一種調(diào)節(jié)硅化鈦/硅肖特基接觸勢(shì)壘的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及調(diào)節(jié)硅化鈦(TiSix)和硅之間肖特基接觸勢(shì)壘的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]肖特基器件不僅廣泛應(yīng)用于通信、計(jì)算機(jī)、汽車等電子信息領(lǐng)域，而且應(yīng)用于航空、航天等國(guó)防重點(diǎn)工程，由于鈦具有熔點(diǎn)高、比重小、比強(qiáng)度高、韌性好、抗疲勞、耐腐蝕、導(dǎo)熱系數(shù)低、高低溫度耐受性能好、在急冷急熱條件下應(yīng)力小等特點(diǎn)是制作高耐壓、低正向壓降和高開(kāi)關(guān)速度肖特基二極管的比較理想的新型材料，目前硅化鈦/硅肖特基二極管被廣泛研究。
[0003]肖特基器件的性能主要受到肖特基接觸勢(shì)壘的制約。普通硅化鈦/硅肖特基整流二極管的接觸勢(shì)壘約為0.69eV，這是由于界面處由于存在界面態(tài)，費(fèi)米能級(jí)被釘扎在Si的價(jià)帶附近，造成電子勢(shì)壘較大，從而限制了硅化鈦/硅肖特基整流二極管性能的提升。因?yàn)殡娮觿?shì)壘高度是決定開(kāi)態(tài)電流大小的重要因素，較大的電子勢(shì)壘限制了電子的流動(dòng)，導(dǎo)致器件的開(kāi)態(tài)電流小。
[0004]當(dāng)今半導(dǎo)體器件不斷朝著高能低價(jià)的方向進(jìn)步，而工藝步驟作為制約器件生產(chǎn)成本中的重要因素，尤其值得研究人員的關(guān)注。工藝步驟的簡(jiǎn)單易行、工藝耗材的方便易得都是優(yōu)化器件工藝的重要方法。由于氮化鈦/硅接觸勢(shì)壘很低，約為0.49eV。通過(guò)向硅化鈦/硅肖特基整流二極管中的硅化鈦薄膜中引入適量氮原子而有效調(diào)節(jié)接觸勢(shì)壘的方法簡(jiǎn)單易行，并且效果顯著，所得硅化鈦(TiSix,內(nèi)含氮原子)/硅肖特基整流二極管的接觸勢(shì)壘約為0.61eV，遠(yuǎn)低于普通硅化鈦/硅肖特基整流二極管0.69eV的接觸勢(shì)壘。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提出一種工藝簡(jiǎn)單、調(diào)節(jié)硅化鈦/硅肖特基接觸勢(shì)壘的方法。 本發(fā)明提出的調(diào)節(jié)硅化鈦與硅之間肖特基接觸勢(shì)壘的方法，具體步驟是，向硅化鈦/
硅肖特基整流二極管中的硅化鈦薄膜中引入適量氮原子，形成硅化鈦(TiSix，內(nèi)含氮原子)/Si肖特基接觸結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)接觸勢(shì)壘調(diào)節(jié)。
[0006]所述引入氮原子的方法可以有兩種，它們分別是:
(1)在硅襯底上淀積金屬鈦膜后，通過(guò)離子注入或擴(kuò)散方式將氮原子引入到金屬鈦膜中，再利用退火過(guò)程，通過(guò)金屬鈦膜與襯底硅的固相反應(yīng)，在形成硅化鈦/硅肖特基整流接觸的同時(shí)，將氮原子摻入形成的硅化鈦薄膜中；
(2)在硅襯底上淀積金屬鈦膜后，先利用退火過(guò)程實(shí)現(xiàn)金屬鈦與襯底硅的固相反應(yīng)，生成硅化鈦/硅肖特基整流接觸，再利用離子注入或擴(kuò)散工藝將氮原子引入到硅化鈦薄膜中。
[0007]本發(fā)明中，最終生成的含有氮原子的硅化鈦薄膜與襯底硅接觸界面硅化鈦薄膜一側(cè)10納米厚度內(nèi)氮原子平均體濃度為115-1O24 cm3。優(yōu)選氮原子平均體濃度為1016-102° 3
cm ο
[0008]本發(fā)明中，熱退火溫度為50(T1000°C，時(shí)間為I秒~10分鐘。優(yōu)選熱退火溫度為60(T800°C，時(shí)間為Γ5分鐘。
[0009]本發(fā)明由于只需要在普通硅化鈦/硅肖特基晶體管工藝中增加一步氮原子的引入工藝，就可獲得明顯的接觸勢(shì)壘調(diào)節(jié)，整個(gè)工藝步驟簡(jiǎn)單易行。
[0010]本發(fā)明通過(guò)向硅化鈦薄膜中引入適量氮原子，形成硅化鈦(TiSix，內(nèi)含氮原子)/Si肖特基接觸結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)硅化鈦與硅之間肖特基接觸勢(shì)壘的有效調(diào)節(jié)。在正向偏壓下，該種肖特基接觸的工作電流經(jīng)由降低后的勢(shì)壘區(qū)域流通，因而可以得到較高的工作電流。其1-V特性對(duì)比如圖1所示。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為氮摻入對(duì)硅化鈦/硅肖特基二極管整流特性的影響。
[0012]圖2—圖6為工藝流程的TJK意圖(側(cè)視圖)。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步描述本發(fā)明:
第一種方案工藝步驟:
1、基于已經(jīng)過(guò)清洗處理的清潔表面硅襯底進(jìn)行金屬鈦薄膜的淀積，如圖2所示；
2、通過(guò)離子注入或擴(kuò)散方式將適量氮原子引入到金屬鈦膜中，如圖3所示；
3、進(jìn)行熱退火，熱退火溫度為50(Tl000°C，時(shí)間為I秒~10分鐘，使得最終生成的含有氮原子的硅化鈦薄膜與襯底硅接觸界面硅化鈦薄膜一側(cè)10納米厚度內(nèi)氮原子平均體濃度為115-1O24 cm3，最終結(jié)果如圖6所示。
[0014]第二種方案工藝步驟:
1、基于已經(jīng)過(guò)清洗處理的清潔表面硅片襯底進(jìn)行金屬鈦薄膜的淀積，如圖1所示；
2、進(jìn)行熱退火，熱退火溫度為50(Tl000°C，時(shí)間為I秒~10分鐘，如圖4所示；
3、利用離子注入或擴(kuò)散工藝將適量氮原子引入到硅化鈦薄膜中，如圖5所示，使得最終生成的含有氮原子的硅化鈦薄膜與襯底硅接觸界面硅化鈦薄膜一側(cè)10納米厚度內(nèi)氮原子平均體濃度為115-1O24 cm 3，最終結(jié)果如圖6所示。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種調(diào)節(jié)硅化鈦/硅肖特基接觸勢(shì)壘的方法，其特征在于具體步驟為:向硅化鈦/硅肖特基整流二極管中的硅化鈦薄膜中引入適量氮原子，實(shí)現(xiàn)接觸勢(shì)壘調(diào)節(jié)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述引入氮原子的方法有兩種，它們分別是: (1)在硅襯底上淀積金屬鈦膜后，通過(guò)離子注入或擴(kuò)散方式將氮原子引入到金屬鈦膜中，再利用退火過(guò)程，使金屬鈦膜與襯底硅發(fā)生固相反應(yīng)，在形成硅化鈦/硅肖特基整流接觸的同時(shí)，將氮原子摻入形成的硅化鈦薄膜中； (2)在硅襯底上淀積金屬鈦膜后，先利用退火過(guò)程使金屬鈦與襯底硅發(fā)生固相反應(yīng)，生成硅化鈦/硅肖特基整流接觸，再利用離子注入或擴(kuò)散工藝將氮原子引入到硅化鈦薄膜中。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述的熱退火溫度為50(T1000°C，時(shí)間為I秒10分鐘。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于最終生成的含有氮原子的硅化鈦薄膜與襯底硅接觸界面硅化鈦薄膜一側(cè)10納米厚度內(nèi)氮原子平均體濃度為115-1O24 cm3。
【專利摘要】本發(fā)明屬于微電子技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種調(diào)節(jié)硅化鈦和硅之間肖特基接觸勢(shì)壘的方法。本發(fā)明通過(guò)向硅化鈦薄膜中引入適量氮原子，形成硅化鈦（TiSix，內(nèi)含氮原子）/Si肖特基接觸結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)硅化鈦與硅之間肖特基接觸勢(shì)壘的有效調(diào)節(jié)。相比普通硅化鈦/硅肖特基整流二極管的工藝流程，本發(fā)明只需要增加一步氮原子的引入工藝，就可獲得明顯的接觸勢(shì)壘調(diào)節(jié)，整個(gè)工藝步驟簡(jiǎn)單易行，具有良好的應(yīng)用前景。
【IPC分類】H01L21/28, H01L21/329
【公開(kāi)號(hào)】CN105097503
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410199891
【發(fā)明人】蔣玉龍, 王琳琳, 彭霧
【申請(qǐng)人】復(fù)旦大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年11月25日
【申請(qǐng)日】2014年5月13日