去釉:在淀积循环中,暴露的晶圆表面会形成一薄层氧化物。这一氧化物薄层被掺杂,在后续的推进工序中会起到我们不想要的杂质源的作用。同时,淀积产生的氧化物可能无法刻蚀掉,在后续的掩膜工艺中导致刻蚀不完全。此氧化物薄膜通过在稀释的胛溶剂中浸泡、水冲和干燥步骤去除。

 

评估:测试陪片同器件晶圆一起被加到舟上,进人到淀积炉管中。淀积陪片上没有图形.同时具有与掺杂物相反的导电类型。它们被放在淀积舟的不同位置上,对整批晶圆的淀积分布进行采样。去釉后,对陪片进行评估。主要的在线测试应用四探针测试仪或采用无接触的测试设备进行方块电阻测试。方块电阻的概念和测试技术将在后面进行介绍。淀积后的结深非常浅,通常不在此时对其进行测试。

 

对工艺和炉管清洁度的合格确认,是通过对陪片进行氧化与电容一电压测试(C-V)以监测可移动离子沾污来进行的。器件晶圆会在高亮度紫外灯或显微镜下进行100%或采样监测表面污染和/或污渍。

 

11.5.2扩散源

 

淀积依赖于待掺杂物质蒸气原子在炉管中的浓度。蒸气产生于炉管设备上的杂质源箱内的杂质源,由携带气体带人炉管中。杂质源为液态、固态或气态。多种元素有超过一种形态的杂质源可以使用(参见下图)。

 

液态源:液态杂质源为含有所需掺杂元素的氯化物或溴化物。所以,硼的液态源为溴化硼(BBr3)而磷的液态源为三氯氧磷(POC13)。液态源被储存在控温的长颈石英瓶中(参见下图)。惰性气体,比如氮气,通过加热的液态源时吹出气泡,进而变为待掺杂蒸气的饱和气体长颈石英瓶连接在装有微机控制阀门的气体管线上。一定量的氮气携带掺杂物质蒸气进人炉管,在炉管内部形成稳定的层流。层流在炉管中是必需的,以防止涡流的产生,以及不均匀的掺杂。另一个用于形成层流的器件是位于炉管进口处的障板(参见下图)。障板将流进的气体分割为层流的形式。

图14

图15

用于将杂质源变成元素形式的反应气体也连接在管线上。对于BBr3,如下图所示,反应气体是氧气,形成氧化硼(B203)。在晶圆表面,一层三氧化二硼淀积在硅表面,硼进而从氧化层中扩散进晶圆表面。液态源提供低到中的成本与连续掺杂的优势。劣势在于均匀度问题(尤其对直径较大的晶圆)、安全考虑,以及需要打开长颈石英瓶填料所导致的潜在污染问题。多家供应商提供密封的可插人式安瓿包装的液态源,减小了沾污问题与安全问题。

图16

气态源:所有晶圆厂都偏好使用气态源。这些是杂质原子的氢化物,例如三氢化砷(AsH6),乙硼烷(B2H6)。这些气体在加压的容器中混合稀释到不同浓度,直接连接到气体管路上(参见下图)。气态源具有可通过压力阀精确控制的优势,被优先考虑用在更大直径晶圆的淀积上。气态源工艺通常较液态源洁净度好,因为压力气态源较液态源使用时间长。不利的一面是,气体管路中不需要的反应会产生二氧化硅粉尘,它们可能污染炉管与晶圆。

 

固态源:最原始的淀积源是固态的。所需杂质的氧化物粉末被置于石英容器中,称做匙(spoon),容器置于依附在主炉管的源炉管中[参见下图]。在源炉管中,氧化物释放出源的蒸气,被带人淀积炉管,并在那里进行扩散反应。这种设置称为远程固态源(remote solid source)。远程固态源经济但是不均匀。它们主要用于精确度要求不高的分立器件的掺杂。更通用的另一种固态源是平面源“晶圆”[参见下图]。它们是与晶圆一样大小的一个块。硼块是含硼和氮的化合物(BN),也有可用做砷和磷掺杂的杂质块。

图17

图18

杂质块堆放于淀积舟上,每两片器件晶源放一片杂质块。这种排列方式称为近邻固态源(solid neighbor source)。在炉管中,杂质从杂质块中扩散出,通过很短的距离到达并扩散到晶圆表面内部。由于杂质块与晶圆的大小相同,这种系统对于大尺寸的晶圆上具有很好的均匀性。杂质块使用安全,室温下没有有毒蒸气。杂质块使用的不利方面有杂质块的破碎、产能低(杂质块要占据炉管中的位置)以及杂质块的清洗需求。有些杂质块需要烘烤步骤以维持掺杂活跃性。

 

第三种固态源是直接旋转涂敷在晶圆表面的。源是粉末状氧化物(同远程源相同)与溶剂的混合物。它们类似于涂敷光刻胶的设备,旋转涂敷在晶圆表面,并烘焙以蒸发掉其中的溶剂。留在晶圆表面的就是一层掺杂的氧化物。这些晶圆被置于舟上,并放到淀积炉管中,热使杂质从氧化物中扩散到晶圆内部。

 

旋转涂敷杂质的方法有高均匀性的潜能,提供高产能,同杂质块一样使用安全。该系统的问题在于杂质在氧化层中的分布、厚度的变化,与额外涂敷烘焙设备的成本等。

评论

<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong> 

required