close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY12893

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2010.02.28
(12)
(51) МПК (2009)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
H 01L 21/02
ПЛЕНКООБРАЗУЮЩАЯ КОМПОЗИЦИЯ
ДЛЯ ДИФФУЗИИ АЛЮМИНИЯ В КРЕМНИЙ
(21) Номер заявки: a 20080919
(22) 2008.07.14
(43) 2009.02.28
(71) Заявитель: Производственное республиканское унитарное предприятие
"Завод Транзистор" (BY)
(72) Авторы: Турцевич Аркадий Степанович; Глухманчук Владимир Владимирович; Солодуха Виталий Александрович; Мойсейчук Сергей Владимирович; Соловьев Ярослав Александрович; Бересневич Людмила
Брониславовна (BY)
BY 12893 C1 2010.02.28
BY (11) 12893
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Производственное
республиканское унитарное предприятие "Завод Транзистор" (BY)
(56) SU 1424632 A1, 2000.
SU 1127483 A1, 2000.
SU 1400376 A1, 2000.
SU 1531753 A1, 1994.
BY a 20061025, 2007.
BY 7233 C1, 2005.
(57)
Пленкообразующая композиция для диффузии алюминия в кремний, содержащая органический растворитель, тетраэтоксисилан и кристаллогидрат нитрата алюминия, отличающаяся тем, что дополнительно содержит пластификатор - полипропиленгликоль-2000
при следующем соотношении компонентов, мас. %:
тетраэтоксисилан
15-17
кристаллогидрат нитрата алюминия
7,5-14,5
полипропиленгликоль-2000
2,5-3,0
органический растворитель
остальное.
Изобретение относится к электронной технике, а более конкретно к технологии изготовления силовых полупроводниковых приборов, и может быть использовано для диффузии алюминия в кремний.
Известна пленкообразующая композиция (ПОК) для диффузии алюминия [1], содержащая органический растворитель, тетраэтоксисилан (ТЭОС), катализатор, кристаллогидрат нитрата алюминия со следующим соотношением компонентов: органический
растворитель - 60-80 мас. %, кристаллогидрат нитрата алюминия - 15-32 мас. %, ТЭОС 5-10 мас. %, а отношение масс кристаллогидрата нитрата алюминия к массе ТЭОС 1,5-4,0.
BY 12893 C1 2010.02.28
Однако данная ПОК характеризуется низкой вязкостью и плохой адгезией к поверхности кремниевой пластины из-за малого содержания ТЭОС. Это приводит к невозможности
формирования на поверхности кремниевой пластины качественных слоев легированного
стекла, что обусловливает малую глубину диффузии алюминия в кремний.
Известна пленкообразующая композиция для диффузии алюминия [2], содержащая
органический растворитель, воду, катализатор, тетраэтоксисилан, кристаллогидрат нитрата алюминия, где для повышения вязкости композицию греют при температуре 50-90 °С
до уменьшения исходного объема композиции в 1,2-2,5 раза.
Однако частичное удаление органического растворителя для уменьшения исходного
объема ПОК в 1,2-2,5 раза приводит к невоспроизводимой вязкости ПОК и также обусловливает низкое качество слоев легированных стекол, осажденных из данной ПОК, низкое содержание в них алюминия и малую глубину диффузии алюминия.
Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является пленкообразующая композиция для диффузии алюминия в кремний [3], содержащая органический растворитель, тетраэтоксисилан, катализатор - азотную кислоту, гидратирующий компонент воду, источник диффузанта - кристаллогидрат нитрата алюминия с соотношением тетраэтоксисилана и кристаллогидрата нитрата алюминия 1,0 : (2,8-3,2).
Однако и данная ПОК не лишена недостатков, поскольку характеризуется низкой вязкостью и плохой адгезией к поверхности кремниевой пластины. Это, в свою очередь, обусловливает низкое качество слоев легированных стекол, осажденных из данной ПОК,
низкое содержание в них алюминия и малую глубину диффузии в кремний.
Предлагаемое изобретение решает задачу улучшения качества слоев легированных
стекол для диффузии алюминия в кремний, осажденных из пленкообразующей композиции, увеличения содержания в них алюминия и глубины диффузии алюминия в кремний.
Поставленная задача решается тем, что пленкообразующая композиция для диффузии
алюминия в кремний, содержащая органический растворитель, тетраэтоксисилан и кристаллогидрат нитрата алюминия, дополнительно содержит пластификатор - полипропиленгликоль-2000 при следующем соотношении компонентов, мас. %:
тетраэтоксисилан
15-17
кристаллогидрат нитрата алюминия
7,5-14,5
полипропиленгликоль-2000
2,5-3,0
органический растворитель
остальное.
Сопоставительный анализ предлагаемого изобретения с прототипом показал, что заявляемая пленкообразующая композиция для диффузии алюминия в кремний отличается
от известной тем, что композиция дополнительно содержит пластификатор - полипропиленгликоль-2000 при следующем соотношении компонентов, мас. %:
тетраэтоксисилан
15-17
кристаллогидрат нитрата алюминия
7,5-14,5
полипропиленгликоль-2000
2,5-3,0
органический растворитель
остальное.
Использование идентичной или сходной совокупности материалов для решения поставленной задачи не обнаружено.
Решение поставленной задачи объясняется следующим образом. В качестве источника
диффузанта выбран кристаллогидрат нитрата алюминия Аl(NO3)3⋅9Н2О, поскольку он при
температуре выше 200 °С разлагается с образованием оксида алюминия Аl2О3. В составе
ПОК отсутствует гидратирующий компонент - вода и катализатор гидролиза. Эту роль
выполняет вода кристаллогидрата нитрата алюминия в диапазоне соотношения ТЭОС к
Аl(NO3)3⋅9Н2О в пределах от 1:1 до 1:2. То есть источник диффузанта - кристаллогидрат
нитрата алюминия - служит одновременно катализатором и гидратирующим компонентом
за счет использования его кристаллизационной воды. Исключение из состава ПОК двух
компонентов позволяет снизить количество неконтролируемых примесей и улучшить
2
BY 12893 C1 2010.02.28
качество легированных стекол для диффузии алюминия. При содержании ТЭОС менее
15,0 мас. % в осажденных пленках содержится недостаточно нитрата алюминия для обеспечения требуемого содержания диффузанта, и глубина диффузии уменьшается. При содержании ТЭОС более 17,0 мас. % образуется студенистая масса, которая непригодна для
нанесения пленок диффузанта центрифугованием. При содержании кристаллогидрата
нитрата алюминия менее 7,5 мас. % кристаллизационной воды недостаточно для выполнения функции катализатора и гидратирующего компонента, а осажденные из ПОК слои
содержат недостаточное количество Аl2О3. При содержании кристаллогидрата нитрата
алюминия более 14,5 мас. % в ПОК наблюдается избыток кристаллизационной воды, при
этом осажденные из нее слои содержат избыточное количество Аl2О3, а на поверхности
пластины образуется несплошной слой легированного стекла низкого качества, представляющий собой порошкообразную массу, а глубина диффузии уменьшается.
Введение в ПОК полипропиленгликоля-2000, имеющего большую молекулярную массу,
низкую текучесть и давление паров, а также вязкость порядка 450 см2/с (20 °С), увеличивает вязкость ПОК и придает осажденным из нее пленкам эластичные свойства. Это позволяет осаждать сплошные слои легированного стекла высокого качества с хорошей адгезией
к кремниевой пластине. При содержании полипропиленгликоля-2000 менее 2,5 мас. %
ПОК характеризуется низкой вязкостью и пластичностью, а осажденные из нее пленки плохим качеством. При содержании полипропиленгликоля-2000 более 3,0 мас. % из-за
увеличения вязкости ПОК невозможно ее нанесение центрифугованием.
Сущность изобретения поясняется фигурой, где показана кремниевая пластина с нанесенным слоем легированного стекла, осажденного из заявляемой композиции (1 - кремниевая подложка, 2 - слой легированного стекла).
Пленкообразующую композицию для диффузии алюминия в кремний получали следующим образом. Реактор, снабженный якорем магнитной мешалки, термометром, располагали на магнитной мешалке с подогревом. В него помещали бутиловый спирт, ТЭОС и
полипропиленгликоль-2000, при энергичном перемешивании образовавшейся смеси в нее
вносили порциями кристаллогидрат нитрата алюминия, перемешивание продолжали до
образования гомогенной смеси, затем включали нагрев и медленно (в течение 45-60 мин)
доводили температуру смеси до 80-85 °С, при этой температуре выдерживали 30 мин и
медленно охлаждали до комнатной температуры (в течение 50-60 мин).
Слой легированного стекла на поверхности кремниевой пластины формировали следующим образом. На поверхность кремниевых пластин БКЭФ-32 диаметром 100 мм толщиной 320 ± 10 мкм наносили 10 капель ПОК, после чего осуществляли вращение
пластины на центрифуге с частотой 800 об/мин. Затем проводили ИК-сушку осажденной
пленки в течение 5 мин при температуре 60 °С. Для образования слоя алюмосиликатного
стекла кремниевые пластины после ИК-сушки отжигали в течение 30 мин в кислороде при
температуре 850 °С.
Технологический процесс диффузии алюминия с использованием легированных стекол, осажденных из ПОК, осуществляется следующим образом. Пластины с осажденной
пленкой диффузанта загружали в кассету из карбида кремния, которую затем загружали в
реактор диффузионной системы СДОМ 3/100 при температуре 850 °С в среде азота. Затем
температура в реакторе повышалась до температуры диффузии 1300 °С, при которой пластины выдерживались в течение 8 часов также в среде азота. После этого реактор вновь
охлаждали до температуры 850 °С и производили выгрузку пластин.
Сравнительные результаты по качеству пленкообразующей композиции и глубине
диффузии алюминия представлены в таблице.
Анализ таблицы показывает, что заявляемое изобретение позволяет улучшить качество легированного стекла, увеличить содержание в нем алюминия в 3,8-4,4 раза, а также
увеличить глубину диффузии алюминия в кремний в 3,85-4,28 раза.
3
BY 12893 C1 2010.02.28
Глубина диффузии алюминия3, мкм
Качество легированного стекла1
Органический растворитель
Вода
Азотная кислота
Полипропиленгликоль-2000
Тетраэтоксисилан
№
п/п
Кристаллогидрат нитрата алюминия
Содержание компонентов пленкообразующей композиции, мас. %
Содержание алюминия в слое легированного стекла2, мас. %
Сравнительные свойства легированных стекол для диффузии алюминия
в кремний, осажденных из пленкообразующих композиций
Примечание
13,0
6,0
2,0
79,0 плохое
5,10
42
диффузию
15,0
7,5
2,5
75,0 хорошее 6,69
56
алюминия
проводили
16,0 11,0
2,8
70,2 хорошее 7,08
60
в одном
17,0 14,5
3,0
65,5 хорошее 7,74
54
процессе
19,0 16,0
3,5
63,5 плохое
8,55
38
6,0
15,0
2,0
37,0 40,0 плохое
1,75
14
прототип
1
- критерием качества слоя легированного стекла считали сплошность, отсутствие
трещин, проколов и включений;
2
- содержание алюминия в слое легированного стекла определяли при помощи растрового электронного микроскопа Stereoscan-360 с энергетическим рентгеновским спектрометром AN-1000;
3
- глубину диффузии определяли при помощи оптического микроскопа по сколу
кремниевой пластины, декорированному в травителе CuSO4:H2O (1:40 + 4 капли HF).
1
2
3
4
5
6
Таким образом, предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом позволяет решить задачу создания пленкообразующей композиции с требуемой вязкостью и содержанием диффузанта, повышения качества легированных стекол для диффузии алюминия в
кремний, изготавливаемых с ее применением.
Источники информации:
1. А.с СССР 1127483, МПК Н 01L 21/316. Раствор для осаждения пленки алюмосиликатного стекла, опубл. 20.06.2000.
2. А.с. СССР 1400376, МПК Н 01L 21/225. Способ приготовления пленкообразующих
растворов для получения поверхностного источника диффузии примесей в кремний,
опубл. 27.06.2000.
3. А.с. СССР 1424632, МПК Н 01L 21/225. Пленкообразующий раствор для легирования пластин кремния и способ его приготовления, опубл. 27.06.2000.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
97 Кб
Теги
by12893, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа