一种制备全部覆盖侧面电极的方法技术

本发明专利技术公开了一种制备全部覆盖侧面电极的方法，属于光电子技术领域。步骤包括：A．清洗干燥；B．沉积钝化层；C．光刻刻蚀区；D．台面刻蚀；E．沉积金属；F．腐蚀钝化层；G．退火。通过本制备方法制备的侧面电极全部覆盖的微纳电子器件，可以降低电极接触所产生的非线性结电容和接触电阻，降低由电极接触带来的器件损耗，提升器件性能和稳定性；同时，本制备方法简单，电极可靠性高。

【技术实现步骤摘要】
一种制备全部覆盖侧面电极的方法
本专利技术涉及一种制备全部覆盖侧面电极的方法，具体涉及一种制备微纳电子器件上侧面电极全部覆盖的方法，属于光电子

技术介绍
微纳电子器件是指利用微纳级加工和制备技术，如：光刻、外延、微细加工、自组装生长及分子合成技术等，设计制备而成的具有微纳级尺度和特定功能的电子器件。其中，纳米技术是一门在0.1～100um尺度空间内,对电子、原子和分子的运动规律和特性进行研究并加以应用的高科技学科，它的目标是用单原子、分子制造具有特定功能的产品。国内外科技界已普遍认为纳米技术已成为当今研究领域中最富有活力、对未来经济和社会发展有着十分重要的研究对象。纳米科技正在推动人类社会产生巨大的变革,它不仅将促使人类认识的革命,而且将引发一场新的工业革命。而在微纳技术电子器件的实际使用过程中，微纳技术电子器的侧面电极接触会带来器件的损耗，也影响微纳技术电子器性能和稳定性。目前，侧面电极的制备方法主要是针对于大尺寸台阶侧面，而未出现台阶侧面高度小于100um的小尺寸器件侧面电极的制备方法，而在微纳电子器件加工中，能够实现台阶侧面电极全部覆盖和部分覆盖，对提升微纳电子器件性能及开拓微纳电子器件结构的设计方法具有非常重要的意义。微纳电子器件侧面电极的制备方法，属于半导体微纳工艺中的精细加工，由于微纳电子器件的加工尺寸小，工艺对准精度要求高，致使微纳电子器件的侧面电极问题关注的较少，几乎无相关报道。纳米电子器件侧面电极存在方式及制备方法为领域内亟需解决的问题。国知局于2018年05月29日公开了一种公开号为CN108089381A，专利名称为“侧面电极制作方法”的专利技术专利文献，公开：在多个正面电极侧面和两玻璃基板侧面形成侧面电极层，所述两玻璃基板设置在所述多个正面电极两侧；对所述侧面电极层进行激光刻蚀形成多个侧面电极，所述多个侧面电极分别与对应的正面电极电连接。根据该申请实施例提供的技术方案，通过将玻璃基板上的电路转移到侧面上与正面电极相连接，从而将原有的玻璃基板上的绑定区域取消，实现了显示器的超窄边框的设计，可以广泛应用于小尺寸产品，但该方法需要用多个玻璃基板进行固定，且只能在玻璃基板上进行侧面电极加工，尺寸也在毫米量级，不需要用到微纳加工工艺，主要针对显示器边框，不涉及微纳电子器件。于2009年09月18日公开了一种公开号为CN101916636A，专利名称为“贴片凹式电极网络电阻的侧面电极形成工艺”的专利技术专利，公开：印刷正面电极后通过灌孔方式形成侧面电极导通层(即原有技术的侧面电极的上部)，之后采用掩膜溅射的方式薄膜状地溅射形成背面电极和穿孔孔壁溅射层，通过穿孔孔壁的溅射层完全覆盖侧面电极导通层而形成有效侧面电极，克服了传统工艺中可能存在因绝缘基板的翘曲及灌孔路径不一致问题使电阻的正面电极及背面电极不能完全连接形成导通的侧面电极的缺点，极大地降低了质量隐患；又溅射层采用贱金属合金材料其成本及用量较低，有效降低了生产成本，增强了产品市场竞争力。但该侧面电极的制备工艺适用于贴片凹式电极网络电阻，针对于微纳电子器件的侧面电极制备而言，而不适应，故还是未出现性能稳定及可靠性高的侧面电极制备方法。
技术实现思路
微纳电子器件台阶侧面电极全部覆盖和部分覆盖对于电极面积或特定要求的微纳电子器件来说区别很大，对微纳电子器件性能有决定性的影响，增大或减小侧面电极面积能提升器件的某些性能，比如：减小电极面积，能降低电容；又比如：增大电极面积，能改善器件的电流分布等。本专利技术在不改变半导体原材质量的基础上，针对微纳电子器件的侧面电极制备方法不足，而提出了一种制备全部覆盖侧面电极的方法，最终得到一种侧面电极全部覆盖的微纳电子器件。通过本制备方法所得的微纳电子器件侧面电极可以降低电极接触所产生的非线性结电容和接触电阻，降低由电极接触带来的器件损耗，提升器件性能和稳定性；同时，本制备方法简单，电极可靠性高。为了实现上述技术目的，提出如下技术方案：一种制备全部覆盖侧面电极的方法，包括如下步骤：A．清洗干燥：将半导体原材依次在MOS级丙酮溶液中利用20～90KHz超声波清洗5min，然后在MOS级异丙醇溶液中利用20～90KHz超声波清洗5min，再在去离子水中利用20～90KHz超声波清洗10min，以此重复3次；最后，采用高纯氮气吹干；B．沉积钝化层：利用PECVD法或薄膜沉积法的沉积技术，在经步骤A处理后的半导体原材表面沉积氧化硅或氮化硅，得到钝化层，钝化层厚度为200～5000nm。钝化层厚度增加，干法刻蚀半导体原材的深度也增加,故根据实际需求，而调整钝化层厚度；C．光刻：利用光刻技术，在钝化层上进行光刻处理，光刻出台面刻蚀区，得到具有40～80°倾斜角的光刻胶结构；为保证刻蚀的台面结构为倾斜台面，包括如下条件：在光刻技术中，选用光刻胶种类为AZ6130或AZ5214，匀胶厚度为1.5～5um，前烘时间为60～140s，曝光时间为3.5～8s，显影时间为35～51s；D．台面刻蚀：利用刻蚀技术，在经步骤C处理后的半导体原材上刻蚀出台面陡直度为40～80°的台阶；台阶深度1～30um，台阶具体深度可根据微纳电子器件的实际需求而确定，同时，为保证台面侧面电极的良好接触性质，设定台面陡直度为40～80°；E．沉积金属：利用薄膜沉积法，在台阶上逐层沉积金属电极材料，并形成多层金属；然后，浸泡在MOS级丙酮溶液中，直至光刻胶溶解；最后，剥离附着在光刻胶上的金属，于半导体原材侧面形成接触电极；F．腐蚀钝化层：将经步骤E所得侧面形成接触电极的半导体原材置于氢氟酸缓冲液中，至腐蚀完全，除钝化层，最后形成侧面电极初品；氢氟酸缓冲液为HF与NH4F混合溶液，比例为NH4F：HF=5:1；G．退火：对侧面电极初品进行在进行退火处理，得侧面电极终品。进一步的，在步骤D中，所述刻蚀方法包括干法刻蚀及湿法刻蚀中的一种或者两种同时使用。进一步的，在步骤E中，所述薄膜沉积法为电子束蒸发技术或磁控溅射技术。进一步的，在步骤E中，所述金属为电极材料，具体与半导体原材有关，例如n-GaAs所用金属为Ti/Au，p-GaAs所用金属为Au/Ge/Ni/Au，n-GaN所用金属为Ti/Pt/Au，p-GaN所用金属为Ni/Au。进一步的，在步骤G中，退火处理具体包括：将侧面电极初产品以20～30℃/min速率加热至350～500℃，保持3～5min，然后以10～20℃/min速率冷却至20～100℃。采用本技术方案，带来的有益技术效果为：1）本制备方法通过调节光刻参数，形成各种光刻胶梯形掩膜，刻蚀出具有倾斜角度的钝化层，进而刻蚀出具有倾斜角度的台阶，并通过具体的刻蚀工艺调节台阶的倾斜角度，增加了金属电极的覆盖方式。本制备方法得到一种侧面电极全部覆盖的微纳电子器件，增大电极面积，能改善器件的电流分布等，满足实际需求；2）通过本制备方法所制得的微纳电子器件侧面电极可以降低电极接触所产生的非线性结电容和接触电阻；同时，本制备方法简单，电极可靠性高。在本制备过程中，在刻蚀出台面前，采用二氧化硅或氮化硅薄膜材料对待刻蚀材料的表面进行保护，保证了侧面电极良好的接触性能；制备呈正梯形的台面，使得电极的接触区域只限制在半导体原材侧面区，半导体原材其余表面无电极材料，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备全部覆盖侧面电极的方法，其特征在于，包括如下步骤：A．将半导体原材清洗干燥；B．在经步骤A处理后的半导体原材表面沉积钝化层；C．在钝化层上进行光刻处理，得到具有倾斜角度的光刻胶结构；光刻处理过程中，匀胶厚度为1.5～5um，前烘时间为60～140s，曝光时间为 3.5～8s ，显影时间为35～51s； D．在经步骤C处理后的半导体原材上刻蚀出台面陡直度为40～80°的台阶；E．在台阶上沉积金属，然后溶解光刻胶，于半导体原材侧面形成接触电极；F．将侧面形成接触电极的半导体原材腐蚀钝化层，形成侧面电极初品；G．将侧面电极初品进行退火处理，得侧面电极终产品。

【技术特征摘要】
1.一种制备全部覆盖侧面电极的方法，其特征在于，包括如下步骤：A．将半导体原材清洗干燥；B．在经步骤A处理后的半导体原材表面沉积钝化层；C．在钝化层上进行光刻处理，得到具有倾斜角度的光刻胶结构；光刻处理过程中，匀胶厚度为1.5～5um，前烘时间为60～140s，曝光时间为3.5～8s，显影时间为35～51s；D．在经步骤C处理后的半导体原材上刻蚀出台面陡直度为40～80°的台阶；E．在台阶上沉积金属，然后溶解光刻胶，于半导体原材侧面形成接触电极；F．将侧面形成接触电极的半导体原材腐蚀钝化层，形成侧面电极初品；G．将侧面电极初品进行退火处理，得侧面电极终产品。2.根据权利1所述的制备全部覆盖侧面电极的方法，其特征在于，在步骤A中，具体包括：将半导体原材依次在丙酮溶液中利用20～90KHz超声波清洗5min，在异丙醇溶液中利用20～90KHz超声波清洗5min，再在去离子水中利用20～90KHz超声波清洗10min，以此重复3次；然后，采用高纯氮气吹干。3.根据权利1所述的制备全部覆盖侧面电极的方法，其特征在于，在步骤B中，沉积钝化层方法为PECVD法或薄膜沉积法。4.根据权利1或3所述的制备全部覆盖侧面电极的方法，其特征在于，在步骤B...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文杰，谢武泽，李舒啸，安宁，李倩，曾建平，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院电子工程研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51