一種垂直型多電流通道SiC光導(dǎo)開關(guān)及其制作方法與流程

本發(fā)明屬于光導(dǎo)開關(guān)制備領(lǐng)域，具體涉及一種垂直型多電流通道sic光導(dǎo)開關(guān)及其制作方法。

背景技術(shù)：

光導(dǎo)開關(guān)由于響應(yīng)快、功率容量大、重復(fù)頻率高、抖動小、抗干擾能力強等優(yōu)點，在脈沖功率系統(tǒng)具有十分廣闊的應(yīng)用前景，是當(dāng)前超快大功率半導(dǎo)體開關(guān)領(lǐng)域的研究熱點之一。sic擊穿場強大、熱導(dǎo)率高，可滿足更高電壓、更大電流(功率)和高重頻的應(yīng)用需求，是當(dāng)前最適合制備光導(dǎo)開關(guān)的材料。但是通常的橫向光導(dǎo)開關(guān)耐壓能力不足，難以勝任超高電壓下使用情況，并且大電流通過開關(guān)時的集中現(xiàn)象也容易使器件發(fā)熱，性能退化。因此，本發(fā)明提出一種垂直型多電流通道sic光導(dǎo)開關(guān)來分散電流，減小電流密度，從而提高開關(guān)耐壓能力及可靠性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種垂直型多電流通道sic光導(dǎo)開關(guān)及其制作方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。

為達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種垂直型多電流通道sic光導(dǎo)開關(guān)的制作方法，具體包括以下步驟：

首先對sic襯底做拋光處理，然后采用lift-off工藝將所需電極圖形轉(zhuǎn)移到sic襯底一側(cè)表面，利用磁控濺射工藝在sic襯底電極圖形上依次制作ti層和w層，在w層上利用真空蒸發(fā)鍍膜工藝依次制作au層和nicr層，完成接觸電極的制作，對制作完接觸電極的sic襯底進行去膠，去膠后在sic襯底的另一側(cè)表面用蒸發(fā)鍍膜蒸鍍金鍺鎳合金層，通過退火處理得到sic光導(dǎo)開關(guān)。

進一步的，對sic襯底做拋光處理，去除sic襯底表面的氧化物。

進一步的對sic襯底做拋光處理：將sic襯底依次通過丙酮、酒精、去離子水各超聲清洗5-10min，然后用濃h2so4浸泡5-10min，再依次通過丙酮、酒精和去離子水各超聲清洗5-10min，然后通過氮氣吹干。

進一步的，采用lift-off工藝，將所需圖形轉(zhuǎn)移到sic襯底表面，具體的：將拋光后的sic襯底安裝在甩膠機上，在拋光后的sic襯底表面滴入光刻膠，然后通過甩膠機勻速轉(zhuǎn)動即得到均勻的、沒有缺陷的光刻膠膜；將得到光刻膠膜的sic襯底置于90-110℃的加熱臺上，烘烤85-95s；用波長為360-370nm的紫外光曝光175-185s，結(jié)束后取下樣品；將曝光后的sic襯底置于正膠顯影液不少于55s，用去離子水沖洗不少于30s，除掉顯影液殘留，再用氮氣吹干即可得到光刻后帶有電極圖像的sic襯底。

進一步的，采用光刻膠為正性光刻膠sun-110p；甩膠機轉(zhuǎn)速為2000轉(zhuǎn)/min-3000轉(zhuǎn)/min。

進一步的，磁控濺射過程中在ar氣氛圍下進行，功率為80w，濺射氣壓為1.2pa。

進一步的，對制作完接觸電極的sic襯底進行去膠，將制作完接觸電極的sic襯底依次通過丙酮、酒精、去離子水各超聲清洗3-5min，去除圓孔內(nèi)的膠，同時膠上附著的金屬也會脫落。

進一步的，其中酒精濃度大于95％，濃硫酸濃度大于95％。

進一步的，通過在惰性氣體氛圍下在700-800℃下退火50-70s完成退火處理。

一種垂直型多電流通道sic光導(dǎo)開關(guān)，sic襯底一面為接觸電極，sic襯底另一面為全電極，sic襯底中間為多個通光孔，通光孔的半徑為80μm，sic襯底的半徑為750μm，所述sic光導(dǎo)開關(guān)的ti層為40nm、w層為100nm、nicr層為20nm、au層為150nm。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：

本發(fā)明一種垂直型多電流通道sic光導(dǎo)開關(guān)及其制作方法，首先采用lift-off工藝將所需電極圖形轉(zhuǎn)移到sic襯底一側(cè)表面，利用磁控濺射工藝在sic襯底電極圖形上依次制作ti層和w層，然后在w層上利用真空蒸發(fā)鍍膜工藝依次制作au層和nicr層，從而完成接觸電極的制作，對制作完接觸電極的sic襯底進行去膠，使襯底形成多電流通道的，采用多電流通道的方法來減小現(xiàn)有開關(guān)中出現(xiàn)的電流絲效應(yīng)，電流絲效應(yīng)是電流集中在局部區(qū)域，會使得該區(qū)域溫度升高很多，從而導(dǎo)致開關(guān)熱損壞，降低器件壽命；多電流通道將電流分散在開關(guān)中，減少了熱集中，增加了光導(dǎo)開光的壽命；去膠后在sic襯底的另一側(cè)表面用蒸發(fā)鍍膜蒸鍍金鍺鎳合金層，通過退火處理得到sic光導(dǎo)開關(guān)，通過在sic光導(dǎo)開關(guān)上設(shè)置多電流通道，減小電流密度，從而提高開關(guān)耐壓能力及可靠性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明俯視圖。

圖2為本發(fā)明截面示意圖。

圖3為本發(fā)明實物圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細描述：

一種垂直型多電流通道sic光導(dǎo)開關(guān)的制作方法，具體包括以下步驟：

首先對sic襯底做拋光處理，然后采用lift-off工藝將所需電極圖形轉(zhuǎn)移到sic襯底一側(cè)表面，利用磁控濺射工藝在sic襯底電極圖形上依次制作ti層和w層，在w層上利用真空蒸發(fā)鍍膜工藝依次制作au層和nicr層，完成接觸電極的制作，對制作完接觸電極的sic襯底進行去膠，去膠后在sic襯底的另一側(cè)表面用蒸發(fā)鍍膜蒸鍍金鍺鎳合金層，通過退火處理得到sic光導(dǎo)開關(guān)。

具體的，對sic襯底做拋光處理，去除sic襯底表面的氧化物；

首先將sic襯底依次通過丙酮、酒精、去離子水各超聲清洗5-10min，然后用濃h2so4浸泡5-10min，再依次通過丙酮、酒精和去離子水各超聲清洗5-10min，然后通過氮氣吹干，置于光學(xué)顯微鏡下觀察，看表面是否潔凈，采用這種處理方法除去sic襯底表面的氧化物；其中酒精濃度大于95％，濃硫酸濃度大于95％；

然后采用lift-off工藝，將所需圖形轉(zhuǎn)移到sic襯底表面，具體的：將拋光后的sic襯底安裝在甩膠機上，在拋光后的sic襯底表面滴入光刻膠，然后通過甩膠機勻速轉(zhuǎn)動即得到均勻的、沒有缺陷的光刻膠膜；采用光刻膠為正性光刻膠sun-110p；甩膠機轉(zhuǎn)速為2000轉(zhuǎn)/min-3000轉(zhuǎn)/min；將得到光刻膠膜的sic襯底進行前烘：將樣品置于90-110℃的加熱臺上，烘烤85-95s；通過前烘揮發(fā)光刻膠膜中的溶劑，減小灰塵對光刻膠膜的污染，同時由于光刻膠膜高速旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的應(yīng)力，提高了光刻膠膜與襯底之間的黏附性；使用ure2000光刻機，用顯微鏡將前烘后的sic襯底與掩模板上所選圖形進行對準，然后用波長為360-370nm的紫外光曝光175-185s，結(jié)束后取下樣品，要注意不能接觸短波長光源以免發(fā)生二次曝光；將曝光后的sic襯底置于正膠顯影液不少于55s，用去離子水沖洗不少于30s，除掉顯影液殘留，再用氮氣吹干即可得到光刻后帶有電極圖像的sic襯底，在顯微鏡下觀測光刻后的圖形是否完整；

利用磁控濺射工藝在sic襯底電極圖形上依次制作ti層和w層，磁控濺射過程中在ar氣氛圍下進行，功率為20-180w，濺射氣壓為1.1-1.3pa；

對制作完接觸電極的sic襯底進行去膠，將制作完接觸電極的sic襯底依次通過丙酮、酒精、去離子水各超聲清洗3-5min，去除圓孔內(nèi)的膠，同時膠上附著的金屬也會脫落，其中酒精濃度大于95％，濃硫酸濃度大于95％。

在sic襯底的另一側(cè)面采用真空蒸發(fā)鍍膜蒸鍍金鍺鎳合金層；真空度為5×10^-4pa。

制作完成的sic襯底與金屬層之間的接觸是肖特基接觸，通過在惰性氣體氛圍下在700-800℃下退火50-70s，使金屬與半導(dǎo)體間形成電阻較小的化合物來降低接觸電阻，所得到的sic光導(dǎo)開關(guān)最小比接觸電阻率為6.86×10^-7ω·cm²，實現(xiàn)了良好的歐姆接觸，其中惰性氣體為氬氣或氮氣中的一種。

如圖1至圖3所示，根據(jù)一種垂直型多電流通道sic光導(dǎo)開關(guān)的制作方法制備的垂直型多電流通道sic光導(dǎo)開關(guān)，sic襯底一面為接觸電極，sic襯底另一面為全電極，sic襯底中間為多個通光孔，通光孔的半徑為80μm，sic襯底的半徑為750μm，所述sic光導(dǎo)開關(guān)的ti層為40nm、w層為100nm、nicr層為20nm、au層為150nm。