[发明专利]预沉积工艺、扩散工艺及扩散设备

说明书

技术领域

本发明属于半导体加工技术领域，具体涉及一种预沉积工艺、扩散工艺及扩散设备。

背景技术

在半导体器件的制备工艺中，通常需要在硅衬底中掺杂P型或者N型杂质来形成PN结，扩散和离子注入是半导体掺杂的两种主要方式。在太阳能电池工业中，由于N型晶体硅相对P型晶体硅具有少子寿命长的优势，因此常采用扩散的方法向N型晶体硅内掺杂P型杂质（例如，硼）以形成发射极（PN结）。

图1为现有的扩散设备。请参阅图1，扩散设备包括扩散腔室10和进气单元，其中，在扩散腔室10内放置有多个衬底S；进气单元包括载气源、前驱体源、载气管路11和前驱体支路12，载气源用于提供不与前驱体发生反应的载气体，以使载气体携带前驱体通入至扩散腔室10内，每个前驱体源用于向扩散腔室10内提供工艺所需的一种前驱体；载气管路11的两端分别与载气源和扩散腔室10连通，前驱体支路12的数量与前驱体源的数量一一对应，前驱体支路12的两端分别与载气管路11和与该前驱体支路12相对应的前驱体源连通，并且，在载气管路11和前驱体支路12上均设置有控制阀13，用于控制载气管路11和前驱体支路12的连通与断开。

下面对采用上述扩散设备对衬底S进行扩散工艺的具体过程进行详细描述。具体地，该扩散工艺具体包括预沉积工艺和高温扩散工艺，其中，预沉积工艺的工作过程为：将扩散腔室10内的衬底S加热至500℃左右；打开控制阀13，以使由载气源提供的载气携带每个前驱体源提供的前驱体同时通入扩散腔室10内，以在衬底S的表面上沉积扩散源薄膜，例如，载气体为N₂，前驱体源为硼酸三甲酯（B(CH₃O)₃），该前驱体硼酸三甲酯（B(CH₃O)₃）在衬底S的表面上发生受热分解反应生成三氧化二硼（B₂O₃），再将衬底S加热至900℃左右，以使衬底S表面上的三氧化二硼（B₂O₃）与衬底S发生反应生成硼原子，即，扩散源薄膜；高温扩散工艺的工作过程为：将扩散腔室10内的衬底S加热至更高的温度（大于900℃），以实现将沉积在衬底S表面上的扩散源薄膜（硼原子）高温推进至衬底S中。

上述扩散工艺在实际应用中不可避免地存在以下问题，即：由于将扩散工艺所需的一种或者多种前驱体同时通入扩散腔室10内进行反应，以生成扩散所需的扩散源薄膜，这使得前驱体之间的反应没有自限制性，导致无法对沉积在衬底表面上的扩散源薄膜的厚度进行控制，从而造成无法控制扩散工艺的掺杂浓度和结面深度；而且，由于前驱体在工艺过程中的无规则流动，还导致了衬底表面的扩散源薄膜生长的均匀性较差，从而造成图形衬底的台阶覆盖性、工艺重复性和成膜质量较差。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题，提供了一种预沉积工艺、扩散工艺及扩散设备，其不仅可以精确控制沉积在衬底表面上的扩散源薄膜的厚度，从而可以精确控制扩散工艺的掺杂浓度和结面深度，而且可以提高衬底表面的扩散源薄膜生长的均匀性，从而可以提高图形衬底的台阶覆盖性、工艺重复性和成膜质量。

本发明提供一种预沉积工艺，用于在衬底表面沉积扩散所需的扩散源薄膜，包括步骤S1：按预定顺序先后向扩散腔室通入两种以上的前驱体，并且在通入每种前驱体之后，且在通入下一种前驱体之前，向所述扩散腔室通入吹扫气体，所述吹扫气体为不与所述前驱体发生反应的气体；并且，进行上述步骤至少一次。

其中，在所述步骤S1之前，还包括下述步骤S0：向所述扩散腔室通入吹扫气体。

其中，在所述步骤S1中，借助载气携带每种前驱体通入所述扩散腔室；所述载气为不与所述前驱体发生反应的气体。

其中，所述载气包括氮气或者惰性气体。

其中，在所述步骤S1中，所述吹扫气体包括氮气或者惰性气体。

其中，在所述步骤S1之前，对所述衬底加热至100～200℃。

其中，在所述步骤S1之后，对所述衬底加热至700～900℃。

本发明还提供一种扩散工艺，所述扩散工艺包括预沉积工艺，用于在衬底的表面上沉积扩散所需的扩散源薄膜，所述预沉积工艺采用上述本发明提供的所述预沉积工艺。

其中，还包括高温扩散工艺，用于将沉积在所述衬底表面上的扩散源薄膜扩散至所述衬底内。