POCl磷扩散原理

方块电阻的测试 —四探针的校准
使“R□”、“I”、“EXCH.1”显示 灯亮，将电流档位从0.1mA调至10mA， 将待测量的硅片取出放在测试台上（扩 散面向上），按下降按钮，使针头平压 在硅片上（四针平齐），校准电流，调 整电流值为4.530mA。
方块电阻的测试 —四探针的校准
方块电阻的测试 —四探针的校准
关于方块电阻 --什么是方块电阻
我们知道金属导体的电阻 公式R=ρl /s，与之类似薄层 电阻的大小应为： Rs=ρl / at， 如右图：当 l=a即为一个方块 时 Rs=ρ/t 可见，薄层电阻的大小与薄层 的平均电阻率成正比，与薄 层的厚度成反比而与正方形 的边长无关。
关于方块电阻
1、在扩散工艺中，扩散层薄层电阻（方 块电阻）是反映扩散层质量是否符合设计 要求的重要工艺指标之一，是标志扩散到 半导体中的杂质总量的一个重要参数。 2、扩散的效果跟原材料电阻率有很大的 关系，方块电阻的大小与扩散的-温度成 相反关系。ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ--目前采用四探针测试法。
加热 C2H3Cl3 + O2 Cl2 + H2O + CO2 +……
关于方块电阻 --什么是方块电阻
扩散层的薄层电阻也称方块电阻， 常分别用Rs和R口表示。所谓薄层电阻， 就是表面为正方形的半导体薄层在电流 方向（电流方向平等于正方形的边）所 呈现的电阻。为了表示薄层电阻不同于 一般电阻，其单位常用[欧姆/方块]或 [Ω/口]表示 。
POCl3磷扩散原理
? 磷扩散源是无色透明有窒息性气味的毒性 液体，所以要求扩散系统必须有很高的密 封性，特别是源瓶进出口两端最好用聚四 氟乙烯来连接，若用其它塑料管或乳胶管 连接时易被腐蚀，需要经常更换新管。接 口处用聚四氟带封闭，由系统流出的气体 应通进排风管道连接到室外，不能泄露在 室内。
POCl3磷扩散原理
? 磷扩散源是无色透明有窒息性气味的毒性 液体，所以要求扩散系统必须有很高的密 封性，特别是源瓶进出口两端最好用聚四 氟乙烯来连接，若用其它塑料管或乳胶管 连接时易被腐蚀，需要经常更换新管。接 口处用聚四氟带封闭，由系统流出的气体 应通进排风管道连接到室外，不能泄露在 室内。
TCA清洗原理
所谓TCA即三氯乙烷（C2H3Cl3） ，TCA清 洗是为了清洗石英管道而设置的，我们的 石英管和所有石英制品在使用过一段时间 后，炉管会存在不同程度的污染，因此需 要定期的清洗。我们日常TCA清洗为三天 做一次，时间为（4+1）h，石英管HF清 洗后为（8+1）h。
4PCl5
?
5O2
?
过 ??
O??2量?
2P2O5
? 10C
2
?
POCl3磷扩散原理
? 生成的P2O5又进一步与硅作用，生成 SiO2和磷原子，由此可见，在磷扩散时， 为了促使POCl3充分的分解和避免PCl5对 硅片表面的腐蚀作用，必须在通氮气的 同时通入一定流量的氧气 。
POCl3磷扩散原理
POCl3磷扩散原理
? POCl3磷扩散原理
?
? TCA清洗原理
? 关于方块电阻
POCl3磷扩散原理
? POCl3在高温下（>600℃）分解生成五氯 化磷（PCl5）和五氧化二磷（P2O5），其 反应式如下：
5POCl 3 ? ???60?0 ???C 3PCl 5 ? P2O 5
POCl3磷扩散原理
三氯乙烷简介
三氯乙烷（C2H3Cl3）无色透明液体，不 溶于水，遇明火、高热能燃烧，并产生 剧毒的光气和氯化氢烟雾。与碱金属和 碱土金属能发生强烈反应。与活性金属 粉末(如镁、铝等)能发生反应，引起分 解。燃烧(分解)产物：一氧化碳、二氧 化碳、氯化氢、光气 。
TCA清洗原理
其基本原理是：三氯乙烷（C2H3Cl3）高温氧 化分解，产生的氯分子与重金属原子化合后 被气体带走，达到清洗石英管道的目的。其 反应式为：
? 在有氧气的存在时，POCl3热分解的反应 式为：
4POCl3 ? 3O2 ? 高??温? 2P2O5 ? 6Cl2 ?
POCl3磷扩散原理
? POCl3分解产生的P2O5淀积在硅片表面， P2O5与硅反应生成SiO2和磷原子，并在硅 片表面形成一层磷-硅玻璃，然后磷原子再 向硅中进行扩散 。这样在晶体内部就形成 了PN结，达到了扩散的目的。
? 生成的P2O5在扩散温度下与硅反应，生成 二氧化硅（SiO2）和磷原子，其反应式如 下：
2P2O5 ? 5Si ? 5SiO 2 ? 4P ?
POCl3磷扩散原理
? 由前面反应式可以看出，POCl3热分解时， 如果没有外来的氧（O2）参与其分解是不充 分的，生成的PCl5是不易分解的，并且对硅 有腐蚀作用，破坏硅片的表面状态。但在有 外来O2存在的情况下，PCl5会进一步分解成 P2O5并放出氯气（Cl2）其反应式如下：
扩散方块电阻的测试
方块电阻的测试—四探针
目前生产中，测量方块电阻广泛采用四探针法。
使用环境：温度 23度
相对湿度 ≤65%
无高频干扰 无强光直射
用途：测量半导体材料的电阻率，方块电阻，导
电膜方块电阻。
原理：使用四根处在同一水平面上的探针压在所测
材料上，1 、4 探针通电流 ；2、 3 探针间
就会产生电压，由此就可以得出电阻。