一种带台阶结构的4H-SiC欧姆接触合金层处理方法技术

本发明专利技术公开了一种带台阶结构的4H

【技术实现步骤摘要】
一种带台阶结构的4H
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SiC欧姆接触合金层处理方法


[0001]本专利技术属于微电子中的SiC制造工艺领域，具体属于一种带台阶结构的4H
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SiC欧姆接触合金层处理方法。

技术介绍

[0002]碳化硅N型、P型欧姆接触的理论研究长期备受科研界的广泛关注，而涉及欧姆接触形成后的接触表面处理工艺，仍未形成一套成熟的、实操性强的技术方法。
[0003]传统的碳化硅背面欧姆接触，由于欧姆接触面为无图形的平面结构，解决合金后的碳颗粒析出问题，可通过专用化学机械抛光CMP设备对晶圆进行表面处理，通过化学腐蚀以及机械摩擦的平面打磨的方式，制备表面平整光滑的合金粘附层，解决粘附力引起的后续电极金属脱落问题。然而，该方法无法应用于带台阶结构的4H
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SiC欧姆接触合金层中，这是因为器件一旦具备台阶结构，前端复杂工艺形成的各个介质层、图形台阶线条均有差别，一旦使用CMP进行统一磨抛，则会造成SiC晶圆介质层、图形台阶线条严重损伤，直接带来产品报废的不可逆的严重后果。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种带台阶结构的4H
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SiC欧姆接触合金层处理方法，用于解决现有技术中采用CMP进行统一磨抛，造成SiC晶圆介质层、图形台阶线条严重损伤的问题，本专利技术完美处理了欧姆孔内合金层的表面，又不会对SiC晶圆的器件结构造成破坏。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种带台阶结构的4H
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SiC欧姆接触合金层处理方法，包括以下步骤，
[0007]步骤1，对SiC欧姆接触孔表面进行金属腐蚀处理，仅去除未参与欧姆接触化学反应的多余金属层，保留高温合金后的欧姆接触的硅化物、金属化合物；
[0008]步骤2，对SiC欧姆接触孔进行清洗，去除剩余的小面积未反应的金属残留物；
[0009]步骤3，对欧姆接触表面进行表面处理，去除金属残渣；
[0010]步骤4，对欧姆接触孔进行轻刻蚀处理，通过氧化以及离子轰击的方式去除颗粒型金属残渣；
[0011]步骤5，腐蚀SiC欧姆接触表面上的自然氧化层，去除上述步骤形成的薄氧化层；
[0012]步骤6，在获得高洁净度、高平整度的欧姆接触合金界面后，连续进行淀积电极金属工艺，完成4H
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SiC欧姆接触合金层处理。
[0013]优选的，步骤1中，使用HCl、HNO3混合溶液对欧姆接触合金层进行充分腐蚀；
[0014]HCl：HNO3溶液配比范围为(2：1)～(5：1)，溶液温度范围为40℃～70℃，腐蚀时间范围为20分钟至1小时。
[0015]优选的，步骤1中，多余金属层包括通过900℃～1300℃高温后粗糙化的金属层，以及金属与SiC反应生成的C膜析出层。
[0016]优选的，步骤2中，使用H2SO4和H2O2混合溶液，对欧姆接触孔进行清洗，去除欧姆接触层上多余的金属颗粒物和碳化物，以及软化部分高台阶线条结构附近的金属残渣；H2SO4、H2O2混合溶液配比范围为(2：1)～(4：1)，溶液温度为100℃～150℃。
[0017]优选的，步骤3中，使用人工手动擦片或擦片设备对欧姆接触孔进行清理，去除晶圆表面台阶线条、氧化层台阶边沿粘连的彩斑状、片状金属残留物。
[0018]优选的，步骤4中，使用干法刻蚀机对欧姆接触表面进行处理，等离子工艺气体为氧气；
[0019]通过氧等离子体，将欧姆接触界面处的金属颗粒进行氧化与剥离，并对返工片上的金属氧化物进行等离子灰化；
[0020]干法刻蚀的氧气流量为100sccm～250sccm，功率为200W～500W，工艺时间为5min～50min。
[0021]优选的，步骤5中，使用HF酸溶液对欧姆接触表面进行充分腐蚀漂洗，去除由于H2SO4、H2O2混合溶液氧化反应形成的氧化层、SiC空气氧化反应形成的氧化层、干法刻蚀设备腔室内形成的自然氧化层；
[0022]HF酸与水的溶液配比范围为(5：1)～(30：1)，温度范围为常温～40℃，腐蚀漂洗时间小于2min。
[0023]优选的，步骤6中，电极金属的淀积厚度范围为1μm～8μm，淀积时选用蒸发设备或溅射设备。
[0024]优选的，步骤6中，电极金属选用Al、Al/Cu、Al/Si/Cu、Ti、TiNi、TiNiAg、TiNiAu、CrNiAg、CrNiAu或Al、Al/Cu、Al/Si/Cu与上述金属的组合。
[0025]优选的，4H
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SiC欧姆接触合金层结构特征包含：4H
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SiC的衬底片上生长SiC外延层，外延上已制作形成欧姆接触孔；欧姆接触孔被高度为100nm～5μm的SiO2台阶环绕；欧姆接触孔内已形成有效的欧姆接触工艺；欧姆接触孔内的合金层的金属体系为单层结构金属或多层结构金属，整体金属层厚度范围为50nm～500nm。
[0026]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0027]本专利技术一种带台阶结构的4H
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SiC欧姆接触合金层处理方法，不仅适用于带有台阶结构的欧姆接触工艺，也同样能够应用在平面欧姆接触工艺，可完美解决高温过程带来的金属界面粗糙化、碳颗粒析出引起的后续淀积电极金属的粘附力问题。本专利技术的方法有效解决了带台阶机构的SiC欧姆接触表面处理问题，在不损伤SiC晶圆的器件结构的前提下，解决合金过程造成的后续电极金属粘附力异常问题，包括金属粘附不牢固、金属频繁剥落、粘附力引起的参数超差等。本专利技术的技术方法可操作性强，既不损伤具有器件的台阶结构，又有效改善的欧姆接触孔内的界面状态，解决了欧姆孔内粘附性异常引起的淀积电极金属脱落问题，该方式可有效应用于碳化硅晶圆工程化批产过程。
附图说明
[0028]图1为本专利技术SiC晶圆需要具备的结构示意图。
[0029]图2为本专利技术步骤1～步骤5实施后的4H
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SiC欧姆接触结构示意图。
[0030]图3为本专利技术步骤6淀积金属结构示意图。
[0031]附图中：1为4H
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SiC、2为SiC外延层、3为SiO2台阶、4为欧姆接触孔、5为硅化物金属
化合物、6为剩余合金金属层、7为电极金属。
具体实施方式
[0032]下面结合具体的实施例对本专利技术做进一步的详细说明，所述是对本专利技术的解释而不是限定。
[0033]实施例1
[0034]本专利技术实施例提供的一种带台阶结构的4H
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SiC欧姆接触合金层处理的工艺技术方法。SiC晶圆首先需要具备以下特征：(1)4H
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SiC 1的衬底片上生长SiC外延层2，外延上需制作欧姆接触孔的局部区域已完成重掺杂并已制作形成欧姆接触孔4；(2)欧姆接触孔4被高度为100nm～5μm的SiO2台阶3环绕；(3)欧姆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带台阶结构的4H
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SiC欧姆接触合金层处理方法，其特征在于，包括以下步骤，步骤1，对欧姆接触孔表面进行金属腐蚀处理，仅去除未参与欧姆接触化学反应的多余金属层，保留高温合金后的欧姆接触的硅化物、金属化合物；步骤2，对欧姆接触孔进行清洗，去除剩余的小面积未反应的金属残留物；步骤3，对欧姆接触表面进行表面处理，去除金属残渣；步骤4，对欧姆接触孔进行轻刻蚀处理，通过氧化以及离子轰击的方式去除颗粒型金属残渣；步骤5，腐蚀SiC欧姆接触表面上的自然氧化层，去除上述步骤形成的薄氧化层；步骤6，在获得高洁净度、高平整度的欧姆接触合金界面后，连续进行淀积电极金属工艺，完成4H
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SiC欧姆接触合金层处理。2.根据权利要求1所述的一种带台阶结构的4H
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SiC欧姆接触合金层处理方法，其特征在于，步骤1中，使用HCl、HNO3混合溶液对欧姆接触合金层进行充分腐蚀；HCl：HNO3溶液配比范围为(2：1)～(5：1)，溶液温度范围为40℃～70℃，腐蚀时间范围为20分钟至1小时。3.根据权利要求1所述的一种带台阶结构的4H
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SiC欧姆接触合金层处理方法，其特征在于，步骤1中，多余金属层包括通过900℃～1300℃高温后粗糙化的金属层，以及金属与SiC反应生成的C膜析出层。4.根据权利要求1所述的一种带台阶结构的4H
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SiC欧姆接触合金层处理方法，其特征在于，步骤2中，使用H2SO4和H2O2混合溶液，对欧姆接触孔进行清洗，去除欧姆接触层上多余的金属颗粒物和碳化物，以及软化部分高台阶线条结构附近的金属残渣；H2SO4、H2O2混合溶液配比范围为(2：1)～(4：1)，溶液温度为100℃～150℃。5.根据权利要求1所述的一种带台阶结构的4H
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SiC欧姆接触合金层处理方法，其特征在于，步骤3中，使用人工手动擦片或擦片设备对欧姆接触孔进行清理，去除晶圆表面台阶线条、氧化层台阶边沿粘连的彩斑状、片状金属残留物。6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：何静博，胡长青，齐易晨，刘思成，鲁红玲，薛芫昕，尚春林，
申请(专利权)人：西安微电子技术研究所，
类型：发明
国别省市：