扩散教材2013版..docx

第四章 扩散第一节、扩散简介1.1工序位置1.2 扩散目的：形成PN结即在P型衬底上扩散N型杂质磷形成PN结，达到合适的掺杂浓度和方块电阻。1.3 PN结：如果在纯净的硅晶体中掺入少量的5价杂质磷，由于磷原子具有5个价电子，所以1个磷原子同相邻的4个硅原子结成共价键时，还多余1个价电子，这个价电子很容易挣脱磷原子核的吸引而变成自由电子。 所以一个掺入5价杂质的4价半导体，就成了电子导电类型的半导体，也称为n型半导体。同样如果在纯净的硅晶体中掺入3价杂质，如硼，这些3价杂质原子的最外层只有3个价电子，当它与相邻的硅原子形成共价键时，还缺少1个价电子，因而在一个共价键上要出现一个空穴，因此掺入3价杂质的4价半导体，也称为p型半导体。 对于p型半导体，空穴是多数载流子，而电子为少数载流子。若将p型半导体和n型半导体两者紧密结合，联成一体时，由导电类型相反的两块半导体之间的过渡区域，称为 p-n 结。1.4扩散原理：扩散就是在P型硅片中掺入磷原子形成N型半导体，从而形成PN结反应方程式：POCl3在高温下分解生成五氯化磷（PCl5）和五氧化二磷（P2O5）有氧气的存在时，POCl3热分解 POCl3+O2=P2O5+Cl2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 第二节、扩散设备工艺简介2.1扩散设备：2.1.1内部构成：德国Centrotherm公司的管式扩散炉。①CMI-Loading box ②带有TGA的抽排系统 ③tube heating and control ④Gas cabinet 。2.1.2扩散基本操作：①检查“Slider”是否在上料位置，若不在，手动状态下移到上料处：“Manual/Slider/to port”。②把插好硅片的舟放到“slider”上。尽量使舟在“slider”中间位置。③在“Setup”界面选择“Boat”项，选择一个舟号，进行工艺信息编辑。④选择确定后，进入“boat activation”界面，点选“Set boat active for handling”、 “Set boat to ‘Ready for processing’和‘Boat will be removed for unload’”复选框,再点击“Next”按钮。⑤进入“Handling information”界面，把舟上的编号输入到“Boat ID”一栏，同时选择Load position为“Slider”，再点击“Next”按钮。⑥进入“Process tube selection”界面，选择需运行工艺的管号，在正常情况下1-4管全部选中，再点击“Next”按钮。⑦进入“Boat information”界面， 在Actual boat location位置选择“Slider”，在Boat state位置选择“Wait for tube”，再点击“Next”按钮。⑧进入“Process information”界面，选择相应的运行工艺名，在“Lots in boat”中输入相关舟的信息，再点击“Finish”按钮⑨进入“Summary”界面，显示8步输入的信息，核对无误后，点击“OK”，信息输入完成。⑩在“Job”页面点击 “Run” 按钮，回到自动运行状态。机械手自动送舟到SiC桨上，开始运行工艺。2.1.3常见设备报警处理：⑴ 生产人员正确设置信息点击运行后，机械手运行到store1位置不动作，且没有报警信息：进入system-handling界面，查看paddle、tube状态是否正确。 进入相应的system-tube界面，查看position、SLS、TGA状态是否正确。⑵ 退舟失败：入相应的system-tube界面，依次点击service-recovery-handling，观察桨是否动作，并将桨的设定位置设为零位。动作，一定要注意观察石英舟是否全部在桨上，完全退出后不要自动运行，手动将舟取下。仍旧不动作，呼叫设备人员。⑶ 机械手不动作： 进入system-handling界面，查看机械手是否在零位，机械手不再零位，进入设备权限对机械手进行复位。复位后仍不动作，呼叫设备人员。⑷ 酸排热排报警：进入SYSTEM-CMS界面，查看酸排和热排值，调节酸排、热排阀门，使其恢复到正常范围若酸排或热排报警时示数为零，呼叫设备人员，并由其联系外围。⑸ 方阻过大，且工艺运行过程中无报警：查看磷源瓶是否打开及有无磷源。若磷源正常，报修设备人员。2.2扩散工艺：2.2.1扩散工艺流程进舟氧化稳定升温通源沉积升温推进降温吹扫出舟将硅片送入炉管达到沉积所需温度在硅片表面形成一层氧化硅膜，减缓沉积速度，时磷沉积时更加均匀小氮携带磷源进入炉管，经化学反应后生成P单质沉积在硅片表面达到推进所需温