专利名称：：一种扩散铝的方法
技术领域：
：本发明涉及电力半导体制造技术，特别是涉及一种扩散铝的方法。
背景技术：
：在全控型半导体器件(如门极可关断晶闸管GTO和集成门极换流晶闸管IGCT)中，适度降低阴极梳条区下扩散层的方块电阻，是提高器件梳条关断能力的有效措施之一。目前有单杂质分布和双杂质分布两种降低方块电阻的方法1)单杂质分布，多采用硼或镓形成阴极分布，工艺比较简单，但由于形成的器件主结最高电压只能限到5500V附近，无法满足长远发展的需求；2)双杂质分布多釆用硼/铝或镓/铝组合形成阴极分布，所形成器件的主结电压可达6000V9000V甚至更高，因此实际生产中选择双杂质分布。由于硼适于用离子注入的方式扩散，并且具有极好的均匀性保障梳条的可靠工作，因此多选取硼/铝的组合分布。现有技术中的铝扩散，一般采用"插片式充氩闭管扩铝"或"叠片式充氩闭管扩铝"工艺。所使用的石英管容片量约500片。其中，插片式充氩闭管扩铝是将至多50片硅晶片插在带有卡槽的石英舟上，相邻两片硅晶片的间隔为1.52mm，然后将插有硅晶片的石英舟装入石英管，石英舟的两端放置有两个铝源壶，源壶中放有铝硅杂质源。用石英封头封住石英管管口，抽气充氩并封管，置于高温炉23天即可完成一批，在降温出炉后，可以开管并抽样测试。叠片式充氩闭管扩铝与上述插片式充氩闭管扩铝的区别在于将硅晶片彼此贴合放入石英管中，在石英管内的两端也放置有铝源壶，石英封头在封住管口的同时会将硅晶片和铝源壶顶住。发明人在实施本发明的过程中，发现现有技术至少存在如下缺点制作一般的半导体器件时，可以在硅晶片上先扩散铝，再扩散硼，或铝和硼同步扩散。但在制作GTO或IGCT的硼/铝组合分布时，由于GTO或IGCT结构的特殊要求，需要先离子注入硼并将硼扩散到预定深度，再在有硼扩散层的硅衬底上进行闭管扩铝。但是在实际搮:作中观察到，对于已经具有硼扩散层的硅晶片，很难再将铝扩散进去。
发明内容有鉴于此，本发明的目的是提供一种扩散铝的方法，以解决现有技术中无法在已经具有硼扩散层的硅衬底上扩散铝的问题。本发明提供了一种扩散铝的方法，包括清洗多片硅陪片和具有硼扩散层的多片硅晶片；为每片硅晶片具有硼扩散层的表面配置硅陪片，并且叠片式排列所述多片硅晶片和多片硅陪片；将第一铝源壶、所述叠片式排列的多片硅晶片和多片硅陪片、第二铝源壶依次装入石英管；用石英封头封住所述石英管的管口，对整个石英管执行闭管扩铝工艺。所述为每片硅晶片具有硼扩散层的表面配置硅陪片具体可以为为每片硅晶片配置一片硅陪片，且将所述珪陪片贴合在硅晶片具有硼扩散层的表面。所述为每片硅晶片具有硼扩散层的表面配置硅陪片具体可以为在所述硅陪片的两侧各设置一片硅晶片，且将硅晶片具有硼扩散层的表面贴合在硅陪片上。优选的，所述将第一铝源壶、多片硅晶片和多片硅陪片、第二铝源壶依次装入石英管还包括将第三铝源壶装入所述石英管的中部。优选的，所述将第一铝源壶、多片硅晶片和多片硅陪片、第二铝源壶依次装入石英管还包括在相邻的铝源壶和硅晶片之间放置硅陪片。优选的，所述相邻的铝源壶和硅晶片之间放置的硅陪片为10片。优选的，所述装入的铝源壶的杂质床还包括平行于源壶轴向且垂直于地面的挡板。具体的，所述清洗的多片硅陪片为N型衬底硅单晶。本发明提供的扩散铝的方法，通过为具有硼扩散层的硅晶片使用陪片，削弱所述硅晶片中由硼造成的拦截效应，使得在所述硅晶片上扩散铝能够顺利进行，解决了现有技术无法直接在具有硼扩散层的硅晶片上扩散铝的工艺障碍；通过在铝源壶的杂质床中增加挡板，保证了铝扩散过程中的铝供应量；本发明的扩散铝的方法，使一次闭管扩铝可以完成对200片硅晶片的铝扩散，提高生产效率，降低生产成本。图l是本发明的扩散铝的方法的流程示意图2是本发明安装完硅晶片、硅陪片、铝源壶，并封住石英管口后的示意图3是本发明铝源壶的示意图。具体实施例方式为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明实施例作进一步详细的说明。在制作GTO或IGCT的硼/铝组合分布时，需要先离子注入硼并将硼扩散到预定深度，再在有硼分布的硅衬底上进行闭管扩铝，但是很难在扩散了硼的硅晶片上再扩散铝。发明人经分析研究认为硼扩散到硅晶片后，还会不断向硅晶片的表面扩散，积聚在硅晶片表面，与铝向硅晶片内部的扩散形成冲突，造成对铝扩散的拦截效应。对此，发明人通过使用硅陪片解决了上述问题。本发明提供了一种扩散铝的方法，如图1所示，包括S101，清洗多片硅陪片和具有硼扩散层的多片硅晶片。所述硅晶片提前做过扩散硼的处理，可以采用离子注入等方式，本发明对此不做限定。所述硅陪片为N-衬底硅单晶，可以使用新的硅晶片，也可以使用上次做过硅陪片的晶片，但要经过表面的腐蚀处理，这是由于硅陪片在闭管扩铝之后，表面会形成方块电阻，若不腐蚀掉，下次使用时会失效。硅陪片的厚度约0.5mm,每次使用后约腐蚀掉0.01mm,因此硅陪片所带来的额外成本平均分散到每次实验，几乎可以忽略不计。S102,为每片硅晶片具有硼扩散层的表面配置硅陪片，并且叠片式排列所述多片硅晶片和多片硅陪片。本发明对硅晶片和硅陪片采用叠片式排列，与现有技术不同的是，每片预备扩铝的硅晶片都伴有硅陪片。通过为具有硼扩散层的硅晶片配置硅陪片，可以在闭管扩铝的过程中，使用硅陪片吸收硅晶片表面的硼，削弱硼对铝扩散的拦截效应，以利于铝向硅晶片内部的扩散。所述为每片硅晶片具有硼扩散层的表面配置硅陪片具体可以为为每片硅晶片配置一片硅陪片，且将所述硅陪片贴合在硅晶片具有硼扩散层的表面；也可以为在所述硅陪片的两侧各设置一片硅晶片，且将硅晶片具有硼扩散层的表面贴合在硅陪片上，使两个硅晶片共用一个硅陪片，可以增加一次闭管扩铝工艺所加工的硅晶片数，提高生产效率。S103,将第一铝源壶、所述叠片式排列的多片硅晶片和多片硅陪片、第二铝源壶依次装入石英管。将第一铝源壶、所述叠片式排列的多片硅晶片和多片硅陪片、第二铝源壶依次装入石英管。若闭管扩铝的硅晶片较多，考虑到铝硅杂质源的供应充足和铝扩散浓度的相对均匀，优选的，在步骤S103中，还包括将第三铝源壶装入所述石英管的中部。硅铝杂质源是以直径23cm的硅片为基底，在所述硅片表面均匀分布的五个位置放置铝，经过高温处理将铝和硅片融合在一起，形成铝硅合金，该铝硅合金即可作为硅铝杂质源。如图2所示，为本发明实施例在安装完硅晶片IO、硅陪片20、铝源壶30,并使用石英封头50封住石英管口后的示意图。在向石英管40装片、将石英管40闭管装炉等过程中，石英管40都有可能发生轻微晃动，其中的铝源壶30在晃动过程中，铝源壶30杂质床中的铝硅杂质源301可能会叠合在一起，造成闭管扩铝的过程中铝硅杂质源供应不足。为避免因铝硅杂质源301供应不足而造成的全管报废，本发明使用的铝源壶30的杂质床还包括平行于源壶轴向且垂直于地面的挡板，如图3所示。通过在杂质床上增加挡板，即使铝源壶30轻微滚动使铝硅杂质源301在杂质床内串动，也不会相互叠合降低铝硅杂质源301的有步丈供应表面。在步骤S103中，还包括在相邻的铝源壶和硅晶片之间放置硅陪片，优选的，所述相邻的铝源壶和硅晶片之间放置的硅陪片为10片。由于铝源壶附近的铝浓度梯度变化较大，在铝源壶附近放置的硅晶片对铝浓度的变化会比较敏感，影响硅晶片整体的均匀性，所以在相邻的铝源壶和硅晶片之间放置硅陪片进行隔离，保证闭管扩铝后硅晶片中铝含量的均匀性。S104,用石英封头封住所述石英管的管口，对整个石英管执行闭管扩铝工艺。此步骤中的闭管扩铝工艺可以是闭管抽气充氩的方式，也可以是闭管真空的方式，其加热的温度和时间与现有方法相同，本发明对此不再赘述。本发明的铝扩散方法，可以通过一次闭管扩铝完成200片硅晶片的铝扩散，由于每次闭管扩铝后，所使用的石英耗材(石英管、石英封头和石英源壶等)都会报废掉，因此采用本发明的闭管扩铝方法能够极大的提高生产效率，降低生产成本。本发明的一个优选实施例中，硅晶片为200片，硅陪片为250片，铝源壶数量为3个；其中每个硅晶片都配置一片硅陪片，其余的50个硅陪片均匀分为四份放置到相邻的铝源壶和硅晶片之间，每个铝源壶中放置3个铝硅杂质源。另外，根据硅晶片上预先扩散的杂质不同以及要进行铝扩散的硅晶片数量不同，可以根据表l中提供的数据进行相应调整。其中的"50片硅晶片(6个铝硅杂质源)"代表扩散的硅晶片为50片时，使用的铝硅杂质源数量为6个，使用三个铝源壶时，每个铝源壶中放两个铝硅杂质源，其余类推。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>本发明提供的扩散铝的方法，通过为具有硼扩散层的硅晶片使用陪片，削弱所述硅晶片中由硼造成的拦截效应，使得在所述硅晶片上扩散铝能够顺利进行，解决了现有技术无法直接在具有硼扩散层的硅晶片上扩散铝的工艺障碍；通过在铝源壶的杂质床中增加挡板，保证了铝扩散过程中的铝供应量；本发明的扩散铝的方法，使一次闭管扩铝可以完成对200片硅晶片的铝扩散,提高生产效率，降低生产成本。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语"包括，，、"包含"或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句"包括一个......，，限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。权利要求1、一种扩散铝的方法，其特征在于，包括清洗多片硅陪片和具有硼扩散层的多片硅晶片；为每片硅晶片具有硼扩散层的表面配置硅陪片，并且叠片式排列所述多片硅晶片和多片硅陪片；将第一铝源壶、所述叠片式排列的多片硅晶片和多片硅陪片、第二铝源壶依次装入石英管；用石英封头封住所述石英管的管口，对整个石英管执行闭管扩铝工艺。2、如权利要求l所述的方法，其特征在于，所述为每片硅晶片具有硼扩散层的表面配置硅陪片具体为为每片硅晶片配置一片硅陪片，且将所述硅陪片贴合在硅晶片具有硼扩散层的表面。3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述为每片硅晶片具有硼扩散层的表面配置硅陪片具体为在所述硅陪片的两侧各设置一片硅晶片，且将硅晶片具有硼扩散层的表面贴合在硅陪片上。4、如权利要求l所述的方法，其特征在于，所述将第一铝源壶、多片硅晶片和多片硅陪片、第二铝源壶依次装入石英管还包括将第三铝源壶装入所述石英管的中部。5、如权利要求l-4任一项所述的方法，其特征在于，所述将第一铝源壶、多片硅晶片和多片硅陪片、第二铝源壶依次装入石英管还包括在相邻的铝源壶和硅晶片之间放置硅陪片。6、如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述相邻的铝源壶和硅晶片之间放置的硅陪片为10片。7、如权利要求l-4任一项所述的方法，其特征在于，所述装入的铝源壶的杂质床还包括平行于源壶轴向且垂直于地面的挡板。8、如权利要求l-4任一项所述的方法，其特征在于，所述清洗的多片硅陪片为N型衬底硅单晶o全文摘要本发明公开了一种扩散铝的方法，包括清洗多片硅陪片和具有硼扩散层的多片硅晶片；为每片硅晶片具有硼扩散层的表面配置硅陪片，并且叠片式排列所述多片硅晶片和多片硅陪片；将第一铝源壶、所述叠片式排列的多片硅晶片和多片硅陪片、第二铝源壶依次装入石英管；用石英封头封住所述石英管的管口，对整个石英管执行闭管扩铝工艺。本发明提供的扩散铝的方法，通过为具有硼扩散层的硅晶片使用陪片，使得在所述硅晶片上扩散铝能够顺利进行，解决了现有技术无法直接在具有硼扩散层的硅晶片上扩散铝的工艺障碍。文档编号H01L21/02GK101640172SQ20091016648公开日2010年2月3日申请日期2009年8月19日优先权日2009年8月19日发明者刘旭君,明张,彭文华,谊蒋,云雷申请人:株洲南车时代电气股份有限公司