一種碳化硅歐姆接觸形成方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種碳化硅歐姆接觸形成方法，該形成方法包括如下步驟：1）首先在需要形成n型和p型歐姆接觸的區(qū)域分別進行離子注入；2）在SiC材料表面淀積一層碳層；3）進行的高溫退火，退火后去除所述碳層；再進行犧牲氧化工藝，去除SiC材料表面的損傷層；4）淀積歐姆接觸金屬并進行圖形化，去除在歐姆接觸區(qū)域以外的金屬，只保留歐姆接觸區(qū)內(nèi)的金屬；5）進行快速熱退火，退火后在P++區(qū)和N++區(qū)分別形成了p型歐姆接觸和n型歐姆接觸。本方法可同時形成n型和p型歐姆接觸，減少工藝步驟，降低工藝成本。
【專利說明】一種碳化硅歐姆接觸形成方法
[0001]
技術領域
[0002]本發(fā)明涉及一種碳化硅歐姆接觸形成方法。
[0003]
【背景技術】
[0004]碳化硅(SiC)器件中的一個關鍵技術是歐姆接觸的形成。歐姆接觸的質(zhì)量直接關系到器件導通電阻的大小和長期可靠性。高質(zhì)量低接觸電阻值的歐姆接觸的形成有兩個條件，一是重摻雜，二是形成低接觸勢皇層。其中，根據(jù)低接觸勢皇的要求，SiC材料中P型歐姆和η型歐姆接觸所用的金屬材料有所不同。η型歐姆接觸所用的金屬材料一般為Ni或者TiNi，其中Ni反應生成Ni2Si ,Ti反應生成Ti3SiC4等化合物。P型歐姆接觸所用的金屬材料一般為TiAl，或NiTiAl三元金屬，其中Al反應生成Al4C3，另外Al也有補充摻雜的效果。因此，η
型歐姆接觸和P型歐姆接觸金屬方案不一樣，往往需要分開進行單獨工藝。
[0005]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有技術中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種碳化硅歐姆接觸形成方法，該方法可同時形成η型和P型歐姆接觸，減少工藝步驟，降低工藝成本。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案:
一種碳化硅歐姆接觸形成方法，所述形成方法包括如下步驟:
1)首先在需要形成η型和P型歐姆接觸的區(qū)域分別進行離子注入；
2)在SiC材料表面淀積一層碳層；
3)進行的高溫退火，退火后去除所述碳層;再進行犧牲氧化工藝，去除SiC材料表面的損傷層；
4)淀積歐姆接觸金屬并進行圖形化，去除在歐姆接觸區(qū)域以外的金屬，只保留歐姆接觸區(qū)內(nèi)的金屬；
5)進行快速熱退火，退火后在P++區(qū)和N++區(qū)分別形成了P型歐姆接觸和η型歐姆接觸。
[0008]進一步，步驟I)中η型注入離子是氮離子或磷離子，注入濃度大于lE19cm—3，在表面到內(nèi)部200-300nm深度形成高濃度的摻雜。
[0009]進一步，步驟I)中P型區(qū)注入離子為鋁離子，并且P型區(qū)分為上下兩層注入?yún)^(qū)域，在上層注入濃度大于5E20cm-3，上層為表面到內(nèi)部100-200nm深度；在下層注入的濃度為1E19-1E20 cm—3之間，下層為上層以下100-200nm深度。
[0010]進一步，步驟I)中離子注入的均在500°C的溫度下進行。
[0011]進一步，步驟2)中所述碳層的厚度為20nm-200nm。
[0012]進一步，步驟3)中高溫退火的溫度為1600-1800°C，退火時間為5-30分鐘。
[0013I進一步，步驟3)中所述損傷層的厚度為10-20nm。[ΟΟ? 4] 進一步，步驟4)中所述歐姆接觸金屬為Ti和Ni。
[0015]進一步，上層歐姆接觸金屬為Ti，Ti的厚度為10nm-20nm，下層歐姆接觸金屬為Ni時，Ni的厚度為80-150nm ο
[0016]進一步，步驟5)中退火溫度為950°C_1050°C，退火時間為1-5分鐘。
[0017]本發(fā)明具有以下有益技術效果:
本申請的方法分別利用離子注入形成η型和P型重摻雜，淀積同一金屬材料并進行快速熱退火，同時形成η型和P型碳化硅歐姆接觸。本發(fā)明可用于如SiC MOSFET、IGBT等各種SiC
器件的歐姆接觸，可同時形成η型和P型歐姆接觸，減少工藝步驟，降低工藝成本。
[0018]
【附圖說明】
[0019]圖1為通過本發(fā)明的方法同時形成η型和P型碳化硅歐姆接觸的示意圖；
圖2為本發(fā)明進行離子注入的結構示意圖；
圖3為本發(fā)明在SiC材料表面淀積一層碳層的結構示意圖；
圖4為本發(fā)明進行的高溫退火，再進行犧牲氧化工藝的結構示意圖；
圖5為本發(fā)明淀積歐姆接觸金屬并進行圖形化的結構示意圖；
圖6為本發(fā)明進行快速熱退火的結構示意圖；
圖中1-SiC外延層、2-η型歐姆接觸、3-ρ型歐姆接觸、4-上層、5-下層、6-碳層、7- Ti層、8- Ni層。
[0020]
【具體實施方式】
[0021]下面，參考附圖，對本發(fā)明進行更全面的說明，附圖中示出了本發(fā)明的示例性實施例。然而，本發(fā)明可以體現(xiàn)為多種不同形式，并不應理解為局限于這里敘述的示例性實施例。而是，提供這些實施例，從而使本發(fā)明全面和完整，并將本發(fā)明的范圍完全地傳達給本領域的普通技術人員。
[0022]為了易于說明，在這里可以使用諸如“上”、“下”“左” “右”等空間相對術語，用于說明圖中示出的一個元件或特征相對于另一個元件或特征的關系。應該理解的是，除了圖中示出的方位之外，空間術語意在于包括裝置在使用或操作中的不同方位。例如，如果圖中的裝置被倒置，被敘述為位于其他元件或特征“下”的元件將定位在其他元件或特征“上” O因此，示例性術語“下”可以包含上和下方位兩者。裝置可以以其他方式定位(旋轉(zhuǎn)90度或位于其他方位)，這里所用的空間相對說明可相應地解釋。
[0023]如圖1所示，實際的歐姆接觸圖形會有多種不同形式，但都可以用本發(fā)明的方法。在上層4中鋁離子的注入濃度大于lE21cm—3，退火后靠近表面的部分區(qū)域會形成非晶或多晶結構，內(nèi)部部分區(qū)域容易形成3C結構。3C結構降低了禁帶寬度和勢皇高度，同時過量的鋁原子也可以在退火中與SiC和Ti/Ni反應，容易形成好的歐姆接觸。
[0024]本方法分為如下步驟:
步驟一:如圖2所示，首先在需要形成η型和P型歐姆接觸的區(qū)域分別進行離子注入。η型注入離子可以是氮離子或磷離子，注入濃度大于lE19cm—3，在表面到內(nèi)部200-300nm深度形成高濃度的摻雜，高的摻雜濃度利于形成好的歐姆接觸。P型區(qū)注入離子為鋁離子，在上層4注入濃度大于5E20cm—3，上層4為表面到內(nèi)部100-200nm深度;在下層5注入的濃度為1E19-1E20 cm—3之間，下層5為上層4以下100-200nm深度。上層4的注入濃度非常高，退火后靠近表面的部分區(qū)域會形成非晶或多晶結構，內(nèi)部部分區(qū)域容易形成3C結構，3C結構降低了禁帶寬度和勢皇高度，容易形成好的歐姆接觸。離子注入都在500°C的溫度下進行，離子注入的工藝方法為本行業(yè)工程師所熟知，在此不再贅述。
[0025]步驟二:如圖3所示，在SiC外延層I表面淀積一層薄的碳層6，碳層6的厚度可以為20nm-200nm，碳層6的目的是為了在高溫激活退火時保護SiC表面不退化。
[0026]步驟三:如圖4所示，進行1600-1800°C的高溫退火，退火時間可以是5分鐘至30分鐘之間。注入離子的激活效率直接與退火溫度有關，溫度越高激活率也就越高。退火后去除表面的碳層6。再進行犧牲氧化工藝，去除表面約1nm的損傷層。
[0027]步驟四:如圖5所示，淀積歐姆接觸金屬，金屬為Ti和Ni。并進行圖形化，去除在歐姆接觸區(qū)域以外的金屬，只保留歐姆接觸區(qū)內(nèi)的金屬。工藝方法為行業(yè)內(nèi)技術人員所熟知，在此不再贅述。上層歐姆接觸金屬為Ti，Ti的厚度為10nm-20nm，下層歐姆接觸金屬為Ni時，Ni的厚度為80-150nmo
[0028]步驟五:如圖6所示，進行快速熱退火，退火溫度可以是950°C-1050°C之間，退火時間在I分鐘-5分鐘之間，退火后在P++區(qū)和N++區(qū)分別形成了P型歐姆接觸3和η型歐姆接觸2。
[0029]上面所述只是為了說明本發(fā)明，應該理解為本發(fā)明并不局限于以上實施例，符合本發(fā)明思想的各種變通形式均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1.一種碳化硅歐姆接觸形成方法，其特征在于，所述形成方法包括如下步驟: 1)首先在需要形成η型和P型歐姆接觸的區(qū)域分別進行離子注入； 2)在SiC材料表面淀積一層碳層； 3)進行的高溫退火，退火后去除所述碳層;再進行犧牲氧化工藝，去除SiC材料表面的損傷層； 4)淀積歐姆接觸金屬并進行圖形化，去除在歐姆接觸區(qū)域以外的金屬，只保留歐姆接觸區(qū)內(nèi)的金屬； 5)進行快速熱退火，退火后在P++區(qū)和N++區(qū)分別形成了P型歐姆接觸和η型歐姆接觸。2.根據(jù)權利要求1所述的碳化硅歐姆接觸形成方法，其特征在于，步驟I)中η型注入離子是氮離子或磷離子，注入濃度大于lE19cm—3，在表面到內(nèi)部100-300nm深度形成高濃度的摻雜。3.根據(jù)權利要求1所述的碳化硅歐姆接觸形成方法，其特征在于，步驟I)中P型區(qū)注入離子為鋁離子，并且P型區(qū)分為上下兩層注入?yún)^(qū)域，在上層注入濃度大于5E20cm-3，上層為表面到內(nèi)部100-200nm深度；在下層注入的濃度為1E19-1E20 cm—3之間，下層為上層以下100-200nm 深度。4.根據(jù)權利要求1所述的碳化硅歐姆接觸形成方法，其特征在于，步驟I)中離子注入的均在500 °C的溫度下進行。5.根據(jù)權利要求1所述的碳化硅歐姆接觸形成方法，其特征在于，步驟2)中所述碳層的厚度為 20nm-200nmo6.根據(jù)權利要求1所述的碳化硅歐姆接觸形成方法，其特征在于，步驟3)中高溫退火的溫度為1600-1800 °C，退火時間為5-30分鐘。7.根據(jù)權利要求1所述的碳化硅歐姆接觸形成方法，其特征在于，步驟3)中所述損傷層的厚度為10_20nmo8.根據(jù)權利要求1所述的碳化硅歐姆接觸形成方法，其特征在于，步驟4)中所述歐姆接觸金屬為Ti和Ni。9.根據(jù)權利要求3所述的碳化硅歐姆接觸形成方法，其特征在于，上層歐姆接觸金屬為打，11的厚度為1011111-2011111，下層歐姆接觸金屬為附時，附的厚度為80-15011111010.根據(jù)權利要求1所述的碳化硅歐姆接觸形成方法，其特征在于，步驟5)中退火溫度為950 °C-1050 °C，退火時間為1-5分鐘。
【文檔編號】H01L21/04GK106024597SQ201610366410
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月30日
【發(fā)明人】倪煒江, 李明山, 張敬偉, 牛喜平, 喬慶楠
【申請人】北京世紀金光半導體有限公司