CN109326523A - 碳化硅肖特基接触的制备方法及碳化硅肖特基二极管 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种碳化硅肖特基接触的制备方法及碳化硅肖特基二极管，属于半导体制备领域，包括：在碳化硅圆片表面沉积介质保护层；在介质保护层上涂覆一层光刻胶，对肖特基接触区域进行光刻，露出需要蒸发的肖特基接触金属区域；在碳化硅圆片表面沉积多层金属，所述多层金属为先沉积金属铌，再沉积铝、镍、银、金中一种、两种或三种或其组合；金属剥离，去除非肖特基接触区域的金属，保留肖特基接触区域的金属；快速退火，形成肖特基接触。本发明提供的碳化硅肖特基接触的制备方法，能够解决现有技术中存在的肖特基接触形成的势垒高度大、损耗大等技术问题。
Description
技术领域
本发明属于半导体器件制作技术领域，更具体地说，是涉及一种碳化硅肖特基接触的制备方法及碳化硅肖特基二极管。
背景技术
碳化硅(SiC)半导体材料具有禁带宽度大、临界击穿场强高、热导率高等优点，是制备耐高压、大电流功率器件的理想选择。其中，SiC肖特基二极管以其开启电压低，导通电阻小、恢复时间快、反向漏电低等优势成为目前的研究热点之一。而肖特基接触的好坏直接影响器件的电性能和可靠性，传统的肖特基接触方法是Ti、Al、Mo、Ni为基础的金属体系，通过快速退火、光刻、刻蚀形成肖特基接触电极。
现有技术SiC形成的肖特基接触存在金属形貌差、损耗高等特点，造成器件寿命低、可靠性差，严重影响SiC肖特基二极管的推广使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种碳化硅肖特基接触的制备方法，以解决现有技术中存在的肖特基接触形成的势垒高度大、损耗大等技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种碳化硅肖特基接触的制备方法，包括以下步骤：
在碳化硅圆片表面沉积介质保护层；
在介质保护层上涂覆一层光刻胶，对肖特基接触区域进行光刻，露出需要蒸发的肖特基接触金属区域；
在碳化硅圆片表面采用高真空电子束蒸发沉积多层金属，所述多层金属为先沉积金属Nb，再沉积Al、Ni、Ag、Au中一种、两种或三种或其组合；
金属剥离，去除非肖特基接触区域的金属，保留肖特基接触区域的金属；
快速退火，形成肖特基接触。
进一步地，所述碳化硅圆片自下至上依次包括碳化硅N+衬底、碳化硅N-外延材料和P+注入区。
进一步地，所述介质保护层为二氧化硅，厚度为1μm-2μm。
进一步地，所述光刻胶的厚度为2μm-5μm。
进一步地，金属铌层的厚度小于所述Al、Ni、Ag、Au中一种的厚度或几种组合的厚度。
进一步地，所述快速退火的温度为400℃-600℃。
进一步地，所述快速退火的温度为450℃-550℃。
本发明提供的碳化硅肖特基接触的制备方法的有益效果在于：与现有技术相比，通过对金属Nb接触进行合适的退火处理后，实现在不影响理想因子和器件反向漏电的情况下，有效降低金属和SiC形成的肖特基势垒高度，从而提升SiC肖特基二极管的器件性能。
本发明还提供一种碳化硅肖特基二极管，采用上述的方法制备，包括碳化硅圆片，所述碳化硅圆片上设有介质保护层、金属铌和金属铝。
本发明提供的碳化硅肖特基二极管，通过沉积Nb作为肖特基接触金属，通过对Nb接触进行合适的退火处理，在保持理想因子和器件反向特性不变的前提下，有效降低肖特基接触势垒高度，从而有效降低器件的导通损耗，提升器件性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的碳化硅肖特基接触的制备方法的沉积介质保护层的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的碳化硅肖特基接触的制备方法的涂覆光刻胶的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的碳化硅肖特基接触的制备方法的光刻后碳化硅圆片的结构示意图；
图4为蒸发肖特基接触金属及加厚金属电极后的结构示意图；
图5为肖特基金属剥离后的结构示意图。
其中，附图中各图标记：
1-碳化硅N+衬底；2-碳化硅N-外延材料；3-P+注入区，4-介质保护层；5-光刻胶；6-金属Nb；7-金属铝。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请一并参阅图1至图5，现对本发明提供的碳化硅肖特基接触的制备方法进行说明。所述碳化硅肖特基接触的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：在碳化硅圆片表面沉积介质保护层4；
步骤2：在介质保护层上涂覆一层光刻胶5，对肖特基接触区域进行光刻，露出需要蒸发的肖特基接触金属区域；
步骤3：在碳化硅圆片表面采用高真空电子束蒸发沉积多层金属，所述多层金属为先沉积金属Nb，再沉积Al、Ni、Ag、Au中一种、两种或三种或其组合；
步骤4：金属剥离，去除非肖特基接触区域的金属，保留肖特基接触区域的金属；
步骤5：快速退火，形成肖特基接触。
本发明提供的碳化硅肖特基接触的制备方法，与现有技术相比，通过光刻形成肖特基接触区域，在制定的肖特基金属区域蒸发淀积金属Nb及其他金属，采用剥离方法去除非肖特基接触区域的金属，从而形成肖特基接触区。本发明中肖特基接触金属材料采用Nb，阳极金属加厚材料可选Al、Ni、Ag、Au中的一种或几种或其它组合，较优选Al。然后通过对金属Nb接触进行合适的退火处理后，实现在不影响理想因子和器件反向漏电的情况下，有效降低金属和SiC形成的肖特基势垒高度，从而提升SiC肖特基二极管的器件性能。
本发明的发明点在于：通过采用高真空电子束蒸发Nb作为肖特基接触金属，在保持理想因子和器件反向特性的前提下，有效降低肖特基接触势垒高度，从而有效降低器件的导通损耗，提升器件性能，与传统肖特基接触相比，本方法具有明显优势。
本发明用于微电子领域的SiC功率器件的肖特基接触制作，主要适用于SiC SBD和SiC JBS器件的制备相似类型器件的制备。
本发明带来的经济效益：经过对SiC肖特基二极管器件肖特基接触工艺的优化，肖特基接触表面金属形貌较好，器件成品率由80％提升为95％，采用此肖特基接触后，每个4寸片的产值可以提高约1500元，大大提升经SiC圆片的利用率，产生巨大的经济效益和社会效益。
作为一个实施例，所述碳化硅圆片自下至上依次包括碳化硅N+衬底、碳化硅N-外延材料和P+注入区。
作为一个实施例，所述介质保护层为二氧化硅，厚度为1μm-2μm。
作为一个实施例，所述光刻胶的厚度为2μm-5μm。
作为一个实施例，金属Nb层的厚度小于所述铝、镍、银、金中一种的厚度或几种组合的厚度。
作为一个实施例，所述快速退火的温度为400℃-600℃。
作为一个实施例，所述快速退火的温度为450℃-550℃。其中，退火温度还可以为550℃。
本发明提供的制作方法的详细的步骤如下：
步骤1：在碳化硅圆片淀积一层SiO2介质，SiO2介质的厚度为1μm-2μm，作为终端保护介质，如附图1、附图5所示；
步骤2：在碳化硅圆片表面涂覆一层光刻胶，厚度为2μm-5μm，对肖特基接触区域进行光刻，露出需要蒸发肖特基接触金属区域，如附图2、3所示；
步骤3：采用电子束蒸发的方法蒸发肖特基接触金属Nb及加厚金属层，加厚材料可选Al、Ni、Ag、Au中的一种或几种或其它组合，为便于标注，在图4中标注的标号7为金属铝，这层金属还可以为上述的一种或几种的组合，如附图4所示。其中，金属铌层的厚度小于铝、镍、银、金中一种的厚度或几种组合的厚度。加厚金属层包括Al、Ni、Ag、Au、Al/Ni、Al/Ag、Pt/Au、Al/Ni/Ag等多种组合；
步骤4：利用有机溶剂浸泡蒸发后的碳化硅圆片，将非肖特基接触区域的金属剥离下来，只留下肖特基接触区域的金属，如附图5所示；
步骤5：将剥离后的碳化硅圆片在400℃-600℃温度范围内进行快速热退火，完成该步骤后，器件的肖特基接触制作完毕。
请参阅图5，本发明还提供一种碳化硅肖特基二极管，采用上述的方法制备，包括碳化硅圆片，碳化硅圆片上设有介质保护层4、金属铌6和金属铝7。
本发明提供的碳化硅肖特基二极管，通过沉积Nb作为肖特基接触金属，通过对Nb接触进行合适的退火处理，在保持理想因子和器件反向特性不变的前提下，有效降低肖特基接触势垒高度，从而有效降低器件的导通损耗，提升器件性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.碳化硅肖特基接触的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
在碳化硅圆片表面沉积介质保护层；
在介质保护层上涂覆一层光刻胶，对肖特基接触区域进行光刻，露出需要蒸发的肖特基接触金属区域；
在碳化硅圆片表面采用高真空电子束蒸发沉积多层金属，所述多层金属为先沉积金属Nb，再沉积Al、Ni、Ag、Au中一种、两种或三种或其组合；
金属剥离，去除非肖特基接触区域的金属，保留肖特基接触区域的金属；
快速退火，形成肖特基接触。
2.如权利要求1所述的碳化硅肖特基接触的制备方法，其特征在于：所述碳化硅圆片自下至上依次包括碳化硅N+衬底、碳化硅N-外延材料和P+注入区。
3.如权利要求1所述的碳化硅肖特基接触的制备方法，其特征在于：所述介质保护层为二氧化硅，厚度为1μm-2μm。
4.如权利要求1所述的碳化硅肖特基接触的制备方法，其特征在于：所述光刻胶的厚度为2μm-5μm。
5.如权利要求1所述的碳化硅肖特基接触的制备方法，其特征在于：金属铌层的厚度小于所述Al、Ni、Ag、Au中一种的厚度或几种组合的厚度。
6.如权利要求1所述的碳化硅肖特基接触的制备方法，其特征在于：所述快速退火的温度为400℃-600℃。
7.如权利要求1所述的碳化硅肖特基接触的制备方法，其特征在于：所述快速退火的温度为450℃-550℃。
8.碳化硅肖特基二极管，其特征在于：采用如权利要求1-7任一项所述的方法制备，包括碳化硅圆片，所述碳化硅圆片上设有介质保护层、金属铌和金属铝。
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