一种近红外增强型硅基雪崩光电二极管制备方法与流程

文档序号:37237533发布日期:2024-03-06 17:00阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种近红外增强型硅基雪崩光电二极管制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.如权利要求1所述的近红外增强型硅基雪崩光电二极管制备方法,其特征在于,第四步中,所述的正向偏压为1~5v的恒定正向偏压。

3.如权利要求2所述的近红外增强型硅基雪崩光电二极管制备方法,其特征在于,第四步中,所述的电解液质量百分比配比为5wt%~30wt%醇类催化剂、10wt%~35wt%氢氟酸,其余成分为去离子水。

4.如权利要求3所述的近红外增强型硅基雪崩光电二极管制备方法,其特征在于,第四步中,醇类催化剂为甲醇、乙醇、或两者的混合溶液。

5.如权利要求4所述的近红外增强型硅基雪崩光电二极管制备方法,其特征在于,第四步中,电化学腐蚀的时间为10~24h。

6.如权利要求1所述的近红外增强型硅基雪崩光电二极管制备方法,其特征在于,第一步中,通过干氧氛围下的热氧化法,在电阻率大于10000ω的p型单晶硅衬底上,制备厚度为500nm±50nm的氧化层,在氧化层表面涂覆光刻胶,通过光刻定义注入窗口,采用氢氟酸/氟化铵混合水溶液去除未被光刻胶覆盖的氧化层,随后使用离子注入设备对上述硅晶圆正面注入剂量1×1013~1×1014cm-2、能量40~200kev硼离子,并采用光刻胶清洗液、以及氢氟酸/氟化铵混合水溶液分别去除晶圆表面的光刻胶与表面氧化层,再通过干氧氛围下的高温推结:温度1050~1150℃,时间15~30h,形成隔离环与活性区。

7.如权利要求6所述的近红外增强型硅基雪崩光电二极管制备方法,其特征在于,第二步中,在晶圆正面重新涂覆光刻胶,通过光刻定义注入窗口,随后采用化学湿法腐蚀去除未被光刻胶覆盖的氧化层,再使用离子注入设备对晶圆正面注入剂量1×1015~1×1016cm-2,能量40~200kev的磷离子,经光刻胶与表面氧化层去除后,高温退火:温度1050~1150℃,时间3~9h。形成主结区。

8.如权利要求7所述的近红外增强型硅基雪崩光电二极管制备方法,其特征在于,第三步中,采用介质膜沉积工艺,在晶圆正面淀积100nm±10nm的sinx层作为探测器的正面钝化层,随后在钝化层上涂覆光刻胶,通过光刻定义刻蚀窗口,使用电感耦合等离子体刻蚀去除未被光刻胶覆盖的sinx层,随后采用光刻胶清洗液去除晶圆表面剩余的光刻胶,完成正面钝化层的制备,再通过金属膜沉积工艺在晶圆正面淀积1μm±0.5μm的al膜,在晶圆正面重新涂覆光刻胶后,光刻定义腐蚀窗口,然后采用磷酸水溶液进行al膜腐蚀,再去除光刻胶,完成正面电极的制备。

9.如权利要求8所述的近红外增强型硅基雪崩光电二极管制备方法,其特征在于,第四步中,对硅衬底进行背面减薄后,在晶圆正面涂覆光刻胶作为保护层,采用该晶圆作为电化学工作站的工作电极、铂电极作为对电极,采用10wt%醇类催化剂、20wt%氢氟酸、余量去离子水的混合溶液作为电解液,在室温条件下,对工作电极施加5v的正向偏压,经湿法电化学腐蚀15h后,在衬底背面制备出具有倒金字塔阵列形状的微构造硅层,随后采用光刻胶清洗液去除晶圆正面剩余的光刻胶。

10.如权利要求9所述的近红外增强型硅基雪崩光电二极管制备方法,其特征在于,第五步中,在晶圆背面涂覆光刻胶,通过光刻定义注入窗口,采用化学湿法腐蚀去除未被光刻胶覆盖的氧化层,再使用离子注入设备对晶圆背面注入剂量1×1015~1×1016cm-2,能量40~60kev的硼离子,经光刻胶与表面氧化层去除后,高温退火:温度900~1000℃,时间0.5~1h,形成接触层9;随后采用介质膜沉积工艺,在硅衬底背面淀积100nm±10nm的sinx钝化层后,在该钝化层上涂覆光刻胶,经光刻定义刻蚀窗口后,采用电感耦合等离子体刻蚀去除未被光刻胶覆盖的sinx层,去除衬底背面残留的光刻胶,完成背面钝化层的制备;然后采用金属膜沉积工艺在该衬底背面淀积1μm±0.5μm的al膜,在al膜上涂覆光刻胶,经光刻定义腐蚀窗口后,使用磷酸水溶液进行al膜腐蚀,去除光刻胶,完成背面金属电极区的制备,并在420℃的温度下进行晶圆正、背面电极的合金化。


技术总结
本发明公开了一种近红外增强型硅基雪崩光电二极管制备方法,选用P型高阻单晶硅衬底,高温推结形成隔离环与活性区;高温推结后形成主结区;完成正面钝化层与正面金属电极区制备;通过湿法电化学腐蚀在所述衬底背面形成具有倒金字塔阵列形状的微构造硅层;在上述硅衬底背面涂覆光刻胶,背面淀积介质膜钝化层,涂覆光刻胶,光刻、刻蚀介质膜层,去除光刻胶后,背面淀积金属,随后重新涂覆光刻胶,光刻后进行金属腐蚀,再次去除光刻胶,完成背面钝化层与背面金属电极区制备,然后进行电极合金化。本发明具备操作简便、成本低廉、不引入金属杂质离子、与现有硅基雪崩二极管制造工艺相兼容等特点,具备规模化生产的应用前景。

技术研发人员:王江,王鸥,刘永,罗国凌,郑博仁,杨瑞雨,谭杨,郝昕,代千,柯尊贵,邓世杰,邓杰,姚梦麒,陈生琼,李喆
受保护的技术使用者:西南技术物理研究所
技术研发日:
技术公布日:2024/3/5
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