一种硅片一次负压扩散工艺的制作方法

本发明属于硅片的制造工艺领域，尤其是涉及一种硅片一次负压扩散工艺。

背景技术：

随着半导体技术的发展，对半导体表面钝化的要求越来越高，作为钝化材料，应具备良好的电气性能、可靠性、良好的化学稳定性、可操作性以及经济性。根据上述要求，半导体钝化专用玻璃作为一种较为理想的半导体钝化材料在半导体行业中开始应用。利用半导体钝化专用玻璃制作的芯片称为玻璃钝化芯片(glasspassivationprocesschip)，即gpp芯片。

目前，行业内硅片的制作大多会用到扩散工艺形成pn结，目前业内常用的扩散工艺一般采用磷纸源、硼纸源一次全扩散或者采用磷、硼两次扩散，这些扩散方式存在着不可避免的缺陷：1)由于纸源在烧结后硅片间间隙增大，导致挥发磷源扩散至硼面造成返源；2)两次扩散的方式工艺制作繁琐，在一面磷扩散后，另一面需要喷砂或者化学减薄去除反源量，再进行硼扩散，成本高，扩散效率低，而且容易造成碎片。

技术实现要素：

鉴于上述问题，本发明要解决的问题是提供一种硅片一次负压扩散工艺，采用丝网印刷磷扩散源、硼扩散源或硼铝扩散源，并采用一次负压扩散工艺，制作均匀pn结，减轻返源情况，提高扩散效率。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种硅片一次负压扩散工艺，包括如下步骤：

1)低压扩散：将涂覆扩散源后的硅片在扩散炉内进行低压扩散。

进一步的，步骤1)中的低压扩散具体步骤为：

a.将涂覆扩散源后的硅片置于扩散炉中，并将扩散炉内气压抽至负压。

进一步的，步骤a之后还包括以下步骤：

b.将扩散炉温度升至1250℃-1300℃进行恒温扩散，恒温时间为10-30h；

c.扩散结束后，将扩散炉温度降至550℃-650℃进行出炉。

进一步的，步骤1)负压扩散步骤之前还包括印刷扩散源。

进一步的，印刷扩散源采用丝网印刷技术，具体包括以下步骤：

a.在经过扩散前处理的硅片一面印刷磷扩散源：将磷扩散源喷涂在网版上，硅片置于所述网版下方，用刮刀将磷扩散源印刷至硅片表面；

b.将印刷完磷扩散源的硅片置于烘箱中，对磷扩散源进行烘干；

c.按步骤b、步骤c的工艺将硼扩散源或硼铝扩散源印刷至硅片另一面，并进行烘烤；

d.将硅片两面喷洒上al2o3粉末或硅粉。

进一步的，步骤b中的烘干时间根据扩散源的印刷量确定。

进一步的，印刷扩散源后还包括叠片装舟。

进一步的，叠片装舟的步骤为：将硅片硼源面或硼铝源面与硼源面或硼铝源面相对，将磷源面与磷源面相对进行叠片装舟。

进一步的，扩散后还包括扩散后处理，具体为将扩散后的硅片置于酸中进行扩散后处理。

进一步的，扩散后处理中的酸为氢氟酸。

本发明具有的优点和积极效果是：由于采用上述技术方案，采用丝网印刷工艺在硅片两面分别印刷磷扩散源、硼扩散源或硼铝扩散源，使得硅片液态源的涂覆流程得到简化，且加工周期得以缩减；液态源涂覆后采用一次负压扩散工艺，减轻硅片边缘返源情况，且该扩散工艺步骤简化，提高了扩散效率；采用该工艺方法进行硅片液态源一次扩散，使得制作的pn结均匀，使得硅片的加工成本降低。

附图说明

图1是本发明的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。

如图1所示，本发明涉及一种硅片一次负压扩散工艺，包括如下步骤：

1)硅片双面减薄：使用腐蚀液对硅片进行双面腐蚀，去除表面损伤层，具体包括如下步骤：

a.用温度计测量腐蚀液温度，该温度一般为0-15℃，并根据腐蚀液温度设定硅片腐蚀时间，该腐蚀时间一般为9-50s，根据腐蚀液温度确定腐蚀时间，将硅片放置于腐蚀液中进行腐蚀减薄，根据腐蚀液温度确定硅片单面减薄的厚度，该厚度一般为10-20μm；

b.腐蚀结束后，对硅片进行清洗，这里是将硅片放入纯水清洗槽中进行清洗，清洗掉腐蚀减薄过程中的腐蚀液，清洗的时间为10-20min；

c.测量硅片减除量：硅片清洗干净后测量硅片的减除量是否符合标准，里使用的测量仪器为螺旋测微仪，还可以是其他测量厚度的仪器，即，测量硅片双面减薄的厚度，该厚度一般为10-20μm；

d.测量后对硅片进行溢水清洗并甩干，溢水清洗的目的是去除减薄后硅

片表面的杂质。

其中，上述的腐蚀液为按一定比例混合的硝酸、氢氟酸、冰乙酸和纯水，该腐蚀液能够很好的对硅片进行腐蚀减薄，这里的混合比例是按体积比例进行混合，按照体积比例为10-20:5-10:1-10：1-10的比例进行混合。

2)扩散前处理：对减薄后的硅片依次进行碱处理、溢水清洗、酸清洗、溢水清洗、甩干，目的是去除硅片的表面机械损伤，去除硅片表面的金属离子和有机溶剂等杂质，即，

a.将减薄后的硅片放置在碱液中进行处理，该碱液为氢氧化钾溶液，且该氢氧化钾溶液的温度为40-80℃，碱处理时间为5-20min内，这里的碱处理为一级碱处理，也就是，进行一次碱处理；

b.碱处理完成后将硅片放入纯水中进行溢水清洗，去除硅片表面的碱液，这里的清洗包括三步，先采用溢水清洗，这里的溢水清洗采用两级溢水清洗，也就是进行两次溢水清洗，两级溢水清洗后采用超声溢水清洗，超声溢水清洗采用一次超声溢水清洗，超声溢水清洗后采用溢水清洗，这里采用两级溢水清洗，这里每步清洗的时间均为5-20min内，这里的两级溢水清洗指的是硅片进行两次水清洗，充分去掉硅片表面的其他溶液杂质，一级超声溢水清洗指的是进行一次超声溢水清洗；

c.将清洗干净的硅片放置在酸液中进行酸处理，所用的酸液为硝酸溶液，温度一般为60-100℃，酸处理时间为5-20min内，这里的酸处理为三级酸处理，也就是，进行三次酸处理，每次酸处理的时间都相同；

d.酸处理完成后，将硅片放入纯水中进行溢水清洗并甩干，去除硅片表面的酸液，这里的溢水清洗时间为5-20min内，这里的溢水清洗为四级溢水清洗，也就是，进行四次溢水清洗，每次溢水清洗的时间相同；

e.将清洗干净的硅片甩干，使得硅片表面不会存在水等杂质。

3)印刷扩散源：采用丝网印刷工艺对处理后的硅片一面印刷磷扩散源，另一面印刷硼扩散源或硼铝扩散源，具体包括以下步骤：

a.在硅片一面印刷磷扩散源：将磷扩散源喷涂在网版上，该网版由工程塑料编织而成，将硅片置于网版下方，用刮刀从网版上方以一定角度施加压力，将磷扩散源印刷至硅片表面，这里的刮刀的角度为45°-75°，印刷压力为30n-120n，版间距为1-3mm，印刷速度为50-300mm/s，刮刀高度为1-3mm，刮刀硬度为40-80hrc；

b.将印刷完磷扩散源的硅片置于烘箱中，对磷扩散源进行烘干，该烘干时间根据磷扩散源的印刷量来确定，一般烘烤的时间为5-25min，温度为90-180℃；

c.按步骤b、步骤c的工艺步骤将硼扩散源或硼铝扩散源印刷至硅片另一面，并进行烘烤，温度为90-180℃，烘烤时间为5-15min；

d.烘烤完成后，将硅片两面喷洒上al2o3粉末或硅粉。

4)叠片装舟：将硅片两两相对叠片装舟，即将硅片硼源面或硼铝源面与硼源面或硼铝源面相对，将磷源面与磷源面相对进行叠片，叠片后放入碳化硅舟中，并在碳化舟前后位置放置挡片，将硅片压紧，这样能够在进行低压扩散后充分利用扩散炉中的空间，且工作效率高，一次能够将多批次硅片进行扩散；

5)低压扩散：将装在碳化舟的硅片在扩散炉内进行低压扩散，制作均匀的pn结；其中，该步骤中低压扩散的具体步骤为；

a.将装有硅片的碳化舟置于扩散炉中，并置于该扩散炉的恒温区，关闭炉门后用真空泵将扩散炉内气压抽至负压，一般为10-101kpa；

b.将扩散炉温度由550℃-650℃升至1250℃-1300℃进行恒温扩散，恒温时间为10-30h；

c.扩散结束后，扩散炉温度降至550℃-650℃，将盛装硅片的碳化舟拉出扩散炉。

6)扩散后处理：将扩散后的硅片置于酸中进行扩散后处理，硅片分开后冲水并使用混酸清洗表面，清除扩散后硅片表面磷、硼硅玻璃。该步骤中的用作扩散后处理的酸为氢氟酸溶液，对硅片表面进行清洗用的混酸为按一定比例混合的硝酸、氢氟酸和冰乙酸，这里的一定为按照体积比例为6-15:10-20:30-40的比例进行混合。

硅片一次负压扩散工艺为后续的硅片玻钝等工艺做准备。

采用上述的一次负压扩散工艺的pn结结果为：硼结40-60μm，铝结90-120μm，磷结40-60μm。制作样品的耐放电结果为：800-1500v。

经试验验证结果可知，采用一次负压扩散工艺制作的硅片，pn结均匀，一致性好，在磷源挥发的升温段进行负压操作，使挥发出的磷源尽快排出降低磷源返源的效果，硅片边缘返源量小。

本发明具有的优点和积极效果是：由于采用上述技术方案，采用丝网印刷工艺在硅片两面分别印刷磷扩散源、硼扩散源或硼铝扩散源，使得硅片液态源的涂覆流程得到简化，且加工周期得以缩减；液态源涂覆后采用一次负压扩散工艺，减轻硅片边缘返源情况，且该扩散工艺步骤简化，提高了扩散效率；采用该工艺方法进行硅片液态源一次扩散，使得制作的pn结均匀，使得硅片的加工成本降低。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。