硼磷扩散原理以及过程

一、硼扩散工艺原理（液态源）

目前，液态源硼扩散常用：硼酸三甲酯B(CH3O)3，硼酸三丙酯，三溴化硼B(B2)3，无水硼酸三甲酯B(CH3O)3，为无色透明液体，在室温下挥发形成，具有较高真气压，硼酸三甲酯遇水易分解，升成硼酸和甲醇。

B（CH3O）+ 3H2O=H3BO3 + 3（CH3OH）

B（CH3O）500℃以上B2O3 + CO2 + H2O + C

2B2O3 + 3Si = 3SiO2 + 4B

硼酸三甲酯在高温（500℃以上）能够分解出三氧化二硼（B2O3），而三氧化二硼在900℃左右又能与硅片起反应，生成硼原子，并沉积在硅片表面，这就是预沉积过程；沉积后在基区窗口表面上生成具有色彩的硼硅玻璃。

二、硼扩散装置：

硼再分布：当炉温升到预定温度（1180℃以后）通干O2 20分钟，排除管道内空气，同时加热水浴瓶，是水浴温度达到设定温度值950℃，一切就绪后，即可将正片和陪片一起装入石英舟推入炉子恒温区，先通5分钟干氧，在改通30分钟湿氧，最后通5分钟干氧，时间到即可把硅片拉出石英管，倒在铜块上淬火，防止慢降温时，金从硅体中析出。

一、磷扩散工艺原理

5POCl3 >600℃3PCl5 + P2O5

2P2O5 + 5Si = 5SiO2 + 4P

4PCl5+5O2 过量O2 2P2O5+6Cl2

4PCl3+3O2 过量O2 2P2O5+6Cl2

磷预沉积时，一般通N2为20～80ml/分，O2为20～40ml/分，O2可通过，也可不通过源。

二、磷扩散装置

磷扩散源POCl3是无色透明有窒息性气味的毒性液体，要求扩散系统密封性好，源瓶进出口两端最好用聚四氟乙烯或聚氯乙烯管道连接。若用其他塑料管或乳胶管连接易被腐蚀，就需要经常更换。接口处最好用封口胶，由系统流出气体应通过排风管排到室外，不要泄漏在室内。

源瓶要严加密封，切勿让湿气进入源瓶。因为三氯氧磷吸水汽而变质，做扩散温度上不去。

2POCl3+3H2O=P2O5+5HCl

发现三氟氧磷出现淡黄色就不能使用。

一、磷沉积工艺条件：

炉温：1050℃

气体流量：小N2为20～80ml/分小O2为20～40ml/分大N2为500ml/分

源温：0℃

二、磷再分布工艺条件：

炉温：950℃～1000℃O2流量：500ml/分水温：95℃

三、高温短时间磷扩散：

1、磷预沉积：

炉温：1200℃扩散源：POCl3 大N2流量300ml/分

小N2流量：70ml/分O2流量：85ml/分

扩散时间：4～5分钟（通源）+3分钟（关源）

2、磷再分布（三次氧化）

炉温：900℃O2流量：500ml/分

氧化时间：15分（湿O2）+10分（干O2）

四、HCl抛光：

当炉温1180℃时，HCl/N2=1.1%，N2流量为400ml/分情况下，抛光30分钟。

五、磷合金工艺文件：合金温度：500℃～570℃，合金时间：10～20分钟。

（例如：在550℃下通源5分钟，通N210分钟）

六、箱法锑扩散：（双极型半导体集成电路）

配源：Sb2O3：SiO2=1：4

1、硅片清洗

2、配源

3、源脱水：将配好的源平铺在石英箱底上，盖上石英盖（不得盖得很紧，留点缝口，这样可减少合金点）放在炉口预热5分钟，推入恒温区脱水20分钟（炉温：1220℃

气体流量：1000ml/分+普N2300ml/分）4、装置

5、扩散：炉温为1200℃，气体流量同上，炉温稳定后，把装好的石英箱放在炉口预热5分钟，再推入恒温区扩散2.5小时，到时通干O25分钟，再把石英箱拉至炉口冷却，当温度降到室温时，取出硅片。

七、固态氮化硼扩散：

炉温：1050℃O2流量：300ml/分

氮化硼源制备

固态氮化硼制备

1、氮化硼活化与试片：

炉温：950℃通O2气30分钟

2、基区硼预沉积：

炉温：960℃N2流量：500ml/分沉积时间：30分钟

3、基区硼再分布：

炉温：1140℃水浴温度：95℃O2：500ml/分

再分布时间：7分钟（干O2）+30分钟（湿O2）+20分钟（干O2）

八、固—固扩散：

九、磷扩散：

1、烧结：

小功率晶体管：银浆烧结工艺

烧结石英管一般通N2保护,或抽真空10-2～10-3托。装好片的底座，放在钼舟上推入石英管，先在炉口预烧数分钟，去除银浆中气泡，然后推入恒温区，温度为350℃～400℃，时间约20分钟，然后慢慢降温取出。

2、金锡合金烧结：

通H2或抽真空10-3托，烧结温度为：420℃～450℃，恒温20分钟，拉至炉口自然冷却，金—硅低于其熔点370℃，烧结温度冷却反应高于此。

3、焊接引线：

铝丝退火一般在H2或真空中进行，而金丝在高纯N2或真空中退火，退火温度为400℃～450℃，恒温15～20分钟，自然冷却。

4、封装：

晶体封装：玻璃管壳封装、金属管壳封装和塑料封装。

金属壳密封用电焊法和冷焊法（电焊法用点焊机焊）

5、集成电路封装：分为金属封装、塑料封装、陶瓷玻璃封装（烘箱中）、陶瓷金属封装。

6、氮化硅薄膜制备：

化学气相淀积（CVD法）、辉光放电法、反应溅射法。