一种三层复合离子注入阻挡层及其制备、去除方法.pdf

摘要
申请专利号：	CN201110379705.5	申请日：	2011.11.25
公开号：	CN102496559A	公开日：	2012.06.13
当前法律状态：	撤回	有效性：	无权
法律详情：	发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):H01L 21/02申请公布日:20120613\|\|\|实质审查的生效IPC(主分类):H01L 21/02申请日:20111125\|\|\|公开
IPC分类号：	H01L21/02; H01L21/266	主分类号：	H01L21/02
申请人：	中国科学院微电子研究所
发明人：	李博; 申华军; 白云; 汤益丹; 刘焕明; 周静涛; 杨成樾; 刘新宇
地址：	100029 北京市朝阳区北土城西路3号中科院微电子所
优先权：
专利代理机构：	北京市德权律师事务所 11302	代理人：	刘丽君
PDF下载：	PDF下载

内容摘要

公开了一种三层复合离子注入阻挡层，包括：三层复合结构SiO2/Ti/Ni；所述三层复合结构的最上层为Ni金属层，所述Ni金属层为离子注入阻挡层；所述三层复合结构中层为Ti金属层，用于增加Ni金属层与下层SiO2的黏附性；所述三层复合结构下层为SiO2牺牲层，置于底层衬底之上，用于将Ti/Ni金属层与衬底分隔开。本发明还公开了一种制备、去除上述三层复合离子注入阻挡层的方法。通过本发明提供的制备方法制备的三层复合离子注入阻挡层不仅能够实现对半导体材料高温注入Al工艺的阻挡要求，同时，SiO2牺牲层还能够有效减少注入半导体表面的损伤。去除上述三层复合离子注入阻挡层的方法简单有效，解决了半导体衬底上Ti/Ni金属去除中的金属残留问题。

权利要求书

1：一种三层复合离子注入阻挡层，其特征在于，包括：三层复合结构 SiO2/Ti/Ni ；所述三层复合结构的最上层为 Ni 金属层，所述 Ni 金属层为离子注入阻挡层；所述三层复合结构中层为 Ti 金属层，用于增加 Ni 金属层与下层的黏附性；所述三层复合结构下层为 SiO2 牺牲层，置于底层衬底之上，用于将 Ti/Ni 金属层与衬底分隔开。2：制备一种如权利要求 1 所述的带有牺牲层的三层复合离子注入阻挡层的方法，其特征在于，包括：先将半导体材料进行清洗；将所述清洗后的半导体材料进行干燥；在所述经过干燥处理后的半导体材料上生长 SiO2 牺牲层；将所述生长 SiO2 牺牲层后半导体材料进行匀胶光刻；将所述进行匀胶光刻后的半导体材料进行溅射 Ti/Ni 金属；将所述进行溅射 Ti/Ni 金属后的半导体材料进行金属剥离获得所述三层复合结构。3：如权利要求 2 所述的方法，其特征在于：生长的 SiO2 牺牲层的厚度为 60~100nm。4：如权利要求 2 所述的方法，其特征在于：溅射 Ti 金属层厚度为 10~50nm ；溅射 Ni 金属层厚度为 800~1000nm。5：一种去除如权利要求 1 所述的带有牺牲层的三层复合离子注入阻挡层的方法，其特征在于，包括：使用 Ni 腐蚀溶液对所述三层复合结构中的 Ni 金属层进行腐蚀；使用 Ti 与 SiO2 腐蚀溶液对所述三层复合结构中的 Ti 金属层和 SiO2 牺牲层进行腐蚀。6：如权利要求 5 所述的方法，其特征在于：所述 Ni 腐蚀溶液配比为： H2SO4 ： H2O2 ： H2O=3 ： 1： 4。7：如权利要求 5 所述的方法，其特征在于：对所述三层复合结构中的 Ni 金属层进行腐蚀时，所述 Ni 腐蚀溶液需保持恒温，温度大于 60℃，腐蚀时间应大于 60 秒。8：如权利要求 5 所述的方法，其特征在于：所述 Ti 与 SiO2 腐蚀溶液其配比为： H2O ： H2O2 ： HF=20 ： 1： 0.5，对所述三层复合结构中的 Ti 金属层和 SiO2 牺牲层进行腐蚀时，其腐蚀时间大于 120 秒。9：如权利要求 5-8 任一项所述的方法，其特征在于：所述三层复合结构中的三层都采用湿法腐蚀进行去除。10：如权利要求 5-8 任一项所述的方法，其特征在于：所述三层复合结构的 Ti 金属层与 SiO2 牺牲层经过同一步腐蚀去除。

说明书

一种三层复合离子注入阻挡层及其制备、去除方法
    技术领域本发明涉及离子注入阻挡层制备技术领域，具体涉及一种三层复合离子注入阻挡层及其制备、去除方法。
     背景技术在半导体技术领域中，各种金属被广泛使用，而它们的作用又各不相同。 Au、 Al、 Cu 等金属经常被用作布线的导电层。为防止厚的导电金属与半导体的黏附， Ti、 Ni 等金属经常被用作金属与半导体之间的粘附层。另外，一些金属还被应用于刻蚀的阻挡层，注入的阻挡层等领域。
     对于离子注入阻挡层，经常使用的有光刻胶，和各种金属。在注入硼或者磷的工艺中，由于不需要高温注入，且通常注入能量不大，经常使用光刻胶作为注入掩模。在高温注入领域（400~500℃），或者注入能量很高时，光刻胶已经无法起到很好的离子阻挡作用。此时，应使用金属作为注入掩膜。在半导体衬底，特别是 SiC 材料的 Al 离子注入中。使用钨金属或钼金属，能对高能量注入阻挡起到很好的作用（见专利 ZL 200610108343.5 野中贤一等离子注入掩模、碳化硅半导体器件及他们的制造方法）。但是，一方面钨与钼的熔点很高，对蒸发设备要求较为苛刻，另一方面，使用溅射设备，靶材较为昂贵，且钼靶较难制作成形。最重要的一个缺点是钨与钼都是耐腐蚀金属，对掩模层的去除非常困难。
     经过仿真， Ni 金属对 Al 的注入也具有很好的屏蔽作用。因此，目前常使用 Ni 作为离子注入阻挡层。离子注入结束后，需要去除此金属掩蔽层， Ni 阻挡层的去除采取湿法腐蚀的方法。高温注入后，对于 Ni 金属的有效去除非常困难。在 Ni 层去除过程中很容易残留一层薄的 Ni 金属膜（约 30nm）。在超声或晃动时，此薄膜容易发生翘曲，覆盖，重叠的现象，一旦发生重叠，此薄膜将更难去除。采用 RIE 的 O2 等离子体轰击与各种腐蚀液的腐蚀均无法去除。同样的现象，在 Ti 金属的去除中也同样存在。这些金属在半导体表面去除不干净，导致金属残留，就极易导致器件的表面漏电，造成器件性能变差甚至失效。
     发明内容
     本发明的目的在于提供一种能够实现对半导体材料高温注入 Al 工艺的阻挡要求，同时还能够有效减少注入半导体表面损伤的三层复合离子注入阻挡层及其制备方法，以及能解决去除金属复合层后金属残留问题的三层复合离子注入阻挡层去除方法。
     根据本发明的一个方面，提供一种三层复合离子注入阻挡层，包括：三层复合结构 SiO2/Ti/Ni ；所述三层复合结构的最上层为 Ni 金属层，所述 Ni 金属层为离子注入阻挡层；所述三层复合结构中层为 Ti 金属层，用于增加 Ni 金属层与下层的黏附性；所述三层复合结构下层为 SiO2 牺牲层，置于底层衬底之上，用于将 Ti/Ni 金属层与衬底分隔开。
     根据本发明的另一个方面，提供一种制备所述三层复合离子注入阻挡层的方法，包括：先将半导体材料进行清洗；将所述清洗后的半导体材料进行干燥；在所述经过干燥处理后的半导体材料上生长 SiO2 牺牲层；将所述生长 SiO2 牺牲层后半导体材料进行匀胶光刻；将所述进行匀胶光刻后的半导体材料进行溅射 Ti/Ni 金属；将所述进行溅射 Ti/Ni 金属后的半导体材料进行金属剥离获得所述三层复合结构。
     进一步，生长的 SiO2 牺牲层的厚度为 60~100nm. 进一步，溅射 Ti 金属层厚度为 10~50nm; 溅射 Ni 金属层厚度为 800~1000nm 。
     根据本发明的另一个方面，提供一种去除所述三层复合离子注入阻挡层的方法，包括：使用 Ni 腐蚀溶液对所述三层复合结构中的 Ni 金属层进行腐蚀；使用 Ti 与 SiO2 腐蚀溶液对所述三层复合结构中的 Ti 金属层和 SiO2 牺牲层进行腐蚀。
     进一步，所述 Ni 腐蚀溶液配比为： H2SO4 ： H2O2 ： H2O=3 ： 1： 4。
     进一步，对所述三层复合结构中的 Ni 金属层进行腐蚀时，所述 Ni 腐蚀溶液需保持恒温，温度大于 60℃，腐蚀时间应大于 60 秒。
     进一步，所述 Ti 与 SiO2 腐蚀溶液其配比为： H2O ： H2O2 ： HF=20 ： 1： 0.5，对所述三层复合结构中的 Ti 金属和 SiO2 牺牲层进行腐蚀时，其腐蚀时间大于 120 秒。
     进一步，所述三层复合结构中的三层都采用湿法腐蚀进行去除。进一步，所述三层复合结构的 Ti 金属层与 SiO2 牺牲层经过同一步腐蚀去除。
     本发明提供的一种三层复合离子注入阻挡层及其制备、去除方法。通过特殊的制备方法制备的三层复合离子注入阻挡层能够实现对半导体材料高温注入 Al 工艺的阻挡要求，同时， SiO2 牺牲层还能够有效减少注入半导体表面的损伤。通过有效的去除三层复合离子注入阻挡层的方法，对复合金属层的去除简单有效，解决了半导体衬底上 Ti/Ni 金属去除中的金属残留问题，经显微镜镜检，未发现金属薄膜的残留，经过 EDS 元素成分分析，芯片上 Ti/Ni 的残留均为零。本发明提供的 Ti/Ni 金属的有效去除方法，也可以应用在除离子注入外的其他工艺领域。
     附图说明
     图 1 为本发明实施例提供的一种三层复合离子注入阻挡层结构示意图。具体实施方式
     以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
     如图 1 所示，本发明提供的一种三层复合离子注入阻挡层包括：三层复合结构 SiO2/Ti/Ni。三层复合结构的最上层为 Ni 金属层 1，作为离子注入阻挡层，在 SiC 材料的高温注入中用于对注入 Al 元素的阻挡。三层复合结构中间层为 Ti 金属层 2，用于增加 Ni 金属层 1 与下层 SiO2 牺牲层 3 的黏附性。三层复合结构下层为 SiO2 牺牲层 3，置于底层衬底4 之上，在去除该三层复合结构时，下层 SiO2 牺牲层 3 很容易被 HF 酸腐蚀干净，在腐蚀 Ti 的时候腐蚀溶液可以将其一并去掉，它能有效隔断中上两个金属层中金属 Ti/Ni 与底层衬底 4 的粘污，避免 Ti/Ni 金属去不干净的情况发生，且使得衬底 4 表面不会留有金属残留。如果没有这一牺牲层， Ti/Ni 金属层会去除不干净。且这三层中， SiO2 牺牲层 3 的作用非常关键。它的作用不在于防止注入损伤，而是为了掩模金属的去除。因此，这一层需要在不对注入区的掺杂产生屏蔽的前提下尽可能的加厚。
     本发明提供的一种制备上述三层复合离子注入阻挡层的方法包括：步骤 S11 ：先将半导体材料进行清洗。具体是使用丙酮、乙醇、去离子水冲洗芯片表面，并用 N2 吹干芯片。
     步骤 S12 ：将清洗后的半导体材料进行干燥。具体是将半导体材料放入 120℃的烘箱中，在 N2 氛围下， 10 分钟将其烘干。
     步骤 S13 ：在经过干燥处理后的半导体材料上生长 SiO2 牺牲层 3。一般氧化硅薄膜的生长经常采用的方法有热氧化和 PECVD 生长。热氧化方式生长的薄膜致密， PECVD 生长的则较为疏松。三层复合结构中下层 SiO2 牺牲层 3 应较为疏松，以利于更好的腐蚀去除。所以更适合使用 PECVD 生长氧化硅层。生长的 SiO2 牺牲层 3 的厚度为 60~100nm，其优选值为： 60nm。步骤 S14 ：将生长 SiO2 牺牲层 3 后半导体材料进行匀胶光刻。具体是使用 AZ5214E 光刻胶制作光刻胶剥离层。
     步骤 S15 ：将进行匀胶光刻后的半导体材料进行溅射 Ti/Ni 金属。具体是使用磁控溅射台，溅射 Ni 金属层 1 厚度为 800~1000nm，其优选值为： 1000nm。溅射 Ti 金属层 2 厚度为 10~50nm，其有选值为 30nm。
     步骤 S16 ：将进行溅射 Ti/Ni 金属后的半导体材料进行金属剥离获得带有牺牲层的三层复合离子注入阻挡层。具体是使用丙酮和无水乙醇溶液，及去离子水将半导体材料分别在超声清洗机中剥离清洗。最后吹干半导体材料，三层复合离子注入阻挡层制备完成。
     本发明提供的一种去除上述三层复合离子注入阻挡层的方法包括：步骤 S21 ：使用 Ni 腐蚀溶液对所述三层复合结构中的 Ni 金属层进行腐蚀。先按 H2SO4 ： H2O2 ： H2O=3 ： 1： 4 的比例配置 Ni 腐蚀溶液，然后对三层复合结构中的 Ni 金属进行腐蚀。在对 Ni 金属层 1 进行腐蚀时， Ni 腐蚀溶液需保持恒温，温度应大于 60℃，腐蚀时间应大于 60 秒。
     步骤 S22 ：使用 Ti 与 SiO2 腐蚀溶液对所述三层复合结构中的 Ti 金属层和 SiO2 牺牲层 3 进行腐蚀。先按 H2O ： H2O2 ： HF=20 ： 1： 0.5 的比例配制 Ti 与 SiO2 腐蚀溶液，然后对三层复合结构中的 Ti 金属层 2 和 SiO2 牺牲层进行腐蚀。对 Ti 金属层 2 和 SiO2 牺牲层 3 进行腐蚀时，其腐蚀时间应大于 120 秒。
     最后，经过标准清洗工艺， N2 吹干芯片。三层复合结构的都采用湿法腐蚀进行去除。三层复合结构的 Ti 金属层 2 与 SiO2 牺牲层 3 经过同一步腐蚀去除。
     为了深入了解本发明，下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
     实施例一：一种三层复合离子注入阻挡层（以下简称芯片）的制备方法，先用丙酮，乙醇，去离子水加超声清洗芯片表面，之后用 N2 吹干芯片。将清洗完的半导体材料放入 120℃的烘箱中，在
     N2 氛围下，用 10 分钟将其烘干。使用 PECVD 在经过烘干的 SiC 材料上生长厚度为 100nm 的 SiO2 牺牲层 3。之后，使用 AZ5214E 光刻胶，制作胶厚约 2.2um 的光刻胶剥离层。之后，溅射 Ti/Ni 金属，形成厚度为 30nm 的 Ti 金属层 2 和厚度为 1000nm 的 Ni 金属层 1。之后，将做完溅射的芯片浸没在丙酮溶液中，浸泡 20 分钟，然后在超声容器内超声 3 分钟，将芯片取出马上放入无水乙醇溶液中，超声 3 分钟，再用去离子水冲洗 6 遍。最后吹干芯片。
     一种三层复合离子注入阻挡层的去除方法，首先准备好需要腐蚀的芯片。然后配制 Ni 腐蚀溶液，配比为 H2SO4 ： H2O2 ： H2O=3 ： 1： 4，溶液温度控制在 60℃，将芯片放入腐蚀液中腐蚀 Ni，时间 120 秒；将腐蚀后的芯片放入去离子水中冲洗 6 遍。之后，配制 Ti 与 SiO2 腐蚀溶液，配比为 H2O ： H2O2 ： HF=20 ： 1： 0.5，然后将芯片放入腐蚀液中腐蚀 SiO2/Ti，腐蚀时间 180 秒，将腐蚀后的芯片放入去离子水中冲洗 6 遍，并用 N2 吹干芯片。
     实施例二：一种三层复合离子注入阻挡层（以下简称芯片）的制备方法，先用丙酮，乙醇，去离子水加超声清洗芯片表面，之后用 N2 吹干芯片。将清洗完的半导体材料放入 120℃的烘箱中，在 N2 氛围下，用 10 分钟将其烘干。使用 PECVD 在经过烘干的 SiC 材料上生长厚度为 80nm 的 SiO2 牺牲层 3。之后，使用 AZ5214E 光刻胶，制作胶厚约 2.2um 的光刻胶剥离层。之后，溅射 Ti/Ni 金属，形成厚度为 10nm 的 Ti 金属层 2 和厚度为 800nm 的 Ni 金属层 1。之后，将做完溅射的芯片浸没在丙酮溶液中，浸泡 20 分钟，然后在超声容器内超声 3 分钟，将芯片取出马上放入无水乙醇溶液中，超声 3 分钟，再用去离子水冲洗 6 遍。最后吹干芯片。
     一种三层复合离子注入阻挡层的去除方法，首先准备好需要腐蚀的芯片。然后配制 Ni 腐蚀溶液，配比为 H2SO4 ： H2O2 ： H2O=3 ： 1： 4，溶液温度控制在 80℃，将芯片放入腐蚀液中腐蚀 Ni，时间 60 秒；将腐蚀后的芯片放入去离子水中冲洗 6 遍。之后，配制 Ti 与 SiO2 腐蚀溶液，配比为 H2O ： H2O2 ： HF=20 ： 1： 0.5，然后将芯片放入腐蚀液中腐蚀 SiO2/Ti，腐蚀时间 150 秒，将腐蚀后的芯片放入去离子水中冲洗 6 遍，并用 N2 吹干芯片。
     实施例三：一种三层复合离子注入阻挡层（以下简称芯片）的制备方法，先用丙酮，乙醇，去离子水加超声清洗芯片表面，之后用 N2 吹干芯片。将清洗完的半导体材料放入 120℃的烘箱中，在 N2 氛围下，用 10 分钟将其烘干。使用 PECVD 在经过烘干的 SiC 材料上生长厚度为 60nm 的 SiO2 牺牲层 3。之后，使用 AZ5214E 光刻胶，制作胶厚约 2.2um 的光刻胶剥离层。之后，溅射 Ti/Ni 金属，形成厚度为 50nm 的 Ti 金属层 2 和厚度为 900nm 的 Ni 金属层 1。之后，将做完溅射的芯片浸没在丙酮溶液中，浸泡 20 分钟，然后在超声容器内超声 3 分钟，将芯片取出马上放入无水乙醇溶液中，超声 3min，再用去离子水冲洗 6 遍。最后吹干芯片。
     一种三层复合离子注入阻挡层的去除方法，首先准备好需要腐蚀的芯片。然后配制 Ni 腐蚀溶液，配比为 H2SO4 ： H2O2 ： H2O=3 ： 1： 4，溶液温度控制在 70℃，将芯片放入腐蚀液中腐蚀 Ni，时间 90 秒；将腐蚀后的芯片放入去离子水中冲洗 6 遍。之后，配制 Ti 与 SiO2 腐蚀溶液，配比为 H2O ： H2O2 ： HF=20 ： 1： 0.5，然后将芯片放入腐蚀液中腐蚀 SiO2/Ti，腐蚀时间 240 秒，将腐蚀后的芯片放入去离子水中冲洗 6 遍，并用 N2 吹干芯片。
     本发明提供的一种三层复合离子注入阻挡层及其制备、去除方法。通过特殊的制备方法制备的三层复合离子注入阻挡层能够实现对半导体材料高温注入 Al 工艺的阻挡要求，同时， SiO2 牺牲层还能够有效减少注入半导体表面的损伤。通过有效的去除三层复合离子注入阻挡层的方法，对复合金属层的去除简单有效，解决了半导体衬底上 Ti/Ni 金属去除中的金属残留问题，经显微镜镜检，未发现金属薄膜的残留，经过 EDS 元素成分分析，芯片上 Ti/Ni 的残留均为零。本发明提供的 Ti/Ni 金属的有效去除方法，也可以应用在除离子注入外的其他工艺领域。
     上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

资源描述

《一种三层复合离子注入阻挡层及其制备、去除方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种三层复合离子注入阻挡层及其制备、去除方法.pdf（8页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。

1、(10)申请公布号 CN 102496559 A (43)申请公布日 2012.06.13 C N 1 0 2 4 9 6 5 5 9 A *CN102496559A* (21)申请号 201110379705.5 (22)申请日 2011.11.25 H01L 21/02(2006.01) H01L 21/266(2006.01) (71)申请人中国科学院微电子研究所地址 100029 北京市朝阳区北土城西路3号中科院微电子所 (72)发明人李博申华军白云汤益丹刘焕明周静涛杨成樾刘新宇 (74)专利代理机构北京市德权律师事务所 11302 代理人刘丽君 (54) 发明名称。

2、一种三层复合离子注入阻挡层及其制备、去除方法 (57) 摘要公开了一种三层复合离子注入阻挡层，包括：三层复合结构SiO 2 /Ti/Ni；所述三层复合结构的最上层为Ni金属层，所述Ni金属层为离子注入阻挡层；所述三层复合结构中层为Ti金属层，用于增加Ni金属层与下层SiO 2 的黏附性；所述三层复合结构下层为SiO 2 牺牲层，置于底层衬底之上，用于将Ti/Ni金属层与衬底分隔开。本发明还公开了一种制备、去除上述三层复合离子注入阻挡层的方法。通过本发明提供的制备方法制备的三层复合离子注入阻挡层不仅能够实现对半导体材料高温注入Al工艺的阻挡要求，同时，SiO 2 牺牲层。

3、还能够有效减少注入半导体表面的损伤。去除上述三层复合离子注入阻挡层的方法简单有效，解决了半导体衬底上Ti/Ni金属去除中的金属残留问题。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页说明书5页附图1页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请权利要求书 1 页说明书 5 页附图 1 页 1/1页 2 1.一种三层复合离子注入阻挡层，其特征在于，包括：三层复合结构SiO 2 /Ti/Ni；所述三层复合结构的最上层为Ni金属层，所述Ni金属层为离子注入阻挡层；所述三层复合结构中层为Ti金属层，用于增加Ni金属层与下层的黏附性；所述三层复合结构下层为SiO 2 牺。

4、牲层，置于底层衬底之上，用于将Ti/Ni金属层与衬底分隔开。 2.制备一种如权利要求1所述的带有牺牲层的三层复合离子注入阻挡层的方法，其特征在于，包括：先将半导体材料进行清洗；将所述清洗后的半导体材料进行干燥；在所述经过干燥处理后的半导体材料上生长SiO 2 牺牲层；将所述生长SiO 2 牺牲层后半导体材料进行匀胶光刻；将所述进行匀胶光刻后的半导体材料进行溅射Ti/Ni金属；将所述进行溅射Ti/Ni金属后的半导体材料进行金属剥离获得所述三层复合结构。 3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：生长的SiO 2 牺牲层的厚度为60100nm。 4.如权利要求2所述的方法，其特征在。

5、于：溅射Ti金属层厚度为1050nm；溅射Ni金属层厚度为8001000nm。 5.一种去除如权利要求1所述的带有牺牲层的三层复合离子注入阻挡层的方法，其特征在于，包括：使用Ni腐蚀溶液对所述三层复合结构中的Ni金属层进行腐蚀；使用Ti与SiO 2 腐蚀溶液对所述三层复合结构中的Ti金属层和SiO 2 牺牲层进行腐蚀。 6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：所述Ni腐蚀溶液配比为：H 2 SO 4 ：H 2 O 2 ：H2O=3：1：4。 7.如权利要求5所述的方法，其特征在于：对所述三层复合结构中的Ni金属层进行腐蚀时，所述Ni腐蚀溶液需保持恒温，温度大于60，腐蚀时间应。

6、大于60秒。 8.如权利要求5所述的方法，其特征在于：所述Ti与SiO 2 腐蚀溶液其配比为：H 2 O：H 2 O 2 ：HF=20：1：0.5，对所述三层复合结构中的 Ti金属层和SiO 2 牺牲层进行腐蚀时，其腐蚀时间大于120秒。 9.如权利要求5-8任一项所述的方法，其特征在于：所述三层复合结构中的三层都采用湿法腐蚀进行去除。 10.如权利要求5-8任一项所述的方法，其特征在于：所述三层复合结构的Ti金属层与SiO 2 牺牲层经过同一步腐蚀去除。权利要求书CN 102496559 A 1/5页 3 一种三层复合离子注入阻挡层及其制备、去除方法技术领域 0001 本。

7、发明涉及离子注入阻挡层制备技术领域，具体涉及一种三层复合离子注入阻挡层及其制备、去除方法。背景技术 0002 在半导体技术领域中，各种金属被广泛使用，而它们的作用又各不相同。Au、Al、Cu 等金属经常被用作布线的导电层。为防止厚的导电金属与半导体的黏附，Ti、Ni等金属经常被用作金属与半导体之间的粘附层。另外，一些金属还被应用于刻蚀的阻挡层，注入的阻挡层等领域。 0003 对于离子注入阻挡层，经常使用的有光刻胶，和各种金属。在注入硼或者磷的工艺中，由于不需要高温注入，且通常注入能量不大，经常使用光刻胶作为注入掩模。在高温注入领域（400500），或者注入能量很高时，光刻胶已经无法。

8、起到很好的离子阻挡作用。此时，应使用金属作为注入掩膜。在半导体衬底，特别是SiC材料的Al离子注入中。使用钨金属或钼金属，能对高能量注入阻挡起到很好的作用（见专利ZL 200610108343.5 野中贤一等离子注入掩模、碳化硅半导体器件及他们的制造方法）。但是，一方面钨与钼的熔点很高，对蒸发设备要求较为苛刻，另一方面，使用溅射设备，靶材较为昂贵，且钼靶较难制作成形。最重要的一个缺点是钨与钼都是耐腐蚀金属，对掩模层的去除非常困难。 0004 经过仿真，Ni金属对Al的注入也具有很好的屏蔽作用。因此，目前常使用Ni作为离子注入阻挡层。离子注入结束后，需要去除此金属掩蔽层，Ni阻挡层。

9、的去除采取湿法腐蚀的方法。高温注入后，对于Ni金属的有效去除非常困难。在Ni层去除过程中很容易残留一层薄的Ni金属膜（约30nm）。在超声或晃动时，此薄膜容易发生翘曲，覆盖，重叠的现象，一旦发生重叠，此薄膜将更难去除。采用RIE 的O 2 等离子体轰击与各种腐蚀液的腐蚀均无法去除。同样的现象，在Ti金属的去除中也同样存在。这些金属在半导体表面去除不干净，导致金属残留，就极易导致器件的表面漏电，造成器件性能变差甚至失效。发明内容 0005 本发明的目的在于提供一种能够实现对半导体材料高温注入Al工艺的阻挡要求，同时还能够有效减少注入半导体表面损伤的三层复合离子注入阻挡层及其制备方法。

10、，以及能解决去除金属复合层后金属残留问题的三层复合离子注入阻挡层去除方法。 0006 根据本发明的一个方面，提供一种三层复合离子注入阻挡层，包括：三层复合结构SiO 2 /Ti/Ni；所述三层复合结构的最上层为Ni金属层，所述Ni金属层为离子注入阻挡层；所述三层复合结构中层为Ti金属层，用于增加Ni金属层与下层的黏附性；所述三层复合结构下层为SiO 2 牺牲层，置于底层衬底之上，用于将Ti/Ni金属层与衬底分隔开。 0007 根据本发明的另一个方面，提供一种制备所述三层复合离子注入阻挡层的方法，说明书CN 102496559 A 2/5页 4 包括：先将半导体材料进行清洗；。

11、将所述清洗后的半导体材料进行干燥；在所述经过干燥处理后的半导体材料上生长SiO 2 牺牲层；将所述生长SiO 2 牺牲层后半导体材料进行匀胶光刻；将所述进行匀胶光刻后的半导体材料进行溅射Ti/Ni金属；将所述进行溅射Ti/Ni金属后的半导体材料进行金属剥离获得所述三层复合结构。 0008 进一步，生长的SiO 2 牺牲层的厚度为60100nm. 进一步，溅射Ti金属层厚度为1050nm; 溅射Ni金属层厚度为8001000nm 。 0009 根据本发明的另一个方面，提供一种去除所述三层复合离子注入阻挡层的方法，包括：使用Ni腐蚀溶液对所述三层复合结构中的Ni金属层进行腐蚀；使用。

12、Ti与SiO 2 腐蚀溶液对所述三层复合结构中的Ti金属层和SiO 2 牺牲层进行腐蚀。 0010 进一步，所述Ni腐蚀溶液配比为：H 2 SO 4 ：H 2 O 2 ：H2O=3：1：4。 0011 进一步，对所述三层复合结构中的Ni金属层进行腐蚀时，所述Ni腐蚀溶液需保持恒温，温度大于60，腐蚀时间应大于60秒。 0012 进一步，所述Ti与SiO 2 腐蚀溶液其配比为：H 2 O：H 2 O 2 ：HF=20：1：0.5，对所述三层复合结构中的Ti金属和SiO 2 牺牲层进行腐蚀时，其腐蚀时间大于120秒。 0013 进一步，所述三层复合结构中的三层都采用湿法腐蚀进行去除。 001。

13、4 进一步，所述三层复合结构的Ti金属层与SiO 2 牺牲层经过同一步腐蚀去除。 0015 本发明提供的一种三层复合离子注入阻挡层及其制备、去除方法。通过特殊的制备方法制备的三层复合离子注入阻挡层能够实现对半导体材料高温注入Al工艺的阻挡要求，同时，SiO 2 牺牲层还能够有效减少注入半导体表面的损伤。通过有效的去除三层复合离子注入阻挡层的方法，对复合金属层的去除简单有效，解决了半导体衬底上Ti/Ni金属去除中的金属残留问题，经显微镜镜检，未发现金属薄膜的残留，经过EDS元素成分分析，芯片上Ti/Ni的残留均为零。本发明提供的Ti/Ni金属的有效去除方法，也可以应用在除离子注入外的。

14、其他工艺领域。附图说明 0016 图1为本发明实施例提供的一种三层复合离子注入阻挡层结构示意图。具体实施方式 0017 以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。 0018 如图1所示，本发明提供的一种三层复合离子注入阻挡层包括：三层复合结构 SiO 2 /Ti/Ni。三层复合结构的最上层为Ni金属层1，作为离子注入阻挡层，在SiC材料的高温注入中用于对注入Al元素的阻挡。三层复合结构中间层为Ti金属层2，用于增加Ni金属层1与下层SiO 2 牺牲层3的黏附性。三层复合结构下层为SiO 2 牺牲层3，置于底层衬底说明书CN 。

15、102496559 A 3/5页 5 4之上，在去除该三层复合结构时，下层SiO 2 牺牲层3很容易被HF酸腐蚀干净，在腐蚀Ti 的时候腐蚀溶液可以将其一并去掉，它能有效隔断中上两个金属层中金属Ti/Ni与底层衬底4的粘污，避免Ti/Ni金属去不干净的情况发生，且使得衬底4表面不会留有金属残留。如果没有这一牺牲层，Ti/Ni金属层会去除不干净。且这三层中， SiO 2 牺牲层3的作用非常关键。它的作用不在于防止注入损伤，而是为了掩模金属的去除。因此，这一层需要在不对注入区的掺杂产生屏蔽的前提下尽可能的加厚。 0019 本发明提供的一种制备上述三层复合离子注入阻挡层的方法包括：步骤S1。

16、1：先将半导体材料进行清洗。具体是使用丙酮、乙醇、去离子水冲洗芯片表面，并用N 2 吹干芯片。 0020 步骤S12：将清洗后的半导体材料进行干燥。具体是将半导体材料放入120的烘箱中，在N 2 氛围下，10分钟将其烘干。 0021 步骤S13：在经过干燥处理后的半导体材料上生长SiO 2 牺牲层3。一般氧化硅薄膜的生长经常采用的方法有热氧化和PECVD生长。热氧化方式生长的薄膜致密，PECVD生长的则较为疏松。三层复合结构中下层SiO 2 牺牲层3应较为疏松，以利于更好的腐蚀去除。所以更适合使用PECVD生长氧化硅层。生长的SiO 2 牺牲层3的厚度为60100nm，其优选值为：。

17、60nm。 0022 步骤S14：将生长SiO 2 牺牲层3后半导体材料进行匀胶光刻。具体是使用AZ5214E 光刻胶制作光刻胶剥离层。 0023 步骤S15：将进行匀胶光刻后的半导体材料进行溅射Ti/Ni金属。具体是使用磁控溅射台，溅射Ni金属层1厚度为8001000nm，其优选值为：1000nm。溅射Ti金属层2厚度为1050nm，其有选值为30nm。 0024 步骤S16：将进行溅射Ti/Ni金属后的半导体材料进行金属剥离获得带有牺牲层的三层复合离子注入阻挡层。具体是使用丙酮和无水乙醇溶液，及去离子水将半导体材料分别在超声清洗机中剥离清洗。最后吹干半导体材料，三层复合离子注入阻挡。

18、层制备完成。 0025 本发明提供的一种去除上述三层复合离子注入阻挡层的方法包括：步骤S21：使用Ni腐蚀溶液对所述三层复合结构中的Ni金属层进行腐蚀。先按H 2 SO 4 ： H 2 O 2 ：H 2 O=3：1：4的比例配置Ni腐蚀溶液，然后对三层复合结构中的Ni金属进行腐蚀。在对Ni金属层1进行腐蚀时， Ni腐蚀溶液需保持恒温，温度应大于60，腐蚀时间应大于 60秒。 0026 步骤S22：使用Ti与SiO 2 腐蚀溶液对所述三层复合结构中的Ti金属层和SiO 2 牺牲层3进行腐蚀。先按H 2 O：H 2 O 2 ：HF=20：1：0.5的比例配制Ti与SiO 2 腐蚀溶液，然后。

19、对三层复合结构中的Ti金属层2和SiO 2 牺牲层进行腐蚀。对Ti金属层2和SiO 2 牺牲层3进行腐蚀时，其腐蚀时间应大于120秒。 0027 最后，经过标准清洗工艺，N 2 吹干芯片。三层复合结构的都采用湿法腐蚀进行去除。三层复合结构的Ti金属层2与SiO 2 牺牲层3经过同一步腐蚀去除。 0028 为了深入了解本发明，下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。 0029 实施例一：一种三层复合离子注入阻挡层（以下简称芯片）的制备方法，先用丙酮，乙醇，去离子水加超声清洗芯片表面，之后用N 2 吹干芯片。将清洗完的半导体材料放入120的烘箱中，在说明书CN 102496559 。

20、A 4/5页 6 N 2 氛围下，用10分钟将其烘干。使用PECVD在经过烘干的SiC材料上生长厚度为100nm的 SiO 2 牺牲层3。之后，使用AZ5214E光刻胶，制作胶厚约2.2um的光刻胶剥离层。之后，溅射Ti/Ni金属，形成厚度为30nm的Ti金属层2和厚度为1000nm的Ni金属层1。之后，将做完溅射的芯片浸没在丙酮溶液中，浸泡20分钟，然后在超声容器内超声3分钟，将芯片取出马上放入无水乙醇溶液中，超声3分钟，再用去离子水冲洗6遍。最后吹干芯片。 0030 一种三层复合离子注入阻挡层的去除方法，首先准备好需要腐蚀的芯片。然后配制Ni腐蚀溶液，配比为H 2 SO 4 ：H 。

21、2 O 2 ：H 2 O=3：1：4，溶液温度控制在60，将芯片放入腐蚀液中腐蚀Ni，时间120秒；将腐蚀后的芯片放入去离子水中冲洗6遍。之后，配制Ti与SiO 2 腐蚀溶液，配比为H 2 O：H 2 O 2 ：HF=20：1：0.5，然后将芯片放入腐蚀液中腐蚀SiO 2 /Ti，腐蚀时间 180秒，将腐蚀后的芯片放入去离子水中冲洗6遍，并用N 2 吹干芯片。 0031 实施例二：一种三层复合离子注入阻挡层（以下简称芯片）的制备方法，先用丙酮，乙醇，去离子水加超声清洗芯片表面，之后用N 2 吹干芯片。将清洗完的半导体材料放入120的烘箱中，在 N 2 氛围下，用10分钟将其烘干。使用P。

22、ECVD在经过烘干的SiC材料上生长厚度为80nm的 SiO 2 牺牲层3。之后，使用AZ5214E光刻胶，制作胶厚约2.2um的光刻胶剥离层。之后，溅射 Ti/Ni金属，形成厚度为10nm的Ti金属层2和厚度为800nm的Ni金属层1。之后，将做完溅射的芯片浸没在丙酮溶液中，浸泡20分钟，然后在超声容器内超声3分钟，将芯片取出马上放入无水乙醇溶液中，超声3分钟，再用去离子水冲洗6遍。最后吹干芯片。 0032 一种三层复合离子注入阻挡层的去除方法，首先准备好需要腐蚀的芯片。然后配制Ni腐蚀溶液，配比为H 2 SO 4 ：H 2 O 2 ：H 2 O=3：1：4，溶液温度控制在80，将芯片。

23、放入腐蚀液中腐蚀Ni，时间60秒；将腐蚀后的芯片放入去离子水中冲洗6遍。之后，配制Ti与SiO 2 腐蚀溶液，配比为H 2 O：H 2 O 2 ：HF=20：1：0.5，然后将芯片放入腐蚀液中腐蚀SiO 2 /Ti，腐蚀时间150 秒，将腐蚀后的芯片放入去离子水中冲洗6遍，并用N 2 吹干芯片。 0033 实施例三：一种三层复合离子注入阻挡层（以下简称芯片）的制备方法，先用丙酮，乙醇，去离子水加超声清洗芯片表面，之后用N 2 吹干芯片。将清洗完的半导体材料放入120的烘箱中，在 N 2 氛围下，用10分钟将其烘干。使用PECVD在经过烘干的SiC材料上生长厚度为60nm的 SiO 2 。

24、牺牲层3。之后，使用AZ5214E光刻胶，制作胶厚约2.2um的光刻胶剥离层。之后，溅射 Ti/Ni金属，形成厚度为50nm的Ti金属层2和厚度为900nm的Ni金属层1。之后，将做完溅射的芯片浸没在丙酮溶液中，浸泡20分钟，然后在超声容器内超声3分钟，将芯片取出马上放入无水乙醇溶液中，超声3min，再用去离子水冲洗6遍。最后吹干芯片。 0034 一种三层复合离子注入阻挡层的去除方法，首先准备好需要腐蚀的芯片。然后配制Ni腐蚀溶液，配比为H 2 SO 4 ：H 2 O 2 ：H 2 O=3：1：4，溶液温度控制在70，将芯片放入腐蚀液中腐蚀Ni，时间90秒；将腐蚀后的芯片放入去离子水中。

25、冲洗6遍。之后，配制Ti与SiO 2 腐蚀溶液，配比为H 2 O：H 2 O 2 ：HF=20：1：0.5，然后将芯片放入腐蚀液中腐蚀SiO 2 /Ti，腐蚀时间240 秒，将腐蚀后的芯片放入去离子水中冲洗6遍，并用N 2 吹干芯片。 0035 本发明提供的一种三层复合离子注入阻挡层及其制备、去除方法。通过特殊的制备方法制备的三层复合离子注入阻挡层能够实现对半导体材料高温注入Al工艺的阻挡要求，同时，SiO 2 牺牲层还能够有效减少注入半导体表面的损伤。通过有效的去除三层复合离说明书CN 102496559 A 5/5页 7 子注入阻挡层的方法，对复合金属层的去除简单有效，解决了半导体衬底上Ti/Ni金属去除中的金属残留问题，经显微镜镜检，未发现金属薄膜的残留，经过EDS元素成分分析，芯片上Ti/Ni的残留均为零。本发明提供的Ti/Ni金属的有效去除方法，也可以应用在除离子注入外的其他工艺领域。 0036 上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。说明书CN 102496559 A 1/1页 8 图1 说明书附图CN 102496559 A 。

展开阅读全文