[发明专利]一种肖特基势垒二极管芯片生产工艺

摘要

本发明公开了一种肖特基势垒二极管芯片生产工艺，属于半导体芯片制造领域。一种肖特基势垒二极管芯片，包括芯片、终端沟槽、保护层和电极；所述的芯片为肖特基势垒二极管芯片；芯片截层从下向上依次为芯片、终端沟槽、保护层和电极。电极为沟槽栅氧多晶硅电极，电极包含肖特基区，保护层为PETEOS保护层。采用场表面氧化、牺牲氧化、栅氧氧化、淀积PETEOS氧化层、溅射肖特基金属、正面金属合金、背面减薄等方法对芯片工艺进行改进。实现了开关损耗低，正向导通电压较低，芯片功耗少的效果，增强了二极管的耐压稳定性及可靠性，延长了二极管的寿命。

主权项

一种肖特基势垒二极管芯片生产工艺，其步骤为：1)场氧化前表面清洗：配置氢氟酸溶液，由体积比水：氢氟酸＝6：1溶液混合得到，所述的氢氟酸溶液质量浓度为40％；配置1号液，由体积比为氨水：过氧化氢溶液：水＝1：1：5‑1：2：7混合得到，所述的氨水质量浓度为27％；配置2号液，由体积比氯化氢：过氧化氢溶液：水＝1：1：6‑1：2：8混合得到，所述的氯化氢质量浓度为37％、过氧化氢溶液质量浓度为30％；清洗顺序如下：a.使用氢氟酸溶液浸泡硅片30s，用去离子水冲洗；b.用1号液浸泡硅片10min，用去离子水冲洗；c.使用所述的氢氟酸溶液浸泡步骤b处理后的硅片30s，后用去离子水冲洗；d.用2号液浸泡硅片10min，后用去离子水冲洗，使用所述的氢氟酸溶液浸泡1min，最后用去离子水冲洗，对硅片表面完成清洗；2)硅片表面场氧化：将步骤1)处理完成的硅片置于氧化炉中生长，生成一层场氧化层，场氧化层厚1‑2um，氧化炉温度为900‑1000℃；3)淀积氮化硅层：将步骤2)得到的硅片置入低压化学气相淀积炉中进行气相沉淀，场氧化层表面淀积一层氮化硅层，低压化学气相淀积炉温度设置在700‑800℃；4)沟槽光刻：对步骤3)处理完成的硅片进行光刻，在肖特基区和沟槽栅氧多晶硅的电极(4)光刻沟槽和终端沟槽(2)区域中光刻沟槽；5)干刻腐蚀热氧化层和氮化硅层：将步骤4)得到的硅片使用干刻腐蚀，去除硅片光刻沟槽区域残留的氮化硅层和热氧化层；6)干刻腐蚀硅槽：对步骤5)中干刻腐蚀后的硅片，继续使用干刻腐蚀对沟槽中的硅进行腐蚀，形成硅槽，硅槽侧壁的角度为85°‑90°，再去除沟槽光刻的光刻胶；7)牺牲氧化前表面清洗：使用步骤1)的相同方法对干刻腐蚀硅槽后的硅片进行清洗；8)硅槽侧壁和底部牺牲氧化：将步骤7)得到的硅片放入氧化炉中，对硅片进行热生长，在没有氮化硅层保护的区域，此区域为硅槽的侧壁和底部，生长出牺牲热氧化层，氧化炉温度设置为1000‑1100℃；9)湿刻牺牲氧化层：用湿法刻蚀，去除上一步骤形成的牺牲氧化层，裸露出硅表面；10)高质量栅氧氧化：将步骤9)得到的硅片放入氧化炉中，在硅槽侧壁和底部的硅层进行热氧化，形成高质量栅氧层，氧化炉温度为1000‑1100℃；11)湿刻氮化硅层：将步骤10)得到的硅片，使用体积比为85％的磷酸溶液，温度为150℃，去除硅的局部氧化结构中的氮化硅层；12)淀积多晶硅层：将步骤11)得到的硅片，对硅槽中的栅氧层进行掺磷，淀积多晶硅层，由于硅槽侧壁的角度为85°‑90°，硅槽中的多晶硅没有缝隙，淀积温度为600‑700℃；13)干刻多晶硅层：将步骤12)得到的硅片，用干法刻蚀去除硅槽以外的多晶硅，只保留栅氧上的多晶硅；14)淀积PETEOS氧化层：将步骤13)得到的硅片置于等离子腔体中，淀积PETEOS氧化层，该氧化层用于PETEOS保护层区域中形成高压终端；等离子腔体温度为400‑500℃；15)沟槽终端光刻：将步骤14)得到的硅片，进行终端沟槽(2)的光刻；16)干刻PETEOS氧化层：将步骤15)得到的硅片，使用干法刻蚀，保留终端沟槽(2)的氧化层，去除其余空间氧化层，去除终端沟槽(2)光刻的光刻胶；17)溅射肖特基金属：将步骤16)得到的硅片，在去掉氧化层后裸露出硅表面，通过酸、碱、去离子水超声清洗工序依次对硅片表面进行处理，使用直流等离子溅射，硅表面淀积肖特基金属；18)肖特基金属合金：将步骤17)得到的硅片，放入合金炉管中，30min后形成势垒，硅肖特基金属形成合金，合金炉管温度为400‑500℃；19)湿刻肖特基金属：将步骤18)得到的硅片，使用王水浸泡3min，去除残留的未形成硅肖特基合金的肖特基金属；20)蒸发正面金属：将步骤19)得到的硅片，进行电子束蒸发，在肖特基金属上淀积隔离金属和正面金属；21)正面金属光刻：将步骤20)得到的硅片进行光刻，保留正面金属的区域在PETEOS保护层区域内；22)湿刻正面金属：将步骤21)得到的硅片进行湿法刻蚀，使用体积比为85％的磷酸溶液在常温下去除芯片需要划片的槽中的正面金属；用剥离液在常温下去除正面金属表面的光刻胶；23)正面金属合金：将步骤22)得到的硅片置入合金炉管中，形成正面金属部分形成正面金属合金；合金炉管温度为400‑500℃，时间为20min；24)背面减薄：对步骤23)得到的硅片，将硅片厚度从背面减薄到200‑300um；25)背面金属淀积：对步骤24)得到的硅片，在硅片背面进行直流等离子溅射淀积背面金属，形成背面电极；26)芯片切割：将步骤25)得到的硅片，使用划片机将硅片划成单个芯片，形成独立肖特基势垒二极管芯片，包括芯片(1)，还包括终端沟槽(2)、保护层(3)和电极(4)；所述的芯片(1)为肖特基势垒二极管芯片；芯片截层从下向上依次为芯片(1)、终端沟槽(2)、保护层(3)和电极(4)，电极(4)为沟槽栅氧多晶电极，包含肖特基区，保护层(3)为PETEOS保护层(3)。