NiCr勢壘腐蝕工藝技術(shù)

馬洪江，劉昕陽

（中國電子科技集團(tuán)公司第四十七研究所，沈陽110032）

NiCr勢壘腐蝕工藝技術(shù)

馬洪江，劉昕陽

（中國電子科技集團(tuán)公司第四十七研究所，沈陽110032）

傳統(tǒng)的以NiCr為勢壘層的肖特基產(chǎn)品在勢壘合金完成后使用王水（硝酸：鹽酸＝1：3）去除多余的NiCr，但此方法過程不易控制，形成的勢壘區(qū)也不十分平坦，而使用硝酸鈰銨溶液去除NiCr不僅過程容易控制，且成品率高。通過對兩種方法去除NiCr的對比，找到了更合適的肖特基產(chǎn)品的NiCr勢壘層腐蝕方法。

硝酸鈰銨；王水；NiCr

1 引 言

肖特基二極管（SBD）是利用金屬與半導(dǎo)體之間接觸勢壘進(jìn)行工作的一種多數(shù)載流子器件［1］，它具有正向?qū)妷旱?，響?yīng)速度快等優(yōu)良特性。而肖特基二極管的勢壘區(qū)形成往往采用中勢壘的金屬Ni作為金屬材料，配合獨(dú)特的合金工藝方法，可以形成電阻率很低、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、物相均勻的Ni硅化物。而在金屬與半導(dǎo)體之間合金后，需要對剩余的NiCr進(jìn)行去除，從而留下已經(jīng)與硅形成硅化物的勢壘層。剩余NiCr去除的好壞對以后產(chǎn)品的成品率有很大影響。傳統(tǒng)的NiCr去除方法使用的是王水（硝酸：鹽酸＝1：3），因王水具有很大的腐蝕性且揮發(fā)性很大，保存期限短（一般幾個小時），只能現(xiàn)用現(xiàn)配，工藝很難控制。文章對王水及硝酸鈰銨腐蝕NiCr進(jìn)行了對比實(shí)驗(yàn)，找到了更適合肖特基產(chǎn)品NiCr勢壘的腐蝕方法。

2 基本原理

由于純Ni具有磁性，若僅使用純Ni作為靶材，則磁控濺射臺會出現(xiàn)磁斷路、功率加不上、濺射效率低等現(xiàn)象，實(shí)際工作中使用了含20%Cr和80%Ni且純度大于99.995%的靶材。之所以加入Cr元素，目的是使靶材失去鐵磁性，其本身不作為勢壘金屬使用，合金后需要去除。因NiCr合金具有很高的抗腐蝕型，因此常規(guī)的酸堿溶液很難對其腐蝕，同時又考慮到產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，傳統(tǒng)的NiCr去除均采用王水，利用王水的超強(qiáng)氧化性來溶解NiCr合金。而在我們實(shí)際的生產(chǎn)當(dāng)中，發(fā)現(xiàn)硝酸鈰銨（Ce（NH4）2（NO3）6）溶液對NiCr合金也有很高的去除效果。因此通過實(shí)驗(yàn)對比兩種方法的去除效果，并對最終成品率的影響也進(jìn)行了對比。

3 實(shí)驗(yàn)對比過程

3.1 王水去除法

傳統(tǒng)的王水去除法使用硝酸：鹽酸＝1：3的配比來進(jìn)行王水配制。王水很快就分解，因此必須在使用前直接制作。在將配制好的王水升溫至70℃后，將需要去除NiCr的片子放入其中，腐蝕過程中注意不斷的晃動并觀察，大約腐蝕6分鐘后硅片表面金屬層完全脫落干凈。在顯微鏡下觀察勢壘區(qū)的形貌發(fā)現(xiàn)勢壘區(qū)很大程度上出現(xiàn)了過腐蝕現(xiàn)象，不僅剩余的NiCr沒了，而且形成硅化物的勢壘區(qū)的一層薄薄的合金層也下去了，如圖1所示。

圖1 勢壘區(qū)過腐蝕

考慮到可能是王水的溫度過高所導(dǎo)致，在其后實(shí)驗(yàn)中將王水的溫度降為50℃，由于溫度降低，腐蝕的時間也相應(yīng)變長，大約20分鐘硅片表面完全腐蝕干凈，雖然勢壘區(qū)沒有出現(xiàn)類似圖一過腐蝕的現(xiàn)象，但勢壘區(qū)的平整度不是十分好，并且有較明顯的紋理出現(xiàn)，如圖2所示。

圖2 勢壘區(qū)的紋理

以上兩種實(shí)驗(yàn)最后在測試時出現(xiàn)不同的產(chǎn)品良率，使用70℃王水處理的硅片因?yàn)闆]有形成有效的勢壘區(qū)，最后良率很低，不足50%，。使用50℃王水處理的硅片最終測試良率在70%左右。

3.2 硝酸鈰銨去除法

因?yàn)橄跛徕嬩@也有較強(qiáng)的氧化性，并且光刻版制作后也是用含硝酸鈰銨的溶液腐蝕的，配制好的溶液也易保存。所以采用硝酸鈰銨腐蝕液來進(jìn)行去除NiCr實(shí)驗(yàn)，圖3是采用硝酸鈰銨處理過的勢壘區(qū)圖片。

圖3 硝酸鈰銨溶液處理過的勢壘區(qū)

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，硝酸鈰銨溶液處理過的勢壘區(qū)表面平坦光滑，并且對產(chǎn)品最后的良率也有很大提升。通過使用對去除NiCr不同時間的對比，發(fā)現(xiàn)10分鐘左右既能充分去除掉多余的NiCr，又有很好的良率提升。使用硝酸鈰銨溶液處理后的肖特基產(chǎn)品最后的良率能達(dá)到90%左右。

4 結(jié)束語

肖特基產(chǎn)品的勢壘區(qū)腐蝕是生產(chǎn)過程中很重要的一步，它直接影響到產(chǎn)品的勢壘區(qū)表面形貌，進(jìn)而影響產(chǎn)品的良率。通過對王水及硝酸鈰銨溶液這2種方法對肖特基產(chǎn)品勢壘區(qū)的腐蝕效果可以看出，傳統(tǒng)的王水并不一定適合所有勢壘區(qū)勢壘金屬的去除，并且因其強(qiáng)烈的揮發(fā)性而使得腐蝕過程不易控制；硝酸鈰銨溶液很好的完成了對多余勢壘金屬的去除，且溶液容易保存。該方法為以后使用Ni做為勢壘金屬的分立器件產(chǎn)品提供了新的腐蝕方法。

［1］韓鄭生譯.功率半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2013.

［2］李恒.微波肖特基勢壘二極管硅化物工藝研究技術(shù)［J］.半導(dǎo)體技術(shù)，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

馬洪江（1978-），男，遼寧遼陽人，工程師，主研方向：集成電路制造。

2014-01-10

="subscript">6，Aqua fortis，NiCr

10.3969／j.issn.1002-2279.2014.05.005

TN4

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：1002-2279（2014）05-0014-02

馬洪江（1978-），男，遼寧遼陽人，工程師，主研方向：集成電路制造。

2014-01-10