[发明专利]碳化硅欧姆接触的制备方法

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

因此，为解决现有技术存在的技术缺陷和不足，本发明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。

本发明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。

在本发明的一个实施例中，在步骤(b)之前还包括：

对所述4H-SiC衬底10进行标准RCA清洗。

在本发明的一个实施例中，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。

在本发明的一个实施例中，所述P区102的掺杂浓度为3.8×10²⁰cm^-3。

在本发明的一个实施例中，所述N区103的掺杂浓度为1.0×10²⁰cm^-3。

在本发明的一个实施例中，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。

在本发明的一个实施例中，所述镍的厚度为所述钛的厚度为所述铝的厚度为

在本发明的一个实施例中，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。

在本发明的一个实施例中，所述退火处理的温度为750～850℃。

在本发明的一个实施例中，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，本发明至少具有以下有益效果：