CN104681646B - 碳化硅嵌入式电极平面型光导开关及其制作方法 - Google Patents
碳化硅嵌入式电极平面型光导开关及其制作方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104681646B CN104681646B CN201510098637.3A CN201510098637A CN104681646B CN 104681646 B CN104681646 B CN 104681646B CN 201510098637 A CN201510098637 A CN 201510098637A CN 104681646 B CN104681646 B CN 104681646B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sample
- layer
- silicon carbide
- thickness
- metal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 38
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 37
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 15
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 44
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 31
- 238000002161 passivation Methods 0.000 claims abstract description 25
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 22
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims abstract description 22
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 33
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 33
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 27
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 21
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims description 19
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 claims description 15
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 claims description 13
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 12
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 9
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 7
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 7
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 7
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 6
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 claims description 5
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 3
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims description 3
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract description 5
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 6
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical group [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- BHEPBYXIRTUNPN-UHFFFAOYSA-N hydridophosphorus(.) (triplet) Chemical compound [PH] BHEPBYXIRTUNPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
- H10F77/20—Electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F30/00—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F71/00—Manufacture or treatment of devices covered by this subclass
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
本发明公开了一种碳化硅嵌入式电极平面型光导开关及其制作方法，主要解决现有技术中平面型光导开关在相同电极间距下耐压小的问题。该光导开关自下而上为半绝缘碳化硅衬底(1)、致密绝缘氧化层(2)和SiO2钝化层(3)，在半绝缘碳化硅衬底(1)上部两端及其表面上层的致密绝缘氧化层(2)和SiO2钝化层(3)对应位置处开有两个深度均为2～5μm的凹槽(6，7)，一对厚度均为3～7μm的欧姆接触电极(4，5)分别嵌入到这两个凹槽(6，7)中。本发明在相同击穿电压条件下导通电阻更小，耐压性更高，器件尺寸可以进一步减小，可用于高速大功率脉冲系统中。
Description
技术领域
本发明属于微电子领域，尤其涉及一种电极平面型光导开关，可用于高速大功率脉冲系统中的开关。
技术背景
1974年由贝尔实验室的D.H.Auston制备了第一个光导开关，材料采用高阻Si，但Si禁带宽度小，临界击穿场强低，而且存在致命的热崩现象，不能得到高性能的开关；1976年由马里兰大学的H.L.Chi制备了第一个GaAs光导开关，一直到现在都是该领域的热点。随着宽禁带半导体材料制备技术的成熟，SiC以高临界电场和热导率在大功率光导开关方面的研究工作日益增多。
文献“APPLIED PHYSICS LETTERS 82,3107(2003)《4H-SiC photoconductiveswitching devices for use in high-power applications》”介绍了S.Dogan等人研究的环状电极间距为1mm的光导开关。
文献“Pulsed Power Conference(PPC)，201319th IEEE《Performance andcharacterization of a 20kV,contact face illuminated,silicon carbidephotoconductive semiconductor switch for pulsed power applications》”介绍了Texas Tech University的D.Mauch等人的平面型光导开关，如图4所示，该平面开关结构电极，半绝缘衬底。在这种结构上，光照产生的载流子全面在表面运输，表面的电流密度较大，电子空穴迁移率低，开关的导通电阻大，欧姆电极收集载流子的边缘处极易发生击穿，光导开关很难在工作的情况下耐较高的电压，另外开关器件的尺寸较大。
发明内容
本发明的目的在于避免上述已有技术的不足，提出一种碳化硅嵌入式电极平面型光导开关及其制作方法，以提高耐压能力，减小器件尺寸，减小导通电阻。
为实现上述目的，碳化硅嵌入式电极平面型光导开关，包括一对欧姆接触电极、半绝缘碳化硅衬底、致密绝缘氧化层和钝化层SiO2，该半绝缘碳化硅衬底、致密绝缘氧化层和钝化层SiO2自下而上设置，其特征在于：半绝缘碳化硅衬底上部两端及其表面上层的致密绝缘氧化层和钝化层SiO2的对应位置处开有两个凹槽，一对欧姆接触电极分别嵌入到这两个凹槽中。
为实现上述目的，本发明制作碳化硅嵌入式电极平面型光导开关的方法，包括如下步骤：
(1)对碳化硅半绝缘衬底样片进行清洗；
(2)用磁控溅射铝膜作为刻蚀掩膜层，采用电感耦合等离子刻蚀法在清洗后的样片上进行台面刻蚀形成两个深度均为2～5μm，横向宽度均为2～3mm，纵向长度均为5～10mm凹槽，这两个槽的边缘角均为1/4圆弧；
(3)采用PECVD的方法在刻槽后的碳化硅半绝缘衬底样片表面淀积厚度为2μm的SiO2作为离子注入的阻挡层；
(4)在SiO2阻挡层上涂胶，用光刻版在涂胶后的SiO2阻挡层上刻蚀出对应凹槽位置的窗口图案，并用浓度为5％的HF酸腐蚀掉窗口图案位置下的阻挡层，阻挡层表面所开窗口即为离子注入的窗口，并去胶清洗；
(5)对阻挡层开窗后的样片进行三次磷离子注入，注入的能量分别为150keV、80keV、30keV，注入的剂量分别为0.931×1015cm-2、5.72×1015cm-2、3.4×1015cm-2，使半绝缘碳化硅衬底表面掺杂浓度为2×1020cm-3；
(6)离子注入完成后腐蚀掉样片表面剩余的SiO2阻挡层，清洗样片表面的残留物；
(7)在清洗残留物后的样片表面涂BN310负胶，将该样片置于300～400℃温度环境中加热90分钟进行碳膜溅射；然后在1550～1750℃温度范围内退火10分钟，以在样片表面形成厚度为150nm的良好欧姆接触；再在900～1100℃温度范围内干氧氧化15分钟，以去除表面碳膜；
(8)将去除表面碳膜的样片在900～1100℃温度范围内进行4个小时的干氧氧化，在样片表面形成厚度为15～20nm的致密绝缘氧化层；
(9)用PECVD法在致密绝缘氧化层表面淀积厚度为1～2μm的SiO2钝化层；
(10)在SiO2钝化层上旋涂光刻胶，利用金属层的掩膜版作刻蚀阻挡层；用浓度为5％的HF酸腐蚀10秒，将半绝缘衬底上层对应凹槽位置处的致密绝缘氧化层和SiO2钝化层刻蚀掉，刻蚀出的凹槽窗口区域即为要做金属电极的区域；
(11)在开窗后的样片表面涂胶，使用金属层掩膜版光刻出金属图形；通过磁控溅射在样片的两个凹槽中淀积厚度为80～100nm的金属Ni膜，在Ar气环境中升温至900～1100℃范围，保持10分钟后冷却至室温；
(12)在冷却至室温的样片表面涂胶，使用金属层掩膜版光刻出金属图形；通过磁控溅射法在两个凹槽处淀积厚度为3～7μm的Au金属合金，通过超声波剥离形成金属电极，形成一对横向宽度d为2～3mm，纵向长度W为5～10mm，厚度n为3～7μm的欧姆接触金属电极；再在Ar气环境中升温至450～650℃范围，保持5分钟后冷却至室温，完成碳化硅嵌入式平面型光导开关的制作。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1.本发明由于采用嵌入式欧姆接触电极，因而能够有效地将光照产生的载流子进行收集，避免了载流子在电极处的堆积造成局部电场过大导致提前发生击穿；同时由于提高了电极处耐击穿的场强，器件的尺寸可以根据实际应用需求适当减小尺寸，以减小导通电阻；此外由于本发明并没有出现过多的工艺加工步骤，故价格相对便宜且工艺成熟，易于实现。
2.本发明的电极嵌入式平面型光导开关与相同尺寸的平面型光导开关相比，电极边缘处的电场下降一倍，若保持耐压相同，在相同工艺条件下比现有的光导开关的导通电阻小一半。
附图说明
图1是本发明的剖面结构示意图；
图2是图1的俯视图；
图3是本发明制作方法的主要工艺流程示意图；
图4是现有的平面型光导开关剖面示意图。
具体实施方式
参照图1，本发明的电极嵌入式平面型光导开关，主要由半绝缘SiC衬底1、致密绝缘氧化层2、SiO2钝化层3、一对欧姆接触电极4和5、两个凹槽6和7组成。半绝缘SiC衬底1是在SiC材料中掺入钒原子形成的，掺入的钒原子在半绝缘SiC衬底1中既可以作为施主原子也可以作为受主原子。致密氧化层2淀积在掺钒半绝缘SiC衬底1上面，SiO2钝化层3淀积在致密氧化层2上面，两个凹槽6，7是刻蚀在半绝缘碳化硅衬底1上部两端及其表面上层的致密绝缘氧化层2和SiO2钝化层3对应位置处，每个凹槽的深度均为2～5μm、横向宽度均为2～3mm、纵向宽度均为5～10mm，且边缘角均为1/4圆弧。两个欧姆接触电极4和5分别嵌入在两个凹槽6，7中，该两个欧姆接触电极的边缘角也为1/4圆弧，如图2所示。这两个欧姆接触电极4和5的横向宽度d均为2～3mm，纵向宽度W均为5～10mm，厚度n均为3～7μm。
当入射光照射到碳化硅电极嵌入式平面型光导开关上时，在半绝缘SiC衬底1内产生大量的光生载流子，嵌入在两个凹槽6和7中的一对欧姆接触电极4和5会将产生的光生载流子大量收集起来，使一对欧姆接触电极4和5之间形成电流，开关会在几十个μs时间内导通。
参照图3，本发明的制作方法也给出如下三种实施例：
实施例1，制作凹槽深度均为2μm，SiO2钝化层厚度为1μm，欧姆接触电极厚度为80nm/3μm的嵌入式平面型光导开关。
步骤1：对半绝缘衬底片进行刻蚀。
选用半绝缘SiC衬底样片，采用磁控溅射法在清洗后的样片表面形成铝膜作为刻蚀掩膜层，使用光刻版在形成铝膜的样片表面刻蚀出所需要的图案；将刻蚀出图案的样片清洗后采用电感耦合等离子刻蚀法在其表面进行台面刻蚀，形成两个深度均为2μm，横向宽度均为3mm，纵向宽度均为8mm，边缘角为1/4圆弧的凹槽，如图3a。
步骤2：在形成凹槽的样片表面淀积SiO2。
对刻蚀形成两个凹槽的样片进行清洗，清洗后用PECVD法在样片表面淀积一层厚度为2μm的SiO2作为离子注入的阻挡层，如图3b。
步骤3：对样片进行离子注入。
(3a)在SiO2阻挡层上涂胶，用光刻版在涂胶后的SiO2阻挡层上刻蚀出对应凹槽位置的窗口图案，并用浓度为5％的HF酸腐蚀掉窗口图案下的阻挡层，阻挡层表面所开窗口区域即为离子注入的窗口，该窗口的横向宽度和纵向宽度都要比凹槽的大300μm；
(3b)对阻挡层开窗后的样片在500℃温度环境下进行三次磷离子注入，注入的能量分别为150keV、80keV、30keV，注入的剂量分别为0.931×1015cm-2、5.72×1015cm-2、3.4×1015cm-2，以实现半绝缘SiO2衬底表面掺杂浓度为2×1020cm-3，如图3c；
(3c)去除完成离子注入后样片表面剩余的SiO2阻挡层，并进行清洗；
(3d)在清洗残留物后的样片表面涂BN310负胶，将该样片置于350℃环境中加热90分钟进行碳膜溅射；
(3e)在1700℃退火10分钟，以在样片表面形成厚度为150nm的良好欧姆接触，退火后再在950℃干氧氧化15分钟，去除表面碳膜。
步骤4：在去除碳膜的样片表面形成致密绝缘氧化层。
将去除表面碳膜的样片在1100℃进行4个小时的干氧氧化，在样片表面形成厚度为20nm的致密绝缘氧化层，如图3d。
步骤5：在致密绝缘氧化层上生长SiO2钝化层。
在形成致密绝缘氧化层的样片上用PECVD法在绝缘氧化层表面淀积厚度为1μm的SiO2钝化层，如图3e。
步骤6：在致密绝缘层和SiO2钝化层对应衬底样片凹槽的位置开窗。
在SiO2钝化层上旋涂光刻胶，利用金属层的掩膜版作刻蚀阻挡层；用浓度为5％的HF酸腐蚀10秒，将半绝缘衬底上层对应凹槽位置处的致密绝缘氧化层和SiO2钝化层刻蚀掉，刻蚀出的凹槽窗口区域即为要做金属电极的区域，如图3f。
步骤7：在样片刻蚀槽内溅射金属Ni膜。
(7a)在开窗完的样片表面涂胶，使用金属层掩膜版，光刻出金属图形，并通过磁控溅射淀积厚度为80nm的金属Ni，如图3g；
(7b)在高纯Ar气环境中升温至1000℃，保持10分钟冷却至室温。
步骤8：在Ni膜上溅射Au金属合金。
(8a)在样片表面涂胶，使用金属层掩膜版，光刻出金属图形；通过磁控溅射法在两个凹槽内的金属Ni膜上淀积厚度为3μm的Au金属合金，通过超声波剥离形成一对厚度为80nm/3μm的Ni/Au金属合金欧姆接触电极，如图3h；
(8b)在Ar气环境中升温至500℃，保持5分钟冷却至室温，完成碳化硅嵌入式平面型光导开关的制作。
实施例2，制作凹槽深度均为3.5μm，SiO2钝化层厚度为1.5μm，欧姆接触电极厚度为90nm/5μm的嵌入式平面型光导开关。
步骤一：对半绝缘衬底片进行刻蚀。
选用半绝缘SiC衬底样片，采用磁控溅射法在清洗后的样片表面形成铝膜作为刻蚀掩膜层，使用光刻版在形成铝膜的样片表面刻蚀出所需要的图案；将刻蚀出图案的样片清洗后采用电感耦合等离子刻蚀法在其表面进行台面刻蚀形成两个深度均为3.5μm，横向宽度均为3mm，纵向宽度均为8mm，边缘角为1/4圆弧的凹槽，如图3a。
步骤二：在形成凹槽的样片表面淀积SiO2。
此步骤与实施例1的步骤2相同，如图3b。
步骤三：对样片进行离子注入。
此步骤与实施例1的步骤3相同，如图3c。
步骤四：在去除碳膜的样片表面形成致密绝缘氧化层。
将去除表面碳膜的样片在1100℃进行4个小时的干氧氧化，在样片表面形成厚度为20nm的SiO2致密绝缘氧化层，如图3d。
步骤五：在致密绝缘氧化层上生长SiO2钝化层。
在形成致密绝缘氧化层的样片上用PECVD法在绝缘氧化层表面淀积厚度为1.5μm的SiO2钝化层，如图3e。
步骤六：在致密绝缘层和SiO2钝化层对应衬底样片凹槽的位置开窗。
此步骤与实施例1的步骤6相同，如图3f。
步骤七：样片凹槽内溅射金属Ni膜
首先，在开窗完的样片表面涂胶，使用金属层掩膜版，光刻出金属图形，并通过磁控溅射法在两个凹槽内淀积厚度为90nm的金属Ni，如图3g；
然后，在高纯Ar气环境中升温至1000℃，保持10分钟冷却至室温。
步骤八：在Ni膜上溅射Au金属合金。
首先，在样片表面涂胶，使用金属层掩膜版，光刻出金属图形；通过磁控溅射法在两个凹槽内金属Ni膜上淀积厚度为5μm的Au金属合金，通过超声波剥离形成一对厚度为90nm/5μm的Ni/Au金属合金欧姆接触电极，如图3h；
然后，在Ar气环境中升温至500℃，保持5分钟冷却至室温，完成碳化硅嵌入式平面型光导开关的制作。
实施例3，制作凹槽深度均为5μm，SiO2钝化层厚度为2μm，欧姆接触电极厚度为100nm/7μm的嵌入式平面型光导开关。
步骤A：对半绝缘衬底片进行刻蚀。
选用半绝缘SiC衬底样片，采用磁控溅射法在清洗后的样片表面形成铝膜作为刻蚀掩膜层，使用光刻版在形成铝膜的样片表面刻蚀出所需要的图案；将刻蚀出图案的样片清洗后采用电感耦合等离子刻蚀法在其表面进行台面刻蚀形成两个深度均为5μm，横向宽度均为3mm，纵向宽度均为8mm，边缘角为1/4圆弧的凹槽，如图3a。
步骤B：在形成凹槽的样片表面淀积SiO2。
此步骤与实施例1的步骤2相同，如图3b。
步骤C：对样片进行离子注入。
此步骤与实施例1的步骤3相同，如图3c。
步骤D：在去除碳膜的样片表面形成致密绝缘氧化层。
此步骤与实施例1的步骤4相同，如图3d。
步骤E：在致密绝缘氧化层上生长SiO2钝化层。
在形成致密绝缘氧化层的样片上用PECVD法在绝缘氧化层表面淀积厚度为2μm的SiO2钝化层，如图3e。
步骤F：在致密绝缘层和SiO2钝化层对应衬底样片凹槽的位置开窗。
此步骤与实施例1的步骤6相同，如图3f。
步骤G：在样片凹槽内溅射金属Ni膜。
在开窗完的样片表面涂胶，使用金属层掩膜版，光刻出金属图形；通过磁控溅射法在两个凹槽内淀积厚度为100nm的金属Ni，如图3g；再在高纯Ar气环境中升温至1000℃，保持10分钟冷却至室温。
步骤H：在Ni膜上溅射Au金属合金。
在样片表面涂胶，使用金属层掩膜版，光刻出金属图形；通过磁控溅射法在两个凹槽内金属Ni层上淀积厚度为7μm的Au金属合金，通过超声波剥离形成一对厚度为100nm/7μm的Ni/Au金属合金欧姆接触电极，如图3h；再在Ar气环境中升温至500℃，保持5分钟冷却至室温，完成碳化硅嵌入式平面型光导开关的制作。
Claims (2)
1.一种制作基于碳化硅平面型光导开关的方法，包括如下步骤：
(1)对碳化硅半绝缘衬底样片进行清洗；
(2)用磁控溅射铝膜作为刻蚀掩膜层，采用电感耦合等离子刻蚀法在清洗后的样片上进行台面刻蚀形成两个深度均为2～5μm，横向宽度均为2～3mm，纵向长度均为5～10mm凹槽，这两个槽的边缘角均为1/4圆弧；
(3)采用PECVD的方法在刻槽后的碳化硅半绝缘衬底样片表面淀积厚度为2μm的SiO2作为离子注入的阻挡层；
(4)在SiO2阻挡层上涂胶，用光刻版在涂胶后的SiO2阻挡层上刻蚀出对应凹槽位置的窗口图案，并用浓度为5％的HF酸腐蚀掉窗口图案位置下的阻挡层，阻挡层表面所开窗口即为离子注入的窗口，并去胶清洗；
(5)对阻挡层开窗后的样片进行三次磷离子注入，注入的能量分别为150keV、80keV、30keV，注入的剂量分别为0.931×1015cm-2、5.72×1015cm-2、3.4×1015cm-2，使半绝缘碳化硅衬底表面掺杂浓度为2×1020cm-3；
(6)离子注入完成后腐蚀掉样片表面剩余的SiO2阻挡层，清洗样片表面的残留物；
(7)在清洗残留物后的样片表面涂BN310负胶，将该样片置于300～400℃温度环境中加热90分钟进行碳膜溅射；然后在1550～1750℃温度范围内退火10分钟，以在样片表面形成厚度为150nm的良好欧姆接触；再在900～1100℃温度范围内干氧氧化15分钟，以去除表面碳膜；
(8)将去除表面碳膜的样片在900～1100℃温度范围内进行4个小时的干氧氧化，在样片表面形成厚度为15～20nm的致密绝缘氧化层；
(9)用PECVD法在致密绝缘氧化层表面淀积厚度为1～2μm的SiO2钝化层；
(10)在SiO2钝化层上旋涂光刻胶，利用金属层的掩膜版作刻蚀阻挡层；用浓度为5％的HF酸腐蚀10秒，将半绝缘衬底上层对应凹槽位置处的致密绝缘氧化层和SiO2钝化层刻蚀掉，刻蚀出的凹槽窗口区域即为要做金属电极的区域；
(11)在开窗后的样片表面涂胶，使用金属层掩膜版光刻出金属图形；通过磁控溅射在样片的两个凹槽中淀积厚度为80～100nm的金属Ni，在Ar气环境中升温至900～1100℃范围，保持10分钟后冷却至室温；
(12)在冷却至室温的样片表面涂胶，使用金属层掩膜版光刻出金属图形；通过磁控溅射法在两个凹槽处淀积厚度为3～7μm的Au金属合金，通过超声波剥离形成金属电极，形成一对横向宽度d为2～3mm，纵向长度W为5～10mm，厚度n为3～7μm的欧姆接触电极；再在Ar气环境中升温至450～650℃范围，保持5分钟后冷却至室温，完成碳化硅嵌入式平面型光导开关的制作。
2.根据权利要求1所述基于碳化硅的制作平面型光导开关的方法，其中步骤(4)中SiO2阻挡层开窗横向和纵向宽度都比凹槽的大50～300μm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510098637.3A CN104681646B (zh) | 2015-03-05 | 2015-03-05 | 碳化硅嵌入式电极平面型光导开关及其制作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510098637.3A CN104681646B (zh) | 2015-03-05 | 2015-03-05 | 碳化硅嵌入式电极平面型光导开关及其制作方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104681646A CN104681646A (zh) | 2015-06-03 |
| CN104681646B true CN104681646B (zh) | 2017-04-12 |
Family
ID=53316458
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510098637.3A Expired - Fee Related CN104681646B (zh) | 2015-03-05 | 2015-03-05 | 碳化硅嵌入式电极平面型光导开关及其制作方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104681646B (zh) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106169515A (zh) * | 2016-07-18 | 2016-11-30 | 西安电子科技大学 | 高功率同面电极嵌入式台面型光导开关 |
| CN110459619B (zh) * | 2019-06-05 | 2024-07-23 | 南京格兰泽光电科技有限公司 | 硒硫化锑电池组件及其制备方法 |
| CN112563345B (zh) * | 2020-12-09 | 2023-04-28 | 西安交通大学 | 一种匀化平面型光导开关电场的外导体电极结构及光导开关器件和方法 |
| CN113823554B (zh) * | 2021-09-18 | 2022-09-13 | 中国人民解放军国防科技大学 | 背面光入射的平面电极型碳化硅光导半导体器件的制备方法 |
| CN116299845B (zh) * | 2023-02-20 | 2024-12-06 | 上海航天电子通讯设备研究所 | 光波导与碳化硅小尺寸界面异质键合方法 |
| CN117253784A (zh) * | 2023-11-15 | 2023-12-19 | 深圳天狼芯半导体有限公司 | 一种通过P离子注入钝化SiC MOS界面缺陷的方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5804815A (en) * | 1996-07-05 | 1998-09-08 | Sandia Corporation | GaAs photoconductive semiconductor switch |
| SE9804135L (sv) * | 1998-11-30 | 2000-05-31 | Abb Ab | Fotokonduktiv omkopplare |
| CN100585811C (zh) * | 2008-05-30 | 2010-01-27 | 西安电子科技大学 | 半绝缘SiC半导体器件的欧姆接触制作方法 |
| CN102945887B (zh) * | 2012-12-07 | 2015-09-09 | 东莞市五峰科技有限公司 | 一种光导半导体开关结构 |
-
2015
- 2015-03-05 CN CN201510098637.3A patent/CN104681646B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104681646A (zh) | 2015-06-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104681646B (zh) | 碳化硅嵌入式电极平面型光导开关及其制作方法 | |
| CN106876484B (zh) | 高击穿电压氧化镓肖特基二极管及其制作方法 | |
| JP4793293B2 (ja) | 炭化珪素半導体装置及びその製造方法 | |
| CN106981512B (zh) | 金刚石基常关型场效应晶体管及其制备方法 | |
| CN106684157A (zh) | 基于三台阶场板终端的4H‑SiC肖特基二极管及制作方法 | |
| CN111863807B (zh) | 基于源场板的单片异质集成Cascode结构场效应晶体管及制作方法 | |
| CN111863808B (zh) | 基于肖特基-欧姆混合漏电极的单片异质集成Cascode晶体管及制作方法 | |
| CN103022220A (zh) | 高耐压、低导通电阻的光电导开关及其制造方法 | |
| CN108565295A (zh) | 一种碳化硅肖特基二极管及其制备方法 | |
| CN110473915A (zh) | 一种集成低势垒JBS的SiC-MOS器件的制备方法 | |
| CN112038414A (zh) | 基于碳化硅衬底的垂直氮化铝肖特基二极管及制备方法 | |
| CN106910795B (zh) | 基于铟锡氧化物透明电极的异面型光导开关及其制作方法 | |
| CN106910794B (zh) | 基于氧化锌透明电极的异面型光导开关及其制作方法 | |
| CN104701405B (zh) | 碳化硅嵌入式电极异面型光导开关及其制作方法 | |
| CN106057914A (zh) | 基于双台阶场板终端的4H‑SiC肖特基二极管及制作方法 | |
| CN106169515A (zh) | 高功率同面电极嵌入式台面型光导开关 | |
| CN106898644B (zh) | 高击穿电压场效应晶体管及其制作方法 | |
| CN104576832B (zh) | 基于soi阻挡杂质带探测器的制备方法 | |
| CN103928345A (zh) | 离子注入形成n型重掺杂漂移层台面的碳化硅umosfet器件制备方法 | |
| CN115312604A (zh) | 高耐压低导通电阻的鳍式氧化镓pn二极管及制备方法 | |
| CN206907738U (zh) | 一种基于离子注入的GaN功率器件 | |
| CN112018177B (zh) | 全垂直型Si基GaN UMOSFET功率器件及其制备方法 | |
| CN104103513A (zh) | 一种高反压肖特基二极管制造工艺 | |
| CN106169514A (zh) | 高功率异面电极嵌入式台面型光导开关及其制作方法 | |
| CN118116993A (zh) | 氮化镓基光电导开关及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: INST. OF NUCLEAR PHYSICS AND CHEMISTRY, CHINESE EN Effective date: 20150715 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20150715 Address after: Xi'an City, Shaanxi province Taibai Road 710071 No. 2 Applicant after: Xidian University Applicant after: Institute of Nuclear Physics and Chemistry, China Academy of Engineering Physics Address before: Xi'an City, Shaanxi province Taibai Road 710071 No. 2 Applicant before: Xidian University |
|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170412 Termination date: 20180305 |