專利名稱：一種雙面psd器件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種雙面PSD器件的制造方法。
背景技術(shù)：
PSD是一種新型光電檢測器件，由P襯底、PIN光電二極管及表面電阻組成，其原理 是利用光照情況下光電二極管表面阻抗的變化來檢測光斑的位置。通常，單面PSD器件是在同一面將兩對電極設(shè)置在PN結(jié)的同一側(cè)，且對稱設(shè)置，采 用單面工藝加工制作，這種器件缺點(diǎn)是兩對電極比較集中，相互影響比較明顯，因此該種結(jié) 構(gòu)的器件在對位置進(jìn)行測試時線性度差，靈敏度較差。兩電極在拐角處相互影響嚴(yán)重，邊緣 失真大。一般制作的單面PSD器件的位置非線性度誤差為20 μ m左右。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為解決單面PSD器件存在的兩對電極比較集中、相互影響嚴(yán)重、 邊緣失真大的缺陷，提供的一種雙面高精度PSD器件的制作方法。本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種雙面PSD器件的制造方法，其特征在于包括以下步驟(1)、基片選擇；(2)、初氧；(3)、光刻保護(hù)環(huán)掩模層；(4)、氧化擴(kuò)散一a、對保護(hù)環(huán)部分注磷；b、去除保護(hù)環(huán)掩模層；C、經(jīng)氧化，形成保護(hù)環(huán)；(5)、光刻上電極區(qū)掩模層；(6)、氧化擴(kuò)散二a、對上電極區(qū)掩模層中的上電極區(qū)注硼；b、去除上電極區(qū)掩模層；C、經(jīng)氧化，形成一對上電極P區(qū)；(7)、光刻下電極區(qū)掩模層；(8)、氧化擴(kuò)散三a、對下電極區(qū)掩模層中的下電極區(qū)注磷；b、去除下電極區(qū)掩模層；C、經(jīng)氧化，形成下電極N區(qū)；(9)、光刻光敏區(qū)掩模層；(10)、氧化擴(kuò)散四a、對光敏區(qū)掩模層中的光敏區(qū)注硼；
b、去除光敏區(qū)掩模層；C、經(jīng)氧化，形成光敏區(qū)；(11)、光刻背面引線孔掩模層，并腐蝕背面引線孔的N區(qū)部分；(12)、光刻正面引線孔掩模層，并腐蝕正面引線孔的P區(qū)部分；(13)、正反面濺純鋁去除正反面引線孔掩模層，然后正反面濺射鋁電極層；(14)、光刻正面鋁電極掩模層，然后把裸露的鋁層腐蝕掉，剩下與P區(qū)相連的上電 極；(15)、光刻背面鋁電極掩模層，然后把裸露的鋁層腐蝕掉，剩下與N區(qū)相連的下電 極；(16)、去除正反面鋁電極掩模層，然后合金，完成雙面PSD器件的制作。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)(1)用本發(fā)明方法制作出的雙面PSD器件，具有很高的靈敏度、良 好的瞬態(tài)響應(yīng)特性、線性度好、結(jié)構(gòu)緊密。(2)制作的雙面PSD器件分辨率是單面PSD器 件分辨率的兩倍，器件邊緣的線性度也得到了較大提高，其主要參數(shù)如下響應(yīng)度940nm， 0. 6A/W ；位置非線性度誤差=IOym0下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。


圖1是本發(fā)明的工藝流程圖；圖2a 圖2η是制作雙面PSD器件的各主要步驟的截面示意圖；圖3是雙面PSD器件正面示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供的一種雙面PSD器件的制造方法，其工藝流程如圖1所示。具體流程步驟如下1)基片選擇基片選擇為4寸單面拋光N型硅片1，電阻率1000 Ω · cm。2)初氧
利用氧化技術(shù)獲得初氧層2，圖2a所示。氧化溫度1000°C ；氧化時間10分鐘干02+20分鐘濕02+10分鐘干O2 ；氧化層厚 度2000 Ao3)光刻保護(hù)環(huán)掩模層3利用光刻技術(shù)制作出保護(hù)環(huán)掩模層3，如圖2b所示。勻膠選用正性光刻膠。為保證光刻膠與硅片的粘附性，先在硅片表面用增粘劑進(jìn) 行增粘處理，然后旋轉(zhuǎn)涂膠，膠厚1. O μ m。前烘將涂覆好光刻膠的硅片放入充氮烘箱中，溫度90°C，時間30分鐘。曝光用光刻掩模版在光刻機(jī)上進(jìn)行圖形套準(zhǔn)曝光。顯影顯影液采用四甲基氫氧化銨的水溶液，顯影時間1分鐘。去離子水沖洗后離 心干燥，去離子水電阻率彡17ΜΩ. cm。
后烘將顯影后的硅片放入充氮烘箱中，溫度150°C，時間為30分鐘。腐蝕用6 1的氟化胺與氫氟酸的混合溶液腐蝕氧化層，時間為2分鐘；4)氧化擴(kuò)散一a、在圖2b的基礎(chǔ)上，對保護(hù)環(huán)部分注磷劑量5E+14 ；能量50Kev ；b、去除保護(hù)環(huán)掩模層3;c、氧化溫度1100°C ；氧化時間10分鐘干02+30分鐘濕O2+10分鐘干O2 ；氧化層 厚度:8000 Ao通過上述氧化擴(kuò)散制作出上保護(hù)環(huán)4，如圖2c所示。5)光刻上電極區(qū)掩模層5，如圖2d所示。勻膠選用正性光刻膠。為保證光刻膠與硅片的粘附性，先在硅片表面用增粘劑進(jìn) 行增粘處理，然后旋轉(zhuǎn)涂膠，膠厚1. O μ m。前烘將涂覆好光刻膠的硅片放入充氮烘箱中，溫度90°C，時間30分鐘。曝光用光刻掩模版在光刻機(jī)上進(jìn)行圖形套準(zhǔn)曝光。顯影顯影液采用四甲基氫氧化銨的水溶液，顯影時間1分鐘。去離子水沖洗后離 心干燥，去離子水電阻率彡17M Ω. cm0后烘將顯影后的硅片放入充氮烘箱中，溫度150°C，時間為30分鐘。腐蝕用6 1的氟化胺與氫氟酸的混合溶液腐蝕氧化層，時間為8分鐘。6)氧化擴(kuò)散二 a、在圖2d的基礎(chǔ)上，對上電極區(qū)掩模層中的上電極區(qū)注硼，能量30KeV，劑量 4E+13 ；b、去除上電極區(qū)掩模層5 ；c、氧化溫度1000°C;氧化時間10分鐘干O2+10分鐘濕O2+10分鐘干O2 ；氧化層 厚度1500 Ao通過上述氧化擴(kuò)散制作出一對上電極P區(qū)，如圖2e所示。7)光刻下電極區(qū)掩模層6，在基片1背面制作出下電極區(qū)掩模層圖形，如圖2f所示。背面勻膠選用正性光刻膠。為保證光刻膠與硅片的粘附性，先在硅片表面用增粘 劑進(jìn)行增粘處理，然后旋轉(zhuǎn)涂膠，膠厚1. O μ m。前烘將涂覆好光刻膠的硅片放入充氮烘箱中，溫度90°C，時間30分鐘。背面曝光采用雙面光刻機(jī)進(jìn)行圖形套準(zhǔn)曝光。同正面的電極區(qū)套準(zhǔn)，該掩模的對 準(zhǔn)符號與其它掩模存在鏡像關(guān)系。光刻時，首先將此次光刻的掩膜版的套準(zhǔn)符號用背面套 準(zhǔn)程序記憶下來，且圖像停留在顯示器上。其次，將需要背面光刻的硅片正面朝下放在承片 臺上。最后，用背面光刻的顯微鏡將硅片上的套準(zhǔn)符號和記憶的掩膜版套準(zhǔn)符號套準(zhǔn)，顯示 器上可見兩者套準(zhǔn)，即可曝光。顯影顯影液采用四甲基氫氧化銨的水溶液，顯影時間1分鐘。去離子水沖洗后離 心干燥，去離子水電阻率彡17ΜΩ. cm。后烘將顯影后的硅片放入充氮烘箱中，溫度為150°C，時間為30分鐘。腐蝕用6 1的氟化胺與氫氟酸的混合溶液腐蝕氧化層，時間為1. 5分鐘；8)氧化擴(kuò)散三
a、在圖2f的基礎(chǔ)上，對下電極區(qū)掩模層中的下電極區(qū)注磷，劑量6E+11 ；能量60Kev；b、去除下電極區(qū)掩模層6 ；c、氧化溫度1000°C ；氧化時間10分鐘干O2+10分鐘濕O2+10分鐘干O2 ；氧化層 厚度1500 Ao通過上述氧化擴(kuò)散制作出下電極N區(qū)，如圖2g所示。9)光刻光敏區(qū)掩模層7 利用光刻技術(shù)，獲得光敏區(qū)掩模層7的圖形，如圖2h所示。勻膠選用正性光刻膠。為保證光刻膠與硅片的粘附性，先在硅片表面用增粘劑進(jìn) 行增粘處理，然后旋轉(zhuǎn)涂膠，膠厚1. O μ m。前烘將涂覆好光刻膠的硅片放入充氮烘箱中，溫度90°C，時間30分鐘。曝光用光刻掩模版在光刻機(jī)上進(jìn)行圖形套準(zhǔn)曝光。顯影顯影液采用四甲基氫氧化銨的水溶液，顯影時間1分鐘。去離子水沖洗后離 心干燥，去離子水電阻率彡17ΜΩ. cm。后烘將顯影后的硅片放入充氮烘箱中，溫度150°C，時間為30分鐘。腐蝕用6 1的氟化胺與氫氟酸的混合溶液腐蝕氧化層，時間為1.5分鐘。10)氧化擴(kuò)散四a、在圖2h的基礎(chǔ)上，對光敏區(qū)掩模層中的光敏區(qū)注硼，能量30KeV ；劑量 4E+12 ；b、去除光刻光敏區(qū)掩模層7 ；C、氧化，溫度1000°C;氧化時間10分鐘干02+10分鐘濕02+10分鐘干02+10分鐘 N2 ；氧化層厚度1500 A0通過上述氧化擴(kuò)散制作出光敏區(qū)8，如圖2i以及圖3所示。11)光刻背面引線孔掩模層10利用光刻技術(shù)，在基片背面制作出下電極引線孔掩模層10，如圖2j所示。背面勻膠選用正性光刻膠。為保證光刻膠與硅片的粘附性，先在硅片表面用增粘 劑進(jìn)行增粘處理，然后旋轉(zhuǎn)涂膠，膠厚1. O μ m。前烘將涂覆好光刻膠的硅片放入充氮烘箱中，溫度90°C，時間30分鐘。背面曝光采用雙面光刻機(jī)進(jìn)行圖形套準(zhǔn)曝光。同正面的光敏區(qū)套準(zhǔn)，該掩模的對 準(zhǔn)符號與其它掩模存在鏡像關(guān)系。顯影顯影液采用四甲基氫氧化銨的水溶液，顯影時間1分鐘。去離子水沖洗離心 干燥。后烘將顯影后的硅片放入充氮烘箱中，溫度為150°C，時間為30分鐘。腐蝕背面引線孔用6 1的氟化胺與氫氟酸的混合溶液腐蝕背面引線孔中N極 的氧化層，時間為2分鐘。12)光刻正面引線孔掩模層9利用光刻技術(shù)，在基片正面制作出上電極引線孔掩模層9，如圖2j所示。勻膠選用正性光刻膠。為保證光刻膠與硅片的粘附性，先在硅片表面用增粘劑進(jìn) 行增粘處理，然后旋轉(zhuǎn)涂膠，膠厚1. O μ m。
前烘將涂覆好光刻膠的硅片放入充氮烘箱中，溫度90°C，時間30分鐘。曝光用光刻掩模版在光刻機(jī)上進(jìn)行圖形套準(zhǔn)曝光。顯影顯影液采用四甲基氫氧化銨的水溶液，顯影時間1分鐘。去離子水沖洗后離 心干燥。后烘將顯影后的硅片放入充氮烘箱中，溫度150°C，時間為30分鐘。腐蝕正面引線孔用6 1的氟化胺與氫氟酸的混合溶液腐蝕正面孔中P極的氧 化層，時間為2分鐘。13)正反面濺純鋁去除正反面引線孔掩模層9、10 ；利用濺射技術(shù)獲得正反面1.2 μ m鋁電極層11，如 圖業(yè)所示。濺射功率為9000瓦，時間為70秒。14)光刻正面鋁電極掩模層12，即在基片正面制作出上電極掩模層12。勻膠選用正性光刻膠。為保證光刻膠與硅片的粘附性，先在硅片表面用增粘劑進(jìn) 行增粘處理，然后旋轉(zhuǎn)涂膠，膠厚1. 5 μ m。前烘將涂覆好光刻膠的硅片放入充氮烘箱中，溫度90°C，時間為30分鐘。曝光用光刻掩模版在光刻機(jī)上進(jìn)行圖形套準(zhǔn)曝光。顯影顯影液采用四甲基氫氧化銨的水溶液，顯影時間1分鐘。去離子水沖洗后離 心干燥。后烘將顯影后的硅片放入充氮烘箱中，溫度150°C，時間為60分鐘。腐蝕正面鋁用50°C的磷酸，腐蝕時間為10分鐘。把裸露的鋁層腐蝕掉，剩下與P 區(qū)相連的上電極13，如圖21所示。15)利用光刻技術(shù)，在基片背面制作出下電極掩模層14。背面勻膠選用正性光刻膠。為保證光刻膠與硅片的粘附性，先在硅片表面用增粘 劑進(jìn)行增粘處理，然后旋轉(zhuǎn)涂膠，膠厚1. 5 μ m。前烘將涂覆好光刻膠的硅片放入充氮烘箱中，溫度90°C，時間30分鐘。背面曝光采用雙面光刻機(jī)進(jìn)行圖形套準(zhǔn)曝光。同正面的上電極版次套準(zhǔn)，該掩模 的對準(zhǔn)符號與其它掩模存在鏡像關(guān)系。顯影顯影液采用四甲基氫氧化銨的水溶液，顯影時間1分鐘。去離子水沖洗后離 心干燥。后烘將顯影后的硅片放入充氮烘箱中，溫度為150°C，時間為60分鐘。腐蝕背面鋁用50°C的磷酸，腐蝕時間為10分鐘。把裸露的鋁層腐蝕掉，剩下與N 區(qū)相連的下電極15，如圖ail所示。16)去膠、合金，即去除正反面鋁電極掩模層12、14，然后合金。合金溫度400°C，時間30分鐘并通H2，完成雙面PSD器件的制作，如圖2η所示。
權(quán)利要求
1. 一種雙面PSD器件的制造方法，其特征在于包括以下步驟(1)、基片選擇;(2)、初氧；(3)、光刻保護(hù)環(huán)掩模層(3)；(4)、氧化擴(kuò)散一a、對保護(hù)環(huán)部分注磷；b、去除保護(hù)環(huán)掩模層(3)；c、經(jīng)氧化，形成保護(hù)環(huán)(4)；(5)、光刻上電極區(qū)掩模層(5)；(6)、氧化擴(kuò)散二a、對上電極區(qū)掩模層中的上電極區(qū)注硼；b、去除上電極區(qū)掩模層(5)；C、經(jīng)氧化，形成一對上電極P區(qū)；(7)、光刻下電極區(qū)掩模層(6)；(8)、氧化擴(kuò)散三a、對下電極區(qū)掩模層中的下電極區(qū)注磷；b、去除下電極區(qū)掩模層(6)；c、經(jīng)氧化，形成下電極N區(qū)；(9)、光刻光敏區(qū)掩模層(7)；(10)、氧化擴(kuò)散四a、對光敏區(qū)掩模層中的光敏區(qū)注硼；b、去除光敏區(qū)掩模層(7)；c、經(jīng)氧化，形成光敏區(qū)(8)；(11)、光刻背面引線孔掩模層(10)，并腐蝕背面引線孔的N區(qū)部分；(12)、光刻正面引線孔掩模層(9)，并腐蝕正面引線孔的P區(qū)部分；(13)、正反面濺純鋁去除正面引線孔掩模層(9)及反面引線孔掩模層(10)，然后正反面濺射鋁電極層 (11)；(14)、光刻正面鋁電極掩模層(12)，然后把裸露的鋁層腐蝕掉，剩下與P區(qū)相連的上電 極(13)；(15)、光刻背面鋁電極掩模層(14)，然后把裸露的鋁層腐蝕掉，剩下與N區(qū)相連的下電 極(15)；(16)、去除正面鋁電極掩模層(12)及反面鋁電極掩模層(14)，然后合金。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種雙面PSD器件的制造方法，包括以下步驟(1)基片選擇；(2)初氧；(3)光刻保護(hù)環(huán)掩模層；(4)氧化擴(kuò)散一；(5)光刻上電極區(qū)掩模層；(6)氧化擴(kuò)散二；(7)光刻下電極區(qū)掩模層；(8)氧化擴(kuò)散三；(9)光刻光敏區(qū)掩模層；(10)氧化擴(kuò)散四；(11)光刻背面引線孔掩模層；(12)光刻正面引線孔掩模層；(13)正反面濺純鋁；(14)光刻正面鋁電極掩模層；(15)光刻背面鋁電極掩模層；(16)去除正反面鋁電極掩模層，然后合金，完成雙面PSD器件的制作。用本發(fā)明方法制作出的雙面PSD器件，具有很高的靈敏度、良好的瞬態(tài)響應(yīng)特性，分辨率是單面PSD器件分辨率的兩倍，器件邊緣的線性度也得到了較大提高。
文檔編號H01L31/18GK102110738SQ20091025152
公開日2011年6月29日 申請日期2009年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月25日
發(fā)明者余飛, 劉善喜, 汪繼芳 申請人:華東光電集成器件研究所