CN104377121A - Igbt用8英寸单晶硅晶圆片的多晶背封工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明创造提供IGBT用8英寸单晶硅晶圆片的多晶背封工艺，主要包括如下工艺步骤：进舟→慢抽→快抽→吹扫→快抽1→吹扫1→快抽2→检漏→快抽→保温→通硅烷→抽空硅烷→氮气吹扫→充气→退舟。本发明创造具有的优点和积极效果是：该工艺加工的产品具有内外结合的吸杂特性，并且持续时间较长，一般可贯穿整个集成电路工艺，背封效果优异，有效防止自掺杂的影响。
Description
技术领域
本发明创造涉及一种半导体8英寸单晶硅晶圆片的背封工艺技术，尤其适用于生产IGBT所需的硅晶圆片中。
背景技术
为提高多晶硅吸杂工艺的实用性，研究人员进行了深入的研究，掌握了IGBT用外延片衬底的相关技术，提高了硅片生产质量并实现产业化。
吸杂通常分为内吸杂和外吸杂。内吸杂是由硅片生产厂家提供不同氧含量的硅片，用户根据器材所需工艺实现内吸杂。外吸杂是在硅片背面引入损伤、杂质或淀积某种薄膜，由此产生的杂质的相互作用，缺陷或应力起到吸杂的作用。
由于外吸杂能够在器件工艺开始即产生作用，所以目前大多数硅片生产厂家通常采用外吸杂技术。
多晶硅生长是用LPCVD法在硅片背面淀积一层一定厚度的不掺杂多晶硅，利用多晶硅的晶粒间界作为杂质的吸收中心，同时在淀积多晶硅的过程中，其淀积温度正好是硅中氧沉淀成核的过程，因此用多晶硅吸杂硅片作为衬底，在其上制作集成电路，随加工工艺的进行，在硅片内部会增强氧沉淀的产生，也起到了内吸杂的作用。该方法同时具有内吸杂和外吸杂效果，提高了吸杂效率，增强了吸杂效果。同时通过对影响LPCVD多晶硅的工艺条件，如温度、压力、SiH4浓度及流量、真空度、均匀性、装片量等进行了系统的试验,获得了最佳工艺效果。
发明内容
本发明创造要解决的问题是提供一种IGBT用8英寸单晶硅晶圆片的多晶背封工艺。
为解决上述技术问题，本发明创造采用的技术方案是：IGBT用8英寸单晶硅晶圆片的多晶背封工艺，所述工艺包括如下步骤：
步骤一：用真空吸笔将清洗完的硅片按要求放置在石英舟中，并将装有硅片的石英舟按要求放置在SiC支架上；
步骤二：石英舟进入到卧式背封炉，所述卧式背封炉1、2、3温区温度均为540℃～560℃，进舟时间为8～12min,氮气流量为900～1100ml/min，进舟速度为2～4mm/min；
步骤三：慢抽，所述卧式背封炉1、2、3温区温度均为570℃～590℃，时间为4～6min；
步骤四：快抽，所述卧式背封炉1、2、3温区温度均为570℃～590℃，时间为4～6min；
步骤五：吹扫，所述卧式背封炉1、2、3温区温度均为580℃～600℃，时间为9～11min，氮气流量为900～1100ml/min；
步骤六：快抽1,所述卧式背封炉1、2、3温区温度均为590℃～610℃，时间为50～70s；
步骤七：吹扫1,所述卧式背封炉1、2、3温区温度均为600℃～610℃，时间为4～6min，氮气流量为900～1100ml/min；
步骤八：快抽2,所述卧式背封炉1、2温区温度为600℃～620℃,所述卧式背封炉3温区温度为600℃～610℃，时间为3～5min；
步骤九：防漏检测，所述卧式背封炉1温区温度为610℃～620℃，所述卧式背封炉2温区温度为605℃～615℃，所述卧式背封炉3温区温度为 605℃～615℃，时间为2～4min；
步骤十：快抽，所述卧式背封炉1温区温度为625℃～630℃，所述卧式背封炉2温区温度为605℃～615℃，所述卧式背封炉3温区温度为600℃～610℃，时间为1～3min；
步骤十一：保温，所述卧式背封炉1温区温度为625℃～630℃，所述卧式背封炉2温区温度为605℃～615℃，所述卧式背封炉3温区温度为600℃～610℃，时间为8～12min，氮气流量为200～400ml/min；
步骤十二：通入硅烷，所述卧式背封炉1温区温度为625℃～630℃，所述卧式背封炉2温区温度为605℃～615℃，所述卧式背封炉3温区温度为600℃～610℃，时间为85～90min，硅烷流量为150～200ml/min，压力为40～60Pa；
步骤十三：抽空硅烷，所述卧式背封炉1、2、3温区温度均为590℃～610℃，时间为2～4min；
步骤十四：氮气吹扫，所述卧式背封炉1、2、3温区温度均为540℃～560℃，时间为5～15min，氮气流量为700～900ml/min；
步骤十五：充气，所述卧式背封炉1、2、3温区温度均为540℃～560℃，时间为40～60min，氮气流量为1500～1700ml/min；
步骤十六：退舟，所述卧式背封炉1、2、3温区温度均为540℃～560℃，时间为10～30min，退舟速度2～4mm/min，氮气流量为800～1200ml/min；
步骤十七：冷却硅片，将石英舟取下，用真空吸笔将硅片放入片篮。
优选地，所述步骤十七中冷却硅片的时间不小于20min。
本发明创造具有的优点和积极效果是：由于多晶硅生长是用LPCVD法在 硅片背面淀积一层一定厚度的不掺杂多晶硅，利用多晶硅的晶粒间界作为杂质的吸收中心，同时在淀积多晶硅的过程中，其淀积温度正好是硅中氧沉淀成核的过程，因此用多晶硅吸杂硅片作为衬底，在其上制作集成电路，随加工工艺的进行，在硅片内部会增强氧沉淀的产生，所以也起到了内吸杂的作用，该工艺加工的产品具有内外结合的吸杂特性，并且持续时间较长，一般可贯穿整个集成电路工艺，背封效果优异，有效防止自掺杂的影响。
具体实施方式
实施例：
实验材料：8英寸重掺硅晶圆片，电阻率为0.002～0.0045，厚度为721±10um，数量为298片；
加工设备：卧式背封炉；
辅助材料：硅烷，氮气，纯水，PFA片篮，真空吸笔，石英舟；
具体加工过程如下：
步骤一：用真空吸笔将清洗完的硅片按要求放置在石英舟中，并将装有硅片的石英舟按要求放置在SiC支架上；
步骤二：石英舟进入到卧式背封炉，所述卧式背封炉1、2、3温区温度均为550℃，进舟时间为10min,氮气流量为1000ml/min，进舟速度为3mm/min；
步骤三：慢抽，所述卧式背封炉1、2、3温区温度均为580℃，时间为5min；
步骤四：快抽，所述卧式背封炉1、2、3温区温度均为580℃，时间为5min；
步骤五：吹扫，所述卧式背封炉1、2、3温区温度均为590℃，时间为10min，氮气流量为1000ml/min；
步骤六：快抽1,所述卧式背封炉1、2、3温区温度均为600℃，时间为1min；
步骤七：吹扫1,所述卧式背封炉1、2、3温区温度均为605℃，时间为5min，氮气流量为1000ml/min；
步骤八：快抽2,所述卧式背封炉1、2温区温度为610℃,所述卧式背封炉3温区温度为605℃，时间为4min；
步骤九：防漏检测，所述卧式背封炉1温区温度为615℃，所述卧式背封炉2温区温度为611℃，所述卧式背封炉3温区温度为605℃，时间为3min；
步骤十：快抽，所述卧式背封炉1温区温度为628℃，所述卧式背封炉2温区温度为611℃，所述卧式背封炉3温区温度为605℃，时间为2min；
步骤十一：保温，所述卧式背封炉1温区温度为628℃，所述卧式背封炉2温区温度为611℃，所述卧式背封炉3温区温度为605℃，时间为10min，氮气流量为300ml/min；
步骤十二：通入硅烷，所述卧式背封炉1温区温度为628℃，所述卧式背封炉2温区温度为611℃，所述卧式背封炉3温区温度为605℃，时间为89min，硅烷流量为167ml/min，压力为51Pa；
步骤十三：抽空硅烷，所述卧式背封炉1、2、3温区温度均为600℃，时间为3min；
步骤十四：氮气吹扫，所述卧式背封炉1、2、3温区温度均为550℃，时间为10min，氮气流量为800ml/min；
步骤十五：充气，所述卧式背封炉1、2、3温区温度均为550℃，时间为50min，氮气流量为1600ml/min；
步骤十六：退舟，所述卧式背封炉1、2、3温区温度均为550℃，时间为20min，退舟速度3mm/min，氮气流量为1000ml/min；
步骤十七：冷却硅片20min后，将石英舟取下，用真空吸笔将硅片放入片篮。
在上述工艺条件下加工的硅片，背封膜不均匀性在2％以内，外延后外延层的电阻率不均匀性在1.08％以内，有效防止了自掺杂的影响，达到了良好的工艺效果。
以上对本发明创造的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明创造的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明创造的实施范围。凡依本发明创造申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明创造的专利涵盖范围之内。
Claims (2)
1.IGBT用8英寸单晶硅晶圆片的多晶背封工艺，其特征在于：所述工艺包括如下步骤：
步骤一：用真空吸笔将清洗完的硅片按要求放置在石英舟中，并将装有硅片的石英舟按要求放置在SiC支架上；
步骤二：石英舟进入到卧式背封炉，所述卧式背封炉1、2、3温区温度均为540℃～560℃，进舟时间为8～12min,氮气流量为900～1100ml/min，进舟速度为2～4mm/min；
步骤三：慢抽，所述卧式背封炉1、2、3温区温度均为570℃～590℃，时间为4～6min；
步骤四：快抽，所述卧式背封炉1、2、3温区温度均为570℃～590℃，时间为4～6min；
步骤五：吹扫，所述卧式背封炉1、2、3温区温度均为580℃～600℃，时间为9～11min，氮气流量为900～1100ml/min；
步骤六：快抽1,所述卧式背封炉1、2、3温区温度均为590℃～610℃，时间为50～70s；
步骤七：吹扫1,所述卧式背封炉1、2、3温区温度均为600℃～610℃，时间为4～6min，氮气流量为900～1100ml/min；
步骤八：快抽2,所述卧式背封炉1、2温区温度为600℃～620℃,所述卧式背封炉3温区温度为600℃～610℃，时间为3～5min；
步骤九：防漏检测，所述卧式背封炉1温区温度为610℃～620℃，所述卧式背封炉2温区温度为605℃～615℃，所述卧式背封炉3温区温度为605℃～615℃，时间为2～4min；
步骤十：快抽，所述卧式背封炉1温区温度为625℃～630℃，所述卧式背封炉2温区温度为605℃～615℃，所述卧式背封炉3温区温度为600℃～610℃，时间为1～3min；
步骤十一：保温，所述卧式背封炉1温区温度为625℃～630℃，所述卧式背封炉2温区温度为605℃～615℃，所述卧式背封炉3温区温度为600℃～610℃，时间为8～12min，氮气流量为200～400ml/min；
步骤十二：通入硅烷，所述卧式背封炉1温区温度为625℃～630℃，所述卧式背封炉2温区温度为605℃～615℃，所述卧式背封炉3温区温度为600℃～610℃，时间为85～90min，硅烷流量为150～200ml/min，压力为40～60Pa；
步骤十三：抽空硅烷，所述卧式背封炉1、2、3温区温度均为590℃～610℃，时间为2～4min；
步骤十四：氮气吹扫，所述卧式背封炉1、2、3温区温度均为540℃～560℃，时间为5～15min，氮气流量为700～900ml/min；
步骤十五：充气，所述卧式背封炉1、2、3温区温度均为540℃～560℃，时间为40～60min，氮气流量为1500～1700ml/min；
步骤十六：退舟，所述卧式背封炉1、2、3温区温度均为540℃～560℃，时间为10～30min，退舟速度2～4mm/min，氮气流量为800～1200ml/min；
步骤十七：冷却硅片，将石英舟取下，用真空吸笔将硅片放入片篮。
2.根据权利要求1所述的IGBT用8英寸单晶硅晶圆片的多晶背封工艺，其特征在于：所述步骤十七中冷却硅片的时间不小于20min。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150225 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |