Раствор для получения источника диффузии донорной примеси

 

' I.РАСТВОР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИСТОЧНИКА ДИФФУЗИИ ДОНОРНОЙ ПРИМЕСИ, включающий этиловый спирт 96%-ный, тетраэтоксисилан, ортофосфорную кислоту и азотнокислые соли металловII и III групп Периодической системы элементов Менделеева, отличающийся тем, что, с целью повышения химической стойкости источника диффузии к воздействию растворителей и адгезии к фоторезисту^ он дополнительно содержит азотную кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%:Азотная кислота (d= =1,42 г.см )0,2-9,02. Раствор ПОП.1, отличающийся тем, что содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: Этиловый .спирт 96%-ный 51-80. Тетраэтоксисилан7-19 Ортофосфорная кислота 6-17 Азотнокислые соли металлов II группы 1--IOАзотная кислота1-S(ЛЭтиловый спирт 96%-ный Тетраэтоксисилан • Ортофосфорная кислота (d=l,52 г/см ) Азотнокислые соли металлов II и III групп51-807-196-171-103. Раствор по п.1, отличающий с я тем, что содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:Этиловыйспирт 96%-ный 51-80Тетраэтоксисилан7-19Ортофосфорнаякислота6-17Азотнокислыесоли металловIII группы1-10Од CD СО О) <UDслАзотная кислота0,2-1,0

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК, SU„„669695 (51) 4 С 30 В 31/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Азотная кислота (d= з

=1,42 г см ) 0,2-9,0

7-19 соли металлов II группы

Азотная кисI-I0

1-9 лота

7-19

6-17 кислота

Азотнокислые соли металлов

III группы

Азотная кислота

1-10 соли металлов

II u III групп

1-10

0,2-1,0

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ,(2)) 2496148/23-26 (22) 13.06.77 (46) 23.03.86.Бюл. II- 11 (72) Я.Д.Нисневич, В.С.Марквичева, Ю.M.ËoêòàåB, Г.В.Берлин, И.Б.Лягущенко и Т.И.Петрова (53) 548.55(088.8) (56) Борисенко А.И.и др. Тонкие неорганические пленки в микроэлектронике. Л, 1972, с ° 28-35. (54)(57) I.ÐÀÑÒÂÎÐ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИСТОЧНИКА ДИФФУЗИИ ДОНОРНОЙ ПРИМЕСИ, включающий этиловый спирт 96Х-ный, тетраэтоксисилан, ортофосфорную кислоту и азотнокислые соли металлов

II u III групп Периодической системы элементов Менделеева, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения химической стойкости источника диффузии к воздействию растворителей и адгезии к фоторезисту

М он дополнительно содержит азотную кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.7:

Этиловый спирт 967-ный 51-80

Тетраэтоксисилан . 7-19

Ортофосфорная кислота (d=1,52 г/см ) 6-17 э

Азотнокислые

2. Раствор по п.!, о т л и ч а юшийся тем, что содержит компоненты в следующем соотношении, мас.X:

Этиловый спирт 96Х-ный 51-80

Тетраэтоксисилан

Ортофосфорная кислота 6-17

Азотнокислые

3. Раствор по и ° 1, о т л и ч а— ю шийся тем, что содержит компоненты в следующем соотношении, мас.7:

Этиловый спирт 967.-ный 51-80

Тетраэтоксисилан

Ортофосфорная

6696

Вода

Соляная кислота

0,08-0,2 мп (0,1-0,2 мас.%) (конц.) Органический растворитель

Соединение легирующего элемента, например, ортофосфорная кислота, (зависит .от

%-ного со30

6,8-12,5 мас.% (при содержании окисла фосфора

50 мас.%) 35 держания окисла легирующего элемента) 40

50

l,0- l 0,0 элементов

Ортофосфорная кислота (d=

=1,52 г/см )

Азотная кислота (d=

=1,42 г/см )

6,0-17,0

0,2-9,0

Изобретение относится к полупроводниковой электронике, а именно, к технологии изготовления в полупроводниковом материале слоев электронного типа проводимости при диффузии из поверхностного источника.

Известен раствор для получения поверхностного источника диффузии в виде легированных пленок, содержащий тетраэтоксисилан, органический растворитель и растворимые в нем легирующие добавки в виде солей или неорганических кислот.

Тетраэтоксисилан

12-30 мл 15 (12,1-22,1 мас.%)

2-10 мл (2-7,4 мас.%) До 100 мл (58-79 мас.%) (для этилового спирта) После термодеструкции при темпе. ратуре 600-800чС источник диффузии, полученный нанесением такого раствора на поверхность кремниевой пластины, представляет из себя силикатное стекло, состав которого может быть определен по составу исходных компонентов в растворе. Недостатком таких источников диффузии, содержащих в качестве основной диффундирующей примеси фосфор, является то, что они имеют низкую химическую стойкость к воздействию воды и органических растворителей и адгезию к фоторезисту, которые уменьшаются с увеличением содержания окисла фосфора в стекле. А для получения сильнолегированных слоев электронного ти95 2 па проводимости с поверхностной кон-19 центрацией примеси 5 ° 10 — 5 1О см и глубиной залегания перехода более

10 мкм, требуемых для создания струк тур силовых полупроводниковых приборов, необходимо, чтобы содержание окиси фосфора в стекле составляло

30-70 мас.%. Для проведения локальной диффузии фосфора с помощью фотолитографии удаляется в нужных местах фосфоросиликатное стекло.

Однако из-за большой скорости травления происходит подтравливание стекла под краем фоторезиста, в результате чего последний начинает отслаиваться от стекла. Кроме того, при удалении фоторезиста после травления стекла происходит частичное растворение стекла в воде и органических растворителях что приводит к уменьшению толщины стекла, а следовательно, и окисла фосфора в источнике. В результате этого при диффузии.происходит уменьшение поверхностной концентрации фосфора ниже требуемых значений.

Цель изобретения — создание раствора для получения источника диффузии, применяемого для создания сильнолегированных слоев электронного типа проводимости с поверхностной конf9 -9 центрацией примеси более 5 ° 10 см и толщиной слоя более 10 мкм, который повысил бы химическую стойкость источника к воздействию воды и орга.нических растворителей и адгезию к фоторезисту.

Для достижения указанной цели, раствор, содержащий этиловый спирт, тетраэтоксисилан, ортофосфорную кислоту и азотнокислые соли металлов

II u III групп Периодической системы элементов Менделеева, дополнительно содержит азотную кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Этиловый спирт 96%-ный 51-80

Растворимые в спирте азотнокислые соли

669695

Тетраэтоксисилан 7 — 19

Кроме того, раствор может содержать азотнокислые соли элементов III группы главной подгруппы при содержании азотной кислоты 0,2-1,0 мас.7 или элементов II группы главной подгруппы при содержании азотной кислоты 1,0-9,0 мас. .

При приготовлении раствора в эти-, ловом спирте растворяют сначала азотНокислые соли элементов, затем орто— фосфорную кислоту. При этом часто выпадают в осадок фосфаты элементов, которые затем растворяются при введении в раствор азотной кислоты.

Пример. Было испытано несколько растворов для получения источника диффузии (составы представлены в табл.1-3), которые наносят на поверхность пластин кремния дырочного типа проводимости диаметром

42 мм, шлифованные микропорошком диаметром зерна 14 мкм. Растворы наносят центрифугированием при

3000 об/мин в течение 15 с, затем проводят термодеструкцию при 600—

800 С в течение 2-5 мин. о

В качестве контрольного применяют раствор Р 12, содержащий, r:

Этиловый спирт 963-ный 19,5

Ортофосфорную кислоты 70Х-ная 3,04

Тетраэтоксисилан 3,44

Адгезия к позитивному фоторезисту проверяют по качеству рисунка на фосфорсиликатном стекле, получаемого после проведения процесса фотолитографии и удаления фоторезиста. При чем с применением растворов N -1-11 ри. сунок на фосфоросиликатном стекле получают контрастным, границы рисунка четкие и отсутствуют на стекле следы от фоторезиста; с применением же контрольного раствора Рисунок полу-.

45 чают с размытой границей, а на стек— ле заметны следы от нанесения фоторезиста.

Химическую стойкость оценивают следующим образом. Пластины кремния с фосфоросиликатным стеклом последовательно обрабатывают в течение о

5 мин в кипящей воде, затем при 60 С в течение 5 мин в диметилформамиде и этиловом спирте. После этого производят диффузионный отжиг при температуре 1250 С в течение 1,5-3,0 ч для получения глубины залегания

1ъ-и-перехода 15-20 мкм.

По сопротивлению растекания точечного контакта определяют поверхностную концентрацию фосфора и это значение сравнивают с концентрацией, полученной в том же режиме диффузии, но без химической обработки. Полученные результаты представлены в табл.4.

Из табл .4 видно, что проведенная химйческая обработка для растворов

11 - 1-11 практически не влияет на величину поверхностной концентрации, а на контрольном растворе она умень-, шается на порядок.

Применение предлагаемого раствора позволяет получить на поверхности полупроводниковой пластины источник диффузии фосфора в виде фосфоросили- . катного стекла, сохраняющего свой. состав при химической обработке, т.е. обладающий повьппенной химической стойкостью к воздействию воды и органических растворителей, а также адгезии к фоторезисту. При этом поверхностная концентрация фосфора имеет

19 -Э величину вьппе 5"10 см при глубине залегания перехода 15-20 мкм. Полученные результаты указывают на перспективность применения предложенного раствора для получения источника диффузии фосфора при изготовлении силовых полупроводниковых приборов.

669695

Т а блица 1

Компоненты раствора мас.%

Этиловый спирт

96Х-ный

79,1 51,0

19,5 66,7

19,5 19,5

2,2 3,8

2,1

5,8

0,55

Ортофосфорная кислота 70Х-ная

104 - 61!

6,0

3,04 1,52

6,1

Азотная кислота

70Х-ная

5,6

8,7

2,14 1,4

3,3

7,3

Тетраэтоксисилан

3,44 1,72

7,0 11,8 7,1

18,5

Та блица 2

Содержание компонентов мас.Х г г

Раствор, У

Этиловый спирт

96Х-ный

19,5

6,4

1,8

l,06 галлия

3,8 кальция

1,6

5,9 магния

3,04

Азотнокислый кальций, гидрат

Компоненты раствора

Аэотнокислые соли (гидраты) алюминия

Ортофосфорная кислота

70Х-ная

Содержание компонентов г

Раствор, Ф

j Г 1

Г, (19,5 19,5 19,5 69,6 72 66,7 72,2

304 304 304 108 11 2 104 11 2

669695

Продолжение табл.2

Компоненты раствора

Содержание компонентов мас.%

Раствор, У

Азотная кис0,28 1,0 0,2 7,3 1,0

0,28

0,05 2,14

3,44 3,44 3,44 3,44 12,2 12,7 11,8 12,7

Таблица 3

Компоненты раствора

Содержание компонентов мас.%

Раствор, Р

10 ll 8 9

10 1) 19,5 19,5 19,5 67 70,8 62 67,7

19,5

ò 9

)9,9 5,2

0,9

1,8

1,06 0,53 галлия кальция

8,6 4,7 магния

Ортофосфорная кислота 70%-ная 3,04 3,04 3,04 3,04 10,)2 11,2 9j6 10,5

2,84 1,42 1,0 0,4 9,0 5 0

0,3

О,l

3,44 3,44 3,44 3,44 11,8, 12,4 )0,8 )2,) лота

70%-ная

Тетраэтоксисилан

Этиловый спирт

96%-ный

Азотнокислые соли (гидраты) алюминия

Азотная кислота

70%-ная

Тетраэтоксисилан

8 J 9

1,1 0 55

1,6 0,8 бб9695

Таблицаа

Продолжение табл.4

Поверхностная концентрация, см" вр раствора рр раствора с химической без химической об- 5 обработкой работки

I 3 ° 10

1,s ° !о"

1 2.10

3 1О

8 2" IO 2 "IO

3 !О

9 3 10

3 1 "10

4 4 ° ° 10

З 3 ° 1Оп

l0 I ° 10 2 10 !

5 11 2 10 3" "!О

2 10!

2 . 2 . 10

4 IO

Редактор Л.Письман Техред Л.Олейник Корректор Л.Патай

Заказ 1339j3 Тираж 349 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул.Проектная, 4

4 10

2. ° 10

1 "10

5 е10

4 10

4 ")О

-Э

Поверхностная концентрация, сн с химической без химической обобработкой работки