CN113053736B - 一种半导体器件制作方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种半导体器件制作方法，涉及半导体技术领域。首先提供一N型硅片，其中，N型硅片上设置有扩散窗口，然后沿N型硅片的表面涂覆铝源，并形成铝源层，再沿铝源层的表面沉积掩蔽层，然后在与扩散窗口对应位置的掩蔽层表面设置光刻胶，并刻蚀除扩散窗口区域以外的铝源层与掩蔽层，最后在目标环境下使铝源层向N型硅片的扩散窗口进行的扩散，以制作半导体器件。本申请提供的半导体器件制作方法具有扩散方式简单，效率高且对设备要求低的优点。
Description
技术领域
本申请涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种半导体器件制作方法。
背景技术
目前，传统的铝扩散方式一般包括两种。第一种为离子注入铝，即通过离子注入的方式，实现铝源的掺杂，并在高温下对铝进行扩散。第二种为真空扩铝，即在真空环境下，通过对铝源的加热挥发至硅片表面，进而进行扩散。
然而，针对离子注入铝方式，离子注入铝设备比较昂贵，同时实现高浓度铝扩散需要注入时间很长，效率较低，并且因注入铝所使用的源升华温度较低，注入过程速流不稳定。针对真空扩铝方式，为避免铝源氧化，故对设备真空度要求较高；扩散过程中，铝源会沉积于腔体内，对腔体清理及温度可控能力带来挑战；真空扩铝过程中，实现的铝硅合金点不易去除。
综上，现有技术中铝扩散方式存在效率低，要求高等问题。
发明内容
本申请的目的在于提供一种半导体器件制作方法，以解决现有技术中铝扩散方式存在的效率低，要求高等问题。
为了实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：
本申请提供了一种半导体器件制作方法，所述方法包括：
提供一N型硅片，其中，所述N型硅片上设置有扩散窗口；
沿所述N型硅片的表面涂覆铝源，并形成铝源层；
沿所述铝源层的表面沉积掩蔽层；
在与所述扩散窗口对应位置的掩蔽层表面设置光刻胶，并刻蚀除所述扩散窗口区域以外的所述铝源层与所述掩蔽层；
在目标环境下使铝源层向所述N型硅片的扩散窗口进行的扩散，以制作所述半导体器件。
可选地，在所述沿所述N型硅片的表面涂覆铝源层的步骤之前，所述方法包括：
将硝酸铝溶于去离子水，以形成待用铝源；
调整所述待用铝源的粘度与浓度，以生成铝源。
可选地，所述调整所述待用铝源的粘度与浓度，以生成铝源的步骤包括：
向所述待用铝源中添加乙二醇甲醚，直至将所述待用铝源的浓度调整为2％～30％，黏度调为10～150cp。
可选地，在所述沿所述N型硅片的表面涂覆铝源的步骤之前，所述方法还包括：
对所述N型硅片的表面进行镜面处理；
将处理后的N型硅片置于1000～1200℃的条件下，以在所述N型硅片的表面生长2000～10000A的氧化层。
可选地，所述铝源包括硝酸铝溶液，所述沿所述N型硅片的表面涂覆铝源，并形成铝源层的步骤包括：
在转速为1000～5000rpm的条件下，将所述硝酸铝溶液涂覆于所述N型硅片的表面；
将涂覆铝源的N型硅片置于500～700℃的氧气环境下，以使所述硝酸铝分解，形成三氧化二铝层。
可选地，所述沿所述铝源层的表面沉积掩蔽层的步骤包括：
将生成铝源层的N型硅片置于的400～800℃的环境下，并在所述铝源层的表面沉积氮化硅层，以形成掩蔽层。
可选地，所述刻蚀除所述扩散窗口区域以外的所述铝源层与所述掩蔽层的步骤包括：
通过干法刻蚀方式刻蚀除所述扩散窗口区域以外的所述掩蔽层；
通过氢氟酸腐蚀的方式腐蚀除所述扩散窗口区域以外的所述铝源层。
可选地，在所述在目标环境下使铝源层向所述N型硅片的扩散窗口进行的扩散的步骤之前，所述方法还包括：
去除光刻胶。
可选地，所述在目标环境下使铝源层向所述N型硅片的扩散窗口进行的扩散的步骤包括：
将涂覆铝源层与掩蔽层的N型硅片置于1240～1280℃环境下，并持续扩散20～80h。
相对于现有技术，本申请具有以下有益效果：
本申请提供了一种半导体器件制作方法，首先提供一N型硅片，其中，N型硅片上设置有扩散窗口，然后沿N型硅片的表面涂覆铝源，并形成铝源层，再沿铝源层的表面沉积掩蔽层，然后在与扩散窗口对应位置的掩蔽层表面设置光刻胶，并刻蚀除扩散窗口区域以外的铝源层与掩蔽层，最后在目标环境下使铝源层向N型硅片的扩散窗口进行的扩散，以制作半导体器件。由于本申请提供的半导体器件制作方法中，选用部分区域进行铝扩散的方式，铝扩散方式简单，效率较高，且无需使用昂贵设备，同时，无需在真空环境中完成扩散，因此更加方便。
为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。
图1为本申请实施例提供的半导体器件制作方法的第一种流程示意图。
图2为本申请实施例提供的半导体器件制作方法的第二种流程示意图。
图3为本申请实施例提供的半导体器件制作方法的第三种流程示意图。
图4为本申请实施例提供的S1034对应的结构示意图。
图5为本申请实施例提供的半导体器件制作方法的第四种流程示意图。
图6为本申请实施例提供的S1042对应的结构示意图。
图7为本申请实施例提供的S106对应的结构示意图。
图8为本申请实施例提供的半导体器件制作方法的第五种流程示意图。
图9为本申请实施例提供的S1082对应的结构示意图。
图10为本申请实施例提供的半导体器件的结构示意图。
图中：100-半导体器件；110-N型硅片；120-氧化层；130-铝源层；140-掩蔽层；150-光刻胶。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
正如背景技术中所述，在半导体器件制作过程中会涉及铝扩散工艺，传统的铝扩散工艺一般包括离子注入铝与真空扩铝两种，然而离子注入铝存在设备昂贵、效率低以及不稳定等问题，真空扩铝存在设备要求高，实现的铝硅合金点不易去除等问题。
有鉴于此，为了解决上述问题，本申请提供了一种半导体器件制作方法，通过选择区域进行扩散的方式，解决上述问题。
下面对本申请提供的半导体器件制作方法进行示例性说明：
作为一种实现方式，请参阅图1，该半导体器件制作方法包括：
S102，提供一N型硅片，其中，N型硅片上设置有扩散窗口。
S104，沿N型硅片的表面涂覆铝源，并形成铝源层。
S106，沿铝源层的表面沉积掩蔽层。
S108，在与扩散窗口对应位置的掩蔽层表面设置光刻胶，并刻蚀除扩散窗口区域以外的铝源层与掩蔽层。
S110，在目标环境下使铝源层向N型硅片的扩散窗口进行的扩散，以制作半导体器件。
其中，本申请提供的N型硅片110可以选择N型电阻率为25-50Ω/cm的单晶。可选地，该N型硅片110的厚度的为200～360um。
同时，N型硅片110上还设置有扩散窗口，扩散窗口即表征后续进行铝扩散的区域。其中，扩散窗口可以随机选取，也可间隔选取，对此不作限定。此外，针对不同的器件，可以选择不同数量的扩散窗口，例如，当需要制作一个PNP三极管时，扩散窗口的数量可以为两个。当然地，作为一种实现方式，扩散窗口也可作为器件与器件之间的隔离区域，即当需要在同一N型硅片110上制作多个周期排列的半导体器件时，则可通过设置扩散窗口的方式，实现器件与器件之间的隔离。
本申请中，在N型硅片110上依次生成铝源层130与掩蔽层140，然后利用光刻胶150作为掩膜，实现对扩散窗口之外的区域的时刻，最后使得仅在扩散窗口区域会剩余铝源层130与掩蔽层140，当处于目标环境下时，仅在扩散窗口区域会发生铝扩散，进而完成半导体器件的制作。
可以理解地，由于本申请提供的半导体器件制作方法并不涉及离子注入工艺与真空工艺，因此无需使用价格昂贵的离子注入设备与真空设备，工艺更加简单，要求更低，且无真空扩铝工艺方式产生的铝硅合金点。
作为一种实现方式，请参阅图2，S104之前，该方法还包括对涂覆的铝源进行配置，即该方法还包括：
S1031，将硝酸铝溶于去离子水，以形成待用铝源。
S1032，调整待用铝源的粘度与浓度，以生成铝源。
其中，为了实现铝源更好的扩散，本申请提供的硝酸铝采用高纯度硝酸铝，可选地，本申请所述的高纯度指纯度大于99.9％。
在将硝酸铝溶于去离子水后，为了使得在涂覆铝源时，铝源层130可以为一薄膜形态，还需要对待用铝源的粘度与含量进行调整。作为一种实现方式，本申请利用乙二醇甲醚对待用铝源的浓度与的粘度进行调整。
其中，待用铝源的浓度指铝的含量占整个溶剂的百分比。可选地，本申请需要将待用铝源的浓度调整为2％～30％，黏度调为10～150cp。
需要说明的是，乙二醇甲醚的分子式为C3H8O2，当乙二醇甲醚溶于去离子水后，乙二醇甲醚也可以作为溶剂的一部分，因此通过添加乙二醇甲醚，不仅能够起到调节铝源浓度的作用，还可起到调节铝源含量的作用。
此外，需要说明的是，请参阅图3，为了使铝源能够更好的在N型硅片110上形成薄膜，在S104之前，该方法还包括：
S1033，对N型硅片的表面进行镜面处理。
S1034，将处理后的N型硅片置于1000～1200℃的条件下，以在N型硅片的表面生长2000～10000A的氧化层。
其中，可通过对N型硅片110的表面进行抛光的方式实现镜面处理，并且，在进行铝源扩散时，由于N型硅片110本身的厚度，因此若仅在N型硅片110的一侧进行铝源扩散，则扩散效果并不好。有鉴于此，本申请通过沿硅片两侧的表面同时进行铝源扩散的方式，使得最终形成器件效果更好。
可选地，在对N型硅片110进行镜面处理后，为了能够在N型硅片110的表面更好的形成铝源薄膜，因此还需要将N型硅片110置于1000～1200℃的条件下，在该条件下，请参阅图4，单晶硅片的表面会可以被氧化形成氧化层120，该氧化层120为二氧化硅氧化层120，以便于在二氧化硅氧化层120的表面涂覆铝源。
其中，氧化层120的厚度较薄，一般为2000～10000A。同时，可以理解地，为了在N型硅片110的两面同时进行铝扩散，在进行铝源涂覆时，会同时在N型硅片110的两面均进行涂覆。
当在涂覆铝源后，会在N型硅片110的表面形成铝源层130。其中，本申请提供的铝源层130，可以为三氧化二铝层。作为一种实现方式，请参阅图5，S104包括：
S1041，在转速为1000～5000rpm的条件下，将硝酸铝溶液涂覆于N型硅片的表面。
S1042，将涂覆铝源的N型硅片置于500～700℃的氧气环境下，以使硝酸铝分解，形成三氧化二铝层。
为了使N型硅片表面的铝源涂覆更加均匀，可将N型硅片置于转台上，并以1000～5000rpm的转速带动N型硅片110旋转，然后将作为铝源的硝酸铝溶液涂覆与N型硅片110的两面，利用转动的速度使铝源均匀涂覆。
然后将覆铝源的N型硅片110置于500～700℃的氧气环境中，使得铝源形成的薄膜中有机物得以挥发，同时硝酸铝分解，如图6所示，形成三氧化二铝层，即铝源层130。
可选地，S106包括：
将生成铝源层130的N型硅片110置于的400～800℃的环境下，并在铝源层130的表面沉积氮化硅层，以形成掩蔽层140。
作为一种实现方式，可以通过LPCVD(Low Pressure Chemical VaporDeposition，低压力化学气相沉积法)的方式在400～800℃的环境下沉积掩蔽层140，如图7所示。需要说明的是，掩蔽层140也较薄，为2000～5000A的薄膜。
通过设置掩蔽层140，使得其可以阻挡铝在扩散过程中向外扩散，今儿使得铝朝向N型衬底进行扩散，扩散的效果更好。
可选地，请参阅图8，S108包括：
S1081，通过干法刻蚀方式刻蚀除扩散窗口区域以外的掩蔽层。
S1082，通过氢氟酸腐蚀的方式腐蚀除扩散窗口区域以外的铝源层。
由于铝源层130与掩蔽层140的材质并不相同，因此本申请采用不同的工艺实现对铝源层130与掩蔽层140的刻蚀。
其中，首先在扩散窗口对应的位置利用光刻胶150作为掩膜，以对处窗口区域以外的掩蔽层140利用干法刻蚀的方式去除氮化硅薄膜；然后利用氢氟酸腐蚀的方式腐蚀除扩散窗口区域以外的铝源层130。需要说明的是，在腐蚀过程中，需要三氧化二铝层全部腐蚀干净，腐蚀铝源层130后的结构如图9所示。
可以理解地，通过在N型衬底的表面形成氧化层120，不仅便于铝源的涂覆，使涂覆后的铝源能够形成薄膜，还能在利用氢氟酸进行腐蚀时，起到一定的阻挡作用，使得当三氧化二铝层腐蚀干净后，腐蚀液不会对N型硅片110造成损坏。
当然的，在对除窗口区域以外的铝源层130与掩蔽层140刻蚀后，还需要去除窗口区域表面的光刻胶150。
作为一种实现方式，S110包括：
将涂覆铝源层130与掩蔽层140的N型硅片110置于1240～1280℃环境下，并持续扩散20～80h。
由于在N型硅片110的两面均设置有铝源层130，且绿源层均位于扩散窗口位置，因此在进行铝扩散时，位于两面的铝源层130中铝同时向N型衬底的中间进行扩散，进而使得在扩散窗口的区域转变为P型区。并且，由于铝源层130的厚度较薄，因此在进行铝扩散时，其扩散能力有限，不易对扩散窗口以外的N型硅片110造成影响，效果更好。生成的半导体器件100如图10所示。
可以理解地，通过本申请提供的半导体器件制作方法，可以实现选择性的进行扩散，即仅在扩散窗口处实现扩散，而其它区域则不受影响。并且，该方法工艺简单，无大资产设备的投入，且能实现铝扩散杂质浓度的自由搭配，扩散过程在氮养环境中完成，无真空扩铝工艺方式产生的铝硅合金点。
综上所述，本申请提供了一种半导体器件制作方法，首先提供一N型硅片，其中，N型硅片上设置有扩散窗口，然后沿N型硅片的表面涂覆铝源，并形成铝源层，再沿铝源层的表面沉积掩蔽层，然后在与扩散窗口对应位置的掩蔽层表面设置光刻胶，并刻蚀除扩散窗口区域以外的铝源层与掩蔽层，最后在目标环境下使铝源层向N型硅片的扩散窗口进行的扩散，以制作半导体器件。由于本申请提供的半导体器件制作方法中，选用部分区域进行铝扩散的方式，铝扩散方式简单，效率较高，且无需使用昂贵设备，同时，无需在真空环境中完成扩散，因此更加方便。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (6)
1.一种半导体器件制作方法，其特征在于，所述方法包括：
提供一N型硅片，其中，所述N型硅片上设置有扩散窗口；
沿所述N型硅片的表面涂覆铝源，并形成铝源层；
沿所述铝源层的表面沉积掩蔽层；
在与所述扩散窗口对应位置的掩蔽层表面设置光刻胶，并刻蚀除所述扩散窗口区域以外的所述铝源层与所述掩蔽层；
在目标环境下使铝源层向所述N型硅片的扩散窗口进行的扩散，以制作所述半导体器件；
在所述沿所述N型硅片的表面涂覆铝源层的步骤之前，所述方法包括：
将硝酸铝溶于去离子水，以形成待用铝源；
调整所述待用铝源的粘度与浓度，以生成铝源；
所述调整所述待用铝源的粘度与浓度，以生成铝源的步骤包括：
向所述待用铝源中添加乙二醇甲醚，直至将所述待用铝源的浓度调整为2％～30％，黏度调为10～150cp；
所述在目标环境下使铝源层向所述N型硅片的扩散窗口进行的扩散的步骤包括：
将涂覆铝源层与掩蔽层的N型硅片置于1240～1280℃环境下，并持续扩散20～80h。
2.如权利要求1所述的半导体器件制作方法，其特征在于，在所述沿所述N型硅片的表面涂覆铝源的步骤之前，所述方法还包括：
对所述N型硅片的表面进行镜面处理；
将处理后的N型硅片置于1000～1200℃的条件下，以在所述N型硅片的表面生长2000～10000A的氧化层。
3.如权利要求1所述的半导体器件制作方法，其特征在于，所述铝源包括硝酸铝溶液，所述沿所述N型硅片的表面涂覆铝源，并形成铝源层的步骤包括：
在转速为1000～5000rpm的条件下，将所述硝酸铝溶液涂覆于所述N型硅片的表面；
将涂覆铝源的N型硅片置于500～700℃的氧气环境下，以使所述硝酸铝分解，形成三氧化二铝层。
4.如权利要求1所述的半导体器件制作方法，其特征在于，所述沿所述铝源层的表面沉积掩蔽层的步骤包括：
将生成铝源层的N型硅片置于的400～800℃的环境下，并在所述铝源层的表面沉积氮化硅层，以形成掩蔽层。
5.如权利要求1所述的半导体器件制作方法，其特征在于，所述刻蚀除所述扩散窗口区域以外的所述铝源层与所述掩蔽层的步骤包括：
通过干法刻蚀方式刻蚀除所述扩散窗口区域以外的所述掩蔽层；
通过氢氟酸腐蚀的方式腐蚀除所述扩散窗口区域以外的所述铝源层。
6.如权利要求1所述的半导体器件制作方法，其特征在于，在所述在目标环境下使铝源层向所述N型硅片的扩散窗口进行的扩散的步骤之前，所述方法还包括：
去除光刻胶。
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