一種SiC晶圓的歐姆接觸形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于SiC領(lǐng)域，尤其涉及一種SiC晶圓的歐姆接觸形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]作為第三代半導(dǎo)體材料，SiC材料具有許多獨(dú)特的優(yōu)勢，例如:擊穿電場高、導(dǎo)通電阻低、熱導(dǎo)率高及飽和電子迀移速率高等。因此，SiC器件具有較高的耐壓容量、較低的導(dǎo)通電阻、較好的導(dǎo)熱性能。由于SiC器件具有上述諸多優(yōu)點(diǎn)，使得其越來越受到人們的重視，成為一種應(yīng)用前景非常廣闊的半導(dǎo)體器件。
[0003]SiC器件的制備十分復(fù)雜，包括SiC薄膜生長、離子摻雜、等離子體刻蝕和形成歐姆接觸等諸多工序。其中，形成歐姆接觸是制備SiC器件最為重要的工序之一，歐姆接觸的好壞直接影響著SiC器件的性能。
[0004]所謂形成歐姆接觸，實(shí)際上是指在金屬與半導(dǎo)體之間形成一種特殊的接觸狀態(tài)，在這種接觸狀態(tài)下，接觸面的電阻值遠(yuǎn)小于半導(dǎo)體本身的電阻。由于金屬與SiC晶圓表面直接接觸無法形成歐姆接觸，因此均需要在金屬與SiC晶圓表面接觸后進(jìn)行退火處理，使接觸金屬與SiC晶圓之間形成金屬硅化物層。該金屬硅化物層可以有效降低接觸金屬與SiC晶圓之間的勢皇，從而實(shí)現(xiàn)接觸金屬與SiC晶圓表面的歐姆接觸。
[0005]在對SiC晶圓與金屬接觸后得到的器件進(jìn)行退火過程中，接觸金屬與SiC晶圓反應(yīng)生成金屬娃化物的同時(shí)還會生成碳單質(zhì)，這些碳單質(zhì)中有一部會向接觸金屬表面析出，從而殘留在接觸金屬表面上，形成薄層碳。這些薄層碳如果不被有效去除，將直接影響歐姆接觸效果，導(dǎo)致歐姆接觸電阻增加、歐姆接觸特性惡化，從而嚴(yán)重影響器件的正向特性。
[0006]為了解決上述問題，目前采用的方法是在完成退火之后，增加一步表面除碳的工藝步驟。其中，較為普遍采用的除碳方法是氧等離子體除碳法，氧等離子體除碳法是通過電磁場將氧氣電離成氧等離子體，再將氧等離子與退火后的SiC器件相接觸，從而將SiC器件表面的薄層碳氧化成氣體，實(shí)現(xiàn)薄層碳的去除。
[0007]雖然氧等離子體除碳法可以有效的去除SiC器件表面的薄層碳，但該方法不僅工藝復(fù)雜，還會造成SiC器件中接觸金屬的氧化，使得在除碳工藝之后還需要增加工藝處理被氧化的接觸金屬，導(dǎo)致整個(gè)SiC晶圓歐姆接觸工藝的進(jìn)一步復(fù)雜化。另外，如果薄層碳及被氧化的歐姆接觸金屬去除不夠完全，將會對器件性能造成嚴(yán)重影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種SiC晶圓的歐姆接觸形成方法，本發(fā)明提供的方法在退火過程中實(shí)現(xiàn)了碳的有效去除，無需額外增加除碳工藝，大大簡化了 SiC晶圓歐姆接觸工藝的處理流程。
[0009]本發(fā)明提供了一種SiC晶圓的歐姆接觸形成方法，包括以下步驟:
[0010]a)、SiC晶圓表面沉積金屬層，得到表面沉積有金屬層的SiC晶圓；
[0011]b)、所述表面沉積有金屬層的SiC晶圓進(jìn)行退火處理，得到形成歐姆接觸的SiC晶圓；
[0012]所述退火處理包括若干個(gè)升溫階段、若干個(gè)保溫階段和若干個(gè)降溫階段，所述退火處理中的至少一個(gè)階段在C02氣氛中進(jìn)行。
[0013]優(yōu)選的，所述退火處理依次包括升溫階段、第一保溫階段、第一降溫階段、第二保溫階段和第二降溫階段；所述第二保溫階段在C02氣氛中進(jìn)行；所述第二保溫階段的溫度為 150 ?350。。。
[0014]優(yōu)選的，所述第二保溫階段的時(shí)間為2?20min。
[0015]優(yōu)選的，所述升溫階段的升溫速率為10?40°C /s。
[0016]優(yōu)選的，所述第一保溫階段的溫度為800?1200°C。
[0017]優(yōu)選的，所述第一保溫階段的時(shí)間為1?lOmin。
[0018]優(yōu)選的，所述第一降溫階段和第二降溫階段的降溫方式為自然降溫。
[0019]優(yōu)選的，所述第二降溫階段在惰性氣體或N2氣氛下進(jìn)行。
[0020]優(yōu)選的，步驟a)中，所述沉積金屬層的方式為磁控濺射。
[0021]優(yōu)選的，所述表面沉積有金屬層的SiC晶圓的金屬層厚度為50?500nm。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種SiC晶圓的歐姆接觸形成方法。本發(fā)明提供的方法包括以下步驟:a)、SiC晶圓表面沉積金屬層，得到表面沉積有金屬層的SiC晶圓；b)、所述表面沉積有金屬層的SiC晶圓進(jìn)行退火處理，得到形成歐姆接觸的SiC晶圓；所述退火處理包括若干個(gè)升溫階段、若干個(gè)保溫階段和若干個(gè)降溫階段，所述退火處理中的至少一個(gè)階段在C02氣氛中進(jìn)行。本發(fā)明提供的方法在沉積有金屬層的SiC晶圓進(jìn)行退火的過程中通入了 C02氣體，C0 2氣體與退火過程中生成的碳單質(zhì)反應(yīng)生成C0氣體，從而在退火過程中實(shí)現(xiàn)了碳單質(zhì)的有效去除，因此無需額外增加除碳工藝，大大簡化了 SiC晶圓歐姆接觸工藝的處理流程。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，相比于退火處理過程中未加入C02氣體的情況，由本發(fā)明提供的方法制得的形成歐姆接觸的SiC晶圓組裝成的半導(dǎo)體器件的正向特性大大提升，從而證明采用本發(fā)明提的方法可以有效去除SiC晶圓在歐姆接觸形成過程中接觸金屬表面的殘?zhí)肌?br>【附圖說明】
[0023]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。
[0024]圖1是本發(fā)明提供的由實(shí)施例1制得的歐姆接觸的SiC晶圓組裝成的SBD器件的正向特性測試曲線圖；
[0025]圖2是本發(fā)明提供的由實(shí)施例2制得的歐姆接觸的SiC晶圓組裝成的SBD器件的正向特性測試曲線圖；
[0026]圖3是本發(fā)明提供的由實(shí)施例3制得的歐姆接觸的SiC晶圓組裝成的SBD器件的正向特性測試曲線圖；
[0027]圖4是本發(fā)明提供的由對比例制得的歐姆接觸的SiC晶圓組裝成的SBD器件的正向特性測試曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0029]本發(fā)明提供了一種SiC晶圓的歐姆接觸形成方法，包括以下步驟:
[0030]a)、SiC晶圓表面沉積金屬層，得到表面沉積有金屬層的SiC晶圓；
[0031]b)、所述表面沉積有金屬層的SiC晶圓進(jìn)行退火處理，得到形成歐姆接觸的SiC晶圓；
[0032]所述退火處理包括若干個(gè)升溫階段、若干個(gè)保溫階段和若干個(gè)降溫階段，所述退火處理中的至少一個(gè)階段在C02氣氛中進(jìn)行。
[0033]在本發(fā)明中，首先在SiC晶圓表面沉積金屬層。其中，本發(fā)明對所述SiC晶圓的來源沒有特別限定，可以采用市售的SiC晶圓，也可以根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方法制備得到。在本發(fā)明中，對在所述SiC晶圓表面沉積金屬層的方式?jīng)]有特別限定，優(yōu)選為磁控濺射。所述磁控濺射的靶材優(yōu)選為Ni或Ti ;所述磁控濺射的濺射氣壓優(yōu)選為0.1?5Pa，更優(yōu)選為0.2?2Pa，最優(yōu)選為0.5?IPa。所述SiC晶圓表面完成金屬層的沉積后，得到表面沉積有金屬層的SiC晶圓。在本發(fā)明中，所述表面沉積有金屬層的SiC晶圓的金屬層優(yōu)選為Ni層或Ti層；所述表面沉積有金屬層的SiC晶圓的金屬層厚度優(yōu)選為50?500nm，更優(yōu)選為100?400nm，最優(yōu)選為200?300nmo
[0034]得到表面沉積有金屬層的SiC晶圓后，對所述表面沉積有金屬層的SiC晶圓進(jìn)行退火處理。其中，所述退火處理包括若干個(gè)升溫階段、若干個(gè)保溫階段和若干個(gè)降溫階段，所述退火處理中的至少一個(gè)階段在C02氣氛中進(jìn)行。在本發(fā)明提供的一個(gè)實(shí)施例中，所述退火處理依次包括升溫階段、第一保溫階段、第一降溫階段、第二保溫階段和第二降溫階段，其中，所述第二保溫階段的溫度為150?350°C，所述第二保溫階段在C02氣氛中進(jìn)行。在本發(fā)明中，第二保溫階段在0)2氣氛中進(jìn)行的原因是第二保溫階段的溫度比較適合SiC晶圓在退火過程中生成的碳單質(zhì)與0)2進(jìn)行反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)碳單質(zhì)的高效去除。
[0035]在本發(fā)明提供的上述退火處理依次包括升溫階段、第一保溫階段、第一降溫階段、第二保溫階段和第二降溫階段的實(shí)施例中，所述升溫階段的升溫速率優(yōu)選為10?40°C/s，更優(yōu)選為20?30°C /s ;所述第一保溫階段的溫度優(yōu)選為800?120(TC，更優(yōu)選為950?1050°C ;所述第一保溫階段的時(shí)間優(yōu)選為1?lOmin，更優(yōu)選為2?5min ;所述第一降溫階段的方式優(yōu)選為自然降溫；所述第二保溫階段的溫度優(yōu)選為200?300°C;所述第二保溫階段的時(shí)間優(yōu)選為2?20min，更優(yōu)選為5?lOmin ;所述第二降溫階段的方式優(yōu)選為自然降溫。在本發(fā)明中，所述第二降溫階段優(yōu)選在惰性氣體或N2氣氛下進(jìn)行。在本發(fā)明中，第二降溫階段在惰性氣體或N2氣氛下進(jìn)行的目的是為了避免C0 2與SiC晶圓表面的C反應(yīng)