CN109473353B - 一种tmbs器件的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种TMBS器件的制备方法，包括：步骤S1，提供具有有源区和围绕有源区的终端保护区的一衬底；步骤S2，采用一溅射淀积工艺以及一热退火工艺于有源区内衬底暴露的上表面形成一金属硅化物层；步骤S3，采用一湿法腐蚀工艺去除金属硅化物层上表面的金属残留，形成由衬底、栅结构、终端保护环和金属硅化物层的一预制备器件；步骤S4，采用一清洗工艺进一步去除预制备器件表面的金属残留；步骤S5，采用一离子注入工艺轰击预制备器件的表面；步骤S6，于预制备器件的表面溅射一金属层；能够避免金属的残留物对器件的影响，同时利用了注入工艺保证了金属硅化物层的应力，解决了晶圆上金属剥落等问题，且接触电阻小。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种TMBS器件的制备方法。
背景技术
TMBS(trench MOS barrier Schottky rectifier沟槽金属氧化物半导体势垒肖特基整流器，简称TMBS)是一种引入沟槽MOS栅结构的功率器件，通过利用“电荷耦合”效应降低肖特基势垒处的电场强度，从而降低正向导通压降，同时获得较低的反向漏电流。在续流二极管、智能手机充电器，太阳能电池等实际应用中，TMBS正向导通压降和反向漏电流越低，功率损耗越少，效率也越高。因此，更低的正向导通压降和反向漏电需求是目前的市场导向。
实际生产制造工艺中，肖特基势垒金属的选择，势垒硅化物的形成，硅化物界面的处理方式都会对器件的正向压降和反向漏电流等性能参数造成影响。通常TMBS势垒金属的工艺流程是：在晶圆表面溅射镍铂势垒金属，经过热退火形成硅化物，然后用王水将晶圆表面多余的镍铂金属全部去除，最后再完成掩蔽层金属以及导电金属的溅射工艺。由于腐蚀镍铂金属所用的酸液——王水具有强氧化性，在腐蚀镍铂金属的同时也会使硅化物表面形成一层很薄的致密氧化膜，腐蚀过程中产生的化学产物容易附着在晶圆表面，后续的冲水过程也很难去除干净；另外，TMBS沟槽侧壁容易残留势垒金属，这些残留物残留在晶圆表面若没有经过特殊的工艺处理，后续钛钨溅射后与硅的结合能力将会变差，应力不匹配，接触电阻较大，残留物位置易产生空洞，严重时将产生金属剥落的现象，因此最后得到的器件性能参数并不理想，一致性很差甚至直接失效。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种TMBS器件的制备方法，其中，包括：
步骤S1，提供具有有源区和围绕所述有源区的终端保护区的一衬底，所述衬底中制备有沟槽式且经填充的栅结构，且所述终端保护区内所述衬底的上表面覆盖有一终端保护环；
步骤S2，采用一溅射淀积工艺以及一热退火工艺于所述有源区内所述衬底暴露的上表面形成一金属硅化物层；
步骤S3，采用一湿法腐蚀工艺去除所述金属硅化物层上表面的金属残留，形成由所述衬底、所述栅结构、所述终端保护环和所述金属硅化物层的一预制备器件；
步骤S4，采用一清洗工艺进一步去除所述预制备器件表面的金属残留；
步骤S5，采用一离子注入工艺轰击所述预制备器件的表面；
步骤S6，于所述预制备器件的表面溅射一金属层。
上述的制备方法，其中，所述步骤S4中，所述湿法清洗工艺采用的是硫酸、双氧水和水的混合溶液。
上述的制备方法，其中，硫酸、双氧水和水的比例为3:2:10。
上述的制备方法，其中，所述步骤S3～S4中，所述金属残留的成分为镍铂合金。
上述的制备方法，其中，所述步骤S6中，采用钛钨合金形成所述金属层。
上述的制备方法，其中，所述步骤S5中，所述离子注入工艺采用氩离子进行轰击。
上述的制备方法，其中，所述步骤S5中，所述离子注入工艺在270～290℃的温度环境下进行轰击。
上述的制备方法，其中，所述步骤S1中，所述终端保护环包括层叠的一第一保护层和一第二保护层。
上述的制备方法，其中，所述衬底为N型衬底。
有益效果：本发明提出的一种TMBS器件的制备方法，能够避免金属的残留物对器件的影响，同时利用了注入工艺保证了金属硅化物层的应力，解决了晶圆上金属剥落等问题，且接触电阻小。
附图说明
图1为本发明一实施例中TMBS器件的制备方法的步骤流程图；
图2～3为本发明一实施例中TMBS器件的制备方法中各个步骤形成的结构原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行进一步说明。
在一个较佳的实施例中，如图1所示，提出了一种TMBS器件的制备方法，所形成的各个结构可以如图2～3所示，其中，该制备方法可以包括：
步骤S1，提供具有有源区CE和围绕有源区CE的终端保护区EG的一衬底10，衬底10中制备有沟槽式且经填充的栅结构20，且终端保护区内衬底的上表面覆盖有一终端保护环PT；
步骤S2，采用一溅射淀积工艺以及一热退火工艺于有源区CE内衬底10暴露的上表面形成一金属硅化物层30；
步骤S3，采用一湿法腐蚀工艺去除金属硅化物层上表面的金属残留，形成由衬底10、栅结构20、终端保护环PT和金属硅化物层30的一预制备器件；
步骤S4，采用一清洗工艺进一步去除预制备器件表面的金属残留；
步骤S5，采用一离子注入工艺轰击预制备器件的表面；
步骤S6，于预制备器件的表面溅射一金属层52。
上述技术方案中，衬底10中可以形成有N型外延层；上述的TMBS器件可以按照阵列式分布形成于一晶圆之中；步骤S2中，可以采用磁控溅射设备完成溅射淀积工艺，以在有源区CE内衬底10暴露的上表面形成一预制备金属层，然后对该预制备金属层进行热退火工艺，形成金属硅化物层30；步骤S5中，可以采用磁控溅射设备的预清洗功能完成对预制备器件的表面的轰击；在另外的实施例中，终端保护环PT下方的栅结构也可以视为终端保护环PT的一部分；金属层52作为掩蔽层形成欧姆接触；步骤S3中，湿法腐蚀工艺可以采用王水去除金属残留。
在一个较佳的实施例中，步骤S4中，湿法清洗工艺采用的是硫酸、双氧水和水的混合溶液。
上述实施例中，优选地，硫酸、双氧水和水的比例可以为3:2:10。
在一个较佳的实施例中，步骤S3～S4中，金属残留的成分可以为镍铂合金。
上述技术方案中，金属硅化物30可以是镍金属硅化物。
在一个较佳的实施例中，步骤S6中，可以采用钛钨合金形成金属层52。
在一个较佳的实施例中，步骤S5中，离子注入工艺可以采用氩离子进行轰击。
上述实施例中，优选地，步骤S5中，离子注入工艺在270～290℃(摄氏度)的温度环境下进行轰击，举例来说，可以是272℃，或274℃，或276℃，或278℃，或280℃，或282℃，或284℃，或286，或288℃。
在一个较佳的实施例中，步骤S1中，终端保护环PT包括层叠的一第一保护层PT1和一第二保护层PT2。
上述技术方案中，由于栅结构20一般需要形成覆盖沟槽底部和侧壁的介质层21，以及形成填充覆盖有介质层21的填充结构22，如图2所示的情况下，第一保护层PT1可以与介质层21可以在同一工艺下同时形成；如图2所示的结构中，还在第一保护层PT1的上方形成了一第二保护层PT2，用于在终端保护区EG形成进一步的保护结构。
在一个较佳的实施例中，衬底10可以为N型衬底10。
上述技术方案中，N型衬底10中可以形成有N型的外延层。
具体地，针对步骤S5的离子注入工艺进行分组实验，可以得到以下表格作为参考：
综上所述，本发明提出的一种TMBS器件的制备方法，包括：步骤S1，提供具有有源区和围绕有源区的终端保护区的一衬底，衬底中制备有沟槽式且经填充的栅结构，且终端保护区内衬底的上表面覆盖有一终端保护环；步骤S2，采用一溅射淀积工艺以及一热退火工艺于有源区内衬底暴露的上表面形成一金属硅化物层；步骤S3，采用一湿法腐蚀工艺去除金属硅化物层上表面的金属残留，形成由衬底、栅结构、终端保护环和金属硅化物层的一预制备器件；步骤S4，采用一清洗工艺进一步去除预制备器件表面的金属残留；步骤S5，采用一离子注入工艺轰击预制备器件的表面；步骤S6，于预制备器件的表面溅射一金属层；能够避免金属的残留物对器件的影响，同时利用了注入工艺保证了金属硅化物层的应力，解决了晶圆上金属剥落等问题，且接触电阻小。
通过说明和附图，给出了具体实施方式的特定结构的典型实施例，基于本发明精神，还可作其他的转换。尽管上述发明提出了现有的较佳实施例，然而，这些内容并不作为局限。
对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。
Claims (4)
1.一种TMBS器件的制备方法，其特征在于，包括：
步骤S1，提供具有有源区和围绕所述有源区的终端保护区的一衬底，所述衬底中制备有沟槽式且经填充的栅结构，且所述终端保护区内所述衬底的上表面覆盖有一终端保护环；
步骤S2，采用一溅射淀积工艺以及一热退火工艺于所述有源区内所述衬底暴露的上表面形成一金属硅化物层；所述金属硅化物为镍金属硅化物；
步骤S3，采用一湿法腐蚀工艺去除所述金属硅化物层上表面的金属残留，形成由所述衬底、所述栅结构、所述终端保护环和所述金属硅化物层的一预制备器件；
步骤S4，采用一清洗工艺进一步去除所述预制备器件表面的金属残留；所述步骤S4中，所述清洗工艺采用的是硫酸、双氧水和水的混合溶液；所述金属残留的成分为镍铂合金；硫酸、双氧水和水的比例为3:2:10；
步骤S5，采用一离子注入工艺轰击所述预制备器件的表面；
所述步骤S5中，所述离子注入工艺采用氩离子进行轰击；所述离子注入工艺在270～290℃的温度环境下进行轰击；
步骤S6，于所述预制备器件的表面溅射一金属层。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S6中，采用钛钨合金形成所述金属层。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述终端保护环包括层叠的一第一保护层和一第二保护层。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述衬底为N型衬底。
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