欧姆接触电极、其制备方法及碳化硅半导体器件与流程

本申请涉及半导体，具体而言，涉及一种欧姆接触电极、其制备方法及碳化硅半导体器件。

背景技术：

1、在传统电极中第二代半导体材料，具有较好的电子迁移率、带隙等材料特性，在卫星通讯、移动通讯以及光通讯等领域有较为广泛的应用。但该材料资源稀缺、有毒性且污染环境，应用受到限制。第三代半导体，在高温、高耐压以及承受大电流等多个方面具备明显的优势，更适合于制作高频、抗辐射及大功率器件。其中第三代半导体材料可以是sic材料，其具有大于硅材料3倍的禁带宽度，大于10倍的临界击穿电场强度和大于3倍的热导率，第一二代半导体材料工艺已经逐渐接近物理极限，摩尔定律逐渐失效。第三代则有望突破传统半导体技术的瓶颈，与第一代、第二代半导体技术互补，对节能减排和经济增长将发挥重要作用。

2、目前，在sic半导体器件的制作工艺中，通常是形成包括欧姆接触层和电极层的结构，上述欧姆接触层能够用于降低电极结构的降低接触电阻。上述sic半导体器件中的电极工艺还可以沿用si基半导体器件的传统制备工艺，在形成欧姆接触层和电极层的步骤之间增加形成单层阻挡结构的步骤。然而，上述阻挡结构容易受到sic材料特性和工作环境变化的影响，如工作环境处于高温条件下，易导致阻挡层的杂质阻挡效果减弱，从而影响该电极结构的稳定性，进而导致具有该电极结构的器件性能和寿命降低。

技术实现思路

1、本申请提供一种欧姆接触电极、其制备方法及碳化硅半导体器件，以解决相关技术中电极结构的稳定性较差，从而导致具有其的器件性能降低的技术问题。

2、根据本申请的一个方面，提供了一种欧姆接触电极，包括：欧姆接触层，具有第一表面；阻挡结构，位于欧姆接触层的具有所述第一表面的一侧，且阻挡结构包括沿第一方向顺序层叠的多层阻挡层，多层阻挡层中位于最外侧的阻挡层的体积密度大于其余阻挡层的体积密度，第一方向为背离第一表面的方向；电极层，位于阻挡结构背离欧姆接触层的一侧。

3、可选地，多层阻挡层中靠近欧姆接触层的最外侧阻挡层为第一阻挡层，多层阻挡层中靠近电极层的最外侧阻挡层为第二阻挡层，第一阻挡层和所述第二阻挡层的体积密度不同。

4、可选地，第一阻挡层的体积密度小于第二阻挡层的体积密度。

5、可选地，多层阻挡层中具有位于第一阻挡层和第二阻挡层之间的中间阻挡层，中间阻挡层的体积密度小于第二阻挡层的体积密度，且中间阻挡层的厚度分别大于第一阻挡层的厚度和第二阻挡层的厚度。

6、可选地，第一阻挡层、中间阻挡层和第二阻挡层的厚度比为1:(3～5):1。

7、可选地，欧姆接触电极还包括粘附层，粘附层位于阻挡结构与欧姆接触层之间。

8、根据本申请的另一方面，提供了一种上述欧姆接触电极的制备方法，包括以下步骤：在基体上形成欧姆接触层；在欧姆接触层上形成阻挡结构，其中，阻挡结构包括沿第一方向顺序层叠的多层阻挡层，多层阻挡层中位于最外侧的阻挡层的体积密度大于其余阻挡层的体积密度，欧姆接触层的靠近阻挡结构的一侧表面为第一表面，第一方向为背离第一表面的方向；在阻挡结构上形成电极层。

9、可选地，形成阻挡结构的步骤包括：采用沉积工艺在第一温度下形成位于第一表面上的第一阻挡层；采用沉积工艺在第二温度下形成位于第一阻挡层上的中间阻挡层，第二温度低于第一温度；采用沉积工艺在第三温度下形成位于中间阻挡层上的第二阻挡层，第三温度高于第一温度和第二温度。

10、可选地，第一温度为300～400℃，第三温度为400～500℃，第二温度低于50℃。

11、根据本申请的另一方面，提供了一种碳化硅半导体器件，包括欧姆接触电极，该欧姆接触电极为上述的欧姆接触电极，或该欧姆接触电极由上述的制备方法制备得到。

12、通过本申请的技术方案，提供了一种欧姆接触电极，至少包括顺序层叠的欧姆接触层、阻挡结构和电极层，电极层位于阻挡结构背离欧姆接触层的一侧，阻挡结构位于欧姆接触层的具有第一表面的一侧，由于上述阻挡结构包括沿背离第一表面的方向顺序层叠的多层阻挡层，多层阻挡层中位于最外侧的阻挡层的体积密度大于其余阻挡层的体积密度，从而通过上述两侧高致密性的阻挡结构设计，能够分批次阻挡欧姆接触层和电极层中材料的相互扩散，实现了应力的逐层释放，提高了膜层质量，进而保证了电极结构的稳定性。其中，对于电极结构中的欧姆接触层，由于靠近其的外侧阻挡层具有较高的致密性，从而能够起到第一道阻挡，用于阻挡欧姆接触层中材料向电极层的扩散，对于电极结构中的电极层，由于靠近其的外侧阻挡层也具有较高的致密性，从而能够起到另一道阻挡，用于阻挡电极层中材料向欧姆接触层的扩散，而对于位于内侧的阻挡层，其不仅能够实现对电极层与欧姆接触层中材料相互扩散的阻挡，而且由于其致密性相比于外侧阻挡层较低，从而可以通过进一步对其厚度进行优化，在避免电极电阻较大的同时，实现了阻挡层的快速成膜，降低了工艺成本，提高了工艺效率。因此，采用本申请的上述电极结构，不仅提升了扩散阻挡能力，从而能够保证电极结构的稳定性，提高了具有该电极结构的器件性能，还降低了器件的工艺成本，提高了器件的工艺效率，最终提高了器件的综合性能。

技术特征：

1.一种欧姆接触电极，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的欧姆接触电极，其特征在于，所述多层阻挡层中靠近欧姆接触层的最外侧阻挡层为第一阻挡层，所述多层阻挡层中靠近电极层的最外侧阻挡层为第二阻挡层，所述第一阻挡层和所述第二阻挡层的体积密度不同。

3.根据权利要求2所述的欧姆接触电极，其特征在于，所述第一阻挡层的体积密度小于所述第二阻挡层的体积密度。

4.根据权利要求3所述的欧姆接触电极，其特征在于，所述多层阻挡层中具有位于所述第一阻挡层和所述第二阻挡层之间的中间阻挡层，所述中间阻挡层的体积密度小于所述第二阻挡层的体积密度，且所述中间阻挡层的厚度分别大于所述第一阻挡层的厚度和所述第二阻挡层的厚度。

5.根据权利要求4所述的欧姆接触电极，其特征在于，所述第一阻挡层、所述中间阻挡层和所述第二阻挡层的厚度比为1:(3～5):1。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的欧姆接触电极，其特征在于，所述欧姆接触电极还包括粘附层，所述粘附层位于所述阻挡结构与所述欧姆接触层之间。

7.一种权利要求1至6中任一项所述的欧姆接触电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，形成所述阻挡结构的步骤包括：

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述第一温度为300～400℃，所述第三温度为400～500℃，所述第二温度低于50℃。

10.一种碳化硅半导体器件，包括欧姆接触电极，其特征在于，所述欧姆接触电极为权利要求1至6中任一项所述的欧姆接触电极，或所述欧姆接触电极由权利要求7至9中任一项所述的制备方法制备得到。

技术总结
本申请公开了一种欧姆接触电极、其制备方法及碳化硅半导体器件。该欧姆接触电极包括：欧姆接触层，具有第一表面；阻挡结构，位于欧姆接触层的具有第一表面的一侧，且阻挡结构包括沿第一方向顺序层叠的多层阻挡层，多层阻挡层中位于最外侧的阻挡层的体积密度大于其余阻挡层的体积密度，第一方向为背离第一表面的方向；电极层，位于阻挡结构背离欧姆接触层的一侧。采用本申请的电极结构，通过两侧高致密性的阻挡结构设计，能够分批次阻挡欧姆接触层和电极层中材料的相互扩散，实现了应力的逐层释放，提高了膜层质量，从而保证了电极结构的稳定性。

技术研发人员：张鹏,冯尹
受保护的技术使用者：珠海格力电子元器件有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15