CN104835727B - 半导体器件背面电极制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种半导体器件背面电极制作方法，该方法包括：使用酸性溶液清洗硅晶片；通过干法刻蚀去除硅晶片背面的残留物；采用脱水剂清洗硅晶片；通过溅射或蒸发在硅晶片背面制备金属层；根据预设的第一退火温度，将硅晶片放入热处理装置中进行第一热退火处理；根据预设的第二退火温度对硅晶片进行第二热退火处理形成金属硅化物；对金属硅化物进行刻蚀，以在硅晶片背面形成电极。通过干法刻蚀和脱水剂清洗去除硅晶片上的残留物和水分，进而对硅晶片依次进行第一热退火处理和第二热退火处理，防止在金属层上生成氧化物或碳氢化合物，有效降低了接触电阻，使得制作出的背面电极的可靠性等性能良好。
Description
技术领域
本发明涉及半导体工艺领域，尤其涉及一种半导体器件背面电极制作方法。
背景技术
制作硅器件背面电极是制备硅器件的关键工艺之一，背面电极质量的好坏，接触电阻的大小会直接影响到硅器件的导通电阻、开关速度、可靠性等性能指标。
目前，硅器件背面电极的主要制作工艺为：在完成硅器件的正面工艺后，使用酸溶液对硅片进行清洗，以去除背面的氧化物、硅化物以及正面工艺过程中残留的氧气和碳氢化合物，进而在背面制备金属，之后对硅片进行退火处理以在背面形成金属硅化物，并对该金属硅化物进行刻蚀从而形成电极。
在上述工艺中，使用酸溶液对硅片进行湿法清洗时，酸溶液与硅器件背面的杂质和颗粒发生反应形成残留物，部分残留物由于无法通过湿法清洗去除，造成后续制备的金属层厚度不均匀、背面接触电阻增大，而且湿法清洗无法避免在硅片上残留水分和氧气，会导致制备出的金属层阻抗和应力提高，增大接触电阻，形成金属凸起，使得制作出的背面电极的可靠性等性能较差。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种半导体器件背面电极制作方法，
本发明提供了一种半导体器件背面电极制作方法，包括：
使用酸性溶液清洗硅晶片；
通过干法刻蚀，去除清洗后的所述硅晶片背面的残留物；
采用脱水剂清洗所述硅晶片，以去除所述硅晶片上残留的水分；
通过溅射或蒸发，在所述硅晶片背面制备金属层；
根据预设的第一退火温度，将所述硅晶片放入热处理装置中进行第一热退火处理，以蒸发所述硅晶片上的水分；
根据预设的第二退火温度，对所述硅晶片进行第二热退火处理，以使所述硅晶片与所述金属层反应，形成金属硅化物；
对所述金属硅化物进行刻蚀，以在所述硅晶片背面形成电极。
本发明提供的半导体器件背面电极制作方法，通过干法刻蚀去除清洗后的硅晶片背面的残留物，并采用脱水剂清洗所述硅晶片，以去除所述硅晶片上残留的水分，从而消除了清洗后残留的残留物以及水分对后续制备的金属层质量的影响，进而对硅晶片依次进行第一热退火处理和第二热退火处理，防止在金属层上生成氧化物或碳氢化合物，有效降低了接触电阻，使得制作出的背面电极的可靠性等性能良好。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的半导体器件背面电极制作方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
图1为本发明实施例一提供的半导体器件背面电极制作方法的流程图，如图1所示，本实施例提供的所述方法具体适用于在完成半导体硅器件的正面制作工艺后，对其背面电极进行制作的过程中，具体地，所述方法包括：
步骤101、使用酸性溶液清洗硅晶片；
具体地，所述酸性溶液可以包括硫酸、盐酸、硝酸、氢氟酸中的一种或多种的组合。也就是说，所述酸性溶液可以包括上述各种溶液中的任一种，或者，也可以包括上述各种溶液中的任意两种或两种以上溶液的组合，本实施例在此不对其进行限制。
本实施例中，使用酸性溶液对硅晶片进行清洗属于湿法清洗，在清洗的过程中酸性溶液会与硅晶片背面的颗粒和杂质发生反应而形成残留物，部分残留物无法通过湿法清洗去除，残留物在后续制备金属层的过程中会形成不均匀的氧化物或假核，不均匀的氧化物会增大背面接触电阻，从而影响硅器件的性能，而假核会导致制备的金属层厚度不均，严重情况会造成金属层凸起出现孔洞，影响硅器件后续的封装，最终导致器件的可靠性等性能下降甚至失效。
同时，在湿法清洗的过程中，不可避免地会在硅晶片上残留水分和氧气，会导致制备的金属层的阻抗和应力提高，增大接触电阻，而将影响硅器件的性能。因此，本实施例通过如下的方式解决上述问题，从而最终制作出性能良好的背面电极。
步骤102、通过干法刻蚀，去除清洗后的所述硅晶片背面的残留物；
步骤103、采用脱水剂清洗所述硅晶片，以去除所述硅晶片上残留的水分；
步骤104、通过溅射或蒸发，在所述硅晶片背面制备金属层；
步骤105、根据预设的第一退火温度，将所述硅晶片放入热处理装置中进行第一热退火处理，以蒸发所述硅晶片上的水分；
步骤106、根据预设的第二退火温度，对所述硅晶片进行第二热退火处理，以使所述硅晶片与所述金属层反应，形成金属硅化物；
步骤107、对所述金属硅化物进行刻蚀，以在所述硅晶片背面形成电极。
本实施例中，首先通过采用干法刻蚀的工艺，来去除经酸性溶液清洗后，残留在硅晶片背面的残留物，进而采用脱水剂来清洗硅晶片，以除去酸性溶液清洗后残留的水分。
具体的，所述脱水剂可以为异丙基乙醇，并且，所述异丙基乙醇可以为蒸汽状态，也可以为液体状态。
进而，通过溅射或蒸发工艺，在硅晶片背面上制备金属层，制备的该金属层的金属材料可以包括镍、钛、铝、铂、银、金中的一种或多种。也就是说，在金属材料为多种的情况下，将形成一种多层金属层。
通过上述实施方式，在制备金属层前去除残留在硅晶片上的残留物和水分，从而有效地保证了制备的金属层的质量，使得基于该金属层制作的背面电极具有良好的性能。
进一步地，在制备好金属层后，需要对硅晶片进行快速热退火处理，具体包括：
根据预设的第一退火温度，将所述硅晶片放入热处理装置中进行第一热退火处理，以蒸发所述硅晶片上的水分；
根据预设的第二退火温度，对所述硅晶片进行第二热退火处理，以使所述硅晶片与所述金属层反应，形成金属硅化物；
本实施例中，将硅晶片放入热处理装置中，进行第一升温步骤，加热到第一退火温度，保持温度进行退火，使得制备金属层时在硅晶片表面附着的水分充分蒸发，以防止在快速退火过程中形成氧化物或碳氢化合物。
具体地，所述第一退火温度不能太高，必须低于形成氧化物或碳氢化合物的温度，通常第一退火温度为100℃-200℃，退火持续时间不能少于5分钟，以保证水分充分蒸发。
之后，进行第二升温步骤，将硅晶片加热到第二退火温度，保持温度进行退火，使硅晶片背面的金属层和硅晶片反应形成金属硅化物，该金属硅化物的形成有利于降低接触电阻。
具体地，第二退火温度为300℃-700℃，退火时间10分钟-100分钟。
进而，进行降温步骤，将硅晶片降至室温。
值得说明的是，本实施例中所使用的热处理装置为任何的采用灯光辐射为热源，对所述硅晶片进行单面或双面加热，并对所述硅晶片进行单点或多点测温的热处理装置。
最后，对所述金属硅化物进行刻蚀，以在所述硅晶片背面形成电极。
值得说明的是，可选的，本实施例中的硅晶片的类型包括N型半导体衬底和P型半导体衬底，再可选的，所述硅晶片的类型还可以包括在半导体衬底上生长了一层或多层半导体薄膜的外延片。
其中，所述硅晶片可以为半导体元素，例如单晶硅、多晶硅或非晶结构的硅，也可以为混合的半导体结构，例如碳化硅等。本实施例在此不对其进行限制。
本实施例中，通过干法刻蚀去除清洗后的硅晶片背面的残留物，并采用脱水剂清洗所述硅晶片，以去除所述硅晶片上残留的水分，从而消除了清洗后残留的残留物以及水分对后续制备的金属层质量的影响，进而对硅晶片依次进行第一热退火处理和第二热退火处理，防止在金属层上生成氧化物或碳氢化合物，有效降低了接触电阻，使得制作出的背面电极的可靠性等性能良好。
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。
Claims (9)
1.一种半导体器件背面电极制作方法，其特征在于，包括：
使用酸性溶液清洗硅晶片；
通过干法刻蚀，去除清洗后的所述硅晶片背面的残留物；
采用脱水剂清洗所述硅晶片，以去除所述硅晶片上残留的水分；
通过溅射或蒸发，在所述硅晶片背面制备金属层；
根据预设的第一退火温度，将所述硅晶片放入热处理装置中进行第一热退火处理，以蒸发所述硅晶片上的水分，其中所述第一退火温度为100℃～200℃，所述第一退火温度的持续时间不少于5分钟；
根据预设的第二退火温度，对所述硅晶片进行第二热退火处理，以使所述硅晶片与所述金属层反应，形成金属硅化物；
对所述金属硅化物进行刻蚀，以在所述硅晶片背面形成电极。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述酸性溶液包括硫酸、盐酸、硝酸、氢氟酸中的一种或多种的组合。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述脱水剂为异丙基乙醇。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述异丙基乙醇为蒸汽状态或液体状态。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属层的金属材料包括镍、钛、铝、铂、银、金中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二退火温度为300℃～700℃，所述第二退火温度的持续时间为10分钟～100分钟。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述热处理装置为采用灯光辐射为热源，对所述硅晶片进行单面或双面加热，并对所述硅晶片进行单点或多点测温的热处理装置。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硅晶片晶片的类型包括N型半导体衬底和P型半导体衬底。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硅晶片的类型包括在半导体衬底上生长了一层或多层半导体薄膜的外延片。
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- 2014-02-11 CN CN201410048055.XA patent/CN104835727B/zh active Active
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