CN105870002A - 制造半导体晶片用硅片的杂质源扩散方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及半导体晶片制造领域，特别是一种制造半导体晶片用硅片的杂质源扩散方法，包括以下步骤，将硅片放入密闭的高温扩散炉中，向高温扩散炉中通入氮气和磷源，使携带磷源的氮气经高温热分解和硅片表面反应，还原出杂质原子并向硅片内部扩散，从而使得硅片上、下表面的杂质浓度和杂质扩散结深得到控制。本发明利用氮气携带磷源进行磷源气态扩散，采用对硅片的上、下表面同时通气的方法，使得硅晶片上、下表面进行扩散形成PN结，有效地控制半导体硅片最外层表面的杂质浓度和杂质扩散结深，以达到硅晶片正反方向击穿电压一致，保证了半导体电压瞬变双向保护器件的晶片的质量和良率。
Description
技术领域
本发明涉及半导体晶片制造领域，特别是一种制造半导体晶片用硅片的杂质源扩散方法。
背景技术
在制造半导体电压瞬变双向保护器件晶片的过程中，需要对硅片进行杂质源扩散和处理。扩散PN结和硅片表面杂质源浓度直接影响了半导体晶片的质量和良率。在制造半导体电压瞬变双向保护器件晶片工艺中，特别是对于低电压大功率的电压瞬变双向保护器件晶片，要尽可能使得硅片上、下表面的杂质浓度和杂质扩散结深可控制，以适应不同的生产需求。通常硅片的杂质源扩散均采用纸源扩散的方法，即在两个硅片的中间夹一张磷纸，在高温下将磷纸上的磷扩散到硅片中，而这在制造半导体电压瞬变双向保护器件晶片工艺中显然是达不到工艺要求的。
发明内容
本发明为了克服上述技术问题的不足，提供了一种制造半导体晶片用硅片的杂质源扩散方法，可以有效地控制硅片最外层表面的杂质浓度和杂质扩散结深，以达到硅片正反方向击穿电压一致，使得制备出的半导体晶片表面均匀性较好。
解决上述技术问题的技术方案如下：
制造半导体晶片用硅片的杂质源扩散方法，将硅片放入密闭的高温扩散炉中，向高温扩散炉中通入氮气和磷源，使携带磷源的氮气经高温热分解和硅片表面反应，还原出杂质原子并向硅片内部扩散，从而使得硅片上、下表面的杂质浓度和杂质扩散结深得到控制。
所述的高温扩散炉内的温度为1100～1400℃。
所述的高温扩散炉包括炉体，所述炉体的侧壁上对称设置若干夹持座，所述的硅片由夹持座固定，每个硅片上表面的上方和下表面的下方均设置有进气口和出气口，可以实现硅片上、下表面同时通氮气和三氯氧磷。
所述的夹持座为1～100对。
所述的高温扩散炉的炉体为圆柱体、长方体或者正方体。
所述的扩散的时间为5～60min。
本发明利用氮气携带磷源进行磷源气态扩散，采用对硅片的上、下表面同时通气的方法，使得硅晶片上、下表面进行扩散形成PN结，有效地控制半导体硅片最外层表面的杂质浓度和杂质扩散结深，以达到硅晶片正反方向击穿电压一致，保证了半导体电压瞬变双向保护器件的晶片的质量和良率。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明中高温扩散炉的结构示意图；
图中：1为炉体，2为夹持座，3为硅片，4为进气口，5为出气口。
具体实施方式
实施例1：
制造半导体晶片用硅片的杂质源扩散方法，将硅片放入密闭的高温扩散炉中，向高温扩散炉中通入氮气和磷源，使携带磷源的氮气经高温热分解和硅片表面反应，还原出杂质原子并向硅片内部扩散，从而使得硅片上、下表面的杂质浓度和杂质扩散结深得到控制。高温扩散炉内的温度为1100℃。高温扩散炉包括炉体1，炉体1的侧壁上对称设置若干夹持座2，硅片3由夹持座2固定，每个硅片3上表面的上方和下表面的下方均设置有进气口4和出气口5，可以实现硅片3上、下表面同时通氮气和三氯氧磷。夹持座2是1对。高温扩散炉的炉体1为圆柱体。扩散的时间为5min。
实施例2：
制造半导体晶片用硅片的杂质源扩散方法，将硅片放入密闭的高温扩散炉中，向高温扩散炉中通入氮气和磷源，使携带磷源的氮气经高温热分解和硅片表面反应，还原出杂质原子并向硅片内部扩散，从而使得硅片上、下表面的杂质浓度和杂质扩散结深得到控制。高温扩散炉内的温度为1400℃。高温扩散炉包括炉体1，炉体1的侧壁上对称设置若干夹持座2，硅片3由夹持座2固定，每个硅片上表面的上方和下表面的下方均设置有进气口4和出气口5，可以实现硅片上、下表面同时通氮气和三氯氧磷。夹持座2是100对。高温扩散炉的炉体1为圆柱体。扩散的时间为20min。
实施例3：
制造半导体晶片用硅片的杂质源扩散方法，将硅片放入密闭的高温扩散炉中，向高温扩散炉中通入氮气和磷源，使携带磷源的氮气经高温热分解和硅片表面反应，还原出杂质原子并向硅片内部扩散，从而使得硅片上、下表面的杂质浓度和杂质扩散结深得到控制。高温扩散炉内的温度为1200℃。高温扩散炉包括炉体1，炉体1的侧壁上对称设置若干夹持座2，硅片3由夹持座2固定，每个硅片上表面的上方和下表面的下方均设置有进气口4和出气口5，可以实现硅片上、下表面同时通氮气和三氯氧磷。夹持座2是50对。高温扩散炉的炉体1为长方体。扩散的时间为30min。
实施例4：
制造半导体晶片用硅片的杂质源扩散方法，将硅片放入密闭的高温扩散炉中，向高温扩散炉中通入氮气和磷源，使携带磷源的氮气经高温热分解和硅片表面反应，还原出杂质原子并向硅片内部扩散，从而使得硅片上、下表面的杂质浓度和杂质扩散结深得到控制。高温扩散炉内的温度为1300℃。高温扩散炉包括炉体1，炉体1的侧壁上对称设置若干夹持座2，硅片3由夹持座2固定，每个硅片上表面的上方和下表面的下方均设置有进气口4和出气口5，可以实现硅片上、下表面同时通氮气和三氯氧磷。夹持座2是40对。高温扩散炉的炉体1为正方体。扩散的时间为50min。
实施例5：
制造半导体晶片用硅片的杂质源扩散方法，将硅片放入密闭的高温扩散炉中，向高温扩散炉中通入氮气和磷源，使携带磷源的氮气经高温热分解和硅片表面反应，还原出杂质原子并向硅片内部扩散，从而使得硅片上、下表面的杂质浓度和杂质扩散结深得到控制。高温扩散炉内的温度为1250℃。高温扩散炉包括炉体1，炉体1的侧壁上对称设置若干夹持座2，硅片3由夹持座2固定，每个硅片3上表面的上方和下表面的下方均设置有进气口4和出气口5，可以实现硅片上、下表面同时通氮气和三氯氧磷。夹持座2是80对。高温扩散炉的炉体1为长方体。扩散的时间为60min。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质上对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.制造半导体晶片用硅片的杂质源扩散方法，其特征在于，将硅片放入密闭的高温扩散炉中，向高温扩散炉中通入氮气和磷源，使携带磷源的氮气经高温热分解和硅片表面反应，还原出杂质原子并向硅片内部扩散，从而使得硅片上、下表面的杂质浓度和杂质扩散结深得到控制。
2.根据权利要求1所述的制造半导体晶片用硅片的杂质源扩散方法，其特征在于，所述的高温扩散炉内的温度为1100～1400℃。
3.根据权利要求1所述的制造半导体晶片用硅片的杂质源扩散方法，其特征在于，所述的高温扩散炉包括炉体，所述炉体的侧壁上对称设置若干夹持座，所述的硅片由夹持座固定，每个硅片上表面的上方和下表面的下方均设置有进气口和出气口，可以实现硅片上、下表面同时通氮气和磷源。
4.根据权利要求3所述的制造半导体晶片用硅片的杂质源扩散方法，其特征在于，所述的夹持座为1～100对。
5.根据权利要求3所述的制造半导体晶片用硅片的杂质源扩散方法，其特征在于，所述的高温扩散炉的炉体为圆柱体、长方体或者正方体。
6.根据权利要求1或3所述的制造半导体晶片用硅片的杂质源扩散方法，其特征在于，所述的磷源为三氯氧磷。
7.根据权利要求1所述的制造半导体晶片用硅片的杂质源扩散方法，其特征在于，所述的扩散的时间为5～60min。
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5020476A (en) * | 1990-04-17 | 1991-06-04 | Ds Research, Inc. | Distributed source assembly |
| US5242859A (en) * | 1992-07-14 | 1993-09-07 | International Business Machines Corporation | Highly doped semiconductor material and method of fabrication thereof |
| CN102820383A (zh) * | 2012-09-11 | 2012-12-12 | 江阴鑫辉太阳能有限公司 | 多晶硅太阳能电池扩散方法 |
| CN104659151A (zh) * | 2015-02-09 | 2015-05-27 | 浙江晶科能源有限公司 | 一种太阳能电池扩散吸杂的方法 |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5020476A (en) * | 1990-04-17 | 1991-06-04 | Ds Research, Inc. | Distributed source assembly |
| US5242859A (en) * | 1992-07-14 | 1993-09-07 | International Business Machines Corporation | Highly doped semiconductor material and method of fabrication thereof |
| CN102820383A (zh) * | 2012-09-11 | 2012-12-12 | 江阴鑫辉太阳能有限公司 | 多晶硅太阳能电池扩散方法 |
| CN104659151A (zh) * | 2015-02-09 | 2015-05-27 | 浙江晶科能源有限公司 | 一种太阳能电池扩散吸杂的方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113178385A (zh) * | 2021-03-31 | 2021-07-27 | 青岛惠科微电子有限公司 | 一种芯片的制造方法、制造设备和芯片 |
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