硼扩散工艺实验报告

广东工业大学实验报告

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题目：硼扩散工艺第周星期

一、实验目的

1.了解基区扩散；

2.熟悉硼扩散工艺；

3.了解热扩散炉的结构及操作。

二、实验原理

扩散是微观粒子的一种极为普遍的热运动形式，各种分离器件和集成电路制造中的固态扩散工艺简称扩散，硼扩散工艺是将一定数量的硼杂质掺入到硅片晶体中，以改变硅片原来的电学性质。

硼扩散是属于替位式扩散，采用预扩散和再扩散两个扩散完成。

（1）预扩散硼杂质浓度分布方程为：

N(x,t)=Nserfc｛x/2D1t)½｝

表示恒定表面浓度（杂质在预扩散温度的固溶度），D1为预扩散温度的扩散系数，x表示由表面算起的垂直距离（cm）,他为扩散时间。此分布为余误差分布。

（2）再扩散（主扩散）

硼再扩散为有限表面源扩散，杂质浓度分布方程为：

N(x,t)=Qe-x2/4D2t(πD2t)½

其中 Q 为扩散入硅片杂质总量：Q=∫∞0 N(x,t)dt

D2 为主扩散（再分布）温度的扩散系数。杂质分布为高斯分别。

三、实验（设计）仪器设备和材料清单

热扩散炉，纯水系统，硅片，氨水，盐酸、硫酸，双氧水，去离子水，氮

气，硼扩散源等。

四、实验内容与实验步骤：

1、实验准备

（1）开扩散炉，设定升温程序，升温速度不超过每分钟5℃，以防止加热电阻丝保护涂层脱落。将待料温度设定倒 750--850℃，开氮气流量 3升/分钟。

（2）清洗源瓶，并倒好硼源。

（3）开涂源净化台，并调整好涂源转速。

2、硅片清洗：清洗硅片（见清洗工艺实验），将清洗好的硅片甩干。

3、将清洗干净、甩干的硅片涂上硼源，并静置 10 分钟风干。

4、从石英管中取出石英舟，将硅片装在石英舟上，并将石英舟推到恒温区。

5、按照设定好的升温程序进行升温，温度达到预扩散温度后开始计时。

6、预扩散完成后，拉出石英舟，取出硅片，漂去硼硅玻璃，冲洗干净后，检测R□值

7、将预扩散硅片用 2#液清洗，冲洗干净甩干。

8、取出再扩散石英舟，将甩干的硅片装入石英舟，并将石英舟推到恒温区。

9、调节温控器，使温度达到再扩散温度，调整氧气流量 3 升/分钟，并开始计时，根据

工艺条件进行干氧。

10、在开始干氧同时，将湿氧水壶加热到 95-98℃。干氧完成后，开湿氧流量计，立即进入湿氧化。同时关闭干氧流量计。根据工艺条件进行湿氧。

11、湿氧完成，开干氧流量计，调整氧气流量 3 升/分钟，并根据工艺条件确定干氧时间。

12、干氧完成后，开氮气流量计，流量 3 升/分钟，根据工艺条件，确定氮气时间。

13、氮气完成后，主扩散结束，调整温控器降温，氮气流量不变,时间 30分钟。

14、降温完成后，拉出石英舟，取出硅片，检测氧化层厚度、均匀性，漂去氧化层，冲洗干净后，检测R□值，结深。

15、将扩散后的硅片交光刻工艺，光刻完成后，检测击穿电压。硼扩散工艺实验结束

五、实验数据记录与处理

六、实验结果与分析

七、总结