本發(fā)明屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種三極管單面N⁺擴(kuò)散層擴(kuò)散的工藝方法。

背景技術(shù)：

目前在三極管芯片前工序制造中，需經(jīng)過襯底擴(kuò)散，形成剖面為N⁺-N^--N⁺的結(jié)構(gòu)層。而三極管制作，只需晶片的一面N⁺層，另一面N⁺層需去掉，一般通過減薄、拋光，去掉一面的N⁺層，從而實(shí)現(xiàn)N⁺-N^-的制作。此方法制造中，硅晶片一般較厚450-550μm，造成成本的增加。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的技術(shù)目的是針對上述襯底工藝中需要減薄、拋光去掉一面N⁺層的問題，造成成本增加的問題，提供一種三極管單面N⁺擴(kuò)散層擴(kuò)散的工藝方法。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是：

一種三極管單面N⁺擴(kuò)散層擴(kuò)散的工藝方法，該工藝方法包括：

步驟一，水汽氧化硅片，形成兩面氧化層；

步驟二，單面腐蝕氧化層；

步驟三，預(yù)擴(kuò)散，擴(kuò)散雜質(zhì)源，形成預(yù)擴(kuò)散層；

步驟四，再擴(kuò)散，在一定溫度下進(jìn)行結(jié)深推進(jìn)一定時(shí)間，獲得產(chǎn)品。

具體地，所述水汽氧化硅片形成的兩面氧化層，一面采用光刻膠保護(hù)，通過腐蝕除去另一面的氧化層，一面的氧化層作為阻止擴(kuò)散的掩蔽層。

進(jìn)一步地，所述硅片的厚度為200-300μm。

具體地，所述步驟一的水汽氧化硅片，包括將待氧化的硅片進(jìn)行化學(xué)清洗，甩干，烘干；將烘干后的硅片于純凈干氧氛圍下升溫至一定溫度后，通入濕氧一定時(shí)間，干氧一定時(shí)間，降溫，檢驗(yàn)氧化層厚度。

作為優(yōu)選，所述氧化層厚度d≥1.2μm。

進(jìn)一步地，所述步驟二的單面腐蝕氧化層為將硅片一面均膠，前烘，曝光，顯影，堅(jiān)膜，并放入腐蝕液中腐蝕。

作為優(yōu)選，所述腐蝕液為氟化銨∶氫氟酸∶去離子水＝1.5g∶1ml∶3.5ml的溶液。

具體地，所述步驟四的再擴(kuò)散的一定溫度為1250±20℃，結(jié)深推進(jìn)一定時(shí)間為150±10h。

本發(fā)明還包括一種芯片的制造方法，使用上述的三極管單面N⁺擴(kuò)散層擴(kuò)散的工藝方法，并進(jìn)行基區(qū)擴(kuò)散，發(fā)射區(qū)光刻，磷擴(kuò)散，臺面槽光刻，臺面腐蝕，臺面鈍化，引線孔光刻，中間測試，蒸鋁，光刻反刻，鋁合金，背面金屬化，背面合金，并進(jìn)行管芯測試。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的極管單面N⁺擴(kuò)散層擴(kuò)散的工藝方法，在硅片的一面形成阻止擴(kuò)散的掩蔽層，使襯底擴(kuò)散只在硅片的另一面進(jìn)行，掩蔽層厚度薄，易去除，使得原材料厚度可選較薄的硅晶片，從而降低了生產(chǎn)制造成本。

附圖說明

圖1是N型單晶片；

圖2是現(xiàn)有技術(shù)中N⁺-N^--N⁺剖面結(jié)構(gòu)圖；

圖3是本發(fā)明中N⁺-N^-剖面結(jié)構(gòu)圖。

其中，1-掩蔽層。

具體實(shí)施方式

以下通過具體的實(shí)例來進(jìn)一步說明本發(fā)明。

實(shí)施例1

一種三極管單面N⁺擴(kuò)散層擴(kuò)散的工藝方法，該工藝方法包括：

步驟一，水汽氧化硅片，形成兩面氧化層；

步驟二，單面腐蝕氧化層；

步驟三，預(yù)擴(kuò)散，擴(kuò)散雜質(zhì)源，形成預(yù)擴(kuò)散層；

步驟四，再擴(kuò)散，在一定溫度下進(jìn)行結(jié)深推進(jìn)一定時(shí)間，獲得產(chǎn)品。

以上為本發(fā)明的核心內(nèi)容，在硅片的一面形成阻止擴(kuò)散的掩蔽層，使襯底擴(kuò)散只在硅片的另一面進(jìn)行。如圖3所示，為本發(fā)明的三極管單面N⁺擴(kuò)散層剖面結(jié)構(gòu)圖，從圖中可以看出，在硅片的一面形成了掩蔽層1，另一面形成N⁺擴(kuò)散層，原材料厚度也可選較薄的硅晶片，從而降低了生產(chǎn)制造成本。如圖2所示，現(xiàn)有技術(shù)中三極管形成N⁺擴(kuò)散層結(jié)構(gòu)示意圖，從圖中可以看出形成兩層擴(kuò)散層。

具體地，所述水汽氧化硅片形成的兩面氧化層，一面采用光刻膠保護(hù)，通過腐蝕除去另一面的氧化層，一面的氧化層作為阻止擴(kuò)散的掩蔽層。

進(jìn)一步地，所述硅片的厚度為200-300μm。

具體地，所述步驟一的水汽氧化硅片，包括將待氧化的硅片進(jìn)行化學(xué)清洗，甩干，烘干；將烘干后的硅片于純凈干氧氛圍下升溫至一定溫度后，通入濕氧一定時(shí)間，干氧一定時(shí)間，降溫，檢驗(yàn)氧化層厚度。

作為優(yōu)選，所述氧化層厚度d≥1.2μm。

作為優(yōu)選，所述步驟二的單面腐蝕氧化層為，將硅片一面均膠，前烘，曝光，顯影，堅(jiān)膜，并放入腐蝕液中腐蝕。

作為優(yōu)選，所述腐蝕液為氟化銨∶氫氟酸∶去離子水＝1.5g∶1ml∶3.5ml的溶液。

作為優(yōu)先，所述步驟四的再擴(kuò)散的一定溫度為1250±20℃，結(jié)深推進(jìn)一定時(shí)間為150±10h。

實(shí)施例2

一種三極管單面N⁺擴(kuò)散層擴(kuò)散的工藝方法，

原材料：如圖1所示，N型單晶片，ρ：40～45Ωcm、片厚：255～265μm；

步驟一、氧化：

a將待氧化的硅片進(jìn)行化學(xué)清洗，甩干，烘干。

b將烘干后的硅片插在石英舟上，將石英舟推入擴(kuò)散爐的恒溫區(qū)內(nèi)，在擴(kuò)散爐內(nèi)通入4L/min的純凈干氧。

c開啟擴(kuò)散爐，進(jìn)行升溫，用5小時(shí)升到T＝1150±20℃。

d當(dāng)溫度達(dá)到T并恒定后，將干氧改為濕氧，流量2L/min，并計(jì)算通濕氧時(shí)間，t＝4±0.5h。到時(shí)后，再將濕氧改為4L/min的純凈干氧。時(shí)間t＝2±0.5h

e到時(shí)后開始降溫，用6±1h降到600℃以下，將裝有硅單晶片的石英舟拉出，將硅單晶片去下裝入片架，待檢驗(yàn)。

f檢驗(yàn)氧化層厚度：要求d≥1.2μm。

步驟二、正面掩蔽層保護(hù)，去凈背面氧化層。

a正面勻膠(紫外負(fù)性光刻膠)，轉(zhuǎn)速5000rpm，勻膠時(shí)間40sec。

b前烘：將勻好膠的硅片送入100℃烘箱，并計(jì)時(shí)30±5min，到時(shí)后取出，待曝光。

c曝光：將勻膠的正面送入光刻機(jī)進(jìn)行紫外曝光，曝光時(shí)間10-20sec。

d顯影：將曝光后的硅片浸入負(fù)性光刻顯影液中進(jìn)行顯影。浸泡10±2min，取出后甩干。

e堅(jiān)膜：將顯影后的硅片放入140±5℃烘箱內(nèi)30-40min。

f腐蝕：將堅(jiān)膜后的硅片放入氟化銨∶氫氟∶：去離子水＝1.5g∶1ml∶3.5ml的溶液中，簡稱BOE。去除背面氧化層，時(shí)間8±2min。

g將腐蝕后的硅片放入硫酸：雙氧水＝1∶4中剝離光刻膠。將硅片取出后，用去離子水沖洗15次以上。

步驟三，背面襯底預(yù)擴(kuò)散

a將步驟三的硅片進(jìn)行化學(xué)清洗，甩干、烘干后裝入石英舟內(nèi)，進(jìn)行襯底預(yù)擴(kuò)散，通入4L/min的純凈氮?dú)狻?/p>

b開啟擴(kuò)散爐，進(jìn)行升溫，并恒溫T＝1150±20℃，時(shí)間t＝3±0.5h。

c將擴(kuò)散雜質(zhì)源(一般為液態(tài)POCl₃)通過小流量氮?dú)鈹y帶進(jìn)入擴(kuò)散爐石英管內(nèi)，在硅片背面形成預(yù)擴(kuò)散層

d時(shí)間t到后，降溫至600℃以下，將裝有硅單晶片的石英舟拉出，將硅單晶片去下裝入片架，待檢驗(yàn)。

e檢測Rs＝0.23-0.25。

步驟四、再擴(kuò)散

進(jìn)行再擴(kuò)散，在溫度T＝1250±20℃左右，結(jié)深推進(jìn)一定時(shí)間t＝150±10h，形成的產(chǎn)品如圖3所示。

檢測結(jié)深：要求深度為180-190μm。

實(shí)施例3

本發(fā)明還包括一種芯片的制造方法，使用上述的三極管單面N⁺擴(kuò)散層擴(kuò)散的工藝方法，并進(jìn)行基區(qū)擴(kuò)散，發(fā)射區(qū)光刻，磷擴(kuò)散，臺面槽光刻，臺面腐蝕，臺面鈍化，引線孔光刻，中間測試，蒸鋁，光刻反刻，鋁合金，背面金屬化，背面合金，并進(jìn)行管芯測試。

以下為13003芯片制作，前期三極管單面N⁺擴(kuò)散層擴(kuò)散的工藝方法與實(shí)施例2相同，即原材料：如圖1所示，N型單晶片，ρ：40～45Ωcm、片厚：255～265μm；步驟一、氧化：

a將待氧化的硅片進(jìn)行化學(xué)清洗，甩干，烘干。

b將烘干后的硅片插在石英舟上，將石英舟推入擴(kuò)散爐的恒溫區(qū)內(nèi)，在擴(kuò)散爐內(nèi)通入4L/min的純凈干氧。

c開啟擴(kuò)散爐，進(jìn)行升溫，用5小時(shí)升到T＝1150±20℃。

d當(dāng)溫度達(dá)到T并恒定后，將干氧改為濕氧，流量2L/min，并計(jì)算通濕氧時(shí)間，t＝4±0.5h。到時(shí)后，再將濕氧改為4L/min的純凈干氧。時(shí)間t＝2±0.5h。

e到時(shí)后開始降溫，用6±1h降到600℃以下，將裝有硅單晶片的石英舟拉出，將硅單晶片去下裝入片架，待檢驗(yàn)。

f檢驗(yàn)氧化層厚度：要求d≥1.2μm。

步驟二、正面掩蔽層保護(hù)，去凈背面氧化層。

a正面勻膠(紫外負(fù)性光刻膠)，轉(zhuǎn)速5000rpm，勻膠時(shí)間40sec。

b前烘：將勻好膠的硅片送入100℃烘箱，并計(jì)時(shí)30±5min，到時(shí)后取出，待曝光。

c曝光：將勻膠的正面送入光刻機(jī)進(jìn)行紫外曝光，曝光時(shí)間10-20sec。

d顯影：將曝光后的硅片浸入負(fù)性光刻顯影液中進(jìn)行顯影。浸泡10±2min，取出后甩干。

e堅(jiān)膜：將顯影后的硅片放入140±5℃烘箱內(nèi)30-40min。

f腐蝕：將堅(jiān)膜后的硅片放入氟化銨∶氫氟酸∶去離子水＝1.5g∶1ml∶3.5ml的溶液中，簡稱BOE。去除背面氧化層，時(shí)間8±2min。

g將腐蝕后的硅片放入硫酸∶雙氧水＝1∶4中剝離光刻膠。將硅片取出后，用去離子水沖洗15次以上。

步驟三，背面襯底預(yù)擴(kuò)散

a將步驟三的硅片進(jìn)行化學(xué)清洗，甩干、烘干后裝入石英舟內(nèi)，進(jìn)行襯底預(yù)擴(kuò)散，通入4L/min的純凈氮?dú)狻?/p>

b開啟擴(kuò)散爐，進(jìn)行升溫，并恒溫T＝1150±20℃，時(shí)間t＝3±0.5h。

c將擴(kuò)散雜質(zhì)源(一般為液態(tài)POCl₃)通過小流量氮?dú)鈹y帶進(jìn)入擴(kuò)散爐石英管內(nèi)，在硅片背面形成預(yù)擴(kuò)散層

d時(shí)間t到后，降溫至600℃以下，將裝有硅單晶片的石英舟拉出，將硅單晶片去下裝入片架，待檢驗(yàn)。

e檢測Rs＝0.23-0.25。

步驟四、再擴(kuò)散

進(jìn)行再擴(kuò)散，在溫度T＝1250±20℃左右，結(jié)深推進(jìn)一定時(shí)間t＝150±10h。

檢測結(jié)深：要求深度為180-190μm。

步驟五、基區(qū)擴(kuò)散

a.硼預(yù)淀積

條件：T＝970℃ t＝60min 要求：R□＝28-32Ω/□

b.硼再擴(kuò)散

條件：T＝1250℃ t＝11h要求：R□＝48～58Ω/□，xj＝26～27μm

步驟六、發(fā)射區(qū)光刻

步驟七、磷擴(kuò)散

a磷預(yù)淀積

T＝1050℃、t＝80min(通源)，要求R□＝1.36～1.38Ω/□

b磷再擴(kuò)散

條件：T＝1195℃、t＝90±90min要求β：18～50(I＝0.2A)

步驟八、臺面槽光刻

步驟九、臺面腐蝕、臺面鈍化

要求：臺面槽深δ＝60～65μm，VCBO≥700V、VCEO≥400V

步驟十、引線孔光刻

步驟十一、中間測試，要求VCBO≥700V、VCEO≥400V

步驟十二、蒸鋁，要求：鋁層厚度δ≥4±0.5μm

步驟十三、光刻反刻

步驟十四、鋁合金，要求：VBE≤1.3V(測試條件：I＝1.2A)

步驟十五、背面金屬化、背面合金，要求同常規(guī)。

步驟十六、管芯測試

采用微機(jī)自動(dòng)全測(管芯尺寸：1.68×1.68mm2)

1.ICBO≤20μA(測試條件：VCB＝710V)

2.IEBO≤20μA(測試條件：VEB＝10V)

3.BVCEO≥410V(測試條件：IC＝5mA)

4.hFE＝15～50(測試條件：IC＝0.2A，VCE＝10V)

以上所述的實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了詳細(xì)說明，應(yīng)理解的是以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的原則范圍內(nèi)所做的任何修改和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。