Способ изготовления твердого источника диффузии бора

СОЮЗ С 08 ЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК ЯО 1479 4 Н 01 Ь 21/2 ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 8 51-43942,85.ьство СССР2 1/22, 1986 ЕРДОГОк техно приборов, аердых источь - упрощезобретение относит к технологи а именно ения ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИСТОЧНИКА ДИФФУЗИИ БОРА (57) Изобретение относи логии полупроводниковых именно к изготовлению т ников диффузии бора. Це полупроводниковых приборов,к. способам изготовления твердых источников диффузии бора.Цель изобретения - упрцесса диффузии за счет повышокисляемости.Количество нитрида бора в смеси определено из условия получения наиболее качественного источника диффузии: при содержании нитрида бора менее 5 мас.7 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,7. свинцового сурика и менее 5 мас.% окиси алюминия, с кремниевой пластиной-подложкой не спекается. ние процесса диффузии за счет повышения окисляемости источника. Способизготовления твердого источника включает приготовление диффузанта из смеси, содержащей, мас,7,; питрид бора5-35, окись алюминия 5-35, суриксвинцовый 1,5-2,5, глицерин 30-60,вода 5-30. Затем диффуэант наносятна термостойкую подложку из Б 1, спекают при 100-140 С 1-2 ч, а затемв атмосфере кислорода при 250-300 С5-20 мин и при 1080-100 С 5-40 мин.Разброс значений поверхностного сопротивления после диффузии не более37, Исключается дополнительная стадия активации источника. 1 табл. Слой смеси, содержащий окись алюминия в количестве менее 5 мас.7. или (и) свинцовый сурик в количестве бо" лее 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 уменьшения10 30 35 40 45 50 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 пластиной- подложкой, 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 250- 300 С) являются подготовительными для этапа спекания слоя смеси с подложкой.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 фС приводит к тому, что некоторые участки покрытия заворачиваются краями в сторону от пластины-подложки.П р и м е р. Используют исходные компоненты в виде порошков и глицерин, соответствующие требованиям квалификации химических реактивовособо 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 2 х 2 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 115 С. 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 фС 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 течение30 мин с использованием контрольныхпластин марки КЗФ-О,З диаметром 60 мм,устанавливаемых в кварцевой каосетепараллельно пластинам-источникам нарасстоянии 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, высокотемпературнуюобработку проводят в стандартной диф"фузионной печи, исключается дополнительная стадия активации источникаперед 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, о т л и ч а ю щ и й с я 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 соотно" шении компонентов диффузанта, мас.7:1479973 ГлицеринВода 30-60 5-30 Поверхностное сопротивление Содержание в смеси, мас.7 Режим спекания Нитридбора Время, Температурамин С Глице Водарин Окисьалюминия 94 1085 16 22 210 1090 50 35 86 1085 33 Составитель А.БатунинаТехред И.Ходанич Корректор О.Кравцова Редактор А.Огар Заказ 2547/48 Тираж 696 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,01 Нитрид бораОкись алюминияСвинцовый сурик Свинцовый сурик 5-35 5-351,5-2,5 а спекание проводят путем последовательных термообработок при 100 - 140 С в течение 1-2 ч, а затем -ов атмосфере кислорода при 250-300 фС в течение 5-20 мин и при 1080-1100 С в течение 15-40 мин. 15 30 8 40 25 15