PIN光电二极管的制作方法

摘要

本发明实施例提供一种PIN光电二极管的制作方法。该方法包括：在第三氧化层、第一氧化层、接触孔、第二氧化层的上表面涂覆第一负光刻胶，并对第一负光刻胶的曝光区域进行曝光、显影去除非曝光区域的第一负光刻胶形成多段相互分离的第二负光刻胶，每个第二负光刻胶的横向宽度在预设宽度范围内，接触孔位于两个第二负光刻胶之间，且两个第二负光刻胶之间的距离大于接触孔的孔径。本发明实施例通过两步去除金属层，第一步采用剥离液去除第二负光刻胶，以去除金属层，第二步采用混合溶液腐蚀钛层，以剥离掉钛层上的铝硅铜层，经过两步处理后第二氧化层即P‑区上面的氧化层完整无损，保证P‑区氧化层的透光性良好，提高了PIN光电二极管的性能。

权利要求

1.一种PIN光电二极管的制作方法，其特征在于，包括：

在硅衬底的上表面生长第一氧化层；

在所述硅衬底中形成P-区，并在所述P-区的上表面生成第二氧化层；

在所述硅衬底中形成N+区，并在所述N+区的上表面生长第三氧化层；

对预设区域的部分第二氧化层进行光刻、刻蚀以露出所述预设区域对应的硅衬底形成接触孔；

在所述第三氧化层、所述第一氧化层、所述接触孔、所述第二氧化层的上表面涂覆第一负光刻胶，并对所述第一负光刻胶的曝光区域进行曝光、显影去除非曝光区域的第一负光刻胶形成多段相互分离的第二负光刻胶，每个所述第二负光刻胶的横向宽度在预设宽度范围内，所述接触孔位于两个第二负光刻胶之间，且所述两个第二负光刻胶之间的距离大于所述接触孔的孔径；

在各个所述第二负光刻胶的上表面，以及俯视所述PIN光电二极管的方向上所述第二负光刻胶的上表面覆盖不到的所述第三氧化层、所述接触孔、所述第二氧化层的表面依次生长钛层和铝硅铜层；

采用剥离液去除所述第二负光刻胶，以去除所述第二负光刻胶上表面的钛层和铝硅铜层；

采用混合溶液腐蚀钛层，以使除所述接触孔对应的钛层外其他钛层被腐蚀掉。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述硅衬底中形成P-区，包括：对所述第一氧化层的中部区域进行光刻、刻蚀以露出所述中部区域对应的硅衬底，对露出的硅衬底进行离子注入、驱入形成P-区。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在所述硅衬底中形成N+区，包括：对距离PIN光电二极管边沿预设范围内的第一氧化层进行光刻、刻蚀以露出所述预设范围对应的硅衬底，对露出的硅衬底以及所述硅衬底下表面进行离子注入、驱入形成N+区。

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述第一氧化层的生长温度为

900～1200℃，所述第一氧化层的厚度在0.1～1.0um范围内。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，形成P-区时注入的离子为硼离子，注入剂量为1.0E12～1.0E14/cm2，注入能量为40KEV～150KEV，驱入温度为1000～1200℃，驱入时间为50～500min。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，形成N+区时注入的离子为磷离子或砷离子，注入剂量为1.0E14～1.0E16/cm2，注入能量为40KEV～150KEV，驱入温度为1000～1200℃，驱入时间为50～500min。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第三氧化层的厚度为0.01～0.5um。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述混合溶液为氨水与双氧水的混合溶液。

说明书

PIN光电二极管的制作方法

技术领域

[0001] 本发明实施例涉及半导体领域，尤其涉及一种PIN光电二极管的制作方法。

背景技术

[0002] 现有技术中，PIN光电二极管的制作过程包括对金属层的刻蚀，金属层的成份包括铝(98.5％)、硅(1％)和铜(0.5％)，该金属层下面是P-区氧化层。

[0003] 对金属层的刻蚀包括干法刻蚀和湿法刻蚀，如果采用干法刻蚀，则会对P-区氧化层造成刻蚀损伤；如果采用湿法刻蚀，则刻蚀后会在P-区氧化层的上表面残留硅渣，需要进一步对P-区氧化层上表面残留的硅渣进行去除，在去除过程中会对P-区氧化层造成损伤，如果去除不干净还会有硅渣残留在P-区氧化层的表面上。

[0004] 在金属层刻蚀过程中，无论对P-区氧化层造成损伤还是在P-区氧化层的表面上残留硅渣，都会影响P-区氧化层的透光性，导致PIN光电二极管的性能下降。

发明内容

[0005] 本发明实施例提供一种PIN光电二极管的制作方法，以提高PIN光电二极管的性能。

[0006] 本发明实施例的一个方面是提供一种PIN光电二极管的制作方法，包括：

[0007] 在硅衬底的上表面生长第一氧化层；

[0008] 在所述硅衬底中形成P-区，并在所述P-区的上表面生成第二氧化层；

[0009] 在所述硅衬底中形成N+区，并在所述N+区的上表面生长第三氧化层；

[0010] 对预设区域的部分第二氧化层进行光刻、刻蚀以露出所述预设区域对应的硅衬底形成接触孔；

[0011] 在所述第三氧化层、所述第一氧化层、所述接触孔、所述第二氧化层的上表面涂覆第一负光刻胶，并对所述第一负光刻胶的曝光区域进行曝光、显影去除非曝光区域的第一负光刻胶形成多段相互分离的第二负光刻胶，每个所述第二负光刻胶的横向宽度在预设宽度范围内，所述接触孔位于两个第二负光刻胶之间，且所述两个第二负光刻胶之间的距离大于所述接触孔的孔径；

[0012] 在各个所述第二负光刻胶的上表面，以及俯视所述PIN光电二极管的方向上所述第二负光刻胶的上表面覆盖不到的所述第三氧化层、所述接触孔、所述第二氧化层的表面依次生长钛层和铝硅铜层；

[0013] 采用剥离液去除所述第二负光刻胶，以去除所述第二负光刻胶上表面的钛层和铝硅铜层；

[0014] 采用混合溶液腐蚀钛层，以使除所述接触孔对应的钛层外其他钛层被腐蚀掉。

[0015] 本发明实施例提供的PIN光电二极管的制作方法，通过两步去除金属层，第一步采用剥离液去除第二负光刻胶，以去除金属层，第二步采用混合溶液腐蚀钛层，以剥离掉钛层上的铝硅铜层，经过两步处理后第二氧化层即P-区上面的氧化层完整无损，保证了P-区氧化层的透光性良好，提高了PIN光电二极管的性能。

附图说明

[0016] 图1为本发明实施例提供的PIN光电二极管的制作方法流程图；

[0017] 图2为执行本发明实施例制作过程中PIN光电二极管的剖面示意图；

[0018] 图3为执行本发明实施例制作过程中PIN光电二极管的剖面示意图；

[0019] 图4为执行本发明实施例制作过程中PIN光电二极管的剖面示意图；

[0020] 图5为执行本发明实施例制作过程中PIN光电二极管的剖面示意图；

[0021] 图6为执行本发明实施例制作过程中PIN光电二极管的剖面示意图；

[0022] 图7为执行本发明实施例制作过程中PIN光电二极管的剖面示意图；

[0023] 图8为执行本发明实施例制作过程中PIN光电二极管的剖面示意图；

[0024] 图9为执行本发明实施例制作过程中PIN光电二极管的剖面示意图；

[0025] 图10为执行本发明实施例制作过程中PIN光电二极管的剖面示意图；

[0026] 图11为执行本发明实施例制作过程中PIN光电二极管的剖面示意图；

[0027] 图12为执行本发明实施例制作过程中PIN光电二极管的剖面示意图；

[0028] 图13为执行本发明实施例制作过程中PIN光电二极管的剖面示意图；

[0029] 图14为执行本发明实施例制作过程中PIN光电二极管的剖面示意图；

[0030] 图15为执行本发明实施例制作过程中PIN光电二极管的剖面示意图。

具体实施方式

[0031] 图1为本发明实施例提供的PIN光电二极管的制作方法流程图。为了对本实施例中的方法进行清楚系统的描述图2-图13为执行本发明实施例方法过程中PIN光电二极管的剖面示意图，如图1所示，所述方法步骤包括：

[0032] 步骤S101、在硅衬底的上表面生长第一氧化层；

[0033] 在硅衬底的表面上表面生长第一氧化层，具体的，所述第一氧化层的生长温度为900～1200℃，所述第一氧化层的厚度在0.1～1.0um范围内，执行步骤S101后的PIN光电二极管的剖面示意图如图2所示，其中，硅衬底用21表示，第一氧化层用22表示。

[0034] 步骤S102、在所述硅衬底中形成P-区，并在所述P-区的上表面生成第二氧化层；

[0035] 所述在所述硅衬底中形成P-区，包括：对所述第一氧化层的中部区域进行光刻、刻蚀以露出所述中部区域对应的硅衬底，对露出的硅衬底进行离子注入、驱入形成P-区。

[0036] 在图2的基础上，对第一氧化层22的中部区域进行光刻、刻蚀以露出所述中部区域对应的硅衬底21，对露出的硅衬底进行离子注入、驱入形成P-区，并在所述P-区的上表面生2
成第二氧化层，具体的，注入的离子为硼离子，注入剂量为1.0E12～1.0E14/cm ，注入能量为40KEV～150KEV，驱入温度为1000～1200℃，驱入时间为50～500min。

[0037] 执行步骤S102后的PIN光电二极管的剖面示意图如图3所示，其中，P-区用23表示，第二氧化层用24表示。

[0038] 步骤S103、在所述硅衬底中形成N+区，并在所述N+区的上表面生长第三氧化层；

[0039] 所述在所述硅衬底中形成N+区，包括：对距离PIN光电二极管边沿预设范围内的第一氧化层进行光刻、刻蚀以露出所述预设范围对应的硅衬底，对露出的硅衬底以及所述硅衬底下表面进行离子注入、驱入形成N+区。

[0040] 在图3的基础上，对距离PIN光电二极管边沿预设范围内的第一氧化层进行光刻、刻蚀以露出所述预设范围对应的硅衬底，如图4所示，对距离PIN光电二极管边沿预设范围内的第一氧化层进行光刻、刻蚀后露出PIN光电二极管边沿部分的硅衬底21。对露出的硅衬底进行离子注入，如图5所示，注入离子的部分用25表示，另外，在硅衬底下表面进行离子注入，如图6所示，注入离子的部分用26表示，具体的，注入25和26的离子为磷离子或砷离子，注入剂量为1.0E14～1.0E16/cm2，注入能量为40KEV～150KEV。

[0041] 对注入25和26的离子进行驱入处理形成N+区25和N+区26，驱入温度为1000～1200℃，驱入时间为50～500min；同时，在N+区25的表面生成第三氧化层，如图7所示，第三氧化层用27表示，第三氧化层的厚度为0.01～0.5um。

[0042] 步骤S104、对预设区域的部分第二氧化层进行光刻、刻蚀以露出所述预设区域对应的硅衬底形成接触孔；

[0043] 在图7的基础上，对第二氧化层24的预设区域的部分进行光刻、刻蚀以露出该预设区域对应的硅衬底，被刻蚀掉的第二氧化层24形成接触孔，执行步骤S104后的PIN光电二极管的剖面示意图如图8所示，其中，接触孔用28表示。

[0044] 步骤S105、在所述第三氧化层、所述第一氧化层、所述接触孔、所述第二氧化层的上表面涂覆第一负光刻胶，并对所述第一负光刻胶的曝光区域进行曝光、显影去除非曝光区域的第一负光刻胶形成多段相互分离的第二负光刻胶，每个所述第二负光刻胶的横向宽度在预设宽度范围内，所述接触孔位于两个第二负光刻胶之间，且所述两个第二负光刻胶之间的距离大于所述接触孔的孔径；

[0045] 在图8的基础上，在第三氧化层27、第一氧化层22、接触孔28、第二氧化层24的上表面涂覆第一负光刻胶，即在执行步骤S104之后得到的PIN光电二极管的上表面全面涂覆第一负光刻胶，设计该第一负光刻胶上的曝光区域和非曝光区域，对曝光区域进行曝光、显影以保留曝光区域的负光刻胶，去除非曝光区域的负光刻胶，保留下的第一负光刻胶形成多段相互分离的第二负光刻胶，执行步骤S105后的PIN光电二极管的剖面示意图如图9所示，第二负光刻胶用29表示，在本发明实施例中，每个所述第二负光刻胶29的横向宽度在预设宽度范围内，接触孔28位于两个第二负光刻胶29之间，且所述两个第二负光刻胶之间的距离大于所述接触孔的孔径。

[0046] 步骤S106、在各个所述第二负光刻胶的上表面，以及俯视所述PIN光电二极管的方向上所述第二负光刻胶覆盖不到的所述第三氧化层、所述第一氧化层、所述接触孔、所述第二氧化层的表面依次生长钛层和铝硅铜层；

[0047] 在图9的基础上，从俯视所述PIN光电二极管的方向上可看到第二负光刻胶29的上表面，以及第二负光刻胶覆盖不到的第三氧化层27、接触孔28、第二氧化层24的表面，在每个第二负光刻胶29的上表面，以及第二负光刻胶的上表面覆盖不到的第三氧化层27、接触孔28、第二氧化层24的表面依次生长钛层和铝硅铜层，执行步骤S106后的PIN光电二极管的剖面示意图如图10所示，其中，钛层用30表示，铝硅铜层用31表示。

[0048] 步骤S107、采用剥离液去除所述第二负光刻胶，以去除所述第二负光刻胶上表面的钛层和铝硅铜层；

[0049] 在图10的基础上，采用剥离液去除所有的第二负光刻胶29，去除第二负光刻胶29的同时，第二负光刻胶29上表面的钛层30和铝硅铜层31也随之被去除。执行步骤S107后的PIN光电二极管的剖面示意图如图11所示。

[0050] 步骤S108、采用混合溶液腐蚀钛层，以使除所述接触孔对应的钛层外其他钛层被腐蚀掉。

[0051] 在图11的基础上，采用氨水与双氧水的混合溶液腐蚀钛层30，图12所示为腐蚀掉部分钛层的PIN光电二极管的剖面示意图，在图12的基础上进一步腐蚀钛层30，直到除接触孔及接触孔周围的钛层外其他钛层刚好被腐蚀掉，如图13所示为除接触孔及接触孔周围的钛层外其他钛层刚好被腐蚀掉时PIN光电二极管的剖面示意图，图13相比于图12，接触孔周围的钛层进一步减少，其余钛层被刚好被腐蚀掉时的同时，钛层上的铝硅铜层31也随之被去除。如图13所示的PIN光电二极管的剖面示意图即为最终制作成的PIN光电二极管的剖面。

[0052] 需要注意的是，采用混合溶液腐蚀钛层的过程中，接触孔周围的钛层会被部分腐蚀、部分保留，为了使最终制作成的PIN光电二极管只保留接触孔及接触孔孔口周围的钛层和铝硅铜层，在步骤S106生长钛层和铝硅铜层时，接触孔孔口周围覆盖的钛层面积要大于一定的阈值，防止混合溶液腐蚀钛层时接触孔孔口周围的钛层被全部腐蚀掉。

[0053] 本发明实施例最终制作成的PIN光电二极管只保留接触孔内及接触孔孔口周围的钛层和铝硅铜层，其他区域的金属层都需要去除，按照常规思路，会想到在步骤S105中，在所述第三氧化层、所述第一氧化层、所述接触孔、所述第二氧化层的上表面涂覆第一负光刻胶后，将接触孔以及接触孔孔口周围上面的第一负光刻胶作为非曝光区域的第一负光刻胶，其余部分的第一负光刻胶作为曝光区域的第一负光刻胶，对曝光区域进行曝光、显影去除非曝光区域的第一负光刻胶后，得到如图14所示的PIN光电二极管的剖面示意图，即接触孔以及接触孔孔口周围没有第一负光刻胶，其余部分都有第二负光刻胶29，在图14的基础上，执行步骤S106后得到如图15所示的PIN光电二极管的剖面示意图，在图15的基础上，采用剥离液去除第二负光刻胶29时，由于剥离液从第二负光刻胶29的两侧即梯形的左右两边开始不断溶解第二负光刻胶29，由于图15所示的第二负光刻胶29的面积较大，剥离液很难溶解掉大面积的第二负光刻胶29，即如图15所示的第二负光刻胶29很难被剥离，因此，本发明实施例不建议如图14、15所示的工艺步骤。

[0054] 本发明实施例通过两步去除金属层，第一步采用剥离液去除第二负光刻胶，以去除金属层，第二步采用混合溶液腐蚀钛层，以剥离掉钛层上的铝硅铜层，经过两步处理后第二氧化层即P-区上面的氧化层完整无损，保证了P-区氧化层的透光性良好，提高了PIN光电二极管的性能。

[0055] 综上所述，通过在分压区内距离有源区最远的P型注入区的外侧注入BF2离子形成重掺杂P+浅结，使得接近PIN光电二极管表面的耗尽层边界变得平缓，缓解了电场的表面曲率效应，提高了PIN光电二极管表面的击穿电压，同时省略了截止环，降低了PIN光电二极管的制作成本。

[0056] 在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

[0057] 所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

[0058] 另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

[0059] 上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

[0060] 本领域技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述的装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

[0061] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。