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半導體制造工藝之擴散原理概述(編輯修改稿)

2026-03-21 14:53 本頁面

　

【文章內(nèi)容簡介】 nDnnDDhD20 半導體制造工藝基礎(chǔ) 第六章擴散原理 (下 ) 3）砷 ?Ⅴ 族元素，施主雜質(zhì)，半徑與硅相同， ?擴散系數(shù)小，僅磷、硼的十分之一。 ?在高摻雜情況下也不引起畸變。 ?在硅晶體中，砷激活量低于摻雜量，電激活濃度達 2 1021 ㎝ 3 適宜于淺結(jié)，精確控制 s/ 2?????? ?? kTD i ???????????????? ?iiie nnDDhD 021 半導體制造工藝基礎(chǔ) 第六章擴散原理 (下 ) ?氣態(tài)相源擴散（ gas source） ?液態(tài)源擴散（ liquid source） ?固態(tài)源擴散（ solid source） ?旋涂源擴散（ spinonglass）注意：在引入擴散源后作推進擴散時，常常會在硅片上表面有一氧化層或其它覆蓋層保護硅片，使硅片中的雜質(zhì)不會揮發(fā)到大氣中去。擴散摻雜工藝 22 半導體制造工藝基礎(chǔ) 第六章擴散原理 (下 ) 氣態(tài)源擴散利用載氣（如 N2）稀釋雜質(zhì)氣體，雜質(zhì)氣體在高溫下與硅表面硅原子發(fā)生反應，釋放出雜質(zhì)原子向硅中擴散。氣態(tài)雜質(zhì)源 (劇毒氣體 ) : 磷烷（ PH4）、砷烷（ AsH3）、氫化銻（ SbH3）、乙硼烷（ H2B6）等 23 半導體制造工藝基礎(chǔ) 第六章擴散原理 (下 ) 液態(tài)源擴散利用載氣（如 N2）通過液態(tài)雜質(zhì)源，攜帶著雜質(zhì)蒸汽進入高溫擴散反應管，雜質(zhì)蒸汽在高溫下分解，并與硅表面硅原子發(fā)生反應，釋放出雜質(zhì)原子向硅中擴散。舟 24 半導體制造工藝基礎(chǔ) 第六章擴散原理 (下 ) 1）液態(tài)源硼擴散 ? 源硼酸三甲脂 B[(CH3)O]3 ? 在 500 oC 以上分解反應 B[(CH3)O]3 ? B2O3 + CO2 + H2O ＋ ... 2B2O3 + 3Si ? 3SiO2 + 4B ? 例：預淀積 : 950 oC 通源 10－ 20 分鐘， N2 再分布 : 1100 － 1200 o C干氧＋濕氧＋干氧 25 半導體制造工藝基礎(chǔ) 第六章擴散原理 (下 ) 2）液態(tài)源磷擴散 ? 源三氯氧磷 (POCl3) 600 ?C 5POCl3 ???? P2O5 + 3PCl5 2P2O5 + 5Si = 5SiO2 + 4P (向硅中擴散 ) ? PCl5難分解，會腐蝕硅，故還要通入少量 O2 4PCl5 + 5O2 ???? 2P2O5 + 10Cl2 ? ? 例：預淀積 :1050 ?C N2 和 O2 再分布 : 950 ?C O2 26 半導體制造工藝基礎(chǔ) 第六章擴散原理 (下 ) 固態(tài)源擴散（ B2O3， P2O5， BN等）舟惰性氣體作為載氣把雜質(zhì)源蒸氣輸運到硅片表面，在擴散溫度下，雜質(zhì)化合物與硅反應生成單質(zhì)雜質(zhì)原子相硅內(nèi)擴散。 27 半導體制造工藝基礎(chǔ) 第六章擴散原理 (下 ) 銻的箱法擴散硅片與擴散源同放一箱內(nèi)，在 N2氣保護下擴散源： Sb2O3 : SiO2 = 1:4 (粉末重量比 ) 2Sb2O3 + 3Si = 4Sb + 3SiO2 片狀固態(tài)氮化硼擴散活化處理 4BN + 3O2 ? 2B2O3 + 2N2 900 ?C 1 h. 通 O2 擴散 2B2O3 + 3Si ? 3SiO2 + 4B BN片與硅片大小相當，和硅片相間均勻放置在舟上。不需載氣，但以 N2或 Ar2保護。 28 半導體制造工藝基礎(chǔ) 第六章擴散原理 (下 ) 旋涂摻雜法（ spinonglass）用旋涂法在 Si表面形成摻雜氧化層，然后在高溫下雜質(zhì)向硅中擴散。源： As （ arsenosilica）； Sb （ antimonysilica）； B （ borosilica）； P （ phosphorosilica）烘焙 200 ?C 15分鐘去處溶劑根據(jù) Rs和 xj要求決定擴散溫度和時間特點：摻雜元素多濃度范圍廣 29 半導體制造工藝基礎(chǔ) 第六章擴散原理 (下 ) 擴散層質(zhì)量檢驗 ?薄層電阻測量 ?結(jié)深測量 ?摻雜分布測量 30 半導體制造工藝基礎(chǔ) 第六章擴散原理 (下 ) ?

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