半導(dǎo)體制造工藝_08擴(kuò)散(下)(編輯修改稿)
2025-03-21 14:53 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 nnDnnDDhD20 半導(dǎo)體制造工藝基礎(chǔ) 第六章 擴(kuò)散原理 (下 ) 3）砷 ?Ⅴ 族元素，施主雜質(zhì)，半徑與硅相同， ?擴(kuò)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(dá) 2 1021 ㎝ 3 適宜于淺結(jié)，精確控制 s/ 2?????? ?? kTD i ???????????????? ?iiie nnDDhD 021 半導(dǎo)體制造工藝基礎(chǔ) 第六章 擴(kuò)散原理 (下 ) ?氣態(tài)相源擴(kuò)散（ gas source） ?液態(tài)源擴(kuò)散（ liquid source） ?固態(tài)源擴(kuò)散（ solid source） ?旋涂源擴(kuò)散（ spinonglass） 注意：在引入擴(kuò)散源后作推進(jìn)擴(kuò)散時(shí)，常常會(huì)在硅片上表面有一氧化層或其它覆蓋層保護(hù)硅片，使硅片中的雜質(zhì)不會(huì)揮發(fā)到大氣中去。 擴(kuò)散摻雜工藝 22 半導(dǎo)體制造工藝基礎(chǔ) 第六章 擴(kuò)散原理 (下 ) 氣態(tài)源擴(kuò)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(yīng)，釋放出雜質(zhì)原子向硅中擴(kuò)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(dǎo)體制造工藝基礎(chǔ) 第六章 擴(kuò)散原理 (下 ) 液態(tài)源擴(kuò)散 利用載氣（如 N2）通過(guò)液態(tài)雜質(zhì)源，攜帶著雜質(zhì)蒸汽進(jìn)入高溫?cái)U(kuò)散反應(yīng)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(yīng)，釋放出雜質(zhì)原子向硅中擴(kuò)散。 舟 24 半導(dǎo)體制造工藝基礎(chǔ) 第六章 擴(kuò)散原理 (下 ) 1）液態(tài)源硼擴(kuò)散 ? 源 硼酸三甲脂 B[(CH3)O]3 ? 在 500 oC 以上分解反應(yīng) B[(CH3)O]3 ? B2O3 + CO2 + H2O ＋ ... 2B2O3 + 3Si ? 3SiO2 + 4B ? 例： 預(yù)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(dǎo)體制造工藝基礎(chǔ) 第六章 擴(kuò)散原理 (下 ) 2）液態(tài)源磷擴(kuò)散 ? 源 三氯氧磷 (POCl3) 600 ?C 5POCl3 ???? P2O5 + 3PCl5 2P2O5 + 5Si = 5SiO2 + 4P (向硅中擴(kuò)散 ) ? PCl5難分解，會(huì)腐蝕硅，故還要通入少量 O2 4PCl5 + 5O2 ???? 2P2O5 + 10Cl2 ? ? 例 ： 預(yù)淀積 :1050 ?C N2 和 O2 再分布 : 950 ?C O2 26 半導(dǎo)體制造工藝基礎(chǔ) 第六章 擴(kuò)散原理 (下 ) 固態(tài)源擴(kuò)散 （ B2O3， P2O5， BN等） 舟 惰性氣體作為載氣把雜質(zhì)源蒸氣輸運(yùn)到硅片表面，在擴(kuò)散溫度下，雜質(zhì)化合物與硅反應(yīng)生成單質(zhì)雜質(zhì)原子相硅內(nèi)擴(kuò)散。 27 半導(dǎo)體制造工藝基礎(chǔ) 第六章 擴(kuò)散原理 (下 ) 銻的箱法擴(kuò)散 硅片與擴(kuò)散源同放一箱內(nèi)， 在 N2氣保護(hù)下擴(kuò)散 源 ： Sb2O3 : SiO2 = 1:4 (粉末重量比 ) 2Sb2O3 + 3Si = 4Sb + 3SiO2 片狀固態(tài)氮化硼擴(kuò)散 活化處理 4BN + 3O2 ? 2B2O3 + 2N2 900 ?C 1 h. 通 O2 擴(kuò)散 2B2O3 + 3Si ? 3SiO2 + 4B BN片與硅片大小相當(dāng)，和硅片相間均勻放置在舟上。不需載氣，但以 N2或 Ar2保護(hù)。 28 半導(dǎo)體制造工藝基礎(chǔ) 第六章 擴(kuò)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(kuò)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(kuò)散溫度和時(shí)間 特點(diǎn) ：摻雜元素多 濃度范圍廣 29 半導(dǎo)體制造工藝基礎(chǔ) 第六章 擴(kuò)散原理 (下 ) 擴(kuò)散層質(zhì)量檢驗(yàn) ?薄層電阻測(cè)量 ?結(jié)深測(cè)量 ?摻雜分布測(cè)量 30 半導(dǎo)體制造工藝基礎(chǔ) 第六章 擴(kuò)散原理 (下 )
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