可控矽生產工藝的製作方法
2023-04-28 19:14:36 1
專利名稱：可控矽生產工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種可控矽生產工藝。
背景技術：
目前常規可控矽生產工藝，3時晶片，片厚在200到230微米之間，常規高溫穿通條 件1270度，150-180小時，而在生產4時或4時以上晶片時，為了保證工作過程中矽片不破 裂或少破裂，片厚必須加厚至250-260微米，而穿通擴散與其它常規擴散一樣，擴散過程越 往後速度越慢，為達到穿通效果250的片厚穿通時間要達500小時(1270度)以上，260厚 的更是超過650小時(1270度)甚至有時無法穿通，生產中極大的影響了生產效率，生產過 程極慢，且長時間的高溫擴散對器件的少子壽命損害極大，電壓水平降低，矽片變脆，破片 率也變高，實際生產中基本無法實施。
發明內容
本發明的目的是提供一種可控矽生產工藝。本發明採用的技術方案是可控矽生產工藝，包括氧化、光刻穿通環、進行穿通擴散、短基區擴散和光刻陰極 步驟，所述光刻穿通與進行穿通擴散步驟之間增加了蒸鋁、合金和保留合金層步驟，所述蒸鋁步驟為將進行光刻穿通後的可控矽片放入高真空電子束蒸發臺進行蒸 鋁操作，真空度為2X IO-4Pa,蒸發速率25-30 A/秒，鋁純度> 99.9%,最後獲得的鋁蒸發厚 度為0. 5-1. 0微米；所述合金步驟為將蒸鋁後的可控矽片在合金擴散爐內進行合金操作，合金溫度 為550-600°C，合金時間為50-100分鐘，最後獲得的矽鋁合金濃度Rn= 20-500 Ω / □；所述保留合金層步驟為將合金完成後的可控矽片置於磷酸內，去掉表面的鋁，留 下一層合金層，再將此可控矽片置於氫氟酸內腐蝕去表面的氧化層，然後將處理好後的可 控矽片置於高溫擴散爐內進行下一步穿通擴散步驟。本發明的優點是1)因為鋁在矽中擴散的速率要遠遠大於硼在矽中的擴散速率。用鋁作為穿通擴散 的雜質源，可以使得4時矽片(250-260μπι)穿通擴散的時間小於180個小時。2)因為鋁擴散的雜質濃度較低，這一方法還能有效的提高反向電壓。3)橫向擴散距離在65-70%，而正常硼擴散的為80%，此擴散方法有效的提高了 晶片面積的有效利用率，可減小晶片面積。
具體實施例方式實施例1本發明的可控矽生產工藝，包括氧化、光刻穿通環、進行穿通擴散、短基區擴散和 光刻陰極步驟，光刻穿通環與進行穿通擴散步驟之間增加了蒸鋁、合金和保留合金層步驟，
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蒸鋁步驟為將進行光刻穿通環後的可控矽片放入高真空電子束蒸發臺進行蒸鋁 操作，真空度為2 X IO-4Pa,蒸發速率25 A/秒，鋁純度> 99. 9 %，最後獲得的鋁蒸發厚度為 0. 5微米；合金步驟為將蒸鋁後的可控矽片在合金擴散爐內進行合金操作，合金溫度為 550°C，合金時間為50分鐘，最後獲得的矽鋁合金濃度Rn= 500 Ω / □；保留合金層步驟為將合金完成後的可控矽片置於磷酸內，去掉表面的鋁，留下一 層合金層，再將此可控矽片置於氫氟酸內腐蝕去表面的氧化層，然後將處理好後的可控矽 片置於高溫擴散爐內進行下一步穿通擴散步驟。實施例2可控矽生產工藝，包括氧化、光刻穿通環、進行穿通擴散、短基區擴散和光刻陰極 步驟，光刻穿通與進行穿通擴散步驟之間增加了蒸鋁、合金和保留合金層步驟，蒸鋁步驟為將進行光刻穿通後的可控矽片放入高真空電子束蒸發臺進行蒸鋁操 作，真空度為2X IO-4Pa,蒸發速率28 A/秒，鋁純度> 99.9%,最後獲得的鋁蒸發厚度為0. 8 微米；所述合金步驟為將蒸鋁後的可控矽片在合金擴散爐內進行合金操作，合金溫度 為580°C，合金時間為80分鐘，最後獲得的矽鋁合金濃度Rd= 350 Ω / □；所述保留合金層步驟為將合金完成後的可控矽片置於磷酸內，去掉表面的鋁，留 下一層合金層，再將此可控矽片置於氫氟酸內腐蝕去表面的氧化層，然後將處理好後的可 控矽片置於高溫擴散爐內進行下一步穿通擴散步驟。實施例3可控矽生產工藝，包括氧化、光刻穿通、進行穿通擴散、短基區擴散和光刻陰極步 驟，光刻穿通與進行穿通擴散步驟之間增加了蒸鋁、合金和保留合金層步驟，蒸鋁步驟為將進行光刻穿通後的可控矽片放入高真空電子束蒸發臺進行蒸鋁操 作，真空度為2X IO-4Pa,蒸發速率30 A/秒，鋁純度> 99.9%,最後獲得的鋁蒸發厚度為1. 0 微米；所述合金步驟為將蒸鋁後的可控矽片在合金擴散爐內進行合金操作，合金溫度 為600°C，合金時間為100分鐘，最後獲得的矽鋁合金濃度Rn= 20 Ω / □；所述保留合金層步驟為將合金完成後的可控矽片置於磷酸內，去掉表面的鋁，留 下一層合金層，再將此可控矽片置於氫氟酸內腐蝕去表面的氧化層，然後將處理好後的可 控矽片置於高溫擴散爐內進行下一步穿通擴散步驟。實施例41.選擇可控矽矽單晶電阻率30-45 Ω · cm,拋光後厚度250-260 μ m。2.進行氧化氧化溫度1150°C，3h溼氧+Ih幹氧，最後實現氧化層厚度 0. 8-1. 2 μ m。3.光刻穿通在雙面光刻機上，進行光刻穿通。4.蒸鋁將進行光刻穿通後的可控矽片放入高真空電子束蒸發臺進行蒸鋁操作， 真空度為2X 10_4Pa，蒸發速率28 A/秒，鋁純度> 99. 9%，最後獲得的鋁蒸發厚度為0. 8微 米；5.合金步驟為將蒸鋁後的可控矽片在合金擴散爐內進行合金操作，合金溫度為580°C，合金時間為80分鐘，最後獲得的矽鋁合金濃度Rn= 350 Ω / □；6.保留合金層步驟為將合金完成後的可控矽片置於磷酸內，去掉表面的鋁，留 下一層合金層，再將此可控矽片置於氫氟酸內腐蝕去表面的氧化層，然後將處理好後的可 控矽片置於高溫擴散爐內進行下一步穿通擴散步驟。7.進行穿通擴散。在高溫穿通擴散爐內進行穿通擴散，擴散溫度T= 1270士 10°C， 擴散時間t = 130士20h。8.短基區擴散預澱積，條件——T = 650士20°C，t = lh,結果-Rd = 30-60 Ω / □；再分布，條件-T = 1250士 10°C，t = 20_35h，結果-Xj = 30-45 μ m。9.光刻陰極使用陰極版進行光刻10.陰極擴散用磷源進行擴散，預澱積、再分布條件根據產品而定。11.光刻臺面槽。12.化學腐蝕臺面槽化學腐蝕液一冰乙酸HF ΗΝ03(普)=1.5 3 10， 腐蝕液溫度0°c，最後獲得結果一腐蝕槽深60-85μπι。13.玻璃鈍化用GP370玻璃粉刮塗。14.光刻引線孔使用引線孔版進行光刻。15.正面蒸鋁使用電子束蒸發臺進行蒸鋁，最後獲得鋁層厚度3. 5-5 μ m。16.鋁反刻使用鋁反刻版進行光刻。17.鋁合金條件——溫度T = 490士20°C，合金時間t = 0. 5士0. 2h。18.背面噴砂用W20金剛砂噴出新鮮面。19.背面金屬化使用高真空電子束蒸發蒸發Ti-Ni-Ag三層金屬(對應厚度Ti 600-1000 A, Ni 3000-6000 A, Ag 6000-18000 A )。20.晶片測試JUNO DTS1000分立器件測試系統測試各參數。21.劃片將矽片劃透，藍膜劃切越1/3厚度。22.晶片包裝。
權利要求
可控矽生產工藝，包括氧化、光刻穿通環、進行穿通擴散、短基區擴散和光刻陰極步驟，其特徵是所述光刻穿通與進行穿通擴散步驟之間增加了蒸鋁、合金和保留合金層步驟，所述蒸鋁步驟為將進行光刻穿通後的可控矽片放入高真空電子束蒸發臺進行蒸鋁操作，真空度為2×10 4Pa，蒸發速率25 30秒，鋁純度≥99.9％，最後獲得的鋁蒸發厚度為0.5 1.0微米；所述合金步驟為將蒸鋁後的可控矽片在合金擴散爐內進行合金操作，合金溫度為550 600℃，合金時間為50 100分鐘，最後獲得的矽鋁合金濃度R□＝20 500Ω/□；所述保留合金層步驟為將合金完成後的可控矽片置於磷酸內，去掉表面的鋁，留下一層合金層，再將此可控矽片置於氫氟酸內腐蝕去表面的氧化層，然後將處理好後的可控矽片置於高溫擴散爐內進行下一步穿通擴散步驟。FSA00000180469200011.tif
全文摘要
本發明涉及可控矽生產工藝，包括氧化、光刻穿通環、進行穿通擴散、短基區擴散和光刻陰極步驟，其特徵是光刻穿通環與進行穿通擴散步驟之間增加了蒸鋁、合金和保留合金層步驟。本發明的優點是1、因為鋁在矽中擴散的速率要遠遠大於硼在矽中的擴散速率。用鋁作為穿通擴散的雜質源，可以使得4時矽片(250-260μm)穿通擴散的時間小於180個小時。2、因為鋁擴散的雜質濃度較低，這一方法還能有效的提高反向電壓。3、橫向擴散距離在65-70％，而正常硼擴散的為80％，此擴散方法有效的提高了晶片面積的有效利用率，可減小晶片面積。
文檔編號H01L21/332GK101901763SQ20101021230
公開日2010年12月1日 申請日期2010年6月28日 優先權日2010年6月28日
發明者周健, 朱法揚, 耿開遠 申請人:啟東吉萊電子有限公司