一种新型多晶硅薄膜齐纳二极管及制作方法技术

本发明专利技术公开了一种新型多晶硅薄膜齐纳二极管及制作方法，包括：衬底以及在衬底上依次生长钝化层A和多晶硅薄膜；在多晶硅薄膜部分区形成的N型掺杂区；在多晶硅薄膜另一部分进行的P型掺杂区；钝化层B，该钝化层位于多晶硅薄膜的上表面区域；N型掺杂区上的电极，该电极位于N型掺杂区的上方以及部分钝化层的上方；P型掺杂区上的电极，该电极位于P型掺杂区的上方以及部分钝化层的上方，在利用激光退火对N型掺杂剂与P型掺杂剂进行激活，改善了传统的高温炉激活工艺问题，时间短，灵活性高。

A new polysilicon film zener diode and manufacturing method thereof

The invention discloses a novel polycrystalline silicon thin film zener diode and manufacturing method, which comprises a substrate and a passivation layer on the substrate in the growth of A and polycrystalline silicon thin film; N type doping area is formed on the polysilicon film section; in another part of the polycrystalline silicon thin film P doped region; B passivation layer, the passivation layer is located polycrystalline silicon thin film on the surface of the electrode region; N doped region, the electrode is located on the N type doped region and the top portion of the passivation layer above the electrode; P doped region, the electrode is located on the P type doped region and the top portion of the passivation layer above, on the N type dopant doped with P agent for activation by laser annealing, improved the conventional high temperature furnace activation process, short time, high flexibility.

【技术实现步骤摘要】
一种新型多晶硅薄膜齐纳二极管及制作方法
本专利技术涉及半导体器件的制作领域，具体涉及一种新型多晶硅薄膜齐纳二极管及制作方法。
技术介绍
齐纳二极管由于其稳压作用，在稳压电源中作为基准电压源或用在过电压保护电路中作为保护二极管。传统的齐纳二极管掺杂后，多采用在真空环境中，高温炉中退火处理得到N型与P型掺杂区。结合器件的制备工艺、生产成本以及与GaN等功率器件等集成问题，传统高温炉退火齐纳二极管存在以下几个缺点：(1)高温炉加热退火，晶格损伤修复率低，电激活率低，而且杂质也会因为热扩散而发生改变。(2)高温炉加热退火，需要在真空环境高温炉长时间退火，环境相对复杂，耗时也比较长，在生产方面，不利于产量的提高。(3)高温炉处理，容易引起硅片变形，增加后面工艺加工的难度。(4)若与GaN等功率器件片内集成实现稳压作用时，高温退火工艺只能在GaN等功率器件金属化前进行，限制了集成工艺。
技术实现思路
针对以上问题，本专利技术提供了一种新型多晶硅薄膜齐纳二极管及制作方法，其主要特征是在利用激光退火对N型掺杂剂与P型掺杂剂进行激活，改善了传统的高温炉激活工艺问题，时间短，灵活性高，可以有效解决
技术介绍
中的问题。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种新型多晶硅薄膜齐纳二极管及制作方法，包括：衬底以及在衬底上依次生长钝化层A和多晶硅薄膜；在多晶硅薄膜部分区形成的N型掺杂区；在多晶硅薄膜另一部分进行的P型掺杂区；钝化层B，该钝化层位于多晶硅薄膜的上表面区域；N型掺杂区上的N区电极，该电极位于N型掺杂区的上方以及部分钝化层A的上方；P型掺杂区上的电极，该电极位于P型掺杂区的上方以及部分钝化层B的上方。优选的，所述衬底的材料为Si材料；所述钝化层A的材料为SiO2、Si3N4、AlN、Al2O3、MgO、Sc2O3、TiO2、HfO2、BCB、ZrO2、Ta2O5和La2O3；所述多晶硅薄膜为原位掺杂或者本征多晶硅薄膜；PN结的对数为1，或者大1的任何整数。优选的，所述N区电极的材料为Si、Ti、Al、Ni、Mo、Pt、Pd、Au、W、TiW、TiN及它们之间的任意组合；所述P区电极的材料为Si、Ti、Al、Ni、Mo、Pt、Pd、Au、W、TiW、TiN及它们之间的任意组合。另外本专利技术还设计了一种新型多晶硅薄膜齐纳二极管及制作方法的制作方法，包括以下步骤：S1、在衬底上生长钝化层A，在钝化层A上形成多晶硅薄膜；S2、在多晶硅薄膜的部分区形成N型掺杂区；S3、在多晶硅薄膜区的另一部分区域形成P型掺杂区；S4、在多晶硅薄膜区上方形成钝化层B；S5、在N型掺杂区形成N区N区电极；S6、在P型掺杂区形成P区电极。优选的，所述衬底的材料为Si、金刚石或SiC材料；所述多晶硅薄膜生长方式为高温CVD方式；所述多晶硅薄膜厚度为10nm～1um；所述N型掺杂区的掺杂剂浓度为1017-1022/cm-3；所述N型掺杂区的掺杂剂的激活工艺为激光退火；所述P型掺杂区的掺杂剂浓度为1017-1022/cm-3。优选的，所述多晶硅薄膜上方钝化层B的材料为的材料为SiO2、Si3N4、AlN、Al2O3、MgO、Sc2O3、TiO2、HfO2、BCB、ZrO2、Ta2O5和La2O3。优选的，所述N型掺杂区电极、P型掺杂区电极的制备方法为溅射或蒸发；所述N型掺杂区通过原位掺杂或者注入的方式进行掺杂；所述N型掺杂区的掺杂剂为磷、砷等杂质；所述N型掺杂区的掺杂剂通过原位掺杂或者注入的方式进行掺杂。优选的，还包括在同一晶片上通过刻蚀形成台面与其他新型多晶硅薄膜齐纳二极管隔离的步骤。优选的，所述P型掺杂区的掺杂剂的激活方式为激光退火激活；所述P型掺杂区通过原位掺杂或者注入掺杂的方式进行掺杂。优选的，所述P型掺杂区的掺杂剂为硼或者其他杂质源。本专利技术的有益效果：(1)利用激光退火工艺，改善传统工艺中损伤修复率与电激活率；(2)利用激光退火工艺，退火时间短，速度快，效率高，有利于器件制备成本的降低；(3)采用激光退火工艺，在退火过程中无需真空环境，可以在大气中进行，条件简化；(4)省略高温炉处理，避免硅片变形，同时可以使该齐纳二极管的制备与GaN等功率器件的制备工艺兼容，实现片内集成，具有广泛的应用前景。附图说明为使本专利技术的目的、内容、优点更加清楚明白，下面将参照附图结合优选实施例进行详细说明，其中：图1为本专利技术施例的新型多晶硅薄膜齐纳二极管结构的示意图；图2-图12为依据实施方案制备工艺流程图(以注入掺杂为例，且PN结对数大于1)。图中的标号为：100-衬底；200-钝化层A；300-多晶硅薄膜；400-钝化层B；500-N区电极；600-P区电极；301-N型掺杂区；302-P型掺杂区；401-部分钝化层A；402-部分钝化层B；具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施方案：如图2所示，在衬底100上淀积钝化层A200。钝化层A200为SiO2、Si3N4、AlN、Al2O3、MgO、Sc2O3、TiO2、HfO2、BCB、ZrO2、Ta2O5和La2O3。淀积钝化层A200的方式为溅射或者是化学气相沉积等。钝化层A200的厚度为20nm-1μm；如图2所示，在钝化层A200上淀积多晶硅薄膜300，淀积的方式为CVD等工艺。多晶硅薄膜300的20nm-1μm；如图3所示，在多晶硅薄膜层300上淀积牺牲层305，牺牲层305为SiO2、Si3N4、AlN、Al2O3、MgO、Sc2O3、TiO2、HfO2、BCB、ZrO2、Ta2O5和La2O3。淀积钝化层B400的方式为溅射或者是化学气相沉积等。牺牲层305的厚度为5nm-100nm如图4所示，进行N掺杂注入，注入的杂质源为磷或者砷，注入的剂量为E13～E18/cm3，注入能量为20～400千电子伏；如图5所示，利用刻蚀腐蚀工艺去除牺牲层，并利用激光退火工艺进行激活。如图6所示，利用光刻、等离子体干法刻蚀技术或者湿法腐蚀技术，刻蚀部分多晶硅薄膜区，形成台面304，实现器件之间的隔离。如图7所示，在多晶硅薄膜300区淀积P型注入牺牲层305，牺牲层305为SiO2、Si3N4、AlN、Al2O3、MgO、Sc2O3、TiO2、HfO2、BCB、ZrO2、Ta2O5和La2O3等。淀积牺牲层305的方式为溅射或者是化学气相沉积等。牺牲层305的厚度为20nm-1μm。如图8所示，利用光刻、干法刻蚀或者湿发腐蚀等工艺，为P型注入开窗口306。如图9所示，进行N掺杂注入，注入的杂质源为硼或者镓等，注入的剂量为E13～E18/cm3，注入能量为20～400kev；如图10所示，利用刻蚀腐蚀工艺去除牺牲层，并利用激光退火工艺进行激活。如图11所示，淀积钝化性400。钝化层B400为SiO2、Si3N4、AlN、Al2O3、MgO、Sc2O3、TiO2、HfO2、BCB、ZrO2、Ta2O5和La2O3。淀积钝化层B400的方式为溅射或者是化学气相沉积等。钝化层B400的厚度为20nm-1μm；如图12所示，利用光刻，等离子体干法刻蚀技术或者湿法腐蚀技术，在钝化层B400上制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型多晶硅薄膜齐纳二极管及制作方法，其特征在于，包括：衬底(100)以及在衬底(100)上依次生长钝化层A(200)和多晶硅薄膜(300)；在多晶硅薄膜部分区形成的N型掺杂区(301)；在多晶硅薄膜另一部分进行的P型掺杂区(302)；钝化层B(400)，该钝化层位于多晶硅薄膜(300)的上表面区域；N型掺杂区(301)上的N区电极(500)，该电极位于N型掺杂区(301)的上方以及部分钝化层A(401)的上方；P型掺杂区(302)上的电极，该电极位于P型掺杂区(302)的上方以及部分钝化层B(402)的上方。

【技术特征摘要】
1.一种新型多晶硅薄膜齐纳二极管及制作方法，其特征在于，包括：衬底(100)以及在衬底(100)上依次生长钝化层A(200)和多晶硅薄膜(300)；在多晶硅薄膜部分区形成的N型掺杂区(301)；在多晶硅薄膜另一部分进行的P型掺杂区(302)；钝化层B(400)，该钝化层位于多晶硅薄膜(300)的上表面区域；N型掺杂区(301)上的N区电极(500)，该电极位于N型掺杂区(301)的上方以及部分钝化层A(401)的上方；P型掺杂区(302)上的电极，该电极位于P型掺杂区(302)的上方以及部分钝化层B(402)的上方。2.根据权利要求1所述的一种新型多晶硅薄膜齐纳二极管及制作方法，其特征在于，所述衬底(100)的材料为Si材料；所述钝化层A(200)的材料为SiO2、Si3N4、AlN、Al2O3、MgO、Sc2O3、TiO2、HfO2、BCB、ZrO2、Ta2O5和La2O3；所述多晶硅薄膜(300)为原位掺杂或者本征多晶硅薄膜；PN结的对数为1，或者大1的任何整数。3.根据权利要求1所述的一种新型多晶硅薄膜齐纳二极管及制作方法，其特征在于，所述N区电极(500)的材料为Si、Ti、Al、Ni、Mo、Pt、Pd、Au、W、TiW、TiN及它们之间的任意组合；所述P区电极(600)的材料为Si、Ti、Al、Ni、Mo、Pt、Pd、Au、W、TiW、TiN及它们之间的任意组合。4.一种新型多晶硅薄膜齐纳二极管及制作方法的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、在衬底(100)上生长钝化层A(200)，在钝化层A(200)上形成多晶硅薄膜(300)；S2、在多晶硅薄膜(300)的部分区形成N型掺杂区(301)；S3、在多晶硅薄膜区(300)的另一部分区域形成P型掺杂区(302)；S4、在多晶硅薄膜区(300)上方形成钝化层B(400)；S5、在N型掺杂区(301)形成N区N...

【专利技术属性】
技术研发人员：何志，
申请(专利权)人：佛山芯光半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44