在碳化硅基板上形成欧姆接触的系统的制作方法

1.本实用新型涉及一种形成欧姆接触的系统，尤其是指一种在碳化硅基板上形成欧姆接触的系统。


背景技术：

2.碳化硅属于iii
‑
vi宽带族半导体材料，主要用于功率器件的制备。在功率器件的制备中，一个重要的步骤是在碳化硅基板上形成金属电极。目前主要的金属电极材料是金属镍，传统的电极制备方法是采用真空蒸镀的方法在碳化硅上形成金属镍层，然后通过后处理的方法(脉冲激光辐射或者离子注入)使得金属镍和碳化硅直接形成欧姆接触。由于碳化硅具有共价键的结构，所以具有很强的化学稳定性和物理稳定性(熔点＝～2730℃)。如果要在碳化硅和金属镍之间形成欧姆接触，就需要镍原子有效且均匀掺杂到碳化硅的结构中，但是目前这些物理蒸镀和直接掺杂的技术存在成本高、可控性有限的问题。


技术实现要素：

3.本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种更加简单高效的在碳化硅基板上形成欧姆接触的系统。
4.为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种在碳化硅基板上形成欧姆接触的方法，包括以下步骤，
5.s10、使用皮秒激光或飞秒激光聚焦在碳化硅基板的表面，通过控制激光的能量和光斑的尺寸形成微纳结构；
6.s20、使用打印的方法，在碳化硅表面的微纳结构区涂覆一层金属镍的纳米墨水，然后通过干燥除去溶剂；
7.s30、使用长脉宽紫外激光辐照在碳化硅表面的微纳结构区金属镍的纳米墨水涂覆，在惰性气体的保护下烧结纳米颗粒，形成一个连续的金属镍涂层，在金属镍和碳化硅的微纳结构界面区域形成镍的掺杂。
8.进一步的，飞秒激光的脉宽为250
‑
950fs，波长为1030
‑
1064nm，515
‑
532nm，343
‑
355nm。
9.进一步的，皮秒激光的脉宽为小于15ps，波长为1030
‑
1064nm，515
‑
532nm，343
‑
355nm。
10.进一步的，长脉宽紫外激光的脉宽大于10ns，波长为355nm或者266nm。
11.本实用新型还提供了一种在碳化硅基板上形成欧姆接触的系统，包括，
12.超快激光模组、纳米墨水打印模组、长脉宽纳秒紫外激光模组及机械平台；
13.所述机械平台用于承载碳化硅基板；
14.所述超快激光模组设于机械平台上方，用于在碳化硅基板上形成微纳结构；
15.所述纳米墨水打印模组设于机械平台上方，用于在碳化硅表面的微纳结构区涂覆一层金属镍的纳米墨水；
16.所述长脉宽纳秒紫外激光模组设于机械平台上方，用于在涂覆一层金属镍的纳米墨水的碳化硅基板上形成连续的金属镍涂层。
17.进一步的，所述超快激光模组用于产生飞秒激光或皮秒激光，飞秒激光的脉宽为250
‑
950fs，波长为1030
‑
1064nm，515
‑
532nm，343
‑
355nm；皮秒激光的脉宽为小于15ps，波长为1030
‑
1064nm，515
‑
532nm，343
‑
355nm。
18.进一步的，所述长脉宽纳秒紫外激光模组用于产生长脉宽紫外激光，长脉宽紫外激光的脉宽大于10ns，波长为355nm或者266nm。
19.进一步的，所述超快激光模组包括依次排列的超快激光器、第一扩束器、第一反射镜、第一振镜及第一场镜。
20.进一步的，所述长脉宽纳秒紫外激光模组包括依次排列的长脉宽纳秒紫外激光器、第二扩束器、第二反射镜、第二振镜及第二场镜。
21.进一步的，所述纳米墨水打印模组包括墨水容纳罐、墨水打印喷嘴及墨水导入装置。
22.本实用新型的有益效果在于：
23.第一方面：在碳化硅基板上形成欧姆接触的方法中，使用皮秒激光或飞秒激光聚焦在碳化硅基板的表面形成微纳结构，形成巨大的接触表面，增加了碳化硅的活化，同时飞秒激光对非加工区域的热影响小；然后碳化硅表面的微纳结构区涂覆一层金属镍的纳米墨水，然后通过干燥除去溶剂，金属镍的纳米颗粒是高活性的颗粒，在空气中和容易和氧气结合燃烧，而金属镍的纳米墨水由于在有机配体的保护下呈现稳定状态可以通过打印技术附加烧结技术形成稳定金属层；接着使用长脉宽紫外激光辐照在碳化硅表面的微纳结构区金属镍的纳米墨水涂覆形成一个连续的金属镍涂层，该过程能够高效地制作出质量更高的欧姆接触。
24.第二方面：在碳化硅基板上形成欧姆接触的系统中，通过超快激光模组用于产生飞秒激光或皮秒激光聚焦在碳化硅基板的表面形成微纳结构，形成巨大的接触表面，增加了碳化硅的活化，同时飞秒激光对非加工区域的热影响小；然后通过纳米墨水打印模组在碳化硅表面的微纳结构区涂覆一层金属镍的纳米墨水，然后通过干燥除去溶剂，金属镍的纳米颗粒是高活性的颗粒，在空气中和容易和氧气结合燃烧，而金属镍的纳米墨水由于在有机配体的保护下呈现稳定状态可以通过打印技术附加烧结技术形成稳定金属层；接着使用长脉宽纳秒紫外激光模组产生的长脉宽紫外激光辐照在碳化硅表面的微纳结构区金属镍的纳米墨水涂覆形成一个连续的金属镍涂层，该系统能够高效地制作出质量更高的欧姆接触。
附图说明
25.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的机构获得其他的附图。
26.图1为本实用新型实施例的超快激光加工效果图；
27.图2为本实用新型实施例的纳米墨水涂覆效果图；
28.图3为本实用新型实施例的长脉宽紫外激光加工效果图；
29.图4为本实用新型实施例的在碳化硅基板上形成欧姆接触的系统示意图；
30.其中，11
‑
超快激光器、12
‑
第一扩束器、13
‑
第一反射镜、14
‑
第一振镜、15
‑
第一场镜；21
‑
墨水容纳罐、22
‑
墨水打印喷嘴；31
‑
长脉宽纳秒紫外激光器、32
‑
第二扩束器、33
‑
第二反射镜、34
‑
第二振镜、35
‑
第二场镜；41
‑
碳化硅基板、42
‑
机械平台。
具体实施方式
31.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
32.需要说明，本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
33.本实用新型的第一实施例为：一种在碳化硅基板上形成欧姆接触的方法，包括以下步骤，
34.步骤s10、如图1所示，使用皮秒激光或飞秒激光聚焦在碳化硅基板的表面，通过控制激光的能量和光斑的尺寸形成微纳结构；
35.s20、如图2所示，使用打印的方法，在碳化硅表面的微纳结构区涂覆一层金属镍的纳米墨水，然后通过干燥除去溶剂；
36.s30、如图3所示，使用长脉宽紫外激光辐照在碳化硅表面的微纳结构区金属镍的纳米墨水涂覆，在惰性气体的保护下烧结纳米颗粒，形成一个连续的金属镍涂层，在金属镍和碳化硅的微纳结构界面区域形成镍的掺杂。
37.其中，飞秒激光的脉宽为250
‑
950fs，波长为1030
‑
1064nm，515
‑
532nm，343
‑
355nm。
38.其中，皮秒激光的脉宽为小于15ps，波长为1030
‑
1064nm，515
‑
532nm，343
‑
355nm。
39.其中，长脉宽紫外激光的脉宽大于10ns，波长为355nm或者266nm。
40.本实施例中，使用皮秒激光或飞秒激光聚焦在碳化硅基板的表面形成微纳结构，形成巨大的接触表面，增加了碳化硅的活化，同时飞秒激光对非加工区域的热影响小；然后碳化硅表面的微纳结构区涂覆一层金属镍的纳米墨水，然后通过干燥除去溶剂，金属镍的纳米颗粒是高活性的颗粒，在空气中和容易和氧气结合燃烧，而金属镍的纳米墨水由于在有机配体的保护下呈现稳定状态可以通过打印技术附加烧结技术形成稳定金属层；接着使用长脉宽紫外激光辐照在碳化硅表面的微纳结构区金属镍的纳米墨水涂覆形成一个连续的金属镍涂层，该过程能够高效地制作出质量更高的欧姆接触。
41.如图4所示，本实用新型的第二实施例为一种在碳化硅基板上形成欧姆接触的系统，包括，
42.超快激光模组、纳米墨水打印模组、长脉宽纳秒紫外激光模组及机械平台；
43.所述机械平台42用于承载碳化硅基板41；
44.所述超快激光模组设于机械平台42上方，用于在碳化硅基板41上形成微纳结构；
45.所述纳米墨水打印模组设于机械平台42上方，用于在碳化硅表面的微纳结构区涂覆一层金属镍的纳米墨水；
46.所述长脉宽纳秒紫外激光模组设于机械平台42上方，用于在涂覆一层金属镍的纳米墨水的碳化硅基板上形成连续的金属镍涂层。
47.其中，所述超快激光模组用于产生飞秒激光或皮秒激光，飞秒激光的脉宽为250
‑
950fs，波长为1030
‑
1064nm，515
‑
532nm，343
‑
355nm；皮秒激光的脉宽为小于15ps，波长为1030
‑
1064nm，515
‑
532nm，343
‑
355nm。
48.其中，所述长脉宽纳秒紫外激光模组用于产生长脉宽紫外激光，长脉宽紫外激光的脉宽大于10ns，波长为355nm或者266nm。
49.其中，所述超快激光模组包括依次排列的超快激光器11、第一扩束器12、第一反射镜13、第一振镜14及第一场镜15。
50.其中，所述长脉宽纳秒紫外激光模组包括依次排列的长脉宽纳秒紫外激光器31、第二扩束器32、第二反射镜33、第二振镜34及第二场镜35。
51.其中，所述纳米墨水打印模组包括墨水容纳罐21、墨水打印喷嘴22及墨水导入装置。
52.本实施例中，通过超快激光模组用于产生飞秒激光或皮秒激光聚焦在碳化硅基板的表面形成微纳结构，形成巨大的接触表面，增加了碳化硅的活化，同时飞秒激光对非加工区域的热影响小；然后通过纳米墨水打印模组在碳化硅表面的微纳结构区涂覆一层金属镍的纳米墨水，然后通过干燥除去溶剂，金属镍的纳米颗粒是高活性的颗粒，在空气中和容易和氧气结合燃烧，而金属镍的纳米墨水由于在有机配体的保护下呈现稳定状态可以通过打印技术附加烧结技术形成稳定金属层；接着使用长脉宽纳秒紫外激光模组产生的长脉宽紫外激光辐照在碳化硅表面的微纳结构区金属镍的纳米墨水涂覆形成一个连续的金属镍涂层，该系统能够高效地制作出质量更高的欧姆接触。
53.以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。