本發(fā)明涉及半導(dǎo)體工藝領(lǐng)域，尤其涉及一種超結(jié)恒流二極管的制備方法。

背景技術(shù)：

發(fā)光二極管(Light Emitting Diode，簡(jiǎn)稱LED)由于其價(jià)格低廉、發(fā)熱量小以及光效高等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在普通照明和景觀照明中。恒流二極管被應(yīng)用在LED中，用于保護(hù)LED不受到多電流、多電壓的損壞。

現(xiàn)有技術(shù)中提供的恒流二極管的制備方法為：對(duì)半導(dǎo)體硅基底表面的氧化層進(jìn)行光刻和刻蝕，形成氧化層窗口；對(duì)氧化層窗口正下方的硅基底進(jìn)行刻蝕，刻蝕出溝槽；將氧化層去除，在整個(gè)器件的表面形成柵氧化層；在溝槽內(nèi)沉積多晶硅；在硅基底的表面上依次形成介質(zhì)層和正面金屬層，在硅基底的底面上覆蓋背面金屬層。從而制備出恒流二極管。

然而現(xiàn)有的制備方法中得到恒流二極管，其中的柵氧化層無(wú)法將硅基底的載流子耗盡，不能成為一種電阻層，得到的恒流二極管的耐壓性差，并且不具有較高的恒定電流，無(wú)法很好地保護(hù)LED不受到多電流、多電壓的損壞。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種超結(jié)恒流二極管的制備方法，用以解決現(xiàn)有制備方法得到的恒流二極管，其中的柵氧化層無(wú)法將硅基底的載流子耗盡，不能成為一種電阻層，得到的恒流二極管的耐壓性差，并且不具有較高的恒定電流，無(wú)法很好地保護(hù)LED不受到多電流、多電壓的損壞的問(wèn)題。

本發(fā)明提供一種超結(jié)恒流二極管的制備方法，包括：

在半導(dǎo)體硅基底的表面上形成氧化層；

對(duì)所述氧化層進(jìn)行光刻和刻蝕，形成氧化層窗口；

通過(guò)所述氧化層窗口對(duì)所述硅基底進(jìn)行干法刻蝕，在所述硅基底的表面 上形成第一溝槽，所述第一溝槽的深度小于預(yù)設(shè)深度值；

在所述氧化層窗口的側(cè)壁和所述第一溝槽的側(cè)壁上形成氮化硅側(cè)墻；

以所述氧化層和所述氮化硅側(cè)墻為掩膜，通過(guò)所述第一溝槽對(duì)所述硅基底進(jìn)行干法刻蝕，形成第二溝槽；

在所述第二溝槽內(nèi)填充P型外延層，形成超結(jié)結(jié)構(gòu)；

去除所述氧化層和所述氮化硅側(cè)墻，在整個(gè)器件的表面上形成柵氧化層；

在所述第一溝槽上的柵氧化層的表面沉積多晶硅；

利用現(xiàn)有工藝，形成所述恒流二極管的介質(zhì)層、正面金屬層和背面金屬層。

本發(fā)明提供的超結(jié)恒流二極管的制備方法，對(duì)半導(dǎo)體硅基底表面的氧化層進(jìn)行光刻和刻蝕，形成氧化層窗口；通過(guò)氧化層窗口對(duì)硅基底進(jìn)行干法刻蝕，在硅基底的表面上形成第一溝槽在氧化層窗口的側(cè)壁和第一溝槽的側(cè)壁上形成氮化硅側(cè)墻；以氧化層和氮化硅側(cè)墻為掩膜，通過(guò)第一溝槽對(duì)硅基底進(jìn)行干法刻蝕，形成第二溝槽；在第二溝槽內(nèi)填充P型外延層，形成超結(jié)結(jié)構(gòu)；將氧化層和氮化硅側(cè)墻去除，在整個(gè)器件的表面形成柵氧化層；在第一溝槽上的柵氧化層的表面沉積多晶硅；利用現(xiàn)有工藝，形成恒流二極管的介質(zhì)層、正面金屬層和背面金屬層。實(shí)現(xiàn)了在半導(dǎo)體硅基底上形成一個(gè)P型外延層構(gòu)成的超結(jié)結(jié)構(gòu)，超結(jié)結(jié)構(gòu)可以將硅基底的載流子耗盡，從而超結(jié)結(jié)構(gòu)成為一個(gè)電阻層，得到的超結(jié)恒流二極管的耐壓性強(qiáng)并且具有較高的恒定電流，可以很好地保護(hù)LED不受到多電流、多電壓的損壞。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的超結(jié)恒流二極管的制備方法；

圖2為實(shí)施例一的步驟101執(zhí)行過(guò)程中超結(jié)恒流二極管的剖面示意圖；

圖3為實(shí)施例一的步驟102執(zhí)行過(guò)程中超結(jié)恒流二極管的剖面示意圖；

圖4為實(shí)施例一的步驟103執(zhí)行過(guò)程中超結(jié)恒流二極管的剖面示意圖；

圖5為實(shí)施例一的步驟104執(zhí)行過(guò)程中超結(jié)恒流二極管的剖面示意 圖；

圖6為實(shí)施例一的步驟105執(zhí)行過(guò)程中超結(jié)恒流二極管的剖面示意圖；

圖7為實(shí)施例一的步驟106執(zhí)行過(guò)程中超結(jié)恒流二極管的剖面示意圖；

圖8為實(shí)施例一的步驟107執(zhí)行過(guò)程中超結(jié)恒流二極管的剖面示意圖；

圖9為實(shí)施例一的步驟108執(zhí)行過(guò)程中超結(jié)恒流二極管的剖面示意圖；

圖10為實(shí)施例一的步驟109執(zhí)行過(guò)程中超結(jié)恒流二極管的剖面示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(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)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(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，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的超結(jié)恒流二極管的制備方法，為了對(duì)本實(shí)施例中的方法進(jìn)行清楚系統(tǒng)的描述，如圖1所示，包括：

步驟101、在半導(dǎo)體硅基底的表面上形成氧化層。

在本實(shí)施例中，具體的，圖2為實(shí)施例一的步驟101執(zhí)行過(guò)程中超結(jié)恒流二極管的剖面示意圖，圖2所示，半導(dǎo)體硅基底用標(biāo)號(hào)11表示，半導(dǎo)體硅基底11包括襯底和設(shè)置在襯底表面上的外延層，外延層為一層或多層半導(dǎo)體薄膜；氧化層用標(biāo)號(hào)12表示。

其中，半導(dǎo)體硅基底11可以為半導(dǎo)體元素，例如單晶硅、多晶硅或非晶結(jié)構(gòu)的硅或硅鍺(SiGe)，也可以為混合的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，例如碳化硅、銻化銦、碲化鉛、砷化銦、磷化銦、砷化鎵或銻化鎵、合金半導(dǎo)體或其組合。本實(shí)施例在此不對(duì)其進(jìn)行限制。

在爐管中通入氧氣，在高溫下，半導(dǎo)體硅基底11的表面上形成氧化層 12，氧化層12是一層二氧化硅層。

步驟102、對(duì)氧化層進(jìn)行光刻和刻蝕，形成氧化層窗口。

在本實(shí)施例中，具體的，圖3為實(shí)施例一的步驟102執(zhí)行過(guò)程中超結(jié)恒流二極管的剖面示意圖，圖3所示，氧化層窗口用標(biāo)號(hào)13表示。

首先，對(duì)氧化層12進(jìn)行光刻和刻蝕，包括在氧化層12的表面上涂覆光刻膠，然后對(duì)氧化層12進(jìn)行曝光顯影，利用六氟化硫氣體刻蝕氧化層12，形成氧化層窗口13。

步驟103、通過(guò)氧化層窗口對(duì)硅基底進(jìn)行干法刻蝕，在硅基底的表面上形成第一溝槽，第一溝槽的深度小于預(yù)設(shè)深度值。

在本實(shí)施例中，具體的，圖4為實(shí)施例一的步驟103執(zhí)行過(guò)程中超結(jié)恒流二極管的剖面示意圖，圖4所示，第一溝槽用標(biāo)號(hào)14表示。

通過(guò)氧化層窗口13，同時(shí)在氧化層12的阻擋下，對(duì)硅基底進(jìn)行各向異性的干法刻蝕，在硅基底11的表面上形成第一溝槽14；再采用濃硫酸溶液去除步驟103中氧化層12的表面上的光刻膠。其中，第一溝槽14的深度小于預(yù)設(shè)深度值，具體的，第一溝槽14的高度為5微米，寬度為1微米。

步驟104、在氧化層窗口的側(cè)壁和第一溝槽的側(cè)壁上形成氮化硅側(cè)墻。

在本實(shí)施例中，具體的，圖5為實(shí)施例一的步驟104執(zhí)行過(guò)程中超結(jié)恒流二極管的剖面示意圖，圖5所示，氮化硅側(cè)墻用標(biāo)號(hào)15表示。

采用低壓化學(xué)氣相沉積方法，在爐管中通入二氯硅烷(SiH₂Cl₂)和氨氣(NH₃)氣體，在高溫下，兩種氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成氮化硅，氮化硅沉積在整個(gè)器件的表面上，形成氮化硅層；從而在整個(gè)器件的表面上沉積氮化硅。然后，利用刻蝕方法去除氧化層12表面和第一溝槽14底面的氮化硅，從而，在氧化層窗口13的側(cè)壁以及第一溝槽14的側(cè)壁上形成氮化硅側(cè)墻15。

其中，氮化硅側(cè)墻15的厚度為1500?！?000埃。

步驟105、以氧化層和氮化硅側(cè)墻為掩膜，通過(guò)第一溝槽對(duì)硅基底進(jìn)行干法刻蝕，形成第二溝槽。

在本實(shí)施例中，具體的，圖6為實(shí)施例一的步驟105執(zhí)行過(guò)程中超結(jié)恒流二極管的剖面示意圖，圖6所示，第二溝槽用標(biāo)號(hào)16表示。

以氧化層12和氮化硅側(cè)墻15為掩膜，通過(guò)第一溝槽14對(duì)硅基底11進(jìn)行各向異性的干法刻蝕，形成第二溝槽16。其中，第二溝槽16的高度大于 預(yù)設(shè)深度值，具體的，第二溝槽16的高度為10微米～20微米。

步驟106、在第二溝槽內(nèi)填充P型外延層，形成超結(jié)結(jié)構(gòu)。

在本實(shí)施例中，具體的，圖7為實(shí)施例一的步驟106執(zhí)行過(guò)程中超結(jié)恒流二極管的剖面示意圖，圖7所示，超結(jié)結(jié)構(gòu)用標(biāo)號(hào)17表示。

以外延生長(zhǎng)的方式，在第二溝槽16內(nèi)填充P型外延層，形成超結(jié)結(jié)構(gòu)17。具體為：以外延生長(zhǎng)的方式，在整個(gè)器件的表面上形成P型外延層；采用刻蝕方法，去除氧化層12表面、氧化層窗口13內(nèi)以及第一溝槽14內(nèi)的P型外延層，只保留第二溝槽16內(nèi)的P型外延層，以第二溝槽16內(nèi)的P型外延層形成超結(jié)結(jié)構(gòu)17。

步驟107、去除氧化層和氮化硅側(cè)墻，在整個(gè)器件的表面上形成柵氧化層。

在本實(shí)施例中，具體的，圖8為實(shí)施例一的步驟107執(zhí)行過(guò)程中超結(jié)恒流二極管的剖面示意圖，圖8所示，柵氧化層用標(biāo)號(hào)18表示。

利用濕法，去除氧化層和氮化硅側(cè)墻。具體的，利用緩沖氧化物刻蝕液，去除氧化層；利用170度的熱磷酸溶液，去除氮化硅側(cè)墻。

在爐管中通入氧氣，在高溫下，在整個(gè)期間的表面上形成柵氧化層18，柵氧化層18是一層二氧化硅層。

步驟108、在第一溝槽上的柵氧化層的表面沉積多晶硅。

在本實(shí)施例中，具體的，圖9為實(shí)施例一的步驟108執(zhí)行過(guò)程中超結(jié)恒流二極管的剖面示意圖，圖9所示，多晶硅用標(biāo)號(hào)19表示。

采用低壓化學(xué)氣相沉積方法，在爐管中通入硅烷(SiH₄)氣體，硅烷氣體在高溫下分解成多晶硅，多晶硅沉積在整個(gè)器件的表面；然后刻蝕掉器件上表面的多晶硅，只保留第一溝槽14內(nèi)的多晶硅，從而在第一溝槽14上的柵氧化層18的表面沉積多晶硅19。

步驟109、利用現(xiàn)有工藝，形成恒流二極管的介質(zhì)層、正面金屬層和背面金屬層。

在本實(shí)施例中，具體的，圖10為實(shí)施例一的步驟109執(zhí)行過(guò)程中超結(jié)恒流二極管的剖面示意圖，圖10所示，介質(zhì)層用標(biāo)號(hào)20表示，正面金屬層用標(biāo)號(hào)21表示，背面金屬層用標(biāo)號(hào)22表示。

利用低壓化學(xué)氣相沉積方法，先在硅基底11的表面上沉積一層純二氧化 硅層，然后再在在純二氧化硅層的表面上沉積一層磷硅玻璃層，從而在硅基底11的表面上沉積介質(zhì)層20；其中，純二氧化硅層的厚度為2000埃，磷硅玻璃層的厚度為8000埃。

對(duì)介質(zhì)層20進(jìn)行光刻和刻蝕，形成接觸孔；采用物理氣相沉積(Physical Vapor Deposition，簡(jiǎn)稱PVD)方法，用氬原子轟擊金屬，使得金屬沉積在介質(zhì)層20的表面和接觸孔內(nèi)，形成正面金屬層21。

其中，正面金屬層21可以是一種鋁硅銅合金，正面金屬層的厚度為2微米～4微米。

首先對(duì)硅基底11進(jìn)行減薄，然后由硅基底11的下方，向硅基底11中注入N型離子，從而去降低硅基底11的接觸電阻；然后采用PVD方法，用氬原子轟擊金屬，使得金屬沉積在硅基底11的底面上，形成背面金屬層22。

其中，背面金屬層是鈦、鎳、銀復(fù)合層，背面金屬層的厚度為1微米～2微米。

本實(shí)施例通過(guò)對(duì)氧化層窗口正下方的硅基底進(jìn)行干法刻蝕，形成第一溝槽；再在氧化層窗口的側(cè)壁和第一溝槽的側(cè)壁上形成氮化硅側(cè)墻；通過(guò)第一溝槽對(duì)硅基底進(jìn)行干法刻蝕，形成第二溝槽；在第二溝槽內(nèi)填充P型外延層，形成超結(jié)結(jié)構(gòu)；將硅基底的氧化層和氮化硅側(cè)墻去除，在整個(gè)器件的表面形成柵氧化層；在溝槽內(nèi)沉積多晶硅；再依次形成器件的介質(zhì)層、正面金屬層和背面金屬層。從而制備出超結(jié)恒流二極管。得到的超結(jié)恒流二極管的超結(jié)結(jié)構(gòu)中有P型離子，超結(jié)結(jié)構(gòu)可以將將硅基底的載流子耗盡，從而超結(jié)結(jié)構(gòu)成為一種電阻層，得到的超結(jié)恒流二極管的耐壓性好并且具有較高的恒定電流，可以很好地保護(hù)LED不受到多電流、多電壓的損壞。同時(shí)超結(jié)恒流二極管的第一溝槽的高度為5微米，寬度為1微米，比一般的恒流二極管的高度要大且寬度要小，從而使得恒流二極管的面積減小。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。