Донорный раствор для получения поверхностного источника диффузии

 

Г, ДОНОРННЙ РАСТВОР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО ИСТОЧНИКА даФФУЗИИ, содержащий растворитель, тетраэтоксисилан, катализатор и ортофосфорную киепоту, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что с целью получения диффузионных слоев толщиной 50200 мкм с поверхностной концентрацией фосфора более 1, см он содержит компоненты в следующем количественном соотношении, мае.%: Растворитель 45-62 0. Катализатор 19, Тетраэтоксисилан Ортофосфорная кислота 7 0%-ная 18-25 2. Райтвор по П.1, от л и ча ющи и с я тем что в качестве растворителя используется смесь воды и этилового спирта при их объемном соотношений 1:30 - 1:6.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

PECfMiЛИН

4(st) Н 01 1 21 225

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСИ034У СВИДЕТЕЛЬСТВУ.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3375460/18-25 .(22) 04.01,82 (46) 23.04.85. Вюл. У 15 (72) В.N.Ëîêòàåâ Я.Д.Нисневич, В.N.Ïàéâåëü и И.ÇT.Щицель (71) Всесоюзный электротехнический институт им. В.И.Ленина (53) 621.382(088.8) (54) (57) 1. ДОНОРННЙ РАСТВОР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОВРРХНОСTHAI 0 ИСТОЧНИКА

ДИФФУЗИИ, содержащий растворнтель, тетраэтаксисилан, катализатор и ортофосфорную кислоту, о т л и ч а ющ и и е я тем, что, с целью получе„„SU„„1040975 А ния диффузионных слоев толщиной 50. 200 мкм .с поверхностной концентрацией фосфора более 1,0 10 0 см э, он содержит компоненты в следующем количественном соотношении, мас.Ж:

Растворитель 45-62

Катализатор 0,2-1,5

Тетразтоксисилан 19,4-28,5

Ортофосфорнай кислота 70%-ная 18-25

2. Раствор по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве растворителя используется смесь воды и этилового спирта при их объемном соотношении 1:30 — 1:6.

1040975

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов, а именно к диффузии примесей для создания снльнолегированных областей электронного типа проводимости

Известен раствор для получения поверхностного источника диффузии донорной примеси,. в котором в качестве соединения легирующей примеси ис- 10 пользуется ортофосфорная кислота.

Известному раствору. присущ тот недостаток, что концентрация в нем ортофосфорной кислоты мала (ъ 1X) > поэтому его применяют только для соэ- 15 дания диффузионных слоев с поверхностной концентрацией фосфора-менее

1037 cNN-3

Наиболее близким техническим решением к изобретению является донорный 20 раствор для получения поверхностного источника диффузии, содержащий растворитель-тетраэтоксисилан, катализатор и ортофосфорную кислоту.

Известный раствор имеет следующий 25 состав; мас. :

Растворитель (этиловый спирт 96 ) 150-160 см

8 3

75,4

Ортофосфорная кисло6

30 та 70%-ная l2-14 см

1.2, 3

Тетраэтоксисилан . 20-22 см

Э

12,3

В известном растворе ортофосфор- З5 .ная кислота является соединением легирующей примеси и одновременно выполняет роль. катализатора.

С помощью этого раствора можно получить высокую полную поверхностную 40 концентрацию фосфора (до 5 10 см Ч при толщине диффузионного слоя до 1015 мкм (время диффузии 1-2 сут при температуре 1250 С). Однако прн увеличении времени диффузии для получе- 45 .ния толстых диффузионных слоев поверхностная концентрация фосфора начинает резко уменьшаться из-за истощения источника диффузии. Ноэтому известный раствор не может. быть ис-. So пользован для получения диффузионных слоев:толщиной свыше 50 мкм при полной поверхностной концентрации фосфора. более 1,10 см о

11елью изобретения является лолуче-55 ние Диффузионных слОев толщиной 50

200 мкм с поверхностной концентрацией Фосфора более 1 0 10 см ., 20

Поставленная цель достигается тем, что донорный раствор для получения поверхностного источника, содержащий растворитель> тетраэтоксисилан, ката" лизатор и ортофосфорную кислоту содержит компоненты в следующем количественном соотношении, мас.%:

Растворитель 45-62

Катализатор 0,2-1,5

Тетр аэтоксисилан 19, 4-28, 5

Ортофосфорная кислота 70 -ная 18-25

Причем в качестве растворителя используется смесь воды и этилового спирта при их объемном соотношении от 1:30 до 1:6.

Соотношение компонентов раствора позволяет получить пленку легированного окисла (после термодеструкции) толщиной около 1 мкм с содержанием в нем окисла фосфора около 60 мас.Х, которая является практически неограниченным источником фос@ора при создании дидйузионных слоев n+-типа толщиной до 200 мкм.

В то же время выбранное соотношение компонентов обеспечивает доста.точную стабильность раствора 1„время жизни 3-5 сут) и хорошую смачиваемость им поверхности кремниевых пластин.

Уменьшение концентрации растворителя ниже 45 мас.X и увеличение концентрации тетраэтоксисилаиа выше

28,5 мас.X уменьшает время жизни раствора; увеличение концентрации растворителя выше 62 мас.,Х и уменьшение концентрации тетраэтоксисилана ниже

19,4 мас..Х уменьшает толщину легированного окисла и тем самым снижает при диффузии поверхностную концентрацию примеси.

В качестве катализатора можно использовать концентрированные азотную или хлористонодородиую кислоты, а также ортофоефорную кислоту.

Раствор может. быть приготовлен и последовательным введением в растворитель катализатора, ортафосфориой кислоты и тетразтоксисилана.

Экспериментально было также установлена, что при использовании в растворе s качестве катализатора .ортоФосфорной кислоты, à s качестве растворителя — смеси воды и этилового спирта при их концентрации, выходящей за пределы укаэанных соотноше-. ний, приводит к уменьшению срока

1040975

Составитель

Редактор 11.Горькова Техред И.Гергель Корректор И.Иакснмишинец

Заказ 2793/2 Тираж 679 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

1-13035, Москва, Ж-35, Раушская наб, д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 службы источника и поверхностной концентрации примеси, Пример. Было испытано несколько растворов данного состава и контрольный — по прототипу. Прн S их приготовлении в растворителе сначала растворяли катализатор и ортофосфорную кислоту, затем вливали тетраэтоксисилан и проводили его гидролиз. Растворы использовали че10 рез 4-5 ч после их приготовления.

Растворы осаждали центрифугированием при частоте вращения 3000 об/мин на кремниевые пластины и-типа проводимости с удельным сопротивлением

60 Ом.см, диаметром 52 мм и толщиной 0,75 мм, шлифованные микропорошком с размером верна 28 мкм. диффузию проводили в трубчатой печи типа

СУЗН при 1250 С. После диффузии методом сопротивления растекания в то. чечном контакте снимали концентрационные профили. Толщину диффузионного слоя определяли расстоянием от

15 поверхности до концентрации 10 см. .

Значение поверхностной концентрации соответствует полной концентрации фосфора.

Из приведенных данных видно, что с помощью предлагаемого раствора

Ф можно получить диффузионные слои n— типа толщиной до 200 мкм с поверхностной концентрацией фосфора не менее 1,0 ° 10 см, в то время как с помощью раствора-прототипа поверхностная концентрация фосфора меньше

8,5 10 см при толщине и -слоя !

9 + более 49 мкм.