一種形成肖特基接觸的方法及肖特基結構的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種形成肖特基接觸的方法，可只進行一次退火就形成電學特性穩(wěn)定的肖特基接觸。本發(fā)明提供的方法包括：在半導體晶圓表面積淀勢壘金屬層之后，采用溫度值在790攝氏度至850攝氏度之間的退火溫度進行一次退火；形成金屬引線層。本發(fā)明還提供了采用上述肖特基接觸形成方法形成的肖特基接觸。
【專利說明】一種形成肖特基接觸的方法及肖特基結構
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電子【技術領域】，尤其涉及一種形成肖特基接觸的方法及肖特基接觸結構。
【背景技術】
[0002]形成肖特基接觸，實際是形成金屬與半導體的化合物，以硅為半導體晶圓材料，鈦為勢壘金屬材料為例，即形成硅化鈦。形成金屬與半導體的化合物，需要對半導體晶圓和勢壘金屬進行退火處理，退火處理能使勢壘金屬中的金屬原子和半導體晶圓中的半導體原子發(fā)生化學反應形成穩(wěn)定的化合物。
[0003]由于在現(xiàn)有制作肖特基接觸的過程中，希望電學特性穩(wěn)定，所以在現(xiàn)有工藝流程中往往需要進行兩次退火，而這樣的二次退火的工藝流程比較繁瑣。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明提供了一種制作肖特基接觸的方法及由此方法制成的肖特基接觸結構，可達到用更簡單的流程制作電學特性穩(wěn)定的肖特基接觸結構。
[0005]本發(fā)明提供的形成肖特基接觸的方法包括:
[0006]在半導體晶圓表面積淀勢壘金屬層之后，采用溫度值在790攝氏度至850攝氏度之間的退火溫度進行一次退火；
[0007]形成金屬引線層。
[0008]在進行退火后，形成金屬引線層之前，該方法進一步包括:去除半導體晶圓上未反應的勢壘金屬。
[0009]在半導體晶圓表面積淀勢壘金屬層前，該方法進一步包括:
[0010]對半導體晶圓表面進行清洗。
[0011]所述半導體晶圓的材質為娃。
[0012]所述金屬層的材質為鈦。
[0013]所述對半導體晶圓表面進行清洗為將半導體晶圓浸泡至氫氟酸溶液中。
[0014]本發(fā)明實施例還提供了 一種肖特基接觸結構，所述肖特基結構通過上述方法制作。
[0015]本發(fā)明實施例的方法由于設定了制作肖特基接觸的流程中退火步驟的溫度值在790攝氏度至850攝氏度之間，可使得在退火過程中，利用簡單的流程就使得半導體晶圓和勢壘金屬充分反應形成電學特性穩(wěn)定的肖特基接觸。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的方法實施例流程示意圖；
[0017]圖2為本發(fā)明的方法的具體實施例流程示意圖；
[0018]圖3A為不同退火溫度形成的硅化鈦肖特基接觸器件反向漏電對比；[0019]圖3B為不同退火溫度形成的硅化鈦肖特基接觸器件小電流下正向壓降對比；
[0020]圖3C為不同退火溫度形成的硅化鈦肖特基接觸器件反向擊穿電壓對比。
【具體實施方式】
[0021]本發(fā)明提供了一種制作肖特基接觸的方法及由此方法制成的肖特基接觸結構，利用簡單的流程即可形成電阻率較低的肖特基接觸結構。
[0022]下面結合附圖，對本發(fā)明制作肖特基接觸的方法實施例進行說明。如圖1所示，制作肖特基接觸的方法包括:
[0023]步驟S101，在半導體晶圓表面積淀勢壘金屬層之后，采用溫度值在790攝氏度至850攝氏度之間的退火溫度進行一次退火。
[0024]步驟S102，形成金屬引線層。
[0025]半導體晶圓實際是半導體積體，是制作電子器件或電路所用的半導體。勢壘金屬層是附著于半導體晶圓表面的。制作肖特基接觸的工藝流程中，退火是使得金屬原子和半導體原子發(fā)生化合反應，以鈦和硅發(fā)生反應為例，在600°C到1050°C之間TI (鈦)和SI (硅)都可以發(fā)生反應，這種反應屬于界面反應，反應的生成物是TISI化合物，一般用TISIx來表示，其中當X=2時是一種最穩(wěn)定的結構，它具有較低的電阻率和熱穩(wěn)定性，它的結構就是類似一種晶體結構，在單位體積內，I個TI原子對應于2個SI原子。這種反應的速率完全是由快速退火爐的溫度來決定的，一般是溫度越高，反應速率會越快，在反應過程中，SI會不斷穿過已經(jīng)生成的TISI化合物與上面尚未反應的金屬TI發(fā)生反應。綜上可知，經(jīng)過退火工藝可使勢壘金屬和半導體形成穩(wěn)定的化合物，且反應的速率完全是由快速退火爐的溫度來決定的，一般是溫度越高，反應速率會越快。
[0026]勢壘金屬與半導體的反應因退火溫度的不同會形成結構不同的半導體金屬化合物。往往在更高溫度進行退火時產(chǎn)生的半導體金屬化合物的電阻率更低。例如，如果退火時的溫度在600°C左右時，TI和SI已經(jīng)可以發(fā)生明顯的反應，當溫度提高至750°C到780°C時反應已比較完全，如果溫度繼續(xù)升高，反應還是會繼續(xù)，但反應物TISI幾乎不怎么再增力口。退火溫度在600°C _790°C之間進行，易生成電阻率較高的C49相位的TISI2，為了得到電阻率更低的C54相位的TISI2，則需要進行2次退火，并且第二次退火時的溫度需要設定在800°C -900°C之間。而且當退火溫度為600°C _790°C之間時，TI和SI發(fā)生的反應并不完全，有較多的TI剩余在半導體晶圓表面，因此在進行2次退火前，還需要先將之前未反應的TI去除。由此可知，需要形成電阻率低且薄的半導體金屬化合物需要先進行反應量有限制且生產(chǎn)的都是高電阻率化合物的低溫退火(溫度范圍600°C _790°C)，然后去除未反應的勢壘金屬后，再進行更高溫度的退火(溫度范圍800°C -900°C)，以產(chǎn)生電阻率低的半導體金屬化合物。
[0027]采用溫度值在790攝氏度至850攝氏度之間的溫度進行退火，這樣雖然不能保證形成的半導體金屬化合物都是電阻率低的那種結構的化合物，但可以保證其電阻率低的化合物比退火溫度為600°C -790°C之間進行的退火產(chǎn)生的低電阻率的化合物多，并且電特性穩(wěn)定。例如，采用溫度值在790攝氏度至850攝氏度之間的溫度進行退火，形成的TISI化合物并不能保證全部是C54相位，但是TI和SI的反應可以充分進行，形成穩(wěn)定的TISI化合物，而且這樣制作出的器件的穩(wěn)定性能夠通過動態(tài)和靜態(tài)的測試，甚至是更嚴格的可靠性測試。本實施例中的形成肖特基接觸的方法，是在半導體晶圓表面積淀勢壘金屬層之后，采用溫度值在790攝氏度至850攝氏度之間的溫度進行退火，目的是為了盡可能多的形成電學特性穩(wěn)定且電阻率低的肖特基接觸。
[0028]并且由于通過本實施例中的方法進行的退火步驟，只需一次退火使半導體和金屬盡可能的發(fā)生反應。因此，可不需要對半導體晶圓上未反應的勢壘金屬進行去除。但是，較優(yōu)地，在進行退火后，形成金屬引線層之前，還可以去除半導體晶圓上未反應的勢壘金屬。當然對于退火步驟的持續(xù)時間也有適當?shù)囊?guī)定，需要在設定的時間內進行退火既可保證反應的充分，又不會因為退火的持續(xù)時間過長帶來其他不良影響。
[0029]金屬引線層的材料可以為鋁。
[0030]而在半導體晶圓上積淀勢壘金屬層前，要保證半導體晶圓上的表面干凈、沒有半導體的自然氧化層，則需要先對半導體晶圓表面進行清洗。而進行清洗的方法可以是將半導體晶圓放入氫氟酸中進行浸泡，可消除半導體晶圓表面的自然氧化層。
[0031]下面結合圖2對本發(fā)明方法的具體實施例進行說明。如圖2所示，具體實施例的方法包括:
[0032]步驟S201，將半導體晶圓浸入氫氟酸中后取出。本步驟用于將半導體晶圓表面的氧化層去除，待氧化層去除后，可將半導體晶圓取出。
[0033]步驟S202,在半導體晶圓表面積淀勢魚金屬層。本步驟可通過在規(guī)定時間內在高真空機臺上做金屬的濺射以積淀出金屬層。
[0034]步驟S203，將有勢壘金屬附著的半導體晶圓進行溫度在790攝氏度至850攝氏度之間的一次退火。本步驟用于形成穩(wěn)定的半導體金屬化合物。
[0035]步驟S204，去除半導體晶圓上未反應的勢壘金屬。本步驟可省略。本步驟中去除沒有反應的勢壘金屬的方法為浸入氫氧化銨和雙氧水的混合溶液中。
[0036]本實施例提供的形成肖特基接觸的方法，進行一次退火就使得半導體和勢壘金屬充分發(fā)生反應，與現(xiàn)有退火步驟相比降低了未反應的勢壘金屬的量，同時也縮減了整個形成肖特基接觸的步驟。
[0037]本發(fā)明還提供了由上述實施例中的方法形成的肖特基接觸結構。采用上述實施例形成的肖特基接觸并不能保證形成的半導體金屬化合物都是低電阻率結構的，但是可保證低電阻率結構的化合物更多，而本實施例中的肖特基接觸層的厚度相較于現(xiàn)有方法的形成肖特基接觸的厚度會更厚。例如，以TI和SI為例，不能保證本實施例中的TISI化合物都是C54相位的，但是卻是穩(wěn)定的TISI化合物，并且C54相位的TISI化合物占多數(shù)。并且由于上述實施例中的方法可使勢壘金屬和半導體充分反應，因此相較于現(xiàn)有的退火過程來說，TISI化合物更多，被反應的TI也更多，這樣所形成的硅化鈦的厚度更厚。
[0038]如圖3A所示為不同退火溫度形成的硅化鈦肖特基接觸器件反向漏電對比(豎線左邊為退火溫度為625攝氏度形成的肖特基接觸器件反向漏電電流值曲線，右側為退火溫度為810攝氏度形成的肖特基接觸器件反向漏電電流值曲線，單位為微安)。圖3A中橫軸標識測試管芯數(shù)，縱軸標識漏電值。每個半導體晶圓都有多個管芯，圖中的每條曲線(如31A和32A，31A在豎線左邊，32A在右邊)是由一個半導體晶圓中的所有管芯按照反向漏電電流值的從小到大進行排列后，每個管芯的反向漏電電流值組成。而圖中所示的每個半導體晶圓的管芯的數(shù)量約為1500，因此從橫軸上管芯數(shù)0至1500左右的曲線是第一個半導體晶圓中所有管芯的每個管芯的反向漏電電流值組成的曲線，橫軸上管芯數(shù)從約1501至約3000的曲線是第二個半導體晶圓中所有管芯的每個管芯的反向漏電電流值組成的曲線，依次類推。由于不能保證每個半導體晶圓中的所有管芯都是良品，所以以曲線中聚集集中的部分來判斷此半導體晶圓的反向漏電電流值。
[0039]從圖中可看出退火溫度為625攝氏度形成的肖特基接觸器件的反向漏電電流值集中在400微安左右，而退火溫度為810攝氏度形成的肖特基接觸器件的反向漏電電流值集中在10微安左右。由此可見，通過本發(fā)明提供實施例中的肖特基接觸的反向漏電電流值比退火溫度為625攝氏度形成的肖特基接觸的反向漏電電流值小。
[0040]圖3B所示為不同退火溫度形成的硅化鈦肖特基接觸器件小電流下正向壓降對比(豎線左邊為退火溫度為625攝氏度形成的肖特基接觸器件小電流下正向壓降曲線，右側為退火溫度為810攝氏度形成的肖特基接觸器件小電流下正向壓降曲線，單位為毫伏)。圖3B中橫軸標識測試管芯數(shù)，縱軸表示壓降。每個半導體晶圓都有多個管芯，圖中的每條曲線(如31B和32B，31B在豎線左邊，32B在右邊)是由一個半導體晶圓中的所有管芯按照小電流下的正向壓降值的從小到大進行排列后，每個管芯在小電流下的正向壓降值組成。而圖中所示的每個半導體晶圓的管芯的數(shù)量約為1500，因此從橫軸上管芯數(shù)0至1500左右的曲線是第一個半導體晶圓中所有管芯的每個管芯在小電流下的正向壓降值組成的曲線，橫軸上管芯數(shù)從約1501至約3000的曲線是第二個半導體晶圓中所有管芯的每個管芯在小電流下的正向壓降值組成的曲線，依次類推。由于不能保證每個半導體晶圓中的所有管芯都是良品，所以以曲線中聚集集中的部分來判斷此半導體晶圓的小電流下的正向壓降值。
[0041]從圖中可看出退火溫度為625攝氏度形成的肖特基接觸器件的小電流下正向壓降值集中在20毫伏左右，而退火溫度為810攝氏度形成的肖特基接觸器件的小電流下正向壓降值集中在110毫伏左右。由此可見，采用退火溫度為810攝制度形成的肖特基接觸器件的正向壓降值更加接近理論上該勢壘金屬的功函數(shù)所確定的數(shù)值，而采用625攝制度退火形成的肖特基接觸器件的正向壓降不滿足理論上對肖特基器件的要求，可以認定是非穩(wěn)定結構的肖特基接觸。
[0042]圖3C所示為不同退火溫度形成的硅化鈦肖特基接觸器件反向擊穿電壓對比(豎線左邊為退火溫度為625攝氏度形成的肖特基接觸器件反向擊穿電壓曲線，右側為退火溫度為810攝氏度形成的肖特基接觸器件反向擊穿電壓曲線，單位為伏)。圖3C中橫軸標識測試管芯數(shù)，縱軸表示擊穿電壓。每個半導體晶圓都有多個管芯，圖中的每條曲線(如31C和32C，31C在豎線左邊，32C在右邊)是由一個半導體晶圓中的所有管芯按照擊穿電壓值的從小到大進行排列后，每個管芯擊穿電壓值組成。而圖中所述的每個半導體晶圓的管芯的數(shù)量約為1500，因此從橫軸上管芯數(shù)0至1500左右的曲線是第一個半導體晶圓中所有管芯的每個管芯的擊穿電壓值組成的曲線，橫軸上管芯數(shù)從約1501至約3000的曲線是第二個半導體晶圓中所有管芯的每個管芯的擊穿電壓值組成的曲線，依次類推。由于不能保證每個半導體晶圓中的所有管芯都是良品，所以以曲線中聚集集中的部分來判斷此半導體晶圓的擊穿電壓值。
[0043]從圖中可看出退火溫度為625攝氏度形成的肖特基接觸器件的擊穿電壓值在110伏左右，而退火溫度為810攝氏度形成的肖特基接觸器件的擊穿電壓值集中在130伏左右。由此可見，采用本發(fā)明實施例中的方法制成的肖特基接觸的反向擊穿特性要遠好于625攝制度退火形成的肖特基接觸的反向擊穿特性，這里的根本原因就是肖特基結的性質不同，在反向電壓較低時，810攝制度形成的肖特基結能夠有效抑制電子的流動，保證在反向耗盡層閉合之間的漏電值控制在合理的水平。
[0044]綜上可知，退火溫度為810攝氏度形成的肖特基接觸器件的電特性比較穩(wěn)定。即采用本實施中的方法制成的肖特基接觸的電特性比較穩(wěn)定。
[0045]顯然，本領域的技術人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內。
【權利要求】
1.一種形成肖特基接觸的方法，其特征在于，該方法包括: 在半導體晶圓表面積淀勢壘金屬層之后，采用溫度值在790攝氏度至850攝氏度之間的退火溫度進行一次退火； 形成金屬引線層。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，在進行退火后，形成金屬引線層之前，該方法進一步包括: 去除半導體晶圓上未反應的勢壘金屬。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，在半導體晶圓表面積淀勢壘金屬層前，該方法進一步包括: 對半導體晶圓表面進行清洗。
4.根據(jù)權利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述半導體晶圓的材質為硅。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述勢壘金屬層的材質為鈦。
6.根據(jù)權利要求3所述的方法，其特征在于，所述對半導體晶圓表面進行清洗為將半導體晶圓浸泡至氫氟酸溶液中。
7.一種肖特基接觸結構，其特征在于，所述肖特基結構通過上述權利要求1飛中任一權利要求所述的方法制作。
【文檔編號】H01L29/47GK103456612SQ201210171535
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2012年5月29日 優(yōu)先權日:2012年5月29日
【發(fā)明者】李天賀, 陳建國, 謝春誠 申請人:北大方正集團有限公司, 深圳方正微電子有限公司