常见扩散方阻异常分析
扩散工艺常见质量问题及分析
扩散工艺常见质量问题及分析一、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。
（1）预淀积时携带源的气体流量过大。
如CVD预淀积时源的浓度过高，液态源预淀积时通源的气体流量过大或在通气时发生气体流量过冲；（2）源温过高，使扩散源的蒸气压过大；（3）源的纯度不高，含有杂质或水份；（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表面问题。
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。
产生的原因主要有：（1）硅片表面清洗不良，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（肉眼观察不到）；（3）预淀积气氛中含有水分；（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，表面吸附酸性气氛；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、硅屑等在进出舟时溅到硅片表面。
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。
通常是用CVD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漏引起气氛紊乱；气体还有杂质，使扩散过程中生长的氧化层不均匀，造成氧化层表面发花；5、硅片表面滑移线或硅片弯曲。
这是硅片在高温下的热应力引起的，一般是由进出舟速度过快，硅片间隔太小，石英舟开槽不合适等引起的。
6、硅片表面划伤，边缘缺损，或硅片开裂等，通常是由操作不当造成的。
也有石英舟制作不良（放片子的槽不在同一平面上或槽开的太窄，卡片子）的因素。
二、漏电流大漏电流大在集成电路失效的诸因素中通常占据第一位。
造成集成电路漏电流大的原因很多，几乎涉及到所有的工序。
主要有：（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；（2）Si－SiO2界面的正电荷，如钠离子、氧空位，界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，造成电路漏电流偏大；（3）氧化层的缺陷（如针孔等）破坏了氧化层在杂质扩散时的掩蔽作用和氧化层在电路中的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击穿；（5）隔离再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－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）引线孔光刻套偏和侧向腐蚀量过大后，由AL布线引起的短路漏电流；（9）AL合金温度过高或时间过长，引起浅结器件发射结穿通；减少或控制集成电路的漏电流，需要在整个制造过程中全面、综合地管理，防止有可能导致漏电的各个因素的产生。
扩散常见问题及解决方法
受控状态编制审核批准生效日期版本号修订号文件编号发放号2010-08-11B1JN/JL30301-4-2010扩散常见问题及解决办法1.做气密性测试时，气密性总是达不到要求？石英门没有装好,或者尾气回收瓶漏气，检查尾气瓶是否接触紧密，校正石英门位置。
2.扩散万级间温度很高？空调温度设定值高、冷却水没有开、热排没有开、石英管隔热套安装不严。
3.POCL3恒温箱突然断电？检查线路、更换新的恒温箱。
4.R2D上下料时出现碎片问题？根据报警信息查找出问题的部位，然后调节（手柄）至合适的位置并保存、home复位、查看是否有碎片、关闭软件并重启、关闭电源并重新启动操作软件。
5.扩散过程中出现撞舟问题？调节lift放在碳化硅桨上的位置、调节传动的路线、调节石英管在扩散炉炉体中的位置。
6.扩散后方块电阻高？增加通源时间、增加POCL3的量、增加温度、实际温度达不到需要校温。
7.扩散后硅片表面发蓝或有烧焦？发蓝时因为硅片表面有水：增加制绒的风刀温度、降低制绒滚轮的速度、降低扩散千级间的空气湿度、减少制绒后硅片在扩散千级间的存放时间。
8.进出舟时出现报警而使工艺跳步？根据报警信息看什么原因造成的，根据实际情况选择继续运行工艺或者用取舟程序把石英舟从管里取出来。
9.如果R2D在运行过程中出现连接超时（LP out truck timeout）怎么办？检查传感器是否正常工作，重新调整一下位置。
10.R2D运行时，位置走不到位或者软件运行十分缓慢？在R2D不工作时，把软件进行重启，然后复位就行了。
11.工艺运行过程中，如果氮气补偿过小？调节尾瓶处的开关，使之达到工艺要求。
12.桨中途停止怎么办？查看报警信息，如果是在出料时不动，桨停留在20位置上，查看舟的位置是否正确，然后点Start，重新开始。
如在其他位置不动，查看传动装置是否松动，电机是否工作。
13.门关不严怎么办？检查门是否被挡板档住，检查电机是否完好，sensor是否松动，重新做校准。
扩散异常分析
扩散异常分析方案1、方阻异常偏大a、炉管维护后若试片方阻较大，查看历史记录是否大饱和，饱和时P源瓶阀门是否打开，若异常，则再次运行大饱和程序；若正常，则查看拉温是否拉好，若未拉好，让设备再次拉温；若正常，则查看温度流量曲线是否正常，若均正常，则可以增加扩散温度后继续试片。
b、正常生产后，若该批方阻整体异常偏大，查看P源液位是否低于警戒液位，请直接更换。
如果磷源没有问题，查看程序有无运行错误；查看注入管处连接器是否脱落；查看温度曲线、气体流量曲线、恒温箱温度和恒温箱水位是否异常。
在更换磷源后发现生产的硅片方块电阻偏大，可先检查是否为磷源瓶进出气阀未打开，进出气口是否被堵，石英瓶身与阀套接口处是否有密封不严现象。
c、若炉口方阻异常偏大，可能为炉门密封不严所致，请设备调节炉门密封即可。
d、若整炉异常偏大，可能加热器因设备报警(如断偶、超温等)而关闭，请设备维修后开启加热开关即可。
2、方阻整体异常偏小a、查看恒温箱温度是否过高，恒温箱水位是否过低所致，根据以上问题做出相应调整；b、查看程序是否运行错误；c、可能出现由于生产人员的误操作导致的异常，DF1炉由于出炉装置经常被切换为手动模式，硅片在工艺结束后放置在炉内过长时间也有可能导致电阻偏低；d、询问硅片是否为二次扩散片；e、观察温度曲线，是否为温度波动；观察流量曲线，是否为工艺气体流量出现波动或者流量曲线异常；3、方阻极差异常偏大a、若炉口极差异常偏大，可能炉门密封不严所致(r\如密封圈碳化，石英炉门以及炉管错位等)；若正常，则检查尾气管是否堵塞，疏通尾气管；查看炉口均流板是否缺损或所放置位置不佳，更换均流板或调节位置；b、若炉尾极差异常偏大，查看尾气管是否堵塞；查看炉尾均流板是否缺损，若缺损则更换均流板；查看桨是否对中，若未对中则调节桨的对中；查看排风管是否掉落；查看注入管是否水平；查看拉温是否拉好；查看气路的密封性，根据以上问题可请设备做出相应调整。
扩散温度引起的一些问题
OFF转成ON, 就可以自整 定
外热电偶
自整定外偶时 需打到本地模 式
长按位移键
OFF转成ON, 就可以自整 定
跟内偶一样分两次整定
谢谢﹗
PID口诀
• 参数整定找最佳，从小到大顺序查，先是 比例后积分，最后再把微分加，曲线振荡 很频繁，比例度盘要放大，曲线漂浮绕大 湾，比例度盘往小扳，曲线偏离回复慢， 积分时间往下降，曲线波动周期长，积分 时间再加长，曲线振荡频率快，先把微分 降下来，动差大来波动慢，微分时间应加 长，理想曲线两个波，前高后低4比1。
通讯参数设置方法
• 边按SET键,边按移位键. • ADD1通讯1的设备地址 ，1～5 • BPS1通讯1的通信速度、（19.2） • BIF1通讯1的数据位构成 .(8o1) 8数 据位，无奇偶，1个停止位。 • 参数设好后需断电一次。
手动⁄自动
本地⁄远程
启动⁄停止
设置键
位移键
通讯设置 按set键+位移键
• 炉口方阻偏低: : • 1：检查温控表P值是否太小。 • 2：检查全速升温电流是否太大。
炉尾方阻偏高或偏低
• 炉尾方阻偏高 • 1：先检查是不是炉管尾部的 保温不好，如果不好需用保温棉包好。 • 2：查看历史记录里温度有没 有达到设定值。需要检查温控表的P值是不 是太小、全速升温电流是不是太小。可以 适当加大P值，加大电流。
上下键可以打开和关闭
在全速升温时测电流。控制在±85A，
电流不能超过100A，这样会对 加热点和卢丝都有影响。
用小螺丝刀顺时针调加大电流 逆时针减小电流
加大电流
如果调的时候不起作用，可以换 块触发板试下。
减小电流
自整定时不能5个 点同时整定，先整 定1.3.5点后整定 2.4点。分两次整 定
扩散OCAP原因分析
版权所有 未经许可 请勿传播
66.7% 60.3% 54.0% 46.0%
60.0%
4
36.5% 25.4%
40.0%
2
14.3%
20.0%
0
0.0%
2013年自1月份到3月份，扩散车间共产生63次电阻异常，其中Top5主要原因为：原因不明、工 艺切换、排风异常、压差异常、气路松动。 将于本周三开周会商议主要异常的后续解决措施并在明天下班前发出。
版权所有 未经许可 请勿传播
2月下旬至3月10日，已将Fab1所有炉管完成预修，并追踪预修后OCAP比率。
Addr.:Huangtang Industrial Zone, Jiangyin, Jiangsu, P.R China, P.C. 214407 Tel.:+86 510 86530222 Fax:+86 510 86530828
2013年OCAP原因分析
10
Delighting The Future
扩散车间2013（1月~3月）OCAP异常原因分析
120.0%
异常次数
8
比率
79.4% 73.0%
6
84.1%
87.3%
92.1% 88.9% 90.5%
93.7%
98.4% 95.2% 96.8%
100%
100.0%
80.0%
Fab1 Vs Fab2 异常频次对比
电池片扩散方阻
电池片扩散方阻随着太阳能技术的发展，电池片成为太阳能能量转换的核心。
电池片的性能不仅仅取决于电子和空穴的跨越能力，还需要考虑到电池片的扩散方阻。
本文将重点介绍电池片的扩散方阻。
一、什么是电池片的扩散方阻电池片扩散方阻是指在介质中，由于物质浓度不同而引起的扩散，形成的电阻，是电池片内部电阻的一种形式。
电池片的扩散方阻是影响电池片性能的重要因素。
二、扩散方阻的影响因素1. 导电层的材料导电层的材料影响电池片的扩散方阻。
常见的导电层材料有铝、银、铜、金等。
其中，银常常被用作导电层材料，因为它的电导率高，电切应力小，抗氧化性好，能够降低电池片的扩散方阻。
2. 晶粒尺寸电池片的晶粒尺寸也会影响电池片的扩散方阻。
在晶粒尺寸越小的情况下，扩散方阻也会相应的减小。
因为晶粒尺寸小，电子和空穴的重复进出现象就会更频繁，能够加快电子和空穴的输运速度，从而减小扩散方阻。
3. 入射光辐照度电池片在辐照条件下，扩散方阻也会发生变化。
辐照度越高，扩散方阻就会越小。
因为在光照下，电子和空穴从锁定态跃迁到非锁定态的时间增加，减小了扩散方阻。
三、如何降低电池片的扩散方阻1. 导电层的优化优化导电层的材料和厚度，能够有效地减小电池片的扩散方阻。
银作为导电层的材料，在选用的过程中需注意耐腐蚀性和物理性能。
2. 晶粒尺寸的控制晶粒尺寸的大小对电池片的性能有较大影响。
可以通过优化材料生长过程、控制结晶温度、加入杂质等方法控制晶粒尺寸。
此外，通过合理的退火序列和处理，也能够使晶粒尺寸得到有效控制。
3. 光照条件的优化通过优化光照条件，例如增加入射光强度和光谱匹配度等，能够减少扩散方阻。
同时，厚度和透明电极的设计也能够减少扩散方阻。
四、总结电池片的扩散方阻是影响电池片性能的重要因素。
通过优化导电层材料、控制晶粒尺寸、优化光照条件等方式，能够有效降低电池片的扩散方阻。
扩散工艺培训以及常见异常分析处理20151122
1.3 扩散方式
替位式扩散
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
1.3 扩散方式
填隙式扩散 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
原因
1.炉门没关紧，有源被抽风抽走。
2.携带气体大氮量太小，不能将源带到管前。 3.管口抽风太大。 偏高。1.扩散温度偏低。 2.源量不够，不能足够掺杂。 3.源温较低于设置20度。 4.石英管饱和不够。 偏低。 1.扩散温度偏高。
2.源温较高于20度。
扩散温度不均匀
扩散气流不均匀，单片上源沉积不均匀。
1.1 扩散的基本概念
扩散系统：
扩散物质、扩散介质
扩散的概念：
当物质内有梯度（化学位、浓度、应力梯度 等）存在时，由于物质的热运动而导致质点的定 向迁移过程。
扩散是一种传质过程 扩散的本质是质点的热运动
1.2 扩散的基本特点
不同物态下质点的迁移方式 气（液）体中： 对流、扩散
固体中 ：扩散
注：对流（convection）：流体各部分之间发生相对位移，依靠冷热流体互相 掺混和移动所引起的热量传递方式。
液态磷源扩散工艺
1.5 PN结的形成
扩散方阻异常
扩散异常原因排查
方阻异常处理方法：
如果方块电阻不在规定范围内，轻微超出范围要求重新扩散，严重超出要求重新制绒，方阻偏低或，色斑，偏磷酸等由硅片表面问题引起的玷污需去PSG后从新制绒。
导致方阻异常的可能原因：
气体流量不稳定（大氮，小氮，氧气等），温度偏高或偏低，源瓶内三氯氧磷不足，恒温槽温度偏高，管内压力不稳定，石英管或石英舟饱和不够，炉门没关紧，管口抽风太大或太小。
我们现在是串级控温，所以不需要拉炉管恒温。
检查方法：
确保设备没有问题后再进行工艺调整。
检查内容：确认是否用错工艺，工艺过程是否完整进行后，检查工艺气体流量，温度及其升温过程，管内压力，源剩余量，恒温槽温度。
几种异常表现及工艺调整方法：
1.如果扩散不到，增大N2的携带流量；
2.方块电阻偏高，加大源量，延长扩散时间，通入足够量的小N2和O2，一般偏差几个欧姆通过温度调整。
4.方块电阻偏低，减少扩散温度，减少扩散时间。
5.扩散后单片上电阻不均匀，调整扩散气流量。
注意事项：
平时要保证传递窗的及时关闭，石英舟需要定期清洗，清洗后的石英舟需作饱和工艺，炉门要及时关闭，不允许裸手接触石英舟和硅片，避免炉管和石英舟被污染，保证扩散间的工艺卫生。
以上所述是基于四探针测试方阻没有问题，片源没有出现异常的情况下，也许不完全正确，仅供作为实践时的参考。
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常见扩散方阻异常分析
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D为扩散系数，Do为本征扩散系数，Ko为波尔兹曼常数，T为绝对温度；Xj为结深， A为常数。
常见扩散方阻异常分析
气体流量
大氮：整个扩散反应过程中的保护气体，它的变化将会导致炉管内温度以及气氛场 强发生变化。大氮流量偏小导致气氛压强偏小，源浓度从炉尾到炉口呈梯度降低， 炉尾到炉口方阻梯度升高；大氮偏高可能导致杂质源反应不充分，方阻偏高；同 时大氮偏高导致气氛压强偏大，源浓度从炉口到炉尾呈梯度升高，炉尾到炉口方 阻梯度降低。
常见扩散方阻异常分析
排废
排废的变化对管内温度、气流、杂质源均有影响，但主要影响杂质源浓度。 排废过大：管内杂质源浓度降低，硅片P扩散不充分，方阻偏高，且气流速度加
快，片内均匀性较差； 排废过小：管内杂质源浓度相对偏高，P扩散过饱和，方阻偏低。
温度、时间
温度时间共同决定着结深，温度越高，扩散时间越长，反应更剧烈，硅片对P的吸收 加强，P往内部的推结也越深，方阻越低。
常见扩散方阻异常分析
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常见扩散方阻异常分析
超净扩散方阻异常分析
摘
方阻的影响因素
a.排废 b.温度、时间 c.气体流量
方阻偏高
a.整组偏高 b.单点偏高
方阻偏低
a.整组偏低 b.单点偏低
方阻不稳定
a.扩散不均匀 b.均值不均匀
常见扩散方阻异常分析
要
小氮：小氮是携带杂质源的重要气体，它的变化将很大程度的影响扩散薄层电阻， 小氮偏高则杂质源的浓度相对偏高， P扩散过饱和，方阻偏低。
小氧：小氧在整个工艺过程中起到了一个辅助的作用，通过先生成SiO2可以促使P的 均匀分布减少由于扩散引起的缺陷，同样避免了直接扩散可能带来的死层现象。 小氧偏高将会产生厚厚的氧化层阻碍P的扩散，小氧偏低将会使杂质源的反应不 充分，且均匀性下降，两种情况均会导致方阻偏高。
常见扩散方阻异常分析
管内反应 的小氮偏
小
气体未能 通入炉管
内反应
杂质源未 能通入炉
管反应
液位以上源 温度低影响 小氮携带源自小氮携带 的源浓度偏低
常见扩散方阻异常分析
常见扩散方阻异常分析
PS：大氮对方阻的影响暂时不确定需实验来验证
常见扩散方阻异常分析
常见扩散方阻异常分析
常见扩散方阻异常分析
END THANKS