擴散工藝中用於塗覆擴散源的裝置的製作方法

2023-11-30 17:14:51

專利名稱：擴散工藝中用於塗覆擴散源的裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及半導體製造技術領域，特別涉及一種擴散工藝中用於塗 覆擴散源的裝置。
背景技術：
在半導體製造工藝中，擴散工藝是將某種類型的雜質熱擴散或離子 注入的方式注入到特定類型的半導體襯第或介質層中，用於實現希望的 載流子導電方式。在大功率半導體器件的製造中，需要大量用到擴散工 藝，向襯底中注入大劑量的雜質離子。在高溫條件下，利用掩膜的掩蔽作用，讓有用的雜質通過光刻開出的窗口進入矽片中，形成p—n結。 例如在N型材料上進行硼擴散，形成P型區，或在P型材料上進行磷 擴散，形成N型區。擴散的方法有很多，如固一固擴散、液態源擴散。 擴散過程分兩步進行，即預擴散和主擴散，兩步擴散才能獲得合適的表 面濃度和結深。隨著大功率半導體器件製造技術的進步，廣泛應用於電力傳輸與控 制領域的電力晶閘管，其阻斷電壓越來越高，晶片的尺寸也朝向直徑更 大的方向發展。作為雜質擴散源需要滿足擴散均勻性和重複性好、成品 率和生產效率高等特點。現有在矽片表面塗覆擴散源的方式主要採用浸 塗或滴塗的方式，浸塗是將待擴散的矽片浸入液體擴散源中，但是這種 方式在取出矽片對矽片進行烘乾時，擴散源會因重力的原因在矽片表面 的塗層不均勻。滴塗是以在矽片表面以滴落的方式將液態擴散源滴在矽 片表面，圖l為滴塗方式的簡化示意圖，如圖1所示，利用滴管12將液態 擴散源14滴在矽片IO的表面。通過晶片的旋轉將液態擴散源旋塗均勻。 但是由於擴散源是滴在晶片中央然後向四周甩開，在晶片直徑較大的情 況下是不易塗覆均勻的。上述浸塗或滴塗的方式均極易出現如圖2所示的 情形，圖2中，晶片20表面按浸塗或滴塗的方式塗覆在晶片表面的擴散源塗層23是不均勻的。在後續擴散工藝過程中會造成掩膜圖形定義的擴散區域雜質擴散濃度不均勻，影響器件性能。 .發明內容本發明的目的在於提供一種擴散工藝中用於塗覆擴散源的裝置，能 夠在晶片表面形成均勻的擴散源塗層。為達到上述目的，本發明的一種用於塗覆擴散源的裝置包括至少一 個容納液態擴散源的容器，至少一第一管路和至少一第二管路，所述第 一管路的一端位於所述液態擴散源的液面以下，另一端為噴口；所述第 二管路的一端通入壓縮氣體，另一端為噴嘴；所述噴口與噴嘴的位置貼 近，以使從所述噴嘴高速流出的壓縮氣體能夠在所述噴口處形成負壓， 將所述容器內的液態擴散源吸出並噴成霧狀塗覆於矽片表面。所述液態擴散源為液態的硼或磷。所述壓縮氣體為高速流動的氣體。所述壓縮氣體為氮氣、氬氣或其它惰性氣體。所述矽片為旋轉狀態。所述噴口的內徑小於所述第一管路的內徑。所述噴嘴的內徑小於所述第二管路的內徑。另一方面提供了一種用於塗覆擴散源的裝置，其特徵在於包括至 少一個容器，至少一第一管路和至少一第二管路，所述第一管路的一端 伸入所述容器中，另一端為噴口；所述第二管路的一端用於通入氣體， 另一端為噴嘴；所述噴口與噴嘴的位置緊貼。所述容器中為液態擴散源。所述氣體為高速流動的壓縮氣體。所述噴口的內徑小於所述第 一管路的內徑。所述噴嘴的內徑小於所述第二管路的內徑。與現有技術相比，本發明具有以下優點本發明的擴散工藝中用於塗覆擴散源的裝置利用壓縮氣體將液態的 擴散源變為氣態的擴散源，並將矽片旋轉，氣態的擴散源噴灑在旋轉的 晶片表面，能夠使形成的擴散源塗層更加均勻。的擴散源塗覆的量可以 通過噴射時間來精確控制，而且結構簡單、操作簡便，且在噴射後無需 乾燥即可進行擴散，大大提高了生產效率。


通過附圖中所示的本發明的優選實施例的更具體說明，本發明的上 述及其它目的、特徵和優勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標記 指示相同的部分。圖1為現有滴塗方式的簡化示意圖；圖2為說明現有浸塗或滴塗方式缺陷的剖面示意圖；圖3為根據本發明第一實施例的用於塗覆擴散源的裝置的示意圖；圖4為根據本發明第二實施例的用於塗覆擴散源的裝置的示意圖；圖5為根據本發明第三實施例的用於塗覆擴散源的裝置的示意圖；圖6為說明利用本發明的用於塗覆擴散源的裝置得到的塗層的剖面 示意圖。
具體實施方式
為使本發明的上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面結合 附圖對本發明的具體實施方式
做詳細的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細節以便於充分理解本發明。但是本發明能夠以很多不同於在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員 可以在不違背本發明內涵的情況下做類似推廣。因此本發明不受下面公 開的具體實施的限制。圖3為根據本發明第一實施例的用於塗覆擴散源的裝置的示意圖。如圖3所示，根據本發明第一實施例的用於塗覆擴散源的裝置包括容器 120,在容器120中放置液態擴散源110，液態擴散源110可以是液態的 硼或磷。管路130的一端伸入液態擴散源110的液面以下，管路130的 另一端為細嘴狀噴口 131。根據本發明第一實施例的用於塗覆擴散源的 裝置還具有另一管路140，在管路140中通入高速流動的壓縮氣體150， 所述壓縮氣體150可為氮氣、氬氣或其它惰性氣體。管路140具有細嘴 狀噴口 141，所述噴口 141與上述管i 各130的噴口 131的位置緊貼，以 使從噴口 141高速流出的壓縮氣體能夠在噴口 131處形成負壓，從而產 生虹吸現象，所形成的負壓將容器120內的液態擴散源IIO吸出，當液 態擴散源110從噴口 131流出時，噴口 141噴出的高速氣體150將液態 擴散源噴成霧狀，形成錐形的霧狀液態源160，與此同時晶片100以一 均勻速度旋轉，因此霧狀液態源160能夠均勻地噴塗在旋轉的晶片100 表面，形成厚度均勻的塗層。圖4為根據本發明第二實施例的用於塗覆擴散源的裝置的示意圖。 如圖4所示，根據本發明第二實施例的用於塗覆擴散源的裝置包括容器 120,在容器120中》文置液態擴散源110,液態擴散源IIO可以是液態的 硼或磷。管路130的一端伸入液態擴散源110的液面以下，另一端為細 嘴狀噴口 131。根據本發明第二實施例的用於塗覆擴散源的裝置還包括 第二個容器220,其中放置與容器120中同種類型的液態擴散源210。 還包括另一管路230,其一端伸入液態擴散源210的液面以下，另一端 亦為細嘴狀噴口 231。根據本發明第二實施例的用於塗覆擴散源的裝置 亦具有管路140，在管路140中通入高速流動的壓縮氣體150,所述壓 縮氣體150可為氮氣、氬氣或其它惰性氣體。管路140具有細嘴狀噴口 141,所述噴口 141與上述管路130的噴口 131和管路230的噴口 231 的位置靠得非常近，緊貼在一起，使得從噴口 141高速流出的壓縮氣體 能夠在噴口 131和231處形成負壓，從而產生虹吸現象。所形成的負壓 同時將容器120和210內的液態擴散源110和210吸出，當液態擴散源110和210從噴口 131和231流出時，噴口 141噴出的高速氣體150將 液態擴散源噴成霧狀，形成錐形的霧狀液態源160，與此同時晶片100 以一均勻速度旋轉，因此霧狀液態源160能夠均勻地噴塗在旋轉的晶片 IOO表面，形成厚度均勻的塗層。本實施例能夠同時噴出更多的霧狀擴 散源，從而提高了生產效率，適合於塗覆量要求比較大的情形。
圖5為根據本發明第三實施例的用於塗覆擴散源的裝置的示意圖。 如圖5所示，根據本發明第三實施例的用於塗覆擴散源的裝置包括容器 120，在容器120中》丈置液態擴散源110,液態擴散源IIO可以是液態的 硼或磷。管路130的一端伸入液態擴散源110的液面以下，另一端為細 嘴狀噴口 131。根據本發明第三實施例的用於塗覆擴散源的裝置也同樣 包括第二個容器220，其中放置與容器120中同種類型的液態擴散源 210。本裝置還包括另一管路230，其一端伸入液態擴散源210的液面以 下，另一端亦為細嘴狀噴口 231。根據本發明第三實施例的用於塗覆擴 散源的裝置亦具有管路140,在管路140中通入高速流動的壓縮氣體 150，所述壓縮氣體150可為氮氣、氬氣或其它惰性氣體。此外，根據 本發明第三實施例的用於塗覆擴散源的裝置還包括管路240，在管路240 中亦具有高速流動的壓縮氣體250,所述壓縮氣體250可為氮氣、氬氣 或其它惰性氣體。管路140具有細嘴狀噴口 141,所述噴口 141與上述 管路130的噴口 131位置緊貼；管路240具有細嘴狀噴口 241,該噴口 241與管路230的噴口 231位置緊貼。這樣的位置關係使得從噴口 141 高速流出的壓縮氣體能夠在噴口 131處形成負壓，從噴口 241高速流出 的壓縮氣體能夠在噴口 231處形成負壓，從而產生虹吸現象。即所形成 的負壓同時將容器120和210內的液態擴散源110和210吸出，當液態 擴散源110和210/人噴口 131和231流出時，噴口 141和241噴出的高 速氣體150將液態擴散源噴成霧狀，形成錐形的霧狀液態源160和260, 與此同時晶片IOO以一均勻速度旋轉，因此霧狀液態源160和260能夠 均勻地噴塗在旋轉的晶片100表面，形成厚度均勻的塗層。本實施例能夠同時噴出更多且面積更大的霧狀擴散源，適合於直徑較大的半導體晶 片的擴散源塗覆，而且增加了塗覆量，提高了生產效.率，圖6為說明利用本發明的用於塗覆擴散源的裝置得到的塗層的剖面示意圖。如圖6所示，在襯底200表面，利用掩膜圖形定義欲進行雜質 擴散的區域，由於擴散源為霧狀液態源，因此能夠在旋轉的襯底200表 面形成均勻的塗層230。雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明。 任何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本發明技術方案範圍情況下，都 可利用上述揭示的方法和技術內容對本發明技術方案作出許多可能的 變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發 明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所做的任何簡 單修改、等同變化及修飾，均仍屬於本發明技術方案保護的範圍內。
權利要求
1、一種用於塗覆擴散源的裝置，其特徵在於包括至少一個容納液態擴散源的容器，至少一第一管路和至少一第二管路，所述第一管路的一端位於所述液態擴散源的液面以下，另一端為噴口；所述第二管路的一端通入壓縮氣體，另一端為噴嘴；所述噴口與噴嘴的位置貼近，以使從所述噴嘴高速流出的壓縮氣體能夠在所述噴口處形成負壓，將所述容器內的液態擴散源吸出並噴成霧狀塗覆於矽片表面。
2、 如權利要求1所述的裝置，其特徵在於所述液態擴散源為液 態的硼或磷。
3、 如權利要求1所述的裝置，其特徵在於所述壓縮氣體為高速 流動的氣體。
4、 如權利要求3所述的裝置，其特徵在於所述壓縮氣體為氮氣、 氬氣或其它惰性氣體。
5、 如權利要求l所述的裝置，其特徵在於所述矽片為旋轉狀態。
6、 如權利要求1所述的裝置，其特徵在於所述噴口的內徑小於 所述第一管^^的內徑。
7、 如權利要求1所述的裝置，其特徵在於所述噴嘴的內徑小於 所述第二管路的內徑。
8、 一種用於塗覆擴散源的裝置，其特徵在於包括至少一個容器， 至少一第 一管路和至少一第二管路，所述第 一管路的一端伸入所述容器 中，另一端為噴口；所述第二管路的一端用於通入氣體，另一端為噴嘴； 所述噴口與噴嘴的位置緊貼。
9、 如權利要求8所述的裝置，其特徵在於所述容器中為液態擴 散源。
10、 如權利要求8所述的裝置，其特徵在於所述氣體為高速流動 的壓縮氣體。
11、 如權利要求8所述的裝置，其特徵在於所述噴口的內徑小於所述第一管路的內徑。
12、如權利要求8所述的裝置，其特徵在於所述噴嘴的內徑小於所述第二管路的內徑。
全文摘要
公開了一種用於塗覆擴散源的裝置，包括至少一個容器，所述容器中具有液態擴散源，所述裝置還至少包括一第一管路和至少一第二管路，所述第一管路的一端伸入所述液態擴散源的液面以下，另一端為細嘴狀噴口；所述第二管路的一端通入高速流動的壓縮氣體，另一端為細狀噴嘴；所述噴口與噴嘴的位置緊貼，以使從所述噴嘴高速流出的壓縮氣體能夠在所述噴口處形成負壓，將所述容器內的液態擴散源110吸出噴成霧狀塗覆於矽片表面。本發明能夠在晶片表面形成均勻的擴散源塗層。
文檔編號H01L21/228GK101275283SQ20081000005
公開日2008年10月1日 申請日期2008年1月3日 優先權日2008年1月3日
發明者劉國友, 潘昭海, 王大江, 鄒冰豔, 黃建偉 申請人:株洲南車時代電氣股份有限公司