[發明專利]一種用激光輻照處理制備SiC歐姆接觸的方法

在審

• 申請號: 201410341931.8
• 申請日: 2014-07-17
• 公開（公告）號: CN104134610A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發明（設計）人: 盧吳越;陳之戰;程越;談嘉慧
• 申請（專利權）人: 上海師范大學
• 主分類號: H01L21/28
• 分類號: H01L21/28;H01L21/268
• 代理公司: 上海申新律師事務所 31272
• 代理人: 周云

技術領域

本發明涉及半導體器件制備技術領域，具體指一種用激光輻照制備SiC歐姆接觸的方法。

背景技術

碳化硅(Silicon?Carbide，SiC)，是第三代半導體材料中的核心材料之一。要使SiC材料在高溫、大功率和高頻半導體器件領域的潛力得到開發，需解決的一個關鍵工藝問題就是制備高穩定性和低電阻的歐姆接觸。到目前為止，良好的歐姆接觸制備對SiC材料的工藝來說仍然是最重要和活躍的幾個研究方面之一。

金屬與半導體形成歐姆接觸是指在接觸處是一個純電阻，且該電阻越小越好。當金屬在半導體表面沉積時，由于接觸勢壘的存在，其I-V曲線將呈現整流特性，即形成肖特基接觸。獲得好的歐姆接觸的方法之一是重摻雜，它可使勢壘變薄，增大隧穿電流。而對于SiC材料來說，很難做到高摻雜，而且這種方法做出的最小接觸電阻也受限于摻雜濃度。所以，除了利用高摻雜材料制備隧穿歐姆接觸之外，在寬禁帶半導體上制備歐姆接觸最普遍的方法是沉積金屬之后退火，以引起沉積金屬層與半導體襯底之間的互擴散與化學反應，從而降低勢壘高度或者厚度。但要在SiC表面制作比接觸電阻低的歐姆接觸比其他半導體要困難，且比接觸電阻的值高度依賴于晶片表面載流子濃度、接觸金屬的選擇、晶片表面的預處理、合金化熱退火的條件等。

關于利用激光輻照制備半導體歐姆接觸從上世紀70年代開始已有報道，而針對SiC歐姆接觸制備方面的報導還比較少。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術存在的缺失和不足，提出一種在SiC上制備歐姆接觸的方法，其步驟如下：

(1)清潔SiC襯底表面；

(2)以波長小于500nm的激光在高真空、惰性氣體或惰性液體保護氛圍中對上述材料表面需要制備歐姆接觸的部位進行輻照；

(3)在經過激光輻照處理的襯底表面制備接觸層，形成歐姆接觸。

本發明引入激光輻照技術對SiC襯底進行處理，能使電極材料在SiC表面附著之后無需后續熱處理直接獲得性能良好的歐姆接觸。

本發明具有如下優點：①適用于多種類型的SiC材料，尤其是對于半絕緣型SiC，可省去傳統制作工藝中的摻雜或外延等步驟，大大簡化工藝流程；②可避免熱處理過程對接觸層的組分、表面形貌等的影響；③可精確控制處理范圍。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明作進一步描述

實施例1

采用n型4H-SiC為襯底，將襯底表面清洗干凈，使用波長248nm、單脈沖能量250mJ的脈沖激光聚焦后在氬氣氛圍中對襯底表面需要制備歐姆接觸的區域進行輻照，再采用磁控濺射法在上述襯底表面濺射一層Ni金屬，得到歐姆接觸。

實施例2

采用n型4H-SiC為襯底，將襯底表面清洗干凈，使用波長248nm的脈沖激光聚焦后在5×10^-4Pa高真空氛圍中對襯底表面需要制備歐姆接觸的區域進行輻照，再采用磁控濺射法在上述襯底表面濺射一層Ti金屬，得到歐姆接觸。

實施例3

采用半絕緣型4H-SiC為襯底，將襯底表面清洗干凈，使用波長248nm的脈沖激光聚焦后在氬氣氛圍中對襯底表面需要制備歐姆接觸的區域進行輻照，再采用磁控濺射法在上述襯底表面濺射一層Ni金屬，得到歐姆接觸。

實施例4

采用半絕緣型4H-SiC為襯底，將襯底表面清洗干凈，使用波長310nm的脈沖激光聚焦后在5×10^-4Pa高真空氛圍中對襯底表面需要制備歐姆接觸的區域進行掃描輻照，再采用磁控濺射法在上述襯底表面濺射Si/Ti/Au復合層，得到歐姆接觸。

如所周知，對于導電型的SiC，傳統的方法是先制備接觸層再進行熱處理，因此接觸層的表面形貌、組分等等都將受到熱處理的影響。而對于半絕緣型SiC，要在其表面制備歐姆接觸是比較麻煩的，按照傳統方法需要先在半絕緣SiC表面制備一層重摻雜層，再在重摻雜層上制備接觸層，最后進行熱處理。而使用本發明中的方法，不僅對于導電型的SiC工藝變得簡單，同樣可以使半絕緣型SiC在經過激光輻照后直接與接觸層形成歐姆接觸，省去中間制備重摻雜層的步驟，大大簡化了工藝流程。

綜上所述，本發明利用襯底SiC與激光相互作用后性能的改變，使電極材料沉積在襯底表面之后無需進一步熱處理就可直接得到歐姆接觸，簡化了工藝流程，避免了熱處理過程對接觸層性能的影響，為提高以SiC為襯底的半導體器件的質量提供技術支持。