一种单晶硅片扩散工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种单晶硅片扩散工艺，包括第一步，进行待扩散单晶硅片的准备；第二步，进行清洁后的单晶硅片涂层；第三步，通过工艺仿真软件，进行掺杂模拟；第四步，进行气相掺杂；第五步，进行单晶硅片掺杂后的冷却固化；第六步，对掺杂后的硅片进行清洗；第七步，进行退火处理；第八步，进行封装和检测。本发明专利技术在进行气相掺杂之前，先进行了掺杂模拟，通过工艺仿真软件，模拟不同扩散条件下的单晶硅片掺杂扩散效果，并根据仿真数据确定实际的扩散条件参数，通过模拟之后，就能够更准确的得到气相掺杂时的数据，在这样的模拟确定之后，能够在后续的气相掺杂过程中，更好地保证产品的质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及硅片制备领域，特别涉及一种单晶硅片扩散工艺。

技术介绍

1、单晶硅片扩散是半导体制造中常见的工艺步骤，用于在硅片表面掺杂特定的杂质原子，以改变硅片的电学性质。

2、现在的单晶硅片扩散工艺的操作流程是单晶硅片清洁准备、掺杂氧化处理、扩散处理、淬火处理、清洗处理和质量检测，在现有的制备工艺中，扩散处理前需要掺杂氧化处理，而现有的掺杂氧化处理是采用气相掺杂的方式进行，这样直接进行掺杂的方式会出现掺杂不均匀、掺杂深度难以控制、晶格缺陷和杂质形成以及能源消耗和环保问题，这些问题多是跟掺杂处理时条件参数设定有关，若是不提前进行参数的模拟计算把控，则会造成产品质量的下降。

技术实现思路

1、本专利技术的目的在于提供一种单晶硅片扩散工艺，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。

2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种单晶硅片扩散工艺，所述扩散工艺包括以下几个步骤：

3、第一步，进行待扩散单晶硅片的准备，首先对单晶硅片进行清洁处理，包括去除有机残留物、硅片浸泡、纯水冲洗和动态干燥；

4、第二步，进行清洁后的单晶硅片涂层，在清洁后的单晶硅片表面涂覆二氧化硅层；

5、第三步，进行掺杂模拟，通过工艺仿真软件，模拟不同扩散条件下的单晶硅片掺杂扩散效果，并根据仿真数据确定实际的扩散条件参数；

6、第四步，进行气相掺杂，将单晶硅片放入扩散炉中，并引入所需的掺杂气体，之后根据扩散条件，使掺杂物质扩散进入硅片晶格中；

7、第五步，进行单晶硅片掺杂后的冷却固化，在单晶硅片掺杂完成后，通过逐渐降温将掺杂固定在硅片晶格中；

8、第六步，对掺杂后的硅片进行清洗，去除残留的氧化层和杂质；

9、第七步，进行退火处理，对清洗后的晶片进行退火处理，包括氧化退火、扩散退火、退火氢处理和金属化退火；

10、第八步，进行封装和检测，先将退火处理好的晶片进行引脚连接封装，对封装好的器件进行电性能测试和温度试验。

11、优选的，所述第一步中去除有机残留物是通过溶剂清洗、超声清洗和干燥气体吹扫的方式去除单晶硅片表面的有机残留物；

12、所述硅片浸泡是将硅片放入氢氟酸、硝酸和硫酸混合溶液中浸泡，去除硅片表面的无机残留物和杂质；

13、所述纯水冲洗是对浸泡过的硅片进行纯水冲洗，去除硅片表面的化学清洗液残留；

14、所述动态干燥是通过纯化的氮气对硅片进行动态干燥。

15、优选的，所述第二步中在单晶硅片表面涂覆二氧化硅层的操作，是通过化学气相沉积方法，将硅源气体与氧气反应，生成二氧化硅并沉积在单晶硅表面上。

16、优选的，所述第三步掺杂模拟的实施包括以下步骤：

17、s1，准备掺杂材料、单晶硅片模型以及掺杂过程的参数，且准备多组参数，其中参数包括掺杂源气体的浓度、温度和时间；

18、s2，在工艺仿真软件内建立单晶硅片几何模型，同时输入掺杂条件参数；

19、s3，启动仿真软件的模拟程序，进行掺杂扩散的模拟计算，软件根据输入的参数对单晶硅片的掺杂过程进行模拟计算，并生成仿真数据和结果；

20、s4，将多组参数分别输入仿真软件，获得多组仿真数据和结果；

21、s5，进行仿真结果分析，包括掺杂剖面的变化和掺杂浓度分布，并比较不同仿真结果，确认最优参数组；

22、s6，进行验证和优化，将确定的仿真结果与实际实验数据进行比对验证，进一步优化掺杂条件参数。

23、优选的，所述掺杂模拟验证的内容包括扩散层厚度分析、掺杂剖面形状分析、热应力分析和能带结构分析。

24、优选的，所述第四步进行气相掺杂前需要先清洁，在清洁烘干之后进行抽真空处理。

25、优选的，所述第五步中的冷却固化是以20-30℃为一个阶梯进行逐渐降温，且每次降温后维持的时间为4—7min，通过这样的方式降至室温后，维持10—15min。

26、优选的，所述第六步的清洗内容包括表面清洗、超声清洗和酸洗处理。

27、优选的，所述表面清洗是使用去离子水和氢氧化铵溶液，对掺杂后的硅片表面进行清洗，去除表面的尘土和残留的杂质；

28、所述超声清洗是使用超声波清洗设备对掺杂后的硅片进行超声清洗，去除残留的颗粒；

29、所述酸洗处理是使用氢氟酸和盐酸的混合溶液对掺杂后的硅片表面进行清洗，去除表面氧化层。

30、优选的，所述第七步的氧化退火，是将清洗后的硅片放置在氧化氮气氛围中进行加热处理，形成一层氧化硅层；

31、所述扩散退火通过高温处理促进掺杂材料的扩散，将掺杂物引入晶格结构中；

32、所述退火氢处理是在氢气氛围中进行加热处理；

33、所述金属化退火通过加热将金属化层与硅片结合，形成电极结构。

34、本专利技术的技术效果和优点：

35、本专利技术在进行气相掺杂之前，先进行了掺杂模拟，通过工艺仿真软件，模拟不同扩散条件下的单晶硅片掺杂扩散效果，并根据仿真数据确定实际的扩散条件参数，通过模拟之后，就能够更准确的得到气相掺杂时的数据，在这样的模拟确定之后，能够在后续的气相掺杂过程中，更好地保证产品的质量。

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【技术保护点】

1.一种单晶硅片扩散工艺，其特征在于，所述扩散工艺包括以下几个步骤：

2.根据权利要求1所述的一种单晶硅片扩散工艺，其特征在于，所述第一步中去除有机残留物是通过溶剂清洗、超声清洗和干燥气体吹扫的方式去除单晶硅片表面的有机残留物；

3.根据权利要求1所述的一种单晶硅片扩散工艺，其特征在于，所述第二步中在单晶硅片表面涂覆二氧化硅层的操作，是通过化学气相沉积方法，将硅源气体与氧气反应，生成二氧化硅并沉积在单晶硅表面上。

4.根据权利要求1所述的一种单晶硅片扩散工艺，其特征在于，所述第三步掺杂模拟的实施包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的一种单晶硅片扩散工艺，其特征在于，所述掺杂模拟验证的内容包括扩散层厚度分析、掺杂剖面形状分析、热应力分析和能带结构分析。

6.根据权利要求1所述的一种单晶硅片扩散工艺，其特征在于，所述第四步进行气相掺杂前需要先清洁，在清洁烘干之后进行抽真空处理。

7.根据权利要求1所述的一种单晶硅片扩散工艺，其特征在于，所述第五步中的冷却固化是以20-30℃为一个阶梯进行逐渐降温，且每次降温后维持的时间为4—7min，通过这样的方式降至室温后，维持10—15min。

8.根据权利要求1所述的一种单晶硅片扩散工艺，其特征在于，所述第六步的清洗内容包括表面清洗、超声清洗和酸洗处理。

9.根据权利要求8所述的一种单晶硅片扩散工艺，其特征在于，所述表面清洗是使用去离子水和氢氧化铵溶液，对掺杂后的硅片表面进行清洗，去除表面的尘土和残留的杂质；

10.根据权利要求1所述的一种单晶硅片扩散工艺，其特征在于，所述第七步的氧化退火，是将清洗后的硅片放置在氧化氮气氛围中进行加热处理，形成一层氧化硅层；

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【技术特征摘要】

1.一种单晶硅片扩散工艺，其特征在于，所述扩散工艺包括以下几个步骤：

2.根据权利要求1所述的一种单晶硅片扩散工艺，其特征在于，所述第一步中去除有机残留物是通过溶剂清洗、超声清洗和干燥气体吹扫的方式去除单晶硅片表面的有机残留物；

3.根据权利要求1所述的一种单晶硅片扩散工艺，其特征在于，所述第二步中在单晶硅片表面涂覆二氧化硅层的操作，是通过化学气相沉积方法，将硅源气体与氧气反应，生成二氧化硅并沉积在单晶硅表面上。

4.根据权利要求1所述的一种单晶硅片扩散工艺，其特征在于，所述第三步掺杂模拟的实施包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的一种单晶硅片扩散工艺，其特征在于，所述掺杂模拟验证的内容包括扩散层厚度分析、掺杂剖面形状分析、热应力分析和能带结构分析。

6.根据权利要求1所述的一种单晶硅片扩散工...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪金乐，李建飞，吴永前，吴杨，刘胜，严前程，
申请(专利权)人：中建材浚鑫桐城科技有限公司，
类型：发明
国别省市：