NiCr势垒腐蚀工艺技术

马洪江，刘昕阳

（中国电子科技集团公司第四十七研究所，沈阳110032）

NiCr势垒腐蚀工艺技术

马洪江，刘昕阳

（中国电子科技集团公司第四十七研究所，沈阳110032）

传统的以NiCr为势垒层的肖特基产品在势垒合金完成后使用王水（硝酸：盐酸＝1：3）去除多余的NiCr，但此方法过程不易控制，形成的势垒区也不十分平坦，而使用硝酸铈铵溶液去除NiCr不仅过程容易控制，且成品率高。通过对两种方法去除NiCr的对比，找到了更合适的肖特基产品的NiCr势垒层腐蚀方法。

硝酸铈铵；王水；NiCr

1 引 言

肖特基二极管（SBD）是利用金属与半导体之间接触势垒进行工作的一种多数载流子器件［1］，它具有正向导通电压低，响应速度快等优良特性。而肖特基二极管的势垒区形成往往采用中势垒的金属Ni作为金属材料，配合独特的合金工艺方法，可以形成电阻率很低、化学性质稳定、物相均匀的Ni硅化物。而在金属与半导体之间合金后，需要对剩余的NiCr进行去除，从而留下已经与硅形成硅化物的势垒层。剩余NiCr去除的好坏对以后产品的成品率有很大影响。传统的NiCr去除方法使用的是王水（硝酸：盐酸＝1：3），因王水具有很大的腐蚀性且挥发性很大，保存期限短（一般几个小时），只能现用现配，工艺很难控制。文章对王水及硝酸铈铵腐蚀NiCr进行了对比实验，找到了更适合肖特基产品NiCr势垒的腐蚀方法。

2 基本原理

由于纯Ni具有磁性，若仅使用纯Ni作为靶材，则磁控溅射台会出现磁断路、功率加不上、溅射效率低等现象，实际工作中使用了含20%Cr和80%Ni且纯度大于99.995%的靶材。之所以加入Cr元素，目的是使靶材失去铁磁性，其本身不作为势垒金属使用，合金后需要去除。因NiCr合金具有很高的抗腐蚀型，因此常规的酸碱溶液很难对其腐蚀，同时又考虑到产品的生产效率，传统的NiCr去除均采用王水，利用王水的超强氧化性来溶解NiCr合金。而在我们实际的生产当中，发现硝酸铈铵（Ce（NH4）2（NO3）6）溶液对NiCr合金也有很高的去除效果。因此通过实验对比两种方法的去除效果，并对最终成品率的影响也进行了对比。

3 实验对比过程

3.1 王水去除法

传统的王水去除法使用硝酸：盐酸＝1：3的配比来进行王水配制。王水很快就分解，因此必须在使用前直接制作。在将配制好的王水升温至70℃后，将需要去除NiCr的片子放入其中，腐蚀过程中注意不断的晃动并观察，大约腐蚀6分钟后硅片表面金属层完全脱落干净。在显微镜下观察势垒区的形貌发现势垒区很大程度上出现了过腐蚀现象，不仅剩余的NiCr没了，而且形成硅化物的势垒区的一层薄薄的合金层也下去了，如图1所示。

图1 势垒区过腐蚀

考虑到可能是王水的温度过高所导致，在其后实验中将王水的温度降为50℃，由于温度降低，腐蚀的时间也相应变长，大约20分钟硅片表面完全腐蚀干净，虽然势垒区没有出现类似图一过腐蚀的现象，但势垒区的平整度不是十分好，并且有较明显的纹理出现，如图2所示。

图2 势垒区的纹理

以上两种实验最后在测试时出现不同的产品良率，使用70℃王水处理的硅片因为没有形成有效的势垒区，最后良率很低，不足50%，。使用50℃王水处理的硅片最终测试良率在70%左右。

3.2 硝酸铈铵去除法

因为硝酸铈铵也有较强的氧化性，并且光刻版制作后也是用含硝酸铈铵的溶液腐蚀的，配制好的溶液也易保存。所以采用硝酸铈铵腐蚀液来进行去除NiCr实验，图3是采用硝酸铈铵处理过的势垒区图片。

图3 硝酸铈铵溶液处理过的势垒区

实验发现，硝酸铈铵溶液处理过的势垒区表面平坦光滑，并且对产品最后的良率也有很大提升。通过使用对去除NiCr不同时间的对比，发现10分钟左右既能充分去除掉多余的NiCr，又有很好的良率提升。使用硝酸铈铵溶液处理后的肖特基产品最后的良率能达到90%左右。

4 结束语

肖特基产品的势垒区腐蚀是生产过程中很重要的一步，它直接影响到产品的势垒区表面形貌，进而影响产品的良率。通过对王水及硝酸铈铵溶液这2种方法对肖特基产品势垒区的腐蚀效果可以看出，传统的王水并不一定适合所有势垒区势垒金属的去除，并且因其强烈的挥发性而使得腐蚀过程不易控制；硝酸铈铵溶液很好的完成了对多余势垒金属的去除，且溶液容易保存。该方法为以后使用Ni做为势垒金属的分立器件产品提供了新的腐蚀方法。

［1］韩郑生译.功率半导体器件基础［M］.北京：电子工业出版社，2013.

［2］李恒.微波肖特基势垒二极管硅化物工艺研究技术［J］.半导体技术，1999，24（6）：24-28.

Etching Technology for NiCr Barrier Schottky

MA Hong-jiang，LIU Xin-yang
（The 47th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation，Shenyang 110032，China）

The traditional method for etching NiCr barrier，using aqua fortis after alloy，is not controlled easily，and the barrier is not very smooth.But themethod for etching NiCr barrier by solution of nitric acid ceric ammonium is controlled easily and has high finished product rate.After comparation of twomethodsmentioned above，the paper finds a suitablemethod for NiCr barrier Schottky.

Ce（NH4）2（NO3）6，Aqua fortis，NiCr

10.3969／j.issn.1002-2279.2014.05.005

TN4

：A

：1002-2279（2014）05-0014-02

马洪江（1978-），男，辽宁辽阳人，工程师，主研方向：集成电路制造。

2014-01-10

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10.3969／j.issn.1002-2279.2014.05.005

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：1002-2279（2014）05-0014-02

马洪江（1978-），男，辽宁辽阳人，工程师，主研方向：集成电路制造。

2014-01-10