POCL多晶掺杂工艺应用研究基础科研总结.docVIP

POCL3多晶掺杂工艺的应用研究 一、课题来源 1、由于多晶采用注磷掺杂剂量特别大，注入时间比较长，严重占用了注入的产能，使得注入成为VDMOS不断上量的瓶颈工序；POCL3掺杂的引入能够缓解注入机的压力，同时释放注入的产能用于其他工序注入，提升VDMOS月产能； 2、按照原多晶掺杂流程，需要在多晶注入后再增加一道多晶去胶，而改为POCL3掺杂后只需用5%HF作业简单的后处理，可以减少多晶表面因去胶的颗粒沾污。同时，原工艺多晶注磷加多晶去胶的单片成本是10.31元，新工艺POCL3多晶掺杂的单片成本是5.91元，POCL3工艺节省的成本近一倍，更能起到将本的作用。 3、多晶注入掺杂到一定程度后很难再提升掺杂浓度，且即使提升成本却更大；但POLCL3通过工艺时间的改变能比较方便的实现此功能；对后续产品可靠性的提升与改善余地更大。 二、科研目标 1、POCl3多晶掺杂工艺的应用研究； 2、对POCL3掺杂工艺进行优化，保证产品一致性和稳定性； 3、固化POCL3掺杂工艺的作业流程及作业方法。 技术措施： 更改多晶掺杂流程，变更前VDMOS产品多晶掺杂均采用GSD离子注入机多晶注磷的方式进行，流程为： 多晶淀积 ↓ 多晶注磷（GSD离子注入机） ↓ ●多晶去胶 变更后VDMOS多晶掺杂采用POCL3多晶掺杂，流程为： 多晶淀积 ↓ 三氯氧磷预淀积（Centrotherm 12-1# 炉管） 其中，三氯氧磷预淀积整个工序包含了掺杂预淀积和预淀积的后处理过程。 三、成本预算 1、主材费用：24片*300元=7200元； 2、加工流片费用：18片*（9.9+9+5.91+4.32）元+6片*（9.9+9+5.91）元=673元 3、成本合计：7873元 四、研究过程与措施 根据公司产能扩充的要求，多晶掺杂由于使用注入机注入的方式做片，因此成为制约产能提升的关键因素。多晶掺杂工艺采用注入方式，不仅极大占用注入机产能，增加一步去胶工序，且流程长、单片成本较高。因此研究其它掺杂方式是否能替代现有注入方式掺杂成为必然。根据生产线上的实际情况，我们选择用POCL3掺杂替代注入掺杂，具体的研究方案及进度如下： 1、一季度：POCl3多晶掺杂工艺的理论研究及可行性分析。 2、二季度：POCL3多晶掺杂单项工艺验证。 3、三季度：产品验证 4、四季度：项目总结 （一）POCL3理论研究 早期栅氧后所长多晶采用磷扩散掺杂，随集成电路集成度的提高，关键尺寸（CD）越来越小，此种方法已逐渐淘汰，但在一些功率器件及太阳能器件生产中，扩散掺杂仍占有一定比例。 实际生产中扩散温度一般为900-1200℃,在此范围内常用杂质如硼、磷、砷等在硅中的固溶度变化不大，因此只采用恒定表面源扩散难以得到低表面浓度与深结深的杂质分布。为此，通常分两步进行： 第一步：预扩散或预淀积，恒定表面源扩散，余误差分布； 第二步：主扩散或再分布，有限表面源，高斯分布。 三氯氧磷预淀积是半导体制造过程中常用的掺杂工艺，其工艺原理主要是通高纯氮气携带POCL3进入炉管，在高温下POCL3分解：，同时通一定量的氧气，与分解产物PCl5起反应，改善硅片的表面质量，防止侵蚀：。P2O5与硅片表面接触并与硅原子发生还原反应，生成P原子和SiO2，P原子在高温下扩散进入硅片内部：。在淀积后到降温过程中有一定的再扩推结作用。整个工艺过程如下图所示： 由于POCl3是由载气携带从硅片边缘向中心蔓延的，所以掺杂浓度分布呈现出中心淡、边缘浓的特点。温度、气体、装片方式等都是影响均匀性的主要因素。 目前， 薄片电光源产品的发射区掺杂主要采用三氯氧磷预淀积工艺，此外还有磷注入工艺、PDS工艺等等，其中三氯氧磷预淀积在实际应用中占98%以上。根据产品类型和掺杂浓度的不同，其工艺温度范围为950~1100℃，试片方块电阻范围为1.6~12Ω/□，而多晶注入的方块电阻在10Ω/□左右。从以上分析看，POCL3多晶掺杂掺杂可代替注入多晶掺杂。 （二）单道工艺验证 为验证多晶掺杂POCL3的工艺条件，利用现有的设备与工艺条件，主要通过作业单道试验、观察间隔时间与表面质量关系来实施验证方案。POCl3预淀积在12-1#作业，利用现有的POCl950工艺条件。 方块电阻 1.1三氯氧磷预淀积方块电阻拉偏条件 用现有的950℃淀积条件进行试验，做3个淀积时间的拉偏，每次3片。测量参数：淀积后的方块电阻。 工艺条件：POCl950；设备：12-1# 淀积时间 试片号 原始Tpoly（A） POCl3方阻（Ω/□） 16m 6p1201 7080 14.31 6p1202 7085.2 15.86 6p1203 7084.4 16 14m 6p1204 7086.2 15.43 6p1205 709