CN115799065B - 一种TiSi势垒的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于半导体功率器件技术领域，提供了一种TiSi势垒的制备方法。本方法包括以下步骤：S1:在Si衬底表面低温溅射一层Ti薄膜金属层；S2:在真空环境下进行合金；S3:纯N2气氛中高温快速退火，获得TiSi化合物层；S4:扒除Ti薄膜金属层；S5:在TiSi化合物层上表面溅射一层金属薄膜层，金属薄膜层为铝、铝系合金、铜、铜系合金、钨、钨系合金、镍、镍系合金中的一种；S6:在N2和H2的气氛中进行合金，调整势垒高度；S7:湿法去除金属薄膜层，获得TiSi势垒金属层。本方法通过冷溅工艺溅射Ti结合真空合金制得Ti薄膜金属层，再结合特定金属掺杂调整降低TiSi势垒的势垒高度，从而使得制备的半导体硅器件功耗较低。
Description
技术领域
本发明涉及半导体功率器件技术领域，具体涉及一种TiSi势垒的制备方法。
背景技术
一般在谈到半导体的PN结时，就会联系到势垒，这涉及半导体的基础内容。简单地说，所谓势垒也称位垒，就是在PN结由于电子、空穴的扩散所形成的阻挡层，两侧的势能差，就称为势垒。
目前常用势垒金属主要有NiPt合金、Cr、Ni、Pt等，但低功耗是目前市场上半导体硅器件的主要发展方向之一，为了制备低势垒高度的二极管，研发TiSi势垒是重要研发方向。但用常规势垒制备方法来制备的TiSi势垒，其势垒高度过低，会带来反向漏电大的问题，芯片自发热严重，容易发生热击穿，不能满足使用要求。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种TiSi势垒的制备方法，用以解决或部分解决上述问题。
本发明实施例提供了一种TiSi势垒的制备方法，包括以下步骤：
S1:在Si衬底表面低温溅射一层Ti薄膜金属层；
S2:在真空环境下进行合金；
S3:纯N2气氛中高温快速退火，获得TiSi化合物层；
S4:扒除所述Ti薄膜金属层；
S5:在所述TiSi化合物层上表面溅射一层金属薄膜层，所述金属薄膜层为铝、铝系合金、铜、铜系合金、钨、钨系合金、镍、镍系合金中的一种；
S6:在N2和H2的气氛中进行合金，调整势垒高度；
S7:湿法去除所述金属薄膜层，获得TiSi势垒金属层。
上述实施例的有益效果在于：本发明通过冷溅工艺溅射Ti结合真空合金，使制得的Ti薄膜金属层覆盖性和粘附性好，再结合特定金属掺杂调整TiSi势垒的势垒高度，从而使得制备的半导体硅器件功耗较低且反向漏电较小，满足实际使用要求。
根据本发明实施例的一种具体实现方式，所述步骤S2中，环境温度设置为300-500℃，反应时间为25-35min。
根据本发明实施例的一种具体实现方式，所述步骤S3中，所述高温快速退火的温度为700-900℃，时间为20-50s。纯N2保护气氛下，该环境参数可以实现TiSi势垒的快速合成。
根据本发明实施例的一种具体实现方式，所述步骤S4中，通过氨水和双氧水配置的溶液扒除所述Ti薄膜金属层。按照一定配比制得混合酸，扒除未反应的纯Ti，以便于后续势垒高度调整。
根据本发明实施例的一种具体实现方式，所述步骤S5中，所述金属薄膜层为AlSiCu。步骤S5中需在TiSi化合物上表面溅射一层势垒高度高的金属薄膜，优选铝系合金中的AlSiCu。
根据本发明实施例的一种具体实现方式，所述步骤S6中，环境温度设置为500-700℃，反应时间为20-30min。为防止金属氧化，降低反应过程中氧元素的影响，合金需在N2和H2的气氛中进行，从而掺杂特定金属调整势垒高度，扩大应用范围。
本发明的实施例至少具有如下技术效果：
第一、本发明通过冷溅工艺溅射Ti结合真空合金制得Ti薄膜金属层，再结合特定金属掺杂调整TiSi势垒的势垒高度，从而使得制备的半导体硅器件功耗较低且反向漏电较小，满足实际使用要求。
第二、本发明为防止金属氧化，掺杂特定金属时降低反应过程中氧元素的影响，将合金放在N2和H2的气氛中进行，从而调整势垒高度，扩大应用范围。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1示出了本发明实施例所提供的一种TiSi势垒的制备方法的流程图；
图2示出了本发明实施例中步骤S1产物的结构示意图；
图3示出了本发明实施例中步骤S3产物的结构示意图；
图4示出了本发明实施例中步骤S5产物的结构示意图；
图5示出了本发明实施例中步骤S7产物的结构示意图。
其中，1.Si衬底、2.Ti薄膜金属层、3.TiSi化合物层、4.金属薄膜层、5.TiSi势垒金属层。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只是作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
图1为本发明实施例提供的一种TiSi势垒的制备方法的步骤流程图，参见图1，该方法包括以下步骤：
S1:如图2所示，在Si衬底1表面低温溅射一层Ti薄膜金属层2。
该层薄膜金属厚度分布在0.1-0.35μm。
S2:在真空环境下进行合金。
通过在真空环境下的合金进一步释放应力，使Ti与硅界面以及台阶处接触更好，防止势垒金属层空洞或台阶处漏封，真空合金的条件可以为环境温度300-500℃，反应时间25-35min，优选350℃/30min，真空状态下，可有效避免Ti氧化。
S3:纯N2气氛中高温快速退火，获得TiSi化合物层3，如图3所示。
高温快速退火的温度为700-900℃，时间为20-50s，优选820℃/30s。纯N2保护气氛下，该环境参数可以实现TiSi势垒的快速合成。
S4:扒除Ti薄膜金属层。
通过氨水和双氧水按照一定配比配置的溶液来扒除未反应的纯Ti，以便于后续势垒高度调整。
S5:如图4所示，在TiSi化合物层3上表面溅射一层金属薄膜层4。
该步中需在TiSi化合物上表面溅射一层金属薄膜，金属薄膜为铝、铝系合金、铜、铜系合金、钨、钨系合金、镍、镍系合金中的一种，上述金属的金属功函数与Ti接近或高于Ti，能起到对TiSi势垒高度的调节作用。优选铝系合金，如AlSiCu。金属薄膜层厚度为0.5-0.7μm。
S6:在N2和H2的气氛中进行合金，调整势垒高度。
通过N/H合金实现特定金属掺杂，N/H合金环境温度设置为500-700℃，反应时间为20-30min，优选520℃/25min。
S7:湿法去除金属薄膜层，获得TiSi势垒金属层5，如图5所示。
本发明的实施例至少具有如下技术效果：
第一、本发明通过冷溅工艺溅射Ti结合真空合金，使制得的Ti薄膜金属层覆盖性和粘附性好，退火后获得TiSi化合物，再结合金属薄膜层掺杂调整TiSi势垒的势垒高度，从而使得制备的半导体硅器件功耗较低且反向漏电较小，满足实际使用要求。
第二、本发明为防止金属氧化，掺杂金属薄膜层时降低反应过程中氧元素的影响，将合金放在N2和H2的气氛中进行，从而调整势垒高度，扩大应用范围。
需要说明的是，各个模块按照流式布局进行排列，仅仅是本发明的一个实施例，也可以采用其他的方式排列，本发明对此不做限定。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (3)
1.一种TiSi势垒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1:在Si衬底表面低温溅射一层Ti薄膜金属层；
S2:在真空环境下进行合金，环境温度设置为300-500℃，反应时间为25-35min；
S3:纯N2气氛中高温快速退火，获得TiSi化合物层，所述高温快速退火的温度为700-900℃，时间为20-50s；
S4:扒除所述步骤S3后剩余未反应的所述Ti薄膜金属层；
S5:在所述TiSi化合物层上表面溅射一层金属薄膜层，所述金属薄膜层为铝、铝系合金、铜、铜系合金、钨、钨系合金、镍、镍系合金中的一种；
S6:在N2和H2的气氛中进行合金，调整势垒高度；
S7:湿法去除所述步骤S6后未掺杂的所述金属薄膜层，获得TiSi势垒金属层。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤S4中，通过氨水和双氧水配置的溶液扒除所述Ti薄膜金属层。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤S6中，环境温度设置为500-700℃，反应时间为20-30min。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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