半导体平台工艺

摘要

半导体平台工艺技术是一种特别适用于微波功率半导体二极管和三极管研制生产的工艺技术，该平台工艺技术将平面工艺和台面工艺两者的优点结合起来，在PN结的边缘扩散一个较深的结，以使PN结本身具备尽可能高的击穿电压。在该结外侧耗尽区宽度范围内腐蚀硅形成台面结构。台面本身能够承担较高的击穿电压，同时阻挡了PN结耗尽面积的进一步扩展，从而减小了PN结电容。台面和PN结两者分担的电压之和使晶体管集电结总的击穿电压得到提高。从而能够满足微波功率三极管对微波性能和功率性能的要求。

主权项

1.一种半导体平台工艺，其特征是：在PN结的边缘扩散一个较深的结， 即在p-环冶金结外围的耗尽区宽度内腐蚀形成台面，其具体的工艺步骤如下： 1).选择掺砷硅衬底，电阻率≤0.003Ω·cm；在该衬底上外延掺磷n型硅外 延层，电阻率0.75-1.5Ω·cm，外延层厚度3μm-14μm， 2).利用旋转喷涂法，在外延片上涂敷一层对紫外光敏感的有机物薄膜- 光刻胶，然后用紫外光透过分压环掩膜版对光刻胶进行选择性曝光，再对曝光后 的外延片进行喷涂腐蚀、显影，去除曝光区的光刻胶，露出离子注入窗口，得 到所需的分压环图形， 3).以步骤2)工艺形成的分压环图形为掩蔽膜，对光刻窗口裸露的硅表 面进行B⁺离子注入掺杂，注入剂量1×10¹³cm^-2-1×10¹⁴cm^-2，能量60KeV-200KeV， 4).注入、清洗后的硅片，通氮气条件下进炉，然后随炉升温至850℃-1000 ℃恒温10分钟-30分钟；再通干氧，随炉升温不超过1150℃，恒温10分钟-30分 钟，然后通三氯甲烷或三氯乙烯30分钟-60分钟，干氧10分钟-60分钟，形成p- 环， 5).采用低压化学气相淀积工艺方法，在硅片表面淀积一层厚度为1000埃 -1700埃()的氮化硅Si₃N₄， 6).光刻台面图形， 7).干法刻蚀氮化硅， 8).用水浴温度为40℃±2℃的硅材料腐蚀液腐蚀硅衬底表面形成台面，台 阶高度1.8-2.0μm， 9).在1050℃-1150℃温度下依次通干氧10分钟-20分钟，通湿氧80分 钟-100分钟，通干氧10分钟-20分钟，通三氯甲烷或三氯乙烯30分钟-60分钟， 通干氧10分钟-60分钟，通N₂80分钟-100分钟，在台面边缘生长8000以上的 SiO₂钝化层，同时推进P-环， 10).用热磷酸腐蚀1000埃-1700埃氮化硅， 11).光刻P+接触窗口，用1∶10＝HF∶H₂O的稀氢氟酸腐蚀液腐蚀去除窗口 SiO₂，然后带胶注入B⁺离子形成P+接触区，注入剂量1×10¹⁵cm^-2-5×10¹⁵cm^-2，能量 50KeV-150KeV， 12).光刻形成基区图形，用1∶10＝HF∶H₂O的稀氢氟酸腐蚀去除窗口SiO₂， 注入BF₂⁺形成p型基区，注入剂量5×10¹³cm^-2-8×10¹³cm^-2，能量40KeV-80KeV， 13).通过LPCVD工艺在硅片表面依次淀积1000-2000SiO₂和1000 -1700Si₃N₄钝化层， 14).光刻、依次刻蚀步骤13)淀积的SiO₂和Si₃N₄，开发射区窗口， 15).通过LPCVD工艺淀积多晶硅薄膜厚度2000-6000，并进行砷或 磷掺杂， 16).在920℃-1000℃，氮气和氧气条件下推进，形成n+发射区， 17).反刻发射极多晶硅， 18).开基极接触窗口， 19).依次蒸发淀积Ti500-1500、WN1000-3000、Au500 -1500；光刻下一步要形成金属电极的电镀区，选择电镀金，镀层厚度1.2μm -2.5μm；反刻形成金属电极，即发射极E和基极B， 20).采用等离子增强化学气相淀积工艺在硅片表面淀积一层厚度为2000 -6000的氮氧化硅，形成钝化层， 21).背面磨片，将硅片减薄到60μm-110μm， 22).依次蒸发淀积Ti500-1500、Ni3000-5000、Au3000- 5000形成下电极，即集电极C。