CN102709161A - 一种半导体一次闭管扩散方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及半导体扩散工艺领域，特别涉及一种有助于稳定和提高半导体制造工艺质量的半导体一次闭管扩散方法，其特征在于，包括硅片清洗、闭管清洗、装管和闭管封闭。与现有技术相比，本发明的有益效果是：1)采用一次闭管扩散的方法进行扩散，扩散结果能达到设计的浓度和结深，保证一致性，满足量产化的要求。2)闭管隔绝了外部环境对扩散的影响，少子寿命相对较高，为以后生产大功率、高压大电流，高频等芯片提供了可能。3)同时还能提高晶闸管的阻断电压特性、降低压降等电学特性，可以广泛应用于高压大电流和高频晶闸管的制造工艺中，满足现在的社会发展需求。

Description

一种半导体一次闭管扩散方法

技术领域

本发明涉及半导体扩散工艺领域，特别涉及一种有助于稳定和提高半导体制造工艺质量的半导体一次闭管扩散方法。

背景技术

电力电子器件在现实生活中的应用越来越普遍，随着电力电子器件向着大功率、高压大电流、高频化的方向发展，现有的晶闸管制造工艺如何才能满足现在的发展需求，这对晶闸管的制造工艺提出了又一个难题。原有的扩散方法扩散浓度较低，扩散结不平坦，扩散结深不一致，偏差较大，无法实现工艺的一致性，无法实现量产化。

发明内容

本发明的目的是提供一种半导体一次闭管扩散方法，克服现有技术的不足，采用闭管扩散的方法进行扩散，使扩散结果能达到设计的浓度和结深，保证一致性，满足量产化的要求。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种半导体一次闭管扩散方法，包括硅片清洗、闭管清洗、装管和闭管封闭，其具体操作步骤如下：

一)硅片清洗操作如下：

1)将硅片在清洗液一中超声清洗30-35分钟，清洗液一中DZ-1电子清洗剂与去离水的体积比为5∶95，超声波频率在2-5MHz范围内，然后用去离子水冲洗25遍；

2)将硅片在清洗液二中超声清洗30分钟，所述清洗液二中HF与去离子水的体积比为1∶100，然后用去离子水冲洗20遍；

3)再将硅片放入1#清洗液中，1#清洗液的组分体积比是，氨水∶过氧化氢∶去离子水＝1∶2∶20，煮沸5-10分钟，然后去离子水冲洗20-25遍，然后再换上新的1#清洗液重煮一遍，最后用冷、热、冷去离子水各冲洗25-30遍；

4)再将硅片放入2#清洗液中，2#清洗液的组分体积比是，盐酸∶过氧化氢∶去离子水＝1∶2∶20，煮沸5-10分钟，然后去离子水冲洗20-25遍，然后再换上新的2#清洗液重煮一遍，最后用冷、热、冷去离子水各冲洗30遍，最后将处理好的硅片快速放入快速干燥箱中烘1-1.5小时；

二)闭管清洗操作如下：

将石英闭管先用去污粉擦拭一遍，放入混合酸液中，所述混合酸液的配比是，HF∶HCL∶去离子水＝1∶1∶100，将石英闭管浸泡1-1.2小时后取出，用冷、热、冷去离子水交替冲洗各25-30遍后，放入干燥箱中烘1-1.5小时；

三)装管：用硝酸铝液态源浸在硅片表面，硝酸铝液态源的组分比例为硝酸铝∶乙醇溶液＝2g∶500ml，将硅片分段放在石英闭管内，每段硅片之间均匀放上锗镓片，段与段之间的硅片用石英片隔离；

四)闭管封闭：将闭管的一端用氢氧焰密封，另一端抽真空将空气排净，真空度不低于0.01Pa，然后再用氢氧焰将闭管另一端封死，检验是否漏气，即可放在真空扩散炉内进行扩散操作。

所述去离子水的电阻率不低于15兆欧姆。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：1)采用一次闭管扩散的方法进行扩散，扩散结果能达到设计的浓度和结深，保证一致性，满足量产化的要求。2)闭管隔绝了外部环境对扩散的影响，少子寿命相对较高，为以后生产大功率、高压大电流，高频等芯片提供了可能。3)同时还能提高晶闸管的阻断电压特性、降低压降等电学特性，可以广泛应用于高压大电流和高频晶闸管的制造工艺中，满足现在的社会发展需求。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明：

本发明一种半导体一次闭管扩散方法，包括硅片清洗、闭管清洗、装管和闭管封闭，其具体操作步骤如下：

一)硅片清洗操作如下：

1)将硅片在清洗液一中超声清洗30分钟，清洗液一中DZ-1电子清洗剂与去离水的体积比为5∶95，超声波频率在2-5MHz范围内，然后用去离子水冲洗25遍；

2)将硅片在清洗液二中超声清洗30分钟，所述清洗液二中HF与去离子水的体积比为1∶100，然后用去离子水冲洗20遍；

3)再将硅片放入1#清洗液中，1#清洗液的组分体积比是，氨水∶过氧化氢∶去离子水＝1∶2∶20，煮沸5-10分钟，然后去离子水冲洗20遍，然后再换上新的1#清洗液重煮一遍，最后用冷冷(10-20℃)、热(70-90℃)、冷(10-20℃)去离子水各冲洗30遍；

4)再将硅片放入2#清洗液中，2#清洗液的组分体积比是，盐酸∶过氧化氢∶去离子水＝1∶2∶20，煮沸5-10分钟，然后去离子水冲洗20遍，然后再换上新的2#清洗液重煮一遍，最后用冷(10-20℃)、热(70-90℃)、冷(10-20℃)去离子水各冲洗30遍，最后将处理好的硅片快速放入快速干燥箱中烘1-1.5小时；

二)闭管清洗操作如下：

将石英闭管先用去污粉擦拭一遍，放入混合酸液中，所述混合酸液的配比是，HF∶HCL∶去离子水＝1∶1∶100，将石英闭管浸泡1-1.2小时后取出，用冷(10-20℃)、热(70-90℃)、冷(10-20℃)去离子水交替冲洗各25-30遍后，放入干燥箱中烘1-1.5小时；

三)装管：用硝酸铝液态源浸在硅片表面，硝酸铝液态源的组分比例为硝酸铝∶乙醇溶液＝2g∶500ml，将硅片分段放在石英闭管内，每段硅片之间均匀放上锗镓片，段与段之间的硅片用石英片隔离；

四)闭管封闭：将闭管的一端用氢氧焰密封，另一端抽真空将空气排净，真空度不低于0.01Pa，然后再用氢氧焰将闭管另一端封死，检验是否漏气，即可放在真空扩散炉内进行扩散操作。

上述去离子水的电阻率不低于15兆欧姆。

本发明方法能更加全面彻底地清洗干净硅片表面的有机类、无机类等有害杂质，防止有害杂质参与到扩散当中，影响制造工艺质量。硝酸铝液态源(扩散源)的放置方式能使硅片的扩散结深和表面浓度的一致性更好。闭管扩散更能有效地防止环境对扩散质量的影响，同时能保证扩散源在闭管中均匀地扩散，更加保证了硅片扩散结深和表面浓度的一致性。

Claims (2)

1.一种半导体一次闭管扩散方法，其特征在于，包括硅片清洗、闭管清洗、装管和闭管封闭，其具体操作步骤如下：

一)硅片清洗操作如下：

1)将硅片在清洗液一中超声清洗30-35分钟，清洗液一中DZ-1电子清洗剂与去离水的体积比为5∶95，超声波频率在2-5MHz范围内，然后用去离子水冲洗25遍；

2)将硅片在清洗液二中超声清洗30分钟，所述清洗液二中HF与去离子水的体积比为1∶100，然后用去离子水冲洗20遍；

3)再将硅片放入1#清洗液中，1#清洗液的组分体积比是，氨水∶过氧化氢∶去离子水＝1∶2∶20，煮沸5-10分钟，然后去离子水冲洗20-25遍，然后再换上新的1#清洗液重煮一遍，最后用冷、热、冷去离子水各冲洗25-30遍；

4)再将硅片放入2#清洗液中，2#清洗液的组分体积比是，盐酸∶过氧化氢∶去离子水＝1∶2∶20，煮沸5-10分钟，然后去离子水冲洗20-25遍，然后再换上新的2#清洗液重煮一遍，最后用冷、热、冷去离子水各冲洗30遍，最后将处理好的硅片快速放入快速干燥箱中烘1-1.5小时；

二)闭管清洗操作如下：

将石英闭管先用去污粉擦拭一遍，放入混合酸液中，所述混合酸液的配比是，HF∶HCL∶去离子水＝1∶1∶100，将石英闭管浸泡1-1.2小时后取出，用冷、热、冷去离子水交替冲洗各25-30遍后，放入干燥箱中烘1-1.5小时；

三)装管：用硝酸铝液态源浸在硅片表面，硝酸铝液态源的组分比例为硝酸铝∶乙醇溶液＝2g∶500ml，将硅片分段放在石英闭管内，每段硅片之间均匀放上锗镓片，段与段之间的硅片用石英片隔离；

四)闭管封闭：将闭管的一端用氢氧焰密封，另一端抽真空将空气排净，真空度不低于0.01Pa，然后再用氢氧焰将闭管另一端封死，检验是否漏气，即可放在真空扩散炉内进行扩散操作。

2.根据权利要求1中所述的一种半导体一次闭管扩散方法，其特征在于，所述去离子水的电阻率不低于15兆欧姆。