专利名称：扩散抛光片单侧主扩散制作方法
技术领域：
本发明涉及一种制造半导体器件所需的扩散抛光片的制作方法，属于半导体器件制造工艺技术领域。
背景技术：
扩散抛光片是半导体器件如功率晶体管制造过程中的中间产品，扩散抛光片制作环节的目的是在半导体单晶材料如硅单晶中掺杂，通常采用二步扩散法实现掺杂，即取一定厚度如530μm的硅单晶片，用N-表示，见图1所示，在扩散炉中先进行预扩散，扩散温度控制在1100～1200℃范围内，这一工步将杂质源如液态三氯氧磷(POCl3)中的磷作为杂质扩散至硅单晶片两侧表面及浅层中，经过3个小时的扩散，形成预扩散层，用N+表示所形成的扩散层，厚度在9～20μm之间，见图2所示。然后再进行主扩散，扩散温度升高至1286℃，这一工步是将预扩散层中的杂质进一步向深层扩散，经过160个小时最终形成高浓度深扩散层，厚度为160～190μm，见图3所示。不管是预扩散还是主扩散，扩散过程始终在硅单晶片两侧同时同样地进行，硅单晶片的纵向结构呈N+-N--N+形态，见图2、图3所示，而制作半导体器件所需的扩散抛光片其结构应当为N+-N-形态，见图4所示。因此，需要再采用减薄抛光工艺将一侧的高浓度深扩散层去掉，保留确定厚度的N-层，最终获得扩散抛光片。在现有技术中，还有这样一种方案，也就是将两侧已经通过扩散法形成了高浓度深扩散层的硅单晶片从中切开，获得两片相同的具有N+-N-结构形态的扩散抛光片。
发明内容
在片状半导体单晶材料两侧同时同样地进行扩散，再采用减薄抛光工艺将一侧的高浓度深扩散层去掉，而获得具有N+-N-结构扩散抛光片的现有技术其缺点是浪费贵重的硅单晶材料，将会有30％以上硅单晶片被去掉。而将两侧已经通过扩散法形成了高浓度深扩散层的硅单晶片从中切开的方法虽然可以克服前一种现有技术的不足，但是，由于硅单晶片非常薄，切割难度非常大，不易实现。为了在与片状半导体单晶材料的一侧正常进行扩散的同时，阻止扩散在另一侧进行，尤其是阻止主扩散在另一侧进行，从而节省制作扩散抛光片的半导体单晶材料，我们发明了本发明之扩散抛光片单侧主扩散制作方法。
本发明是这样实现的，采用二步扩散法在片状半导体单晶材料中掺杂，首先，在预扩散之前，在片状半导体单晶材料的一侧生成预扩散掩蔽层1，见图5所示，预扩散后，只在另一侧形成预扩散层，见图6所示；或者先预扩散，此时在片状半导体单晶材料两侧形成预扩散层，见图7所示，然后去掉一侧的预扩散层，保留另一侧的预扩散层，见图8所示。其次，进行主扩散，使另一侧的预扩散层扩散为高浓度深扩散层，直接获得扩散抛光片，见图9所示。
由于掩蔽层的隔离作用，阻止了扩散在片状半导体单晶材料的两侧同时同样地进行，其结果是只在一侧形成预扩散层，从而主扩散也只在这一侧进行，所以无须较大幅度地减薄片状半导体单晶材料，因此，一开始就可以选用比正常厚度如530μm薄的片状半导体单晶材料，如300～400μm，从而可以大量节省半导体单晶材料。在预扩散之前就采用掩蔽层的方案可以从根本上实现发明目的，虽然掩蔽层也是由片状半导体单晶材料的一部分生成，并且也需去掉，但是，其厚度只有1.6～2.0μm。在预扩散之后主扩散之前去掉一侧的预扩散层的方案虽然也损失了一些半导体单晶材料，但是，预扩散层的厚度仅有9～20μm，与现有技术中的去除量160～190μm相比，还是少得多，何况该方案省去了生成预扩散掩蔽层的工步。
图1是现有技术所选用的硅单晶片剖面示意图。图2是现有技术经预扩散后在硅单晶片两侧形成预扩散层剖面示意图。图3是现有技术经主扩散后在硅单晶片两侧形成高浓度深扩散层剖面示意图。图4是现有技术经磨抛工艺后所得到的扩散抛光片剖面示意图。图5是本发明在片状半导体单晶材料一侧生成预扩散掩蔽层的剖面示意图。图6是本发明在片状半导体单晶材料的另一侧形成预扩散层的剖面示意图，该图同时作为摘要附图。图7是本发明先预扩散在片状半导体单晶材料两侧形成预扩散层的剖面示意图。图8是本发明在主扩散之前先去掉一侧的预扩散层的剖面示意图。图9是本发明获得的扩散抛光片剖面示意图。图10是本发明在主扩散前在本无预扩散层的一侧生成掩蔽层的剖面示意图。图11是本发明在主扩散前同时在硅单晶片两侧生成掩蔽层的剖面示意图。图12是本发明因自掺杂而透过掩蔽层发生的扩散剖面示意图。图13是本发明因自掺杂而透过掩蔽层发生的扩散局部放大剖面示意图。
具体实施例方式
本发明具体是这样实现的，采用二步扩散法在片状半导体单晶材料中掺杂，片状半导体单晶材料选用厚度为300～400μm的硅单晶片。首先，在预扩散之前，采用成膜工艺在硅单晶片一侧生成预扩散掩蔽层1，如采用氧化工艺生成二氧化硅层作为掩蔽层，厚度为1.6～2.0μm，涂敷光刻胶保护一侧的二氧化硅层，从而在腐蚀工艺中只去掉另一侧的二氧化硅层，见图5所示，预扩散后，只在另一侧形成预扩散层，见图6所示；或者先预扩散，此时在硅单晶片两侧形成预扩散层，见图7所示，然后去掉一侧的预扩散层，保留另一侧的预扩散层，见图8所示。其次，直接进行主扩散，使另一侧的预扩散层扩散为高浓度深扩散层，不过在这一过程中会发生自掺杂，与预扩散相比主扩散温度高、时间长，导致本无扩散层的一侧出现深达110μm的扩散层，或者说在硅单晶片两侧发生了同时不同样的扩散，如果将该扩散层去掉，则不仅损失了一定量的硅单晶材料，而且还会影响到扩散抛光片的结构。为了解决这一问题，主扩散的另一项具体方案是在主扩散前，在硅单晶片本无预扩散层的一侧采用沉积法成膜工艺生成主扩散低浓度区掩蔽层2，见图10所示，如果该主扩散低浓度区掩蔽层2为二氧化硅膜，则可以将在主扩散过程中因自掺杂而在该侧发生的扩散深度减少到40～90μm，见图12、图13所示，如果该主扩散低浓度区掩蔽层2为氮化硅膜，则可以消除在主扩散过程中因自掺杂而在该侧发生的扩散；或者在硅单晶片两侧采用氧化工艺生成主扩散低浓度区掩蔽层2和主扩散高浓度区掩蔽层3，见图11所示，可以将在主扩散过程中因自掺杂而在该侧发生的扩散深度减少到40～60μm。最后采用减薄抛光工艺去掉预扩散掩蔽层1、主扩散低浓度区掩蔽层2和主扩散高浓度区掩蔽层3以及因自掺杂而出现的扩散层，获得扩散抛光片。
权利要求
1.一种扩散抛光片单侧主扩散制作方法，采用二步扩散法在片状半导体单晶材料中掺杂，获得制造半导体器件的中间产品扩散抛光片，其特征在于，A、在预扩散之前，在片状半导体单晶材料的一侧生成预扩散掩蔽层(1)，预扩散后，只在另一侧形成预扩散层，或者先预扩散，此时在片状半导体单晶材料两侧形成预扩散层，然后去掉一侧的预扩散层，保留另一侧的预扩散层；B、进行主扩散，使另一侧的预扩散层扩散为高浓度深扩散层，直接获得扩散抛光片。
2.根据权利要求1所述的扩散抛光片制作方法，其特征在于，所述的片状半导体单晶材料选用厚度为300～400μm的硅单晶片。
3.根据权利要求1或2所述的扩散抛光片的制作方法，其特征在于，在主扩散前，在硅单晶片本无预扩散层的一侧生成主扩散低浓度区掩蔽层(2)。
4.根据权利要求1或2所述的扩散抛光片的制作方法，其特征在于，在主扩散前在硅单晶片两侧生成主扩散低浓度区掩蔽层(2)和主扩散高浓度区掩蔽层(3)。
5.根据权利要求1所述的扩散抛光片的制作方法，其特征在于，采用减薄抛光工艺去掉预扩散掩蔽层(1)、主扩散低浓度区掩蔽层(2)和主扩散高浓度区掩蔽层(3)以及因自掺杂而出现的扩散层。
全文摘要
一种扩散抛光片单侧主扩散制作方法，属于半导体器件制造工艺技术领域。现有方法不管是预扩散还是主扩散，扩散过程始终在硅单晶片两侧同时同样地进行，硅单晶片的结构呈N
文档编号H01L21/302GK101030529SQ20071005527
公开日2007年9月5日 申请日期2007年1月26日 优先权日2007年1月26日
发明者王新, 黄光波, 刘广海, 商亚峰, 佐义忠, 陶巍, 邹光祎 申请人:吉林华微电子股份有限公司