一种新型三维碳化硅器件结构及制备方法技术

本发明专利技术属于半导体材料器件制备技术领域，公开了一种新型三维碳化硅器件结构及制备方法，包括高阻碳化硅单晶片、正面刻蚀区、背面刻蚀区、二氧化硅保护层、肖特基接触电极、欧姆接触电极和金引线电极。正面刻蚀区为高阻碳化硅单晶片的上表面需刻蚀掉的区域，肖特基接触电极位于刻蚀后高阻碳化硅单晶片的正表面、正面刻蚀区沟槽内侧壁以及底部表面。背面刻蚀区为高阻碳化硅单晶片的上表面需刻蚀掉的区域，欧姆接触电极位于刻蚀后高阻碳化硅单晶片的背表面、背面刻蚀区沟槽内侧壁以及底部表面。本发明专利技术设计了一种新型三维碳化硅器件结构，并提出了一种有效而简便的工艺制造技术，解决了三维碳化硅器件的制备难题，实现新型三维碳化硅器件的研制。器件的研制。器件的研制。

【技术实现步骤摘要】
一种新型三维碳化硅器件结构及制备方法


[0001]本专利技术属于半导体材料器件制备
，涉及一种新型三维碳化硅器件结构及制备方法。

技术介绍

[0002]碳化硅作为第三代宽禁带半导体材料，与Si材料相比由于其具有高熔点、高临界位移阈能、高击穿电场强度以及高热导率等优秀特性，使得碳化硅在高功率器件、高温器件以及辐射探测等方面具有广阔的应用前景。现如今，随着对探测器的性能要求的提升，传统的二维平面结构碳化硅器件已经不能满足于现在测试的需求，因此，三维结构的碳化硅器件的制备方法至关重要。常用的制备三维器件结构的方法有：湿法刻蚀、电子束刻蚀、离子束刻蚀以及激光刻蚀。由于碳化硅硬度极大等性质，使得碳化硅刻蚀称为难题。随着科技水平飞速发展，碳化硅已经具有商业化量产的能力，以及激光刻蚀工艺的快速发展，使得批量制备三维碳化硅器件成为了可能。相比于其他方法而言，激光刻蚀具有的优势为：1、刻蚀速率快并且人为可控；2、刻蚀产生的副产物易去除；3、对未刻蚀部位无损伤，且无需掩膜。因此，本专利技术创新的提出一种三维结构碳化硅器件的制备方法。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于，针对上述制备三维碳化硅器件结构的过程中遇到的诸多问题及技术难点，提出了一种新型三维碳化硅器件结构及制备方法。
[0004]本专利技术的技术方案：
[0005]一种新型三维碳化硅器件结构，包括高阻碳化硅单晶片1、正面刻蚀区2、背面刻蚀区3、二氧化硅保护层4、肖特基接触电极5、欧姆接触电极6和金引线电极7；
[0006]所述的高阻碳化硅单晶片1为主体，其形状为矩形或正方形；
[0007]所述的正面刻蚀区2为高阻碳化硅单晶片1的上表面需刻蚀掉的区域，肖特基接触电极5位于刻蚀后高阻碳化硅单晶片1的正表面、正面刻蚀区2沟槽内侧壁以及正面刻蚀区2底部表面；
[0008]所述的背面刻蚀区3为高阻碳化硅单晶片1的上表面需刻蚀掉的区域，欧姆接触电极6位于刻蚀后高阻碳化硅单晶片1的背表面、背面刻蚀区3沟槽内侧壁以及背面刻蚀区3底部表面；
[0009]所述的二氧化硅保护层4为高阻碳化硅单晶片1侧壁以及其他未被肖特基接触电极5和欧姆接触电极6覆盖区域；
[0010]所述的金引线电极7位于二氧化硅保护层4和肖特基接触电极5交界处的上表面。
[0011]一种新型三维碳化硅器件结构的制备方法，步骤如下：
[0012]步骤1：将待测碳化硅材料切割成矩形或正方形，其各边的长度为1cm～10cm之间，厚度为100μm～1cm之间；
[0013]步骤2：采用激光刻蚀的方法在碳化硅材料的正表面和背面分别刻蚀出深度20μm
～500μm、宽度10μm～1mm、间隔10μm～500μm的沟槽；
[0014]步骤3：用氢氟酸与去离子水的混合溶液超声5～30min洗去副产物；
[0015]步骤4：采用淀积方法制备肖特基接触电极5和欧姆接触电极6；
[0016]所述的淀积方法包括热蒸发、电子束蒸发、磁控溅射、激光脉冲沉积、原子层沉积方法；
[0017]所述的肖特基接触电极5和欧姆接触电极6的厚度为10nm～10μm；
[0018]步骤5：采用淀积方法制备二氧化硅保护层4以及制备图形化的金引线电极7；
[0019]所述的淀积方法包括热蒸发、电子束蒸发、磁控溅射、激光脉冲沉积、原子层沉积方法；
[0020]所述的二氧化硅保护层4的厚度为10nm～10μm，金引线电极7的厚度为10nm～10μm。
[0021]本专利技术的有益效果：本专利技术设计了一种新型三维碳化硅器件结构，并提出了一种有效而简便的工艺制造技术，解决了三维碳化硅器件的制备难题，实现新型三维碳化硅器件的研制。
附图说明
[0022]图1是需刻蚀区域的三维碳化硅器件截面结构示意图。
[0023]图2是需刻蚀区域的三维碳化硅器件俯视透视结构示意图。
[0024]图3是新型三维碳化硅器件截面结构示意图。
[0025]图中：1高阻碳化硅单晶片；2正面刻蚀区；3背面刻蚀区；4二氧化硅保护层；5肖特基接触电极；6欧姆接触电极；7金引线电极。
具体实施方式
[0026]以下结合技术方案和附图，进一步说明本专利技术的具体实施方式。
[0027]实施例1
[0028]本实施例提供了一种新型三维碳化硅器件结构的制备方法，包括以下步骤：
[0029]步骤1：将厚度为300μm待测碳化硅单晶切割成边长为2cm的正方形；
[0030]步骤2：采用激光刻蚀的方法在碳化硅单晶正反面分别刻蚀深度200μm、宽度50μm、间距100μm的沟槽；
[0031]步骤3：采用氢氟酸与去离子水按照体积比1:1混合液超声20分钟清洗激光刻蚀产生的副产物；
[0032]步骤4：采用电子束蒸发的方法，结合掩膜版在碳化硅单晶上表面制备长度为1.6cm、宽度为1.6mm、厚度为100nm的镍金电极，在400℃下退火10分钟使电极与碳化硅形成肖特基接触；
[0033]步骤5：采用电子束蒸发的方法，结合掩膜版在碳化硅单晶下表面制备长度为1.6cm、宽度为1.6mm、厚度为100nm的镍金电极，在920℃下退火10分钟使电极与碳化硅形成欧姆接触；
[0034]步骤6：采用电子束蒸发的方法，结合掩膜版在碳化硅单晶上面及侧面制备厚度为100nm的二氧化硅氧化层；
[0035]步骤7：采用电子束蒸发的方法结合掩膜版在碳化硅单晶上表面电极上制备直径2mm的金引线电极，厚度为300nm。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型三维碳化硅器件结构，其特征在于，该新型三维碳化硅器件结构包括高阻碳化硅单晶片(1)、正面刻蚀区(2)、背面刻蚀区(3)、二氧化硅保护层(4)、肖特基接触电极(5)、欧姆接触电极(6)和金引线电极(7)；所述的高阻碳化硅单晶片(1)为主体，其形状为矩形或正方形；所述的正面刻蚀区(2)为高阻碳化硅单晶片(1)的上表面需刻蚀掉的区域，肖特基接触电极(5)位于刻蚀后高阻碳化硅单晶片(1)的正表面、正面刻蚀区(2)沟槽内侧壁以及正面刻蚀区(2)底部表面；所述的背面刻蚀区(3)为高阻碳化硅单晶片(1)的上表面需刻蚀掉的区域，欧姆接触电极(6)位于刻蚀后高阻碳化硅单晶片(1)的背表面、背面刻蚀区(3)沟槽内侧壁以及背面刻蚀区(3)底部表面；所述的二氧化硅保护层(4)为高阻碳化硅单晶片(1)侧壁以及其他未被肖特基接触电极(5)和欧姆接触电极(6)覆盖区域；所述的金引线电极(7)位于二氧化硅保护层(4)和肖特基接触电极(5)交界处的上表面。2.一种新型三维碳化硅器件结构的制备方法，其特征在于，步骤如下：步骤1：...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁红伟，王德煜，马浩然，柳阳，张克雄，张振中，张贺秋，张赫之，夏晓川，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：