修整光电晶体管的光敏度的方法与流程

本发明涉及一种修整光电晶体管的光敏度的方法，该光电晶体管在基于晶圆的半导体工艺中生产，每个光电晶体管都具有后侧的集电极、嵌入集电极的基极、嵌入基极的发射极和前侧的金属化部(metallization)。

背景技术：

1、在光电晶体管中，基极-集电极过渡(base-collector transition)充当光电二极管，当光入射并且施加集电极-发射极电压时，该光电二极管会产生光电流，所述光电流由晶体管的电流增益因子放大为集电极-发射极电流，也称为集电极电流。电流增益因子和集电极电流主要取决于共同限定基极宽度的基极和发射极的植入深度，以及取决于基极和发射极的掺杂浓度。因此，在光电晶体管的生产中，致使半导体工艺尽可能稳定至关重要。

2、然而，无法完全避免这些参数的工艺变化、特别是晶圆与晶圆之间的工艺变化。这些工艺变化导致电流增益因子的相应变化，从而导致所生产的光电晶体管的光敏度发生相应变化，并因此导致光电晶体管不在集电极电流的期望分类范围(binning range)(在生产光电晶体管时的目的所在)内，而是在另一个可能没有需求的分类范围、特别是相邻的分类范围内。可用的光电晶体管的产量因此降低，从而增加生产成本。

技术实现思路

1、因此，本发明的基本目的是提供增加位于集电极电流的相应期望范围内的光电晶体管的产量的可能性。

2、该目的是通过具有独立权利要求1的特征的方法来满足，即通过一种修整光电晶体管的光敏度的方法，该光电晶体管在基于晶圆的半导体工艺中生产，每个光电晶体管都具有后侧的集电极、嵌入该集电极中的基极、嵌入该基极中的发射极、以及前侧的金属化部，该金属化部包括用于该发射极的至少一个接合焊盘且特别是修整结构，其中前侧的由该金属化部覆盖的区域限定相应光电晶体管的光不敏感区域，并且该前侧的无金属区域限定相应光电晶体管的光敏感区域，其中该方法包括下列步骤：测量该光电晶体管的集电极-发射极电流；以及根据所测量的集电极-发射极电流，通过改变由该金属化部覆盖的区域的尺寸、特别是通过移除该修整结构的至少一部分来改变、特别是增加该光敏感区域的尺寸。

3、根据本发明，位于集电极电流的相应期望范围内的光电晶体管的产量的增加不是通过减少半导体工艺中的工艺变化来实现的，而是通过修整光电晶体管的光敏度来实现的。作为所谓的后处理(post-processing)进行修整，并且实际上使得改变由金属化部覆盖的区域的尺寸，因此改变光敏感区域的尺寸。相反，通过后处理温度处理来修整光电晶体管的光敏度以引起发射极或基极的扩散并因此改变集电极电流是不可行的，因为光电晶体管的金属化部并不能承受该目的所需的高温。

4、金属化部优选包括修整结构，其中通过移除修整结构的至少一部分来改变由金属化部覆盖的区域的尺寸。然而，通常也可以通过在无金属区域中沉积额外的金属，例如通过所谓的剥离工艺(lift-off process)来改变由金属化部覆盖的区域的尺寸。然而，与移除修整结构的至少一部分相比，在无金属区域中沉积额外的金属更加复杂和/或昂贵。

5、为确定光敏感区域的尺寸必须改变的程度，预先测量光电晶体管的集电极-发射极电流。然后根据所测量的集电极-发射极电流确定光敏感区域的尺寸的变化程度。集电极-发射极电流的测量是在定义的测量条件下进行。一般来说，所测量的集电极-发射极电流可以是单个光电晶体管的单次测量的测量值。然而，所测量的集电极-发射极电流优选是根据在特别是布置为分布在晶圆上的不同光电晶体管处的多次测量所计算出的电流值，特别是平均值，在其计算过程中异常值(outlier)(特别是由于处理中的缺陷所导致的异常值)可以不予考虑。

6、特别规定，移除修整结构的至少一部分包括：根据所测量的集电极-发射极电流，使该修整结构的面积减少达与所测量的集电极-发射极电流相关联的修整面积，其中设置针对集电极-发射极电流的特别是正好三个相互邻接的测量值范围，不同尺寸的修整面积与该测量值范围相关联，其中相应修整面积的尺寸越大，落入相应测量值范围的该集电极-发射极电流越小。这不排除，从某个极限值开始，修整结构的面积不再减少，而是保持不变，即对应的测量值范围的修整面积为0％。设置的测量范围越多，能够越精细地修整光电晶体管的光敏度。

7、根据本发明的优选实施例，如果所测量的集电极-发射极电流位于预定的期望值范围内，则将修整结构的面积减少达预定的期望值修整面积，其中该预定的期望值范围在上方和下方分别与至少一个其他测量值范围邻接。因此，该方法设置成使得当半导体工艺中没有发生工艺变化时，将修整结构减少达预定的期望值修整面积。换言之，如果在生产期间没有发生工艺变化，则光电晶体管最初是失谐(detuned)的并且首先必须通过将修整结构减小达预定的期望值修整面积来进行调整。这种方法使得，如果发生工艺变化，可以在两个方向(即在电流增益因子过低的方向和电流增益因子过高的方向)上补偿光电晶体管的电流增益因子的相应偏差。预定的期望值修整面积特别是可以相当于修整结构的面积的50％。

8、优选的是，用于低于期望值范围的测量值范围或最低于该期望值范围的测量值范围的修整面积相当于修整结构的面积的100％，即，完全移除修整结构。由此能够实现光电晶体管的电流增益因子的最大可能变化。

9、进一步优选的是，用于高于期望值范围的测量值范围或最高于该期望值范围的测量值范围的修整面积相当于修整结构的面积的0％，即，修整结构的面积不减少，而是保持不变。一方面，由此能够实现光电晶体管的电流增益因子的最大可能变化，另一方面，由此能够节省用于移除修整结构的一部分的努力。

10、根据优选实施例，移除修整结构的至少一部分包括：根据所测量的集电极-发射极电流在光电晶体管的前侧涂覆光致抗蚀剂，并使用光掩模进行结构化，然后特别是通过湿式化学蚀刻或干式蚀刻移除相应修整结构的未由经结构化的光致抗蚀剂覆盖的区域，其中特别是剩余的金属化部由经结构化的光致抗蚀剂覆盖。这是一种针对修整结构或其部分的易于实施的移除工艺。

11、在这方面，特别规定，光掩模选自一组不同的光掩模、特别是选自一组正好两个不同的光掩模，该组不同的光掩模的在正性抗蚀剂的情况下可透光或在负性抗蚀剂的情况下不透光的区域的面积不同，所述区域被镜像到该修整结构的未由经结构化的光致抗蚀剂覆盖的区域中(特别是在相应的前述修整面积中)的光致抗蚀剂上。特别是，当设置正好三个上述测量值范围并且0％的修整面积与高于上述期望值范围的测量值范围相关联时，可以存在正好两个不同的光掩模。

12、根据一变体，测量光电晶体管的集电极-发射极电流可以包括：照射相应光电晶体管并且接通或断开相应基极。然而，根据另一变体，测量光电晶体管的集电极-发射极电流也可以包括接通相应基极并且对相应光电晶体管进行照射或不进行照射。测量是在规定的测量条件下进行，例如在5v的集电极-发射极电压下、和/或在1mw/cm2的照射强度下、和/或在950nm的波长下进行。在根据一个变体进行测量的情况下的上述期望值范围通常不同于根据另一变体进行测量的情况下的期望值范围。

13、金属化部可以在结构上具有用于发射极的接合焊盘和修整结构，且可选地还具有用于基极的接合焊盘和/或用于屏蔽电场的至少一个框架状结构，其中该修整结构与一个其他结构或多个其他结构分开形成，或与一个其他结构或多个其他结构中的至少一者连接、特别是与用于该基极的接合焊盘连接。相应框架状结构优选连接到该发射极的接合焊盘。

14、本发明还涉及一种光电晶体管，即修整后的光电晶体管，其可通过如上所述的方法获得，并且涉及一种光电晶体管，其在基于晶圆的半导体工艺中生产，该光电晶体管的光敏度可修整，且该光电晶体管具有后侧的集电极、嵌入该集电极中的基极、嵌入该基极中的发射极、以及前侧的金属化部，该金属化部包括用于该发射极的至少一个接合焊盘且特别是修整结构，其中前侧的由该金属化部覆盖的区域限定该光电晶体管的光不敏感区域，并且该前侧的无金属区域限定该光电晶体管的光敏感区域，其中可以测量集电极-发射极电流，并且其中可以根据所测量的集电极-发射极电流，通过改变由该金属化部覆盖的区域的尺寸、特别是通过移除该修整结构的至少一部分来改变、特别是增加该光敏感区域的尺寸。

15、本发明还涉及一种光耦合器，包括光发射器和光接收器，其中该光接收器配置成如上所述的光电晶体管，并且涉及一种如上所述的光电晶体管用于测量环境光亮度的用途、特别是用于设置机动车辆的仪表板照明和/或内部照明的亮度。

16、在所附权利要求、附图说明和附图中描述本发明的其他有利实施例。针对根据本发明的方法解释的优选实施例相应地适用于根据本发明的光电晶体管。