POCL3工藝的建立和優(yōu)化.pdf

1、POCL3工藝是PhosphorusOxychloride工藝的簡(jiǎn)稱,是氣態(tài)源擴(kuò)散的一種基本形式。在半導(dǎo)體平面制造工藝上,擴(kuò)散主要通過在高溫環(huán)境下,利用一次恒定表面濃度擴(kuò)散使雜質(zhì)源滲透入硅片襯底,再通過二次有限源表面再擴(kuò)散、再分布,達(dá)到摻雜的目的。POCL3工使用的摻雜源是三氯氧磷,它在工藝過程中分解產(chǎn)生的P2O5淀積在硅片表面,P2O5與硅反應(yīng)生成SiO2和磷原子,并在硅片表面形成一層磷-硅玻璃,然后磷原子再向硅中進(jìn)行擴(kuò)散。本文從工藝

2、角度出發(fā),透過分析POCL3工藝所需的反應(yīng)變量:氮?dú)狻⒀鯕?、三氯氧磷攜帶氮?dú)狻⒌矸e時(shí)間、淀積溫度等,逐步建立了一套完備的擴(kuò)散模式,包括從腔室體積計(jì)算主氮?dú)饬髁?利用三氯氧磷蒸汽壓推算攜帶氮?dú)獾牧髁?氧氣在摻雜工藝中的作用、選取波動(dòng)影響最小的氧氣流量值等等。在研究改善POCL3工藝摻雜均勻性方面,提出了幾種有效的方法,其中包括放置方式的影響、增加散流板的作用及如何添加、自摻雜效應(yīng)對(duì)表面濃度的影響以及氧氣在反應(yīng)中的特殊性等等。結(jié)合大量數(shù)據(jù)證

3、明,通過上述一些方法的使用,片內(nèi)和片間均勻性得以很大的提升。本文分析了擴(kuò)散和注入摻雜工藝的差別,在實(shí)際的生產(chǎn)過程中,為了解決注入工藝的瓶頸問題,列舉了2um36VCOMP產(chǎn)品工藝將發(fā)射區(qū)層次的摻雜由注入更改替換為POCl3淀積的方案。在實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證過程中,出現(xiàn)了HFEN偏低、VTP偏低、Cap偏低等多個(gè)問題,通過多個(gè)驗(yàn)證批和有針對(duì)性的調(diào)整之后,產(chǎn)品數(shù)據(jù)達(dá)到了理想的預(yù)期。目前采用擴(kuò)散、注入兩種方式同時(shí)制作雙極發(fā)射區(qū)的產(chǎn)品并行在生產(chǎn)線上,兩者的

4、成品率都在95％以上。多晶硅摻雜是近年來運(yùn)用逐漸廣泛的一種技術(shù),由于太陽能電池制造領(lǐng)域使用的越來越頻繁,研究這一工藝的理論與應(yīng)用也變得更加有意義。本文研究了單晶硅與多晶硅摻雜后表面電阻的差異。多晶硅和單晶硅由于結(jié)構(gòu)上的不同導(dǎo)致了相同擴(kuò)散條件下所擴(kuò)散的方塊電阻和變化趨勢(shì)的不同。本文通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),解釋了在擴(kuò)散溫度較低時(shí),多晶硅擴(kuò)散后的方塊電阻大于相同條件下的擴(kuò)散單晶硅;在擴(kuò)散溫度較高時(shí),多晶硅擴(kuò)散后的方塊電阻小于單晶硅的現(xiàn)象。在相同的工藝優(yōu)

5、化條件下,多晶摻雜的均勻性(0.14%)要好于單晶摻雜(0.27%)。本文還結(jié)合多晶襯底的反射率與表面電阻的關(guān)系,從多角度探討生產(chǎn)中的現(xiàn)象。多晶硅的反射率在3.5-4之間,和淀積的速率、介質(zhì)的厚度都有關(guān),與表面濃度的變化趨勢(shì)成反比。作者所在工作單位是一條6寸的FAB線,主要工藝為1-4um的Bipolar、CMOS和BICMOS及BCD等產(chǎn)品。POCL3工藝主要運(yùn)用在雙極的隔離以及發(fā)射區(qū)擴(kuò)散和MOS的多晶摻雜上,產(chǎn)品種類的多樣性要求成品