[发明专利]一种三层复合离子注入阻挡层及其制备、去除方法

说明书

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。