Раствор для получения источника диффузии донорной примеси

(51)4 С 3 ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЕТЕЛЬСТВУ ВТОРСКОМУ Азотная кис,(21) 2496148/23-26(56) Борисенко А.И,и др. Тонкие неорганические пленки в микроэлектронике, Л, 1972, с28-35.(54)(57) 1.РАСТВОР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИСТОЧНИКА ДИФФУЗИИ ДОНОРНОЙ ПРИМЕСИ, включающий этиловый спирт 967-ный, тетраэтоксисилан, ортофосфорную кислоту и азотнокислые соли металлов 11 и 111 групп Периодической системы элементов Менделеева, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения химической стойкости источника диффузии к воздействию растворителей и адгезии к фоторезистуМ лота (с=, отл и с я тем, что содержит ен следующ соотношен Этиловыиспирт 96 ЕТетраэтокс 51-80 силанОртофосфорнкислота нокислые соли металлов 11 груп Азотная кис Раст по и1, о т л и ч а тем, что содержит кодующем соотношении,поненты в сл он дополнитель содер кислоту при след компонентов, мас,Этиловыйспирт 967-ныйТетраэтоксисиланОртофосфорная кислотаИ=1,52 г/см )Азотнокислыесоли металлов11 и 111 групп мас.7.:Этиловыйспирт 967.ТетраэтоксиланОртофосфокислота ующем с 7: тношени 1:ЬИзобретение 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.Тетраэток- сисилан 12-30 мл(0,1-0,2 мас, ) Органический растворитель До 100 мл(при содержанииокисла фосфора50 мас. ) держанияокисла легирующегоэлемента) После термодеструкции при темпе ратуре 600-800 чС 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 сильно- легированных слоев электронного ти Цель изобретения - создание раствора для получения источника диффузии, применяемого для создания сильнолегированных слоев электронного типа проводимости с поверхностной кон 19 -3центрацией примеси более 510 сми толщиной слоя более 10 мкм, который повысил бы химическую стойкость 35источника к воздеиствию воды и оргам.нических растворителей и адгезию кфоторезисту. 1Для достижения указанной цели, 40 раствор, содержащий этиловый спирт,тетраэтоксисилан, ортофосфорную кислоту и азотнокислые соли металлов11 и 111 групп Периодической системыэлементов Менделеева, дополнительно 45 содержит азотную кислоту при следующем соотношении компонентов, мас. :Этиловыйспирт 96%-ный 51-80Растворимыев спирте азотнокислые соли элементовОртофосфорнаякислота (Й=1,52 г/см )Азотная кислота (Й=:1,42 г/см )3 1,0-10,0 6,0-17,0 0,2-9,0 669695 2па проводимости с поверхностной кон0 "3центрацией примеси 510 - 5 1 О сми глубиной залегания перехода более10 мкм, требуемых для создания струк5 тур силовых полупроводниковых приборов, необходимо, чтобы содержаниеокиси Фосфора в стеклесоставляло30-70 мас.%. Для проведения локальной диффузии фосфора с помощью фотолитографии удаляется в нужных местах фосфоросиликатное стекло.Однако из-за большой скороститравления происходит подтравливаниестекла под краем фоторезиста, в результате чего последний начинает отслаиваться от стекла. Кроме того,при удалении фоторезиста после травления стекла происходит частичноерастворение стекла в воде и органи 20 ческих растворителях что приводит куменьшению толщины стекла, а следовательно, и окисла фосфора в источнике. В результате этого при диффузии,происходит уменьшение поверхностной концентрации фосфора ниже требуемых значений.Тетраэтоксисилан 7 - 19Кроме того, раствор может содержать азотнокислые соли элементов 111 группы главной подгруппы при содержании азотной кислоты 0,2-1,0 мас.7 или элементов 11 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 ортофосфорную кислоту. При этом часто выпадают в осадок фосфаты элементов, которые затем растворяются при введении в раствор азотной кислоты.П р и м е р. 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, г:Этиловыйспирт 963-ный 19,5Ортофосфорнуюкислоты 703-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 У 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-. 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 чают с размытой границей, а на стекле заметны следы от нанесения фоторезиста.Химическую стойкость оцениваютследующим образом, Пластины кремнияс фосфоросиликатным стеклом последовательно обрабатывают в течениео5 мин в кипящей воде, затем при 60 Св течение 5 мин в диметилформамиде иэтиловом спирте. После этого производят диффузионный отжиг при температуре 1250 С в течение 1,5-3,0 чдля получения глубины залеганияьперехода 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 втабл.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 фосфоросиликатного 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 имеет19 -Эвеличину 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..Та блица 2 Содержание компонентов мас,Х г г Раствор, У Этиловый спирт963-ный 19,5 6,4 1,8 1,06 галлия 3,8 кальция 1,6 5 ь 9 магния 3,04 Азотнокислыйкальций, гидрат Компонентыраствора Аэотнокислыесоли (гидраты)алюминия Ортофосфорнаякислота703-ная Содержание компонентов г Раствор, 931 Г. Т 45 6 7 Ф 5 6 7 195 19 в 5 195 6916 72 ббэ 7 722 3,04 3,04 3,04 10,8 11,2 10,4 11,2бб 9695 Продолжение табл.2 Компоненты раствора Содержание компонентов мас.3 г Раствор, Ут4 5 б 7 Ф6 7 Азотная кис 0,28 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.Х Раствор, Р 10 11 8, 9 10 11 19 ю 5 195 195 67 70 ф 8 62 .67 в 7 19,5 Г 9 ю 9 5,2 0,9 1,8 1,06 0,53 галлия кальция 8,6 4,7 магния Ортофосфорнаякислота 703-ная 3,04 3,04 3,04 3,04 102 11,2 916 10,5 2 в 84 1 ю 42 1 фО Ою 4 90 5 эО 0,3 0,1 3,44 3,44 3,44 Зь 44 11,8, 12,4 10,8 12,лота703-ная Тетраэтоксисилан Этиловый спирт967-ный Азотнокислые соли (гидраты)алюминия Азотная кислота707-ная Тетраэтоксисилан 89 1,1 0,551,6 0,8бб 9695 Таблицаа Продолжение табл,4 Поверхностная концентрация, см" Ю ра- створа рр ра- створа с химической без химической обобработкой работки 1 Эф 01,ЗО" 7 2О 3 30 8 2" 10 г 2 "30 Э "1 О 9 Э ф 30 Э 1 "10 4 Я10 5 Эф 30 1010 2 1015 3 1 2 10 Э" 10 2 10. 2 . 2 10 Я ф 30 1Редактор Л.Письман Техред Л.Олейник Корректор Л.Патай Заказ 13393 Тираж 349 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раувская наб., д. 4/5-ЭПоверхностная концентрация, сн с химической без химической обобработкой работки