一种碳化硅PiN器件的欧姆接触方法技术

本发明专利技术属于PiN器件领域，尤其涉及一种碳化硅PiN器件的欧姆接触方法，该方法包括以下步骤：a)准备碳化硅PiN基体；b)在碳化硅PiN基体的P型SiC外延层表面沉积非晶硅层；c)分别在沉积有非晶硅层的碳化硅PiN基体的SiC衬底表面和非晶硅层表面沉积金属层；d)对沉积有金属层的碳化硅PiN基体进行退火处理，得到形成欧姆接触的碳化硅PiN器件；所述退火处理依次包括第一升温阶段、第一保温阶段、第二升温阶段和第二保温阶段；第一保温阶段和第二保温阶段的温度分别为450～550℃和970～1020℃。本发明专利技术提供的方法通过一次退火工艺即可在沉积有金属层的碳化硅PiN基体上形成P型欧姆接触和N型欧姆接触。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于PiN器件领域，尤其涉及。
技术介绍
普通的二极管由PN结组成，所谓PN结就是采用不同的掺杂工艺，将P型半导体与N型半导体制作在同一块半导体基片上。而在P型半导体材料和N型半导体材料之间加入一薄层低掺杂的本征(Intrinsic)半导体层，就可以构成P_I_N结构的二极管，这种P_I_N结构的二极管也称作PIN器件。目前，应用前景非常广阔的PIN器件是以SiC作为半导体材料的碳化硅PiN器件，其基本结构由依次接触的阴极金属层、SiC衬底层、N型SiC外延层、P型SiC外延层和阳极金属层组成。碳化硅PiN器件的制备十分复杂，包括SiC薄膜生长、高温离子注入、等离子体刻蚀和形成欧姆接触等诸多工序。其中，形成欧姆接触是制备SiC器件最为重要的工序之一，欧姆接触的好坏直接影响着碳化娃PiN器件的性能。所谓形成欧姆接触，实际上是指在金属与半导体之间形成一种特殊的接触状态，在这种接触状态下，接触面的电阻值远小于半导体本身的电阻。由于金属与碳化硅PiN器件表面直接接触无法形成欧姆接触，因此均需要在金属与碳化硅PiN器件表面接触后进行退火处理，使接触金属与碳化硅PiN器件之间形成金属硅化物层。该金属硅化物层可以有效降低接触金属与碳化硅PiN器件之间的势皇，从而实现接触金属与碳化硅PiN器件表面的欧姆接触。碳化硅PiN器件的欧姆接触包括器件P型半导体结构的P型欧姆接触和N型半导体结构的N型欧姆接触。由于P型半导体和N型半导体形成欧姆接触的退火条件不同，因此很难在一次退火处理过程中同时形成P型欧姆接触和N型欧姆接触。目前，大部分碳化硅PiN器件的欧姆接触工艺是先进通过第一次退火处理完成N型欧姆接触，再通过第二次退火处理完成P型欧姆接触，其中，第一次退火的温度一般控制在970?1030°C，第二次退火的温度一般控制在820?870°C。在该方法中，N型欧姆接触实际上经历了两次退火过程，这将会导致N型欧姆接触质量恶化，从而严重影响碳化硅PiN器件的性能。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种SiC器件的欧姆接触方法，本专利技术提供的方法通过一次退火处理就可以使碳化硅PiN器件形成的P型欧姆接触和N型欧姆接触。本专利技术提供了，包括以下步骤:a)、准备碳化硅PiN基体；所述碳化硅PiN基体包括依次接触的N型SiC衬底、N型SiC外延层和P型SiC外延层；b)、在所述碳化硅PiN基体的P型SiC外延层表面沉积非晶硅层，得到沉积有非晶硅层的碳化硅PiN基体；c)、分别在所述沉积有非晶硅层的碳化硅PiN基体的SiC衬底表面和非晶硅层表面沉积金属层，得到沉积有金属层的碳化硅PiN基体；d)、对所述沉积有金属层的碳化硅PiN基体进行退火处理，得到形成欧姆接触的碳化硅PiN器件；所述退火处理依次包括第一升温阶段、第一保温阶段、第二升温阶段、第二保温阶段和降温阶段；所述第一保温阶段的温度为450?550°C ;所述第二保温阶段的温度为970 ?1020°C。优选的，所述第一保温阶段的时间为2?5min ;所述第二保温阶段的时间为5?10mino优选的，所述第一升温阶段和第二升温阶段的升温速率为10?40°C /s。优选的，步骤b)中，所述非晶娃层的沉积厚度为10?30nm。优选的，步骤c)中，在沉积金属层之前，先分别对所述SiC衬底和非晶硅层进行表面除杂。优选的，所述步骤c)具体包括:cl)、对所述碳化硅PiN基体的SiC衬底进行表面除杂，在表面除杂后的SiC衬底表面沉积金属层，得到SiC衬底表面沉积有金属层的碳化硅PiN基体；c2)、对所述SiC衬底表面沉积有金属层的碳化硅PiN基体的非晶硅层进行表面除杂，在表面除杂后的非晶硅层表面沉积金属层，得到沉积有金属层的碳化硅PiN基体。优选的，所述沉积非晶硅层的方式为化学气相沉积。 优选的，所述降温阶段的降温方式为自然降温。优选的，步骤a)中，所述碳化硅PiN基体的N型SiC衬底的电阻率为15?25m Ω.cm ;所述碳化硅PiN基体的P型SiC外延层的掺杂浓度为8E17?5E18cm 3。优选的，所述沉积金属层的方式为磁控溅射。与现有技术相比，本专利技术提供了一种SiC器件的欧姆接触方法。本专利技术提供的方法包括以下步骤:a)、准备碳化硅PiN基体；所述碳化硅PiN基体包括依次接触的N型SiC衬底、N型SiC外延层和P型SiC外延层；b)、在所述碳化硅PiN基体的P型SiC外延层表面沉积非晶硅层，得到沉积有非晶硅层的碳化硅PiN基体；c)、分别在所述沉积有非晶硅层的碳化硅PiN基体的SiC衬底表面和非晶硅层表面沉积金属层，得到沉积有金属层的碳化硅PiN基体；d)、对所述沉积有金属层的碳化硅PiN基体进行退火处理，得到形成欧姆接触的碳化硅PiN器件；所述退火处理依次包括第一升温阶段、第一保温阶段、第二升温阶段、第二保温阶段和降温阶段；所述第一保温阶段的温度为450?550°C;所述第二保温阶段的温度为970?1020°C。本专利技术提供的方法通过在P型SiC外延层表面沉积非晶硅层和设计全新的金属化退火温度曲线，使沉积有金属层的碳化硅PiN基体通过一次金属化退火工艺即可形成P型欧姆接触和N型欧姆接触。本专利技术提供的方法不但可以得到具有良好欧姆接触特性的碳化硅PiN器件，同时还简化了欧姆接触处理的工艺流程。实验结果表明，采用本专利技术提供的方法可以使碳化硅PiN器件在一次退火处理过程中形成的P型欧姆接触和N型欧姆接触，且形成欧姆接触的碳化硅PiN器件的金属层状态良好，比接触电阻率达到10 5Ω.cm2量级。【附图说明】为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1是本专利技术提供的退火温度曲线图；图2是本专利技术实施例2提供的Ni层扫描电镜观察图；图3是本专利技术实施例2提供的1-V特性测量曲线图；图4是本专利技术实施例3提供的Ni层扫描电镜观察图；图5是本专利技术实施例3提供的1-V特性测量曲线图；图6是本专利技术实施例4提供的Ni层扫描电镜观察图；图7是本专利技术实施例4提供的1-V特性测量曲线图。【具体实施方式】下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了，包括以下步骤:a)、准备碳化硅PiN基体；所述碳化硅PiN基体包括依次接触的N型SiC衬底、N型SiC外延层和P型SiC外延层；b)、在所述碳化硅PiN基体的P型SiC外延层表面沉积非晶硅层，得到沉积有非晶硅层的碳化硅PiN基体；c)、分当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳化硅PiN器件的欧姆接触方法，包括以下步骤：a)、准备碳化硅PiN基体；所述碳化硅PiN基体包括依次接触的N型SiC衬底、N型SiC外延层和P型SiC外延层；b)、在所述碳化硅PiN基体的P型SiC外延层表面沉积非晶硅层，得到沉积有非晶硅层的碳化硅PiN基体；c)、分别在所述沉积有非晶硅层的碳化硅PiN基体的SiC衬底表面和非晶硅层表面沉积金属层，得到沉积有金属层的碳化硅PiN基体；d)、对所述沉积有金属层的碳化硅PiN基体进行退火处理，得到形成欧姆接触的碳化硅PiN器件；所述退火处理依次包括第一升温阶段、第一保温阶段、第二升温阶段、第二保温阶段和降温阶段；所述第一保温阶段的温度为450～550℃；所述第二保温阶段的温度为970～1020℃。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：史晶晶，李诚瞻，吴佳，杨程，刘国友，刘可安，
申请(专利权)人：株洲南车时代电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43