金属半导体接触结构及半导体器件的制造方法与流程

本发明涉及半导体器件制造，特别涉及一种金属半导体接触结构及半导体器件的制造方法。

背景技术：

1、在现有的半导体器件的制造过程中，通常会在半导体衬底的表面上沉积金属(例如ni或ti等)或合金之后，进行沉积后退火(pda)，来使得金属和半导体衬底反应形成金属半导体接触结构，该金属半导体接触结构可以作为半导体衬底上的欧姆接触(其在金属和半导体之间的界面处势垒非常小或者是没有接触势垒，能降低接触电阻)或者肖特基接触(其在金属和半导体之间的界面处形成肖特基势垒，起到整流作用)。例如，在现有sic(碳化硅)器件技术中，将金属ni沉积到sic衬底的欧姆接触区上，并通过激光退火等热处理手段，来使ni和sic反应形成相应的欧姆接触，该欧姆接触是影响sic器件性能的关键因素之一。

2、现有技术中，在形成金属半导体接触结构时，多采用金属剥离(lift-off)工艺或湿法腐蚀工艺。其中，采用lift-off工艺时，需要在半导体衬底上涂布光刻胶、曝光、显影、沉积金属、沉积后退火，使沉积的金属和半导体衬底反应形成金属半导体接触结构之后，将剩余的光刻胶及其上面的多余金属一起剥离，这种工艺不仅需要增加一道光刻成本，而且容易产生有机物残留，进而容易对后续工艺及设备造成有机物污染。而采用湿法腐蚀工艺时，需要在半导体衬底上沉积金属并进行沉积后退火，使沉积的金属和半导体衬底反应形成相应的金属半导体接触结构之后，通过湿法腐蚀工艺将未反应的多余金属去除，这种工艺容易产生金属残留，进而容易对后续工艺和设备产生金属污染。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种金属半导体接触结构及半导体器件的制造方法，能够提高湿法腐蚀工艺去除金属的效果，进而提高器件性能，且避免残留金属对后续工艺和设备产生金属污染。

2、为实现上述目的，本发明提供一种金属半导体接触结构的制造方法，其包括以下步骤：

3、提供半导体衬底，所述半导体衬底具有表面为半导体的接触区；

4、沉积金属层，所述金属层至少覆盖在所述接触区上；

5、进行金属沉积后退火，使所述接触区表面的半导体与其接触的所述金属层中的金属反应，形成金属半导体接触结构；

6、采用相应的离子对所述金属层进行离子轰击，以去除所述金属层表面上的自然氧化物，同时使所述离子进入到所述金属层中并与未反应的金属结合形成相应的化学键；

7、采用湿法腐蚀工艺去除所述金属层。

8、可选地，所述离子轰击所采用的离子包括惰性元素离子和卤族元素离子中的至少一种。

9、可选地，所述惰性元素离子包括氦离子、氖离子和氩离子中的至少一种，所述卤族元素离子包括氟离子和/或氯离子。

10、可选地，所述离子轰击包括以下工艺条件中的至少一个：

11、(1)所述离子轰击的工艺温度为15℃～500℃；

12、(2)所述离子轰击的工艺压力为100mpa～1个大气压；

13、(3)所述离子轰击的射频功率为50w～1000w。

14、可选地，所述金属半导体接触结构为欧姆接触结构或肖特基接触结构。

15、可选地，所述接触区的半导体的材料包括碳化硅、锗化硅、硅、砷化镓和氮化镓中的至少一种；和/或，所述金属层的材料包括镍、钛、钴、钨、铝、铜、锰中的至少一种。

16、基于同一发明构思，本发明还提供一种半导体器件的制造方法，其包括：

17、提供半导体衬底，并执行如本发明所述的金属半导体接触结构的制造方法，以在所述半导体衬底的具有表面为半导体的接触区上形成金属半导体接触结构。

18、可选地，在执行所述的金属半导体接触结构的制造方法之前，还包括：在所述半导体衬底中形成阱区，并在所述阱区中形成源区，在所述半导体衬底上形成栅极；以及在所述半导体衬底上形成层间介质层，所述层间介质层将所述栅极掩埋在内，并暴露出部分源区表面以形成所述接触区。

19、可选地，所述栅极为形成在所述半导体衬底上方的平面栅，或者为形成在所述半导体衬底中的沟槽中的沟槽栅。

20、可选地，在形成所述金属半导体接触结构之后，还包括：形成金属导电结构于所述半导体衬底的上方，所述金属导电结构的底部与所述金属半导体接触结构的顶部电性接触；所述金属导电结构包括接触插塞、焊盘和金属线中的至少一种。

21、与现有技术相比，本发明的技术方案中，在沉积金属且进行沉积后退火之后，仅增加了离子轰击的工序，工艺实现简单，成本低，而且该离子轰击一方面还使得未反应的金属表面的自然氧化物被轰击去除，使未反应的金属被直接暴露在后续的湿法腐蚀液中，提高了湿法腐蚀效果；另一方面还可以将相应的离子轰击到未反应的金属层中，这些离子能与未反应的金属结合形成新的化学键，这些化学键有助于金属层与湿法腐蚀液反应，提高金属层的去除效率，从而进一步提高湿法腐蚀工艺去除金属的效果，由此最终提高了器件性能，且避免残留金属对后续工艺和设备产生金属污染。

技术特征：

1.一种金属半导体接触结构的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的金属半导体接触结构的制造方法，其特征在于，所述离子轰击所采用的离子包括惰性元素离子和卤族元素离子中的至少一种。

3.如权利要求2所述的金属半导体接触结构的制造方法，其特征在于，所述惰性元素离子包括氦离子、氖离子和氩离子中的至少一种，所述卤族元素离子包括氟离子和/或氯离子。

4.如权利要求1所述的金属半导体接触结构的制造方法，其特征在于，所述离子轰击包括以下工艺条件中的至少一个：

5.如权利要求1所述的金属半导体接触结构的制造方法，其特征在于，所述金属半导体接触结构为欧姆接触结构或肖特基接触结构。

6.如权利要求1所述的金属半导体接触结构的制造方法，其特征在于，所述接触区的半导体的材料包括碳化硅、锗化硅、硅、砷化镓和氮化镓至少一种；和/或，所述金属层的材料包括镍、钛、锰、钨、钴、铬、铂、金、铝、铜中的至少一种。

7.一种半导体器件的制造方法，其特征在于，包括：

8.如权利要求7所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，在执行所述的金属半导体接触结构的制造方法之前，还包括：在所述半导体衬底中形成阱区，并在所述阱区中形成源区，在所述半导体衬底上形成栅极；以及在所述半导体衬底上形成层间介质层，所述层间介质层将所述栅极掩埋在内，并暴露出部分源区表面以形成所述接触区。

9.如权利要求7所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，所述栅极为形成在所述半导体衬底上方的平面栅，或者为形成在所述半导体衬底中的沟槽中的沟槽栅。

10.如权利要求7所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，在形成所述金属半导体接触结构之后，还包括：形成金属导电结构于所述半导体衬底的上方，所述金属导电结构的底部与所述金属半导体接触结构的顶部电性接触；所述金属导电结构包括接触插塞、焊盘和金属线中的至少一种。

技术总结
本发明提供一种金属半导体接触结构及半导体器件的制造方法，在沉积金属且进行沉积后退火之后，仅增加了离子轰击的工序，工艺实现简单，成本低，而且该离子轰击一方面还使得未反应的金属表面的自然氧化物被轰击去除，使未反应的金属被直接暴露在后续的湿法腐蚀液中，提高了湿法腐蚀效果；另一方面还可以将相应的离子轰击到未反应的金属层中，这些离子能与未反应的金属结合形成新的化学键，这些化学键有助于金属层与湿法腐蚀液反应，提高金属层的去除效率，从而进一步提高湿法腐蚀工艺去除金属的效果，由此最终提高了器件性能，且避免残留金属对后续工艺和设备产生金属污染。

技术研发人员：李翔,勇越,谢志平,丛茂杰
受保护的技术使用者：芯联越州集成电路制造（绍兴）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/5