CN113571440A - 一种改进型CTLM法测量SiC芯片欧姆接触电阻率的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种改进型CTLM法测量SiC芯片欧姆接触电阻率的方法，包括以下步骤：在SiC芯片的背面生长欧姆金属层；在欧姆金属层上进行刻蚀形成第一CTLM图形层；对第一CTLM图形层进行退火；在退火后的第一CTLM图形层上生长导电金属层；对导电金属层进行刻蚀形成与第一CTLM图形层中测试图形形状相同的第二CTLM图形层；采用四探针法测量第二CTLM图形层的电压和电流，结合第一CTLM图形层中测试图形的尺寸计算欧姆接触电阻率。本发明通过对原有CTLM法制造工艺的改进，在已退火的欧姆金属上增加一层加厚的高导电金属，再进行测试时使用四探针法避免加厚高导电金属电阻的影响，可以得出更准确的欧姆接触电阻率，且工艺流程简单，所需成本低。
Description
技术领域
本发明涉及半导体器件技术领域，特别是涉及一种改进型CTLM法测量SiC芯片欧姆接触电阻率的方法。
背景技术
SiC是一种具有出色的物理、化学和电性能特性的第三代新型宽禁带半导体材料，在功率半导体器件领域，特别是大功率、高电压条件下，具有很好的应用前景。SiC肖特基势垒二极管(SBD)和SiC MOSFET都已经成功商业化。
SiC二极管的阴极电极为欧姆接触电极，因此SiC芯片背面的欧姆接触的质量会对器件电学性能有重大影响，特别是对于开启电压值和正向工作电阻值。当欧姆接触电阻越小、接触质量越高时，器件的工作电流越大、器件性能越优。欧姆接触电阻率是用来表征欧姆接触的一种重要物理量，欧姆接触电阻率越低，表明欧姆接触性能越好。目前用于测试欧姆接触电阻率的方法主要用TLM法，但由于这种方法需要对器件进行注入隔离，对于SiC器件成本较高，工艺较复杂。而无需注入隔离的CTLM法由于欧姆金属较薄，测试时针尖容易扎透金属，导致测量效果较差，测量结果不准确。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种改进型CTLM法测量SiC芯片欧姆接触电阻率的方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种改进型CTLM法测量SiC芯片欧姆接触电阻率的方法，包括以下步骤：
在SiC芯片的背面生长欧姆金属层；
在欧姆金属层上进行刻蚀形成第一CTLM图形层；
对第一CTLM图形层进行退火；
在退火后的第一CTLM图形层上生长导电金属层；
对导电金属层进行刻蚀形成与第一CTLM图形层中测试图形形状相同的第二CTLM图形层；
采用四探针法测量第二CTLM图形层的电压和电流，结合第一CTLM图形层中测试图形的尺寸计算欧姆接触电阻率。
进一步的，所述在SiC芯片的背面生长欧姆金属层包括：在SiC芯片的衬底上掺杂离子，且掺杂的离子为N+，掺杂浓度为1x1018cm-3～1x1020 cm-3。
进一步的，所述欧姆金属层的材料为Ni、Ti、Al以及Ni/Al合金中的一种，所述欧姆金属层的厚度为50nm～200nm。
进一步的，所述第一CTLM图形层与第二CTLM图形层中测试图形数量为4～8个，每个测试图形的内径相同，且测试图形的内径r为200μm～600μm，外径Ri＝r+80μm，其中，Ri+1＝Ri+r/10，i≥1，Ri+1为Ri相邻测试图形的外径。
进一步的，所述退火的方式为激光退火或快速热退火，其中激光退火的能量密度为2J/cm2～8J/cm2，快速热退火温度为750℃～1000℃。
进一步的，所述导电金属层的材料为高导电金属，厚度为1μm～4μm。
更进一步的，所述第一CTLM图形层中测试图形的内径和外径与第二CTLM图形层均相差W，且0≤W≤5μm。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明通过对原有CTLM法制造工艺的改进，在已退火的欧姆金属上增加一层加厚的高导电金属，再进行测试时使用四探针法避免加厚高导电金属电阻的影响，可以得出更准确的欧姆接触电阻率，且工艺流程简单，所需成本低。
附图说明
图1为本发明实施例中测量SiC芯片欧姆接触电阻率方法的步骤流程图；
图2为本发明实施例中SiC芯片的结构示意图；
图3为本发明实施例中第二CTLM图形层测试图形的示意图。
图中：1、SiC芯片；2、欧姆金属层；3、第一CTLM图形层；4、导电金属层；5、第二CTLM图形层。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明的技术方案做进一步的阐述。应理解实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
请参阅图1-2，本发明实施例提供了一种改进型CTLM法测量SiC芯片欧姆接触电阻率的方法，包括以下步骤：
S1：在SiC芯片1的衬底上掺杂N+，掺杂浓度为1x1019cm-3，然后在SiC芯片1的背面生长欧姆金属层2，欧姆金属层2的材料为Ni，厚度为100nm；
S2：在欧姆金属层2上进行刻蚀形成第一CTLM图形层3；
具体的，在欧姆金属层2表面进行光刻，形成光刻胶图形，用Ni腐蚀液对欧姆金属层2进行腐蚀，然后将光刻胶移除，形成6个测试图形，内径为300μm，每个测试图形中的圆环的外径分别为380μm、410μm、440μm、470μm、500μm以及530μm；
S3：对第一CTLM图形层3进行退火；
具体的，使用激光退火方式，激光能量密度为3.5J/cm2；
S4：在退火后的第一CTLM图形层3上生长导电金属层4；
具体的，导电金属层4的材料为Ag，厚度为2μm；
S5：对导电金属层4进行刻蚀形成与第一CTLM图形层3中测试图形形状相同的第二CTLM图形层5，如图3所示；
具体的，所述第一CTLM图形层3中测试图形的内径和外径与第二CTLM图形层5均相差3μm；
S6：采用四探针法测量第二CTLM图形层5的电压和电流，结合第一CTLM图形层5中测试图形的尺寸计算欧姆接触电阻率。
具体的，如下表所示绘制
和
的关系曲线，根据公式
计算出SiC芯片与欧姆金属层整体的电阻Rs＝0.7163Ω，传输线长度LT＝197.1μm，再计算出欧姆接触电阻率
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |
| 外径μm | 380 | 410 | 440 | 470 | 500 | 530 |
| 电压A | 5.68 | 5.40 | 5.16 | 4.94 | 4.78 | 4.70 |
| 电流V | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
Claims (7)
1.一种改进型CTLM法测量SiC芯片欧姆接触电阻率的方法，其特征在于包括以下步骤：
在SiC芯片的背面生长欧姆金属层；
在欧姆金属层上进行刻蚀形成第一CTLM图形层；
对第一CTLM图形层进行退火；
在退火后的第一CTLM图形层上生长导电金属层；
对导电金属层进行刻蚀形成与第一CTLM图形层中测试图形形状相同的第二CTLM图形层；
采用四探针法测量第二CTLM图形层的电压和电流，结合第一CTLM图形层中测试图形的尺寸计算欧姆接触电阻率。
2.根据权利要求1所述的改进型CTLM法测量SiC芯片欧姆接触电阻率的方法，其特征在于：所述在SiC芯片的背面生长欧姆金属层包括：在SiC芯片的衬底上掺杂离子，且掺杂的离子为N+，掺杂浓度为1x1018cm-3～1x1020cm-3。
3.根据权利要求1所述的改进型CTLM法测量SiC芯片欧姆接触电阻率的方法，其特征在于：所述欧姆金属层的材料为Ni、Ti、Al以及Ni/Al合金中的一种，所述欧姆金属层的厚度为50nm～200nm。
4.根据权利要求1所述的改进型CTLM法测量SiC芯片欧姆接触电阻率的方法，其特征在于：所述第一CTLM图形层与第二CTLM图形层中测试图形数量为4～8个，每个测试图形的内径相同，且测试图形的内径r为200μm～600μm，外径Ri＝r+80μm，其中，Ri+1＝Ri+r/10，i≥1，Ri+1为Ri相邻测试图形的外径。
5.根据权利要求1所述的改进型CTLM法测量SiC芯片欧姆接触电阻率的方法，其特征在于：所述退火的方式为激光退火或快速热退火，其中激光退火的能量密度为2J/cm2～8J/cm2，快速热退火温度为750℃～1000℃。
6.根据权利要求1所述的改进型CTLM法测量SiC芯片欧姆接触电阻率的方法，其特征在于：所述导电金属层的材料为高导电金属，厚度为1μm～4μm。
7.根据权利要求1所述的改进型CTLM法测量SiC芯片欧姆接触电阻率的方法，其特征在于：所述第一CTLM图形层中测试图形的内径和外径与第二CTLM图形层均相差W，且0≤W≤5μm。
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