太阳能扩散培训

1、thermal process trainingedit by yuml在上海举行的snec第五届（2011）国际太阳能光伏展览会上维利安推出solion离子注入技术平台时间：2011-3-1 11:08:51 作者：夏楠 来源：欧瑞康 点击数： 157 维利安公司披露它与竞争激烈的中国晶体太阳能组件制造行业中的多家客户立约 上海，2011年2月23日维利安半导体设备联合公司（“维利安”）（纳斯达克股票代号：vsea）今天在snec第五届（2011）国际太阳能光伏展览会上正式宣布把solion光伏（“pv”）离子注入平台推入中国市场。 维利安说，它已经与多家领先的中国光伏制造商合作，在今年年中

2、把solion图案离子注入技术用于大量生产。维利安已经与超过七家中国光伏制造商立约。这些公司看到，solion为他们带来制造高效率太阳能电池所需要的精确度和控制技术，同时简化制造工艺，从而降低每瓦的整体成本，有可能加快太阳能发电达到与电网平价。 solion用离子注入技术取代传统的扩散掺杂工艺，使得太阳能组件制造商能够以更低的生产成本提高太阳能电池的效率。离子注入除了精度更高和更好的工艺控制，因而提高半导体结的质量之外，这个方法还消除了多个生产步骤，提高了太阳能电池的一致性，因而可以更严格地将太阳能电池分组。 solion的早期用户已经采用这种能够提高效率和降低成本的图案注入技术来大量生产转换

3、效率超过百分之十九的晶体太阳能电池。图案注入还展现了以较低的每瓦制造成本把转换效率提高到百分之二十二的清晰路线图。 “在中国有这么多光伏制造商对solion抱有强烈的兴趣，这进一步肯定了注入技术对于制造高效率、低成本太阳能电池的价值。” 维利安公司行政总监加里迪克森先生说。 “我们对能与这个发展最快的市场中的一些领先公司在生产太阳能电池方面合作，感到非常兴奋。本地制造太阳能电池的专业知识与维利安的领先技术及世界一流的技术支持结合起来，将使光伏产业向着实现太阳能发电与电网平价迈出巨大的一步。” 用于半导体行业的维利安离子注入技术，包括维利安viista 产品线（已有1,200台在现场使用），三十

4、五年来位居领先。solion虽借鉴了这个历史。但它是一个完全新的平台，它体现了光伏组件生产商的需要和重点，包括精密图形注入（ppitm）技术,它能够在一个工艺步骤中形成掺杂图案。 solion的客户也受益于维利安亨誉全球的服务机构，其中包括来自中国市场办事处的众多工程师的本地化支持。维利安将在2月22日 至24日于上海举行的snec第五届（2011）国际太阳能光伏展览会上展出它的技术，摊位： 215（5号馆）。 维利安半导体设备联合公司简介 维利安是领先的离子注入设备供应商，它的离子注入设备用于半导体芯片和光伏组件的制造。世界各地的制造商使用维利安的产品来生产高性能的半导体器件和太阳能电池板。

5、由于维利安提供的产品具有优异的结构，因而降低了客户的成本，并提高了他们的生产力，客户已经把维利安列为离子注入市场的领先公司。 维利安提供技术支持、培训和售后的产品和服务，帮助其客户取得高利用率和生产力，降低运营成本，并通过几代产品扩大客户投资的资本生产力。维利安在vlsi研究公司过去十四年进行的客户满意度调查中，十三次名列第一。维利安在全球开展业务，总部设在马萨诸塞州格洛斯特。在维利安的网站上可以得到更多信息。安全港 声明 根据1995年美国私人证券诉讼改革法案的安全港条款，本新闻稿包含前瞻性陈述。为此，关于维利安solion注入产品在中国的装机数量，solion注入产品预期给光伏电池制造商带

6、来技术上和商业上的优势，以及行文中使用“ 相信”、“预期”、 “ 将”、 “期望”、 “计划”等字眼或类似表述的任何陈述，均属于前瞻性陈述。这些前瞻性陈述涉及许多风险和不确定性。可能导致实际结果与此类前瞻性陈述所表明的结果大不相同的重要因素包括：半导体和太阳能设备等行业的易变性；半导体行业和太阳能设备行业的激烈竞争；维利安对少数客户的依赖；维利安的季度经营业绩的波动；市场采用维利安的新产品，例如solion离子注入产品；维利安在国际化经营中经受的风险；维利安的专利权和其他专有权利没有得到确定的保护；维利安对有限的供应商的依赖；维利安对潜在增长、下降和战略交易的管理能力；维利安对一个主要生产设施

7、的依赖以及维利安对某些关键人员的依赖。这些风险因素和其他重要的风险因素，可能影响实际结果。这些风险因素在维利安提交给证券交易委员会的10 - k表格中的财政年度（在2010年10月1日截止）以及其他报告中，在“风险因素标题下，作了详细讨论。维利安不能保证任何未来结果以及活动、表现或成就所能达到的水平。维利安公司没有义务在本新闻稿发布日期之后更新前瞻性声明的任何内容。csmchj扩散部工艺培训-主要设备、热氧化、扩散、合金扩散部 2002年7月前言： 扩散部按车间划分主要由扩散区域及注入区域组成，其中扩散区域又分扩散老区和扩散新区。扩散区域按工艺分，主要有热氧化、扩散、lpcvd、合金、清洗、沾

8、污测试等六大工艺。本文主要介绍热氧化、扩散及合金工艺。目录第一章：扩散区域设备简介第二章：氧化工艺第三章：扩散工艺第四章：合金工艺第一章：扩散部扩散区域工艺设备简介炉管设备外观： 扩散区域的工艺、设备主要可以分为：类别主要包括按工艺分类热氧化一氧、二痒、场氧、post氧化扩散推阱、退火/磷掺杂lpcvdteos、si3n4、poly清洗进炉前清洗、漂洗合金合金按设备分类卧式炉a、b、c、d、f、h、i六台立式炉vtr-1、vtr-2、vtr-3清洗机fsi-1、fsi-2炉管：负责高温作业，可分为以下几个部分：组成部分 功能控制柜 对设备的运行进行统一控制；装舟台： 园片放置的区域，由控制柜控

9、制运行炉 体： 对园片进行高温作业的区域，由控制柜控制升降温源 柜： 供应源、气的区域，由控制柜控制气体阀门的开关。fsi：负责炉前清洗。 第二章：热氧化工艺 热氧化法是在高温下（900-1200）使硅片表面形成二氧化硅膜的方法。热氧化的目的是在硅片上制作出一定质量要求的二氧化硅膜，对硅片或器件起保护、钝化、绝缘、缓冲介质等作用。硅片氧化前的清洗、热氧化的环境及过程是制备高质量二氧化硅膜的重要环节。2. 1氧化层的作用211用于杂质选择扩散的掩蔽膜常用杂质(硼,磷,砷等)在氧化层中的扩散系数远小于在硅中的扩散系数，因此氧化层具有阻挡杂质向半导体中扩散的能力。利用这一性质，在硅上的二氧化硅层上刻

10、出选择扩散窗口，则在窗口区就可以向硅中扩散杂质，其它区域被二氧化硅屏蔽，没有杂质进入，实现对硅的选择性扩散。sio2n-wellp-wlls(p+)1960年二氧化硅就已被用作晶体管选择扩散的掩蔽膜，从而导致了硅平面工艺的诞生，开创了半导体制造技术的新阶段。同时二氧化硅也可在注入工艺中，作为选择注入的掩蔽膜。作为掩蔽膜时，一定要保证足够厚的厚度，杂质在二氧化硅中的扩散或穿透深度必须要小于二氧化硅的厚度，并有一定的余量，以防止可能出现的工艺波动影响掩蔽效果。21. 2缓冲介质层si(p)p-welln-wellsio2si3n4其一：硅与氮化硅的应力较大，因此在两层之间生长一层氧化层，以缓冲两者

11、之间的应力，如二次氧化；其二：也可作为注入缓冲介质，以减少注入对器件表面的损伤。213电容的介质材料 电容的计算公式： c=e0*er*s/d e0：真空介质常数 er：相对介电常数 s：电容区面积 d：介质层厚度 二氧化硅的相对介电常数为3-4。二氧化硅的耐击穿能力强，温度系数小，是制作电容介质的常用材料。在电容的制作过程中，电容的面积和光刻、腐蚀有较大的关系，而厚度则由二氧化硅的厚度决定。214 集成电路的隔离介质n-wellsio2si(p)p-wellsi3n4二氧化硅的隔离效果比pn结的隔离效果好，漏电流小，耐击穿能力强，隔离区和衬底之间的寄生电容小，不受外界偏压的影响，使器件有较高

12、的开关速度。如工艺中常用的场氧化就是生长较厚的二氧化硅膜，达到器件隔离的目的。215 mos场效应晶体管的绝缘栅材料二氧化硅的厚度和质量直接决定着mos场效应晶体管的多个电参数，因此在栅氧化的工艺控制中，要求特别严格。n-wellsi(p)p-wellsio2polygate-oxide22 热氧化方法介绍221 干氧氧化 干氧氧化化学反应式：si+o2 = sio2氧分子以扩散的方式通过氧化层到达二氧化硅-硅表面，与硅发生反应，生成一定厚度的二氧化硅层。干氧化制作的sio2结构致密，均匀性、重复性好，掩蔽能力强，对光刻胶的粘附性较好，但生长速率较慢；一般用于高质量的氧化，如栅氧等；厚层氧化时

13、用作起始和终止氧化；薄层缓冲氧化也使用此法。222 水汽氧化 水汽氧化化学反应式：2h2o+si = sio2+2h2水汽氧化生长速率快，但结构疏松，掩蔽能力差，有较多缺陷。对光刻胶的粘附性较差，我们公司不采用此方法。223 湿氧氧化湿氧氧化反应气体中包括o2 和h2o ，实际上是两种氧化的结合使用。 湿氧氧化化学反应式： h2+o2=h2o h2o+si = sio2+2h2 si+o2 = sio2湿氧氧化的生长速率介于干氧氧化和水汽氧化之间； 在今天的工艺中h2o的形成通常是由h2和o2的反应得到；因此通过h2和o2的流量比例来调节o2 和h2o的分压比例，从而调节氧化速率，但为了安全，

14、h2/o2比例不可超过1.88。 湿氧氧化的氧化层对杂质掩蔽能力以及均匀性均能满足工艺要求，并且氧化速率比干氧氧化有明显提高，因此在厚层氧化中得到了较为广泛的应用，如场氧化等。224 掺氯氧化氧化气体中掺入hcl或dce（c2h2cl2）后，氧化速率及氧化层质量都有提高。人们从两个方面来解释速率变化的原因，其一：掺氯氧化时反应产物有h2o，加速氧化；其二：氯积累在si-sio2界面附近，氯与硅反应生成氯硅化物，氯硅化物稳定性差，在有氧的情况下易转变成sio2，因此，氯起了氧与硅反应的催化剂的作用。并且氧化层的质量也大有改善，同时能消除钠离子的沾污，提高器件的电性能和可靠性。热氧化过程中掺入氯会

15、使氧化层中含有一定量的氯原子，从而可以减少钠离子沾污，钝化sio2中钠离子的活性，抑制或消除热氧化缺陷，改善击穿特性，提高半导体器件的可靠性和稳定性。我们公司大多数干氧氧化都含有掺氯氧化。2. 3热氧化过程中的硅片表面位置的变化如果热生长的二氧化硅厚度是x0（um），所消耗的硅厚度为x1，则： a=x1/x0=0.46si-sio界面原始硅表面sio2表面即生长1um的sio2，要消耗掉0.46um的si。但不同热氧化生长的sio2的密度不同，a值会略有差异。 54% 100% 46%24 影响氧化速率的因素241 热氧化模型简介 硅片的热氧化过程是氧化剂穿透二氧化硅层向二氧化硅和硅界面运动并

16、与硅进行反应。deal-grove方程具体描述了这种热氧化过程。 deal-grove膜厚方程式： x2+ax=b（t+t）式中： a=2d0*（1/ks+1/h） b=2d0*n*/n t=（xi2+a*xi）/b d0 ：氧化剂在二氧化硅中的有效扩散系数； h：气相输运常数 ks：界面反应速率常数 ；n*：氧化剂在氧化层中的平衡浓度 xi：初始氧化层厚度； n：形成单位体积二氧化硅所需的氧分子数极限情况1：短时间氧化时 x=（b/a）*t b/a：线性氧化速率常数极限情况2：长时间氧化时 x2=bt b：抛物线速率常数这两个速率常数都与工艺方法、氧化温度、氧化剂的分压、晶向有关系。 242

17、 氧化温度的影响 温度越高，氧化速率越快。 244 硅片晶向的影响线性速率常数与晶向有较大的关系，各种晶向的园片其氧化速率为：(110)poly(111)(100)245 掺杂杂质浓度的影响当掺杂杂质的浓度相当高时，会产生增强氧化，使氧化速率发生较大变化。如 lvmg 产品n+退火氧化： 在未掺杂区的氧化厚度：670a 在n+掺杂区氧化厚度：1700a246 氯化物的影响247 氧化剂分压的影响在前面介绍的湿氧氧化中，如果改变h2或o2的流量，就会使水汽和氧气的分压比降低，使氧化速率变化。24 csmc-hj扩散课的工艺状况241 氧化质量控制2411 拉恒温区控制温度定期拉恒温区以得到好的温

18、度控制2412 dce（c2h2cl2）吹扫炉管 2413 bt 测量bt项目可以检测到可动离子数目，使我们及时掌握炉管的沾污情况，防止炉管受到可动电荷粘污,使大批园片受损。2414 片内均匀性 保证硅片中每个芯片的重复性良好2415 片间均匀性保证每个硅片的重复性良好2416定期清洗炉管清洗炉管，可以减少重金属离子、碱金属离子的沾污同时也能减少颗粒，保证氧化层质量。2417 定期检测系统颗粒25常见问题及处理i 膜厚异常，但均匀性良好对策：首先，检查测量结果是否准确、仪器工作状态是否正常，然后1 检查气体流量、工艺温度是否正常； 2 检查炉管的气体接口是否正常； 3 如使用控制片，检查控制片

19、是否用对；4 和动力部门确认，工艺时气体供应有无出现异常；5 对于外点火的炉管，请检查点火装置的各处连接正常，然后进行torch点火实验。 部分园片或部分测试点膜厚正常，但整体均匀性差 对策：1 如使用控制片，检查控制片； 2 检查排风正常3 检查炉门正常第三章 扩散工艺扩散技术目的在于控制半导体中特定区域内杂质的类型、浓度、深度和pn结。在集成电路发展初期是半导体器件生产的主要技术之一。但随着离子注入的出现，扩散工艺在制备浅结、低浓度掺杂和控制精度等方面的巨大劣势日益突出，在制造技术中的使用已大大降低。31 扩散机构311 替位式扩散机构这种杂质原子或离子大小与si原子大小差别不大，它沿着硅

20、晶体内晶格空位跳跃前进扩散，杂质原子扩散时占据晶格格点的正常位置，不改变原来硅材料的晶体结构。硼、磷、砷等是此种方式。 杂质原子si原子晶格空位312 填隙式扩散机构这种杂质原子大小与si原子大小差别较大，杂质原子进入硅晶体后，不占据晶格格点的正常位置，而是从一个硅原子间隙到另一个硅原子间隙逐次跳跃前进。镍、铁等重金属元素等是此种方式。si原子杂质原子32 扩散方程 n / t = d*2n / x2n=n（x，t）杂质的浓度分布函数，单位是cm-3d：扩散系数，单位是cm2/s加入边界条件和初始条件，对上述方程进行求解，结果如下面两小节所诉。321 恒定表面浓度扩散整个扩散过程中，硅片表面浓

21、度ns保持不变 n（x，t）=nserfc（x/（2*（dt）1/2）式中erfc称作余误差函数，因此恒定表面浓度扩散分布符合余误差分布。322限定源扩散杂质源限定在硅片表面薄的一层，杂质总量q是常数。 n（x，t）=（q/（pdt）1/2）*exp（-x2/4dt）exp（-x2/4dt）是高斯函数，因此限定源扩散时的杂质分布是高斯函数分布。由以上的求解公式，可以看出扩散系数d以及表面浓度对恒定表面扩散的影响相当大323 扩散系数扩散系数是描述杂质在硅中扩散快慢的一个参数，用字母d表示。d大，扩散速率快。d与扩散温度t、杂质浓度n、衬底浓度nb、扩散气氛、衬底晶向、缺陷等因素有关。d=d0e

22、xp（-e/kt） t：绝对温度； k：波尔兹曼常数； e：扩散激活能 d0：频率因子 324 杂质在硅中的固溶度杂质扩散进入硅中后，与硅形成固溶体。在一定的温度下，杂质在硅中有一个最大的溶解度，其对应的杂质浓度，称该温度下杂质在硅中的固溶度。固溶度在一定程度上决定了硅片的表面浓度。33 csmc-hj扩散课的扩散工艺状况扩散工艺按照作用可以分为推阱、退火、磷掺杂，不同工艺的作业炉管在配置上稍有不同。331推阱由于cmos是由pmos和nmos组成，因此需要在一种衬底上制造出另一种型号的衬底,才可以在一种型号的硅片上同时制造出n管、p管，在选择注入后的推阱工艺就可以在硅片上制出p阱、n阱；由于

23、推阱一般需要有一定的结深，而杂质在高温下的扩散速率较大，因此推阱工艺往往需要在较高的温度（1150c）下进行，以缩短工艺时间，提高硅片的产出率。3311推阱工艺主要参数33111结深比较关键，必须保证正确的温度和时间；33112膜厚主要为光刻对位提供方便,同时会改变园片表面的杂质浓度，过厚或过薄均会影响n管或p管的开启电压；33113表面浓度注入能量和剂量一定后,表面浓度主要受制于推阱程序的工艺过程,如高温的温度、工艺的时间、氧化和推结的前后顺序；3312影响推阱的工艺参数33121 温度易变因素，决定了扩散系数的大小，对工艺的影响最大。 33122 时间一般不易偏差，取决于时钟的精确度。33

24、123程序的设置先氧化后推阱与先推阱后氧化得出的表面浓度就不同，因此阱电阻就会有很大的差别。33124 排风 &气体流量排风：对炉管的片间均匀性，尤其是炉口有较大的影响。气体流量：气体流量的改变会影响氧化膜厚，从而使表面浓度产生变化，直接影响器件的电参数.3313推阱工艺控制 阱电阻：用来监控推阱后n（或p）阱电阻的大小，阱电阻的大小会对制作在n（或p）阱里的晶体管的栅开启电压及击穿电压造成直接影响；但电阻控制片的制作由于有一定的制作流程，因此电阻有时会受制备工艺的影响。332 退火在当今的亚微米工艺中，由于浅结、短沟的限制，硅片工艺后段的热过程越来越被谨慎地使用，但是退火仍然以不同的形式出现

25、在工艺的流程中。退火可以激活杂质，减少缺陷，并获得一定的结深。它的工艺时间和温度关系到结深和杂质浓度。333磷掺杂由于磷掺杂的控制精度较底，它已经渐渐地退出了工艺制作的舞台。但是在一些要求不高的工艺步骤仍然在使用。3331多晶掺杂向多晶中掺入大量的杂质，使多晶具有金属导电特质，以形成mos之“m”或作为电容器的一个极板或形成多晶电阻，之所以不用离子注入主要是出于经济的原因。3332 n+淀积在我们的生产线上，仍然在使用此种工艺-磷掺杂的传统角色，以形成源漏结和扩散电阻3. 3. 3. 3磷扩散原理使用pbr3源，反应式如下： 4 pbr3 +5o2 = 2p2o5+6br22p2o5 +5si

26、 = 5sio2 +4p334磷扩散工艺主要参数3341 结深 3342扩散电阻现行的主要控制参数3343表面浓度以上这三项参数都与掺杂时间、掺杂温度、磷源流量等有密切的关系335 影响磷扩散的因素3351炉管温度和源温 炉管温度会影响杂质在硅中的固溶度，从而影响掺杂电阻； pbr3是挥发性较强的物质，温度的大小会影响源气的挥发量，使源气蒸气压发生变化，从而影响掺杂杂质总量,因此必须保证温度稳定。3352程序的编制磷源流量设置的大小决定了淀积时间的长短，使推结的时间变化，从而影响了表面浓度和电阻。3353时间一般不易偏差，取决于时钟的精确度 3354排风排风不畅，会使掺杂气体不能及时排出，集中

27、在炉管之内，使掺杂电阻难于控制。336磷扩散工艺控制 3361拉恒温区控制温度3362电阻均匀性 电阻均匀性可以反应出温度或气体的变化以及时发现工艺和设备发生的问题，在进行换源、换炉管等备件的更换时，需及时进行该qc的验证工作，以确定炉管正常。3363清洗炉管及更换内衬管由于在工艺过程中会有偏磷酸生成，在炉口温度较低处会凝结成液体，并堆积起来，会腐蚀炉管甚至流出炉管后腐蚀机器设备。334 常见问题及处理= 3341推阱炉管均匀性及膜厚变化 检查方法与热氧化一样。3342推阱时程序中断对策：1检查炉管的作业记录，找出中断的真正原因； 2根据作业记录中剩余时间的多少确定返工时间； 3必须减去升降温的时间补偿。3343 磷掺杂后，电阻均匀性变差 对策 1检查排风有无变