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POCL3工艺是Phosphorus Oxychloride工艺的简称,是气态源扩散的一种基本形式。在半导体平面制造工艺上,扩散主要通过在高温环境下,利用一次恒定表面浓度扩散使杂质源渗透入硅片衬底,再通过二次有限源表面再扩散、再分布,达到掺杂的目的。POCL3工使用的掺杂源是三氯氧磷,它在工艺过程中分解产生的P2O5淀积在硅片表面,P2O5与硅反应生成SiO2和磷原子,并在硅片表面形成一层磷-硅玻璃,然后磷原子再向硅中进行扩散。本文从工艺角度出发,透过分析POCL3工艺所需的反应变量：氮气、氧气、三氯氧磷携带氮气、淀积时间、淀积温度等,逐步建立了一套完备的扩散模式,包括从腔室体积计算主氮气流量,利用三氯氧磷蒸汽压推算携带氮气的流量,氧气在掺杂工艺中的作用、选取波动影响最小的氧气流量值等等。在研究改善POCL3工艺掺杂均匀性方面,提出了几种有效的方法,其中包括放置方式的影响、增加散流板的作用及如何添加、自掺杂效应对表面浓度的影响以及氧气在反应中的特殊性等等。结合大量数据证明,通过上述一些方法的使用,片内和片间均匀性得以很大的提升。本文分析了扩散和注入掺杂工艺的差别,在实际的生产过程中,为了解决注入工艺的瓶颈问题,列举了2um 36V COMP产品工艺将发射区层次的掺杂由注入更改替换为POCl3淀积的方案。在实验验证过程中,出现了HFEN偏低、VTP偏低、Cap偏低等多个问题,通过多个验证批和有针对性的调整之后,产品数据达到了理想的预期。目前采用扩散、注入两种方式同时制作双极发射区的产品并行在生产线上,两者的成品率都在95%以上。多晶硅掺杂是近年来运用逐渐广泛的一种技术,由于太阳能电池制造领域使用的越来越频繁,研究这一工艺的理论与应用也变得更加有意义。本文研究了单晶硅与多晶硅掺杂后表面电阻的差异。多晶硅和单晶硅由于结构上的不同导致了相同扩散条件下所扩散的方块电阻和变化趋势的不同。本文通过实验设计,解释了在扩散温度较低时,多晶硅扩散后的方块电阻大于相同条件下的扩散单晶硅；在扩散温度较高时,多晶硅扩散后的方块电阻小于单晶硅的现象。在相同的工艺优化条件下,多晶掺杂的均匀性(0.14%)要好于单晶掺杂(0.27%)。本文还结合多晶衬底的反射率与表面电阻的关系,从多角度探讨生产中的现象。多晶硅的反射率在3.5-4之间,和淀积的速率、介质的厚度都有关,与表面浓度的变化趋势成反比。作者所在工作单位是一条6寸的FAB线,主要工艺为1-4um的Bipolar、CMOS和BICMOS及BCD等产品。POCL3工艺主要运用在双极的隔离以及发射区扩散和MOS的多晶掺杂上,产品种类的多样性要求成品的良率和对档率必须达到一定的水平,这就对工艺的稳定性、均匀性、可控性提出很高的要求。通过四、五年的改良和优化,逐步把POCL3工艺形成一套成熟的控制体系,同时满足产能和质量的需求。