出的凹槽窗口区域即为要做金属电极的区域，如图3f。
[0047]步骤7:在样片刻蚀槽内溅射金属Ni膜。
[0048](7a)在开窗完的样片表面涂胶，使用金属层掩膜版，光刻出金属图形，并通过磁控派射淀积厚度为80nm的金属Ni，如图3g ;
[0049](7b)在高纯Ar气环境中升温至1000°C，保持10分钟冷却至室温。
[0050]步骤8:在Ni膜上溅射Au金属合金。
[0051](Sa)在样片表面涂胶，使用金属层掩膜版，光刻出金属图形；通过磁控溅射法在两个凹槽内的金属Ni膜上淀积厚度为3 μπι的Au金属合金，通过超声波剥离形成一对厚度为80nm/3 μπι的Ni/Au金属合金欧姆接触电极，如图3h ；
[0052](8b)在Ar气环境中升温至500°C，保持5分钟冷却至室温，完成碳化硅嵌入式平面型光导开关的制作。
[0053]实施例2，制作凹槽深度均为3.5 UHbS12钝化层厚度为1.5 μ m，欧姆接触电极厚度为90nm/5 μπι的嵌入式平面型光导开关。
[0054]步骤一:对半绝缘衬底片进行刻蚀。
[0055]选用半绝缘SiC衬底样片，采用磁控溅射法在清洗后的样片表面形成铝膜作为刻蚀掩膜层，使用光刻版在形成铝膜的样片表面刻蚀出所需要的图案；将刻蚀出图案的样片清洗后采用电感耦合等离子刻蚀法在其表面进行台面刻蚀形成两个深度均为3.5 μπι，横向宽度均为3mm，纵向宽度均为8mm，边缘角为1/4圆弧的凹槽，如图3a。
[0056]步骤二:在形成凹槽的样片表面淀积Si02。
[0057]此步骤与实施例1的步骤2相同，如图3b。
[0058]步骤三:对样片进行离子注入。
[0059]此步骤与实施例1的步骤3相同，如图3c。
[0060]步骤四:在去除碳膜的样片表面形成致密绝缘氧化层。
[0061]将去除表面碳膜的样片在1100°C进行4个小时的干氧氧化，在样片表面形成厚度为20nm的S1gjC密绝缘氧化层，如图3d。
[0062]步骤五:在致密绝缘氧化层上生长3丨02钝化层。
[0063]在形成致密绝缘氧化层的样片上用PECVD法在绝缘氧化层表面淀积厚度为1.5 μ??的S12钝化层，如图3e。
[0064]步骤六:在致密绝缘层和S12钝化层对应衬底样片凹槽的位置开窗。
[0065]此步骤与实施例1的步骤6相同，如图3f。
[0066]步骤七:样片凹槽内派射金属Ni膜
[0067]首先，在开窗完的样片表面涂胶，使用金属层掩膜版，光刻出金属图形，并通过磁控派射法在两个凹槽内淀积厚度为90nm的金属Ni，如图3g ;
[0068]然后，在高纯Ar气环境中升温至1000°C，保持10分钟冷却至室温。
[0069]步骤八:在Ni膜上溅射Au金属合金。
[0070]首先，在样片表面涂胶，使用金属层掩膜版，光刻出金属图形；通过磁控溅射法在两个凹槽内金属Ni膜上淀积厚度为5 μπι的Au金属合金，通过超声波剥离形成一对厚度为90nm/5 μπι的Ni/Au金属合金欧姆接触电极，如图3h ；
[0071]然后，在Ar气环境中升温至500°C，保持5分钟冷却至室温，完成碳化硅嵌入式平面型光导开关的制作。
[0072]实施例3，制作凹槽深度均为5 μ m，S12钝化层厚度为2 μ m，欧姆接触电极厚度为100nm/7 μπι的嵌入式平面型光导开关。
[0073]步骤A:对半绝缘衬底片进行刻蚀。
[0074]选用半绝缘SiC衬底样片，采用磁控溅射法在清洗后的样片表面形成铝膜作为刻蚀掩膜层，使用光刻版在形成铝膜的样片表面刻蚀出所需要的图案；将刻蚀出图案的样片清洗后采用电感耦合等离子刻蚀法在其表面进行台面刻蚀形成两个深度均为5 μπι，横向宽度均为3mm，纵向宽度均为8mm，边缘角为1/4圆弧的凹槽，如图3a。
[0075]步骤B:在形成凹槽的样片表面淀积S12。
[0076]此步骤与实施例1的步骤2相同，如图3b。
[0077]步骤C:对样片进行离子注入。
[0078]此步骤与实施例1的步骤3相同，如图3c。
[0079]步骤D:在去除碳膜的样片表面形成致密绝缘氧化层。
[0080]此步骤与实施例1的步骤4相同，如图3d。
[0081]步骤E:在致密绝缘氧化层上生长3102钝化层。
[0082]在形成致密绝缘氧化层的样片上用PECVD法在绝缘氧化层表面淀积厚度为2 μπι的S12钝化层，如图3e。
[0083]步骤F:在致密绝缘层和S12钝化层对应衬底样片凹槽的位置开窗。
[0084]此步骤与实施例1的步骤6相同，如图3f。
[0085]步骤G:在样片凹槽内派射金属Ni膜。
[0086]在开窗完的样片表面涂胶，使用金属层掩膜版，光刻出金属图形；通过磁控溅射法在两个凹槽内淀积厚度为10nm的金属Ni，如图3g ;再在高纯Ar气环境中升温至1000°C，保持10分钟冷却至室温。
[0087]步骤H:在Ni膜上溅射Au金属合金。
[0088]在样片表面涂胶，使用金属层掩膜版，光刻出金属图形；通过磁控溅射法在两个凹槽内金属Ni层上淀积厚度为7μηι的Au金属合金，通过超声波剥离形成一对厚度为100nm/7 μπι的Ni/Au金属合金欧姆接触电极，如图3h ;再在Ar气环境中升温至500°C，保持5分钟冷却至室温，完成碳化硅嵌入式平面型光导开关的制作。
【主权项】
1.一种基于碳化硅的平面型光导开关，包括一对欧姆接触电极(4，5)、半绝缘碳化硅衬底(I)、致密绝缘氧化层(2)和钝化层S12 (3)，该半绝缘碳化硅衬底(I)、致密绝缘氧化层(2)和钝化层S12 (3)自下而上设置，其特征在于:半绝缘碳化硅衬底(I)上部两端及其表面上层的致密绝缘氧化层(2)和钝化层S12 (3)的对应位置处开有两个凹槽出，7)，一对欧姆接触电极(4，5)分别嵌入到这两个凹槽(6，7)中。
2.根据权利要求1所述基于碳化硅的平面型光导开关，其特征在于一对欧姆接触电极(4，5)的横向宽度d为2?3mm，纵向长度W为5?10mm，厚度η为3?7 μ m，以保证欧姆接触电极具有足够的电流容量及满足外部封装所必须的电极尺寸。
3.根据权利要求1所述基于碳化硅的平面型光导开关，其特征在于第一欧姆接触电极(4)与第二欧姆接触电极(5)相对的电极边缘均为1/4圆弧。
4.根据权利要求1所述基于碳化硅的平面型光导开关，其特征在于两个凹槽出，7)的槽深均为2?5 μ m，横向宽度均为2?3_，纵向长度均为5?10_，这两个槽的边缘角均为1/4圆弧。
5.一种制作基于碳化硅平面型光导开关的方法，包括如下步骤: (1)对碳化硅半绝缘衬底样片进行清洗； (2)用磁控溅射铝膜作为刻蚀掩膜层，采用电感耦合等离子刻蚀法在清洗后的样片上进行台面刻蚀形成两个深度均为2?5 μm，横向宽度均为2?3_，纵向长度均为5?10_凹槽，这两个槽的边缘角均为1/4圆弧； (3)采用PECVD的方法在刻槽后的碳化硅半绝缘衬底样片表面淀积厚度为2μ m的S12作为离子注入的阻挡层； (4)在S12阻挡层上涂胶，用光刻版在涂胶后的S12阻挡层上刻蚀出对应凹槽位置的窗口图案，并用浓度为5 %的HF酸腐蚀掉窗口图案位置下的阻挡层，阻挡层表面所开窗口即为离子注入的窗口，并去胶清洗； (5)对阻挡层开窗后的样片进行三次磷离子注入，注入的能量分别为150keV、80keV、30keV，注入的剂量分别为0.931 X 11W2^.72 X 1015cnT2、3.4X 1015cnT2，使半绝缘碳化硅衬底表面掺杂浓度为2 X 12ciCnT3; (6)离子注入完成后腐蚀掉样片表面剩余的S12阻挡层，清洗样片表面的残留物； (7)在清洗残留物后的样片表面涂BN310负胶，将该样片置于300?400°C温度环境中加热90分钟进行碳膜溅射；然后在1550?1750°C温度范围内退火10分钟，以在样片表面形成厚度为150nm的良好欧姆接触；再在900?1100°C温度范围内干氧氧化15分钟，以去除表面碳膜； (8)将去除表面碳膜的样片在900?1100°C温度范围内进行4个小时的干氧氧化，在样片表面形成厚度为15?20nm的致密绝缘氧化层； (9)用PECVD法在致密绝缘氧化层表面淀积厚度为I?2ym的S12钝化层； (10)在S12钝化层上旋涂光刻胶，利用金属层的掩膜版作刻蚀阻挡层；用浓度为5%的HF酸腐蚀10秒，将半绝缘衬底上层对应凹槽位置处的致密绝缘氧化层和3102钝化层刻蚀掉，刻蚀出的凹槽窗口区域即为要做金属电极的区域； (11)在开窗后的样片表面涂胶，使用金属层掩膜版光刻出金属图形；通过磁控溅射在样片的两个凹槽中淀积厚度为80?10nm的金属Ni，在Ar气环境中升温至900?1100°Cill围，保持10分钟后冷却至室温； (12)在冷却至室温的样片表面涂胶，使用金属层掩膜版光刻出金属图形；通过磁控溅射法在两个凹槽处淀积厚度为3?7 μ m的Au金属合金，通过超声波剥离形成金属电极，形成一对横向宽度d为2?3mm，纵向长度W为5?10mm，厚度η为3?7 μπι的欧姆接触电极；再在Ar气环境中升温至450?650°C范围，保持5分钟后冷却至室温，完成碳化硅嵌入式平面型光导开关的制作。
6.根据权利要求5所述基于碳化硅的制作平面型光导开关的方法，其中步骤(4)中S12阻挡层开窗横向和纵向宽度都比凹槽的大50?300 μπι。
【专利摘要】本发明公开了一种碳化硅嵌入式电极平面型光导开关及其制作方法，主要解决现有技术中平面型光导开关在相同电极间距下耐压小的问题。该光导开关自下而上为半绝缘碳化硅衬底(1)、致密绝缘氧化层(2)和SiO2钝化层(3)，在半绝缘碳化硅衬底(1)上部两端及其表面上层的致密绝缘氧化层(2)和SiO2钝化层(3)对应位置处开有两个深度均为2～5μm的凹槽(6，7)，一对厚度均为3～7μm的欧姆接触电极(4，5)分别嵌入到这两个凹槽(6，7)中。本发明在相同击穿电压条件下导通电阻更小，耐压性更高，器件尺寸可以进一步减小，可用于高速大功率脉冲系统中。
【IPC分类】H01L31-0224, H01L31-18, H01L31-08
【公开号】CN104681646
【申请号】CN201510098637
【发明人】郭辉, 宋朝阳, 蒋树庆, 梁佳博, 张玉明
【申请人】西安电子科技大学
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2015年3月5日