[发明专利]一种提高碳化硅功率器件散热性能的制备方法

说明书

本发明公开了一种提高碳化硅功率器件散热性能的制备方法，属于微电子技术领域，该器件包括从下至上依次层叠设置的高掺杂金刚石衬底层、SiC材料层、SiO₂掩膜层、金属层和Si₃N₄绝缘层，同时还公开了上述器件的制备方法，本发明在SiC材料层的C面生长高掺杂金刚石层衬底，利用金刚石高的热导率，散热性能好，器件导通电阻低、较好的热稳定性，进而增加散热效率，可以有效增加碳化硅功率器件的散热速度，降低碳化硅功率器件的导通电阻，从而增强器件工作性能。

技术领域

本发明属于微电子技术领域，涉及碳化硅功率器件制备方法，利用金刚石较高的热导率，从而可以有效增加散热速度，有效解决了碳化硅器件的散热问题。

背景技术

金刚石材料作为超宽禁带半导体材料具有超宽的带隙、高热导率、高临界击穿场强和高载流子饱和漂移速度等优良特性，这些优点为金刚石作为高性能功率器件提供有利条件，采用金刚石制备的功率器件衬底具有导通电阻低、高温稳定性好等优点。

SiC材料作为宽禁带半导体材料，具有较高的击穿电压、较高的电子饱和速度等优点，传统的碳化硅器件通过自身的导热性导热，其散热效果不够明显，需要对其进行改进，以增加散热效率。

发明内容

本发明的目的在于克服目前碳化硅MOSFET器件散热的问题，提供了一种碳化硅功率器件以及提高该器件散热性能的制备方法，能够提高碳化硅MOSFET器件的稳定性，降低碳化硅器件导通电阻。

一种提高碳化硅功率器件散热性能的制备方法，包括如下步骤：

(1)在SiC材料层的一面生长金刚石的衬底层；

(2)在所述SiC材料层的另一面制作欧姆接触电极；

(3)在所述SiC材料层的制作欧姆电极的一面进行离子注入，形成p型或者n型半导体，成为源极和漏极区域；

(4)在所述SiC材料层制作欧姆接触电极的表面淀积SiO₂掩膜层；

(5)在具有掩膜的SiC材料层表面依次沉积Ti/Al/Ni/Au或者Ti/Al/Mo/Au四种金属，沉积结束后进行剥离工艺，去除多余的金属；

(6)在惰性气体中进行快速热退火处理，在所述SiC材料层的另一面制作欧姆接触电极。

优选的，所述步骤(1)的方法具体为：利用微波等离子体化学气相淀积法生长高掺杂金刚石层，反应室的压力为2×10⁴Pa，金刚石层生长温度为800-1000℃，生长时间为10-100h，金刚石生长厚度为50-100μm。

优选的，所述步骤(3)的方法具体为：在所述SiC材料层的另一面进行离子注入，形成p型或者n型半导体，在p型情况下，铝硼作为杂质离子被注入到碳化硅层，n型情况下，磷氮作为杂质离子被注入到碳化硅层，被进行离子注入的部分成为MOSFET的源极和漏极区域。

优选的，所述步骤(4)的方法具体为：在所述SiC材料层另一面制作欧姆接触电极表面淀积SiO₂掩膜层，制作欧姆接触电极的掩膜，采用等离子体化学气相沉积法，淀积SiO₂，厚度为2μm，所用气体及流量为400sccm的SiH₄He，800sccm的N₂O，以及750sccm的N₂，压强为900mtorr，温度在140-300℃之间。

优选的，在步骤(4)的方法结束后再执行下述操作：在所述SiO₂掩膜层上涂光刻胶，并将光刻板上的图形转移至光刻胶上，便于后续工艺继续将图形转移到掩膜层上，并对光刻后的欧姆电极区进行清洗。

优选的，所述步骤(5)中四层金属层的厚度分别为20nm、50nm、30nm、10nm。