[发明专利]一种硅光电二极管的制作方法

摘要

本发明一种硅光电二极管的制作方法属于半导体器件制作领域，尤其涉及一种硅光电二极管的制作方法。本发明采用绝缘体上硅晶片作衬底，绝缘体上硅晶片包括支撑硅片、二氧化硅埋层和器件层。采用干法刻蚀工艺在器件层上先加工一个闭环的隔离沟槽；在绝缘体上硅晶片的器件层上表面上生长一定厚度的二氧化硅层，透过二氧化硅层在器件层进行离子注入掺杂，得到P型掺杂区和N型掺杂区。采用溅射的方法在器件层上表面上先后生长一定厚度的钛金属层和铝金属层，经光刻形成正电极和负电极，最后得到硅光电二极管结构。本发明提供的制作方法工艺简单，可靠性高，有良好的重复性和稳定性，可与其它器件进行集成。

主权项

一种硅光电二极管的制作方法，其特征是：采用绝缘体上硅晶片作衬底，绝缘体上硅晶片包括支撑硅片(1)、二氧化硅埋层(2)和器件层(3)；采用干法刻蚀工艺在器件层(3)上先加工一个闭环的隔离沟槽(a)；然后，在绝缘体上硅晶片的器件层(3)上表面上生长一定厚度的二氧化硅层(5)，透过二氧化硅层(5)在器件层(3)进行离子注入掺杂，得到P型掺杂区(6)和N型掺杂区(7)；采用溅射的方法在器件层(3)上表面上先后淀积一定厚度的钛金属层(8)和铝金属层(9)，经光刻形成正电极(10)和负电极(11)；最后得到的硅光电二极管结构包括器件层(3)、二氧化硅层(5)、P型掺杂区(6)、N型掺杂区(7)以及形成在器件层(3)上表面的正电极(10)和负电极(11)；其制作方法是：1)选取合适的绝缘体上硅晶片作衬底，绝缘体上硅晶片的器件层(3)厚度一般小于5微米，器件层(3)材料为N型单晶硅；2)绝缘体上硅晶片经第一次光刻，在器件层(3)上表面定义出隔离沟槽用光刻胶窗口(a)；3)采用干法刻蚀工艺在器件层(3)上加工一个闭环的隔离沟槽(b)，将隔离沟槽(b)中的器件层(3)硅材料刻蚀干净，直至二氧化硅埋层(2)；4)采用干氧氧化的方法在器件层(3)上表面上生长一定厚度的二氧化硅层(5)；在干氧氧化的过程中通入一定量的氯元素，如氯化氢气体或三氯乙烯气体，目的是改善氧化层的质量；为减少蓝紫光，即波长380-500纳米，在二氧化硅层(5)表面的反射率，二氧化硅层(5)的厚度取为70纳米；5)绝缘体上硅晶片经第二次光刻，在器件层(3)上表面定义出P型掺杂区用光刻胶窗口(c)；6)以光刻胶作为离子注入的掩蔽膜，采用二氧化硅阻挡离子注入方法在器件层(3)上进行P型掺杂，得到P型掺杂区(6)；根据二氧化硅层(5)厚度选取P型离子注入的能量，使P型杂质浓度的峰值位于器件层(3)和二氧化硅层(5)的界面处；选取合适的离子注入的剂量，使P型杂质的峰值浓度为1×1018cm-3；7)绝缘体上硅晶片经第三次光刻，在器件层(3)上表面定义出N型掺杂区用光刻胶窗口(d)；8)以光刻胶作为离子注入的掩蔽膜，采用二氧化硅阻挡离子注入方法在器件层(3)上进行N型掺杂，得到N型掺杂区(7)；为减少欧姆接触电阻，N型离子注入的能量和剂量均较高；9)先对绝缘体上硅晶片进行一定时间的炉管退火，消除离子注入对硅晶格造成的损伤，然后对绝缘体上硅晶片进行一定时间的快速热退火，以激活注入的杂质离子；10)绝缘体上硅晶片经第四次光刻，在器件层(3)上表面定义出N型掺杂区接触孔用光刻胶窗口(e)和P型掺杂区接触孔用光刻胶窗口(f)；11)以光刻胶作为刻蚀二氧化硅层(5)的掩蔽膜，采用湿法腐蚀工艺在二氧化硅层(5)中刻蚀出N型掺杂区的接触孔(g)和P型掺杂区的接触孔(h)；12)采用溅射的方法在器件层(3)上表面上淀积一定厚度的钛金属层(8)，在不破坏溅射设备真空的条件下，接着淀积一定厚度的铝金属层(9)；钛金属层(8)厚度较小，作为缓冲金属层；铝金属层(9)厚度较大，作为引线键合层；13)绝缘体上硅晶片经第五次光刻，在器件层(3)上表面定义出正电极的光刻胶图形(i)和负电极的光刻胶图形(j)；14)以光刻胶(4)作刻蚀器件层(3)上表面电极图形的掩蔽膜，采用湿法腐蚀工艺将正电极的光刻胶图形(i)和负电极的光刻胶图形(j)以外的钛金属层(8)和铝金属层(9)刻蚀干净，得到正电极(10)和负电极(11)；15)对绝缘体上硅晶片进行低温退火，使器件层(3)硅材料与上表面的正电极(10)和负电极(11)形成良好的欧姆接触；