POCL3工藝的建立和優(yōu)化.pdf

1、POCL3工藝是PhosphorusOxychloride工藝的簡稱,是氣態(tài)源擴散的一種基本形式。在半導體平面制造工藝上,擴散主要通過在高溫環(huán)境下,利用一次恒定表面濃度擴散使雜質源滲透入硅片襯底,再通過二次有限源表面再擴散、再分布,達到摻雜的目的。POCL3工使用的摻雜源是三氯氧磷,它在工藝過程中分解產生的P2O5淀積在硅片表面,P2O5與硅反應生成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行擴散。本文從工藝

2、角度出發(fā),透過分析POCL3工藝所需的反應變量:氮氣、氧氣、三氯氧磷攜帶氮氣、淀積時間、淀積溫度等,逐步建立了一套完備的擴散模式,包括從腔室體積計算主氮氣流量,利用三氯氧磷蒸汽壓推算攜帶氮氣的流量,氧氣在摻雜工藝中的作用、選取波動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、自摻雜效應對表面濃度的影響以及氧氣在反應中的特殊性等等。結合大量數據證

3、明,通過上述一些方法的使用,片內和片間均勻性得以很大的提升。本文分析了擴散和注入摻雜工藝的差別,在實際的生產過程中,為了解決注入工藝的瓶頸問題,列舉了2um36VCOMP產品工藝將發(fā)射區(qū)層次的摻雜由注入更改替換為POCl3淀積的方案。在實驗驗證過程中,出現(xiàn)了HFEN偏低、VTP偏低、Cap偏低等多個問題,通過多個驗證批和有針對性的調整之后,產品數據達到了理想的預期。目前采用擴散、注入兩種方式同時制作雙極發(fā)射區(qū)的產品并行在生產線上,兩者的

4、成品率都在95％以上。多晶硅摻雜是近年來運用逐漸廣泛的一種技術,由于太陽能電池制造領域使用的越來越頻繁,研究這一工藝的理論與應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構上的不同導致了相同擴散條件下所擴散的方塊電阻和變化趨勢的不同。本文通過實驗設計,解釋了在擴散溫度較低時,多晶硅擴散后的方塊電阻大于相同條件下的擴散單晶硅;在擴散溫度較高時,多晶硅擴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%)。本文還結合多晶襯底的反射率與表面電阻的關系,從多角度探討生產中的現(xiàn)象。多晶硅的反射率在3.5-4之間,和淀積的速率、介質的厚度都有關,與表面濃度的變化趨勢成反比。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等產品。POCL3工藝主要運用在雙極的隔離以及發(fā)射區(qū)擴散和MOS的多晶摻雜上,產品種類的多樣性要求成品