[發明專利]一種緩沖層的擴散方法

有效

• 申請號: 201310402933.9
• 申請日: 2013-09-06
• 公開（公告）號: CN104392910B
• 公開（公告）日: 2017-03-22
• 發明（設計）人: 劉小俐;張橋;顏家圣;楊寧
• 申請（專利權）人: 湖北臺基半導體股份有限公司
• 主分類號: H01L21/22
• 分類號: H01L21/22
• 代理公司: 襄陽嘉琛知識產權事務所42217
• 代理人: 嚴崇姚

技術領域

本發明屬于半導體制造技術領域。涉及一種功率半導體器件芯片的緩沖層擴散方法。具體是一種緩沖層磷或鋁原子轉移擴散方法。?

背景技術

隨著半導體器件制造技術的發展，對器件的要求如高電壓、大電流、低壓降等也越來越高。為滿足需求，在半導體制造技術中引入了緩沖層技術。?

由于緩沖層要求濃度比較淺，且還要有一定結深，現有普通工藝的氣攜源擴散方式的濃度都較高，因而氣攜源擴散方式很難達到緩沖層所需要的淺濃度。為此，目前的緩沖層擴散通常采用離子注入后再高溫推進擴散的方式進行。離子注入是將摻雜原子電離化后，用電子槍將其高速的注入到硅片上，可精確控制雜質總量，同時使雜質在硅片表面均勻分布。離子注入得到的濃度可以很淺，甚至達到10¹⁶，晶片經過離子注入后，再將其推入高溫爐內進行長時間的推進擴散，以使緩沖層結深達到設計要求。由于離子注入所需設備特殊，推進擴散時間較長，因此離子注入成本較高、功效低，且長時間的高溫推進，對其他參數影響很大較難控制。?

發明內容

本發明解決的問題是提供一種功率半導體器件芯片緩沖層的擴散方法，該方法不需高成本的離子注入及長時間的高溫擴散，同時實現均勻的低濃度緩沖層。?

本發明的技術解決方案是：一種緩沖層的擴散方法，其特征在于包括以下工藝步驟：?

①先將桶形舟、弧形舟、陪片和硅晶片清洗、烘干，再將陪片插在弧形舟上，將插有陪片的弧形舟裝在桶形舟底座上，將裝有弧形舟的桶形舟底座及桶形舟兩側擋片、桶形舟上蓋依次放入擴散管內，進行通源摻雜擴散，使陪片、弧形舟和桶形舟表面積累一層均勻的雜質原子；

②將表面積累一層均勻雜質原子的桶形舟、弧形舟和陪片清洗、烘干，將該陪片與硅晶片以1片陪片和2片硅晶片疊片式排列依次插在弧形舟上，陪片貼合在硅晶片需擴緩沖層的表面；

③把插好陪片和硅晶片的弧形舟裝在桶形舟底座上，然后裝上桶形舟兩側擋片、桶形舟上蓋，將封閉的桶形舟放入擴散爐管內進行高溫預擴散，利用陪片、弧形舟和桶形舟沉積的摻雜源對硅晶片進行緩沖層預沉積擴散；?

④取出硅晶片，轉放在弧形舟上，放入高溫擴散爐進行緩沖層推進擴散；?

⑤取出硅晶片，即得到功率半導體器件芯片所需的緩沖層。

本發明優選的技術解決方案是：一種緩沖層的擴散方法，其特征在于包括以下工藝步驟：?

①先將桶形舟、弧形舟、陪片和硅晶片清洗、烘干，再將陪片插在弧形舟上，將插有陪片的弧形舟裝在桶形舟底座上，將裝有弧形舟的桶形舟底座及桶形舟兩側擋片、桶形舟上蓋依次放入擴散管內，然后將擴散管升溫至1000∽1180℃，通源50∽200分鐘，進行通源摻雜擴散，使陪片、弧形舟和桶形舟表面積累一層均勻的雜質原子；

②將表面積累一層均勻雜質原子的桶形舟、弧形舟和陪片清洗、烘干，將該陪片與硅晶片以1片陪片和2片硅晶片疊片式排列依次插在弧形舟上，陪片貼合在硅晶片需擴緩沖層的表面；

③把插好陪片和硅晶片的弧形舟裝在桶形舟底座上，然后裝上桶形舟兩側擋片、桶形舟上蓋，將封閉的桶形舟放入擴散爐管內進行高溫預擴散，將擴散管升溫至990∽1150℃，擴散時間10∽200分鐘，利用陪片、弧形舟和桶形舟沉積的摻雜源對硅晶片進行緩沖層預沉積擴散；?

④取出硅晶片，轉放在弧形舟上，放入高溫擴散爐進行緩沖層推進擴散，將擴散爐管溫度升至1150∽1250℃，擴散時間按緩沖層結深需要設置；?

⑤取出硅晶片，即得到功率半導體器件芯片所需的緩沖層。

本發明的技術解決方案中所述的陪片、弧形舟為常規N型單晶或石英材料；桶形舟為常規N型單晶、多晶或石英材料中的一種。?

本發明的技術解決方案中第①步驟所述的進行通源摻雜擴散中采用的摻雜源為低濃度磷源或Al源。?

與現有技術相比，本發明具有以下優點：?

1、離子注入需將摻雜原子電離化后，用電子槍將其高速的注入到硅片上，設備特殊，不能共用，成本較高，而本發明采用先預沉積陪片再利用陪片所釋放的雜質對硅晶片進行擴散，設備及工藝簡單，在現有普通工藝線均能實現，成本較低；

2、離子注入后，硅晶片需要進行長時間的高溫擴散，使得功效較低，且長時間的推進擴散對其他的工藝參數影響較大，不易控制。本發明緩沖層的推進不需要高溫推進，且推進時間相對于離子注入的推進時間成倍減少，這樣使得功效高、工藝參數穩定；

3、離子注入現有的條件限制了注入的雜質種類有限，而本發明不受雜質種類的影響。