一種臺(tái)面型探測(cè)器表面鈍化層的生長(zhǎng)方法技術(shù)

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)公開(kāi)了一種臺(tái)面型探測(cè)器表面鈍化層的生長(zhǎng)方法，其包括：在低溫環(huán)境下采用等離子體化學(xué)氣相沉積工藝在晶圓的臺(tái)面結(jié)構(gòu)表面形成SiO2鈍化膜；在SiO2鈍化膜上涂覆聚酰亞胺膜并對(duì)聚酰亞胺膜進(jìn)行梯度固化使聚酰亞胺膜致密；在聚酰亞胺膜上旋涂光刻膠形成光刻膠層，并在光刻膠層上形成曝光區(qū)域；對(duì)曝光區(qū)域的光刻膠層進(jìn)行顯影處理，并對(duì)曝光區(qū)域的聚酰亞胺膜進(jìn)行腐蝕，然后去除光刻膠層；對(duì)聚酰亞胺膜進(jìn)行亞胺化處理以使聚酰亞胺膜固定在SiO2鈍化膜表面；對(duì)暴露出的SiO2鈍化膜進(jìn)行腐蝕以留出電極位置。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)能夠改進(jìn)臺(tái)面型探測(cè)器鈍化質(zhì)量，有效降低器件表面漏電流，防止器件提前擊穿，同時(shí)提高器件的可靠性。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專(zhuān)利技術(shù)涉及半導(dǎo)體表面鈍化領(lǐng)域，特別是涉及一種臺(tái)面型探測(cè)器表面鈍化層的生長(zhǎng)方法。
技術(shù)介紹
表面態(tài)是影響探測(cè)器性能的關(guān)鍵因素之一，為了提高器件的性能，需要減小表面態(tài)。表面鈍化是抑制或減小表面態(tài)的有效手段。與平面型器件相比，臺(tái)面型探測(cè)器表面積更大，臺(tái)面周?chē)腜N結(jié)暴露在外，這給器件表面鈍化增加了難度，尤其是雪崩探測(cè)器(工作在高偏置狀態(tài))。因此，如何提高表面鈍化質(zhì)量，是臺(tái)面型探測(cè)器的研制生產(chǎn)中所關(guān)注的重點(diǎn)，是臺(tái)面型探測(cè)器的關(guān)鍵工藝，如果表面鈍化效果不好，那么將使臺(tái)面型探測(cè)器的表面漏電流增大，嚴(yán)重時(shí)使臺(tái)面型探測(cè)器提前擊穿而報(bào)廢。二氧化硅(SiO2)作為常用的鈍化層材料，與半導(dǎo)體材料的結(jié)合性非常好。然而由于介質(zhì)膜工藝是在器件有源區(qū)形成以后進(jìn)行的，所以SiO2鈍化層被限制于只能在低溫下淀積，但是低溫淀積的SiO2鈍化層致密性較差，進(jìn)一步由于構(gòu)成臺(tái)面型探測(cè)器的外延材料存在層錯(cuò)或位錯(cuò)，這進(jìn)一步造成SiO2鈍化層在層錯(cuò)或位錯(cuò)所在的地方容易出現(xiàn)針孔，且這些針孔是很難被發(fā)現(xiàn)的。在現(xiàn)有技術(shù)中，化合物半導(dǎo)體臺(tái)面型探測(cè)器側(cè)面的SiO2鈍化層作為表面鈍化的關(guān)鍵部分，通常僅用單層SiO2膜或單層聚酰亞胺(PI)膜進(jìn)行鈍化。用單層SiO2膜進(jìn)行鈍化會(huì)造成SiO2鈍化層較薄，這也就導(dǎo)致了SiO2鈍化層出現(xiàn)針孔的幾率增大，很容易使鈍化失效。雖然聚酰亞胺的粘附性能與流動(dòng)性能優(yōu)異，但直接用聚酰亞胺膜鈍化臺(tái)面時(shí)，在聚酰亞胺進(jìn)行亞胺化時(shí)溶劑容易揮發(fā)而造成界面處孔縫增多，所以鈍化效果也不理想。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)主要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種臺(tái)面型探測(cè)器表面鈍化層的生長(zhǎng)方法，能夠改進(jìn)臺(tái)面型探測(cè)器鈍化質(zhì)量，有效降低器件表面漏電流，防止器件提前擊穿，同時(shí)提高器件的可靠性。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本專(zhuān)利技術(shù)采用的一個(gè)技術(shù)方案是：提供一種臺(tái)面型探測(cè)器表面鈍化層的生長(zhǎng)方法，包括以下步驟：S1：在低溫環(huán)境下采用等離子體化學(xué)氣相沉積工藝在晶圓的臺(tái)面結(jié)構(gòu)表面形成SiO2鈍化膜，其中，所述臺(tái)面結(jié)構(gòu)底面和頂面的SiO2鈍化膜的厚度大于所述臺(tái)面結(jié)構(gòu)側(cè)面的SiO2鈍化膜的厚度；S2：在所述SiO2鈍化膜上涂覆聚酰亞胺膜并對(duì)所述聚酰亞胺膜進(jìn)行梯度固化使所述聚酰亞胺膜致密；S3：在所述聚酰亞胺膜上旋涂光刻膠形成光刻膠層，并在所述光刻膠層上形成曝光區(qū)域；S4：對(duì)所述曝光區(qū)域的光刻膠層進(jìn)行顯影處理，并對(duì)所述曝光區(qū)域的聚酰亞胺膜進(jìn)行腐蝕以暴露出所述SiO2鈍化膜，然后去除所述光刻膠層；S5：對(duì)所述聚酰亞胺膜進(jìn)行亞胺化處理以使所述聚酰亞胺膜固定在所述SiO2鈍化膜表面；S6：對(duì)所述暴露出的SiO2鈍化膜進(jìn)行腐蝕以留出電極位置。其中，在所述步驟S1中，所述低溫環(huán)境的溫度為300～400℃，所述SiO2鈍化膜的厚度為200～600nm。其中，所述聚酰亞胺薄膜采用旋涂法涂覆，涂覆轉(zhuǎn)速為3000～3500rpm，所述梯度固化的溫度和時(shí)間為90℃和30～60min、120℃和50～80min以及90℃和30～60min。其中，所述光刻膠的旋涂轉(zhuǎn)速為2500～3000rpm。其中，所述在所述光刻膠層上形成曝光區(qū)域的步驟具體為：對(duì)所述光刻膠層進(jìn)行烘烤和曝光，以形成曝光區(qū)域。其中，在去除光刻膠層時(shí)采用丙酮作為去膠劑，光刻膠層的顯影時(shí)間為120～130s，聚酰亞胺膜的腐蝕時(shí)間為15～20s。其中，所述亞胺化處理在氮?dú)鈿夥罩羞M(jìn)行，處理溫度為350～400℃，處理時(shí)間為30～35min。其中，SiO2鈍化膜的腐蝕溫度和時(shí)間分別為38℃和30～40s。其中，在所述步驟S1之前，所述生長(zhǎng)方法還包括：采用丙酮、乙醇、去離子水依次清洗所述晶圓，并在清洗后進(jìn)行干燥處理。本專(zhuān)利技術(shù)的有益效果是：區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的情況，本專(zhuān)利技術(shù)通過(guò)結(jié)合傳統(tǒng)的單層SiO2膜和單層聚酰亞胺膜的優(yōu)勢(shì)，在單層SiO2鈍化膜上再涂覆聚酰亞胺膜，利用聚酰亞胺膜填充SiO2鈍化膜的針孔和SiO2鈍化膜無(wú)法覆蓋的晶圓區(qū)域，同時(shí)使晶圓表面平坦化，有利于提高相關(guān)焦平面倒焊工藝的良品率，因而能夠改進(jìn)臺(tái)面型探測(cè)器鈍化質(zhì)量，有效降低器件表面漏電流，防止器件提前擊穿，同時(shí)提高器件的可靠性，可廣泛應(yīng)用于GaN基紫外探測(cè)器、InP基短波紅外探測(cè)器及其焦平面陣列的研制生產(chǎn)。附圖說(shuō)明圖1是采用本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施例的臺(tái)面型探測(cè)器表面鈍化層的生長(zhǎng)方法得到的臺(tái)面型探測(cè)器的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式下面將結(jié)合本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施例中的附圖，對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本專(zhuān)利技術(shù)的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本專(zhuān)利技術(shù)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本專(zhuān)利技術(shù)保護(hù)的范圍。本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施例的臺(tái)面型探測(cè)器表面鈍化層的生長(zhǎng)方法包括以下步驟：S1：在低溫環(huán)境下采用等離子體化學(xué)氣相沉積(PlasmaEnhancedChemicalVaporDeposition，PECVD)工藝在晶圓的臺(tái)面結(jié)構(gòu)表面形成SiO2鈍化膜，其中，臺(tái)面結(jié)構(gòu)底面和頂面的SiO2鈍化膜的厚度大于臺(tái)面結(jié)構(gòu)側(cè)面的SiO2鈍化膜的厚度。其中，SiO2鈍化膜在低溫下淀積形成。在本實(shí)施例中，低溫環(huán)境的溫度為300～400℃，SiO2鈍化膜的厚度為200～600nm。S2：在SiO2鈍化膜上涂覆聚酰亞胺膜并對(duì)聚酰亞胺膜進(jìn)行梯度固化使聚酰亞胺膜致密。其中，涂覆聚酰亞胺膜后，臺(tái)面結(jié)構(gòu)基本被填平，即被平坦化。在本實(shí)施例中，聚酰亞胺膜采用旋涂法涂覆，涂覆轉(zhuǎn)速為3000～3500rpm，需要注意的是，如果聚酰亞胺膜粘度過(guò)高會(huì)使涂覆后的臺(tái)面結(jié)構(gòu)非常不均勻，且厚度不容易控制，因此需要將聚酰亞胺稀釋2倍。梯度固化可以在烘箱或退火爐中進(jìn)行。梯度固化的目的是為了讓聚酰亞胺膜中的溶劑在揮發(fā)時(shí)，產(chǎn)生的孔隙盡可能的小，然而，在梯度固化時(shí)，如果溫度過(guò)高會(huì)使聚酰亞胺膜亞胺化，導(dǎo)致后續(xù)工藝無(wú)法利用顯影液對(duì)聚酰亞胺膜進(jìn)行腐蝕，如果溫度過(guò)低則會(huì)導(dǎo)致后續(xù)工藝在采用丙酮去膠時(shí)因相似相溶原理使聚酰亞胺膜嚴(yán)重受損，影響絕緣性能。因而，在本實(shí)施例中，梯度固化的溫度和時(shí)間為90℃和30～60min、120℃和50～80min以及90℃和30～60min。S3：在聚酰亞胺膜上旋涂光刻膠形成光刻膠層，并在光刻膠層上形成曝光區(qū)域。其中，光刻膠可以采用涂膠機(jī)旋轉(zhuǎn)涂覆，在涂覆光刻膠時(shí)，應(yīng)讓光刻膠盡可能厚以便鋪平表面，以便后續(xù)曝光。光刻膠的旋涂轉(zhuǎn)速優(yōu)選為2500～3000rpm。在本實(shí)施例中，在光刻膠層上形成曝光區(qū)域的步驟具體為：對(duì)光刻膠層進(jìn)行烘烤和曝光，以形成曝光區(qū)域。烘烤后可采用光刻機(jī)曝光。S4：對(duì)曝光區(qū)域的光刻膠層進(jìn)行顯影處理，并對(duì)曝光區(qū)域的聚酰亞胺膜進(jìn)行腐蝕以暴露出SiO2鈍化膜，然后去除光刻膠層。其中，在去除光刻膠層時(shí)采用丙酮作為去膠劑。優(yōu)選地，光刻膠層的顯影時(shí)間為120～130s，聚酰亞胺膜的腐蝕時(shí)間為15～20s。S5：對(duì)聚酰亞胺膜進(jìn)行亞胺化處理以使聚酰亞胺膜固定在SiO2鈍化膜表面。其中，可采用退火爐對(duì)聚酰亞胺膜進(jìn)行亞胺化處理，經(jīng)過(guò)亞胺化處理后，聚酰亞胺膜被鈍化，從而能夠固定在SiO2鈍化膜表面。在本實(shí)施例中，亞胺化處理在氮?dú)鈿夥罩羞M(jìn)行，處理溫度為350～400℃，處理時(shí)間為30～35min。S6：對(duì)暴露出的SiO2鈍化膜進(jìn)行腐蝕以留出電極位置。其中，經(jīng)過(guò)腐蝕后，電極位置處的SiO2鈍化膜被腐蝕掉，從而留出本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種臺(tái)面型探測(cè)器表面鈍化層的生長(zhǎng)方法，其特征在于，包括以下步驟：S1：在低溫環(huán)境下采用等離子體化學(xué)氣相沉積工藝在晶圓的臺(tái)面結(jié)構(gòu)表面形成SiO2鈍化膜，其中，所述臺(tái)面結(jié)構(gòu)底面和頂面的SiO2鈍化膜的厚度大于所述臺(tái)面結(jié)構(gòu)側(cè)面的SiO2鈍化膜的厚度；S2：在所述SiO2鈍化膜上涂覆聚酰亞胺膜并對(duì)所述聚酰亞胺膜進(jìn)行梯度固化使所述聚酰亞胺膜致密；S3：在所述聚酰亞胺膜上旋涂光刻膠形成光刻膠層，并在所述光刻膠層上形成曝光區(qū)域；S4：對(duì)所述曝光區(qū)域的光刻膠層進(jìn)行顯影處理，并對(duì)所述曝光區(qū)域的聚酰亞胺膜進(jìn)行腐蝕以暴露出所述SiO2鈍化膜，然后去除所述光刻膠層；S5：對(duì)所述聚酰亞胺膜進(jìn)行亞胺化處理以使所述聚酰亞胺膜固定在所述SiO2鈍化膜表面；S6：對(duì)所述暴露出的SiO2鈍化膜進(jìn)行腐蝕以留出電極位置。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種臺(tái)面型探測(cè)器表面鈍化層的生長(zhǎng)方法，其特征在于，包括以下步驟：S1：在低溫環(huán)境下采用等離子體化學(xué)氣相沉積工藝在晶圓的臺(tái)面結(jié)構(gòu)表面形成SiO2鈍化膜，其中，所述臺(tái)面結(jié)構(gòu)底面和頂面的SiO2鈍化膜的厚度大于所述臺(tái)面結(jié)構(gòu)側(cè)面的SiO2鈍化膜的厚度；S2：在所述SiO2鈍化膜上涂覆聚酰亞胺膜并對(duì)所述聚酰亞胺膜進(jìn)行梯度固化使所述聚酰亞胺膜致密；S3：在所述聚酰亞胺膜上旋涂光刻膠形成光刻膠層，并在所述光刻膠層上形成曝光區(qū)域；S4：對(duì)所述曝光區(qū)域的光刻膠層進(jìn)行顯影處理，并對(duì)所述曝光區(qū)域的聚酰亞胺膜進(jìn)行腐蝕以暴露出所述SiO2鈍化膜，然后去除所述光刻膠層；S5：對(duì)所述聚酰亞胺膜進(jìn)行亞胺化處理以使所述聚酰亞胺膜固定在所述SiO2鈍化膜表面；S6：對(duì)所述暴露出的SiO2鈍化膜進(jìn)行腐蝕以留出電極位置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生長(zhǎng)方法，其特征在于，在所述步驟S1中，所述低溫環(huán)境的溫度為300～400℃，所述SiO2鈍化膜的厚度為200～600nm。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生長(zhǎng)方法，其特征在于，在所述步驟S2中，所述聚酰亞胺薄膜采用旋涂法涂覆，涂覆轉(zhuǎn)速為3000～3500rpm，所述梯...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：葉嗣榮，黃俊龍，趙文伯，樊鵬，王立，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十四研究所，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：重慶;50