CN113113324A - 一种钝化层制作方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种钝化层制作方法，涉及半导体技术领域。首先提供一待钝化二极管，其中，待钝化二极管包括相互连接的N型层与P型层，然后利用正硅酸乙酯沿P型层的表面制作二氧化硅层，再去除目标区域内的二氧化硅层，并露出目标区域内的P型层，再对目标区域内的P型层与N型层进行刻蚀，以形成露出PN结的沟槽，最后利用玻璃粉在沟槽内实现电泳玻璃工艺，并将玻璃粉进行烧结，以形成钝化层。本申请提供的钝化层制作方法具有产品性能好、可靠性高以及复杂度低等优点。
Description
技术领域
本申请涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种钝化层制作方法。
背景技术
在制作快恢复二极管时，需要利用玻璃粉制作钝化层，目前常见的利用玻璃粉制作钝化层的工艺一般包括三种，分别为手术刀法进行玻璃钝化、光阻玻璃法以及电泳玻璃法。
其中，手术刀法进行玻璃钝化的工艺属于纯手工操作，作业过程复杂，破片较多，且沟槽鸟嘴部分玻璃钝化保护不好，易引起可靠性问题。光阻玻璃法会造成玻璃粉较浪费，且因光阻玻璃较厚，不易曝光显影；烧结过程存在较多有机物，存在碳污染风险。电泳玻璃法：因快恢复二极管生产过程表面无氧化层(无绝缘层)，无法实现选择性电泳工艺(热生长的氧化层温度均大于1000度，影响产品的TRR值)；即使能实现电泳工艺，玻璃粉选择不恰当需进行引线工艺，工艺流程复杂。
综上，目前在制作钝化层时，存在可靠性低，复杂度高以及工艺流程复杂的问题。
发明内容
本申请的目的在于提供一种钝化层制作方法，以解决现有技术中在制作钝化层时，存在的可靠性低，复杂度高以及工艺流程复杂等问题。
为了实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：
本申请实施例提供了一种钝化层制作方法，应用于快恢复二极管，所述方法包括：
提供一待钝化二极管，其中，所述待钝化二极管包括相互连接的N型层与P型层；
利用正硅酸乙酯沿所述P型层的表面制作二氧化硅层；
去除目标区域内的二氧化硅层，并露出目标区域内的P型层；
对所述目标区域内的P型层与N型层进行刻蚀，以形成露出PN结的沟槽；
利用玻璃粉在所述沟槽内实现电泳玻璃工艺，并将所述玻璃粉进行烧结，以形成钝化层。
可选地，在利用所述正硅酸乙酯沿所述P型层的表面制作二氧化硅层时的温度低于900℃。
可选地，去除目标区域内的二氧化硅层，并露出目标区域内的P型层的步骤包括：
对所述二氧化硅层进行匀胶、曝光以及显影，以形成目标区域的图形；
利用氢氟酸对所述目标区域内的二氧化硅层进行刻蚀，以露出所述目标区域的P型层。
可选地，所述对所述目标区域内的P型层与N型层进行刻蚀，以形成露出PN结的沟槽的步骤包括：
将体积比为1:1～1:3的氢氟酸与硝酸进行混合，并获取刻蚀酸液；
利用所述刻蚀酸液对所述P型层与N型层进行刻蚀，并露出PN结。
可选地，在所述对所述目标区域内的P型层与N型层进行刻蚀，以形成露出PN结的沟槽的步骤之后，所述方法包括：
对所述沟槽进行清洗。
可选地，所述利用玻璃粉在所述沟槽内实现电泳玻璃工艺，并将所述玻璃粉进行烧结，以形成钝化层的步骤包括：
利用玻璃粉在所述沟槽内实现电泳玻璃工艺，并在700-850℃条件下，在N2与O2环境中，将所述玻璃粉进行烧结。
可选地，在所述利用玻璃粉在所述沟槽内实现电泳玻璃工艺，并将所述玻璃粉进行烧结，以形成钝化层的步骤之后，所述方法还包括：
将位于除所述目标区域以外的二氧化硅层进行去除，并制作电极。
可选地，将位于除所述目标区域以外的二氧化硅层进行去除的步骤包括：
按1:3～1:8的比例将HF与NH4F进行混合，以得到腐蚀液；
利用所述腐蚀液对除所述目标区域以外的二氧化硅层进行腐蚀并去除。
可选地，所述玻璃粉包括GP370或IP760玻璃粉。
相对于现有技术，本申请具有以下有益效果：
本申请提供了一种钝化层制作方法，应用于快恢复二极管，首先提供一待钝化二极管，其中，待钝化二极管包括相互连接的N型层与P型层，然后利用正硅酸乙酯沿P型层的表面制作二氧化硅层，再去除目标区域内的二氧化硅层，并露出目标区域内的P型层，再对目标区域内的P型层与N型层进行刻蚀，以形成露出PN结的沟槽，最后利用玻璃粉在沟槽内实现电泳玻璃工艺，并将玻璃粉进行烧结，以形成钝化层。由于本申请采用正硅酸乙酯制作二氧化硅层，因此其沉积均匀性较好，温度较低，不会影响产品性能，且可靠性高，复杂度低。
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钝化层制作方法的流程示意图。
图2为本申请实施例提供的待钝化二极管的结构示意图。
图3为本申请实施例提供的S104对应的结构示意图。
图4为本申请实施例提供的S106对应的结构示意图。
图5为本申请实施例提供的S110对应的结构示意图。
图6为本申请实施例提供的S114对应的结构示意图。
图标：
210-二氧化硅层；220-钝化层。
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，目前，目前常见的利用玻璃粉制作钝化层的工艺一般包括三种，分别为手术刀法进行玻璃钝化、光阻玻璃法以及电泳玻璃法。
其中，手术刀法进行玻璃钝化是通过手术刀将已配置完成的玻璃糊刮涂于沟槽内，并通过高温烧结的方式，对裸露在外的PN结进行保护，并实现钝化作用。光阻玻璃法是将已配置的光阻玻璃糊，悬涂至硅片表面，通过掩膜版，在紫外光照射下，对光阻玻璃进行曝光，后进行显影，得到需保留的光阻玻璃，通过高温烧结的方式，对裸露在外的PN结进行保护，并实现钝化作用。电泳玻璃法是经过刻钝化槽的产品，要求图像表面存在氧化层，沟槽内无氧化层，在电场作用下，对沟槽内填充玻璃粉，并通过高温烧结的方式，对裸露在外的PN结进行保护，并实现钝化作用。
上述三种工艺均存在靠性低，复杂度高以及工艺流程复杂等问题，有鉴于此，本申请提供了一种钝化层制作方法，通过利用正硅酸乙酯制作二氧化硅层的方式，避免了采用热氧化的方式制作氧化层，降低了制作氧化层的温度，不会影响器件性能。
下面对本申请提供的钝化层制作方法进行实例性说明：
作为一种实现方式，请参阅的图1，该方法包括:
S102，提供一待钝化二极管，其中，待钝化二极管包括相互连接的N型层与P型层。
S104，利用正硅酸乙酯沿P型层的表面制作二氧化硅层。
S106，去除目标区域内的二氧化硅层，并露出目标区域内的P型层。
S108，对目标区域内的P型层与N型层进行刻蚀，以形成露出PN结的沟槽。
S110，利用玻璃粉在沟槽内实现电泳玻璃工艺，并将玻璃粉进行烧结，以形成钝化层。
其中，本申请提供的待钝化二极管为快恢复二极管，请参阅图2，其包括相互连接的N型层与P型层，在此基础上，为了使其快恢复效果更佳，待钝化二极管为进行选择铂扩散完成后的快恢复二极管硅片。
当利用电泳玻璃工艺制作钝化层时，需要设置遮蔽层，以在对二极管的目标区域进行刻蚀时，不会对其它区域造成影响。一般地，利用氧化层或其它绝缘层作为遮蔽层。目前在制作氧化层时，一般采用热生长的方式制作，然而，热生长的氧化层温度均大于1000℃，而在调制快恢复二极管的TRR值(反向恢复时间)时，调制的温度一般为900-1000度，因此，通过热生长氧化层的方式，由于温度过高，因此会影响器件的TRR值。
因此，本申请在制作二氧化硅层时，利用正硅酸乙酯沿所述P型层的表面制作二氧化硅层210，生长二氧化硅层210后的结构如图3所示。正硅酸乙酯(TEOS)是一种有机物，分子式为C8H20O4Si，无色液体，稍有气味。熔点-77℃，沸点165～169℃。能与乙醇和乙醚混溶，微溶于苯，几乎不溶于水，但能逐渐被水分解成氧化硅。在潮湿空气中逐渐混浊、静置后析出硅酸沉淀。无水分存在时稳定，蒸馏时不分解、易燃、高浓度时有麻醉性、有刺激性。
其中，利用正硅酸乙酯沿P型层的表面制作二氧化硅层时的温度低于900℃。具体地，将钝化二极管置于LPCVD的炉管内，通入TEOS及氧气，在700-800度条件下，生长一层均匀的二氧化硅薄膜，作为一种实现方式，二氧化硅层的厚度为5000-8000A，片内片间均匀性控制在10％以内。
在制作二氧化硅层后，需要确定目标区域，并将目标区域内的二氧化硅层刻蚀，如图4所示。然后再对P型层与N型层进行刻蚀，露出PN结，并利用电泳玻璃工艺制作钝化层220，制作钝化层220后的结构如图5所示。
可以理解地，利用正硅酸乙酯沿所述P型层的表面制作二氧化硅层的方式，可以有效地降低制作氧化层的温度，进而保护器件性能，为进一步采用电泳工艺制作钝化层提供基础。且本申请提供的钝化层制作方法具有可靠性高，且复杂度低的效果。
此外，通过正硅酸乙酯生长的二氧化硅层，因其生长温度较低，其致密性无热氧生长的致密，故在沟槽腐蚀过程中无飞边情况(飞边是指因腐蚀过程中，硅的腐蚀速率远大于氧化层的腐蚀速率，故导致腐蚀过程中，存在腐蚀硅在氧化层下钻蚀情况，存在部分二氧化硅下无硅存在)，同时减少了沟槽腐蚀过程中的鸟嘴，避免钝化保护异常，钝化层的效果更好。
在一种可选的实现方式中，S106的步骤包括：
S1061，对二氧化硅层进行匀胶、曝光以及显影，以形成目标区域的图形。
S1062，利用氢氟酸对目标区域内的二氧化硅层进行刻蚀，以露出目标区域的P型层。
其中，即在二氧化碳硅层的表面生长一层掩膜层，并去除目标区域的掩膜层。本申请并不对目标区域的数量及位置进行限定，例如，目标区域的数量可以为2个，也可以为1个或3个等。
在去除目标区域的掩膜层后，可利用氢氟酸对目标区域内的二氧化硅层进行刻蚀，并露出目标区域的P型层，而其他区域由于存在掩膜层，因此二氧化硅层不会被可腐蚀掉。
可选地，S108的步骤包括：
S1081，将体积比为1:1～1:3的氢氟酸与硝酸进行混合，并获取刻蚀酸液。
S1082，利用刻蚀酸液对P型层与N型层进行刻蚀，并露出PN结。
本申请通过氢氟酸与硝酸体积1:1～1:3的酸液，对快恢复二极管产品的PN结挖断，形成裸露的PN结。并且，在刻蚀完成后，还需去除光刻胶。
此外，在S108的步骤之后，该方法还包括：
S109，对沟槽进行清洗。
其中，本申请通过RCA清洗，将裸露的PN结清洗干净。需要说明的是，RCA标准清洗法是1965年由Kern和Puotinen等人在N.J.Princeton的RCA实验室首创的，并由此而得名。RCA是一种典型的、至今仍为最普遍使用的湿式化学清洗法，该清洗法主要包括以下几种清洗液。
(1)SPM：H2SO4/H2O2 120～150℃SPM具有很高的氧化能力，可将金属氧化后溶于清洗液中，并能把有机物氧化生成CO2和H2O。用SPM清洗硅片可去除硅片表面的重有机沾污和部分金属，但是当有机物沾污特别严重时会使有机物碳化而难以去除。
(2)HF(DHF)：HF(DHF)20～25℃DHF可以去除硅片表面的自然氧化膜，因此，附着在自然氧化膜上的金属将被溶解到清洗液中，同时DHF抑制了氧化膜的形成。因此可以很容易地去除硅片表面的Al，Fe，Zn，Ni等金属，DHF也可以去除附着在自然氧化膜上的金属氢氧化物。用DHF清洗时，在自然氧化膜被腐蚀掉时，硅片表面的硅几乎不被腐蚀。
(3)APM(SC-1)：NH4OH/H2O2/H2O 30～80℃由于H2O2的作用，硅片表面有一层自然氧化膜(SiO2)，呈亲水性，硅片表面和粒子之间可被清洗液浸透。由于硅片表面的自然氧化层与硅片表面的Si被NH4OH腐蚀，因此附着在硅片表面的颗粒便落入清洗液中，从而达到去除粒子的目的。在NH4OH腐蚀硅片表面的同时，H2O2又在氧化硅片表面形成新的氧化膜。
(4)HPM(SC-2)：HCl/H2O2/H2O 65～85℃用于去除硅片表面的钠、铁、镁等金属沾污。在室温下HPM就能除去Fe和Zn。
清洗的一般思路是首先去除硅片表面的有机沾污，因为有机物会遮盖部分硅片表面，从而使氧化膜和与之相关的沾污难以去除；然后溶解氧化膜，因为氧化层是“沾污陷阱”，也会引入外延缺陷；最后再去除颗粒、金属等沾污，同时使硅片表面钝化。
可选地，S110的步骤包括:
利用玻璃粉在沟槽内实现电泳玻璃工艺，并在700-850℃条件下，在N2与O2环境中，将玻璃粉进行烧结。
其中，本申请选择耐腐蚀较好的玻璃粉，如GP370或IP760玻璃粉，对硅片进行电泳工艺，实现沟槽内的选择性电泳玻璃工艺，并经过700-850℃条件下，在N2与O2环境中，将玻璃粉进行烧结。
此外，在S110之后，该方法还可以包括：
S112，按1:3～1:8的比例将HF与NH4F进行混合，以得到腐蚀液。
S114，利用腐蚀液对除目标区域以外的二氧化硅层进行腐蚀并去除。
可选地，本申请通过HF:NH4F比例为1:3～1:8的BOE腐蚀液，直接对产品进行腐蚀，去除钝化层外的氧化层，实现后续的蒸发或化学镀镍电极工艺，去除氧化层后的结构如图6所示。
并且，本申请选择耐腐蚀的玻璃粉，如GP370或IP760玻璃粉，其在BOE腐蚀液中耐腐蚀效果较好，在腐蚀氧化层过程中钝化层不易腐蚀，同时TEOS沉积的二氧化硅层温度较低，致密性较差，其腐蚀氧化层速度较快，时间可控，也进一步减少了钝化层被腐蚀风险。
综上所述，本申请提供了一种钝化层制作方法，应用于快恢复二极管，首先提供一待钝化二极管，其中，待钝化二极管包括相互连接的N型层与P型层，然后利用正硅酸乙酯沿P型层的表面制作二氧化硅层，再去除目标区域内的二氧化硅层，并露出目标区域内的P型层，再对目标区域内的P型层与N型层进行刻蚀，以形成露出PN结的沟槽，最后利用玻璃粉在沟槽内实现电泳玻璃工艺，并将玻璃粉进行烧结，以形成钝化层。由于本申请采用正硅酸乙酯制作二氧化硅层，因此其沉积均匀性较好，温度较低，不会影响产品性能，且可靠性高，复杂度低。
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 (9)
1.一种钝化层制作方法，其特征在于，应用于快恢复二极管，所述方法包括：
提供一待钝化二极管，其中，所述待钝化二极管包括相互连接的N型层与P型层；
利用正硅酸乙酯沿所述P型层的表面制作二氧化硅层；
去除目标区域内的二氧化硅层，并露出目标区域内的P型层；
对所述目标区域内的P型层与N型层进行刻蚀，以形成露出PN结的沟槽；
利用玻璃粉在所述沟槽内实现电泳玻璃工艺，并将所述玻璃粉进行烧结，以形成钝化层。
2.如权利要求1所述的钝化层制作方法，其特征在于，在利用所述正硅酸乙酯沿所述P型层的表面制作二氧化硅层时的温度低于900℃。
3.如权利要求1所述的钝化层制作方法，其特征在于，去除目标区域内的二氧化硅层，并露出目标区域内的P型层的步骤包括：
对所述二氧化硅层进行匀胶、曝光以及显影，以形成目标区域的图形；
利用氢氟酸对所述目标区域内的二氧化硅层进行刻蚀，以露出所述目标区域的P型层。
4.如权利要求1所述的钝化层制作方法，其特征在于，所述对所述目标区域内的P型层与N型层进行刻蚀，以形成露出PN结的沟槽的步骤包括：
将体积比为1:1～1:3的氢氟酸与硝酸进行混合，并获取刻蚀酸液；
利用所述刻蚀酸液对所述P型层与N型层进行刻蚀，并露出PN结。
5.如权利要求1所述的钝化层制作方法，其特征在于，在所述对所述目标区域内的P型层与N型层进行刻蚀，以形成露出PN结的沟槽的步骤之后，所述方法包括：
对所述沟槽进行清洗。
6.如权利要求1所述的钝化层制作方法，其特征在于，所述利用玻璃粉在所述沟槽内实现电泳玻璃工艺，并将所述玻璃粉进行烧结，以形成钝化层的步骤包括：
利用玻璃粉在所述沟槽内实现电泳玻璃工艺，并在700-850℃条件下，在N2与O2环境中，将所述玻璃粉进行烧结。
7.如权利要求1所述的钝化层制作方法，其特征在于，在所述利用玻璃粉在所述沟槽内实现电泳玻璃工艺，并将所述玻璃粉进行烧结，以形成钝化层的步骤之后，所述方法还包括：
将位于除所述目标区域以外的二氧化硅层进行去除，并制作电极。
8.如权利要求1所述的钝化层制作方法，其特征在于，将位于除所述目标区域以外的二氧化硅层进行去除的步骤包括：
按1:3～1:8的比例将HF与NH4F进行混合，以得到腐蚀液；
利用所述腐蚀液对除所述目标区域以外的二氧化硅层进行腐蚀并去除。
9.如权利要求1所述的钝化层制作方法，其特征在于，所述玻璃粉包括GP370或IP760玻璃粉。
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