專利名稱：復(fù)合型半導(dǎo)體硅器件鈍化膜及鈍化生成工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及復(fù)合型半導(dǎo)體硅器件鈍化膜及鈍化生成工藝，它屬于 半導(dǎo)體生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，特別是半導(dǎo)體硅器件節(jié)上的鈍化膜以及膜的生 成工藝。
技術(shù)背景:
在半導(dǎo)體硅器件中，通過摻雜及擴(kuò)散形成不同摻雜元素及不同摻 雜濃度的區(qū)域。兩個這樣不同的區(qū)域即形成一個PN節(jié)或異質(zhì)節(jié)。半導(dǎo) 體硅器件正是由PN節(jié)或異質(zhì)節(jié)不同的組合構(gòu)成。由于半導(dǎo)體對雜質(zhì)的 高度敏感性，微量的外界雜質(zhì)污染或界面處的缺陷都會造成器件電參 數(shù)的不穩(wěn)定或失效。因此，對于一個半導(dǎo)體器件而言，鈍化及隔離技 術(shù)直接決定著它的可靠性和壽命，而鈍化隔離技術(shù)的核心就是阻擋雜 質(zhì)滲入以及減少界面缺陷并維持 一 個穩(wěn)定的界面狀態(tài)。
目前，公知的半導(dǎo)體硅器件領(lǐng)域隔離鈍化技術(shù)主要有SOG、 Si02、 SIP0S、 PSG等技術(shù)。以上鈍化膜層的主體均是單層的氧化硅結(jié)構(gòu)，區(qū) 別在于其含氧量的多少以及是否存在其它參雜。理論上講，Si02由于 具有與硅晶體相近的應(yīng)力而能夠保證節(jié)界面處的穩(wěn)定，故被認(rèn)為是理 想的鈍化材料。但另一方面，Si(h較差的防粒子穿通能力、對輻射敏 感、以及純凈的Si02膜極難于生成限制了該膜的應(yīng)用。其它的膜由于 大多需要用淀積、旋涂等方式生成，成膜疏^^并且應(yīng)力與硅相差較大，
這就使得其阻擋雜質(zhì)擴(kuò)散能力差，并且在退火后在界面處缺陷密度 高，從而使節(jié)界面處帶電粒子及陷阱電荷多，導(dǎo)致鈍化后器件特性曲 線出現(xiàn)軟擊穿、漏電大等現(xiàn)象，并影響到后期使用中可靠性問題
發(fā)明內(nèi)容
:
本發(fā)明的目的在于提供一種抗熱震、耐腐蝕、抗蠕變、抗氧化、 高致密度、低密度、低膨脹且具有良好的光電性能的復(fù)合型半導(dǎo)體硅 器件鈍化膜及鈍化生成工藝。 本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的
一種復(fù)合型半導(dǎo)體硅器件鈍化膜，它包括用光刻4支術(shù)保留在硅基 底節(jié)上的上、下兩層的兩種膜，所述的上層膜為富氮型SiOxNy膜，所 述的下層膜為富氧型SiOxNy膜。
所述的下層賓氧型SiOxNy膜的厚度為2000 - 5000埃；所述的 上層富氮型SiOxNy膜的厚度為2000 - 5000埃。
一種復(fù)合型半導(dǎo)體硅器件鈍化膜的鈍化生成工藝，所述的上 層富氮型SiOxNy膜和下層富氧型SiOxNy膜是利用低壓化學(xué)氣象淀 積的方式生成的膜，所述的富氧型S iOxNy膜是用N2O和S i H4在280 -340毫乇、620 - 670攝氏度的條件下生成；所述的富氮型SiOxNy 膜是用N20、 SiH4和NH3在約280 - 340毫乇、740 - 800攝氏度的條件 下生成。
所述的富氧型SiOxNy膜的各個原子含量份數(shù)比為Si:O: N = 75~ 55: 20 ~40: 5;所述的富氮型SiOxNy膜的各個原子含量份數(shù) 比為Si:O:N=50~ 30 : 20 ~ 30 : 30 — 40。
所述的復(fù)合型半導(dǎo)體硅器件鈍化膜的鈍化生成工藝，它包括如下
的工藝步驟
與硅相近并且致密的下層富氧型SiOxNy膜層，其工藝條件為在280 —340毫托的低壓環(huán)境及62G- 670攝氏度的溫度下，通入N2O和SiH4， 生成膜層厚度為2000-50Q0埃、各個原子含量份數(shù)比為Si:0:N = 75~ 55 : 20 ~40 : 5的富氧型SiOxNy膜層；
B:待下層富氧型31(^~膜生成后，在同一淀積爐中高溫度到740 - 800 攝氏度左右，仍然在280 - 340毫乇的低壓環(huán)境下，通入N20、 SiH4及 NH3再生長一層與下層富氧型SiOxNy膜層應(yīng)力接近的富氮型SiOxNy膜 層；膜層厚度為2000 - 5000埃、各個原子含量份數(shù)比為Si: 0: N = 50 ~ 30 : 20 ~30 : 30~40;由此下層的富氧型SiOxNy膜層和上層的富氮 型SiOxNy膜層共同構(gòu)成SiOxNy復(fù)合膜；
c:待該復(fù)合膜最終形成以后，通過光刻工藝保留硅基底節(jié)上的S i OxNy 復(fù)合膜，具體工藝為通過低壓蒸涂的方式在所述的SiOxNy復(fù)合膜上 涂上一層增粘劑，然后旋涂上一層厚度約為10000埃的100cp的光刻 膠，再通過前烘、對位、顯影、堅膜和腐蝕工藝程序形成最終鈍化結(jié) 構(gòu)；
1〕利用物理氣象淀積工藝形成正面金屬，并利用光刻工藝形成金屬 電極,在形成金屬電極后，在硅器件最外層利用等離子增強(qiáng)化學(xué)氣象 淀積的方式生成一層氮化硅，再利用光刻工藝刻出壓焊區(qū)即可。
所述的工藝C步驟中的腐蝕工藝采用濕法腐蝕方法，利用4: l的
冊4F與HF酸腐蝕液在42攝氏度左右的溫度下去除未被光刻膠保護(hù)的 SiOxNy復(fù)合膜。
所述的工藝C步驟中的腐蝕工藝采用干法刻蝕，用刻蝕機(jī)在 13. 56MHz、 350W的射頻下，通入CF4及02去除未被光刻膠保護(hù)的SiOxNy 復(fù)合膜。
所述的增粘劑為六甲基二硅胺烷。 本發(fā)明實現(xiàn)了鈍化膜的抗熱震、耐腐蝕、抗蠕變、抗氧化、高致 密度、低密度、低膨脹、優(yōu)良的光電性能等優(yōu)勢，從而可用于解決硅 器件節(jié)上其它膜層所不能達(dá)到的鈍化效果，減少了軟擊穿、漏電大等 現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。


圖1為本發(fā)明復(fù)合膜形成后光刻腐蝕前的剖面圖 圖2為本發(fā)明最終形成的實用剖面圖 圖3為本發(fā)明的成分分布圖
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一 步的說明。
實施例l:
在帶有節(jié)的硅基底上生成富氧型SiOxNy(氮氧化硅)膜層，膜層 厚度為2000埃。該富氧型SiOxNy膜層是利用低壓化學(xué)氣象淀積的方式 生成。其形成是在280毫乇的低壓環(huán)境及620攝氏度的溫度下，通入一 定量比的N2O和SiH4生成。其原子含量份數(shù)比為Si:0:N-75: 20: 5。 該富氧型S i OxNy膜層具有著與硅基底相近的應(yīng)力，大大降低了界面處
的缺陷數(shù)目；而其高度的致密性使其擁有著強(qiáng)的阻擋粒子穿通的能 力，這就限制了界面處帶電粒子的增加。以上兩點共同保證了器件界 面的狀態(tài)的穩(wěn)定。
待下層富氧型Si OxNy膜層生成后，在同 一淀積爐中高溫度到740 攝氏度，仍然在280毫乇的低壓環(huán)境下，通入一定量比的N20、 SiH4及 NH3再生長一層與所述的富氣型SiOxNy膜層應(yīng)力接近的富氮型Si(kNy 膜層。富氮型SiOxNy膜層厚度為2000埃。其原子含量份數(shù)比為 Si:0:N=50: 20: 30。該層膜與后續(xù)的電極后保護(hù)膜層氮化硅有著相近 的應(yīng)力。致使后續(xù)的膜層不會由于應(yīng)力問題造成缺陷傳遞，最終影響 節(jié)界面。另外，由于這兩層SiOxNy膜層本身的致密性及優(yōu)良的光電特 性，可防止雜質(zhì)穿通及光線對界面處的影響，從而保證了器件特性的 穩(wěn)定。
待該復(fù)合膜最終形成以后，通過光刻工藝保留硅基底節(jié)上的 SiOxNy復(fù)合膜，其鈍化結(jié)構(gòu)即形成。通過低壓蒸涂的方式在所述的 SiOxNy復(fù)合膜上涂上一層增粘劑，所述的增粘劑為六甲基二硅胺烷， 然后旋涂上一層厚度約為10000埃的100cp的光刻膠，再通過前烘、對 位、顯影、堅膜和腐蝕工藝程序形成金屬電極。在本實施例中，腐蝕 工藝采用濕法腐蝕方法，利用4: 1的NH4F與HF酸腐蝕液在42攝氏度左 右的溫度下去除未被光刻膠保護(hù)的S iOxNy復(fù)合膜 在形成金屬電極 后，在硅器件最外層生成一層PECVD-Si3N4 (等離子增強(qiáng)化學(xué)氣象淀積 的氮化硅)，再利用光刻工藝刻出壓焊區(qū)。該實施例多用于終端較寬 且有分壓環(huán)結(jié)構(gòu)的高反壓器件上。
上述的前烘、對位、顯影、堅膜等工藝均為現(xiàn)有技術(shù)。
圖l中1為富氧型SiOxNy膜、2為富氮型S i0xNy膜、3為光刻 膠、4為發(fā)射區(qū)、5為基區(qū)、6為集電區(qū)。在該圖中，沒有被光刻膠 覆蓋的SiOxNy復(fù)合膜將被去除。
圖2中1為富氧型SiOxNy膜、2為富氮型SiOxNy膜、3為金屬電 極、4為Si3N4、 5為發(fā)射區(qū)、6為基區(qū)、7為集電區(qū)。該圖是利用一 個簡單的三極管結(jié)構(gòu)表述該發(fā)明的用法。由該圖可以看出，SiOxNy 復(fù)合膜介于硅表面與S i 3N4之間，用于對該器件節(jié)上的鈍化以及金屬 電極的隔離。該復(fù)合膜下層為富氧型SiOxNy膜、上層為富氮型Si3N4 膜。
圖3中1 - N的原子百分比、2 - O的原子百分比、3 - S i的 原子百分比。該圖標(biāo)示了該發(fā)明的原子結(jié)構(gòu)圖。橫軸為該發(fā)明的膜厚， 縱軸為原子個數(shù)百分比含量，最左方為硅界面，向右依次為富氧型 SiOxNy膜、富氮型SiOxNy膜。 實施例2:
在帶有節(jié)的硅基底上生成富氧型SiOxNy(氮氧化硅)膜層，膜層厚 度為35()(]埃。該膜層是利用低壓化學(xué)氣象淀積的方式生成。其形成是 在310毫乇的低壓環(huán)境及645攝氏度的溫度下，通入一定量比的N20和 SiH4生成。其原子含量百分比為Si:0:N=65: 30: 5。該層膜具有著 與硅基底相近的應(yīng)力，大大降低了界面處的缺陷數(shù)目；而其高度的致 密性使其擁有著強(qiáng)的阻擋粒子穿通的能力，這就限制了界面處帶電粒 子的增加。以上兩點共同保證了器件界面的狀態(tài)的穩(wěn)定。
待復(fù)合膜上層膜生成后，在同一淀積爐中更改工藝條件，即升高
溫度到770攝氏度，仍然在310毫乇的低壓環(huán)境下，通入一定量比的 N20、 SiH4及隨3生長一層與上述富氧型SiOxNy膜層應(yīng)力接近的富氮型 Si(kNy膜層。膜層厚度為3500埃。其原子含量百分比為Si:O:N在 40: 25: 35。該層膜與后續(xù)的電極后保護(hù)膜層氮化硅有著相近的應(yīng)力。 致使后續(xù)的膜層不會由于應(yīng)力問題造成缺陷傳遞，最終影響節(jié)界面。 另外，由于這兩層SiOxNy膜層本身的致密性及優(yōu)良的光電特性，可防 止雜質(zhì)穿通及光線對界面處的影響，從而保證了器件特性的穩(wěn)定。
待該復(fù)合膜最終形成以后，通過光刻工藝保留硅基底節(jié)上的 SiOxNy復(fù)合膜，其鈍化結(jié)構(gòu)即形成。在本實施例中，所述的腐蝕工藝 采用干法刻蝕，用刻蝕機(jī)在13. 56MHz、 350W的射頻下，通入CF4及O2 去除未被光刻膠保護(hù)的SiOxNy復(fù)合膜。在形成金屬電極后，在硅器件 最外層生成一層PECVD-Si 3N4 (等離子增強(qiáng)化學(xué)氣象淀積的氮化硅)， 再利用光刻工藝刻出壓焊區(qū)。該實施例多用于終端窄但有分壓環(huán)結(jié)構(gòu) 的高反壓器件上.
本實施例的其他部分與實施例1相同。
實施例3:
在帶有節(jié)的硅基底上生成富氧型SiOxNy(氮氧化硅)膜層，膜層厚 度為5000埃。該膜層是利用低壓化學(xué)氣象淀積的方式生成。其形成是 在340毫乇的低壓環(huán)境及67O:懾氏度的溫度下，通入一定量比的N20和 SiH4生成。其原子含量百分比為Si:0:N=55: 40: 5。該層膜具有著 與硅基底相近的應(yīng)力，大大降低了界面處的缺陷數(shù)目；而其高度的致
密性使其擁有著強(qiáng)的阻擋粒子穿通的能力，這就限制了界面處帶電粒 子的增加。以上兩點共同保證了器件界面的狀態(tài)的穩(wěn)定。
待復(fù)合膜上層膜生成后，在同一淀積爐中更改工藝條件，即升高
溫度到800攝氏度，仍然在340毫乇的低壓環(huán)境下，通入一定量比的 N20、 SiH4及NH3生長一層與上述富氧型SiOxNy膜層應(yīng)力接近的富氮型 SiOxNy膜層。膜層厚度為5000埃。其原子含量百分比為 Si:0:N=30: 30:40。該層膜與后續(xù)的電極后保護(hù)膜層氮化硅有著相近 的應(yīng)力，致使后續(xù)的膜層不會由于應(yīng)力問題造成缺陷傳遞，最終影響 節(jié)界面。另外，由于這兩層SiOxNy膜層本身的致密性及優(yōu)良的光電特 性，可防止雜質(zhì)穿通及光線對界面處的影響，從而保證了器件特性的 穩(wěn)定。
待該復(fù)合膜最終形成以后，通過光刻工藝保留硅基底節(jié)上的 SiOxNy復(fù)合膜，其鈍化結(jié)構(gòu)即形成。在后續(xù)的工藝中，在形成金屬電 極后，在硅器件最外層生成一層PECVD-Si3N4 (等離子增強(qiáng)化學(xué)氣象淀 積的氮化硅)，再利用光刻工藝刻出壓焊區(qū)。該實施例多用于終端較 窄且沒有分壓環(huán)結(jié)構(gòu)的低反壓器件上.
本實施例的其他部分與實施例1相同。
權(quán)利要求
1、一種復(fù)合型半導(dǎo)體硅器件鈍化膜，其特征在于它包括用光刻技術(shù)保留在硅基底節(jié)上的上、下兩層的兩種膜，所述的上層膜為富氮型SiOxNy膜，所述的下層膜為富氧型SiOxNy膜。
2、 如權(quán)利要求l中所述的復(fù)合型半導(dǎo)體硅器件鈍化膜，其特征 在于所述的下層富氧型Si0xNy膜的厚度為2000 - 5t)00埃； 所述的上層富氮型SiOxNy膜的厚度為2000 - 5000埃。
3、 一種復(fù)合型半導(dǎo)體硅器件鈍化膜的鈍化生成工藝，所述的 上層富氮型SiOxNy膜和下層富氧型SiOxNy膜是利用低壓化 學(xué)氣象淀積的方式生成的膜，其特征在于所述的富氧型 SiOxNy膜是用N20和SiH4在280 - 340毫乇、620 - 670攝氏度 的條件下生成；所述的富氮型SiOxNy膜是用N20、 SiH4和NH3 在約28Q - 340毫乇、740 - 800攝氏度的條件下生成。
4 、 如權(quán)利要求3中所述的復(fù)合型半導(dǎo)體硅器件鈍化膜的鈍化 生成工藝，其特征所述的富氧型SiOxNy膜的各個原子含量 份數(shù)比為Si:0:N= 75 ~ 55 : 20 - 40 : 5;所述的富氮 型SiOxNy膜的各個原子含量份數(shù)比為Si: 0: N = 50 ~ 30 : 20~ 30 : 30 ~40。
5、如權(quán)利要求3中所述的復(fù)合型半導(dǎo)體硅器件鈍化膜的鈍化生成 工藝，其特征在于它包括如下的工藝步驟 A:在帶有節(jié)的硅基底上利用低壓化學(xué)氣相淀積的方式生成一種應(yīng)力 與硅相近并且致密的下層富氧型SiOxNy膜層，其工藝條件為在280 —340毫托的低壓環(huán)境及620 - 670攝氏度的溫度下，通入N2O和SiH4, 生成膜層厚度為2000 - 5000埃、各個原子含量份數(shù)比為Si:0:N = 75~ 55 : 20 ~40 : 5的富氧型SiOxNy膜層;B:待下層富氧型SiOxNy膜生成后，在同一淀積爐中高溫度到740 - 800 攝氏度左右，仍然在280 - 340毫乇的低壓環(huán)境下，通入N20、 SiH4及 圖3再生長一層與下層富氧型SiOxNy膜層應(yīng)力接近的富氮型SiOxNy膜 層；膜層厚度為2 000 - 5000埃、各個原子含量份數(shù)比為Si: 0: N = 50 ~ 30 : 20 - 30 : 30~40;由此下層的富氧型SiOxNy膜層和上層的富氮 型SiOxNy膜層共同構(gòu)成SiOxNy復(fù)合膜；c:待該復(fù)合膜最終形成以后，通過光刻工藝保留硅基底節(jié)上的S i OxNy 復(fù)合膜，具體工藝為通過低壓蒸涂的方式在所述的SiOxNy復(fù)合膜上 涂上一層增粘劑，然后旋涂上一層厚度約為10000埃的100cp的光刻 膠，再通過前烘、對位、顯影、堅膜和腐蝕工藝程序形成最終鈍化結(jié) 構(gòu)；!):利用物理氣象淀積工藝形成正面金屬，并利用光刻工藝形成金屬 電極，在形成金屬電極后，在硅器件最外層利用等離子增強(qiáng)化學(xué)氣象 淀積的方式生成一層氮化硅，再利用光刻工藝刻出壓焊區(qū)即可。 6、如權(quán)利要求5中所述的復(fù)合型半導(dǎo)體硅器件鈍化膜的鈍化生成工 藝，其特征在于所述的工藝C步驟中的腐蝕工藝采用濕法腐蝕方法， 利用4: 1的NH4F與HF酸腐蝕液在42攝氏度左右的溫度下去除未被光刻
6.膠保護(hù)的SiOxNy復(fù)合膜。
7、如權(quán)利要求5中所述的復(fù)合型半導(dǎo)體硅器件鈍化膜的鈍化生成工 藝，其特征在于所述的工藝C步驟中的腐蝕工藝采用干法刻蝕，用刻 蝕機(jī)在13. 56MHz、 350W的射頻下，通入CF4及O2去除未被光刻膠保護(hù) 的SiOx'Ny復(fù)合膜。
8 、如權(quán)利要求5中所述的復(fù)合型半導(dǎo)體硅器件鈍化膜的鈍化生成工 藝，其特征在于所述的增粘劑為六甲基二硅胺烷。
全文摘要
一種復(fù)合型半導(dǎo)體硅器件鈍化膜及鈍化生成工藝，它屬于半導(dǎo)體生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，所述的復(fù)合型半導(dǎo)體硅器件鈍化膜包括用光刻技術(shù)保留在硅基底節(jié)上的上、下兩層的兩種膜，上層膜為富氮型SiOxNy膜，下層膜為富氧型SiOxNy膜，其生成工藝為在帶有節(jié)的硅基底上用低壓化學(xué)氣相淀積方式生成應(yīng)力與硅相近且致密的下層富氧SiOxNy膜層，再在同一淀積爐中高溫度到740-800攝氏度左右，在280-340毫乇的環(huán)境下，通入N₂O、SiH₄及NH₃再生長一層與下層富氧型SiOxNy膜層應(yīng)力接近的富氮型SiOxNy膜層；待上述復(fù)合膜最終形成以后通過光刻工藝保留硅基底節(jié)上的SiOxNy復(fù)合膜。本發(fā)明實現(xiàn)了鈍化膜的抗熱震、耐腐蝕、抗蠕變、抗氧化、低膨脹、優(yōu)良的光電性能等優(yōu)勢。
文檔編號H01L21/314GK101383328SQ20071007687
公開日2009年3月11日 申請日期2007年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月4日
發(fā)明者張中華 申請人:深圳深愛半導(dǎo)體有限公司