一种芯片制备方法与流程

1.本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种芯片制备方法。


背景技术：

2.光电三极管的基极是通过接受正面光子，在基区产生一个注入电流，使得三级管导通，芯片工作，由于传统的发射区金属焊盘直接设置发射区上方，光从正面射入时，发射区金属焊盘会影响光接收面积；因此，发射区的电流扩展完全通过发射区注入形成的离子层进行导电，需要将离子层的掺杂浓度提高，发射区的注入剂量需要很大(一般来说需要大于1e16离子/平方厘米)，大剂量的注入需要大束流离子注入机，设备成本很高。
3.且将发射区的浓度提高后，芯片的耐压会降低(veco低于12v，典型值在5-10v)，在12v以上的应用环境无法直接使用，需要增加外部电路进行降压；芯片的温度特性也会相应变差，放大值(hfe)会随温度的上升快速变大，温度稳定性低，相同光照下，电流输出随温度升高而升高。
4.此外，传统的光电三极管芯片的制造采用外延工艺，成本高。


技术实现要素：

5.本发明的技术问题是提供一种芯片制备方法，能够在不增加发射区注入剂量的条件下，提高芯片的电流能力，降低芯片制造成本。
6.为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
7.一种芯片制备方法，包括以下步骤：采用n型单晶硅作为制备材料，在n型单晶硅上定义并制备基区、发射区和集电极区；进行沟槽蚀刻与沟槽绝缘材料填充，形成位于发射区和集电极区之间的绝缘沟槽；在发射区上形成第一透明导电电流扩展层。本发明通过增加第一透明导电电流扩展层进行发射区电流扩展，能够发射区掺杂浓度，从而降低了芯片制备成本，提高了光电开关芯片耐压与稳定性。此外采用n型单晶硅作为制备材料，无需外延工艺，成本进一步降低。
8.进一步地，在发射区上形成第一透明导电电流扩展层的方法为：在发射区上方采用蒸发或溅射工艺制备透明导电物质；对透明导电物质进行光刻，形成第一透明导电电流扩展层。
9.进一步地，在n型单晶硅上定义基区、发射区和集电极区的方法为：通过光刻在n型单晶硅的预定区域形成包括凹槽侧壁的凹槽，凹槽向内延伸预设距离的部分作为基区；凹槽内除基区外的部分为发射区；通过光刻在凹槽的外圈和下方形成集电极区。
10.进一步地，在n型单晶硅上制备基区、发射区和集电极区的方法为：在n型单晶硅位于基区的部分注入p型导电物质，形成p型基区；在n型单晶硅位于发射区的部分注入重掺杂的n型导电物质，形成n+型发射区；在n型单晶硅位于凹槽外圈的集电极区的部分注入重掺杂的n型导电物质，形成横向集电极n+接触层；在n型单晶硅位于凹槽下方的集电极区的部分注入轻掺杂的n型导电物质，形成横向集电极n－区。
11.进一步地，在位于凹槽外圈的集电极区上方形成第二透明导电电流扩展层。
12.进一步地，位于n型单晶硅左侧的第二透明导电电流扩展层上方设置有集电极金属焊盘；位于n型单晶硅右侧的第二透明导电电流扩展层上方设置有正面集电极电流扩散金属环；
13.进一步地，n+型发射区注入的n型导电物质的剂量取值范围为[1e15,1e16]。
[0014]
进一步地，集电极n－区下方设置有电流扩散金属。
[0015]
进一步地，第一透明导电电流扩展层上设置有发射极金属焊盘，发射极金属焊盘位于发射区的右侧。
附图说明
[0016]
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
[0017]
图1是本发明提供的光电开关芯片的结构图；
[0018]
图2是本发明提供的一种芯片制备方法的流程示意图。
[0019]
下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的说明，但是不作为本发明的限定。
[0020]
一种芯片制备方法，如图1及图2所示，具体如下：首先采用n型单晶硅作为制备材料，无需外延工艺，大大降低了成本，然后通过光刻在n型单晶硅的预定区域形成包括凹槽侧壁的凹槽，凹槽向内延伸预设距离的部分作为基区；凹槽内除基区外的部分为发射区；通过光刻在凹槽的外圈和下方形成集电极区。在n型单晶硅位于基区的部分注入p型导电物质，形成p型基区；在n型单晶硅位于发射区的部分注入重掺杂的n型导电物质，形成n+型发射区，在n型单晶硅位于凹槽外圈的集电极区的部分注入重掺杂的n型导电物质，形成横向集电极n+接触层；在n型单晶硅位于凹槽下方的集电极区的部分注入轻掺杂的n型导电物质，形成横向集电极n－区。
[0021]
接着进行沟槽蚀刻，采用二氧化硅进行沟槽绝缘材料填充，形成位于发射区和集电极区之间的绝缘沟槽，以达到均匀电流，减少电流集中的作用。
[0022]
然后通过在n+型发射区上方注入透明导电物质，在发射区上方采用蒸发或溅射工艺制备透明导电物质；对透明导电物质进行光刻，形成第一透明导电电流扩展层。n+型发射区注入的n型导电物质的剂量取值范围为[1e15,1e16]。
[0023]
在位于凹槽外圈的集电极区上方形成第二透明导电电流扩展层。位于n型单晶硅左侧的第二透明导电电流扩展层上方设置有集电极金属焊盘；位于n型单晶硅右侧的第二透明导电电流扩展层上方设置有正面集电极电流扩散金属环。第一透明导电电流扩展层上设置有发射极金属焊盘，发射极金属焊盘位于发射区的右侧。
[0024]
由于在n+发射区和发射极金属焊盘之间引入了第一透明导电电流扩展层，同时将发射区的注入剂量降低到1e15至1e16之间，第一透明导电电流扩展层可以有效的将发射区大面积的电流转接到发射极金属焊盘，提高芯片的电流能力；此外发射区注入剂量降低，能够有效的降低发射极浓度，可以提高耐压(veco大于12v，典型值在12-20v)，同时高温下放大值的稳定性提高，相同光照情况下，电流输出稳定。
[0025]
因为本发明的正装结构，集电极和发射极都在正面，应用过程中，可以采用绝缘基板，也可以采用导电基板，应用范围变大，更具应用价值。
[0026]
为了使集电极电流横向均匀流通，还在集电极n－区下方设置有电流扩散金属进行电流扩展。
[0027]
以上对本发明的较佳实施例进行了描述；需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容；因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。


技术特征：
1.一种芯片制备方法，其特征在于，包括以下步骤：采用n型单晶硅作为制备材料，在所述n型单晶硅上定义并制备基区、发射区和集电极区；进行沟槽蚀刻与沟槽绝缘材料填充，形成位于所述发射区和所述集电极区之间的绝缘沟槽；在所述发射区上形成第一透明导电电流扩展层。2.根据权利要求1所述的一种芯片制备方法，其特征在于，所述在发射区上形成第一透明导电电流扩展层的方法为：在所述发射区上方采用蒸发或溅射工艺制备透明导电物质；对所述透明导电物质进行光刻，形成第一透明导电电流扩展层。3.根据权利要求1所述的一种芯片制备方法，其特征在于，在所述n型单晶硅上定义基区、发射区和集电极区的方法为：通过光刻在所述n型单晶硅的预定区域形成包括凹槽侧壁的凹槽，所述凹槽向内延伸预设距离的部分作为所述基区；所述凹槽内除所述基区外的部分为所述发射区；通过光刻在所述凹槽的外圈和下方形成集电极区。4.根据权利要求1或3所述的一种芯片制备方法，其特征在于，在所述n型单晶硅上制备所述基区、所述发射区和所述集电极区的方法为：在所述n型单晶硅位于所述基区的部分注入p型导电物质，形成p型基区；在所述n型单晶硅位于所述发射区的部分注入重掺杂的n型导电物质，形成n+型发射区；在所述n型单晶硅位于所述凹槽外圈的集电极区的部分注入重掺杂的n型导电物质，形成横向集电极n+接触层；在所述n型单晶硅位于所述凹槽下方的集电极区的部分注入轻掺杂的n型导电物质，形成横向集电极n－区。5.根据权利要求3任一所述的一种芯片制备方法，其特征在于，在位于所述凹槽外圈的集电极区上方形成第二透明导电电流扩展层。6.根据权利要求5所述的一种芯片制备方法，其特征在于，位于所述n型单晶硅左侧的所述第二透明导电电流扩展层上方设置有集电极金属焊盘；位于所述n型单晶硅右侧的所述第二透明导电电流扩展层上方设置有正面集电极电流扩散金属环。7.根据权利要求4所述的一种芯片制备方法，其特征在于，所述n+型发射区注入的n型导电物质的剂量取值范围为[1e15,1e16]。8.根据权利要求4所述的一种芯片制备方法，其特征在于，所述集电极n－区下方设置有电流扩散金属。9.根据权利要求3所述的一种芯片制备方法，其特征在于，所述第一透明导电电流扩展层上设置有发射极金属焊盘，所述发射极金属焊盘位于所述发射区的右侧。

技术总结
本发明提供的一种芯片制备方法，属于半导体制造技术领域，包括以下步骤：采用N型单晶硅作为制备材料，在N型单晶硅上定义并制备基区、发射区和集电极区；进行沟槽蚀刻与沟槽绝缘材料填充，形成位于发射区和集电极区之间的绝缘沟槽；在发射区上形成第一透明导电电流扩展层。本发明通过增加第一透明导电电流扩展层进行发射区电流扩展，能够降低发射区掺杂浓度，从而降低了芯片制备成本，提高了光电开关芯片耐压与稳定性。此外采用N型单晶硅作为制备材料，无需外延工艺，成本进一步降低。成本进一步降低。成本进一步降低。


技术研发人员：李国琪
受保护的技术使用者：无锡光磊电子科技有限公司
技术研发日：2022.04.01
技术公布日：2022/8/5