Способ изготовления твердого источника диффузии бора

Способ изготовления твердого источника диффузии бора

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к технологии полупроводниковых приборов, а именно к изготовлению твердых источников диффузии бора. Цель - упрощение процесса диффузии за счет повышения окисляемости источника. Способ изготовления твердого источника включает приготовление диффузанта из смеси, содержащей, масс.%: нитрид бора 5-35

окись алюминия 5-35

свинцовый сурик 1,5-2,5

глицерин 30-60

вода 5-30. Затем диффузант наносят на термостойкую подложку из SI, спекают при 100-140°С 1-2 ч, а затем в атмосфере кислорода при 250-300°С 5 - 20 мин и при 1080-1100°С 15-40 мин. Разброс значений поверхностного сопротивления после диффузии не более 3%. Исключается дополнительная стадия активации источника. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 Н 01 Ь 21/225

ОПИСАНИЕ И306РЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4156665/24-25 (22} 20.10.86 (46} 15.05.89. Бюл. У 18 (72) Ю.А.Павленко (53) 621 382(088.8) (56) Патент Японии Р 51-43942, кл. Н 01 L 21/223, 1985.

Авторское свидетельство СССР

Р 1398703, кл. Н 01 L 2 1/22, 1986.

l (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТВЕРДОГО.

ИСТОЧНИКА ДИФФУЗИИ БОРА (57) Изобретение относится к технологии полупроводниковых приборов, а именно к изготовлению твердых источников диффузии бора. Цель — упрощеИзобретение относится к технологии полупроводниковых приборов, а именно к. способам изготовления твердых источников диффузии бора.

Цель изобретения — упрощение процесса диффузии эа счет повышения окисляемости.

Количество нитрида бора в смеси определено иэ условия получения наиболее качественного источника диффузии: при содержании нитрида бора менее 5 мас.% материал не пригоден для использования в качестве диффузанта, содержание количества нитрида бора более 35 мас.% приводит к ухудшению спекания смеси с кремниевой пластиной-подложкой.

Слой смеси, содержащий менее

1,5 мас,% свинцового сурика и менее

5 мас.% окиси алюминия, с кремниевой пластиной-подложкой не спекается.

ÄÄSUÄÄ 14799?3 А1 ние процесса диффузии за счет повышения окисляемости источника. Способ изготовления твердого источника включает приготовление диффузанта из сме-. си, содержащей, мас.7.: питрид бора

5-35, окись алюминия 5-35, сурик свинцовый 1,5-2,5, глицерин 30-60, вода 5-30 ° Затем диффуэант наносят на термостойкую подложку иэ Si, спекают при 100-140 С 1-2 ч, а затем в атмосфере кислорода при 250-300 С

5-20 мин и при 1080-!100 С !5-40 мин.

Разброс значений поверхностного сопротивления после диффузии не более

37. Исключается дополнительная стадия активации источника. 1 табл.

Слой смеси, содержащий окись алюминия в количестве менее 5 мас.7. или (и) свинцовый сурик в количестве более 2,5 мас.%, растрескивается при охлаждении. Кроме того, окиси алюминия в этом случае оказывается недостаточно для связывания борного ангидрида настолько, чтобы исключить его налипание на кварцевую кассету.

Смесь с запредельными значениями содержания глицерина и (или) воды невозможно нанести на кремниевую подложку в виде устойчивого слоя.

Покрытие из смеси, содержащей более 35 мас.% окиси алюминия, после термообработки становится рыхлым и рассыпчатым, при этом технология нанесения пастообразной смеси на подложку не позволяет увеличить количество диффузионного материала (нитрнда бора) в смеси за счет уменьшения

1479973

25

55. содержания водно-глицеринового пластификатора. В результате полученная структура не пригодна для использования в качестве твердого источника диффузии бора.

Температурные и временные интервалы были установлены опытным путем.

При запредельных значениях невозможно реализовать способ изготовления твердого источника диффузии бора из данной смеси.

Поэтапный режим термообработки обусловлен необходимостью обеспечения прочного спекания нанесенного слоя смеси с кремниевой пластинойподложкой, а также требованием некритичности результатов термообработки к времени загрузки партии полуфабрикатов твердых источников диффузии в печь, что позволяет изготовить однородную по диффузионным свойствам партию. Первые две стадии термообработки (сушка при 100-140 С и выжигание пластификатора при 250300 С) являются подготовительными для этапа спекания слоя смеси с под-. ложкой. Сушка в температурных и временных режимах, отличных от приведенных в формуле изобретения, не является эффективной: покрытие либо обсыпается на следующих стадиях термообработки, либо приобретает вид рыхлой рассыпчатой массы. Выжигание платификатора при температуре выше

300 С сопровождается воспламенением и приводит к отслоению смеси от подложки. За время 5-20 мин при 250—

300 С происходит следующий процесс: сначала слой смеси на пластине-подложке чернеет, а затем постепенно приобретает белую окраску. Спекание в течение более 40 мин или (и) при температуре выше 1100 0 приводит к тому, что некоторые участки покрытия заворачиваются краями в сторону от пластины-подложки.

Пример. Используют исходные компоненты в виде порошков и глицерин, соответствующие требованиям квалификации химических реактивов особо чистый а также неионизованную воду. Все ингредиенты тщательно вымешивают в фарфоровой ступке до получения однородной тестообразной массы, которую затем через капроновую сетку с размером ячейки 2х2 мм с помощью фторопластового шпателя наносят на кремниевые пластины-подложки слоем с развитой поверхностью.

Используют пластины-подложки диаметром 60 мм с полированной поверхносностью. Сушку проводят в термостате в течение 2 ч при 115ОС. Всю дальнейшую термообработку, а также диффузионные процессы проводят в стандартной диффузионной печи типа

СДО 125/3-12,0. Пластины с нанесенным слоем смеси устанавливают в кварцевые кассеты и подвергают термообработке в атмосфере кислорода (расхода кислорода 90 л/ч) сначала при, 280 С в течение 15 мин, а затем в режиме, указанном в таблице.

Так изготовляют источники иэ смеси с различным соотношением ингредиентов (см. таблицу).

Каждый диффузионный процесс проводят в атмосфере азота (расход азота 150 л/ч) при 940 С в течение

30 мин с использованием контрольных пластин марки КЗФ-0,3 диаметром 60мм, устанавливаемых в кварцевой кассете параллельно пластинам-источникам на расстоянии 4 мм от них. При этом разброс полученных значений поверхностного сопротивления, которые приведены в таблице, по пластине составляет не более ЗЕ.

Предлагаемый способ характеризуется простотой, высокотемпературную обработку проводят в стандартной диф" фузионной печи, исключается дополнительная стадия активации источника перед эксплуатацией. Кроме того, способ уменьшает вероятность загрязнения посторонними примесями и, следовательно, наилучшим образом соответствует требованиям полупроводниковой технологии.

Формула изобретения

Способ изготовления твердого источника диффузии бора, включающий приготовление диффузанта путем смешивания порошков нитрида бора и наполнителя, нанесение диффузанта на термостойкую подложку из кремния и их спекание, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса диффузии за счет повьппения окисляемости источника, в качестве наполнителя используют смесь окиси алюминия, свинцового сурика, глицерина и воды при следующем количественном соотношении компонентов диффузанта, мас.7:

1479973

Глицерин

Вода

30-60

5-30

Поверхностное сопротивление

Содержание в смеси, мас.7

Режим спекания

Нитрид бора

Время, Температура мин С

Глице Вода рин

Окись алюминия

1085

16

210

1090

35

1085

Составитель А.Батунина

Техред M.Õîäàíè÷ Корректор О.Кравцова

Редактор А.Огар

Заказ 2547/48 Тираж 696 Подписное

ВНЯКПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,!01

Нитрид бора

Окись алюминия

Свинцовый сурик

Свинцовый сурик

5-35

5-35

1,5-2,5 а спекание проводят путем последовательных термообработок при 100—

140 С в течение 1-2 ч, а затем— о в атмосфере кислорода при 250-300 С в течение 5-20 мин и при 1080-1100 С в течение 15-40 мин.

15 30

8 40

25 15