CN111952156A - 一种向硅衬底扩散铂或金的方法及快恢复二极管制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及半导体器件制备技术领域,公开一种向硅衬底扩散铂或金的方法及快恢复二极管制备方法,其中,向硅衬底扩散铂或金的方法包括以下步骤:去除硅衬底的主结区域的氧化层;在硅衬底主结区域露出的表面滴上含有铂原子或金原子的六甲基二硅胺烷溶液;将六甲基二硅胺烷溶液旋涂于硅衬底主结区域露出的表面;软烘,使六甲基二硅胺烷溶液变为固态;去除固态六甲基二硅胺烷;对硅衬底进行热退火。上述方法抛弃了现有技术中直流溅射的传统方案,而是将含有铂原子或金原子的六甲基二硅胺烷溶液旋涂于主结区域,经过软烘并去除固态六甲基二硅胺烷后,退火,即可使铂原子或金原子扩散进主结区域内,引入复合中心,达到减小反向恢复时间的目的。
Description
技术领域
本发明涉及半导体器件制备技术领域,特别涉及一种向硅衬底扩散铂或金的方法及快恢复二极管制备方法。
背景技术
集成电路中对二极管的反向恢复时间(Trr)具有较高的要求,为此,通常采用扩金、扩铂、电子辐照及轻离子辐照等技术减少二极管的反向恢复时间,以制备性能良好的快恢复二极管(FRD)。
传统扩铂或扩金方法通常在硅衬底的正面孔刻蚀完成后,通过直流溅射的方法,在硅片表面沉积铂或金,然后再进行高温退火,此方法至少具有以下缺点:直流溅射中的溅射量难以控制,溅射设备成本高,同时溅射会对硅衬底表面造成损伤,影响快恢复二极管的性能。
发明内容
本发明公开了一种向硅衬底扩散铂或金的方法及快恢复二极管制备方法,用于避免采用直流溅射的方式扩散铂或金时,溅射量难以控制,溅射设备成本高,以及溅射会损伤硅衬底表面的情况。
为了达到上述目的,本申请提供以下技术方案:
一种向硅衬底扩散铂或金的方法,所述硅衬底应用于快恢复二极管,包括以下步骤:
去除硅衬底的主结区域的氧化层;
在硅衬底主结区域露出的表面滴上含有铂原子或金原子的六甲基二硅胺烷溶液;
将含有铂原子或金原子的六甲基二硅胺烷溶液旋涂于硅衬底主结区域露出的表面;
软烘,使含有铂原子或金原子的六甲基二硅胺烷溶液变为固态;
去除固态六甲基二硅胺烷;
对硅衬底进行热退火。
在上述向硅衬底扩散铂或金的方法中,在去除硅衬底主结区域的氧化层后,在主结区域滴上含有铂原子或金原子的六甲基二硅胺烷溶液,滴六甲基二硅胺烷溶液相对于直流溅射工艺,六甲基二硅胺烷溶液的量和其中铂原子或金原子的量都可以根据需要调配,混有铂原子或金原子的六甲基二硅胺烷溶液滴量可控制;采用旋涂工艺将六甲基二硅胺烷溶液旋涂于硅衬底主结区域露出的表面,六甲基二硅胺烷溶液本身可与硅片上的水分子、氧原子进行反应,使其与硅衬底产生较强的键合,从而,铂原子或金原子也会与硅片键合;接下来对六甲基二硅胺烷溶液进行软烘,使六甲基二硅胺烷溶液变为固态,增加六甲基二硅胺烷与硅衬底表面的粘附性,进一步促进六甲基二硅胺烷溶液和铂原子或金原子与硅衬底之间的键合,此时,在衬底的主结区域表面形成铂原子或金原子膜;去除固态六甲基二硅胺烷;接着,对硅衬底进行退火,使铂原子或金原子向硅衬底内进行扩散,以引入一层复合中心,最终,减小载流子复合时间;
另外,采用旋涂工艺将含有铂原子或金原子的六甲基二硅胺烷溶液旋涂于硅衬底主结区域露出的表面,无需价格高昂的直流溅射设备,需要成本相对低廉的旋涂设备即可完成六甲基二硅胺烷溶液的覆盖在主结区域的过程,降低了生产成本。
优选地,软烘的温度为100-200℃;软烘时间为25-35秒。
优选地,所述去除固态六甲基二硅胺烷,包括:
采用腐蚀液腐蚀掉固态六甲基二硅胺烷。
优选地,所述腐蚀液包括去离子水。
优选地,所述采用腐蚀液腐蚀掉固态六甲基二硅胺烷后,该向硅衬底扩散铂或金的方法进一步包括:
烘烤并甩干硅衬底。
优选地,所述烘烤为高压硬性烘烤。
优选地,所述高压硬性烘烤时的压力为6-11千帕。
优选地,所述退火的温度为700-1000℃。
一种快恢复二极管制备方法,包括:采用上述技术方案提供的向硅衬底扩散铂或金的方法形成扩散铂或金后的硅衬底。
所述的快恢复二极管制备方法与上述的向硅衬底扩散铂或金的方法相对于现有技术所具有的优势相同,在此不再赘述。
附图说明
图1为本申请实施例提供的向硅衬底扩散铂或金的方法中S100步骤后硅衬底的结构示意图;
图2为本申请实施例提供的向硅衬底扩散铂或金的方法中S200步骤后硅衬底的结构示意图;
图3为本申请实施例提供的向硅衬底扩散铂或金的方法中S300步骤后硅衬底的结构示意图。
图标:100-硅衬底;110-主结区域;200-氧化层;300-六甲基二硅胺烷溶液。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明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发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本申请实施例提供的向硅衬底扩散铂或金的方法,硅衬底100应用于快恢复二极管,包括以下步骤:
S100:如图1所示,去除硅衬底100的主结区域110的氧化层200;
S200:如图2所示,在硅衬底100的主结区域110露出的表面滴上含有铂原子或金原子的六甲基二硅胺烷溶液300;
S300:如图3所示,将含有铂原子或金原子的六甲基二硅胺烷溶液300旋涂于硅衬底100主结区域110露出的表面;
S400:软烘,使含有铂原子或金原子的六甲基二硅胺烷溶液300变为固态;
S500:去除固态六甲基二硅胺烷;
S600:对硅衬底100进行热退火。
在上述向硅衬底扩散铂或金的方法中,在去除硅衬底100主结区域110的氧化层200后,在主结区域110滴上含有铂原子或金原子的六甲基二硅胺烷溶液300,滴六甲基二硅胺烷溶液300相对于直流溅射工艺,六甲基二硅胺烷溶液300的量和其中铂原子或金原子的量都可以根据需要调配,混有铂原子或金原子的六甲基二硅胺烷溶液300滴量可控制;采用旋涂工艺将六甲基二硅胺烷溶液300旋涂于硅衬底100主结区域110露出的表面,六甲基二硅胺烷溶液300本身可与硅片上的水分子、氧原子进行反应,使其与硅衬底100产生较强的键合,从而,铂原子或金原子也会与硅片键合;接下来对六甲基二硅胺烷溶液300进行软烘,使六甲基二硅胺烷溶液300变为固态,增加六甲基二硅胺烷与硅衬底100表面的粘附性,进一步促进六甲基二硅胺烷溶液300和铂原子(或金原子)与硅衬底100之间的键合,此时,在衬底的主结区域110表含有铂原子或金原子的面形成铂原子或金原子膜;去除固态六甲基二硅胺烷;接着,对硅衬底100进行退火,使铂原子或金原子向硅衬底100内进行扩散,以引入一层复合中心,最终,减小载流子复合时间;
另外,采用旋涂工艺将含有铂原子或金原子的六甲基二硅胺烷溶液300旋涂于硅衬底100主结区域110露出的表面,无需价格高昂的直流溅射设备,需要成本相对低廉的旋涂设备即可完成六甲基二硅胺烷溶液300的覆盖在主结区域110的过程,降低了生产成本。
在一个具体的实施例中,S400步骤中软烘的温度为100-200℃,软烘时间为25-35秒,例如,温度100℃条件下软烘35秒,温度120℃的条件下软烘33秒,温度135℃的条件下软烘31.5秒,温度150℃的条件下软烘30秒、温度170℃的条件下软烘28秒、温度190℃的条件下软烘26秒,温度200℃的条件下软烘25秒。
在S500步骤中,去除固态六甲基二硅胺烷的方式可以有多种,例如:
其中,一种方式是采用干刻方式刻蚀掉固态六甲基二硅胺烷;另一种方式可以是采用腐蚀液腐蚀掉固态六甲基二硅胺烷,其中,腐蚀液包括但不限于去离子水,由于铂和金均是惰性金属,故在S500步骤中,不易与腐蚀液反应,依然与硅衬底100良好贴合。
在一个具体的实施例中,S500步骤采用腐蚀液腐蚀掉固态六甲基二硅胺烷后,该向硅衬底扩散铂或金的方法进一步包括:
S510:烘烤并甩干硅衬底100;其中,烘烤的目的在于使停留在硅衬底100主结区域110的铂原子或金原子向硅衬底100中预扩散,甩干硅衬底100的目的在于,避免在S510步骤中进行热退火时,硅衬底100表面的水分挥发带走硅衬底100的热量,影响铂原子或金原子的扩散作用。
在一个具体的实施例中:步骤S600中,烘烤为高压硬性烘烤,高压硬性烘烤时的压力为6-11千帕,例如,可以是6千帕、8千帕、10千帕和11千帕。
在一个具体的实施例中:退火的温度为700-1000℃,例如,可以是700℃、800℃、900℃和1000℃。
基于同样的发明构思,本申请实施例还提供了一种快恢复二极管制备方法,该方法包括:采用上述向硅衬底扩散铂或金的方法形成的硅衬底100。
在上述快恢复二极管制备方法中,在制备硅衬底100时,要采用上述扩铂方法制备硅衬底100,其中,在对硅衬底100扩散铂或金的方法时:在去除硅衬底100主结区域110的氧化层200后,在主结区域110滴上含有铂原子或金原子的六甲基二硅胺烷溶液300,滴六甲基二硅胺烷溶液300相对于直流溅射工艺,六甲基二硅胺烷溶液300的量和其中铂原子或金原子的量都可以根据需要调配,混有铂原子或金原子的六甲基二硅胺烷溶液300滴量可控制;采用旋涂工艺将六甲基二硅胺烷溶液300旋涂于硅衬底100主结区域110露出的表面,六甲基二硅胺烷溶液300本身可与硅片上的水分子、氧原子进行反应,使其与硅衬底100产生较强的键合,从而,铂原子或金原子也会与硅片键合;接下来对六甲基二硅胺烷溶液300进行软烘,使六甲基二硅胺烷溶液300变为固态,增加六甲基二硅胺烷与硅衬底100表面的粘附性,进一步促进六甲基二硅胺烷溶液300和铂原子或金原子与硅衬底100之间的键合,此时,在衬底的主结区域110表面形成铂原子或金原子膜;去除固态六甲基二硅胺烷;接着,对硅衬底100进行退火,使铂原子或金原子向硅衬底100内进行扩散,以引入一层复合中心,最终,减小载流子复合时间。
显然,本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (9)
1.一种向硅衬底扩散铂或金的方法,所述硅衬底应用于快恢复二极管,其特征在于,包括以下步骤:
去除硅衬底的主结区域的氧化层;
在硅衬底主结区域露出的表面滴上含有铂原子或金原子的六甲基二硅胺烷溶液;
将含有铂原子或金原子的六甲基二硅胺烷溶液旋涂于硅衬底主结区域露出的表面;
软烘,使含有铂原子或金原子的六甲基二硅胺烷溶液变为固态;
去除固态六甲基二硅胺烷;
对硅衬底进行热退火。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,软烘的温度为100-200℃;软烘时间为25-35秒。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述去除固态六甲基二硅胺烷,包括:
采用腐蚀液腐蚀掉固态六甲基二硅胺烷。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述腐蚀液包括去离子水。
5.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述采用腐蚀液腐蚀掉固态六甲基二硅胺烷后,该方法进一步包括:
烘烤并甩干硅衬底。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述烘烤为高压硬性烘烤。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述高压硬性烘烤时的压力为6-11千帕。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述退火的温度为700-1000℃。
9.一种快恢复二极管制备方法,其特征在于,包括:采用权利要求1-8任一项所述方法形成扩散铂或金后的硅衬底。
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