专利名称：可控硅生产工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可控硅生产工艺。
背景技术：
目前常规可控硅生产工艺，3时芯片，片厚在200到230微米之间，常规高温穿通条 件1270度，150-180小时，而在生产4时或4时以上芯片时，为了保证工作过程中硅片不破 裂或少破裂，片厚必须加厚至250-260微米，而穿通扩散与其它常规扩散一样，扩散过程越 往后速度越慢，为达到穿通效果250的片厚穿通时间要达500小时(1270度)以上，260厚 的更是超过650小时(1270度)甚至有时无法穿通，生产中极大的影响了生产效率，生产过 程极慢，且长时间的高温扩散对器件的少子寿命损害极大，电压水平降低，硅片变脆，破片 率也变高，实际生产中基本无法实施。
发明内容
本发明的目的是提供一种可控硅生产工艺。本发明采用的技术方案是可控硅生产工艺，包括氧化、光刻穿通环、进行穿通扩散、短基区扩散和光刻阴极 步骤，所述光刻穿通与进行穿通扩散步骤之间增加了蒸铝、合金和保留合金层步骤，所述蒸铝步骤为将进行光刻穿通后的可控硅片放入高真空电子束蒸发台进行蒸 铝操作，真空度为2X IO-4Pa,蒸发速率25-30 A/秒，铝纯度> 99.9%,最后获得的铝蒸发厚 度为0. 5-1. 0微米；所述合金步骤为将蒸铝后的可控硅片在合金扩散炉内进行合金操作，合金温度 为550-600°C，合金时间为50-100分钟，最后获得的硅铝合金浓度Rn= 20-500 Ω / □；所述保留合金层步骤为将合金完成后的可控硅片置于磷酸内，去掉表面的铝，留 下一层合金层，再将此可控硅片置于氢氟酸内腐蚀去表面的氧化层，然后将处理好后的可 控硅片置于高温扩散炉内进行下一步穿通扩散步骤。本发明的优点是1)因为铝在硅中扩散的速率要远远大于硼在硅中的扩散速率。用铝作为穿通扩散 的杂质源，可以使得4时硅片(250-260μπι)穿通扩散的时间小于180个小时。2)因为铝扩散的杂质浓度较低，这一方法还能有效的提高反向电压。3)横向扩散距离在65-70%，而正常硼扩散的为80%，此扩散方法有效的提高了 芯片面积的有效利用率，可减小芯片面积。
具体实施例方式实施例1本发明的可控硅生产工艺，包括氧化、光刻穿通环、进行穿通扩散、短基区扩散和 光刻阴极步骤，光刻穿通环与进行穿通扩散步骤之间增加了蒸铝、合金和保留合金层步骤，
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蒸铝步骤为将进行光刻穿通环后的可控硅片放入高真空电子束蒸发台进行蒸铝 操作，真空度为2 X IO-4Pa,蒸发速率25 A/秒，铝纯度> 99. 9 %，最后获得的铝蒸发厚度为 0. 5微米；合金步骤为将蒸铝后的可控硅片在合金扩散炉内进行合金操作，合金温度为 550°C，合金时间为50分钟，最后获得的硅铝合金浓度Rn= 500 Ω / □；保留合金层步骤为将合金完成后的可控硅片置于磷酸内，去掉表面的铝，留下一 层合金层，再将此可控硅片置于氢氟酸内腐蚀去表面的氧化层，然后将处理好后的可控硅 片置于高温扩散炉内进行下一步穿通扩散步骤。实施例2可控硅生产工艺，包括氧化、光刻穿通环、进行穿通扩散、短基区扩散和光刻阴极 步骤，光刻穿通与进行穿通扩散步骤之间增加了蒸铝、合金和保留合金层步骤，蒸铝步骤为将进行光刻穿通后的可控硅片放入高真空电子束蒸发台进行蒸铝操 作，真空度为2X IO-4Pa,蒸发速率28 A/秒，铝纯度> 99.9%,最后获得的铝蒸发厚度为0. 8 微米；所述合金步骤为将蒸铝后的可控硅片在合金扩散炉内进行合金操作，合金温度 为580°C，合金时间为80分钟，最后获得的硅铝合金浓度Rd= 350 Ω / □；所述保留合金层步骤为将合金完成后的可控硅片置于磷酸内，去掉表面的铝，留 下一层合金层，再将此可控硅片置于氢氟酸内腐蚀去表面的氧化层，然后将处理好后的可 控硅片置于高温扩散炉内进行下一步穿通扩散步骤。实施例3可控硅生产工艺，包括氧化、光刻穿通、进行穿通扩散、短基区扩散和光刻阴极步 骤，光刻穿通与进行穿通扩散步骤之间增加了蒸铝、合金和保留合金层步骤，蒸铝步骤为将进行光刻穿通后的可控硅片放入高真空电子束蒸发台进行蒸铝操 作，真空度为2X IO-4Pa,蒸发速率30 A/秒，铝纯度> 99.9%,最后获得的铝蒸发厚度为1. 0 微米；所述合金步骤为将蒸铝后的可控硅片在合金扩散炉内进行合金操作，合金温度 为600°C，合金时间为100分钟，最后获得的硅铝合金浓度Rn= 20 Ω / □；所述保留合金层步骤为将合金完成后的可控硅片置于磷酸内，去掉表面的铝，留 下一层合金层，再将此可控硅片置于氢氟酸内腐蚀去表面的氧化层，然后将处理好后的可 控硅片置于高温扩散炉内进行下一步穿通扩散步骤。实施例41.选择可控硅硅单晶电阻率30-45 Ω · cm,抛光后厚度250-260 μ m。2.进行氧化氧化温度1150°C，3h湿氧+Ih干氧，最后实现氧化层厚度 0. 8-1. 2 μ m。3.光刻穿通在双面光刻机上，进行光刻穿通。4.蒸铝将进行光刻穿通后的可控硅片放入高真空电子束蒸发台进行蒸铝操作， 真空度为2X 10_4Pa，蒸发速率28 A/秒，铝纯度> 99. 9%，最后获得的铝蒸发厚度为0. 8微 米；5.合金步骤为将蒸铝后的可控硅片在合金扩散炉内进行合金操作，合金温度为580°C，合金时间为80分钟，最后获得的硅铝合金浓度Rn= 350 Ω / □；6.保留合金层步骤为将合金完成后的可控硅片置于磷酸内，去掉表面的铝，留 下一层合金层，再将此可控硅片置于氢氟酸内腐蚀去表面的氧化层，然后将处理好后的可 控硅片置于高温扩散炉内进行下一步穿通扩散步骤。7.进行穿通扩散。在高温穿通扩散炉内进行穿通扩散，扩散温度T= 1270士 10°C， 扩散时间t = 130士20h。8.短基区扩散预淀积，条件——T = 650士20°C，t = lh,结果-Rd = 30-60 Ω / □；再分布，条件-T = 1250士 10°C，t = 20_35h，结果-Xj = 30-45 μ m。9.光刻阴极使用阴极版进行光刻10.阴极扩散用磷源进行扩散，预淀积、再分布条件根据产品而定。11.光刻台面槽。12.化学腐蚀台面槽化学腐蚀液一冰乙酸HF ΗΝ03(普)=1.5 3 10， 腐蚀液温度0°c，最后获得结果一腐蚀槽深60-85μπι。13.玻璃钝化用GP370玻璃粉刮涂。14.光刻引线孔使用引线孔版进行光刻。15.正面蒸铝使用电子束蒸发台进行蒸铝，最后获得铝层厚度3. 5-5 μ m。16.铝反刻使用铝反刻版进行光刻。17.铝合金条件——温度T = 490士20°C，合金时间t = 0. 5士0. 2h。18.背面喷砂用W20金刚砂喷出新鲜面。19.背面金属化使用高真空电子束蒸发蒸发Ti-Ni-Ag三层金属(对应厚度Ti 600-1000 A, Ni 3000-6000 A, Ag 6000-18000 A )。20.芯片测试JUNO DTS1000分立器件测试系统测试各参数。21.划片将硅片划透，蓝膜划切越1/3厚度。22.芯片包装。
权利要求
可控硅生产工艺，包括氧化、光刻穿通环、进行穿通扩散、短基区扩散和光刻阴极步骤，其特征是所述光刻穿通与进行穿通扩散步骤之间增加了蒸铝、合金和保留合金层步骤，所述蒸铝步骤为将进行光刻穿通后的可控硅片放入高真空电子束蒸发台进行蒸铝操作，真空度为2×10 4Pa，蒸发速率25 30秒，铝纯度≥99.9％，最后获得的铝蒸发厚度为0.5 1.0微米；所述合金步骤为将蒸铝后的可控硅片在合金扩散炉内进行合金操作，合金温度为550 600℃，合金时间为50 100分钟，最后获得的硅铝合金浓度R□＝20 500Ω/□；所述保留合金层步骤为将合金完成后的可控硅片置于磷酸内，去掉表面的铝，留下一层合金层，再将此可控硅片置于氢氟酸内腐蚀去表面的氧化层，然后将处理好后的可控硅片置于高温扩散炉内进行下一步穿通扩散步骤。FSA00000180469200011.tif
全文摘要
本发明涉及可控硅生产工艺，包括氧化、光刻穿通环、进行穿通扩散、短基区扩散和光刻阴极步骤，其特征是光刻穿通环与进行穿通扩散步骤之间增加了蒸铝、合金和保留合金层步骤。本发明的优点是1、因为铝在硅中扩散的速率要远远大于硼在硅中的扩散速率。用铝作为穿通扩散的杂质源，可以使得4时硅片(250-260μm)穿通扩散的时间小于180个小时。2、因为铝扩散的杂质浓度较低，这一方法还能有效的提高反向电压。3、横向扩散距离在65-70％，而正常硼扩散的为80％，此扩散方法有效的提高了芯片面积的有效利用率，可减小芯片面积。
文档编号H01L21/332GK101901763SQ20101021230
公开日2010年12月1日 申请日期2010年6月28日 优先权日2010年6月28日
发明者周健, 朱法扬, 耿开远 申请人:启东吉莱电子有限公司