[发明专利]一种用激光辐照处理制备SiC欧姆接触的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件制备技术领域，具体指一种用激光辐照制备SiC欧姆接触的方法。

背景技术

碳化硅(Silicon Carbide，SiC)，是第三代半导体材料中的核心材料之一。要使SiC材料在高温、大功率和高频半导体器件领域的潜力得到开发，需解决的一个关键工艺问题就是制备高稳定性和低电阻的欧姆接触。到目前为止，良好的欧姆接触制备对SiC材料的工艺来说仍然是最重要和活跃的几个研究方面之一。

金属与半导体形成欧姆接触是指在接触处是一个纯电阻，且该电阻越小越好。当金属在半导体表面沉积时，由于接触势垒的存在，其I-V曲线将呈现整流特性，即形成肖特基接触。获得好的欧姆接触的方法之一是重掺杂，它可使势垒变薄，增大隧穿电流。而对于SiC材料来说，很难做到高掺杂，而且这种方法做出的最小接触电阻也受限于掺杂浓度。所以，除了利用高掺杂材料制备隧穿欧姆接触之外，在宽禁带半导体上制备欧姆接触最普遍的方法是沉积金属之后退火，以引起沉积金属层与半导体衬底之间的互扩散与化学反应，从而降低势垒高度或者厚度。但要在SiC表面制作比接触电阻低的欧姆接触比其他半导体要困难，且比接触电阻的值高度依赖于晶片表面载流子浓度、接触金属的选择、晶片表面的预处理、合金化热退火的条件等。

关于利用激光辐照制备半导体欧姆接触从上世纪70年代开始已有报道，而针对SiC欧姆接触制备方面的报导还比较少。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的缺失和不足，提出一种在SiC上制备欧姆接触的方法，其步骤如下：

(1)清洁SiC衬底表面；

(2)以波长小于500nm的激光在高真空、惰性气体或惰性液体保护氛围中对上述材料表面需要制备欧姆接触的部位进行辐照；

(3)在经过激光辐照处理的衬底表面制备接触层，形成欧姆接触。

本发明引入激光辐照技术对SiC衬底进行处理，能使电极材料在SiC表面附着之后无需后续热处理直接获得性能良好的欧姆接触。

本发明具有如下优点：①适用于多种类型的SiC材料，尤其是对于半绝缘型SiC，可省去传统制作工艺中的掺杂或外延等步骤，大大简化工艺流程；②可避免热处理过程对接触层的组分、表面形貌等的影响；③可精确控制处理范围。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述

实施例1

采用n型4H-SiC为衬底，将衬底表面清洗干净，使用波长248nm、单脉冲能量250mJ的脉冲激光聚焦后在氩气氛围中对衬底表面需要制备欧姆接触的区域进行辐照，再采用磁控溅射法在上述衬底表面溅射一层Ni金属，得到欧姆接触。

实施例2

采用n型4H-SiC为衬底，将衬底表面清洗干净，使用波长248nm的脉冲激光聚焦后在5×10^-4Pa高真空氛围中对衬底表面需要制备欧姆接触的区域进行辐照，再采用磁控溅射法在上述衬底表面溅射一层Ti金属，得到欧姆接触。

实施例3

采用半绝缘型4H-SiC为衬底，将衬底表面清洗干净，使用波长248nm的脉冲激光聚焦后在氩气氛围中对衬底表面需要制备欧姆接触的区域进行辐照，再采用磁控溅射法在上述衬底表面溅射一层Ni金属，得到欧姆接触。

实施例4

采用半绝缘型4H-SiC为衬底，将衬底表面清洗干净，使用波长310nm的脉冲激光聚焦后在5×10^-4Pa高真空氛围中对衬底表面需要制备欧姆接触的区域进行扫描辐照，再采用磁控溅射法在上述衬底表面溅射Si/Ti/Au复合层，得到欧姆接触。

如所周知，对于导电型的SiC，传统的方法是先制备接触层再进行热处理，因此接触层的表面形貌、组分等等都将受到热处理的影响。而对于半绝缘型SiC，要在其表面制备欧姆接触是比较麻烦的，按照传统方法需要先在半绝缘SiC表面制备一层重掺杂层，再在重掺杂层上制备接触层，最后进行热处理。而使用本发明中的方法，不仅对于导电型的SiC工艺变得简单，同样可以使半绝缘型SiC在经过激光辐照后直接与接触层形成欧姆接触，省去中间制备重掺杂层的步骤，大大简化了工艺流程。

综上所述，本发明利用衬底SiC与激光相互作用后性能的改变，使电极材料沉积在衬底表面之后无需进一步热处理就可直接得到欧姆接触，简化了工艺流程，避免了热处理过程对接触层性能的影响，为提高以SiC为衬底的半导体器件的质量提供技术支持。