Донорный раствор для получения поверхностного источника диффузии Советский патент 1985 года по МПК H01L21/225 

00

СП

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

Изв.естен раствор для получения поверхностного источника диффузии донорной примеси, в котором в качестве соединения легирующей примеси используется ортофосфорная кислота.

Известному раствору присущ тот недостаток, что концентрация в нем 01 тофосфорной кислоты мала (а 1%), поэтому его применяют талько для созДания диффузионных слоев с поверхностной концентрацией фосфора менее 10 смНаиболее близким техническим решеяи&м к изобретению является донорный раствор для получения поверхностного источника диффузии, содержащий ра.створитель-тетраэтоксис11лан5 катализатор и ортофосфорнуго кислоту.

Известный раствор имеет следующий составJ мас.%;

Растворитель {этиловый спирт 96®) 150-J60 см

75,4 .

Ортофосфорная кисло-я 30

та 70%-ная. 12-14 см

52,3

Тетразтоксисилан 20-22 см

12,3

В известном растворе ортофосфор- 35 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 ) при толщине диффузионного слоя до 1015 мкм (время диффузий }-2 сут при температуре I250°С). Однако при увеличении времени диффузии для получе- 45 ния толстых диффузионных слоев поверхностная концентрадая фосфора начинает резко уменьшаться из-эа истощения источника диффузии. Поэтому известней растворне может 6biTb ис-: 50 пользован для получения диффузионных слоев толщиной свыше 50 мкм при полной повйрхиостной концентрации фосфора более 1 , 10 см .

Целью изобретения является получе-55 кие диффузионных слоев толщиной 50200 с поверхностной концентрацией фосфора более {, .

Поставленная цель достигается тем что донорный раствор для получения поверхностного источника, содержащий растворитель, тетраэтоксисилан, катализатор и ортофосфорную кислоту содержит компоненты в следующем количественном соотношении, мас.% Растворитель 45-62 Катализатор 0,2-1,5 Тетраэтоксисилан 19,4-28,5 Ортофосфорная кислота 70%-ная 18-25. Причем в качестве растворителя используется смесь воды и этилового спирта при их объемном соотношейии 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.%, которая является практически неограниченным источником фосфора при соэдании диЛЛузионных слоев n-типа толщиной до 200 мкм.

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

Уменьшение концентрации растворителя ниже 45 мас.% и увеличение концентрации тетраэтоксисилана ВБЩ1е 28,5 мас.% уменьшает время жизни раствора; увеличение концентрации растворителя выше 62 мае.% и уменьшение концентрации тетраэтрксисилан ниже 19,4 мас.% уменьщает толщину легированного окисла и тем самым снижает при диффузии поверхностную концентрацию, примеси , .

В качестве катализатора можно использовать концентрированные азотную или хлористоводородную кисшоты, а также ортофосфорную кислоту.

Раетвор мржет быть приготовлен и последовательным введением в растворитель катализатора, ортофосфорной кислоты и тетразтоксисииана.

Экспериментально было также установлено, что при испольэовагши: в растворе в качестве катализатора ортрфосфорйРйкислоты, а в качестве растворителя смеси воды и этипо1врго спирта при их концентрации, выхрдящей за пределы указанных сортнршений, приводит к уменьшению срока 3 10409 службы источника и поверхностной концентрации примеси., Пример. Было испытано не-. сколько растворов данного состава, и контрольный - по прототипу. При5 их приготовлении в растворителе сначала растворяли катализатор и ортофосфорную кислоту, затем вливали тетраэтоксисилан и проводили его гидролиз. Растворы использовали че- рез 4-5 ч после их приготовления. Растворы осаждали центрифугированием при частоте вращения 3000 об/мин на кремниевые пластины п-типа прово- димости с удельным сопротивлением 5 Ом.см, диаметром 52 мм и толщиной 0,75 мм, шлифованные микропорошком с размером зерна 28 мкм. Диффузию проводили в трубчатой печи типа 54 СУЗН при , После диффузии методом сопротивления растекания в точечном контакте снимали концентрационные профили. Толщину диффузионного слоя определяли расстоянием от поверхности до концентрации 10 см. Значение поверхностной концентрации соответствует полной концентрации фосфора. Из приведённых данных видно, что с помощью предлагаемого раствора можно получить диффузионные слои п типа толщиной до 200 мкм с поверхностной концентрацией фосфора не менее 1,010 ° см , в то время как с помощью раствора-прототипа поверхностная концентрация фосфора меньше 8,5 40 см при толщине п -слоя более 49 мкм.

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.