CN107369617A - 一种SiC高温欧姆接触电极及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种SiC高温欧姆接触电极及其制作方法,首先对SiC衬底表面进行抛光处理,然后在SiC衬底表面进行光刻得到电极图像层,然后采用磁控溅射在SiC衬底电极图像层表面上依次沉积Ti层和W层,在W层上利用真空蒸发镀膜依次蒸镀NiCr层和Au层,然后通过退火处理得到欧姆接触电极,采用多层难熔金属Ti/W/NiCr/Au来制作光导开关的多层难熔金属电极,采用的金属熔点高,能够耐受更高的工作温度,金属电极退火后会和SiC基底形成Ti3SiC2合金化合物,提高金属接触电极的电导率,能够大大降低金属电极的接触电阻,因此该方法制作的欧姆接触电极能耐高温、接触电阻小。
Description
技术领域
本发明属于光导开关制备领域,具体涉及一种SiC高温欧姆接触电极及其制作方法。
背景技术
光导开关由于响应快、功率容量大、重复频率高、抖动小、抗干扰能力强等优点,在脉冲功率系统具有十分广阔的应用前景,是当前超快大功率半导体开关领域的研究热点之一。SiC击穿场强大、热导率高,可满足更高电压、更大电流(功率)和高重频的应用需求,是当前最适合制备光导开关的材料。目前开关制备中还存在欧姆接触性能差、耐压值低和可靠性差的问题。因此,本发明提出一种SiC新型高温欧姆接触电极的制作方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种SiC高温欧姆接触电极及其制作方法,以克服下有技术的不足。
为达到上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种SiC高温欧姆接触电极的制作方法,具体包括以下步骤:
首先对SiC衬底表面进行抛光处理,然后在SiC衬底表面进行光刻得到电极图像层,采用磁控溅射在SiC衬底电极图像层表面上依次沉积Ti层和W层,在W层上利用真空蒸发镀膜依次蒸镀NiCr层和Au层,然后通过退火处理得到欧姆接触电极。
进一步的,具体的,对SiC衬底做抛光处理,去除SiC衬底表面的氧化物。首先将SiC衬底依次通过丙酮、酒精、去离子水各超声清洗5-10min,然后用浓H2SO4浸泡5-10min,再依次通过丙酮、酒精和去离子水各超声清洗5-10min,然后通过氮气吹干,置于光学显微镜下观察,看表面是否洁净,采用这种处理方法可以除去表面一些未知的氧化物。
进一步的,采用lift-off工艺在SiC衬底表面进行光刻得到电极图像层,具体的:将抛光后的SiC衬底安装在甩胶机上,在抛光后的SiC衬底表面滴入光刻胶,然后通过甩胶机匀速转动即得到均匀的、没有缺陷的光刻胶膜。
进一步的,采用光刻胶为正性光刻胶SUN-110P;甩胶机甩胶机转速为2000转/min-3000转/min
进一步的,将得到光刻胶膜的SiC衬底进行前烘,将样品置于90-110℃的加热台上,烘烤85-95s;然后用波长为360-370nm的紫外光曝光175-185s,结束后取下样品,避免发生二次曝光;将曝光后的SiC衬底置于正胶显影液不少于55s,用去离子水冲洗不少于30s,除掉显影液残留,再用氮气吹干即可得到光刻后带有电极图像的SiC衬底。
进一步的,磁控溅射过程中在Ar气氛围下进行,功率为20-180W,溅射气压为1.1-1.3Pa。
进一步的,将制作完接触电极的SiC衬底依次通过丙酮、酒精、去离子水各超声清洗3-5min,去除圆孔内的胶,同时胶上附着的金属也会脱落,完成去胶处理。
进一步的,通过在惰性气体氛围下在700-800℃下退火50-70s完成退火处理,使金属与半导体间形成电阻较小的化合物来降低接触电阻。
一种SiC高温欧姆接触电极,其特征在于,SiC衬底上依次为Ti层、W层、NiCr层和Au层;各层厚度分别为:Ti层:40nm、W层:100nm、NiCr层:20nm、Au层:150nm。
与现有技术相比,本发明具有以下有益的技术效果:
本发明一种SiC高温欧姆接触电极及其制作方法,首先对SiC衬底表面进行抛光处理,然后在SiC衬底表面进行光刻得到电极图像层,然后采用磁控溅射在SiC衬底电极图像层表面上依次沉积Ti层和W层,在W层上利用真空蒸发镀膜依次蒸镀NiCr层和Au层,然后通过退火处理得到欧姆接触电极,采用多层难熔金属Ti/W/NiCr/Au来制作光导开关的多层难熔金属电极,采用的金属熔点高,能够耐受更高的工作温度,金属电极退火后会和SiC基底形成Ti3SiC2合金化合物,提高金属接触电极的电导率,能够大大降低金属电极的接触电阻,因此该方法制作的欧姆接触电极能耐高温、接触电阻小。
附图说明
图1为本发明制得的欧姆接触电极结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述:
一种SiC高温欧姆接触电极的制作方法,具体包括以下步骤:
首先对SiC衬底表面进行抛光处理,然后在SiC衬底表面进行光刻得到电极图像层,采用磁控溅射在SiC衬底电极图像层表面上依次沉积Ti层和W层,在W层上利用真空蒸发镀膜依次蒸镀NiCr层和Au层,然后通过退火处理得到欧姆接触电极。
具体的,对SiC衬底做抛光处理,去除SiC衬底表面的氧化物。首先将SiC衬底依次通过丙酮、酒精、去离子水各超声清洗5-10min,然后用浓H2SO4浸泡5-10min,再依次通过丙酮、酒精和去离子水各超声清洗5-10min,然后通过氮气吹干,置于光学显微镜下观察,看表面是否洁净,采用这种处理方法可以除去表面一些未知的氧化物。
采用lift-off工艺在SiC衬底表面进行光刻得到电极图像层,具体的:将抛光后的SiC衬底安装在甩胶机上,在抛光后的SiC衬底表面滴入光刻胶,然后通过甩胶机匀速转动即得到均匀的、没有缺陷的光刻胶膜;采用光刻胶为正性光刻胶SUN-110P;甩胶机甩胶机转速为2000转/min-3000转/min。
将得到光刻胶膜的SiC衬底进行前烘,将样品置于90-110℃的加热台上,烘烤85-95s;通过前烘挥发光刻胶膜中的溶剂,减小灰尘对光刻胶膜的污染,同时由于光刻胶膜高速旋转而产生的应力,提高了光刻胶膜与衬底之间的黏附性;
使用URE2000光刻机,用显微镜将前烘后的SiC衬底与掩模板上所选图形进行对准,然后用波长为360-370nm的紫外光曝光175-185s,结束后取下样品,要注意不能接触短波长光源以免发生二次曝光;
将曝光后的SiC衬底置于正胶显影液不少于55s,用去离子水冲洗不少于30s,除掉显影液残留,再用氮气吹干即可得到光刻后带有电极图像的SiC衬底,在显微镜下观测光刻后的图形是否完整;
在SiC衬底电极图像层上利用磁控溅射依次镀Ti金属层和W金属层,Ti金属层和W金属层厚度分别为40nm和100nm,利用真空蒸发镀膜依次蒸镀NiCr金属层和Au金属层,NiCr金属层和Au金属层的厚度均为150nm,完成欧姆接触电极的蒸镀。磁控溅射过程中在Ar气氛围下进行,功率为80W,溅射气压为1.2Pa。
将将制作完接触电极的SiC衬底依次通过丙酮、酒精、去离子水各超声清洗3-5min,去除圆孔内的胶,同时胶上附着的金属也会脱落,去胶时需边超声清洗边观察剥离效果,以免时间过长导致电极图形不完整。
通过在惰性气体氛围下在700-800℃下退火50-70s完成退火处理,使金属与半导体间形成电阻较小的化合物来降低接触电阻。
如图1所示,一种SiC高温欧姆接触电极,SiC衬底上依次为Ti层、W层、NiCr层和Au层。各层厚度分别为:Ti层:40nm、W层:100nm、NiCr层:20nm、Au层:150nm。
Claims (9)
1.一种SiC高温欧姆接触电极的制作方法,其特征在于,具体包括以下步骤:
首先对SiC衬底表面进行抛光处理,然后在SiC衬底表面进行光刻得到电极图像层,采用磁控溅射在SiC衬底电极图像层表面上依次沉积Ti层和W层,在W层上利用真空蒸发镀膜依次蒸镀NiCr层和Au层,然后通过退火处理得到欧姆接触电极。
2.根据权利要求1所述的一种SiC高温欧姆接触电极的制作方法,其特征在于,具体的,对SiC衬底做抛光处理,去除SiC衬底表面的氧化物。首先将SiC衬底依次通过丙酮、酒精、去离子水各超声清洗5-10min,然后用浓H2SO4浸泡5-10min,再依次通过丙酮、酒精和去离子水各超声清洗5-10min,然后通过氮气吹干,置于光学显微镜下观察,看表面是否洁净,采用这种处理方法可以除去表面一些未知的氧化物。
3.根据权利要求1所述的一种SiC高温欧姆接触电极的制作方法,其特征在于,采用lift-off工艺在SiC衬底表面进行光刻得到电极图像层,具体的:将抛光后的SiC衬底安装在甩胶机上,在抛光后的SiC衬底表面滴入光刻胶,然后通过甩胶机匀速转动即得到均匀的、没有缺陷的光刻胶膜。
4.根据权利要求3所述的一种SiC高温欧姆接触电极的制作方法,其特征在于,采用光刻胶为正性光刻胶SUN-110P;甩胶机甩胶机转速为2000转/min-3000转/min。
5.根据权利要求1所述的一种SiC高温欧姆接触电极的制作方法,其特征在于,将得到光刻胶膜的SiC衬底进行前烘,将样品置于90-110℃的加热台上,烘烤85-95s;然后用波长为360-370nm的紫外光曝光175-185s,结束后取下样品,避免发生二次曝光;将曝光后的SiC衬底置于正胶显影液不少于55s,用去离子水冲洗不少于30s,除掉显影液残留,再用氮气吹干即可得到光刻后带有电极图像的SiC衬底。
6.根据权利要求1所述的一种SiC高温欧姆接触电极的制作方法,其特征在于,磁控溅射过程中在Ar气氛围下进行,功率为20-180W,溅射气压为1.1-1.3Pa。
7.根据权利要求1所述的一种SiC高温欧姆接触电极的制作方法,其特征在于,将制作完接触电极的SiC衬底依次通过丙酮、酒精、去离子水各超声清洗3-5min,去除圆孔内的胶,同时胶上附着的金属也会脱落,完成去胶处理。
8.根据权利要求1所述的一种SiC高温欧姆接触电极的制作方法,其特征在于,通过在惰性气体氛围下在700-800℃下退火50-70s完成退火处理,使金属与半导体间形成电阻较小的化合物来降低接触电阻。
9.一种基于权利要求1所述的制作方法制备的SiC高温欧姆接触电极,其特征在于,SiC衬底上依次为Ti层、W层、NiCr层和Au层;各层厚度分别为:Ti层:40nm、W层:100nm、NiCr层:20nm、Au层:150nm。
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