CN103390554A

CN103390554A - 改善肖特基二极管击穿电压均一性的方法

Info

Publication number: CN103390554A
Application number: CN2012101450868A
Authority: CN
Inventors: 成鑫华; 许升高
Original assignee: Shanghai Hua Hong NEC Electronics Co Ltd
Current assignee: Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
Priority date: 2012-05-11
Filing date: 2012-05-11
Publication date: 2013-11-13

Abstract

本发明公开了一种改善肖特基二极管击穿电压均一性的方法，制作N型轻掺杂硅衬底；在N型轻掺杂硅衬底的上端面形成金属前介质层；刻蚀金属前介质层，在N型轻掺杂硅衬底的上端面定义出制作钴硅化合物层的区域；采用湿法清洗N型轻掺杂硅衬底的表面；在金属前介质层和N型轻掺杂硅衬底的上端面依次淀积金属钴层和氮化钛保护层；去除金属前介质层表面多余的金属钴层和氮化钛保护层，并对金属钴层和氮化钛保护层进行两次快速热退火处理形成钴硅化合物层；在钴硅化合物层和N型轻掺杂硅衬底上分别制作金属连接。本发明能有效改善肖特基二极管击穿电压均一性，消除肖特基二极管的短路现象，提高工艺稳定性。

Description

改善肖特基二极管击穿电压均一性的方法

技术领域

本发明涉及半导体集成电路领域，特别是涉及一种改善肖特基二极管击穿电压均一性的方法。

背景技术

肖特基二极管是由金属和轻掺杂的n型半导体材料接触形成的二极管，其工作原理与普通的pn结二极管类似。肖特基二极管也具有单向导电性，正反向电流的大小差异很大，并且其从开到关的速度比普通的pn结二极管更快，因此广泛用于整流、检波、保护等电路中。肖特基二极管的击穿电压是其最重要的特性参数之一，决定了肖特基二极管的反向工作电压范围。深亚微米集成电路制造工艺中，以钴硅化合物作为阳极的肖特基二极管被广泛使用。传统的方法是在N型轻掺杂的硅衬底上用真空溅射的方法淀积一层金属钴，然后再利用快速热处理形成钴硅化合物。由于钴硅化合物的形成对硅表面的自然形成的氧化层非常敏感，即二氧化硅会导致钴硅化合物形成不均匀或不能形成。因此传统工艺在制作钴硅化合物时，会在淀积金属钴之前用等离子体刻蚀的方法去除硅表面的氧化层。但是，在制作肖特基二极管时，过量的等离子体刻蚀会对硅的表面造成损伤，严重影响肖特基二极管击穿电压的面内均一性，甚至导致肖特基二极管短路。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种改善肖特基二极管击穿电压均一性的方法，能有效改善肖特基二极管击穿电压均一性，消除肖特基二极管的短路现象，提高工艺稳定性。

为解决上述技术问题，本发明的改善肖特基二极管击穿电压均一性的方法，包括如下步骤：

步骤一、在硅衬底中进行N型轻掺杂离子注入，形成N阱，构成N型轻掺杂硅衬底；

步骤二、在所述N型轻掺杂硅衬底的上端面形成一金属前介质层；

步骤三、刻蚀所述金属前介质层，在所述N型轻掺杂硅衬底的上端面定义出制作钴硅化合物层的区域；

步骤四、湿法清洗所述N型轻掺杂硅衬底的表面；

步骤五、在所述金属前介质层和所述N型轻掺杂硅衬底的上端面依次淀积金属钴层和氮化钛保护层；

步骤六、去除所述金属前介质层表面多余的金属钴层和氮化钛保护层，并对所述金属钴层和氮化钛保护层进行两次快速热退火处理形成钴硅化合物层；

步骤七、在所述钴硅化合物层和N型轻掺杂硅衬底上分别制作金属连接。

在所述步骤四和步骤五之间还包括等离子体刻蚀步骤去除所述N型轻掺杂硅衬底表面自然形成的氧化层；所述等离子体刻蚀包括但不限于物理刻蚀、化学刻蚀或二者的混合使用；所述等离子体物理刻蚀的时间为0～8秒；所述等离子体化学刻蚀的时间为0～15秒。所述等离子体刻蚀的功率为100瓦～2000瓦。

采用本发明的方法，由于在淀积金属钴之前去除等离子体刻蚀，或减少等离子刻蚀的时间，或降低等离子体刻蚀的功率，从而削弱对硅衬底表面的损伤，极大地改善肖特基二极管击穿电压的均一性，消除肖特基二极管短路现象，提高了工艺稳定性。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是现有的肖特基二极管击穿电压分布图；

图2是采用本发明制作的肖特基二极管击穿电压分布图；

图3是N型轻掺杂硅衬底的形成示意图；

图4是湿法清洗N型轻掺杂硅衬底表面示意图；

图5是等离子体刻蚀清洗N型轻掺杂硅衬底表面示意图；

图6是淀积金属钴和氮化钛保护层示意图；

图7是形成钴硅化合物层示意图；

图8是制作金属连接示意图；

图9是改善肖特基二极管击穿电压均一性的方法一实施例流程图。

具体实施方式

结合图9所示，在一实施例中，所述改善肖特基二极管击穿电压均一性的方法，包括如下步骤：

参见图3所示，在硅衬底中需要制作肖特基二极管的区域进行N型轻掺杂离子注入，形成N阱，构成N型轻掺杂硅衬底。在所述N型轻掺杂硅衬底的上端面，可以采用已知的各种工艺方形成一金属前介质层。刻蚀所述金属前介质层，在所述N型轻掺杂硅衬底的上端面定义出制作钴硅化合物层的区域。

参见图4所示，利用湿法工艺清洗N型轻掺杂硅衬底表面，去除表面的颗粒、部分自然形成的氧化层等。

参见图6所示，淀积金属钴和氮化钛。在所述金属前介质层和所述N型轻掺杂硅衬底的上端面先淀积一层金属钴，然后在该金属钴层的上端淀积一层氮化钛保护层。

参见图7所示，去除所述金属前介质层表面多余的金属钴层和氮化钛保护层，仅保留制作钴硅化合物层的区域的金属钴层和氮化钛保护层；对所述金属钴层和氮化钛保护层进行两次快速热退火处理形成钴硅化合物。

参见图8所示，在所述钴硅化合物层和N型轻掺杂硅衬底上分别制作金属连接。

再结合图5所示，在图4和图6所示的步骤之间，还包括用等离子体刻蚀来去除N型轻掺杂硅衬底表面自然形成的氧化层步骤。等离子体刻蚀的方法包括但不限于物理刻蚀、化学刻蚀或二者的混合使用。等离子体物理刻蚀的气体包括但不限于Ar（氩）、N2（氮）、He（氦）、H2（氢）或O2（氧），气体流量为0.5～100sccm；等离子体物理刻蚀的时间为0～8sec。等离子体化学刻蚀的气体包括但不限于H2（氢）、CF4（四氟化碳）、C2F6（六氟乙烷）、CHF3（三氟甲烷）、NF3（三氟化氮）或C4F6（六氟化四碳），或H2（氢）和He（氦）的混合气体，气体流量为1～500sccm；等离子体化学刻蚀的时间为0～15秒。等离子体刻蚀的功率为100瓦～2000瓦。

现有技术以及人们的常规认知是，在沉积钴和氮化钛之前一定有物理或化学的清洗方法来降低接触电阻，甚至要过量使用才会得到好的结果。如图1所示，原有工艺制作的肖特基二极管的击穿电压无论是面内还是片间的均一性都比较差（虚线所示为击穿电压值为零），且第一片的平均值和其他样片的平均值存在较大差异。

本发明的方法克服现有的技术偏见，淀积金属钴之前不采用等离子体刻蚀的步骤。如图2所示，应用本发明的方法制作的肖特基二极管的击穿电压面内均一性有极大的改善，不同硅片间几乎没有差异，并且消除了第一片和其他样片之间平均值的差异。所有的二极管都没有出现短路现象，工艺比较稳定（虚线所示为击穿电压值为零）。

以上通过具体实施方式对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种改善肖特基二极管击穿电压均一性的方法，包括如下步骤：

步骤四、湿法清洗所述N型轻掺杂硅衬底的表面；

其特征在于，还包括：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：在所述步骤四和步骤五之间还包括等离子体刻蚀步骤，去除所述N型轻掺杂硅衬底表面的氧化层；

所述等离子体刻蚀包括但不限于物理刻蚀、化学刻蚀或二者的混合使用；所述等离子体物理刻蚀的时间为0～8秒；所述等离子体化学刻蚀的时间为0～15秒；所述等离子体刻蚀的功率为100W～2000W。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述等离子体物理刻蚀的气体包括但不限于Ar、N2、He、H2或O₂，气体流量为0.5～100sccm。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述等离子体化学刻蚀的气体包括但不限于H2、CF4、C2F6、CHF3、NF3或C4F6，或H2和He的混合气体，气体流量为1～500sccm。