[发明专利]一种常温下形成低电阻欧姆接触的方法及半导体器件

说明书

本发明涉及一种常温下形成低电阻欧姆接触的方法及半导体器件，包括以下步骤：在碳化硅的表面注入N型离子，从而形成简并碳化硅；使用高温退火对注入的N型离子进行激活，从而修复注入N型离子时对晶胞造成的损伤；在注入的N型离子表面积淀双层金属，从而形成欧姆接触。本方案在碳化硅表面形成简并碳化硅，以在常温下实现无需高温或激光退火，金属(Ti/Ni)直接形成N型欧姆接触的目的。由于避免了常用的碳化硅欧姆接触高温退火，解决了在欧姆接触表面形成空洞的问题，因此半导体器件的肖特基接触、MOS介面等器件关键部位的电特性、可靠性都得到了显著的提升。

技术领域

本发明涉及半导体工艺技术领域，特别涉及一种常温下形成低电阻欧姆接触的方法及半导体器件。

背景技术

半导体与金属接触时，多会形成势垒层，但当半导体掺杂浓度很高时，电子可借隧道效应穿过势垒，从而形成低电阻的欧姆接触。欧姆接触对半导体器件非常重要，形成良好的欧姆接触有利于电流的输入和输出。

请参见图1、2，碳化硅二极管或场效应管等一般需要在金属与碳化硅反应1的表面，对积淀的金属电极进行1000摄氏度左右(高温)退火或激光退火才能形成低电阻的欧姆接触。退火过程本身是金属与碳化硅的化学反应，容易在欧姆接触介面形成空洞，降低接触的可靠性。高温退货或激光退火一般进行在圆晶生产过程的尾部，会降低之前形成的肖特基接触、MOS介面等器件关键部位的电特性，从而降低可靠性。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术对积淀的金属电极进行1000摄氏度左右(高温)退火或激光退火时，使欧姆接触介面形成空洞的问题，提供一种常温下形成低电阻欧姆接触的方法及半导体器件。

为了实现上述发明目的，本发明实施例提供了以下技术方案：

一种常温下形成低电阻欧姆接触的方法，包括以下步骤：

步骤S1：在碳化硅的表面注入N型离子，从而形成简并碳化硅；

步骤S2：使用高温退火对注入的N型离子进行激活，从而修复注入N型离子时对晶胞造成的损伤；

步骤S3：在注入的N型离子表面积淀双层金属，从而形成欧姆接触。

在本方案中，在碳化硅表面形成简并碳化硅，以在常温下实现无需高温或激光退火，金属(Ti/Ni)直接形成N型欧姆接触的目的。

更进一步地，在所述步骤S1中，注入的N型离子为氮离子。

更进一步地，注入的所述氮离子浓度为5×10¹⁹cm^-3或以上。

更进一步地，步骤S1中的所述碳化硅包括单晶碳化硅外延，在所述单晶碳化硅外延的表面注入N型离子，由于高斯分布在单晶碳化硅外延和N型离子之间形成比所述N型离子浓度低的离子注入层尾部碳化硅。

在本方案中，在单晶碳化硅外延表面进行N型离子的注入，会形成离子注入层，注入的N型离子由于高斯分布的尾部效应，在离子注入层偏下形成尾部层，也就是说，在单晶碳化硅外延和高浓度的离子注入层之间形成低浓度的离子注入层尾部碳化硅。

在所述步骤S2中，激活注入的N型离子时，使用的高温范围为1400～1600摄氏度。

在上述方案中，晶胞是指半导体晶体结构中最基本的重复单元，N型离子注入过程的高能会打乱原本有序的晶胞结构，高温退火的目的是通过原子热运动修复自身晶胞结构，本步骤中使用高温退火的目的不涉及欧姆接触或其他。

更进一步地，在步骤S3中，N型离子表面积淀的双层金属为金属钛、金属镍，先在N型离子表面积淀金属钛，再在金属钛表面积淀金属镍。

更进一步地，在所述N型离子表面积淀的金属钛的厚度为30nm；在钛表面积淀的金属镍的厚度为100nm。