[发明专利]一种台面型探测器表面钝化层的生长方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体表面钝化领域，特别是涉及一种台面型探测器表面钝化层的生长方法。

背景技术

表面态是影响探测器性能的关键因素之一，为了提高器件的性能，需要减小表面态。表面钝化是抑制或减小表面态的有效手段。与平面型器件相比，台面型探测器表面积更大，台面周围的PN结暴露在外，这给器件表面钝化增加了难度，尤其是雪崩探测器(工作在高偏置状态)。因此，如何提高表面钝化质量，是台面型探测器的研制生产中所关注的重点，是台面型探测器的关键工艺，如果表面钝化效果不好，那么将使台面型探测器的表面漏电流增大，严重时使台面型探测器提前击穿而报废。

二氧化硅(SiO₂)作为常用的钝化层材料，与半导体材料的结合性非常好。然而由于介质膜工艺是在器件有源区形成以后进行的，所以SiO₂钝化层被限制于只能在低温下淀积，但是低温淀积的SiO₂钝化层致密性较差，进一步由于构成台面型探测器的外延材料存在层错或位错，这进一步造成SiO₂钝化层在层错或位错所在的地方容易出现针孔，且这些针孔是很难被发现的。在现有技术中，化合物半导体台面型探测器侧面的SiO₂钝化层作为表面钝化的关键部分，通常仅用单层SiO₂膜或单层聚酰亚胺(PI)膜进行钝化。用单层SiO₂膜进行钝化会造成SiO₂钝化层较薄，这也就导致了SiO₂钝化层出现针孔的几率增大，很容易使钝化失效。虽然聚酰亚胺的粘附性能与流动性能优异，但直接用聚酰亚胺膜钝化台面时，在聚酰亚胺进行亚胺化时溶剂容易挥发而造成界面处孔缝增多，所以钝化效果也不理想。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种台面型探测器表面钝化层的生长方法，能够改进台面型探测器钝化质量，有效降低器件表面漏电流，防止器件提前击穿，同时提高器件的可靠性。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种台面型探测器表面钝化层的生长方法，包括以下步骤：S1：在低温环境下采用等离子体化学气相沉积工艺在晶圆的台面结构表面形成SiO₂钝化膜，其中，所述台面结构底面和顶面的SiO₂钝化膜的厚度大于所述台面结构侧面的SiO₂钝化膜的厚度；S2：在所述SiO₂钝化膜上涂覆聚酰亚胺膜并对所述聚酰亚胺膜进行梯度固化使所述聚酰亚胺膜致密；S3：在所述聚酰亚胺膜上旋涂光刻胶形成光刻胶层，并在所述光刻胶层上形成曝光区域；S4：对所述曝光区域的光刻胶层进行显影处理，并对所述曝光区域的聚酰亚胺膜进行腐蚀以暴露出所述SiO₂钝化膜，然后去除所述光刻胶层；S5：对所述聚酰亚胺膜进行亚胺化处理以使所述聚酰亚胺膜固定在所述SiO₂钝化膜表面；S6：对所述暴露出的SiO₂钝化膜进行腐蚀以留出电极位置。

其中，在所述步骤S1中，所述低温环境的温度为300～400℃，所述SiO₂钝化膜的厚度为200～600nm。

其中，所述聚酰亚胺薄膜采用旋涂法涂覆，涂覆转速为3000～3500rpm，所述梯度固化的温度和时间为90℃和30～60min、120℃和50～80min以及90℃和30～60min。

其中，所述光刻胶的旋涂转速为2500～3000rpm。

其中，所述在所述光刻胶层上形成曝光区域的步骤具体为：对所述光刻胶层进行烘烤和曝光，以形成曝光区域。

其中，在去除光刻胶层时采用丙酮作为去胶剂，光刻胶层的显影时间为120～130s，聚酰亚胺膜的腐蚀时间为15～20s。

其中，所述亚胺化处理在氮气气氛中进行，处理温度为350～400℃，处理时间为30～35min。

其中，SiO₂钝化膜的腐蚀温度和时间分别为38℃和30～40s。

其中，在所述步骤S1之前，所述生长方法还包括：采用丙酮、乙醇、去离子水依次清洗所述晶圆，并在清洗后进行干燥处理。