一种改善晶圆选择性窗口扩散均匀性的工艺的制作方法

本申请涉及光电器件，特别涉及一种改善晶圆选择性窗口扩散均匀性的工艺。

背景技术：

1、杂质扩散技术是形成pn结的重要方法之一，因此该技术成为一些光电子器件的标准制备工艺。为了实现杂质扩散，通常会在被扩散的晶体表面生长一层扩散掩膜，通过光刻、rie刻蚀方法、去胶清洗等步骤形成扩散窗口。受主杂质或施主杂质通过扩散窗口扩散至晶体内部形成pn结。对于apd器件或者其他光电子器件而言，pn结深是一个重要参数，它决定着apd器件的反向开启电压vpt及击穿电压vbr等特征值大小。因此控制pn结深是实现高性能光电器件的关键技术。

2、通常apd器件或其他光电器件的扩散工艺由mocvd、扩散炉等设备来完成，杂质的扩散速率受晶圆表面温度分布、气态杂质浓度分布等参数影响，同一片晶圆上不同区域由于受以上参数不一致影响从而得到不同大小的扩散深度，导致晶圆上制备出的单管器件(或阵列像元)性能一致性受限。

技术实现思路

1、本申请实施例提供一种改善晶圆选择性窗口扩散均匀性的工艺，以解决相关技术中晶圆杂质扩散不均匀的问题。

2、本申请提供的技术方案具体如下：

3、本申请提供了一种改善晶圆选择性窗口扩散均匀性的工艺，包括如下步骤：

4、在晶圆表面沉积扩散掩膜；

5、光刻，以在扩散掩膜表面形成扩散窗口以及环绕扩散窗口的扩散环；

6、在扩散窗口和扩散环内进行杂质扩散，以形成扩散区。

7、一些实施例中，“光刻，以在扩散掩膜表面形成扩散窗口以及环绕扩散窗口的扩散环”具体包括：

8、在扩散掩膜表面旋涂光刻胶，依次经前烘、曝光、显影、坚膜和刻蚀工序，在扩散掩膜表面形成扩散窗口以及环绕扩散窗口的扩散环。

9、一些实施例中，“在扩散窗口和扩散环内进行杂质扩散”之前还包括如下步骤：

10、去除光刻胶。

11、一些实施例中，所述扩散掩膜为sinx或sio2介质膜，所述sinx或sio2介质膜的生长温度为200～300℃。

12、一些实施例中，所述晶圆由上至下依次包括帽层、电荷层、渐变层、吸收层、缓冲层及衬底，所述扩散区分布于所述帽层内。

13、一些实施例中，所述扩散窗口与所述扩散环同轴设置。

14、一些实施例中，前烘的温度为95-100℃，时间为60s。

15、一些实施例中，曝光工序的光功率为12.5mw/cm2，时间为2s。

16、一些实施例中，显影时间为20-25s；

17、和/或，坚膜工序的烘烤温度为105-115℃，烘烤时间为90s。

18、一些实施例中，采用气态杂质源进行扩散。

19、本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

20、本申请在通过在扩散窗口周围增设扩散环，扩散环起到辅助扩散作用，通过调整在不同区域像元的辅助扩散环的位置与大小，能够对晶圆不同区域的扩散深度进行修正和补偿，使得晶圆各区域的杂质扩散深度接近一致，进而提升了制备出的单管器件或阵列像元性能一致性。

技术特征：

1.一种改善晶圆选择性窗口扩散均匀性的工艺，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的改善晶圆选择性窗口扩散均匀性的工艺，其特征在于，“光刻，以在扩散掩膜(4)表面形成扩散窗口(2)以及环绕扩散窗口的扩散环(3)”具体包括：

3.如权利要求2所述的改善晶圆选择性窗口扩散均匀性的工艺，其特征在于，“在扩散窗口(2)和扩散环(3)内进行杂质扩散”之前还包括如下步骤：

4.如权利要求1所述的改善晶圆选择性窗口扩散均匀性的工艺，其特征在于，所述扩散掩膜(4)为sinx或sio2介质膜，所述sinx或sio2介质膜的生长温度为200～300℃。

5.如权利要求1所述的改善晶圆选择性窗口扩散均匀性的工艺，其特征在于，所述晶圆(1)由上至下依次包括帽层(101)、电荷层(102)、渐变层(103)、吸收层(104)、缓冲层(105)及衬底(106)，所述扩散区(107)分布于所述帽层(101)内。

6.如权利要求1所述的改善晶圆选择性窗口扩散均匀性的工艺，其特征在于，所述扩散窗口(2)与所述扩散环(3)同轴设置。

7.如权利要求2所述的改善晶圆选择性窗口扩散均匀性的工艺，其特征在于，前烘的温度为95-100℃，时间为60s。

8.如权利要求2所述的改善晶圆选择性窗口扩散均匀性的工艺，其特征在于，曝光工序的光功率为12.5mw/cm2，时间为2s。

9.如权利要求2所述的改善晶圆选择性窗口扩散均匀性的工艺，其特征在于，显影时间为20-25s；

10.如权利要求1所述的改善晶圆选择性窗口扩散均匀性的工艺，其特征在于，采用气态杂质源进行扩散。

技术总结
本申请涉及一种改善晶圆选择性窗口扩散均匀性的工艺，包括如下步骤：在晶圆表面沉积扩散掩膜；光刻，以在扩散掩膜表面形成扩散窗口以及环绕扩散窗口的扩散环；在扩散窗口和扩散环内进行杂质扩散，以形成扩散区。本申请在通过在扩散窗口周围增设扩散环，扩散环起到辅助扩散作用，通过调整在不同区域像元的辅助扩散环的位置与大小，能够对晶圆不同区域的扩散深度进行修正和补偿，使得晶圆各区域的杂质扩散深度接近一致，进而提升制备出的单管器件在晶圆内各单元的一致性或提高阵列芯片各像元性能的一致性。

技术研发人员：曾磊,杨简遥,张舟,熊祎灵,彭旭
受保护的技术使用者：武汉光谷量子技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13