CN101882575B - 防止金属横向扩展的SiC基体上制备欧姆接触的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防止金属横向扩展的SiC基体上制备欧姆接触的方法，其包括干法刻蚀SiC基体、划定欧姆接触的区域、在上述区域淀积金属层、高温退火，形成欧姆接触，其特征在于，在淀积金属层的步骤前面，增加下述步骤：①氧化步骤：对SiC基体进行氧化，形成厚度≥的氧化层；②去除欧姆接触的区域上的氧化层。采用本发明有效防止在高温退火的过程中，熔化的金属层会发生一定的横向扩展；便于严格按照设计要求制备欧姆电极；减少了寄生参量，提高了SiC器件或电路的性能。
Description
技术领域
本发明属于在半导体材料上制作电极的技术领域，尤其涉及一种在SiC器件上制作欧姆接触时，防止金属层横向扩展的方法。
背景技术
SiC是一种发展迅速的半导体材料，被称为继硅和砷化镓之后的“第三代半导体”，其在半导体器件制备方面具有广阔的前景。
为了将SiC器件与外部有效地进行连接，必须在SiC器件与金属连线之间制作接触。经常使用的接触有两类：欧姆接触和整流接触。理想的欧姆接触中，电流随外加电压呈线性变化。为了将尽可能多的电流从SiC器件传输至整个电路，欧姆接触电阻占整个器件电阻的比例必须小，即欧姆接触电阻越小越好。
现有技术中制备欧姆电极一般工艺为：刻蚀SiC基体上、划定欧姆接触的区域、在上述区域淀积金属层、高温退火，工艺流程参见图1。所述高温退火的温度在900℃～1200℃，在这样的高温下，金属层与SiC基体之间相互扩散，使得金属层和SiC基体构成的金属-半导体界面合金化，由此得到欧姆接触。由于在900℃～1200℃的高温下，金属层和SiC基体的热膨胀系数不同，其中金属层的热膨胀系数较大，其在高温退火的过程中会发生一定的横向扩展，偏离设计要求，增加寄生参量，降低SiC器件或电路的性能。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种防止金属横向扩展的SiC基体上制备欧姆接触的方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：其包括干法刻蚀SiC基体、划定欧姆接触的区域、在上述区域淀积金属层、高温退火，形成欧姆接触，在淀积金属层的步骤前面，增加下述步骤：
①氧化步骤：对SiC基体的上表面及其相邻侧壁进行氧化，形成厚度1000～的氧化层；
②去除欧姆接触的区域上的氧化层。
所述氧化步骤的条件为：氧化温度1200-1350℃，氧化速率：≥
/小时。
所述氧化层的厚度为
所述氧化层的成分为SiO2。
去除欧姆接触的区域上的氧化层的方法：采用BOE缓冲液腐蚀所述区域1～2分钟，再用去离子水冲洗2～10分钟。
由于SiC基体的Si-C键能大，性质稳定，很难对其进行湿法腐蚀，所以常用干法对其进行刻蚀，来获取表面形貌。经干法刻蚀SiC基体存在两种表面形貌，一种是平整的表面；另一种是刻蚀台阶存在高低不平的边角处。上述技术方案中，所述两种表面形貌在随后的氧化步骤中，生成氧化层的速率和形貌也是不同的：对于平整的表面，形成的氧化层表面也是平整的，对于表面存在高低不平的边角处，氧化层也随之变化；边角处比平整的表面的氧化速度要快，故边角处形成的氧化层的厚度相对较厚，因此在边角处会形成一定的凸起。
本发明就是利用在边角处形成相对于平整表面有一定高度的凸起，上述形成凸起的氧化层厚度是平整的氧化层厚度的1～3倍。这样，去除欧姆接触的区域上的氧化层后，留下了边角处的凸起。相当于，在欧姆接触的区域上形成了一个平整的凹坑，待在上述凹坑内淀积金属层后进行高温退火时，由于凸起的氧化层对金属层的阻挡作用，使得金属层的横向扩展受到限制，不会因扩展在欧姆接触的区域之外形成欧姆接触。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：有效防止在高温退火的过程中，金属层会发生一定的横向扩展；便于严格按照设计要求制备欧姆接触；减少了寄生参量，提高了SiC器件或电路的性能。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是现有技术中制备欧姆接触的工艺流程图；
图2是本发明制备欧姆接触的工艺流程图；
图3～图8是以制作场效应晶体管的欧姆接触为例，说明本发明的制作欧姆接触过程的剖面结构示意图。
具体实施方式
本发明的工艺流程如图2所示。下面以制作场效应晶体管的欧姆接触为例，说明本发明的制作欧姆接触的方法：
1)采用干法刻蚀的方法刻蚀出所需的SiC基体1，参看图3。
2)在SiC基体1的上表面采用干法刻蚀的方法刻蚀凹槽5，所述凹槽5用于制作肖特基接触，参看图4；在SiC基体上的凹槽之外划定欧姆接触的区域。所述干法刻蚀按照现有工艺进行。
3)氧化步骤：对SiC基体的上表面及其相邻侧壁进行氧化，形成厚度1000～
的氧化层2，参看图5。所述氧化层的成分为SiO2。
氧化步骤的条件为：
氧化温度：1200～1350℃；
氧化速率：≥/小时；
氧化气氛：氧气与水汽混合物；
氧化所需设备：高温氧化炉；
氧化层厚度的控制：控制在1000-
具体的厚度可根据氧化的时间和氧化气氛来进行控制。
由于步骤1)和/或2)中采用干法刻蚀SiC基体1后，存在两种表面形貌，一种是平整的表面；另一种是刻蚀台阶存在高低不平的边角处。在氧化过程中，上述两种表面形貌的氧化速率不同，边角处比平整的欧姆接触的区域表面的氧化速度要快1～3倍。因此，在相同的氧化时间内，边角处生产的氧化层厚度比平整的表面要厚1～3倍。一般金属层4的厚度不超过
所以当氧化层的厚度大于在
时，形成凸起6的高度在
以上，能够达到阻挡金属层4横向扩展的目的。
当氧化层2的厚度控制在
时，凸起6的厚度达到
在氧化步骤中，对与上表面相邻的侧壁的氧化是关键的步骤之一，因为侧壁并非是一个完整的晶面，化学键相对容易打开，所以在高温下氧化速率较快，是形成凸起的关键。
本发明的氧化步骤与常规的牺牲氧化步骤不同。①两者的目的不同，常规的牺牲氧化的目的：因为等离子体干法刻蚀会在SiC基体表面产生损伤层，使载流子表面散射加剧，同时损伤SiC基体的空位和游离的悬挂键，形成额外的导电层，影响器件的性能；本发明增加氧化步骤是为了形成凸起。②两者对氧化层的处理不同：牺牲氧化的所形成的氧化层需完全去除以得到无损伤的表面，以便其后的工艺制作；而本发明的氧化层形成的凸起需进行保留，以便在其后的合金工艺中发挥防止横向扩展的作用。③两者对氧化厚度的要求不同：本发明需要控制氧化层的厚度在
4)去除欧姆接触的区域上的氧化层
首先，在SiC基体1上涂覆光刻胶层3，参看图6。然后按照传统的光刻工艺裸露出欧姆接触的区域。再采用BOE缓冲液腐蚀欧姆接触的区域上的氧化层2，并保留氧化层2的凸起6，腐蚀1～2分钟，再用去离子水冲洗2～10分钟，参看图7。所述BOE缓冲液是由HF、NH4F按照摩尔比为1∶5配制而成的蚀刻性水溶液。
5)在欧姆接触的区域上蒸发金属合金Ni-Pt，去除剩余的光刻胶层3，在900～1100℃范围内高温退火30～180秒，形成合金层，即为欧姆接触。
综上，本发明通过控制氧化层的厚度，在欧姆接触的区域边缘形成了凸起，由于凸起对金属层的阻挡作用，有效防止金属层在退火过程中的横向扩展。
Claims (5)
1.一种防止金属横向扩展的SiC基体上制备欧姆接触的方法，其包括干法刻蚀SiC基体、划定欧姆接触的区域、在上述区域淀积金属层、在900-1100℃范围内高温退火，形成欧姆接触，其特征在于，在淀积金属层的步骤前面，增加下述步骤：
①氧化步骤：对SiC基体的上表面及其相邻侧壁进行氧化，形成厚度1000～
的氧化层；
②去除欧姆接触的区域上的氧化层。
2.根据权利要求1所述的防止金属横向扩展的SiC基体上制备欧姆接触的方法，其特征在于所述氧化步骤的条件为：氧化温度1200-1350℃，氧化速率：
/小时。
3.根据权利要求2所述的防止金属横向扩展的SiC基体上制备欧姆接触的方法，其特征在于所述氧化层的厚度为
4.根据权利要求3所述的防止金属横向扩展的SiC基体上制备欧姆接触的方法，其特征在于所述氧化层的成分为SiO2。
5.根据权利要求4所述的防止金属横向扩展的SiC基体上制备欧姆接触的方法，其特征在于去除欧姆接触的区域上的氧化层的方法：采用BOE缓冲液腐蚀所述区域1～2分钟，再用去离子水冲洗2～10分钟。
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