[發明專利]通過N型半導體局部表面能級解釘扎優化金半接觸結構的方法無效

申請號：	201210004325.8	申請日：	2012-01-09
公開（公告）號：	CN102543690A	公開（公告）日：	2012-07-04
發明（設計）人：	于浩;蔣玉龍;茹國平;屈新萍;李炳宗;張衛	申請（專利權）人：	復旦大學
主分類號：	H01L21/04	分類號：	H01L21/04
代理公司：	上海正旦專利代理有限公司 31200	代理人：	陸飛;盛志范
地址：	200433 ***	國省代碼：	上海;31
權利要求書：	查看更多	說明書：	查看更多
摘要：
搜索關鍵詞：	通過半導體局部表面能級解釘扎優化接觸結構方法
鉆瓜網技術展會專利詞庫專利權人專利榜在售專利公布日期熱門專利

【說明書】：

技術領域

本發明屬于微電子技術領域，具體涉及一種通過N型硅或鍺半導體局部表面費米能級解釘扎優化金半接觸結構的方法。

背景技術

1995年，Van?Duyne研究組首次提出了納米球刻蝕技術（Nanosphere?lithography），將尺寸均勻的聚苯乙烯納米球懸濁液滴在襯底上，形成單層或雙層緊密排列的納米球層，利用該層作為掩膜，進行后續金屬淀積，可以形成規律排列的金屬顆粒，然后用丙酮超聲的方法可以很容易地去除納米球層。整個過程不需要光刻處理，因此是一種非常實用的自對準工藝方法。另外，對于單層排列的納米球，其原有尺寸可以通過后續的O₂等離子刻蝕方法加以控制，進一步獲得更多的掩模圖形，因而使得納米球刻蝕技術變得更加實用。用于納米球刻蝕法的納米球主要為聚苯乙烯（Polystyrene,PS）材料，而PS微球的制備技術也在迅速發展當中，比較成熟的方法有乳液聚合法、無皂乳液局核發、懸浮聚合法和分散聚合法，已可以制備出粒徑范圍在0.1um~1000um的PS微球。

眾所周知，對于半導體而言，其表面往往存在著相當嚴重的費米能級釘扎效應，由于費米能級釘扎位置往往距離半導體的導帶較遠，因而一般的金半接觸往往對于電子有著較高的勢壘。通過在金半接觸之間插入超薄的介質層是一種非常實用的費米能級解釘扎方法，一方面介質層的形成過程可以有效鈍化半導體表面，降低界面態濃度，另一方面介質層的阻擋作用也可以有效抑制金屬誘導能隙態的產生，這兩方面都可以有效地降低費米能級的釘扎效應。而且，超薄的介質層一般只產生較小的附加電阻，對電路性能影響較小。通過掩膜的方法對半導體襯底進行選擇性地局部解釘扎，從而實現高、低勢壘在金半接觸表面的并聯分布，是一種有效的優化金半接觸的方法。在正向偏壓下，該種金半接觸的工作電流主要經由解釘扎區域流通，因而可以保證較高的工作電流，而在反向偏壓下，釘扎區耗盡層的擴展將在解釘扎區域形成另一個較高的勢壘，從而降低該區域的漏電流。因此這種通過局部解釘扎優化的金半接觸可以獲得接近低勢壘金半接觸的工作電流，以及接近高勢壘金半接觸的漏電流。?

將PS微球掩膜和半導體表面能級局部解釘扎的方法相結合，既可以達到工藝自對準、節省工藝步驟的優勢，又可以獲得高工作電流、低漏電流的金半接觸。同時，由于未解釘扎區域在RIE刻蝕襯底產生的凹坑里，這對于耗盡層向低勢壘區域的擴展更有益處，從而可以獲得更低的漏電流。

發明內容

本發明的目的在于提出一種通過自對準刻蝕方法實現半導體表面局部解釘扎，進而獲得高工作電流、低漏電流的優化金半接觸結構的方法。??

本發明提出的優化金半接觸結構的方法，是利用PS微球作為掩膜，利用超薄介質層實現半導體表面的局部解釘扎，得到金半接觸結構，整個工藝步驟具有自對準的特點，另外，局部解釘扎的半導體表面可以實現高低勢壘規律分布的金半接觸，具有高工作電流、低漏電流的性能優勢。

本發明提出的優化金半接觸（疊層接觸）結構的方法，具體步驟為：

1、將PS微球通過超聲振蕩均勻分散于乙醇溶液中；

2、通過旋涂法在經清潔處理的半導體襯底（例如Si）表面形成緊密排列的PS微球單層膜；

3、利用氧等離子體反應離子刻蝕（RIE）技術對PS微球進行刻蝕，使PS微球的直徑縮減，達到預期的直徑后，停止刻蝕；此時，PS微球在襯底表面已經不再是緊密排列，而是變成相互間有一定間隙的微球陣列；?

4、以PS微球整列作為掩模，利用CF₄+Ar等離子體RIE技術對襯底材料進行刻蝕；

5、利用PVD技術大面積淀積較低功函數的金屬作為電極；

6、通過在丙酮溶液中超聲振蕩去除襯底表面的PS微球，烘干并退火，形成穩定的金屬半導體接觸；?

7、利用合適的超薄介質層生成技術在半導體表面生成具有解釘扎效果的超薄介質層，此時金屬表面亦有超薄介質層出現；