[發明專利]硅臺面半導體器件的PN結保護方法

有效

• 申請號: 201210296649.3
• 申請日: 2012-08-21
• 公開（公告）號: CN102779764A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發明（設計）人: 周明;穆連和;顧理建;王榮元
• 申請（專利權）人: 南通明芯微電子有限公司
• 主分類號: H01L21/56
• 分類號: H01L21/56
• 代理公司: 揚州市錦江專利事務所 32106
• 代理人: 江平

技術領域

?本發明涉及一種半導體器件的PN結保護工藝技術領域，特別是硅臺面半導體器件的PN結保護工藝。

背景技術

?當今硅臺面半導體器件的PN結保護工藝，是采用在硅片表面涂覆一層玻璃層，以達到保護PN?結的作用。其工藝原理是：將稀釋劑和玻璃粉的混合液，均勻涂敷在完成了擴散工序待鈍化的硅片的表面，再將硅片裝入載片舟，推入擴散爐，升溫至470℃，在O₂氣氛中焙燒20分鐘后將載片舟拉出，去除表面多余的玻璃粉；然后將硅片裝入載片舟，推入擴散爐，升溫至820℃，在O₂氣氛中燒結20分鐘后將載片舟拉出，取下硅片，PN結表面即覆蓋了一層玻璃鈍化層。該工藝的不足之處在于，由于玻璃層內的氣泡的存在和玻璃層密度的影響，玻璃層的厚度需要達到30～40μm的厚度，方能達到鈍化要求。由此帶來了一些弊端，半導體器件在惡劣環境中，玻璃層內會產生裂紋，從而影響鈍化質量。長期以來，在半導體器件制造領域，人們不斷進行工藝創進，力求降低生產成本，提高產品的性價比。

發明內容

?本發明的目的是提供一種可避免玻璃層出現裂紋的硅臺面半導體器件的PN結保護方法。

本發明技術方案包括以下步驟：

1）在完成了擴散工序的硅片表面采用氣相沉積法覆蓋SIPOS（半絕緣多晶硅）薄膜，并采用掩膜的方法，去除多余的SIPOS薄膜，只在PN結表面保留SIPOS薄膜；

2）將玻璃粉的稀釋混合液涂敷在硅片表面，低溫焙燒后，去除多余的玻璃粉，再將硅片置于擴散爐內，在O₂氣氛中燒結。

本發明采用半絕緣多晶硅（SIPOS）疊加玻璃鈍化膜代替傳統單一的玻璃鈍化膜直接對臺面半導體器件進行PN結表面保護的工藝方法，以提高鈍化效果。

本發明的工藝原理是：通過步驟1），將反應源氣體汽化，以層流的方式進入反應室，到達被預先加熱至反應溫度的襯底。在襯底上方的層流層中，載氣中的反應源分子穿過滯留層，分解并擴散至晶體表面，經物理和化學過程，可控地淀積到襯底上，形成需要的淀積層SIPOS,?利用掩膜的方法，去除多余的SIPOS，在PN結表面保留一層SIPOS。

通過步驟2），則在PN結部位留下玻璃粉，并在高溫下燒結以形成玻璃鈍化保護膜。

本發明生產工藝過程所用的設備為CVD爐和通用的擴散爐，工藝成熟，操作簡單，易于實施，利用SIPOS和融凝玻璃層的有效結合，實現了對半導體器件的PN結的保護。該工藝的發明，突破了傳統的理念，利用SIPOS和玻璃層有機結合，提高了半導體器件的抗惡劣環境的能力。

步驟1）中，將完成擴散和臺面成型的硅片清洗干凈并甩干后，裝入載片舟，在CVD爐內溫度為650±20℃的條件下，在無氧條件下，將SiH₄、N₂O的混合液進行汽化處理60±5分鐘，然后將硅片載片舟拉出，取下硅片；再采用化學清洗劑對硅片進行清洗并甩干后，再在硅片的表面覆蓋厚度為2～3μm的光刻膠，將硅片裝入片架，并置于90±5℃的烘箱內處理30±5分鐘，取出片架，選擇性曝光、顯影，再將硅片片架置于150±5℃的烘箱內處理30±5分鐘后取出；再經腐蝕窗口、去除光光刻膠，則在硅片的PN結表面沉積了SIPOS薄膜。

在步驟1）中，利用無氧條件，在低壓的情況下，將反應源氣體（SiH₄、N₂O）汽化，以層流的方式進入反應室，到達被預先加熱至反應溫度的襯底。

本發明經CVD爐處理后，在硅片上覆蓋的SIPOS薄膜厚度為?1～2μm。一定厚度的SIPOS薄膜利于沉積玻璃鈍化保護膜。

本發明所述SiH₄、N₂O的混合液的混合投料質量比為85～90︰10～15。

本發明所述化學清洗劑由質量比為10︰1︰1的HNO₃、HF和冰乙酸混合組成。

步驟2）中，采用化學清洗劑對硅片進行清洗并甩干后，在硅片的表面均勻涂敷玻璃粉的稀釋混合液層，并裝入載片舟，在爐內溫度為470±5℃的擴散爐中，在O₂氣氛中焙燒20±2分鐘；再將載片舟拉出擴散爐，去除硅片表面多余的玻璃粉，再將硅片裝上載片舟，置于爐內溫度為820±5℃的擴散爐中，在O₂氣氛中燒結20±2分鐘，然后取出硅片。

步驟2）中使用的化學清洗劑的組分為：氨水、雙氧水和水，各成分的質量比為?1︰2︰5。