【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体加工制造，具体涉及一种无需台阶刻蚀的碳化硅欧姆接触电极结构及制备方法。
技术介绍
1、作为第三代宽禁带半导体的典型代表，碳化硅由于具有宽禁带，高载流子迁移率，高热导率，耐腐蚀等机械、电学和化学材料优势，被广泛应用在微电子器件和传感器件中作为衬底材料。在功率器件领域，目前以碳化硅为主体材料制造的金属-氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)被证明具有更高的工作频率，其导通电阻、开关损耗大幅降低，且大大提高了器件高温稳定性和开关速度；在微纳传感领域，相比于硅基传感器，以碳化硅为衬底的压力传感器、加速度传感器等被证明能直接工作在高温和辐射等恶劣环境中。上述碳化硅基的功率器件和传感器件的电学欧姆接触耐高温性能直接决定了器件在高温下的生存性能，因此碳化硅欧姆接触的性能研究成为碳化硅器件研究的重要分支之一。
2、目前针对欧姆接触的实验研究，以基于矩形传输线(tlm)原理的方法为主，例如，论文《abbas t,slewa l.transmission line method(tlm)measurement of(metal/zns)contact resistance[j].int.j.nanoelectronics and materials,2015,8:111-120.》和《lee d y,ko w s,kim k n,et al.analysis ofmetal and zinc oxide semiconductorinterface resistance using transmission lin
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术缺点，本专利技术的目的在于提出一种无需台阶刻蚀的碳化硅欧姆接触电极结构及制备方法，采用生长、间隔溅射的方式在碳化硅衬底上形成不同电极间距的欧姆接触金属电极阵列，从工艺上降低了电极的制备难度。
2、为达到上述目的，本专利技术的技术方案为：
3、一种无需台阶刻蚀的碳化硅欧姆接触电极结构，包括碳化硅衬底101，其特征在于，在碳化硅衬底101上表层生长有与衬底掺杂类型不同的外延层，在外延层表面制造有金属电极阵列201。
4、所述碳化硅衬底101为4h晶型或6h晶型在内的碳化硅单晶晶型。
5、所述外延层包括n型掺杂外延层103或p型掺杂外延层102。
6、所述外延层为单层或多层；每层生长厚度为2-5μm；为多层时，相邻外延掺杂类型不同交叉生长。
7、所述金属电极阵列201由多个矩形金属单电极区域组成，多个矩形金属单电极区域之间以一定距离隔开；各个金属单电极之间的距离以固定值δd递增。
8、所述金属电极阵列201材料为任意种类的单层或多层的金属薄膜、合金薄膜、半导体薄膜或其他具备导电能力的薄膜。
9、一种无需台阶刻蚀的碳化硅欧姆接触电极结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
10、步骤1、在碳化硅衬底101上表层生长n型掺杂外延层103或p型掺杂外延层102，保证碳化硅衬底101与其接触的外延层掺杂类型不同，得到制备欧姆接触电极所使用的多层碳化硅外延片；
11、步骤2、使用标准硅片的rca清洗方法对步骤1得到的多层碳化硅外延片进行表面清洁并烘干；
12、步骤3、将不同宽度的胶带301平行贴附在步骤2得到的多层碳化硅外延片表面；
13、步骤4，在步骤3得到的样品表面磁控溅射或电子束蒸发，形成金属导电薄膜401；
14、步骤5，撕掉步骤4得到的样品表面的所有胶带301，得到具有相同电极宽度，不同电极间距的欧姆接触金属电极阵列201；
15、步骤6，对步骤5得到的样品进行退火处理；
16、步骤7，对步骤6得到的样品进行划切，得到总长度为l，总宽度为w的细长型的碳化硅欧姆接触电极样品若干，每个样品上沉积有电极宽度为w，长度为l，间距为d的金属电极阵列201。
17、所述步骤1在碳化硅衬底101上表层生长n型掺杂外延层103或p型掺杂外延层102的具体方法为，采用化学气相沉积方法，在温度为1500～1800℃的高温炉内，通入外延层生长源，流量为2sccm～1000sccm，通入时间为10～30分钟；每层生长厚度为2-5μm。
18、所述步骤3中的胶带粘贴时，具体粘贴方法为：将宽度为d1的1号胶带贴附在步骤2得到的多层碳化硅外延片表面；然后在距离该1号胶带为l的空白位置，将宽度为d2的2号胶带平行贴附上；然后沿着同一方向，在距离2号胶带为l的地方，将宽度为d3的3号胶带也平行贴附上；如此重复，直到在多层碳化硅外延片表面形成了具有相等空白间距l的多个胶带平行阵列，且阵列的胶带宽度依次为d1，d2，d3,……，直到dn；胶带宽度d满足：d2＝d1+δd；d3＝d2+δd；d4＝d3+δd，即dn＝d(n-1)+δd。
19、所述步骤3所使用的胶带为具有规则边缘的胶带，包括聚合物胶带、透明的不同材质制造的实验室用胶带。
20、所述步骤4磁控溅射的具体参数为：溅射功率为80-200w，溅射气体为氩气，流量为20sccm，溅射时间为5-40分钟。
21、所述步骤6的退火处理的具体方法为：将待退火样品放入退火炉内，温度设置为500-1200℃，退火时间为2～30分钟。
22、所述步骤7使用的样品进行划切的方法包括金刚石砂轮划切、激光切割。
23、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
24、(1)本专利技术针对微纳传感器制造领域的欧姆接触研究热点问题，提出了一种摆脱“刻蚀隔离台阶”的新方法，采用生长、间隔溅射的方式在碳化硅衬底上形成不同电极间距的欧姆接触金属电极阵列，从原理上，有效避免了传统传输线方法中，刻蚀台阶边缘处可能产生的漏电流，降低了电极之间比接触电阻值的测量误差，提高了欧姆接触电极的电学性能评估精度。
25、(2)本专利技术通过胶带制备间距为d的金属电极阵列，从工艺上降低了电极的制备难度，有效缩短了实验时间。
26、综上所述，本专利技术基于矩形传输线(tlm)原理，实现了结构更加简单、且具有更小漏电流误差的碳化硅欧姆接触电极的制备，克服了传统电极矩形传输线方法制造的复杂工艺问题，降低制造成本的同时大幅缩短了电极制备时间，且易于实现。
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1.一种无需台阶刻蚀的碳化硅欧姆接触电极结构，包括碳化硅衬底(101)，其特征在于，在碳化硅衬底片上表层生长有与衬底掺杂类型不同的外延层，在外延层表面制造有金属电极阵列(201)。
2.根据权利要求1所述的一种无需台阶刻蚀的碳化硅欧姆接触电极结构，其特征在于，所述碳化硅衬底(101)为4H晶型或6H晶型在内的碳化硅单晶晶型；所述外延层包括N型掺杂外延层103或P型掺杂外延层102。
3.根据权利要求1或2所述的一种无需台阶刻蚀的碳化硅欧姆接触电极结构，其特征在于，所述外延层为单层或多层；每层生长厚度为2-5μm；相邻外延掺杂类型不同交叉生长。
4.根据权利要求1所述的一种无需台阶刻蚀的碳化硅欧姆接触电极结构，其特征在于，所述金属电极阵列(201)由多个矩形金属单电极区域组成，多个矩形金属单电极区域之间以一定距离隔开；各个金属单电极之间的距离以固定值δd递增。
5.根据权利要求1所述的一种无需台阶刻蚀的碳化硅欧姆接触电极结构，其特征在于，所述金属电极阵列(201)材料为任意种类的单层或多层的金属薄膜、合金薄膜、半导体薄膜或其他具备导电
6.根据权利要求1一种无需台阶刻蚀的碳化硅欧姆接触电极结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6一种无需台阶刻蚀的碳化硅欧姆接触电极结构的制备方法，其特征在于，所述步骤3中的胶带粘贴时，具体粘贴方法为：将宽度为d1的1号胶带贴附在步骤2得到的多层碳化硅外延片表面；然后在距离该1号胶带为L的空白位置，将宽度为d2的2号胶带平行贴附上；然后沿着同一方向，在距离2号胶带为L的地方，将宽度为d3的3号胶带也平行贴附上；如此重复，直到在多层碳化硅外延片表面形成了具有相等空白间距l的多个胶带平行阵列，且阵列的胶带宽度依次为d1，d2，d3,……，直到dn；胶带宽度d满足：d2＝d1+δd；d3＝d2+δd；d4＝d3+δd，即dn＝d(n-1)+δd。
8.根据权利要求6一种无需台阶刻蚀的碳化硅欧姆接触电极结构的制备方法，其特征在于，所述步骤3所使用的胶带为具有规则边缘的胶带，包括聚合物胶带、透明的不同材质制造的实验室用胶带。
9.根据权利要求6一种无需台阶刻蚀的碳化硅欧姆接触电极结构的制备方法，其特征在于，所述步骤7使用的样品进行划切的方法包括金刚石砂轮划切、激光切割。
10.根据权利要求6一种无需台阶刻蚀的碳化硅欧姆接触电极结构的制备方法，其特征在于，
...【技术特征摘要】
1.一种无需台阶刻蚀的碳化硅欧姆接触电极结构，包括碳化硅衬底(101)，其特征在于，在碳化硅衬底片上表层生长有与衬底掺杂类型不同的外延层，在外延层表面制造有金属电极阵列(201)。
2.根据权利要求1所述的一种无需台阶刻蚀的碳化硅欧姆接触电极结构，其特征在于，所述碳化硅衬底(101)为4h晶型或6h晶型在内的碳化硅单晶晶型；所述外延层包括n型掺杂外延层103或p型掺杂外延层102。
3.根据权利要求1或2所述的一种无需台阶刻蚀的碳化硅欧姆接触电极结构，其特征在于，所述外延层为单层或多层；每层生长厚度为2-5μm；相邻外延掺杂类型不同交叉生长。
4.根据权利要求1所述的一种无需台阶刻蚀的碳化硅欧姆接触电极结构，其特征在于，所述金属电极阵列(201)由多个矩形金属单电极区域组成，多个矩形金属单电极区域之间以一定距离隔开；各个金属单电极之间的距离以固定值δd递增。
5.根据权利要求1所述的一种无需台阶刻蚀的碳化硅欧姆接触电极结构，其特征在于，所述金属电极阵列(201)材料为任意种类的单层或多层的金属薄膜、合金薄膜、半导体薄膜或其他具备导电能力的薄膜；为单层或多层。
6.根据权利要求1一种无需台阶刻蚀的碳化硅欧姆接...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴晨，方续东，张仲恺，田边，赵立波，张俊龙，前田龙太郎，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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