欧姆接触结构制备工艺及结构制造技术

本发明专利技术涉及一种欧姆接触结构制备工艺，包括：(a)制备SiC衬底层和SiC外延层；(b)在所述SiC外延层上淀积多层金属形成金属层，所述多层材料依次包括第一Ni层、Ti层、Al层、第二Ni层、TaSi2层和Pt层；(c)将所述金属层进行退火处理以完成所述欧姆接触结构的制备。本发明专利技术欧姆接触，制备的欧姆接触结构比接触电阻低，热稳定性良好，抗氧化。

Preparation technology and structure of ohmic contact structure

The invention relates to a process for the preparation of ohmic contact structure, including: (a) preparing a SiC substrate layer and SiC epitaxial layer; (b) in the deposition of multilayer metal forming metal layer of the SiC epitaxial layer, the multilayer material comprises a first Ni layer, Ti layer, Al layer, Ni layer, second TaSi2 layer and Pt layer; (c) the metal layer was annealed to complete the preparation of ohmic contact structure. The ohm contact of the invention has lower ohm contact structure than the contact resistance, and the thermal stability is good, and the oxidation resistance is good.

【技术实现步骤摘要】
欧姆接触结构制备工艺及结构
本专利技术属于碳化硅器件制造
，具体涉及一种欧姆接触结构制备工艺及结构。
技术介绍
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极端温度(尤其是高温)与大电压、高频率和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。欧姆接触是碳化硅器件应用于高温、易氧化等极端环境中的关键影响因素之一，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，以此，来保证器件的性能。假设欧姆接触退化或者失效，势必影响器件的开启电阻，严重时会影响器件性能，乃至令器件失效。所以设计热稳定性良好，抗氧化的欧姆接触结构显得尤为必要。目前，碳化硅欧姆接触金属或者合金层面临问题包括抗氧化能力弱，在空气中即被氧化；热稳定性差，高温下出现退化或者失效；硬度低，容易被机械损伤等缺点，这些缺点会使得欧姆接触结构可靠性降低，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。因此，如何研制出一种抗氧化、耐高温的碳化硅欧姆接触结构至关重要。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种欧姆接触结构制备工艺。本专利技术的一个实施例提供了一种欧姆接触结构制备工艺，包括：(a)制备SiC衬底层和SiC外延层；(b)在所述SiC外延层上淀积多层金属形成金属层，所述多层材料依次包括第一Ni层、Ti层、Al层、第二Ni层、TaSi2层和Pt层；(c)将所述金属层进行退火处理以完成所述欧姆接触结构的制备。在本专利技术的一个实施例中，所述步骤(a)包括：(a1)对所述SiC外延层进行标准RCA清洗；(a2)利用PECVD工艺，在所述SiC外延层上形成SiO2掩膜层；(a3)刻蚀所述SiO2掩膜层，对所述SiC外延层进行P+离子注入，形成高掺杂的P区，刻蚀掉剩余SiO2掩膜层，并进行高温退火处理。在本专利技术的一个实施例中，所述SiC衬底层和所述SiC外延层材料均为4H-SiC。在本专利技术的一个实施例中，所述步骤(b)包括：(b1)采用直流磁控溅射工艺，在所述SiC外延层上淀积所述第一Ni层；(b2)采用直流磁控溅射工艺，在所述第一Ni层上淀积所述Ti层；(b3)采用直流磁控溅射工艺，在所述Ti层上淀积所述Al层；(b4)采用直流磁控溅射工艺，在所述Al层上淀积所述第二Ni层；(b5)采用射频磁控溅射，在所述第二Ni层上淀积所述TaSi2层；(b6)采用直流磁控溅射工艺，在所述TaSi2层上淀积所述Pt层。在本专利技术的一个实施例中，所述第一Ni层、所述Ti层、所述Al层、所述第二Ni层、所述TaSi2层和所述Pt层的厚度依次为在本专利技术的一个实施例中，所述第一Ni层、所述Ti层、所述Al层、所述第二Ni层、所述TaSi2层和所述Pt层的淀积气流量依次为24Ar/sccm、16Ar/sccm、16Ar/sccm、24Ar/sccm、20Ar/sccm、16Ar/sccm。在本专利技术的一个实施例中，所述Al层、所述Pt层、所述Ti层、i所述第一Ni层、所述第二Ni层的淀积功率为100W，所述TaSi2层的淀积功率为60W。在本专利技术的一个实施例中，所述Ti层、所述Pt层、所述TaSi2层的淀积速率为2.9nm/min，所述第一Ni层、所述第二Ni层的淀积速率为9.8nm/min，所述Al层的淀积速率为10nm/min。在本专利技术的一个实施例中，在所述SiC衬底层上依次淀积第一Ni层、Ti层、Al层、第二Ni层、TaSi2层和Pt层的淀积腔内真空度均小于等于≤5e-6mTorr。本专利技术的又一个实施例提供了一种欧姆接触结构，从下至上依次包括：SiC衬底层、SiC外延层、第一Ni层、Ti层、Al层、第二Ni层、TaSi2层和Pt层，所述欧姆接触结构为按照上述实施例所述制备工艺所制备。与现有技术相比，本专利技术制备的欧姆接触结构比接触电阻低，热稳定性良好，抗氧化。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种欧姆接触结构制备工艺流程图；图2a为本专利技术实施例提供的一种欧姆接触结构CTLM结构版图；图2b为本专利技术实施例提供的一种欧姆接触结构金属层剥离之后显微镜下的示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种Pt/TaSi2/Ni/Al/Ti/Ni/SiC结构比接触电阻值随老化时间的变化曲线图；图4为本专利技术实施例提供的一种Pt/TaSi2/Ni/Al/Ti/Ni/SiC结构经退火处理后的和经老化处理后的扫描电子显微镜图像(SEM)示意图；图5为本专利技术实施例提供的一种Pt/TaSi2/Ni/Al/Ti/Ni/SiC欧姆接触结构的结构示意图；图6为本专利技术实施例提供的另一种Pt/TaSi2/Ni/Al/Ti/Ni/SiC欧姆接触结构结构示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例一请参见图1，图1为本专利技术实施例提供的一种欧姆接触结构制备工艺流程图；包括：(a)制备SiC衬底层和SiC外延层；(b)在所述SiC外延层上淀积多层金属形成金属层，所述多层材料依次包括第一Ni层、Ti层、Al层、第二Ni层、TaSi2层和Pt层；(c)将所述金属层进行退火处理以完成所述欧姆接触结构的制备。其中，所述步骤(a)包括：(a1)对所述SiC外延层进行标准RCA清洗；(a2)利用PECVD工艺，在所述SiC外延层上形成SiO2掩膜层；(a3)刻蚀所述SiO2掩膜层，对所述SiC外延层进行P+离子注入，形成高掺杂的P区，刻蚀掉剩余SiO2掩膜层，并进行高温退火处理。优选地，所述SiC衬底层和所述SiC外延层材料均为4H-SiC。其中，所述步骤(b)包括：(b1)采用直流磁控溅射工艺，在所述SiC外延层上淀积所述第一Ni层；(b2)采用直流磁控溅射工艺，在所述第一Ni层上淀积所述Ti层；(b3)采用直流磁控溅射工艺，在所述Ti层上淀积所述Al层；(b4)采用直流磁控溅射工艺，在所述Al层上淀积所述第二Ni层；(b5)采用射频磁控溅射，在所述第二Ni层上淀积所述TaSi2层；(b6)采用直流磁控溅射工艺，在所述TaSi2层上淀积所述Pt层。优选地，所述第一Ni层、所述Ti层、所述Al层、所述第二Ni层、所述TaSi2层和所述Pt层的厚度依次为优选地，所述第一Ni层、所述Ti层、所述Al层、所述第二Ni层、所述TaSi2层和所述Pt层的淀积气流量依次为24Ar/sccm、16Ar/sccm、16Ar/sccm、24Ar/sccm、20Ar/sccm、16Ar/sccm。优选地，所述Al层、所述Pt层、所述Ti层、所述第一Ni层、所述第二Ni层的淀积功率为100W所述TaSi2层的淀积功率为60W。优选地，所述Ti层、所述Pt层、所述TaSi2层的淀积速率为2.9nm/min，所述第一Ni层、所述第二Ni层的淀积速率为9.8nm/min，所述Al层的淀积速率为10nm/min。在本专利技术的一个实施例中，在所述SiC衬底层上依次淀积第一Ni层、Ti层、Al层、第二Ni层、TaSi2层和Pt层的淀积腔内真空度均小于等于5e-6mTorr。其中，利用Pt/TaSi2/Ni/Al/Ti/Ni本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种欧姆接触结构制备工艺，其特征在于，包括：(a)制备SiC衬底层和SiC外延层；(b)在所述SiC外延层上淀积多层金属形成金属层，所述多层材料依次包括第一Ni层、Ti层、Al层、第二Ni层、TaSi2层和Pt层；(c)将所述金属层进行退火处理以完成所述欧姆接触结构的制备。

【技术特征摘要】
1.一种欧姆接触结构制备工艺，其特征在于，包括：(a)制备SiC衬底层和SiC外延层；(b)在所述SiC外延层上淀积多层金属形成金属层，所述多层材料依次包括第一Ni层、Ti层、Al层、第二Ni层、TaSi2层和Pt层；(c)将所述金属层进行退火处理以完成所述欧姆接触结构的制备。2.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，所述步骤(a)包括：(a1)对所述SiC外延层进行标准RCA清洗；(a2)利用PECVD工艺，在所述SiC外延层上形成SiO2掩膜层；(a3)刻蚀所述SiO2掩膜层，对所述SiC外延层进行P+离子注入，形成高掺杂的P区，刻蚀掉剩余SiO2掩膜层，并进行高温退火处理。3.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，所述SiC衬底层和所述SiC外延层材料均为4H-SiC。4.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，所述步骤(b)包括：(b1)采用直流磁控溅射工艺，在所述SiC外延层上淀积所述第一Ni层；(b2)采用直流磁控溅射工艺，在所述第一Ni层上淀积所述Ti层；(b3)采用直流磁控溅射工艺，在所述Ti层上淀积所述Al层；(b4)采用直流磁控溅射工艺，在所述Al层上淀积所述第二Ni层；(b5)采用射频磁控溅射，在所述第二Ni层上淀积所述TaSi2层；(b6)采用直流磁控溅射工艺，在所述TaSi2层上淀积所述Pt层。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：张艺蒙，李彦良，张玉明，宋庆文，汤晓燕，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61