[发明专利]与标准CMOS技术兼容的硅基正向注入方法及发光器件

摘要

本发明涉及硅基发光电子器件技术领域，为提供一种基于标准CMOS工艺的硅基发光器件，它既可以反向偏置发光，又可以正向偏置注入发光，而且正向注入发光功率密度大、效率高。为此，本发明采取的技术方案是，与标准CMOS技术兼容的硅基正向注入器件，轻掺杂的p型硅片衬底上设置有一对p+有源区和一对n+有源区，每对有源区占一轴线，两对有源区成十字分布；p型硅片衬底及有源区上部设置有二氧化硅电极氧化层；有源区上方区域的二氧化硅电极氧化层设置有通孔，通孔用于有源区通过TiSi2，形成和金属之间的欧姆接触引出后形成管脚。本发明主要应用于硅基发光电子器件设计制造。 1

主权项

1.一种与标准CMOS技术兼容的硅基正向注入方法，其特征是，包括如下步骤：

(1)采用轻掺杂的p型硅片作为衬底，晶向为<100>，进行热氧化形成缓冲层；随后在衬底上方低压化学汽相淀积(LPVCD)SiN₄，用来作为离子注入的光罩(mask)及后续工艺中定义n阱的区域；

(2)将光刻胶涂在SiN₄上之后，利用光刻技术将所要形成的n阱区的图形定义出来，并用干法刻蚀的方法将上述定义的区域的SiN₄去掉，形成n阱注入窗口；

(3)利用离子注入的技术，将磷元素注入(2)步中所定义的窗口中，接着利用无机溶液将光刻胶去除；并采用热磷酸湿式刻蚀方法将SiN₄去除掉；

(4)离子注入后进行退火处理；

(5)利用热氧化技术，在晶圆表面形成一层二氧化硅；涂布光刻胶后，利用光刻技术刻蚀出发光器件的p⁺有源区，与此同时形成n⁺有源区的屏蔽，再利用离子注入技术将硼元素注入该区域；

(6)利用光刻技术刻蚀出发光器件的n⁺有源区，与此同时形成p⁺有源区的屏蔽，再利用离子注入技术将磷元素注入该区域，然后除去晶圆表面的光刻胶；

(7)去除(5)步中生成的二氧化硅层，之后利用退火技术，将经离子注入过的n⁺区及p⁺区进行电性活化及扩散处理；

(8)利用溅射工艺在整个晶圆表面进行Ti淀积，然后利用自对准硅化物工艺形成TiSi₂，接着进行湿法刻蚀除去多余的Ti并保留TiSi₂，形成Si和金属之间的欧姆接触；

(9)利用溅射工艺在整个晶圆表面进行硼磷硅玻璃(BPSG)淀积并对整个晶圆表面进行化学机械平坦化，然后进行利用光刻技术定义接触孔，再利用活性离子刻蚀技术刻蚀出接触孔；接着利用溅射工艺，在接触孔表面溅射一层TiN，并用W填充接触孔；利用光刻技术定义出第一层金属的屏蔽层，再将铝金属利用活性离子刻蚀技术刻蚀出第一层金属导线的结构及金属屏蔽层，将第一层金属导线连接到PAD层；

(10)重复(9)步刻蚀出第二层金属导线的结构及金属屏蔽层；将第二层金属导线连接到PAD层；

(11)然后将采用上述标准CMOS工艺制成的芯片送到专业机构进行划片，将发光器件所在的芯片部分和其它的集成电路模块所在的芯片部分划开分离；

(12)通过引线键合技术，电镀压焊点，用细金线连接发光器件的PAD层和管壳的金属引脚，最后封装在管壳里，制成硅基发光器件。

2.一种与标准CMOS技术兼容的硅基正向注入发光器件，其特征是，结构为：轻掺杂的p型硅片内形成n阱区，再在所述n阱区内设置有一对p⁺有源区和一对n⁺有源区，每对有源区占一轴线，两对有源区成十字分布，在p+有源区、n+有源区采用正向注入。

3.如权利要求2所述的与标准CMOS技术兼容的硅基正向注入发光器件，其特征是，有源区的形状为：沿轴线方向为长方形，长方形一侧为等腰三角形结构，等腰三角形的顶端朝向对称有源区方向。