矽平面工藝中新的磷擴散技術的製作方法

2023-10-05 23:35:49 1

專利名稱：矽平面工藝中新的磷擴散技術的製作方法
技術領域：
本發明是對矽平面工藝中磷擴散技術的一個革新。其操作條件完全不同於常規的磷擴散工藝。
在矽平面工藝中，磷擴散是一個關鍵工藝，它通常在高溫下形成PN結，完成了對雜質分布的控制，然後在較低溫度下進行氧化，對前面所形成的PN結的電參數進行適當的調整，並形成所需的二氧化矽層。(廈門大學《半導體器件工藝原理》P149)由於上述磷擴散工藝是在高溫高磷濃度下進行的，而磷原子比矽原子小，擴散過程容易產生很多缺陷，導致PN結不完整，使產品參數一致性差，成品率不高。
本發明提出了一個新的磷擴散技術，從而達到簡化磷擴散工藝，提高產品性能和成品率，並改善產品參數的一致性的目的。
本發明的提出，是鑑於通常磷擴散工藝有上述弊病;並考慮到在相當寬的溫度範圍內，磷雜質在矽中具有近似相等的高的固溶度(美·H·F沃爾夫《矽半導體工藝數據手冊》P160);很多磷源，特別是三氯氧磷(POCl3)液態源不需很高溫度即開始分解(廈門大學《半導體器件工藝原理》P150)，提供擴散摻雜的有效成分;此外還考慮到矽在氧化過程中磷雜質的分凝現象(美·H·F沃爾夫《矽半導體工藝數據手冊》P492)，因而磷擴散的予澱積在低溫下進行是完全可能的。據此，我們提出了一種新的磷擴散技術，這個技術是用很低的擴散溫度和很短的擴散時間先在矽片表面澱積很薄一層磷源，然後，在較高溫度下進行限定表面源擴散，完成雜質的再分布，這樣可以有效地避免高濃度磷的破壞作用。
本發明的優越性表現在工藝簡單，不需多次試片，節約了原材料;通源時間短，減小了毒性和環境汙染;形成的PN結完好，明顯改善了PN結的電特性;可控性和重複性都好，提高了成品率;矽片表面質量好，有利於下道工序。
具體方案如下1.按常規工藝對磷擴散前的矽片進行清洗和處理。
2.用不高於980℃的爐溫進行磷源予澱積，澱積時間不多於15分鐘。
3.在通氧和氮氣的石英管中，用高於予澱積的溫度進行氧化再分布，擴散時間不少於30分鐘。
權利要求
1.一個進行磷擴散的新技術，其特徵在於將擴散分為二步，第一步進行磷源的予澱積，第二步推進擴散。
2.按權利要求1所述的磷源的予澱積，其特徵在於予澱積溫度低於980℃，時間不超過10分鐘。這些磷源可以是固態源，也可以是液態源。
3.按權利要求1所述的推進擴散，其特徵在於將澱積了磷源的矽片放入氧和氮氣氛保護的石英管中進行推進擴散，生成二氧化矽並完成雜質的再分布;其爐溫高於予澱積溫度，時間不少於30分鐘。
全文摘要
本發明革新了矽平面工藝中的磷擴散工藝，它用很低的溫度澱積磷源，然後在適當高溫下，在氧和氮氣氛中對矽片進行氧化，完成雜質的再分布。這樣不僅工藝簡單、重複性好，而且能形成性能優良的PN結，提高了產品的成品率。
文檔編號H01L21/225GK1065951SQ91102309
公開日1992年11月4日 申請日期1991年4月13日 優先權日1991年4月13日
發明者陳炳若, 何民才 申請人:武漢大學