一种SiC功率器件欧姆接触、制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种SiC功率器件欧姆接触、制备方法及应用，包括对4H

【技术实现步骤摘要】
一种SiC功率器件欧姆接触、制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及一种SiC功率器件欧姆接触、制备方法及应用，属于半导体功率器件


技术介绍

[0002]硅器件是科技发展过程中重要的电子器件，由于硅器件很难在高温、高频、大功率、强辐射的环境下应用，因此迫切需要能应用在航空航天、石油勘探、核能、通信等高温辐射的恶劣环境下工作的电子器件，寻求新一代半导体材料成为该领域研究的热点之一。
[0003]碳化硅以其良好的物理和电学性能成为继硅、锗、砷化镓之后的第三代半导体材料。自1991年首次报道出商用碳化硅的衬底和外延材料，随后制造碳化硅器件的工艺取得了重大进展。但是碳化硅器件一些关键的制造工艺问题仍需解决和改进，其中欧姆接触一直是碳化硅器件制备的重点和难点，比接触电阻的高低决定着器件性能的高低，而比接触电阻的影响因素众多，譬如晶圆表面载流子浓度、金属的种类及厚度，晶圆表面的预处理、金属高温退火条件等。现有技术在碳化硅功率器件制备欧姆接触，主要是通过多种金属合金化退火形成的欧姆接触，存在有工艺参数相差大，可重复性差，反应机理复杂且不可控的技术问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种SiC功率器件欧姆接触、制备方法及应用，简化欧姆接触的制造工艺，降低金属退火工艺的复杂性，以及降低比接触电阻和功率损耗，提高SiC功率器件的可靠性。
[0005]为达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：本专利技术提供一种SiC功率器件欧姆接触的制备方法，包括如下步骤：对4H
‑
SiC衬底背面进行预处理，包括刻蚀以及去水汽的过程；在预处理后的4H
‑
SiC衬底背面制备出3C
‑
SiC晶体结构的材料；在3C
‑
SiC晶体表面淀积金属层，制得欧姆接触。
[0006]进一步的，所述刻蚀包括使用氢氟酸和/或盐酸处理碳化硅衬底背面，去除衬底背面的氧化层、有机物、颗粒沾污，然后去除衬底背面的水汽。
[0007]进一步的，在预处理后的4H
‑
SiC衬底背面制备出3C
‑
SiC晶体结构的材料，包括如下步骤：0℃~100℃温度下，将5
×
10
18
~5
×
10
20
cm
‑3Al离子注入到4H
‑
SiC衬底的背面；采用碳膜溅射设备在注入离子后4H
‑
SiC衬底背面溅射出10nm~30nm厚度的碳膜；在1700℃~1900℃的温度条件下，对衬底背面溅射出碳膜的4H
‑
SiC衬底进行3~10min的激活退火处理，制得3C
‑
SiC晶体材料；氧化去除4H
‑
SiC衬底背面溅射的碳膜；将去除碳膜后的4H
‑
SiC衬底背面放入高温炉中进行热氧化500~800A，之后在CI2‑
Ar气体的RIE刻蚀系统进行刻蚀。
[0008]进一步的，在预处理后的4H
‑
SiC衬底背面制备出3C
‑
SiC晶体结构的材料，包括如下步骤：选用甲硅烷或丙烷或乙烯作为外延前体，选用氢气和/或氩气作为载流气体提前通入，载流气体的流量为300
‑
600sccm；在化学气相沉积系统中，外延前体在预处理后的4H
‑
SiC衬底背面淀积厚度为2
‑
5μm的3C
‑
SiC晶体结构。
[0009]进一步的，所述化学气相沉积系统中沉积压强800Pa
‑
1400Pa，所述3C
‑
SiC晶体结构生长温度为1500
‑
1650℃，生长速度为3
‑
15μm/h。
[0010]进一步的，在预处理后的4H
‑
SiC衬底背面制备出3C
‑
SiC晶体结构的材料，包括如下步骤：连接预处理后的4H
‑
SiC衬底和3C
‑
SiC晶圆所需键合的面；在Ar气氛中1600℃
‑
1900℃的温度下进行激活退火，对接触面进行键合；将3C
‑
SiC晶圆未键合的一面放入高温炉中进行热氧化500A
‑
800A，之后在CI2‑
Ar气体的RIE刻蚀系统进行刻蚀。
[0011]进一步的，所述金属层为Ni，Ti，W，Al，Ta，TaC，TiN，TiW，NiSi2，CoSi2中的任意一种或几种。
[0012]第二方面，本专利技术一种SiC功率器件欧姆接触，所述SiC功率器件欧姆接触通过上述任意一项制备方法制备而成。
[0013]进一步的，本专利技术一种SiC功率器件欧姆接触，能够应用在肖特基势垒二极管，金属氧化物场效应晶体管，MOS控制晶闸管、电子注入增强栅晶体管、超大功率晶闸管或绝缘栅双极型晶体管。
[0014]与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果：本专利技术提供了一种SiC功率器件欧姆接触、制备方法及应用，有效简化了功率器件背面欧姆接触的制造工艺，得到的接触电阻率能达到10e
‑6Ω
·
cm2量级，有效降低比接触电阻和功率损耗；本专利技术通过采用离子注入或生长外延或键合晶圆的方式在4H
‑
SiC衬底背面形成3C
‑
SiC材料，不需高温退火工艺，继续在预处理后的碳化硅衬底背面淀积金属即可形成欧姆接触。
附图说明
[0015]图1是本专利技术实施例一提供的一种SiC功率器件欧姆接触的制备方法流程图；图2是本专利技术实施例二提供的一种SiC功率器件欧姆接触的制备方法流程图；图3是本专利技术实施例三提供的一种SiC功率器件欧姆接触的制备方法流程图；图4是本专利技术实施例提供的离子注入方法示意图；图5是本专利技术实施例提供的生长外延方法示意图；图6是本专利技术实施例提供的键合晶圆方法示意图。
具体实施方式
[0016]以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。
[0017]本专利技术提供的一种SiC功率器件欧姆接触及制备方法，适用于SiC结势垒肖特基二极管和SiC MOSFET的背面欧姆接触，以及其他类似于SiC器件的背面欧姆接触的制备，包括金属氧化物场效应晶体管，MOS控制晶闸管、电子注入增强栅晶体管、超大功率晶闸管、绝缘栅双极型晶体管等。
[0018]本专利技术提供的一种SiC功率器件欧姆接触的制备方法流程图，主要包括对4H
‑
SiC衬底背面进行处理，刻蚀以及去水汽等过程,接着在4H
‑
SiC衬底背面制备出3C
‑
SiC晶体结构的材料，最后再对预处理后的碳化硅衬底背面进行淀积金属层形成欧姆接触。
[0019]其中，沉积的金属层为Ni，Ti，W，Al，Ta，TaC，TiN，TiW，NiS本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种SiC功率器件欧姆接触的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：对4H
‑
SiC衬底背面进行预处理，包括刻蚀以及去水汽的过程；在预处理后的4H
‑
SiC衬底背面制备出3C
‑
SiC晶体结构的材料；在3C
‑
SiC晶体表面淀积金属层，制得欧姆接触。2.根据权利要求1所述的一种SiC功率器件欧姆接触的制备方法，其特征在于，所述刻蚀包括使用氢氟酸和/或盐酸处理碳化硅衬底背面，然后去除衬底背面的水汽。3.根据权利要求1所述的一种SiC功率器件欧姆接触的制备方法，其特征在于，在预处理后的4H
‑
SiC衬底背面制备出3C
‑
SiC晶体结构的材料，包括如下步骤：0℃~100℃温度下，将5
×
10
18
~5
×
10
20
cm
‑3Al离子注入到4H
‑
SiC衬底的背面；采用碳膜溅射设备在注入离子后4H
‑
SiC衬底背面溅射出10nm~30nm厚度的碳膜；在1700℃~1900℃的温度条件下，对衬底背面溅射出碳膜的4H
‑
SiC衬底进行3~10min的激活退火处理，制得3C
‑
SiC晶体材料；氧化去除4H
‑
SiC衬底背面溅射的碳膜；将去除碳膜后的4H
‑
SiC衬底背面放入高温炉中进行热氧化500~800A，之后在CI2‑
Ar气体的RIE刻蚀系统进行刻蚀。4.根据权利要求1所述的一种SiC功率器件欧姆接触的制备方法，其特征在于，在预处理后的4H
‑
SiC衬底背面制备出3C
‑
SiC晶体结构的材料，包括如下步骤：选用甲硅烷或丙烷或乙烯作为外延前体，选用氢气和...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐傲雪，田亮，仇坤，查祎英，王谦，史志扬，
申请(专利权)人：南瑞联研半导体有限责任公司，
类型：发明
国别省市：