[发明专利]一种碳化硅的欧姆接触的制备方法及器件

说明书

本发明提供一种碳化硅的欧姆接触的制备方法及器件，通过离子注入和激光退火在晶圆背面形成简并掺杂的碳化硅，并直接置放金属形成欧姆接触。该方法形成的欧姆接触质量和均匀性较好。本发明提供的制备方法，包括:步骤一、完成前序工艺步骤并得到具有一定厚度的碳化硅晶圆；步骤二、对碳化硅晶圆背面进行大剂量的离子注入；步骤三、用激光脉冲照射并逐点扫描晶圆背面，使碳化硅表面达到杂质激活温度并是其变成简并掺杂的碳化硅；步骤四、清洗激光照射后的晶圆表面；步骤五、在晶圆背面直接生长金属可以形成性能良好的欧姆接触。

技术领域

本发明属于半导体器件技术领域，具体涉及一种碳化硅的欧姆接触的制备方法及器件。

背景技术

第三代半导体产业中，碳化硅晶圆衬底的厚度（≥350um）阻碍了芯片的散热和纵向导电能力。如果使用传统的碳化硅欧姆接触工艺，需要将金属和碳化硅晶圆整体放入高温环境（>700℃）进行退火，使二者反应生成接触电阻较低（<1mΩ∙cm^-2）的合金层媒介。这个合金层媒介一般包含NiSi₂等混合物。这种方法使得其他不能承受高温的工艺流程（如：金属化、肖特基接触等）必须安排在该欧姆接触工艺之后。为了提高器件结构和工艺流程的设计自由度，非常需要一种可以通过局部加温就能得到欧姆接触的制备方法。激光照射，可以在短时间内对靶材料进行快速局部的高温退火。这种方法将使得在碳化硅晶圆背面剪薄后的表面形成欧姆接触成为可能。

除此以外，传统的碳化硅欧姆接触制备方法依赖碳化硅与金属在特定高温下反应生成的金属半导体合金物质作为媒介。该类媒介物质的形成和质量对温度敏感，要求较严格的温度控制，容易导致晶圆上欧姆接触电阻不均匀。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提供一种碳化硅的欧姆接触的制备方法及器件。该方法通过离子注入和激光照射碳化硅表面，使之直接与金属形成欧姆接触，而不需要反应生成合金层作为媒介。该方法形成的欧姆接触电阻低、均匀性较好。

本发明提供的制备方法，包括:

步骤一、完成前序工艺步骤并得到具有一定厚度的碳化硅晶圆；

步骤二、对碳化硅晶圆背面进行大剂量的离子注入；

步骤三、用激光照射并扫描晶圆背面，使碳化硅表面达到杂质激活温度并是形成简并掺杂的碳化硅；

步骤四、清洗激光照射后的碳化硅表面；

步骤五、在晶圆背面直接生长金属可以形成性能良好的欧姆接触。

以上步骤所述晶圆衬底为碳化硅材料，其晶型为4H、6H和3C中之一。

步骤一中所述的前序工艺步骤包括外延生长、光刻、刻蚀、掺杂、退火、介质生长、金属化、剪薄等半导体制备工艺中的至少一种。

其中，外延生长工艺包含在晶圆正面生长同质或者异质外延层。该外延材料是碳化硅SiC、氮化镓GaN、铝镓氮Al_xGa_1-xN、氮化铝AlN、硅Si、石墨、金刚石中的至少一种。

其中，通过所有前序工艺在晶圆正面得到或者即将得到二极管、三极管、电阻、电容或者集成电路的半导体电学器件。

步骤一中所述得到的晶圆厚度为15u-250um，且其背面碳化硅裸露。

步骤二中所述的注入离子可以是氢、硼、碳、氮、镁、铝、硅、磷、砷、锑元素中的至少一种。

步骤二中所述的离子注入区的最大掺杂浓度大于5E19cm^-3。

步骤三中所述的激光波长为200nm-400nm，照射方式为脉冲照射，脉冲宽度小于500ns，脉冲能量密度最大为20 J/cm²。