本發(fā)明涉及半導(dǎo)體芯片技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種光電二極管的制備方法和一種光電二極管。

背景技術(shù)：

在相關(guān)技術(shù)中，在光電二極管的制備過程中，在刻蝕接觸孔以形成金屬連接之前，光電二極管的離子摻雜區(qū)僅覆蓋有氧化層作為刻蝕掩蔽層。

如圖1所示，光電二極管包括：第一離子摻雜區(qū)101、分壓環(huán)102、第二離子摻雜區(qū)103、氧化層104(即氧化物隔離層)、氧化層透光窗口105、金屬電極106，其中，若采用干法刻蝕金屬層，則對(duì)氧化層104和氧化層透光窗口105造成離子損傷，進(jìn)而可能造成晶格缺陷，若采用濕法刻蝕金屬層，則會(huì)對(duì)氧化層透光窗口105造成金屬沾污，影響光電二極管的氧化層透光窗口105的透光特性。

因此，如何設(shè)計(jì)一種新的光電二極管的制備方案，以降低金屬刻蝕過程對(duì)氧化物隔離層的污染和離子損傷成為亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明正是基于上述技術(shù)問題至少之一，提出了一種新的光電二極管的制備方案，通過在刻蝕接觸孔前形成介質(zhì)層，以在刻蝕接觸孔和刻蝕金屬層時(shí)保護(hù)氧化物隔離層，并且通過濕法去除介質(zhì)層，有效降低了金屬刻蝕過程對(duì)氧化物隔離層的污染和離子損傷，工藝集成度高，適于批量生產(chǎn)。

有鑒于此，本發(fā)明提出了一種光電二極管的制備方法，包括：在硅襯底的正側(cè)形成第一離子摻雜區(qū)、分壓環(huán)；在所述硅襯底的背側(cè)形成第二離子摻雜區(qū)；在形成所述分壓環(huán)的正側(cè)依次形成氧化物隔離層和介質(zhì)層；對(duì)所述第一離子摻雜區(qū)上方的指定區(qū)域的所述氧化物隔離層和所述介質(zhì)層進(jìn) 行刻蝕，以形成金屬接觸孔；在形成所述金屬接觸孔的正側(cè)形成金屬層，并對(duì)所述金屬層進(jìn)行刻蝕，以形成金屬電極；在形成所述金屬電極后，去除所述介質(zhì)層，以完成所述光電二極管的制備過程，其中，所述第一離子摻雜區(qū)的離子類型和所述分壓環(huán)的離子類型相反，所述分壓環(huán)的離子類型和所述第二離子摻雜區(qū)的離子類型相同。

在該技術(shù)方案中，通過在刻蝕接觸孔前形成介質(zhì)層，以在刻蝕接觸孔和刻蝕金屬層時(shí)保護(hù)氧化物隔離層及下側(cè)的氧化層，并且通過濕法去除介質(zhì)層，有效降低了金屬刻蝕過程對(duì)氧化物隔離層的污染和離子損傷，工藝集成度高，適于批量生產(chǎn)。

具體地，若第一離子摻雜區(qū)為p型摻雜時(shí)，分壓環(huán)和第二離子摻雜區(qū)均為n型摻雜，若第一離子摻雜區(qū)為n型摻雜時(shí)，分壓環(huán)和第二離子摻雜區(qū)均為p型摻雜。

其中，介質(zhì)層隔離了金屬層和氧化物隔離層，進(jìn)而在刻蝕金屬層的過程中，降低了金屬刻蝕對(duì)氧化物隔離層的污染和離子損傷，另外，制備介質(zhì)層和濕法去除介質(zhì)層均兼容于cmos工藝等標(biāo)準(zhǔn)集成電路制造方法，采用上述光電二極管的制備方法進(jìn)行批量生產(chǎn)。

在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，在硅襯底的正側(cè)形成第一離子摻雜區(qū)、分壓環(huán)，具體包括以下步驟：在所述硅襯底的正側(cè)形成氧化層，刻蝕待形成所述第一離子摻雜區(qū)的上方的所述氧化層至第一指定厚度，以形成第一注入窗口；通過所述第一注入窗口進(jìn)行第一次離子注入的離子為硼離子，注入劑量范圍為1.0e12～1.0e14/cm²，注入能量范圍為40～150kev；在完成所述第一次離子注入后，進(jìn)行驅(qū)入處理，其中，所述第一指定厚度大于或等于零。

在該技術(shù)方案中，通過形成第一注入窗口，并通過第一注入窗口進(jìn)行第一次離子注入，形成了光電二極管的一個(gè)正側(cè)電極，奠定了光電二極管的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，在所述硅襯底上形成氧化層，刻蝕待形成所述第一離子摻雜區(qū)的上方的所述氧化層至第一指定厚度，以形成第一注入窗口，具體包括以下步驟：以溫度范圍為900～1200℃的熱氧化工藝在所述硅襯底的正側(cè)形成所述氧化層；圖形化刻蝕所述氧化層，以去除所 述第一離子摻雜區(qū)的上方的氧化層，以形成所述第一注入窗口。

在該技術(shù)方案中，通過以溫度范圍為900～1200℃的熱氧化工藝形成氧化層，提升了氧化層的致密性，進(jìn)而提升了光電二極管的可靠性。

在上述任一項(xiàng)技術(shù)方案中，優(yōu)選地，在硅襯底的正側(cè)形成第一離子摻雜區(qū)、分壓環(huán)，具體還包括以下步驟：刻蝕待形成所述分壓環(huán)的上方的所述氧化層至第二指定厚度，以形成第二注入窗口；通過所述第二注入窗口進(jìn)行第二次離子注入的離子為磷離子或砷離子，注入劑量范圍為1.0e14～1.0e16/cm²，注入能量范圍為40～150kev，其中，所述第二指定厚度大于或等于零。

在該技術(shù)方案中，通過形成第二注入窗口，并通過第二注入窗口進(jìn)行第二次離子注入，形成了光電二極管的一個(gè)分壓環(huán)，進(jìn)一步地奠定了光電二極管的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

在上述任一項(xiàng)技術(shù)方案中，優(yōu)選地，在所述硅襯底的背側(cè)形成第二離子摻雜區(qū)，具體包括以下步驟：在所述硅襯底的背側(cè)進(jìn)行第三次離子注入，所述第三次離子注入的離子為磷離子或砷離子，注入劑量范圍為1.0e14～1.0e16/cm²，注入能量范圍為40～150kev，以形成所述第二離子摻雜區(qū)。

在該技術(shù)方案中，通過第三次離子注入，形成了光電二極管的背側(cè)電極(作為地線)，更進(jìn)一步地奠定了光電二極管的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

在上述任一項(xiàng)技術(shù)方案中，優(yōu)選地，在形成所述分壓環(huán)的正側(cè)依次形成氧化物隔離層和介質(zhì)層，具體包括以下步驟：對(duì)形成所述第一離子摻雜區(qū)、所述分壓環(huán)和所述第二離子摻雜區(qū)的硅襯底進(jìn)行驅(qū)入處理，所述驅(qū)入處理的溫度范圍為1000～1200℃，時(shí)間范圍為50～500分鐘，以激活所述第一離子摻雜區(qū)、所述分壓環(huán)和所述第二離子摻雜區(qū)，同時(shí)，形成了所述氧化物隔離層。

在該技術(shù)方案中，通過對(duì)第一離子摻雜區(qū)、分壓環(huán)和第二離子摻雜區(qū)進(jìn)行驅(qū)入處理，實(shí)現(xiàn)了注入的離子與硅原子的鍵合，形成了光電二極管的pn結(jié)，保證了光電二極管可以感光工作。

在上述任一項(xiàng)技術(shù)方案中，優(yōu)選地，在形成所述分壓環(huán)的正側(cè)依次形成氧化物隔離層和介質(zhì)層，具體還包括以下步驟：在形成所述氧化物隔離 層的正側(cè)形成氮化硅層，以完成所述介質(zhì)層的制備，形成所述氮化硅層的溫度范圍為600～900℃。

在該技術(shù)方案中，通過形成氮化硅層作為介質(zhì)層，隔離了金屬層和氧化物隔離層，也即在刻蝕接觸孔和金屬層時(shí)，氮化硅層作為氧化物隔離層的保護(hù)屏障，避免了對(duì)氧化物隔離層的損傷和沾污，從而提升了器件可靠性。

值得特別強(qiáng)調(diào)的是，氮化硅層的制備兼容于標(biāo)準(zhǔn)cmos工藝，利于批量生產(chǎn)上述光電二極管。

在上述任一項(xiàng)技術(shù)方案中，優(yōu)選地，在形成所述金屬接觸孔的正側(cè)形成金屬層，并對(duì)所述金屬層進(jìn)行刻蝕，以形成金屬電極，具體包括以下步驟：通過金屬濺射工藝在形成所述金屬接觸孔的正側(cè)形成鋁-硅-銅合金層；對(duì)所述鋁-硅-銅合金層進(jìn)行圖形化刻蝕，以形成所述金屬電極。

在該技術(shù)方案中，通過形成鋁-硅-銅合金層，兼容于cmos標(biāo)準(zhǔn)工藝且制造成本低，利于批量生產(chǎn)上述光電二極管。

在上述任一項(xiàng)技術(shù)方案中，優(yōu)選地，在形成所述金屬電極后，去除所述介質(zhì)層，以完成所述光電二極管的制備過程，具體包括以下步驟：在形成所述金屬電極后，采用磷酸溶液去除所述氮化硅層，所述磷酸溶液的溫度范圍為100～200℃。

在該技術(shù)方案中，通過磷酸溶液去除氮化硅層，由于磷酸溶液對(duì)氧化物隔離層不刻蝕，所以避免了干法刻蝕對(duì)氧化物隔離層的離子損傷，以及金屬刻蝕過程對(duì)第一離子摻雜區(qū)的氧化物隔離層的沾污，提高了第一離子摻雜區(qū)的透光性，進(jìn)而提升了光電二極管的可靠性。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，還提出了一種光電二極管，采用如上述任一項(xiàng)技術(shù)方案所述的光電二極管的制備方法制備而成，因此，該光電二極管具有和上述技術(shù)方案中任一項(xiàng)所述的光電二極管的制備方法相同的技術(shù)效果，在此不再贅述。

通過以上技術(shù)方案，通過在刻蝕接觸孔前形成介質(zhì)層，以在刻蝕接觸孔和刻蝕金屬層時(shí)保護(hù)氧化物隔離層，并且通過濕法去除介質(zhì)層，有效降低了金屬刻蝕過程對(duì)氧化物隔離層的污染和離子損傷，工藝集成度高，適于批量生產(chǎn)。

附圖說明

圖1示出了相關(guān)技術(shù)中光電二極管的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光電二極管的制備方法的示意流程圖；

圖3至圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光電二極管的制備過程的剖面示意圖。

具體實(shí)施方式

為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)描述。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是，本發(fā)明還可以采用第三方不同于在此描述的第三方方式來實(shí)施，因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。

下面結(jié)合圖2至圖11對(duì)根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光電二極管的制備方法進(jìn)行具體說明。

如圖2至圖11所示，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光電二極管的制備方法，包括：步驟202，在硅襯底的正側(cè)形成第一離子摻雜區(qū)301、第二離子摻雜區(qū)303分壓環(huán)302；步驟204，在所述硅襯底的背側(cè)形成第二離子摻雜區(qū)303；步驟206，在形成所述第二離子摻雜區(qū)303分壓環(huán)302的正側(cè)依次形成氧化物隔離層304和介質(zhì)層306；步驟208，對(duì)所述第一離子摻雜區(qū)301上方的指定區(qū)域的所述氧化物隔離層304和所述介質(zhì)層306進(jìn)行刻蝕，以形成金屬接觸孔307；步驟210，在形成所述金屬接觸孔307的正側(cè)形成金屬層，并對(duì)所述金屬層進(jìn)行刻蝕，以形成金屬電極308；步驟212，在形成所述金屬電極308后，去除所述介質(zhì)層306，以完成所述光電二極管的制備過程，其中，所述第一離子摻雜區(qū)301的離子類型和所述第二離子摻雜區(qū)303分壓環(huán)302的離子類型相反，所述第二離子摻雜區(qū)303分壓環(huán)302的離子類型和所述第二離子摻雜區(qū)303的離子類型相同。

在該技術(shù)方案中，通過在刻蝕接觸孔307前形成介質(zhì)層306，以在刻蝕接觸孔307和刻蝕金屬層時(shí)保護(hù)氧化物隔離層304及下側(cè)的氧化層305，并且通過濕法去除介質(zhì)層306，有效降低了金屬刻蝕過程對(duì)氧化物 隔離層304的污染和離子損傷，工藝集成度高，適于批量生產(chǎn)。

具體地，若第一離子摻雜區(qū)301為p型摻雜時(shí)，第二離子摻雜區(qū)303分壓環(huán)302和第二離子摻雜區(qū)303均為n型摻雜，若第一離子摻雜區(qū)301為n型摻雜時(shí)，第二離子摻雜區(qū)303分壓環(huán)302和第二離子摻雜區(qū)303均為p型摻雜。

其中，介質(zhì)層306隔離了金屬層和氧化物隔離層304，進(jìn)而在刻蝕金屬層的過程中，降低了金屬刻蝕對(duì)氧化物隔離層304的污染和離子損傷，另外，制備介質(zhì)層306和濕法去除介質(zhì)層306均兼容于cmos工藝等標(biāo)準(zhǔn)集成電路制造方法，采用上述光電二極管的制備方法進(jìn)行批量生產(chǎn)。

在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，在硅襯底的正側(cè)形成第一離子摻雜區(qū)301、第二離子摻雜區(qū)303分壓環(huán)302，具體包括以下步驟：在所述硅襯底的正側(cè)形成氧化層305，刻蝕待形成所述第一離子摻雜區(qū)301的上方的所述氧化層305至第一指定厚度，以形成第一注入窗口；通過所述第一注入窗口進(jìn)行第一次離子注入的離子為硼離子，注入劑量范圍為1.0e12～1.0e14/cm²，注入能量范圍為40～150kev；在完成所述第一次離子注入后，進(jìn)行驅(qū)入處理，其中，所述第一指定厚度大于或等于零。

在該技術(shù)方案中，通過形成第一注入窗口，并通過第一注入窗口進(jìn)行第一次離子注入，形成了光電二極管的一個(gè)正側(cè)電極，奠定了光電二極管的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，在所述硅襯底上形成氧化層305，刻蝕待形成所述第一離子摻雜區(qū)301的上方的所述氧化層305至第一指定厚度，以形成第一注入窗口，具體包括以下步驟：以溫度范圍為900～1200℃的熱氧化工藝在所述硅襯底的正側(cè)形成所述氧化層305；圖形化刻蝕所述氧化層305，以去除所述第一離子摻雜區(qū)301的上方的氧化層305，以形成所述第一注入窗口。

在該技術(shù)方案中，通過以溫度范圍為900～1200℃的熱氧化工藝形成氧化層305，提升了氧化層305的致密性，進(jìn)而提升了光電二極管的可靠性。

在上述任一項(xiàng)技術(shù)方案中，優(yōu)選地，在硅襯底的正側(cè)形成第一離子摻雜區(qū)301、第二離子摻雜區(qū)303分壓環(huán)302，具體還包括以下步驟：刻蝕待形成所述第二離子摻雜區(qū)303分壓環(huán)302的上方的所述氧化層305至第 二指定厚度，以形成第二注入窗口；通過所述第二注入窗口進(jìn)行第二次離子注入的離子為磷離子或砷離子，注入劑量范圍為1.0e14～1.0e16/cm²，注入能量范圍為40～150kev，其中，所述第二指定厚度大于或等于零。

在該技術(shù)方案中，通過形成第二注入窗口，并通過第二注入窗口進(jìn)行第二次離子注入，形成了光電二極管的一個(gè)分壓環(huán)302，進(jìn)一步地奠定了光電二極管的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

在上述任一項(xiàng)技術(shù)方案中，優(yōu)選地，在所述硅襯底的背側(cè)形成第二離子摻雜區(qū)303，具體包括以下步驟：在所述硅襯底的背側(cè)進(jìn)行第三次離子注入，所述第三次離子注入的離子為磷離子或砷離子，注入劑量范圍為1.0e14～1.0e16/cm²，注入能量范圍為40～150kev，以形成所述第二離子摻雜區(qū)303。

在該技術(shù)方案中，通過第三次離子注入，形成了光電二極管的背側(cè)電極(作為地線)，更進(jìn)一步地奠定了光電二極管的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

在上述任一項(xiàng)技術(shù)方案中，優(yōu)選地，在形成所述第二離子摻雜區(qū)303分壓環(huán)302的正側(cè)依次形成氧化物隔離層304和介質(zhì)層306，具體包括以下步驟：對(duì)形成所述第一離子摻雜區(qū)301、所述第二離子摻雜區(qū)303分壓環(huán)302和所述第二離子摻雜區(qū)303的硅襯底進(jìn)行驅(qū)入處理，所述驅(qū)入處理的溫度范圍為1000～1200℃，時(shí)間范圍為50～500分鐘，以激活所述第一離子摻雜區(qū)301、所述第二離子摻雜區(qū)303分壓環(huán)302和所述第二離子摻雜區(qū)303，同時(shí)，形成了所述氧化物隔離層304。

在該技術(shù)方案中，通過對(duì)第一離子摻雜區(qū)301、第二離子摻雜區(qū)303分壓環(huán)302和第二離子摻雜區(qū)303進(jìn)行驅(qū)入處理，實(shí)現(xiàn)了注入的離子與硅原子的鍵合，形成了光電二極管的pn結(jié)，保證了光電二極管可以感光工作。

在上述任一項(xiàng)技術(shù)方案中，優(yōu)選地，在形成所述第二離子摻雜區(qū)303分壓環(huán)302的正側(cè)依次形成氧化物隔離層304和介質(zhì)層306，具體還包括以下步驟：在形成所述氧化物隔離層304的正側(cè)形成氮化硅層，以完成所述介質(zhì)層306的制備，形成所述氮化硅層的溫度范圍為600～900℃。

在該技術(shù)方案中，通過形成氮化硅層作為介質(zhì)層306，隔離了金屬層和氧化物隔離層304，也即在刻蝕接觸孔307和金屬層時(shí)，氮化硅層作為氧化物隔離層304的保護(hù)屏障，避免了對(duì)氧化物隔離層304的損傷和沾 污，從而提升了器件可靠性。

值得特別強(qiáng)調(diào)的是，氮化硅層的制備兼容于標(biāo)準(zhǔn)cmos工藝，利于批量生產(chǎn)上述光電二極管。

在上述任一項(xiàng)技術(shù)方案中，優(yōu)選地，在形成所述金屬接觸孔307的正側(cè)形成金屬層，并對(duì)所述金屬層進(jìn)行刻蝕，以形成金屬電極308，具體包括以下步驟：通過金屬濺射工藝在形成所述金屬接觸孔307的正側(cè)形成鋁-硅-銅合金層；對(duì)所述鋁-硅-銅合金層進(jìn)行圖形化刻蝕，以形成所述金屬電極308。

在該技術(shù)方案中，通過形成鋁-硅-銅合金層，兼容于cmos標(biāo)準(zhǔn)工藝且制造成本低，利于批量生產(chǎn)上述光電二極管。

在上述任一項(xiàng)技術(shù)方案中，優(yōu)選地，在形成所述金屬電極308后，去除所述介質(zhì)層306，以完成所述光電二極管的制備過程，具體包括以下步驟：在形成所述金屬電極308后，采用磷酸溶液去除所述氮化硅層，所述磷酸溶液的溫度范圍為100～200℃。

在該技術(shù)方案中，通過磷酸溶液去除氮化硅層，由于磷酸溶液對(duì)氧化物隔離層304不刻蝕，所以避免了干法刻蝕對(duì)氧化物隔離層304的離子損傷，以及金屬刻蝕過程對(duì)第一離子摻雜區(qū)301的氧化物隔離層304的沾污，如圖11所示的虛線箭頭為光入射軌跡，提高了第一離子摻雜區(qū)301的透光性，進(jìn)而提升了光電二極管的可靠性。

以上結(jié)合附圖詳細(xì)說明了本發(fā)明的技術(shù)方案，考慮到相關(guān)技術(shù)中的光電二極管的可靠性問題，本發(fā)明提出了一種新的光電二極管的制備方案，通過在刻蝕接觸孔前形成介質(zhì)層，以在刻蝕接觸孔和刻蝕金屬層時(shí)保護(hù)氧化物隔離層，并且通過濕法去除介質(zhì)層，有效降低了金屬刻蝕過程對(duì)氧化物隔離層的污染和離子損傷，工藝集成度高，適于批量生產(chǎn)。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。