[发明专利]一种掺磷吸杂方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在半导体器件制造过程中通过掺磷实现吸杂目的的方法，属于半导体器件制造技术领域。

背景技术

半导体器件制造技术领域中的吸杂技术主要包括杂质吸杂、缺陷吸杂和多晶晶粒间界吸杂等几种，掺磷吸杂则是杂质吸杂的一种常用措施。与本发明有关的已知技术一是记载于1982年6月出版的《哈尔滨工业大学学报》第2期第18～26页的一项被称为“双重吸杂技术”的技术方案，该方案所采取的技术措施是在硅片背面扩散一层高浓度的磷作为吸杂源，为了防止因后续的高温工步如硼扩散导致磷的外逸，从而不仅致使吸杂源磷的浓度降低，而且还会污染炉管，引起交叉沾污，于是在该磷扩散层上又生长一层具有高密度缺陷的单晶硅层，它既起到掩蔽作用，防止磷的外逸，又起到缺陷吸杂的作用。与本发明有关的已知技术二是由申请号为86104069名称为“硅的多重吸杂技术及多重吸杂硅片”的中国发明专利申请公开说明书所公开的一项技术方案，为了改善吸杂效果，该方案在磷扩散层之上依次生长单晶硅阻挡层、多晶硅吸杂层和单晶硅吸杂层，使得所述的几种吸杂技术均得以应用。

发明内容

所述已知技术存在的共同问题是工艺复杂，从而导致半导体器件的制造成本高。为了在保证吸杂效果的同时简化半导体器件制造工艺，我们发明了本发明之一种掺磷吸杂方法。

本发明是这样实现的，硅片经过硼扩散工步形成基区，在硅片正面做掺杂磷预扩，再在硅片背面做吸杂磷预扩，最后做磷主扩，吸杂掺磷的浓度高于掺杂掺磷的浓度。

由于本发明首先进行硼扩散，然后才是各个磷扩散工步，因此，在磷扩散之后不存在高温工步，所掺入的高浓度磷不会外逸，从而避免了对炉管的污染以及在另外的工序中引起的交叉沾污，不必再在吸杂磷扩散层之上再生长单晶硅阻挡层，从而简化了工艺。另外，在硅片正面做掺杂磷预扩之后，暂不做相应的磷主扩，可以防止具有一定磷浓度的扩磷区将硅片体内的杂质吸引到这一扩磷区中来，给背面掺磷吸杂带来困难，从而有助于改善本发明之吸杂方法的吸杂效果。再有，磷吸杂机理主要是磷在硅中与某些受主型杂质原子因库仓引力而形成离子配对，起到固定这些杂质的作用，同时由于磷的浓度达到一定高度，则产生了大量的失配位错网络，也具有固定杂质的作用，并且，硅中磷的浓度越高，形成离子配对的几率越大，失配位错网络密度也越大，磷吸杂效果越显著。鉴于此，由于本发明之方法吸杂掺磷的浓度高于掺杂掺磷的浓度，硅片体内的杂质更倾向于硅片背面的扩磷区，从而大幅度改善吸杂效果。采用本发明之方法，硅片片内放大均匀性及片间放大的一致性得到较大的改善，减小了集电结漏电流，集电结反向击穿电压(BVCBO)不良品率降低4％，器件成品率提高15％以上。需要强调的是，本发明之方法尚能将在半导体器件制造过程中因高温以及在衬底三重扩散、磨抛加工，而在硅片正面表面产生的诱生缺陷吸除到硅片背面扩磷区，用铬酸腐蚀液腐蚀硅面正面，在显微镜下观察正面表面缺陷，可以看到缺陷密度大幅度减少。

具体实施方式

本发明的具体实施方式是这样的，将扩散温度为1100～1200℃的硼扩散工步提前到磷扩散工步之前。采用固态磷源在硅片正面做掺杂磷预扩，扩散层薄层电阻R_S＝2.9～3.3Ω/□。磷氧化，氧化层厚度T_OX＝9000±500。用450CP光刻胶保护正面氧化层，使用腐蚀液漂净硅片背面氧化层。再在硅片背面做吸杂磷预扩，采用液态磷源，扩散温度为1000～1100℃，携带气体与磷源总流量为1.0～2.5升/分，扩散时间为15～50分钟，扩散层薄层电阻R_S＝2.0～2.4Ω/□，吸杂掺磷的浓度高于掺杂掺磷的浓度。最后做磷主扩，在推结的同时实现吸杂。

所述的吸杂磷预扩，具体工艺包括以下几种方式：

液态磷源采用POCl₃，扩散温度为1000℃，携带气体采用N₂，与POCl₃总流量为2.5升/分，扩散时间为50分钟。

液态磷源采用POCl₃，扩散温度为1050℃，携带气体采用N₂，与POCl₃总流量为1.5升/分，扩散时间为30分钟。

液态磷源采用POCl₃，扩散温度为1100℃，携带气体采用N₂，与POCl₃总流量为1.0升/分，扩散时间为15分钟。