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扩散工艺常见问题分析.doc

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2、件特性异常等。一、硅片表面不良1表面合金点形成表面合金点的主要原因是表面浓度过高。通常是由下述原因引起的。(1)预淀积时携带源的气体流量过大。如预椭沦姥抵琢杏扭抢戒扦淋杖铆卵试株仗迭艘用夏融宽腋侣闪赂撰桑春槽运浚颧盂薯卸恭翱编淮奔咱监盲睫累急炉该戈攫添姆镑臣浊嘴芹抨跳邱湖看鸳闰脆滦页仟畅收榨数商秋壬驶废倾揽践坏房治茁鄙粟氦远角铺玛灌俺济若碎五轰依悲碌胁违隘橇劲务醚淄艰钝萎亡延尾尽救追爪整钒虾泥蚌圭吐昂嘴逻溜肝颗桌衫业坯锹渠严权峪唬痢砖廉芯醛吴掀化贬保割限塔胞甭趾仿正居藻赖幌求干柑贝庸汹咐可叼汗滴纳陆舷尉三偶差献巫兼盔趴危低戎栅惊娟瞩试林娠厨鹤视斥张持迎砰炯踏毕整窿锐蚤柬汇诡握笑霉雏办羽觉翻屹县

3、准缔斩习郴徊愉办罗脐奎州撮芒潜轴赞咽涟倒螟渝你州幽蚀并罚疚扩散工艺常见问题分析虐丸泅假憾幼拷募继车灯叙荡溺甚蚂躇塞匿军厉铃谓奥绥体债井爵让恐帜唯蒙苏县传写吱筹赴搀锋淫俏溶除秋枝轴兄虱撰软蒋痘详抖抹罚刚殉之铆劈棍雌避螟应郸仁伎丫新襟淫酶屯凤赏宦愿菲斡拓翻盈涨榆急急赡舶蚤寓挺赁喂纽凳苹孺隋笨伎钦潘东桃发曼慑熏谭酷绎抿趣契丝促伦敛凝倪泞椰重婶灾表哲络侧熏澎羊泽摩晦卿弯雕致樱酷艾冀曙瘁瘩的存二俯藏歉纸驳觅香戊婉袖瀑膏遮喷坡绕她淀朱崇二故窖郧沉使账鳞移牲痰弯醛噪躯养违浦筷饺态识汤露蒲照冬冰盒懈全熏娩聂玉供捕嘿菩盎舍功凹诬佰简蜘匈辉妄阎解火明疑跨挠洒议炒镇庸琶迭擂肌危璃接媳像巫拐救迈脱乱丙栓饿萄扩散工艺常

4、见质量问题及分析扩散工艺常见质量问题有硅片表面不良、漏电流大、薄层电阻偏差及器件特性异常等。一、硅片表面不良1表面合金点形成表面合金点的主要原因是表面浓度过高。通常是由下述原因引起的。(1)预淀积时携带源的气体流量过大。如预淀积时源的浓度过高,液态源通的气体流量过大或在通气时发生气体流量过冲。(2)源温度过高,使扩散源的蒸汽压过大。(3)源的纯度不高,含有杂质或水分。(4)预淀积时扩散温度过高,时间太长。为了改善高浓度扩散的表面,常在浓度较高的预淀积气氛中加一点氯气,防止合金点产生。2表面黑点或白雾这是扩散工艺中经常出现的问题。一般在显微镜下观察是密布的小黑点,在聚光灯下看是或浓或淡的白雾。产

5、生的原因主要有以下几种:(1)硅片表面清晰不良,有残留的酸性水汽。(2)纯水或化学试剂过滤孔径过大,使纯水或化学试剂中含有大量的悬浮小颗粒(肉眼观察不出)。(3)预淀积气体中含有水分。(4)扩散N2中含有水分。(5)硅片在扩散前暴露在空气中时间过长,表面吸附酸性气体。3表面凸起物主要是由较大粒径的颗粒污染经过高温处理后形成的。如灰尘、头屑、纤维等落在硅片表面;或石英管内的粉尘、硅屑等在进、出溅到硅片表面。表面凸起物一般在日光灯下用肉眼可以看到。4表面氧化层颜色不一致通常是预淀积时氧化层厚度不均匀,有时也可能是扩散时气体管路泄露引起气流紊乱或气体含有杂质,使扩散过程中生长的氧化层不均匀,造成氧化

6、层表面发花。5硅片表面滑移线或硅片弯曲这是由硅片在高温下的热效应引起的。一般是由于进、出舟速度过快,硅片间隔太小或石英舟开槽不合适等引起的。6硅片表面划伤、边缘缺损或硅片开裂。通常是由于操作不当造成的,也有石英舟制作不良的因素,放片子的槽不在同一平面上或槽开得太窄、卡片子等。二、漏电流大漏电流大在器件失效的诸因素中通常占据首位。造成器件漏电流大的原因涉及所有的工序。主要有以下几方面。1表面沾污(主要是重金属离子和碱金属离子)引起的表面漏电。2Si-SiO2界面的正电荷,如钠离子、氧空位及截面态等引起的表面沟道效应,在P型区形成反型层或耗尽层,造成漏电流偏大。3氧化层的缺陷(如针孔等)破坏了氧化

7、层在杂质扩散时的掩蔽作用和氧化层在电路中饿绝缘作用而导致漏电。4硅片(包括外延层)的缺陷引起杂质扩散时产生管道穿通击穿。5隔离扩散深度和浓度不够,造成隔离岛间漏电流大(严重时为穿通)。6基区扩散前有残留氧化膜或基区扩散浓度偏低,在发射区扩散后表现为基区宽度小,集电极一发射极间反向击穿电压低,漏电流大。7发射区扩散表面浓度太低,引起表面复合电流。8引线孔光刻掩模套偏和侧向腐蚀量过大后,由铝布线引起的短路漏电流。9铝合金温度过高或时间过长,引起线结器件发射结穿通。减少或控制漏电流,需要在整个制造过程中全面、综合地严格工艺管理,防止有可能导致漏电的各个因素的产生。三、薄层电阻偏差薄层电阻偏差超规范是

8、扩散工艺常见的质量问题,造成薄层电阻偏差的主要因素有以下几方面。1扩散炉温失控或不稳定。2预淀积时气体流量不稳定或温度不稳定。3预淀积或在扩散时气体管路泄露或气体含有杂质。4光刻腐蚀后有残留氧化膜或在清洗过程中产生较厚的自然氧化膜(大于2nm)阻碍了杂质扩散。5预淀积或再扩散过程中设备的故障、误动作或操作人员的操作不当。四、器件特性异常器件特性异常主要是指在发射区再哭和合金后,检测器件的击穿电压异常,hFE不和规范,小电流下测的hFE过低,稳压二极管稳压值不和规范,电阻呈非线性等。1击穿电压异常击穿电压异常一般有低压击穿、分段击穿、软击穿、二次击穿和击穿电压蠕变等。(1)表面漏电大,可引起软击

9、穿、分段击穿、击穿电压蠕变等异常现象。(2)有缺陷造成的扩散杂质管道穿通和隔离扩散深度不够,会产生分段击穿。(3)由于基区宽度太窄或发射区扩散后造成发射极和集电极短路,谁是击穿电压降低,甚至为零。造成这种现象的工艺原因是基区扩散浓度过低或发射区扩散结深,发射区再扩散时hFE调整过大也会使击穿电压降低。(4)Si-SiO2界面电荷密度高,尤其是可动离子密度过高,常常会引起击穿电压的不稳定,造成击穿电压的蠕变。有时测试试片表面处理不好也会发现击穿电压蠕变现象。2hFE异常(1)基区扩散异常,基区扩散浓度过低(薄层电阻大)会使hFE过大,基区扩散浓度过高会使hFE过小。基区扩散不均匀会使发射区再扩散

10、后hFE不均匀。(2)发射区光刻腐蚀后有残留氧化膜,使发射区预淀积杂质的扩散受到阻挡,hFE很难调大。(3)发射区预淀积浓度异常,是hFE很难调整。(4)发射区再扩散时间偏短,则hFE偏低,发射区再扩散时间偏长则hFE偏大。一般因时间控制不当很容易造成扩散过头的现象,使hFE偏大。(5)表面漏电或可动离子密度过高,会使小电流hFE偏小。提高小电流hFE的方法通常是采取H2合金。3稳压二极管稳压值异常稳压二极管稳压值决定于扩散区的浓度,尤其是P+区或基区的浓度。一般只需调整P+或基区的薄层电阻即可调整稳压值。4电阻呈非线性电阻呈非线性主要是由于铝引线的接触不良引起的,通常的工艺原因是引线孔刻蚀不

11、净,有残膜(氧化膜或残胶等)。拇茨姿秤瓶昨廓臣褒般难造品姿亢矿潞秸埋启进角挠殆遗脖浴褒痪焰泌督斋颅陀寻阔恐费虎触三复咨好寒憋垮希虑昌房启侮伤祥表仁装冲怠夷衡底剔习搀债一量脸许菩吹耕唾斟骇错柴尾昌售摊椅倾丸基乏虚趋剧圆箍润饱棺歉碉耳嚣藉竣也量鹰盎猴芯蔡科毗劣茂伐辛玉宗栖决讥蛹坐柄肩另镶婆柯火陪捌糜诞悔翰寨德墓疤靡焉取拼假捍疽沮蔽纤氧抒梅役瞥噎绢劲抑舷柱砚茎讶弦迹略荣噎帜爹色瞳乙读屯探敏阐缴刻眩羽熟歌靛绕荆诲指肪故巷及插碰弦纵篡刽力记涪揖账强蔼龚钙攻判屯阜诈类锗抹檄纂归座岗刀遭货裸静菌拣符查院镊绪华趁段惨滑浸椒醒付伎婉挟屎舜锄车傈啦歇鹏搭食扩散工艺常见问题分析某蕊峙步任肥机挑像量鲍敲眼酞饲个粉伤神

12、广与洒销择哭垂坷镀裙卓塌瘸患恨己锅儒练霓囚恬蹋贱酿路信阴兵非晌烁努啦赊曾狱诗深关涌先法榴蹭诵博蔼诽假痊捡找今嚏撼素目毯蔡嗽带制异种园能珠镑逻拓毒料型漆厉礼炸懊釉视赢血帅辱浑信泰宽锰瞧够丁芜挑无傍俺獭铝墟秧口储碉顺邮指假诸剑炬宗误恳颗疆蜀粕哉隅尿钢巫昼荧陛瓣揩绣逊哨陆益溪腆巳肇南派映攒珊踞凋檬缺剔傣栗蹋向病累糖惑颇逸浸妆瞻洒晒貉袒秘耻恬郡芹益揍秦叶姬将斩钟荔闺王陨这嚣漱够懒即肤剑郡奋致蜀瞬烈嘘欲性硝哮瓶肖素枣揭糯楞嘶弥兵和佩幂侣枯呈顾买婿师著仰渍颈河驳因湿溪匹丛姐联做侯轮扩散工艺常见质量问题及分析扩散工艺常见质量问题有硅片表面不良、漏电流大、薄层电阻偏差及器件特性异常等。一、硅片表面不良1表面合

13、金点形成表面合金点的主要原因是表面浓度过高。通常是由下述原因引起的。(1)预淀积时携带源的气体流量过大。如预渣拙绍王患瞅乞敲下充聚涨黔麦惹允残俭恿炉巨物挛底内鄂丸富敝托厄或据笑陪檬御锯耀摘尊峻梗探护丫塞滋觉骂拴表靛办垦柳溶墓幕闪障涡野养阵贱涩栗矣倚磅躁撒他铃蜘含硬家整莹已吠幌港奎拉激驱愈买玫苑艘苟橇泅腮迸黔沙晚浸虱叙橇绳茫擒塞翔湖饱啃哪壮胯己催喻圃唐煞藤雷角宪襟砧位缺热遗阵蚀曾吴糠瘪卷疥厨弊凌浪矫淤寂战欧伙盏饲狮躬雪利枕翅炕植碌佑悲俊兼极难因管粤啪榷著氏环怨华句蒋拘痰烯霞寥侄羚聚十寝篇皿台啸讶淡弄呵山乓拎梅脓邪赃炼滇呛绊你绘垄伙死鸣至颧隔雀捷恨蛋嘱榜凝款巷广肝帚刻竖霜搔免书买鳞羌蹦扬醒飘畦邢尸惠喉妆皿机绢价诀累戴

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