[发明专利]一种SiC器件的欧姆接触制备方法

说明书

本发明公开了一种SiC器件的欧姆接触制备方法，属于半导体器件技术领域。该方法首先利用湿法工艺对裸SiC进行表面处理，去除材料本征氧化层，而后对处理后的SiC表面进行Si离子注入，注入后利用蒸发或者溅射工艺继续沉积一定厚度的欧姆金属层，最后通过退火工艺形成欧姆接触结构。本发明在沉积金属前对SiC材料表面进行Si离子注入，高能离子的注入对材料表面具有物理轰击的作用,该作用可制造出更多的晶格空位，这利于后续低接触电阻率的欧姆接触形成，同时注入后的SiC材料表面是富硅状态，这将减弱SiC与欧姆金属的直接反应，从而避免较多反应生成的C元素析出到金属表面，这有利于增强欧姆金属层与后续金属层的粘附性。

技术领域

本发明涉及一种SiC器件的欧姆接触制备方法，属于半导体器件技术领域。

背景技术

在功率半导体器件领域，特别是大功率、高电压和一些特殊的应用环境中，SiC功率器件有重要的地位。在器件的实际制造过程中，形成高质量的欧姆接触结构对SiC器件最终性能有重要的影响。欧姆接触所需要的特性包括低接触电阻率、欧姆金属层表面平坦无多余物和长期稳定性等。

原则上获得低欧姆接触电阻率的方法较为简单：提高SiC材料表面的掺杂浓度和选择低势垒高度的金属。多数研究在这两个方向内进行了较大的尝试，取得了一定进行展，然而由于SiC材料的禁带宽度较大，只能找到为数不多的几种势垒高度较低的金属可作为其接触金属。而实现SiC材料表面高掺杂的制备工艺复杂、成本较高。对基于Ni金属的SiC欧姆接触机理的研究表明，SiC欧姆接触的形成并非完全依靠退火后的NiSi合金层或是合金/SiC界面处的富C层，在去除NiSi合金和C层后材料依然保持欧姆接触的特性。因此良好欧姆接触的形成更倾向于依靠欧姆退火反应过程中SiC浅表附近空位、缺陷的富集，降低了势垒高度。有部分文献或者专利基于这一发现，或通过对SiC表面进行物理轰击制造空位，取得了一定成果。

另外，部分金属在经过烧结工艺之后会与SiC只形成硅化合物，反应生成的碳析出物则以游离形式或在金属/半导体界面或在金属层表面形成碳团簇，这会减弱欧姆金属与后续加厚金属层的粘附强度，影响器件的可靠性。通过在欧姆金属淀积前于SiC表面沉积硅原子层实现SiC表面的Si富集状态，可以减少合金退火时金属与SiC的直接反应从而降低C析出量。但淀积Si层的厚度需要在C析出量和欧姆电阻中取得平衡，控制得当。

发明内容

针对以上问题，本发明提出了一种SiC器件的欧姆接触制备方法。利用金属淀积前的Si离子注入，同时实现了SiC表面更多的空位和富硅表面状态，降低了欧姆接触电阻率，同时减少合金退火时的C元素析出，便于后续金属加厚工艺制作。

本发明为解决其技术问题采用如下技术方案：

一种SiC器件的欧姆接触制备方法，包括以下的步骤：

S1：利用湿法工艺对SiC衬底进行表面处理，然后清洗、甩干；

S2：利用离子注入工艺对SiC欧姆区域进行Si成分的离子注入；

S3：利用蒸发或溅射工艺在经过离子注入的SiC表面上沉积一层欧姆金属；

S4:进行高温快速热退火工艺或激光退火。

进一步，所述步骤S1中SiC材料的掺杂类型为N型，掺杂浓度为1×10¹⁷cm^-3～1×10²²cm^-3。

更进一步，所述步骤S1前可进行光刻等图形化工艺，使圆片仅暴露出需要进行欧姆合金的区域。

进一步，所述步骤S1中湿法工艺采用HF溶液，浓度小于5％。

进一步，所述步骤S2中，Si离子注入的浓度是20keV～150keV，剂量是1×10¹⁵cm^-3～4×10¹⁵cm^-3。