【技术实现步骤摘要】
本申请涉及硼扩散掺杂，且特别涉及一种硼扩散工艺及其装置。
技术介绍
1、目前，硼扩散掺杂是光敏二极管芯片制造中关键的工艺步骤之一，它用于在硅片上形成pn结，实现光电转换功能。然而，硼扩散掺杂的稳定性一直是一个研究和探索的重要问题。
2、在传统的硼扩散工艺中，一般采用预扩散和推进两个步骤在一次扩散中完成，为了阻挡后续磷扩散时元素与硼元素复合，还会增加湿氧氧化步骤。一般的氧化方式为将氧气通入加热至90-98℃的去离子水，通过鼓泡的方式将水汽携入管内以达到快速生长氧化层的目的，此种方法只需引一路氧气通到可恒温的热水中即可实现，方法较为简单。但加热的去离子水温度临界沸点，实际通入管内的水量不易控制，过量的水汽会与b2o3反应生成气态的硼酸进而改变管内的饱和环境，导致机台连续作业时稳定性较差，易出现方阻高异常，极大的影响了量产的效率以及生产成本。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本申请实施例的目的包括提供一种硼扩散工艺，以降低产品的异常率，提高硼扩散工艺作业的稳定性。
2、第一方面，本申请提供了一种硼扩散工艺，包括将表面涂覆有硼源的硅片放入反应器中，对硅片依次进行预扩散反应和再扩散反应，使硅片上掺杂的硼元素向片源深处进行扩散掺杂；再扩散反应包括：在水蒸气和氧气氛围下，使硅片的表面发生氧化反应，形成一层氧化物膜；水蒸气和氧气由氢氧合成装置生成。
3、该工艺中，在氧气的作用下，硅片表面会发生氧化反应，同时引入水蒸气，可以加快氧化反应的速率，能够使硅片上掺
4、在本申请的部分实施例中，水蒸气的制备包括：向氢氧合成装置中通入氧气和氢气，进行燃烧反应，生成水蒸气。
5、在本申请的部分实施例中，向氢氧合成装置中通入氧气的流量为4100-4600sccm，通入氢气的流量为6800-7400sccm。通过控制氧气和氢气的通入流量在上述范围内，可以实现更稳定和一致的氧化反应条件。这有助于达到想要的氧化物膜层厚度以及降低产品的异常率，进而使机台连续作业生成的氧化物膜层厚度和质量更加均一和稳定。
6、在本申请的部分实施例中，氧气的通入时间为15-20min，氢气的通入时间为15-20min。在机台连续作业的过程中，控制氢气和氧气的通入时间，可以使氧化物膜层的生长过程在合适的时间内进行，从而有助于控制膜层的厚度和质量；也有利于提高制程的稳定性和一致性。
7、在本申请的部分实施例中，再扩散反应的条件包括：反应温度为950-1100℃，反应时间为15-20min。在上述温度和时间范围内进行加热，可以实现更有效的硼扩散，从而在硅片表面形成所需的掺杂层，实现器件性能的要求。
8、在本申请的部分实施例中，氧化物膜的厚度为500-2500a。在半导体器件的制备中，将氧化物膜厚度控制在上述范围内有助于优化光电性能，提高器件的光电转换效率和性能。
9、在本申请的部分实施例中，硅片的大小为4-6寸。
10、第二方面，本申请提供了一种硼扩散工艺的装置，包括：气源、气管、混合腔室、气体质量流量控制器和加热组件；其中，气源包括氧源和氢源；气管包括第一气管和第二气管；混合腔室开设有气体汇入口和排气口；第一气管的一端和氢源相互连接，第一气管的另一端和气体汇入口连接；第二气管的一端和氧源相互连接，第二气管的另一端和气体汇入口连接；
11、气体质量流量控制器，第一气管和氢源之间以及第二气管和氧源之间均设置有气体质量流量控制器；
12、加热组件，加热组件用于对第一气管和第二气管进行加热。
13、在本申请的部分实施例中，第一气管靠近氢源的一侧开设有第一进气口，氧源和第一进气口管路连接；第二气管靠近氧源的一侧开设有第二进气口，氢源和第二进气口管路连接。在使用时，氢气从第一进气口进入第一气管中，氧气从第二进气口进入第二气管中，便于分别控制进入氢气和氧气的量。
14、在本申请的部分实施例中，第二气管套设于第一气管；第一气管的内部具有第一腔室，第二气管的外壁与第一气管的外壁形成第二腔室。第一气管和第二气管形成一个双层套管，氢气在第一腔室内，氧气在第二腔室内，这样当加热组件设置在第二气管外壁时，可以同时对第一气管和第二气管进行加热，使氢气和氧气达到着火点温度，无需单独对第一气管和第二气管进行加热，节省能源和简化操作流程。
15、在本申请的部分实施例中，氢源与第一气管通过第一管路进行连接，第一管路上依次设置有气体质量流量控制器、控制阀和单向阀。
16、在本申请的部分实施例中，氧源与第二气管通过第二管路进行连接，第二管路上依次设置有气体质量流量控制器、控制阀和单向阀。
17、气体质量流量控制器可以精确的控制氢气和氧气的流量；控制阀可以控制流体可以被允许流过或被截断，实现对流体流动的控制；单向阀的设置可以使气体单向流道，不会产生回流的情况。通过气体质量流量控制器、控制阀和单向阀联合调控，可以更有效的实现气体流量的稳定控制。
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1.一种硼扩散工艺，其特征在于，包括将表面涂覆有硼源的硅片放入反应器中，对所述硅片依次进行预扩散反应和再扩散反应，使所述硅片上掺杂的硼元素向片源深处进行扩散掺杂；
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述水蒸气的制备包括：
3.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，向所述氢氧合成装置中通入所述氧气的流量为4100-4600sccm，通入所述氢气的流量为6800-7400sccm。
4.根据权利要求3所述的工艺，其特征在于，所述氧气的通入时间为15-20min，所述氢气的通入时间为15-20min。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的工艺，其特征在于，所述再扩散反应的条件包括：反应温度为950-1100℃，反应时间为15-20min。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的工艺，其特征在于，所述氧化物膜的厚度为500-2500A。
7.根据权利要求1-4中任一项所述的工艺，其特征在于，所述预扩散反应包括：在氮气保护气氛下，将所述表面涂覆有硼源的硅片放置于石英舟上，将所述石英舟置于所述反应器中，升温至850
8.根据权利要求1-4中任一项所述的工艺，其特征在于，还包括后氧化反应，包括：
9.根据权利要求8所述的工艺，其特征在于，所述后氧化反应的条件包括：反应温度为950-1100℃，反应时间为40-80min。
10.一种如权利要求1-9中任一项所述的工艺的装置，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种硼扩散工艺，其特征在于，包括将表面涂覆有硼源的硅片放入反应器中，对所述硅片依次进行预扩散反应和再扩散反应，使所述硅片上掺杂的硼元素向片源深处进行扩散掺杂；
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述水蒸气的制备包括：
3.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，向所述氢氧合成装置中通入所述氧气的流量为4100-4600sccm，通入所述氢气的流量为6800-7400sccm。
4.根据权利要求3所述的工艺，其特征在于，所述氧气的通入时间为15-20min，所述氢气的通入时间为15-20min。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的工艺，其特征在于，所述再扩散反应的条件包括：反应温度为950-1100℃，反...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱合意，胡恒广，贾钊，窦志珍，
申请(专利权)人：青岛旭芯互联科技研发有限公司，
类型：发明
国别省市：
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