，出现软击穿特性。如果合金过度，将使得肖特基区域消失，形成合金PN结而使反向恢复时间大幅度增加。一般在这种情况下，会首先保证N型掺杂区1012的肖特基接触特性，而较差的P型掺杂区1011的欧姆接触将大大提高器件的正向压降。采用上述方案二形成正面电极102，需要在去除碳保护膜之后淀积金属再光刻、刻蚀金属，工艺过程复杂，为器件的制造过程带来了不稳定因素，从而可能影响器件特性和可靠性。另外，SiCJBS器件有源区宽度尺寸较小，一般为1μm-3μm，光刻对准精度和刻蚀CD线条损失对器件的影响，很难实现P型掺杂区1011的欧姆接触和N型掺杂区1012的肖特基接触的精确分区。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种SiCJBS器件正面电极的制造方法，包括以下步骤：在SiCJBS器件的有源层上利用离子注入掩膜进行离子注入，形成间隔排列的P型掺杂区和N型掺杂区，所述离子注入掩膜用以在进行离子注入时曝露出所述P型掺杂区和遮挡所述N型掺杂区；在所述离子注入掩膜和已经注入离子的P型掺杂区上沉积一层保护层；进行第一次退火，使得注入的离子替位到所述P型掺杂区的晶格点上；去除所述保护层，以裸露出所述离子注入掩膜和完成离子替位后的P型掺杂区；在所述离子注入掩膜和完成离子替位后的P型掺杂区上沉积一层第一金属层；进行第二次退火，使得完成离子替位后的P型掺杂区与其上方的第一金属层之间形成构成欧姆接触的金属硅化物；去除第一金属层和所述离子注入掩膜，以裸露出所述P型掺杂区上的金属硅化物和所述N型掺杂区；在所述P型掺杂区上的金属硅化物和所述N型掺杂区上沉积一层第二金属层，作为正面电极；进行第三次退火，使得所述N型掺杂区与其上方的第二金属层之间形成肖特基接触；其中，所述离子注入掩膜由上层和下层的双层结构构成，所述离子注入掩膜的上层用于在所述第二次退火时隔离所述N型掺杂区和所述第一金属层，所述离子注入掩膜的下层用于在所述第一次退火时保护所述有源层。在一个实施例中，所述离子注入掩膜的上层采用二氧化硅构成，所述离子注入掩膜的下层采用氮化硅构成。在一个实施例中，所述第二金属层采用与所述第一金属层相同的金属材料构成。在一个实施例中，所述第二金属层采用与所述第一金属层不同的金属材料构成。在一个实施例中，采用干法刻蚀或湿法腐蚀去除所述保护层。在一个实施例中，采用湿法刻蚀去除第一金属层和所述离子注入掩膜。在一个实施例中，所述第一次退火所采用的温度为1600℃至1800℃。在一个实施例中，所述第二次退火所采用的温度为850℃至1000℃。在一个实施例中，所述第三次退火所采用的温度为550℃至700℃。在一个实施例中，所述第二金属层的材料为镍、钛和铝中的至少一种材料。与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：1)本专利技术在N型掺杂区与第一金属层之间设置了双层结构的离子注入掩膜，一方面，离子注入掩膜的下层材料可以在第一次退火的过程中保护晶圆表面形貌；另一方面，离子注入掩膜的上层材料可以隔离N型掺杂区和第一金属层，避免了N型掺杂区合金过度导致的肖特基接触变成欧姆接触的问题。2)本专利技术离子注入掩膜的上层材料可以隔离N型掺杂区和第一金属层，无需进行多次光刻和刻蚀，避免了光刻对准精度和刻蚀线条损失对器件的影响，实现了P型欧姆接触和N型肖特基接触的精确分区。3)在第一次退火前在离子注入掩膜和已经注入离子的P型掺杂区上沉积一层保护层，可以抑制硅的挥发和沉积。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例共同用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1示出了本专利技术现有技术中的SiCJBS器件的剖面示意图；图2示出了本专利技术实施例的SiCJBS器件正面电极的制造方法的流程图；图3示出了本专利技术实施例的初始的N型晶圆片的结构图；图4示出了本专利技术实施例的通过图3中的步骤S210形成的晶圆片的结构图；图5示出了本专利技术实施例的通过图3中的步骤S220形成的晶圆片的结构图；图6示出了本专利技术实施例的通过图3中的步骤S230形成的晶圆片的结构图；图7示出了本专利技术实施例的通过图3中的步骤S240形成的晶圆片的结构图；图8示出了本专利技术实施例的通过图3中的步骤S250形成的晶圆片的结构图；图9示出了本专利技术实施例的通过图3中的步骤S260形成的晶圆片的结构图；图10示出了本专利技术实施例的通过图3中的步骤S270形成的晶圆片的结构图；图11示出了本专利技术实施例的通过图3中的步骤S280形成的晶圆片的结构图；图12示出了本专利技术实施例的通过图3中的步骤S290形成的SiCJBS器件的结构图。具体实施方式以下将结合附图及实施例来详细说明本专利技术的实施方式，借此对本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本专利技术中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本专利技术的保护范围之内。图2为本专利技术实施例的SiCJBS器件正面电极的制造方法的流程图。如图2所示，可以包括如下步骤S210至S2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种SiC JBS器件正面电极的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：在SiC JBS器件的有源层上利用离子注入掩膜进行离子注入，形成间隔排列的P型掺杂区和N型掺杂区，所述离子注入掩膜用以在进行离子注入时曝露出所述P型掺杂区和遮挡所述N型掺杂区；在所述离子注入掩膜和已经注入离子的P型掺杂区上沉积一层保护层；进行第一次退火，使得注入的离子替位到所述P型掺杂区的晶格点上；去除所述保护层，以裸露出所述离子注入掩膜和完成离子替位后的P型掺杂区；在所述离子注入掩膜和完成离子替位后的P型掺杂区上沉积一层第一金属层；进行第二次退火，使得完成离子替位后的P型掺杂区与其上方的第一金属层之间形成构成欧姆接触的金属硅化物；去除第一金属层和所述离子注入掩膜，以裸露出所述P型掺杂区上的金属硅化物和所述N型掺杂区；在所述P型掺杂区上的金属硅化物和所述N型掺杂区上沉积一层第二金属层，作为正面电极；进行第三次退火，使得所述N型掺杂区与其上方的第二金属层之间形成肖特基接触；其中，所述离子注入掩膜由上层和下层的双层结构构成，所述离子注入掩膜的上层用于在所述第二次退火时隔离所述N型掺杂区和所述第一金属层，所述离子注入掩膜的下层用于在所述第一次退火时保护所述有源层。...

【技术特征摘要】
1.一种SiCJBS器件正面电极的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：在SiCJBS器件的有源层上利用离子注入掩膜进行离子注入，形成间隔排列的P型掺杂区和N型掺杂区，所述离子注入掩膜用以在进行离子注入时曝露出所述P型掺杂区和遮挡所述N型掺杂区；在所述离子注入掩膜和已经注入离子的P型掺杂区上沉积一层保护层；进行第一次退火，使得注入的离子替位到所述P型掺杂区的晶格点上；去除所述保护层，以裸露出所述离子注入掩膜和完成离子替位后的P型掺杂区；在所述离子注入掩膜和完成离子替位后的P型掺杂区上沉积一层第一金属层；进行第二次退火，使得完成离子替位后的P型掺杂区与其上方的第一金属层之间形成构成欧姆接触的金属硅化物；去除第一金属层和所述离子注入掩膜，以裸露出所述P型掺杂区上的金属硅化物和所述N型掺杂区；在所述P型掺杂区上的金属硅化物和所述N型掺杂区上沉积一层第二金属层，作为正面电极；进行第三次退火，使得所述N型掺杂区与其上方的第二金属层之间形成肖特基接触；其中，所述离子注入掩膜由上层和下层的双层结构构成，所述离子注入掩膜的上层用于在所述第二次退火时隔离所述N型掺杂区和所述第一金属层，所述离子注入掩膜的下层用...

【专利技术属性】
技术研发人员：史晶晶，李诚瞻，周正东，杨程，戴小平，刘国友，
申请(专利权)人：株洲中车时代电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43