Способ получения пленкообразующих растворов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 00447 01 1. 21 225 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ СТВ ческий 56,972,( СПОСОБ ПО РАСТВОРОВ в смеси о я и воды к легирующих(54) (57 РАЗ УЮТ творени НИЯ ПЛЕключ ающии аническ рас- сое- гидтворителдинений тализатор элементов ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТ(56) 1. Патент США У 3360кл. 117-201, опублик. 1972. Заявка ФРГ У 234011кл. 12 ф 17/37, опублик,тотип). ролиз тетраэтоксисилана, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью получения раствора с уменьшенным временем созревания и увеличенньм сроком службы, в части органическогорастворителя и воды при ихобъемном соотношении от 1:4 до 4:1 раствряют катализатор, смешивают .с тетраэтоксисиланом и проводят его гидролиз, при этом отношение общего объема органического растворителя и воды к объему тетраэтоксисилана должносоставлять от 1:3 до 2:1, затем воставшейся части органического растворителя и воды растворяют соединения легирующих элементов и полученный раствор смешивают с растворомгидролизованного тетраэтоксисилана.Предлагаемое изобретение относится к диффузионной технологий изготовления полупроводниковых приборов.Известен состав и способ приготовления растворов, по которому в абсолютном этиловом спирте отдельно рас.)творяют тетраэтоксисилан и соединения легирующих элементов, затем оба раствора смешивают и добавляют уксусную кислоту и катализатор. Так как во 1 О да в растворе отсутствует, то он приобретает пленкообразующие свойства благодаря взаимодействию тетраэтоксисилана с уксусной кислотой 13.Недостатком этого раствора явля ется то, что он имеет большое время созревания; 1-2 суток, Кроме того способ может быть использован только дляприготовления раствора, в который легирующие элементы вводятся в виде 20гидролизующихся соединений (эфиров,хлоридов и т.п.), хорошо растворяющихся в абсолютном этиловом спирте,и не пригоден для приготовления рас-.творов, содержащих соединения легиру ющих элементов в виде гидратов солей,водных растворов кислот, а также других соединений, плохо растворяющихсяв абсолютном спирте, т.е, для большинства соединений легирующих элемен- З 0тов,Наиболее близким к изобретению техническим решением является способ получения ленкообразующего раствора,включающий растворение в смеси орга-нического растворителя и воды катализатора и соединений легирующих элементов и гидролиз тетраэтоксисилана 23Недостаток способа заключается втом, что при приготовлении растворовс малой концентрацией примеси времясозревания растворов велико и можетдостигать нескольких суток, а при приготовлении растворов с большой концентрацией примеси - резко уменьшаетсявремя жизни растворов, в отдельныхслучаях до нескольких часов. Целью изобретения является получение раствора с уменьшенным временем 0созревания и увеличенным сроком службы,Поставленная цель достигается тем,что в способе получения пленкообразующих растворов, включающем растворение в смеси органического растворителя и воды катализатора и соединений легирующих элементов и гидролиз тетраэтоксисилана, в части органического растворителя и воды при их объемном соотношении от 1:4 до 4:1 растворяют катализатор смешивают с тетраэтоксисиланом и проводят его гидролиз, при этом отношение обшего объема органического растворителя и воды к объему тетраэтоксисиляна должно составлять 1:3 до 2:1, зятем в оставшейся части органического растворителя и воды растворяют соединения легирующих элементов и полученный раствор смешивают с раствором гидролизовянного тетраэтоксисилана.Необходимо отмс.тить, о:":яиболе; оптимальное соотношение между ос,.,омами воды и органического рястворите - 1:, я между смесью ор яничсского растворителя с водой и тетраэтоксисиляня - 2:3, в этом случае гидролиз тетряэтоксисиляна можно провести за 1-2 мин. Изменение объемногосоотношения между органическим растворителем и водой от 1:4 до 4:1, я между их смесью и тетраэтоксисиланом от 1:3 до 2:1 может привести к некоторому увеличению времени гицролиэя (.-я 10 мин) и с.окращению срока службыраствора при увеличении содержанияводы и уменьшении содержания органического растворителя. Однако уменьшение содержания воды менее чем 2 моля на 1 моль тетряэтоксисис на также приводит к увеличению времени гидролиза. Поэтому при приготовлс.нии по данному способу целесообразно, чтобы в составе раствора объемное содержание воды было пе больше /2 и не меньше 1/6 от объема тетряэтокспсиляня. Причем соотношения объемен воды и органического растворителя должны учитывать возможное содержяни: воды в органическом растворителе ипримесях легируюших элементов. например содержание воды в этиловомспирте.Если вся водя, входящая в состав раствора, будет использована для гидролиза тетраэтоксисилана, то соединения легирующих элементов растворяются только в органическом растворителе. Если водя и органический растворитель будут попностью использованы для гидролиза тетраэтоксисилана, а соединения легируюших элементов - для жидкости, напримег, эфира, то последние могут быть непо904476 5,6 8,3 средственно растворимы в растворе гидролизованного тетраэтоксисилана.В качестве катализатора для приготовления растворов по предлагаемому способу могут быть использованы азотная, хлористоводородная или . в отдельных случаях Ортофосфорная кислоты.Срок службы растворов Определяется по изменению их кинематической 1 О вязкости, измеряюшейся с помощью вискозиметра типа ВПЖ. За срок службы принимается время, в течение которого вязкость раствора увеличивается в 2 раза по сравнению с вязкостью, 1 соответствующей созреванию раствора, т,е, приобретению им пленкообразующих свойств.П р и м е р 1. Состав раствора:Этиловый спирт, смЗ 130 20Вода, см 20Азотнокислыйалюминий, гБорная кислота, гАзотная кислота 25концентрированная,см 0,43Тетраэтоксисилан,см 38По известному способу все компоненты последовательно растворяют в смеси спирта и воды. Время созревания о раствора 1,5 ч, срок службы 3 суток,По предлагаемому способу в смеси из 7 см воды и 7 см спирта растворяют катализатор, смешивают ее с 38 смтетраэтоксисилана. Затем переме 35 шивают или встряхивают раствор до тех пор, пока он не станет прозрачным, при этом должен пройти гидролиз тетраэтоксисилана, о чем можно судить по нагреву раствора. Потом в 123 см 40з спирта и 13 см 4 воды растворяют азотнокислый алюминий и борную кислоту и смешивают с охлажденным до комнатной температуры раствором гидролизованного тетраэтоксисилана.45После чего раствор можно сразу использовать, срок службы раствора 7 суток.оП р и м е р 2. Состав раствора,смЭтиловый спирт 26Вода 6 4Ортофосфорная кислота 703-ная 6ЪТетраэтоксисилан 7По известному способу в смеси спирта и воды растворяют ортофосфорную кислоту и тетраэтоксисилан. Время со- зревания раствора 30 мин, срок службы около 70 ч.По предлагаемому способу в смеси из 1,5 мл спирта и 6 см 3 воды растворяют 0,5 см 3 ортофосфорной кислоты (в качестве катализатора), смешивают ее с тетраэтоксисиланом и проводят гидролиз, как и в примере 1. Затем в 24,5 смз спирта растворяют оставшуюся ортофосфорную кислоту и растворы смешивают. Полученный раствор сразу пригоден к использованию и имеет срок службы около 6 суток.П р и м е р 3. Состав раствора,смЭтиловый спирт 12Вода 3Катализатор (азотнаяили хлористо-водородная кислота, к онц.) 0,5Триметилфосфат 8Тетраэтоксисилан 75По известному способу в смеси спирта и воды последовательно растворяют катализатор, триметилфосфат и тетраэтоксисилан, Время созревания раствора 24 ч, срок службы около 7 суток. По данному способу в смеси из 12 смэ спирта и 3 см воды последовательно растворяют катализатор и тдтраэтоксисилан и проводят .гидролиз аналогично, как в примере 1. Затем растворяют триметилфосфат. Раствор сразу пригоден к употреблению и имеет срок службы около 15 суток.Из приведечных примеров видно, что растворы, приготовленные по данному способу, сразу пригодны к угЮтреблению и имеют срок службы.приблизительно в 2 раза больше, чем растворы такого же состава, но приготовленные по известному споаобу. Часть соединений .легирующих элементов может быть растворена в смеси органического растворителя и воды, предназначенных для гидролиза тетраатоксисилана.ВНИИПИ Заказ 315/2 Тираж 679 Подаисиое филиал ШШ фПатеитф, г.Уагород, уд.Проеамааа, 4