专利名称：一种精确控制半导体器件掺杂区掺杂浓度的方法
技术领域：
本发明涉及微电子技术领域，尤其是涉及一种精确控制半导体器件掺杂区掺杂浓度的方法。
背景技术：
现有的功率器件的杂质的精确分布工艺过程是决定一个器件的参数的高低及均勻性的关键技术。对于掺杂区掺杂时基本使用二种方法硼或者磷等离子注入方法和利用乳胶源或者气态源在高温扩散的方法。对于离子注入方法需要离子注入机，该设备较为昂贵，加工的成本很高，很多制作低档半导体产品的厂家难以承受。对于直接用乳胶源或者气态源在高温扩散的方法来掺入杂质在需要高的硼方块电阻时，由于杂质源的浓度很高，从而精度很差，一般对于200欧姆/方块的方块电阻左右其误差达到10%，在500欧姆/方块以上的方块电阻就很难制造。这样一来制作的半导体器件参数一致性很差如导通电阻、击穿电压、放大倍数等。传统的半导体器件制造过程中的氧化层是利用来完全隔离杂质的扩散进入，即有氧化层的地方硼、磷等杂质是不能扩散进入的。主要要求二氧化硅的厚度足够厚可以阻挡杂质的扩散。如果二氧化硅的厚度不够硼、磷等杂质就会扩散进入。因此，对于低成本的半导体产品特别是是半导体功率器件产品市场迫切需要一种即能够精确控制硼掺杂的掺入浓度的技术同时制造成本又不会增加太多。
发明内容
本发明的目的是提供一种精确控制半导体器件掺杂区掺杂浓度的方法。以解决现有技术所存在的掺杂精度差，成本较高等技术问题。为解决上述技术问题，本发明精确控制半导体器件掺杂区掺杂浓度的方法，包括如下步骤
(1)、首先将需要掺入杂质的硅片进行氧化，氧化温度为500 ΙΟΟΟ ，氧化厚度为 100 200埃，具体氧化厚度依据扩散的杂质源及需要的最终方块决定；
(2)、在氧化后的硅片上涂覆乳胶源涂覆液，涂覆层厚度为2500 观00埃；
(3)、把涂胶后的硅片置于120° 180°的红外灯下烘烤15 20分钟，使胶原中的有机溶剂发挥；
(4)、将硅片放在石英玻璃板上，送入扩散炉，在1100° 1250°的高温下进行扩散 2 4. 5小时，具体扩散温度、扩散时间根据硅片扩散后的表面浓度和扩散结深的要求而定；
(5)、将扩散好的硅片放在恒温区，并通入氧气。作为优选，所述本发明对硼掺杂区掺杂浓度进行控制时在步骤(1)之前，还执行步骤al，在硼乳胶源中加入光刻胶，加入的重量比重为硼乳胶源光刻胶为1:0. 2 0. 5克； 执行步骤a2，在硼乳胶源和光刻胶混合后并将二者放入搅拌皿中进行充分的搅拌，从而得到乳胶源涂覆液，搅拌时间为2 5小时，混合时注意所用的器皿不能引入其它杂质源及污染物质；接着执行步骤(1)。作为优选，所述对硼掺杂区掺杂浓度进行控制时，执行步骤(2)时，所述涂覆液为乳胶混合涂覆液。作为优选，所述光刻胶在高温碳化从而随扩散过程中的携带气体去除，得到需要的硼区杂质浓度分布。本发明操作简便，设备简单，适于大批量生成，该方法扩散参数可以随意控制调整，掺杂浓度可调，通过在硅片上扩散氧化生成二氧化硅氧化层，控制氧化的厚度精度，达到精确控制扩散杂质的浓度，简化工艺流程，降低生产成本。产品的成品率可提高20%以上，特别适用于中低档半导体厂家批量生产，有显著的经济效益。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案更加清楚明白，下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步具体说明。实施例1
第一步，首先将需要掺入杂质的硅片进行氧化，氧化温度控制在500°c，氧化厚度为 100埃；第二步，在氧化后的硅片上涂覆乳胶源涂覆液(该乳胶源选用含磷二氧化硅乳胶源)，涂覆层厚度为2500埃；第三步，把涂胶后的硅片置于130°的红外灯下烘烤15分钟， 使胶原中的有机溶剂发挥；第四步，将硅片放在石英玻璃板上，送入扩散炉，在1150°的高温下进行扩散2. 5小时；第五步，将扩散好的硅片放入恒温区冷却并通入氧气，如此精确控制掺杂区掺杂浓度的半导体器件制作完成。实施例2
第一步，首先将需要掺入杂质的硅片进行氧化，氧化温度控制在800°C，氧化厚度为 150埃；第二步，在氧化后的硅片上涂覆乳胶源涂覆液(该乳胶源选用含磷二氧化硅乳胶源)，涂覆层厚度为沈50埃；第三步，把涂胶后的硅片置于150°的红外灯下烘烤18分钟， 使胶原中的有机溶剂发挥；第四步，将硅片放在石英玻璃板上，送入扩散炉，在1200°的高温下进行扩散4小时；第五步，将扩散好的硅片放入恒温区冷却并通入氧气，如此精确控制掺杂区掺杂浓度的半导体器件制作完成。实施例3
第一步，首先将需要掺入杂质的硅片进行氧化，氧化温度控制在100(TC，氧化厚度为 200埃；第二步，在氧化后的硅片上涂覆乳胶源涂覆液(该乳胶源选用含磷二氧化硅乳胶源)，涂覆层厚度为观00埃；第三步，把涂胶后的硅片置于180°的红外灯下烘烤20分钟， 使胶原中的有机溶剂发挥；第四步，将硅片放在石英玻璃板上，送入扩散炉，在1250°的高温下进行扩散4. 5小时；第五步，将扩散好的硅片放入恒温区冷却并通入氧气，如此精确控制掺杂区掺杂浓度的半导体器件制作完成。实施例4
第一步，在硼乳胶源中加入光刻胶，加入的重量比重为硼乳胶源光刻胶为1:0. 2克； 第二步，在硼乳胶源和光刻胶混合后并将二者放入搅拌皿中进行充分的搅拌，时间为2小时，混合时注意所用的器皿不能引入其它杂质源及污染物质；第三步，通过涂覆机在硅片上涂覆上述乳胶混合涂覆液，涂覆厚度为2500埃；第四步，把涂胶后的硅片置于120°的红外灯下烘烤15分钟，使胶原中的有机溶剂发挥；第五步，将硅片放在石英玻璃板上，送入扩散炉，在1100°的高温下进行扩散2小时。光刻胶在高温时会碳化从而随扩散过程中的携带气体去除，从而得到需要的硼区杂质浓度分布；第六步，将扩散好的硅片放入恒温区冷却并通入氧气，如此精确控制掺杂区掺杂浓度的半导体器件制作完成。实施例5
第一步，在硼乳胶源中加入光刻胶，加入的重量比重为硼乳胶源光刻胶为1:0. 3克； 第二步，在硼乳胶源和光刻胶混合后并将二者放入搅拌皿中进行充分的搅拌，时间为3. 5 小时，混合时注意所用的器皿不能引入其它杂质源及污染物质；第三步，通过涂覆机在硅片上涂覆上述乳胶混合涂覆液，涂覆厚度为2650埃；第四步，把涂胶后的硅片置于150°的红外灯下烘烤18分钟，使胶原中的有机溶剂发挥；第五步，将硅片放在石英玻璃板上，送入扩散炉，在1200°的高温下进行扩散4小时。光刻胶在高温时会碳化从而随扩散过程中的携带气体去除，从而得到需要的硼区杂质浓度分布；第六步，将扩散好的硅片放入恒温区冷却并通入氧气，如此精确控制掺杂区掺杂浓度的半导体器件制作完成。实施例6
第一步，在硼乳胶源中加入光刻胶，加入的重量比重为硼乳胶源光刻胶为1:0. 5克； 第二步，在硼乳胶源和光刻胶混合后并将二者放入搅拌皿中进行充分的搅拌，时间为5小时，混合时注意所用的器皿不能引入其它杂质源及污染物质；第三步，通过涂覆机在硅片上涂覆上述乳胶混合涂覆液，涂覆厚度为观00埃；第四步，把涂胶后的硅片置于180°的红外灯下烘烤20分钟，使胶原中的有机溶剂发挥；第五步，将硅片放在石英玻璃板上，送入扩散炉，在1250°的高温下进行扩散4. 5小时。光刻胶在高温时会碳化从而随扩散过程中的携带气体去除，从而得到需要的硼区杂质浓度分布；第六步，将扩散好的硅片放入恒温区冷却并通入氧气，如此精确控制掺杂区掺杂浓度的半导体器件制作完成。应当应理解的是，对本领域普通技术人员来说，以上所述仅为本发明较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神原则之内，所作的任何修改、同等替换和改进等，均应包含在本发明的包含范围之内。
权利要求
1.一种精确控制半导体器件掺杂区掺杂浓度的方法，其特征是，所述包括如下步骤(1)、首先将需要掺入杂质的硅片进行氧化，氧化温度为500 100(TC，氧化厚度为 100 200 埃；(2)、在氧化后的硅片上涂覆乳胶源涂覆液，涂覆层厚度为2500 观00埃；(3)、将涂胶后的硅片置于120° 180°的红外灯下烘烤15 20分钟，使所述涂覆层中的有机溶剂发挥；(4)、将硅片放在石英玻璃板上，送入扩散炉，在1100° 1250°的高温下进行扩散 2 4. 5小时；(5)、将扩散好的硅片放在恒温区，并通入氧气。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述对半导体器件硼掺杂区进行浓度掺杂时，在步骤(1)之前，还执行步骤al，在硼乳胶源中加入光刻胶，加入的重量比重为硼乳胶源光刻胶为1:0. 2 0. 5克；执行步骤a2，在硼乳胶源和光刻胶混合后并将二者放入搅拌皿中进行充分的搅拌，从而得到所述乳胶源涂覆液，搅拌时间为2 5小时，混合时注意所用的器皿不能弓I入其它杂质源及污染物质；接着执行步骤(1)。
3.根据权利要求2所述的制造方法，其特征是，执行步骤(2)时，所述乳胶源涂覆液为乳胶混合涂覆液。
4.根据权利要求2所述的制造方法，其特征是，所述光刻胶在高温碳化从而随扩散过程中的携带气体去除，得到需要的硼区杂质浓度分布。
全文摘要
一种精确控制半导体器件掺杂区掺杂浓度的方法，通过对硅片进行氧化，涂覆过程中在硼乳胶源中加入光刻胶，在硼乳胶源和光刻胶混合后并将二者放入搅拌皿中进行充分的搅拌，从而得到乳胶源涂覆液，其中光刻胶在高温碳化从而随扩散过程中的携带气体去除，得到需要的硼区杂质浓度分布。本发明操作简便，设备简单，适于大批量生成，该方法扩散参数可以随意控制调整，掺杂浓度可调，通过在硅片上扩散氧化生成二氧化硅氧化层，控制氧化的厚度精度，达到精确控制扩散杂质的浓度，简化工艺流程，降低生产成本。产品的成品率可提高20%以上，特别适用于中低档半导体厂家批量生产，有显著的经济效益。
文档编号H01L21/223GK102254801SQ201110224158
公开日2011年11月23日 申请日期2011年8月6日 优先权日2011年8月6日
发明者王新 申请人:深圳市稳先微电子有限公司