專利名稱：：一種擴(kuò)散鋁的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及電力半導(dǎo)體制造技術(shù)，特別是涉及一種擴(kuò)散鋁的方法。
背景技術(shù)：
：在全控型半導(dǎo)體器件(如門極可關(guān)斷晶閘管GTO和集成門極換流晶閘管IGCT)中，適度降低陰極梳條區(qū)下擴(kuò)散層的方塊電阻，是提高器件梳條關(guān)斷能力的有效措施之一。目前有單雜質(zhì)分布和雙雜質(zhì)分布兩種降低方塊電阻的方法1)單雜質(zhì)分布，多采用硼或鎵形成陰極分布，工藝比較簡單，但由于形成的器件主結(jié)最高電壓只能限到5500V附近，無法滿足長遠(yuǎn)發(fā)展的需求；2)雙雜質(zhì)分布多釆用硼/鋁或鎵/鋁組合形成陰極分布，所形成器件的主結(jié)電壓可達(dá)6000V9000V甚至更高，因此實(shí)際生產(chǎn)中選擇雙雜質(zhì)分布。由于硼適于用離子注入的方式擴(kuò)散，并且具有極好的均勻性保障梳條的可靠工作，因此多選取硼/鋁的組合分布?，F(xiàn)有技術(shù)中的鋁擴(kuò)散，一般采用"插片式充氬閉管擴(kuò)鋁"或"疊片式充氬閉管擴(kuò)鋁"工藝。所使用的石英管容片量約500片。其中，插片式充氬閉管擴(kuò)鋁是將至多50片硅晶片插在帶有卡槽的石英舟上，相鄰兩片硅晶片的間隔為1.52mm，然后將插有硅晶片的石英舟裝入石英管，石英舟的兩端放置有兩個鋁源壺，源壺中放有鋁硅雜質(zhì)源。用石英封頭封住石英管管口，抽氣充氬并封管，置于高溫爐23天即可完成一批，在降溫出爐后，可以開管并抽樣測試。疊片式充氬閉管擴(kuò)鋁與上述插片式充氬閉管擴(kuò)鋁的區(qū)別在于將硅晶片彼此貼合放入石英管中，在石英管內(nèi)的兩端也放置有鋁源壺，石英封頭在封住管口的同時會將硅晶片和鋁源壺頂住。發(fā)明人在實(shí)施本發(fā)明的過程中，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在如下缺點(diǎn)制作一般的半導(dǎo)體器件時，可以在硅晶片上先擴(kuò)散鋁，再擴(kuò)散硼，或鋁和硼同步擴(kuò)散。但在制作GTO或IGCT的硼/鋁組合分布時，由于GTO或IGCT結(jié)構(gòu)的特殊要求，需要先離子注入硼并將硼擴(kuò)散到預(yù)定深度，再在有硼擴(kuò)散層的硅襯底上進(jìn)行閉管擴(kuò)鋁。但是在實(shí)際搮:作中觀察到，對于已經(jīng)具有硼擴(kuò)散層的硅晶片，很難再將鋁擴(kuò)散進(jìn)去。
發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種擴(kuò)散鋁的方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中無法在已經(jīng)具有硼擴(kuò)散層的硅襯底上擴(kuò)散鋁的問題。本發(fā)明提供了一種擴(kuò)散鋁的方法，包括清洗多片硅陪片和具有硼擴(kuò)散層的多片硅晶片；為每片硅晶片具有硼擴(kuò)散層的表面配置硅陪片，并且疊片式排列所述多片硅晶片和多片硅陪片；將第一鋁源壺、所述疊片式排列的多片硅晶片和多片硅陪片、第二鋁源壺依次裝入石英管；用石英封頭封住所述石英管的管口，對整個石英管執(zhí)行閉管擴(kuò)鋁工藝。所述為每片硅晶片具有硼擴(kuò)散層的表面配置硅陪片具體可以為為每片硅晶片配置一片硅陪片，且將所述珪陪片貼合在硅晶片具有硼擴(kuò)散層的表面。所述為每片硅晶片具有硼擴(kuò)散層的表面配置硅陪片具體可以為在所述硅陪片的兩側(cè)各設(shè)置一片硅晶片，且將硅晶片具有硼擴(kuò)散層的表面貼合在硅陪片上。優(yōu)選的，所述將第一鋁源壺、多片硅晶片和多片硅陪片、第二鋁源壺依次裝入石英管還包括將第三鋁源壺裝入所述石英管的中部。優(yōu)選的，所述將第一鋁源壺、多片硅晶片和多片硅陪片、第二鋁源壺依次裝入石英管還包括在相鄰的鋁源壺和硅晶片之間放置硅陪片。優(yōu)選的，所述相鄰的鋁源壺和硅晶片之間放置的硅陪片為10片。優(yōu)選的，所述裝入的鋁源壺的雜質(zhì)床還包括平行于源壺軸向且垂直于地面的擋板。具體的，所述清洗的多片硅陪片為N型襯底硅單晶。本發(fā)明提供的擴(kuò)散鋁的方法，通過為具有硼擴(kuò)散層的硅晶片使用陪片，削弱所述硅晶片中由硼造成的攔截效應(yīng)，使得在所述硅晶片上擴(kuò)散鋁能夠順利進(jìn)行，解決了現(xiàn)有技術(shù)無法直接在具有硼擴(kuò)散層的硅晶片上擴(kuò)散鋁的工藝障礙；通過在鋁源壺的雜質(zhì)床中增加擋板，保證了鋁擴(kuò)散過程中的鋁供應(yīng)量；本發(fā)明的擴(kuò)散鋁的方法，使一次閉管擴(kuò)鋁可以完成對200片硅晶片的鋁擴(kuò)散，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。圖l是本發(fā)明的擴(kuò)散鋁的方法的流程示意圖2是本發(fā)明安裝完硅晶片、硅陪片、鋁源壺，并封住石英管口后的示意圖3是本發(fā)明鋁源壺的示意圖。具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。在制作GTO或IGCT的硼/鋁組合分布時，需要先離子注入硼并將硼擴(kuò)散到預(yù)定深度，再在有硼分布的硅襯底上進(jìn)行閉管擴(kuò)鋁，但是很難在擴(kuò)散了硼的硅晶片上再擴(kuò)散鋁。發(fā)明人經(jīng)分析研究認(rèn)為硼擴(kuò)散到硅晶片后，還會不斷向硅晶片的表面擴(kuò)散，積聚在硅晶片表面，與鋁向硅晶片內(nèi)部的擴(kuò)散形成沖突，造成對鋁擴(kuò)散的攔截效應(yīng)。對此，發(fā)明人通過使用硅陪片解決了上述問題。本發(fā)明提供了一種擴(kuò)散鋁的方法，如圖1所示，包括S101，清洗多片硅陪片和具有硼擴(kuò)散層的多片硅晶片。所述硅晶片提前做過擴(kuò)散硼的處理，可以采用離子注入等方式，本發(fā)明對此不做限定。所述硅陪片為N-襯底硅單晶，可以使用新的硅晶片，也可以使用上次做過硅陪片的晶片，但要經(jīng)過表面的腐蝕處理，這是由于硅陪片在閉管擴(kuò)鋁之后，表面會形成方塊電阻，若不腐蝕掉，下次使用時會失效。硅陪片的厚度約0.5mm,每次使用后約腐蝕掉0.01mm,因此硅陪片所帶來的額外成本平均分散到每次實(shí)驗(yàn)，幾乎可以忽略不計。S102,為每片硅晶片具有硼擴(kuò)散層的表面配置硅陪片，并且疊片式排列所述多片硅晶片和多片硅陪片。本發(fā)明對硅晶片和硅陪片采用疊片式排列，與現(xiàn)有技術(shù)不同的是，每片預(yù)備擴(kuò)鋁的硅晶片都伴有硅陪片。通過為具有硼擴(kuò)散層的硅晶片配置硅陪片，可以在閉管擴(kuò)鋁的過程中，使用硅陪片吸收硅晶片表面的硼，削弱硼對鋁擴(kuò)散的攔截效應(yīng)，以利于鋁向硅晶片內(nèi)部的擴(kuò)散。所述為每片硅晶片具有硼擴(kuò)散層的表面配置硅陪片具體可以為為每片硅晶片配置一片硅陪片，且將所述硅陪片貼合在硅晶片具有硼擴(kuò)散層的表面；也可以為在所述硅陪片的兩側(cè)各設(shè)置一片硅晶片，且將硅晶片具有硼擴(kuò)散層的表面貼合在硅陪片上，使兩個硅晶片共用一個硅陪片，可以增加一次閉管擴(kuò)鋁工藝所加工的硅晶片數(shù)，提高生產(chǎn)效率。S103,將第一鋁源壺、所述疊片式排列的多片硅晶片和多片硅陪片、第二鋁源壺依次裝入石英管。將第一鋁源壺、所述疊片式排列的多片硅晶片和多片硅陪片、第二鋁源壺依次裝入石英管。若閉管擴(kuò)鋁的硅晶片較多，考慮到鋁硅雜質(zhì)源的供應(yīng)充足和鋁擴(kuò)散濃度的相對均勻，優(yōu)選的，在步驟S103中，還包括將第三鋁源壺裝入所述石英管的中部。硅鋁雜質(zhì)源是以直徑23cm的硅片為基底，在所述硅片表面均勻分布的五個位置放置鋁，經(jīng)過高溫處理將鋁和硅片融合在一起，形成鋁硅合金，該鋁硅合金即可作為硅鋁雜質(zhì)源。如圖2所示，為本發(fā)明實(shí)施例在安裝完硅晶片IO、硅陪片20、鋁源壺30,并使用石英封頭50封住石英管口后的示意圖。在向石英管40裝片、將石英管40閉管裝爐等過程中，石英管40都有可能發(fā)生輕微晃動，其中的鋁源壺30在晃動過程中，鋁源壺30雜質(zhì)床中的鋁硅雜質(zhì)源301可能會疊合在一起，造成閉管擴(kuò)鋁的過程中鋁硅雜質(zhì)源供應(yīng)不足。為避免因鋁硅雜質(zhì)源301供應(yīng)不足而造成的全管報廢，本發(fā)明使用的鋁源壺30的雜質(zhì)床還包括平行于源壺軸向且垂直于地面的擋板，如圖3所示。通過在雜質(zhì)床上增加擋板，即使鋁源壺30輕微滾動使鋁硅雜質(zhì)源301在雜質(zhì)床內(nèi)串動，也不會相互疊合降低鋁硅雜質(zhì)源301的有步丈供應(yīng)表面。在步驟S103中，還包括在相鄰的鋁源壺和硅晶片之間放置硅陪片，優(yōu)選的，所述相鄰的鋁源壺和硅晶片之間放置的硅陪片為10片。由于鋁源壺附近的鋁濃度梯度變化較大，在鋁源壺附近放置的硅晶片對鋁濃度的變化會比較敏感，影響硅晶片整體的均勻性，所以在相鄰的鋁源壺和硅晶片之間放置硅陪片進(jìn)行隔離，保證閉管擴(kuò)鋁后硅晶片中鋁含量的均勻性。S104,用石英封頭封住所述石英管的管口，對整個石英管執(zhí)行閉管擴(kuò)鋁工藝。此步驟中的閉管擴(kuò)鋁工藝可以是閉管抽氣充氬的方式，也可以是閉管真空的方式，其加熱的溫度和時間與現(xiàn)有方法相同，本發(fā)明對此不再贅述。本發(fā)明的鋁擴(kuò)散方法，可以通過一次閉管擴(kuò)鋁完成200片硅晶片的鋁擴(kuò)散，由于每次閉管擴(kuò)鋁后，所使用的石英耗材(石英管、石英封頭和石英源壺等)都會報廢掉，因此采用本發(fā)明的閉管擴(kuò)鋁方法能夠極大的提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例中，硅晶片為200片，硅陪片為250片，鋁源壺數(shù)量為3個；其中每個硅晶片都配置一片硅陪片，其余的50個硅陪片均勻分為四份放置到相鄰的鋁源壺和硅晶片之間，每個鋁源壺中放置3個鋁硅雜質(zhì)源。另外，根據(jù)硅晶片上預(yù)先擴(kuò)散的雜質(zhì)不同以及要進(jìn)行鋁擴(kuò)散的硅晶片數(shù)量不同，可以根據(jù)表l中提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。其中的"50片硅晶片(6個鋁硅雜質(zhì)源)"代表擴(kuò)散的硅晶片為50片時，使用的鋁硅雜質(zhì)源數(shù)量為6個，使用三個鋁源壺時，每個鋁源壺中放兩個鋁硅雜質(zhì)源，其余類推。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>本發(fā)明提供的擴(kuò)散鋁的方法，通過為具有硼擴(kuò)散層的硅晶片使用陪片，削弱所述硅晶片中由硼造成的攔截效應(yīng)，使得在所述硅晶片上擴(kuò)散鋁能夠順利進(jìn)行，解決了現(xiàn)有技術(shù)無法直接在具有硼擴(kuò)散層的硅晶片上擴(kuò)散鋁的工藝障礙；通過在鋁源壺的雜質(zhì)床中增加擋板，保證了鋁擴(kuò)散過程中的鋁供應(yīng)量；本發(fā)明的擴(kuò)散鋁的方法，使一次閉管擴(kuò)鋁可以完成對200片硅晶片的鋁擴(kuò)散,提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實(shí)體或者操作與另一個實(shí)體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語"包括，，、"包含"或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句"包括一個......，，限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。權(quán)利要求1、一種擴(kuò)散鋁的方法，其特征在于，包括清洗多片硅陪片和具有硼擴(kuò)散層的多片硅晶片；為每片硅晶片具有硼擴(kuò)散層的表面配置硅陪片，并且疊片式排列所述多片硅晶片和多片硅陪片；將第一鋁源壺、所述疊片式排列的多片硅晶片和多片硅陪片、第二鋁源壺依次裝入石英管；用石英封頭封住所述石英管的管口，對整個石英管執(zhí)行閉管擴(kuò)鋁工藝。2、如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述為每片硅晶片具有硼擴(kuò)散層的表面配置硅陪片具體為為每片硅晶片配置一片硅陪片，且將所述硅陪片貼合在硅晶片具有硼擴(kuò)散層的表面。3、如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述為每片硅晶片具有硼擴(kuò)散層的表面配置硅陪片具體為在所述硅陪片的兩側(cè)各設(shè)置一片硅晶片，且將硅晶片具有硼擴(kuò)散層的表面貼合在硅陪片上。4、如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述將第一鋁源壺、多片硅晶片和多片硅陪片、第二鋁源壺依次裝入石英管還包括將第三鋁源壺裝入所述石英管的中部。5、如權(quán)利要求l-4任一項所述的方法，其特征在于，所述將第一鋁源壺、多片硅晶片和多片硅陪片、第二鋁源壺依次裝入石英管還包括在相鄰的鋁源壺和硅晶片之間放置硅陪片。6、如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述相鄰的鋁源壺和硅晶片之間放置的硅陪片為10片。7、如權(quán)利要求l-4任一項所述的方法，其特征在于，所述裝入的鋁源壺的雜質(zhì)床還包括平行于源壺軸向且垂直于地面的擋板。8、如權(quán)利要求l-4任一項所述的方法，其特征在于，所述清洗的多片硅陪片為N型襯底硅單晶o全文摘要本發(fā)明公開了一種擴(kuò)散鋁的方法，包括清洗多片硅陪片和具有硼擴(kuò)散層的多片硅晶片；為每片硅晶片具有硼擴(kuò)散層的表面配置硅陪片，并且疊片式排列所述多片硅晶片和多片硅陪片；將第一鋁源壺、所述疊片式排列的多片硅晶片和多片硅陪片、第二鋁源壺依次裝入石英管；用石英封頭封住所述石英管的管口，對整個石英管執(zhí)行閉管擴(kuò)鋁工藝。本發(fā)明提供的擴(kuò)散鋁的方法，通過為具有硼擴(kuò)散層的硅晶片使用陪片，使得在所述硅晶片上擴(kuò)散鋁能夠順利進(jìn)行，解決了現(xiàn)有技術(shù)無法直接在具有硼擴(kuò)散層的硅晶片上擴(kuò)散鋁的工藝障礙。文檔編號H01L21/02GK101640172SQ20091016648公開日2010年2月3日申請日期2009年8月19日優(yōu)先權(quán)日2009年8月19日發(fā)明者劉旭君,明張,彭文華,誼蔣,云雷申請人:株洲南車時代電氣股份有限公司