CN104377121A - Igbt用8英寸单晶硅晶圆片的多晶背封工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明创造提供IGBT用8英寸单晶硅晶圆片的多晶背封工艺,主要包括如下工艺步骤:进舟→慢抽→快抽→吹扫→快抽1→吹扫1→快抽2→检漏→快抽→保温→通硅烷→抽空硅烷→氮气吹扫→充气→退舟。本发明创造具有的优点和积极效果是:该工艺加工的产品具有内外结合的吸杂特性,并且持续时间较长,一般可贯穿整个集成电路工艺,背封效果优异,有效防止自掺杂的影响。
Description
技术领域
本发明创造涉及一种半导体8英寸单晶硅晶圆片的背封工艺技术,尤其适用于生产IGBT所需的硅晶圆片中。
背景技术
为提高多晶硅吸杂工艺的实用性,研究人员进行了深入的研究,掌握了IGBT用外延片衬底的相关技术,提高了硅片生产质量并实现产业化。
吸杂通常分为内吸杂和外吸杂。内吸杂是由硅片生产厂家提供不同氧含量的硅片,用户根据器材所需工艺实现内吸杂。外吸杂是在硅片背面引入损伤、杂质或淀积某种薄膜,由此产生的杂质的相互作用,缺陷或应力起到吸杂的作用。
由于外吸杂能够在器件工艺开始即产生作用,所以目前大多数硅片生产厂家通常采用外吸杂技术。
多晶硅生长是用LPCVD法在硅片背面淀积一层一定厚度的不掺杂多晶硅,利用多晶硅的晶粒间界作为杂质的吸收中心,同时在淀积多晶硅的过程中,其淀积温度正好是硅中氧沉淀成核的过程,因此用多晶硅吸杂硅片作为衬底,在其上制作集成电路,随加工工艺的进行,在硅片内部会增强氧沉淀的产生,也起到了内吸杂的作用。该方法同时具有内吸杂和外吸杂效果,提高了吸杂效率,增强了吸杂效果。同时通过对影响LPCVD多晶硅的工艺条件,如温度、压力、SiH4浓度及流量、真空度、均匀性、装片量等进行了***的试验,获得了最佳工艺效果。
发明内容
本发明创造要解决的问题是提供一种IGBT用8英寸单晶硅晶圆片的多晶背封工艺。
为解决上述技术问题,本发明创造采用的技术方案是:IGBT用8英寸单晶硅晶圆片的多晶背封工艺,所述工艺包括如下步骤:
步骤一:用真空吸笔将清洗完的硅片按要求放置在石英舟中,并将装有硅片的石英舟按要求放置在SiC支架上;
步骤二:石英舟进入到卧式背封炉,所述卧式背封炉1、2、3温区温度均为540℃~560℃,进舟时间为8~12min,氮气流量为900~1100ml/min,进舟速度为2~4mm/min;
步骤三:慢抽,所述卧式背封炉1、2、3温区温度均为570℃~590℃,时间为4~6min;
步骤四:快抽,所述卧式背封炉1、2、3温区温度均为570℃~590℃,时间为4~6min;
步骤五:吹扫,所述卧式背封炉1、2、3温区温度均为580℃~600℃,时间为9~11min,氮气流量为900~1100ml/min;
步骤六:快抽1,所述卧式背封炉1、2、3温区温度均为590℃~610℃,时间为50~70s;
步骤七:吹扫1,所述卧式背封炉1、2、3温区温度均为600℃~610℃,时间为4~6min,氮气流量为900~1100ml/min;
步骤八:快抽2,所述卧式背封炉1、2温区温度为600℃~620℃,所述卧式背封炉3温区温度为600℃~610℃,时间为3~5min;
步骤九:防漏检测,所述卧式背封炉1温区温度为610℃~620℃,所述卧式背封炉2温区温度为605℃~615℃,所述卧式背封炉3温区温度为 605℃~615℃,时间为2~4min;
步骤十:快抽,所述卧式背封炉1温区温度为625℃~630℃,所述卧式背封炉2温区温度为605℃~615℃,所述卧式背封炉3温区温度为600℃~610℃,时间为1~3min;
步骤十一:保温,所述卧式背封炉1温区温度为625℃~630℃,所述卧式背封炉2温区温度为605℃~615℃,所述卧式背封炉3温区温度为600℃~610℃,时间为8~12min,氮气流量为200~400ml/min;
步骤十二:通入硅烷,所述卧式背封炉1温区温度为625℃~630℃,所述卧式背封炉2温区温度为605℃~615℃,所述卧式背封炉3温区温度为600℃~610℃,时间为85~90min,硅烷流量为150~200ml/min,压力为40~60Pa;
步骤十三:抽空硅烷,所述卧式背封炉1、2、3温区温度均为590℃~610℃,时间为2~4min;
步骤十四:氮气吹扫,所述卧式背封炉1、2、3温区温度均为540℃~560℃,时间为5~15min,氮气流量为700~900ml/min;
步骤十五:充气,所述卧式背封炉1、2、3温区温度均为540℃~560℃,时间为40~60min,氮气流量为1500~1700ml/min;
步骤十六:退舟,所述卧式背封炉1、2、3温区温度均为540℃~560℃,时间为10~30min,退舟速度2~4mm/min,氮气流量为800~1200ml/min;
步骤十七:冷却硅片,将石英舟取下,用真空吸笔将硅片放入片篮。
优选地,所述步骤十七中冷却硅片的时间不小于20min。
本发明创造具有的优点和积极效果是:由于多晶硅生长是用LPCVD法在 硅片背面淀积一层一定厚度的不掺杂多晶硅,利用多晶硅的晶粒间界作为杂质的吸收中心,同时在淀积多晶硅的过程中,其淀积温度正好是硅中氧沉淀成核的过程,因此用多晶硅吸杂硅片作为衬底,在其上制作集成电路,随加工工艺的进行,在硅片内部会增强氧沉淀的产生,所以也起到了内吸杂的作用,该工艺加工的产品具有内外结合的吸杂特性,并且持续时间较长,一般可贯穿整个集成电路工艺,背封效果优异,有效防止自掺杂的影响。
具体实施方式
实施例:
实验材料:8英寸重掺硅晶圆片,电阻率为0.002~0.0045,厚度为721±10um,数量为298片;
加工设备:卧式背封炉;
辅助材料:硅烷,氮气,纯水,PFA片篮,真空吸笔,石英舟;
具体加工过程如下:
步骤一:用真空吸笔将清洗完的硅片按要求放置在石英舟中,并将装有硅片的石英舟按要求放置在SiC支架上;
步骤二:石英舟进入到卧式背封炉,所述卧式背封炉1、2、3温区温度均为550℃,进舟时间为10min,氮气流量为1000ml/min,进舟速度为3mm/min;
步骤三:慢抽,所述卧式背封炉1、2、3温区温度均为580℃,时间为5min;
步骤四:快抽,所述卧式背封炉1、2、3温区温度均为580℃,时间为5min;
步骤五:吹扫,所述卧式背封炉1、2、3温区温度均为590℃,时间为10min,氮气流量为1000ml/min;
步骤六:快抽1,所述卧式背封炉1、2、3温区温度均为600℃,时间为1min;
步骤七:吹扫1,所述卧式背封炉1、2、3温区温度均为605℃,时间为5min,氮气流量为1000ml/min;
步骤八:快抽2,所述卧式背封炉1、2温区温度为610℃,所述卧式背封炉3温区温度为605℃,时间为4min;
步骤九:防漏检测,所述卧式背封炉1温区温度为615℃,所述卧式背封炉2温区温度为611℃,所述卧式背封炉3温区温度为605℃,时间为3min;
步骤十:快抽,所述卧式背封炉1温区温度为628℃,所述卧式背封炉2温区温度为611℃,所述卧式背封炉3温区温度为605℃,时间为2min;
步骤十一:保温,所述卧式背封炉1温区温度为628℃,所述卧式背封炉2温区温度为611℃,所述卧式背封炉3温区温度为605℃,时间为10min,氮气流量为300ml/min;
步骤十二:通入硅烷,所述卧式背封炉1温区温度为628℃,所述卧式背封炉2温区温度为611℃,所述卧式背封炉3温区温度为605℃,时间为89min,硅烷流量为167ml/min,压力为51Pa;
步骤十三:抽空硅烷,所述卧式背封炉1、2、3温区温度均为600℃,时间为3min;
步骤十四:氮气吹扫,所述卧式背封炉1、2、3温区温度均为550℃,时间为10min,氮气流量为800ml/min;
步骤十五:充气,所述卧式背封炉1、2、3温区温度均为550℃,时间为50min,氮气流量为1600ml/min;
步骤十六:退舟,所述卧式背封炉1、2、3温区温度均为550℃,时间为20min,退舟速度3mm/min,氮气流量为1000ml/min;
步骤十七:冷却硅片20min后,将石英舟取下,用真空吸笔将硅片放入片篮。
在上述工艺条件下加工的硅片,背封膜不均匀性在2%以内,外延后外延层的电阻率不均匀性在1.08%以内,有效防止了自掺杂的影响,达到了良好的工艺效果。
以上对本发明创造的一个实施例进行了详细说明,但所述内容仅为本发明创造的较佳实施例,不能被认为用于限定本发明创造的实施范围。凡依本发明创造申请范围所作的均等变化与改进等,均应仍归属于本发明创造的专利涵盖范围之内。
Claims (2)
1.IGBT用8英寸单晶硅晶圆片的多晶背封工艺,其特征在于:所述工艺包括如下步骤:
步骤一:用真空吸笔将清洗完的硅片按要求放置在石英舟中,并将装有硅片的石英舟按要求放置在SiC支架上;
步骤二:石英舟进入到卧式背封炉,所述卧式背封炉1、2、3温区温度均为540℃~560℃,进舟时间为8~12min,氮气流量为900~1100ml/min,进舟速度为2~4mm/min;
步骤三:慢抽,所述卧式背封炉1、2、3温区温度均为570℃~590℃,时间为4~6min;
步骤四:快抽,所述卧式背封炉1、2、3温区温度均为570℃~590℃,时间为4~6min;
步骤五:吹扫,所述卧式背封炉1、2、3温区温度均为580℃~600℃,时间为9~11min,氮气流量为900~1100ml/min;
步骤六:快抽1,所述卧式背封炉1、2、3温区温度均为590℃~610℃,时间为50~70s;
步骤七:吹扫1,所述卧式背封炉1、2、3温区温度均为600℃~610℃,时间为4~6min,氮气流量为900~1100ml/min;
步骤八:快抽2,所述卧式背封炉1、2温区温度为600℃~620℃,所述卧式背封炉3温区温度为600℃~610℃,时间为3~5min;
步骤九:防漏检测,所述卧式背封炉1温区温度为610℃~620℃,所述卧式背封炉2温区温度为605℃~615℃,所述卧式背封炉3温区温度为605℃~615℃,时间为2~4min;
步骤十:快抽,所述卧式背封炉1温区温度为625℃~630℃,所述卧式背封炉2温区温度为605℃~615℃,所述卧式背封炉3温区温度为600℃~610℃,时间为1~3min;
步骤十一:保温,所述卧式背封炉1温区温度为625℃~630℃,所述卧式背封炉2温区温度为605℃~615℃,所述卧式背封炉3温区温度为600℃~610℃,时间为8~12min,氮气流量为200~400ml/min;
步骤十二:通入硅烷,所述卧式背封炉1温区温度为625℃~630℃,所述卧式背封炉2温区温度为605℃~615℃,所述卧式背封炉3温区温度为600℃~610℃,时间为85~90min,硅烷流量为150~200ml/min,压力为40~60Pa;
步骤十三:抽空硅烷,所述卧式背封炉1、2、3温区温度均为590℃~610℃,时间为2~4min;
步骤十四:氮气吹扫,所述卧式背封炉1、2、3温区温度均为540℃~560℃,时间为5~15min,氮气流量为700~900ml/min;
步骤十五:充气,所述卧式背封炉1、2、3温区温度均为540℃~560℃,时间为40~60min,氮气流量为1500~1700ml/min;
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步骤十七:冷却硅片,将石英舟取下,用真空吸笔将硅片放入片篮。
2.根据权利要求1所述的IGBT用8英寸单晶硅晶圆片的多晶背封工艺,其特征在于:所述步骤十七中冷却硅片的时间不小于20min。
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JP3938877B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 |
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Date | Code | Title | Description |
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150225 |
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |