[發明專利]用于P-SiC歐姆接觸的界面過渡層復合結構及其制備方法

無效

• 申請號: 201210298644.4
• 申請日: 2012-08-21
• 公開（公告）號: CN102931224A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 湯益丹;劉可安;申華軍;白云;李博;王弋宇;劉新宇;李誠瞻;史晶晶
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所;株洲南車時代電氣股份有限公司
• 主分類號: H01L29/45
• 分類號: H01L29/45;H01L21/04
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

技術領域

本發明涉及P型寬禁帶材料歐姆接觸形成技術和合金技術領域，特別涉及一種用于P-SiC歐姆接觸的界面過渡層復合結構及其制備方法。

背景技術

寬禁帶碳化硅(SiC)材料的良好歐姆接觸質量的獲得是實現SiC器件高溫、高壓、高頻及大功率應用的關鍵因素。然而，由于空穴的隧穿質量遠大于電子隧穿質量，且在SiC材料中p型雜質的離化能比n型雜質的離化能高，SiC材料P型摻雜濃度難于做到n型SiC的摻雜水平，特別是采用離子注入的方式形成P型摻雜時，即使摻雜濃度達1E20cm^-3量級，但受激活退火、不完全離化等因素的影響，一般來說，激活的有效載流子濃度都在1E17-1E18cm^-3范圍之間，同時，受高溫激活退火及合金退火等因素的影響，接觸表面形貌及界面微結構的質量對歐姆接觸的質量也造成很大影響，要形成良好的、可重復性高的P型SiC材料歐姆接觸仍然是一個相當大的挑戰。

目前，國內外已有很多關于SiC材料P型歐姆接觸的研究，但主要的研究方法還是實驗法，對工藝優化試驗的依賴性很大，而在P型SiC歐姆接觸機理和形成技術方面的研究比較少；有關這方面的專利，也都集中在多層歐姆接觸金屬結構的選擇、改進，合金退火條件的改良方面(見專利CN201032635.盧嵩岳等.一種PIN結構4H-SiC紫外光電探測器；專利CN1195883.太田順道等.歐姆電極的形成方法及半導體裝置)。從歐姆接觸形成技術角度出發的也只有有關鎳-硅化物的歐姆接觸方面(見專利CN101124660.國際公布2006-02-09?WO2006/014346英.A·沃德三世；J·P·海寧等.用于SiC半導體器件的富硅的鎳-硅化物歐姆接觸)，在采用碳化物或硅化物層形成良好歐姆接觸方面文章有報道過，但采用本發明提供的改良型復合結構形成良好歐姆接觸方面的文章或專利都未見報道。

因此，受襯底濃度、界面微結構及表面形貌、合金條件差異大的影響，國內外各文獻中得到的歐姆接觸比接觸電阻率的結果參差不齊，可重復性差。采用本發明提供的界面過渡層復合結構，是一種改良的歐姆接觸形成技術。這種改良的歐姆接觸形成技術可在P型摻雜水平有限的條件下，利用半導體輸運過程與半導體能譜理論作為指導，有效調節接觸勢壘高度，增加遂穿機率，并綜合考慮歐姆接觸的形成機理、界面成分及微結構、界面形態及連接方式、表面形貌、接觸電極的熱穩定性等方面對界面過渡層復合結構的影響，選擇最優化的界面過渡層復合結構的制備條件，提高歐姆接觸比接觸電阻率結果獲得的可重復性。

發明內容

(一)要解決的技術問題

有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種用于P-SiC歐姆接觸的界面過渡層復合結構及其制備方法，以解決在P型摻雜水平有限的條件下，P型SiC材料歐姆接觸難問題，達到可重復性獲得低比接觸電阻率的目的。

(二)技術方案

為達到上述目的，本發明提供了一種界面過渡層復合結構，該界面過渡層復合結構處于SiC襯底與金屬層之間，包括富Al層和特定化學成分配比的碳化物混合層，其中，富Al層形成于SiC襯底之上，特定化學成分配比的碳化物混合層形成于富Al層之上，金屬層形成于特定化學成分配比的碳化物混合層之上。

上述方案中，所述富Al層中含有游離態的Si，用于提高SiC襯底表面載流子濃度，增加遂穿機率。所述特定化學成分配比的碳化物混合層是一種或者兩種碳化物的混合層結構，用于調節勢壘高度，使高勢壘變為階梯勢壘，形成良好歐姆接觸。

上述方案中，所述特定化學成分配比的碳化物混合層，其C與Si的比值高于SiC中的C與Si的比值。所述特定化學成分配比的碳化物混合層為Ti、Si、C三元化合物和Al、C二元化合物的混合層結構，用于與SiC襯底表面反應生產界面過渡層。所述Ti、Si、C三元化合物中Ti原子的分數大于等于3小于等于4，Si原子的分數為1，C原子的分數為2。所述Al、C二元化合物中Al原子的分數為4，C原子的分數為3。所述特定化學成分配比的碳化物混合層中部分C來源于工藝過程中殘留的C。所述特定化學成分配比的碳化物混合層，其功函數大于等于5eV小于6.5eV。

為達到上述目的，本發明還提供了一種制作界面過渡層復合結構的方法，包括：

步驟1：清洗SiC襯底；

步驟2：干燥SiC襯底；

步驟3：在SiC襯底上制備用于臺面刻蝕的掩膜；

步驟4：對SiC襯底進行臺面刻蝕；

步驟5：在刻蝕后的SiC襯底上勻膠光刻，形成金屬剝離圖形；