扩散课工艺培训培训内容

扩散课工艺培训培训内容扩散部设备介绍

氧化工艺介绍

扩散工艺介绍

合金工艺介绍

氧化层电荷介绍

LPCVD工艺介绍

扩散部设备介绍卧式炉管立式炉管炉管工艺和应用(加)

氧化工艺-1氧化膜的作用

选择扩散和选择注入。

阻挡住不需扩散或注入的区域，使离子不能进入。

氧化工艺-2氧化膜的作用

缓冲介质层

二次氧化等，缓冲氮化硅应力或减少注入损伤氧化工艺-3氧化膜的作用器件结构的一部分：如栅（Gate）氧化层，非常关键的项目，质量要求非常

高；电容极板之间的介质，对电容的大小有较大影响氧化工艺-4氧化膜的作用隔离介质：工艺中常用的场氧化就是生长较厚的二氧化硅膜，达到器件隔离的目的。

氧化工艺-5氧化方法

干氧氧化 SI+O2 == SIO2

结构致密，均匀性、重复性好，掩蔽能力强，对光刻胶的粘附性较好，但生长速率较慢，一般用于高质量的氧化，如栅氧化等；厚层氧化时用作起始和终止氧化；薄层缓冲氧化也使用此法。

水汽氧化 2H2O+SI == SIO2+2H2生长速率快，但结构疏松，掩蔽能力差，氧化层有较多缺陷。对光刻胶的粘附性较差。

氧化工艺-6氧化方法

湿氧氧化（反应气体：O2 +H2O）

H2O+SI == SIO2+2H2 SI+O2 == SIO2

生长速率介于干氧氧化和水汽氧化之间； H2O的由

H2和O2的反应得到；并通过H2和O2的流量比例来

调节氧化速率，但比例不可超过以保安全；对杂

质掩蔽能力以及均匀性均能满足工艺要求；多使用在

厚层氧化中。

HCL 氧化（氧化气体中掺入HCL）

加入HCL后，氧化速率有了提高，并且氧化层的质量也大有改善。目前栅氧化基本采用O2+HCL方法。

氧化工艺-7影响氧化速率的因素

硅片晶向

氧化速率(110)>POLY>(111)>(100)

掺杂杂质浓度

杂质增强氧化，氧化速率发生较大变化如 N+退火氧化（N+DRIVE1）：

衬底氧化厚度：750A

N+掺杂区氧化厚度：1450A氧化工艺-8热氧化过程中的硅片表面位置的变化

，要消耗掉的Si。但不同热氧化生长的SiO密

生长1um的SiO

2

度不同，a值会略有差异。氧化工艺-9氯化物的影响

加入氯化物后，氧化速率明显加快，这可能是HCL和O2生成水汽的原因；但同时氧化质量有了很大提高

压力影响

压力增大，氧化速率增大；

温度

温度升高，氧化速率增大；

排风 & 气体

排风和气体很重要，会影响到厚度和均匀性；氧化工艺-10氧化质量控制拉恒温区控制温度

定期拉恒温区以得到好的温度控制

HCL 吹扫炉管

CL-有使碱性金属离子（如Na+）钝化的功能，使金属离子丧失活动能力，定期清洗炉管可以大幅度地减少离子浓度，使炉管洁净

BT 测量

BT项目可以使我们即及时掌握炉管的状态，防止炉管受到粘污,

使大批园片受损;

氧化工艺-11氧化质量控制

片内均匀性：保证硅片中每个芯片的重复性良好

片间均匀性

保证每个硅片的重复性良好

定期清洗炉管

清洗炉管，可以避免金属离子,碱离子的粘污，减少颗粒，保证氧化层质量，尤其是栅氧化，清洗频率更高,1次/周

扩散工艺-1扩散

推阱，退火

推阱：CMOS工艺的必有一步，在一种衬底上制造出另一种衬底,以制造N、P管,需要在较高的温度下进行，以缩短工艺时间。

退火：可以激活杂质，减少缺陷。它的时间和温度关系到结深和杂质浓度

磷掺杂

多晶掺杂：使多晶具有金属特质导电；

N+淀积：形成源漏结；

扩散工艺-2推阱工艺主要参数

结深

比较关键，必须保证正确的温度和时间，

膜厚

主要为光刻对位提供方便,同时影响园片的表面浓度

如过厚或过薄均会影响N或P管的开启电压

表面浓度

注入一定后,表面浓度主要受制于推阱程序的工艺过程,如氧化和推结的前后顺序均会对表面浓度产生影响

扩散工艺-3影响推阱的工艺参数

温度：

易变因素，对工艺的影响最大。

时间：

一般不易偏差，取决于时钟的精确度。程序的设置：

不同的程序，如先氧化后推阱和先推阱后氧化所得出的表面浓度不同。

扩散工艺-4影响推阱的工艺参数–排风 &气体

排风：对炉管的片间均匀性，尤其是炉口有较大的影响。气体：气体流量的改变会影响膜厚，从而使表面浓度产生变化，直接影响器件的电参数。

扩散工艺-5阱工艺控制拉恒温区控制温度：

定期拉恒温区以得到好的温度控制。

BT 测量

BT项目可以使我们即及时掌握炉管的状态，防止炉管受到粘污。

扩散工艺-6阱工艺控制电阻均匀性

电阻比膜厚对于温度的变化更加敏感，利用它监控温度的变化，但易受制备工艺的影响

膜厚均匀性

监控气体，温度等的变化，保证片内和片间的均匀性

定期清洗炉管

清洗炉管，可以避免金属离子的粘污，减少颗粒，保证氧化层质量。

扩散工艺-7阱工艺控制

HCL 吹扫炉管

CL-有使碱性金属离子（如Na+）钝化的功能，使金属离子丧失活动能力，定期清洗炉管可以大幅度地减少离子浓度，使炉管洁净HCL 吹扫炉管。

扩散工艺-8磷扩散原理

POCL3

4POCL3+3O2 ==== 2P2O5+6CL2

2P2O5 +5Si ==== 5SiO2 +4P

PBr3

4 PBr3+5O2 ==== 2P2O5+6Br2

2P2O5 +5Si ==== 5SiO2 +4P

扩散工艺-9磷扩散工艺主要参数

结深：

电阻：

现行的主要控制参数；

表面浓度：

这些参数都和掺杂时间、掺杂温度、磷源流量等有密切的关系；

扩散工艺-10影响磷扩散的因素

炉管温度和源温

炉管温度会影响杂质扩散的固溶度，硅中杂质的溶解量变化，从而影响掺杂电阻；PBr3和POCL3都是挥发性较强的物质，温度的变化会影响源气的挥发量，使掺杂杂质的总量发生变化,因此必须保证其相对稳定；

程序的编制

磷源流量设置的大小决定了时间的长短，使推结的时间变化，从而影响了表面浓度和电阻；