CN110352471A - 半导体装置的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的半导体装置的的制造方法，包括：溶解工序，将乳酸铝溶于水后制作水溶液；混合工序，制造水溶液与有机溶剂混合后的混合液，并制造含有混合液的半导体掺杂物液体源；涂布工序，在进行混合工序后，将含有水溶液的半导体掺杂物液体源涂布在半导体基板上，从而在半导体基板上形成扩散源覆盖膜；烧成工序，在进行涂布工序后，在第一气氛中，对半导体基板按第一温度进行加热处理，从而对扩散源覆盖膜中的至少有机溶剂进行烧成；以及扩散工序，在进行烧成工序后，在第二气氛中，对半导体基板按高于第一温度的第二温度进行加热处理，使扩散源覆盖膜中含有的铝在半导体基板上扩散，从而在半导体基板上形成扩散层。
Description
技术领域
本发明涉及半导体装置的制造方法。
背景技术
以往，有一种导体装置的制造方法，是在半导体基板上形成含有铝化合物和硼化合物的扩散源覆盖膜来作为P型掺杂物，通过对形成有该扩散源覆盖膜的半导体基板进行加热，从而在该半导体基板上形成P型扩散层(参照特开2000-286205)。
特别是，为了得到P型的低浓度的且较深的扩散层，就需要采用扩散系数大的铝。
作为上述以往的半导体装置的制造方法，可以例举的有：将铝化合物和硼化合物溶解于溶剂并涂布在晶片(Wafer)表面的方法，或将硼以及铝粉末通过有机粘合剂(Organic binder)附着在薄膜状的膜和硅晶片上使其扩散的方法。
但是，这些以往的半导体装置的制造方法由于是在限定为氮等非氧化性的气氛中使铝和硼同时扩散的，因此很难将铝单独进行扩散。
另外，作为铝化合物，由于包含氯化铝、乙醇铝、硬脂酸铝等成分，因此铝不会单独在半导体基板上扩散。
也就是说，以往的半导体装置的制造方法存在有以下问题：即，在扩散工序中的气氛中介质类型会被限定，并且，会降低对铝向半导体基板扩散的可控性。
因此，本发明鉴于上述问题，目的是提供一种半导体装置的制造方法，其能够在扩散工序中的气氛中拓宽介质类型的选择幅度，并提升铝向半导体基板扩散的可控性。
发明内容
本发明的一种形态涉及的半导体装置的制造方法，其特征在于，包括：
溶解工序，将乳酸铝溶于水后制作水溶液；
混合工序，制造所述水溶液与有机溶剂混合后的混合液，并制造含有所述混合液的半导体掺杂物液体源；
涂布工序，在进行所述混合工序后，将含有所述水溶液的所述半导体掺杂物液体源涂布在半导体基板上，从而在所述半导体基板上形成扩散源覆盖膜；
烧成工序，在进行所述涂布工序后，在第一气氛中，对所述半导体基板按第一温度进行加热处理，从而对所述扩散源覆盖膜中的至少所述有机溶剂进行烧成；以及
扩散工序，在进行所述烧成工序后，在第二气氛中，对所述半导体基板按高于所述第一温度的第二温度进行加热处理，使所述扩散源覆盖膜中含有的铝在所述半导体基板上扩散，从而在半导体基板上形成扩散层。
在所述半导体装置的制造方法中，
所述有机溶剂具有不会使所述乳酸铝溶解的特性。
在所述半导体装置的制造方法中，
所述有机溶剂为乙醇(Ethanol)、丙酮、丙醇、或酒精(Ethyl alcohol)中的任意一种。
在所述半导体装置的制造方法中，
所述烧成工序中的所述第一气氛为氧化气氛。
在所述半导体装置的制造方法中，
所述扩散工序中的所述第二气氛为所述氧化气氛。
在所述半导体装置的制造方法中，
所述氧化气氛为含氧气氛。
在所述半导体装置的制造方法中，
所述涂布工序通过旋涂法(Spin coating)将所述半导体掺杂物液体源涂布在半导体基板上。
在所述半导体装置的制造方法中，
所述烧成工序中的所述第一温度在400℃～600℃范围内。
在所述半导体装置的制造方法中，
所述扩散工序中的所述第二温度在1000℃～1300℃范围内。
在所述半导体装置的制造方法中，
所述半导体基板为N型硅晶片。
在所述半导体装置的制造方法中，进一步包括：
剥离工序，在进行所述扩散工序后，将残存在所述半导体基板上的膜通过剥离液剥离。
在所述半导体装置的制造方法中，
所述剥离液为氟酸。
在所述半导体装置的制造方法中，
所述半导体掺杂物液体源进一步含有：溶解于所述有机溶剂并且将粘性付与所述半导体掺杂物液体源的增粘剂、以及多种无机粉末，
在所述烧成工序中，在将两个所述半导体基板相向从而使所述两个所述半导体基板的所述扩散源覆盖膜接触的状态下，在所述第一气氛中，对所述两个所述半导体基板按所述第一温度进行加热处理，
在所述扩散工序中，在所述第二气氛中，对所述两个所述半导体基板按所述第二温度进行加热处理，
所述无机粉末具有：在将所述两个所述半导体基板叠层时，通过所述增粘剂来调整所述半导体基板的面方向上相邻的无机粉末之间的间隔，从而来调整所述两个所述半导体基板之间的间隔的面方向上的分布的特性，
所述无机粉末还具有：在将掺杂物加热至高于所述第一温度的，会生成掺杂物扩散供给源的所述第二温度后，在将通过所述第二温度加热从而接合的所述两个所述半导体基板置于所述剥离液中时，通过维持所述两个所述半导体基板之间的间隔，来使所述剥离液浸透在所述两个所述半导体基板之间的特性，
在所述剥离工序中，相向的所述两个所述半导体基板是分离的。
在所述半导体装置的制造方法中，
所述增粘剂的主要成分含有：纤维素、纤维束衍生物、或羟丙基纤维素。
在所述半导体装置的制造方法中，
在所述涂布工序与所述烧成工序之间进行预焙(Pre-baking)，按低于所述第一温度的第三温度对所述半导体基板进行加热处理，从而使所述扩散源覆盖膜中的至少所述有机溶剂以及所述水蒸发。
发明效果
本发明的一种形态所涉及的半导体装置的制造方法，包括：溶解工序，将乳酸铝溶于水后制作水溶液；混合工序，制造水溶液与有机溶剂混合后的混合液，并制造含有混合液的半导体掺杂物液体源；涂布工序，在进行混合工序后，将含有水溶液的半导体掺杂物液体源涂布在半导体基板上，从而在半导体基板上形成扩散源覆盖膜；烧成工序，在进行涂布工序后，在第一气氛中，对半导体基板按第一温度进行加热处理，从而对扩散源覆盖膜中的至少有机溶剂进行烧成；以及扩散工序，在进行烧成工序后，在第二气氛中，对半导体基板按高于第一温度的第二温度进行加热处理，使扩散源覆盖膜中含有的铝在半导体基板上扩散，从而在半导体基板上形成扩散层
并且，在扩散工序中，作为铝化合物的乳酸铝中的铝具有在半导体基板上单独扩散的特性。
再有，该乳酸铝虽然不溶于有机溶剂(乙醇)，但通过预先与水混合，就能够形成含有与有机溶剂(乙醇)的混合液的半导体掺杂物液体源。
这样一来，根据本发明的半导体装置的制造方法，在扩散工序中，通过使用乳酸铝作为铝化合物来形成扩散源覆盖膜，就能够在不限定为非氧化性的气氛中(氧化气氛)使铝单独扩散。
即，根据本发明的半导体装置的制造方法，就能够在扩散工序中的气氛中拓宽介质类型的选择幅度，并提升铝向半导体基板扩散的可控性。
附图说明
图1是本发明的半导体装置的制造方法的半导体掺杂物液体源的构成例展示图。
图2是实施例一涉及的半导体装置的制造方法的工序展示图。
图3是继图2后的，实施例一涉及的半导体装置的制造方法的工序展示图。
图4是继图2后的，实施例一涉及的半导体装置的制造方法的工序展示图。
图5是继图2后的，实施例一涉及的半导体装置的制造方法的工序展示图。
图6是实施例二涉及的半导体掺杂物液体源的制造方法流程图。
图7是实施例二涉及的半导体掺杂物液体源的制造方法中，用于说明P型半导体掺杂物液体源的制造方法的说明图。
图8是实施例二涉及的半导体掺杂物液体源的制造方法中，用于说明N型半导体掺杂物液体源的制造方法的说明图。
图9是实施例二涉及的半导体装置的制造方法流程图。
图10是实施例二涉及的半导体装置的制造方法中，展示下滴工序的概略截面图。
图11是实施例二涉及的半导体装置的制造方法中，继图10后的，展示涂布工序的概略截面图。
图12是实施例二涉及的半导体装置的制造方法中，继图11后的，展示干燥工序的概略截面图。
图13是实施例二涉及的半导体装置的制造方法中，继图12后的，展示叠层工序的概略截面图。
图14是实施例二涉及的半导体装置的制造方法中，继图13后的，展示烧成工序的概略截面图。
图15是实施例二涉及的半导体装置的制造方法中，展示扩散流程中温度变迁的图表。
图16是实施例二涉及的半导体装置的制造方法中，继图14后的，展示沉积(Deposition)工序的概略截面图。
图17是实施例二涉及的半导体装置的制造方法中，继图16后的，展示扩散工序的概略截面图。
图18是实施例二涉及的半导体装置的制造方法中，继图17后的，展示浸渍工序的概略截面图。
图19是变形例涉及的半导体掺杂物液体源的制造方法流程图。
具体实施方式
以下，将参照附图对本发明涉及的实施方式进行说明。
【实施例一】
图1是本发明的半导体装置的制造方法的半导体掺杂物液体源的构成例展示图。图2至图5是实施例一涉及的半导体装置的制造方法的工序展示图。
实施例一涉及的半导体装置的制造方法如图2至图5所示，按照“溶解工序”、“混合工序”、“涂布工序”、“烧成工序”、“扩散工序”、以及“剥离工序”的顺序依次实施。下面，将按照上述工序顺序对实施例一涉及的半导体装置的制造方法进行说明。
溶解工序
首先，将乳酸铝溶于水中来制作水溶液A(图1)。
此处，作为使P型掺杂物扩散在半导体基板X上的P型半导体掺杂物液体源，可以使用乳酸铝来作为含有掺杂物的化合物。
水溶液A中乳酸铝与水的比例，例如被设定为：乳酸铝：水＝8:100的程度。
混合工序
接着，制作水溶液A与有机溶剂混合后的混合液，并制作含有混合液的半导体掺杂物液体源Z(图1，混合工序)。
已述有机溶剂具有至少不会使乳酸铝溶解的特性。
具体来说，该有机溶剂例如为乙醇、丙酮、丙醇、或酒精中的任意一种。
通过这样，在该混合工序中，来制作水溶液与有机溶剂混合后的混合液，并制作含有混合液的半导体掺杂物液体源Z。
涂布工序
接着，在进行上述混合工序后，在该涂布工序中，将含有水溶液A的半导体掺杂物液体源Z涂布在半导体基板X上，从而在半导体基板X上形成扩散源覆盖膜S(图2，涂布工序)。
在该涂布工序中，通过旋涂法将半导体掺杂物液体源涂布在半导体基板X上。
半导体基板X例如为N型硅晶片。
烧成工序
接着，在进行涂布工序后，在第一气氛中，对半导体基板X按第一温度进行加热处理，从而对扩散源覆盖膜Sa中的至少有机溶剂进行烧成(图3，烧成工序)。
该烧成工序中已述的第一气氛为含氧气氛。
该烧成工序中的第一温度例如在400℃～600℃范围内。
另外，可根据需要，在已述的涂布工序与该烧成工序之间进行预焙，按低于上述第一温度的第三温度对半导体基板X进行加热处理，从而使扩散源覆盖膜Sa中的至少有机溶剂以及水蒸发。当有机溶剂为乙醇以外的溶剂时尤其有效。
扩散工序
接着，在进行烧成工序后，在第二气氛中，对半导体基板X按高于第一温度的第二温度进行加热处理，使扩散源覆盖膜Sa中含有的铝在半导体基板X上扩散，从而在半导体基板X上形成扩散层Y(图4，扩散工序)。
该扩散工序中已述的第二气氛为含氧气氛。
该扩散工序中的已述第二温度例如在1000℃～1300℃范围内。
剥离工序
接着，在进行扩散工序后，将残存在半导体基板X上的膜Sb通过剥离液剥离(图5，剥离工序)。
另外，已述的剥离液例如为氟酸。
将多个半导体基板叠层后同时进行处理的例子
在上述实施例一的半导体装置的制造方法中，例如，可以将多个(两个或以上)半导体基板X叠层后同时进行处理。
此情况下，使半导体掺杂物液体源Z进一步含有：溶解于有机溶剂并且将粘性付与半导体掺杂物液体源Z的增粘剂、以及多种无机粉末(例如，含有Si的粉末)。该增粘剂的主要成分含有：纤维素、纤维束衍生物、或羟丙基纤维素。
并且，在已述烧成工序中，在将两个半导体基板X相向从而使两个半导体基板X的扩散源覆盖膜接触的状态下，在第一气氛中(例如氧化气氛)，对两个半导体基板X按第一温度(例如400℃～600℃)进行加热处理。
进一步地，在已述扩散工序中，在第二气氛中(例如氧化气氛)，对两个半导体基板X按第二温度(例如1000℃～1300℃)进行加热处理。
该无机粉末具有：在将两个半导体基板X叠层时，通过已述增粘剂来调整半导体基板X的面方向上相邻的无机粉末之间的间隔，从而来调整两个半导体基X板之间的间隔的面方向上的分布的特性。
另外，该无机粉末还具有：在将掺杂物加热至高于第一温度的，会生成掺杂物扩散供给源的第二温度后，在将通过该第二温度加热从而接合的两个半导体基板X置于已述剥离液中时，通过维持两个半导体基板X之间的间隔，来使剥离液浸透在两个半导体基板X之间的特性。
在已述的剥离工序中，相向的两个半导体基板X是分离的。
通过以上工序，就能够在具备良好可控性的状态下制造铝扩散后的半导体装置。
如已述般，在扩散工序中，作为铝化合物的乳酸铝中的铝具有在半导体基板X上单独扩散的特性。
并且，该乳酸铝虽然不溶于有机溶剂(乙醇)，但通过预先与水混合，就能够形成含有与有机溶剂(乙醇)的混合液的半导体掺杂物液体源Z。
像这样，在已述的扩散工序中，通过使用乳酸铝作为铝化合物来形成扩散源覆盖膜Sa，就能够在不限定为非氧化性的气氛中(氧化气氛)使铝单独扩散。
即，能够在扩散工序中的气氛中拓宽介质类型的选择幅度，并提升铝向半导体基板X扩散的可控性。
综上所述，本发明的实施例一涉及的半导体装置的制造方法，包括：溶解工序，将乳酸铝溶于水后制作水溶液A；混合工序，制造水溶液与有机溶剂混合后的混合液，并制造含有混合液的半导体掺杂物液体源Z；涂布工序，在进行混合工序后，将含有水溶液的半导体掺杂物液体源Z涂布在半导体基板上，从而在半导体基板X上形成扩散源覆盖膜S；烧成工序，在进行涂布工序后，在第一气氛中，对半导体基板X按第一温度进行加热处理，从而对扩散源覆盖膜Sa中的至少有机溶剂进行烧成；以及扩散工序，在进行烧成工序后，在第二气氛中，对半导体基板X按高于第一温度的第二温度进行加热处理，使扩散源覆盖膜中含有的铝在半导体基板X上扩散，从而在半导体基板上形成扩散层Y。
并且，在扩散工序中，作为铝化合物的乳酸铝中的铝具有在半导体基板上单独扩散的特性。
再有，该乳酸铝虽然不溶于有机溶剂(乙醇)，但通过预先与水混合，就能够形成含有与有机溶剂(乙醇)的混合液的半导体掺杂物液体源Z。
这样一来，根据本发明的半导体装置的制造方法，在扩散工序中，通过使用乳酸铝作为铝化合物来形成扩散源覆盖膜，就能够在不限定为非氧化性的气氛中(氧化气氛)使铝单独扩散。
即，根据本发明的半导体装置的制造方法，就能够在扩散工序中的气氛中拓宽介质类型的选择幅度，并提升铝向半导体基板扩散的可控性。
【实施例二】
上已述的实施例一种，对在一个半导体基板上使作为P型掺杂物的铝扩散的形态进行了说明。不过，如已述般，通过将半导体基板叠层，就能够在多个(两个或以上)半导体基板上使作为P型掺杂物的铝扩散。
在本实施例二中，将对通过将半导体基板叠层，从而在多个半导体基板上使期望的掺杂物进行扩散的形态进行详细说明。在本实施例二中，将实施例一中的扩散工序作为沉积工序以及扩散工序来进行说明。
(半导体掺杂物液体源)
首先，将对本实施例二涉及的半导体掺杂物液体源进行说明。
本实施例二涉及的半导体掺杂物液体源通过在被涂布在叠层后的多个半导体基板之间的状态下被进行加热，从而使掺杂物在多个半导体基板上扩散。像这样，通过使掺杂物在叠层状态下的多个半导体基板上扩散，就能够使掺杂物在多个半导体基板上同时进行扩散，这样一来，就能够高效地进行掺杂物扩散。
在半导体掺杂物液体源中，含有混合后的：含有掺杂物的化合物(水溶液)、用于溶解化合物的有机溶剂、溶解于有机溶剂并将粘性付与半导体掺杂物液体源的增粘剂、以及直径比掺杂物更大的无机粉末、半导体掺杂物液体源还可以进一步含有水。
当P型半导体掺杂物液体源在半导体基板上使P型掺杂物扩散时，作为掺杂物所含有的化合物，适合使用例如：硼酸、乳酸铝等。
当N型半导体掺杂物液体源在半导体基板上使N型掺杂物扩散时，作为掺杂物所含有的化合物，适合使用例如：焦磷酸等。
有机溶剂具有将含有掺杂物的化合物溶解的特性。作为具有这种特性的有机溶剂，适合使用例如：主要成分中含有乙醇、丙酮、或丙醇等成分的有机溶剂。
增粘剂具有溶解于有机溶剂，并将粘性付与半导体掺杂物液体源的特性。另外，增粘剂也具有：在将半导体掺杂物液体源涂布在半导体基板的涂布面上时，通过将粘性付与半导体掺杂物液体源，从而在调整在沿涂布面的面方向上相邻的无机粉末之间的间隔后，对掺杂物在涂布面上的分布进行调整的特性。增粘剂还具有：通过使半导体掺杂物液体源加热至使其干燥的第一温度，伴随着有机溶剂的蒸发，使半导体掺杂物液体源沉积在相邻的无机粉末之间从而来维持掺杂物在涂布面上的分布的特性。
作为具有这种特性的增粘剂，适合使用例如主要成分中含有纤维素或其衍生物的增粘剂。而使用羟丙基纤维素来作为增粘剂则更为理想。
无机粉末具有：在将两个半导体基板叠层时，通过增粘剂来调整半导体基板的面方向上相邻的无机粉末之间的间隔，从而来调整两个半导体基板之间的间隔的面方向上的分布的特性。
另外，无机粉末还具有：在将掺杂物加热至高于第一温度的，会生成掺杂物扩散供给源的第二温度后，在将通过第二温度加热从而接合的两个半导体基板置于剥离液中时，通过维持两个半导体基板之间的间隔，来使剥离液浸透在两个半导体基板之间的特性。
作为具有这种特性的无机粉末，适合使用例如主成分中含有从由Si、SiO2、SiC以及Si3N4构成的群中选取的至少一种物质的无机粉末。
另外，作为具有将通过无机粉末接合的半导体基板剥离的特性的剥离液，适合使用例如氟酸等液体。
(半导体掺杂物液体源的制造方法)
接着，将对用于制造已述的半导体掺杂物液体源的制造方法进行说明。图6是实施例二涉及的半导体掺杂物液体源的制造方法流程图。图7是实施例二涉及的半导体掺杂物液体源的制造方法中，用于说明P型半导体掺杂物液体源的制造方法的说明图。
如图6所示，首先，生成将含有掺杂物的化合物(水溶液)、用于溶解该化合物的有机溶剂、以及溶解于有机溶剂(溶解工序)，并将粘性付与半导体掺杂物液体源的增粘剂混合后的混合液(混合工序)(步骤S1)。
并且，如图7所示，在生成P型半导体掺杂物液体源的混合液时，例如将粉末状的乳酸铝混合于水中，通过水浴使乳酸铝完全溶解于水，从而生成乳酸铝液。此时，如图7所示，通过一边搅拌一边水浴就能够缩短乳酸铝的溶解时间。相比有机溶剂，乳酸铝更加易溶解于水。通过在将乳酸铝溶解于易溶解的水后与有机溶剂混合，就能够正确地来生成混合液。
另外，如图7所示，将粉末状的硼酸混合于乙醇中，通过水浴使硼酸完全溶解于乙醇，从而生成硼酸液。此时，如图7所示，通过一边搅拌一边水浴就能够缩短硼酸的溶解时间。
并且，如图7所示，通过将乳酸铝液、硼酸液、有机溶剂、增粘剂混合，从而生成混合液。
图8是实施例二涉及的半导体掺杂物液体源的制造方法中，用于说明N型半导体掺杂物液体源的制造方法的说明图。
如图8所示，在生成P型半导体掺杂物液体源的混合液时，例如通过将焦磷酸、有机溶剂、增粘剂混合从而生成混合液。
在生成混合液后，如图6所示，为了使混合液的粘性稳定，将混合液在预先设定的时间和规定的气氛下进行保存(步骤S2)。
在将混合液保存后，将具有比掺杂物更大直径的无机粉末混合于混合液中(步骤S3)。这样，就能够得到半导体掺杂物液体源。
(半导体装置的制造方法)
接下来，对使用已述的半导体掺杂物液体源的半导体装置的制造方法进行说明。
图9是实施例二涉及的半导体装置的制造方法流程图。图10是实施例二涉及的半导体装置的制造方法中，展示下滴工序的概略截面图。
首先，如图9所示，将半导体掺杂物液体源下滴在半导体基板上(步骤S11)。例如，如图10所示，将半导体基板2载置在涂布头3上，并通过喷嘴4从上方将P型半导体掺杂物液体源1-P下滴在半导体基板2的涂布面2a上。并且，如图10所示，在P型半导体掺杂物液体源1-P中，含有混合后的P型掺杂物11-P、有机溶剂12、增粘剂13、以及无机粉末14。P型半导体掺杂物液体源1-P中可以进一步含有水和乙醇。半导体基板2例如为硅单结晶基板。半导体基板2上也可以是掺杂物已扩散。
图11是实施例二涉及的半导体装置的制造方法中，继图10后的，展示涂布工序的概略截面图。
在将半导体掺杂物液体源下滴后，如图9所示，将下滴的半导体掺杂物液体源涂布在半导体基板上(步骤S12)。例如，如图11所示，通过使涂布头3沿旋转方向r旋转，使半导体基板2的涂布面2a上的P型半导体掺杂物液体源1-P伴随载置在涂布头3上的半导体基板2一同旋转。P型半导体掺杂物液体源1-P会从涂布面2a的中心一侧向周围一侧流动，最终被涂布在整个涂布面2a上。
此时，依靠通过增粘剂13付与P型半导体掺杂物液体源1-P的粘性，就能够调整无机粉末14向半导体基板2的周围一侧移动的速度。通过这样，就能够调整沿涂布面2a的面方向d上的相邻的无机粉末14之间的间隔i。通过调整无机粉末14之间的间隔i，就能够调整P型掺杂物11-P在涂布面2a上的分布。例如，通过将相邻的无机粉末14之间的间隔i调整为均等，就能够将P型掺杂物11-P在涂布面2a上的分布调整为均等。
图12是实施例二涉及的半导体装置的制造方法中，继图11后的，展示干燥工序的概略截面图。
在涂布半导体掺杂物液体源后，如图9所示，使涂布在半导体基板上的半导体掺杂物液体源干燥(步骤S13)。例如，如图12所示，将涂布有P型半导体掺杂物液体源1-P的半导体基板2载置在内置有发热体的烘烤板5上，并将烘烤板5加热至干燥温度(第一温度)。通过这样，有机溶剂和水就几乎被蒸发。另一方面，如图12所示，增粘剂13被析出(即固化)后残留。通过增粘剂13析出，就能够通过增粘剂13来稳定地维持相邻无机粉末14之间的间隔i。通过这样，就能够维持P型掺杂物11-P在涂布面2a上的分布。
在使半导体掺杂物液体源干燥后，利用同样的工序(步骤S11～S13)，以半导体基板2的涂布面2a的相反侧的表面为新的涂布面，使用掺杂物的导电类型不同的半导体掺杂物液体源。
通过这样，就能够在半导体基板2上形成含有无机粉末14以及P型掺杂物11-P的扩散源覆盖膜。
图13是实施例二涉及的半导体装置的制造方法中，继图12后的，展示叠层工序的概略截面图。
在使半导体基板正反两面的涂布面上的半导体掺杂物液体源干燥后，如图9所示，将多个半导体基板叠层(步骤S14)。例如，如图13所示，将多个半导体基板2叠层，从而使相同导电类型的半导体掺杂物液体源的涂布面之间相向。在图13中，符号11-N表示N型掺杂物。
当相邻的无机粉末14之间的间隔未被调整时，因无机粉末14分布上的不均衡，可能会在局部出现半导体基板2之间不存在无机粉末14的部位。此情况下，在局部上不存在无机粉末14的部位上，就会因半导体基板2的重力导致半导体基板2之间的间隔变窄。这样一来，半导体基板2之间的间隔在面方向上就会变得不均衡，从而半导体基板2之间的掺杂物在面方向上的配置状态也会变得不均衡。其结果就是，难以维持掺杂物扩散的均衡性。
相对于此，在本实施方式中，由于在面方向d上的相邻无机粉末14之间的间隔通过增粘剂13被调整，因此无机粉末14就能够调整多个半导体基板2之间的间隔在面方向上的分布。例如，无机粉末14能够将多个半导体基板2之间的间隔在面方向上的分布调整为均衡分布。
由于能够提高半导体基板2之间的间隔在面方向上的分布的均衡性，因此就能够提高半导体基板2之间的掺杂物在面方向上的配置均衡性。其结果就是，能够提高掺杂物扩散的均衡性。
接着，图14是实施例二涉及的半导体装置的制造方法中，继图13后的，展示烧成工序的概略截面图。图15是实施例二涉及的半导体装置的制造方法中，展示扩散流程中温度变迁的图表。
在将半导体基板叠层后，如已述的图9所示，实施将不需要的物质去除的烧成工序(步骤S15)。例如，如图14所示，加工叠层后的半导体基板2按烧成温度进行加热后去除增粘剂13。具体来说，如图15所示，对叠层后的半导体基板2按固定的烧成温度Ta以及固定的时间t1来进行加热来啊去除增粘剂13。此时，由于咋爱P型半导体掺杂物液体源1-P涂布时已通过增粘剂3对无机粉末14之间的间隔进行了调整，因此就能够将P型掺杂物11-P尽量均衡地配置在半导体基板2的表面上。
图16是实施例二涉及的半导体装置的制造方法中，继图14后的，展示沉积工序的概略截面图。
在烧成后，如图9所示，实施将掺杂物玻璃化后生成扩散供给源的成绩沉积工序(步骤S16)。
例如，如图16所示，通过将P型掺杂物11-P加热至沉积温度(例如，实施例一的第二温度中所包含的温度)，从而将P型掺杂物11-P玻璃化后生成扩散供给源。具体来说，如图15所示，通过按照比烧成温度Ta更高的固定的沉积温度Tb，并以比烧成时间t1更长的时间t2，来对P型掺杂物11-P进行加热，从而将P型掺杂物11-P制作成扩散供给源。此时，P型掺杂物11-P会扩散至较浅的位置上。
此时，由于在P型半导体掺杂物液体源1-P涂布时，相邻无机粉末14之间的间隔已通过增粘剂13被调整，因此就能够将P型掺杂物11-P尽量均衡的配置在半导体基板2的表面上。这样一来，就能够使P型掺杂物11-P尽量均衡的扩散。这一点对于N型掺杂物11-N也是一样的。
另外，此时上下两块半导体基板2会被接合从而变为块体状态。
图17是实施例二涉及的半导体装置的制造方法中，继图16后的，展示扩散工序的概略截面图。
在实施沉积工序后，如图9所示，实施使掺杂物扩散至规定深度的扩散工序(步骤S17)。例如，如图17所示，通过将P型掺杂物11-P加热至扩散温度(例如，实施例一的第二温度中所包含的温度)，从而使P型掺杂物11-P扩散至规定的深度。具体来说，如图15所示，通过按照比沉积温度Tb更高的固定的扩散温度Tc，并以比沉积时间t2更长的时间t3，来对P型掺杂物11-P进行加热，从而使P型掺杂物11-P扩散至规定的深度。这一点对于N型掺杂物11-N也是一样的
图18是实施例二涉及的半导体装置的制造方法中，继图17后的，展示浸渍工序的概略截面图。
在实施扩散工序后，如图9、图18所示，在该剥离工序中，将叠层后的半导体基板2浸渍在剥离液6中(步骤S18)。此时，如图18所示，由于半导体基板2之间的间隔已通过无机粉末14来维持，因此剥离液6就能够从最外周的无机粉末14的部位轻松浸透至中心一侧。
通过这样，就能够促进半导体基板2之间的剥离从而缩短剥离时间。
在浸渍于剥离液后，如图9所示，将半导体基板2洗净，干燥后从叠层状态进行剥离(步骤S19)。
下面，将对本实施例二所具有的作用进行说明。
如上述般，本实施例涉及的半导体掺杂物液体源含有混合后的：含有掺杂物的化合物、用于溶解化合物的有机溶剂、溶解于有机溶剂并将粘性付与半导体掺杂物液体源的增粘剂、以及具有比掺杂物更大直径的无机粉末。
增粘剂具有：在将半导体掺杂物液体源涂布在半导体基板的涂布面上时，通过将粘性付与半导体掺杂物液体源，从而在调整在沿涂布面的面方向上相邻的无机粉末之间的间隔后，对掺杂物在涂布面上的分布进行调整，并通过使半导体掺杂物液体源加热至使其干燥的第一温度，伴随着有机溶剂的蒸发，使半导体掺杂物液体源沉积在相邻的无机粉末之间从而来维持掺杂物在涂布面上的分布的特性。
无机粉末具有：在将多个半导体基板叠层时，通过增粘剂来调整半导体基板的面方向上相邻的无机粉末之间的间隔，从而来调整多个半导体基板之间的间隔的面方向上的分布，并在将掺杂物加热至高于第一温度的，会生成掺杂物扩散供给源的第二温度后，在将通过第二温度加热从而接合的多个半导体基板置于剥离液中时，通过维持多个半导体基板之间的间隔，来使剥离液浸透在多个半导体基板之间的特性。
这样一来，根据本发明，就能够：在涂布半导体掺杂物液体源时，通过增粘剂的粘性来调整掺杂物在涂布面上的分布，在将半导体掺杂物液体源加热至使其干燥的第一温度时，增粘剂被析出在相邻的无机粉末之间从而来维持掺杂物在涂布面上的分布，在将多个半导体基板叠层时，通过增粘剂的粘性来调整面方向上的无机粉末之间的间隔，从而来调整多个半导体基板之间的间隔的面方向上的分布，并在将多个半导体基板置于剥离液中时，通过维持多个半导体基板之间的间隔，来使剥离液浸透在多个半导体基板之间。
通过这样，就能够在确保掺杂物扩散的均衡性的同时，缩短半导体基板剥离所需的时间，从而提升半导体装置的制造效率。
另外，在掺杂薄膜中，为了避免因大量有机粘合剂(binder)所导致气体急剧产生后引发异常燃烧，有必要按固定温度对掺杂薄膜进行预焙。不过，在半导体掺杂物液体源中，由于使用了不会引发异常燃烧的有机溶剂，因此就不需要在烧成前进行预焙。这样一来，就能够压缩工序数量从而进一步提升制造效率。
(变形例)
除了上述实施例以外，本发明还能够适用多种变形例。
图19是变形例涉及的半导体掺杂物液体源的制造方法流程图。例如，如图19所示，在制造半导体掺杂物液体源时，可以在保存混合液之前对其进行搅拌(步骤S4)。通过搅拌混合液，就能够进一步稳定增粘剂的粘度。而通过稳定增粘剂的粘度，在制造半导体装置时，就能够更加有效地确保掺杂物扩散的均衡性。
另外，相对于半导体掺杂物液体源整体的无机粉末的质量浓度(wt％)可以低于相对于半导体掺杂物液体源整体的增粘剂的质量浓度(wt％)。
此时，当无机粉末的质量浓度高于增粘剂的质量浓度时，由于增粘剂无法发挥合适的粘性从而导致半导体掺杂物液体源难以延展开，因此即便想要获得期望的粘性从而对增粘剂的材料进行选定，也很难正确地来调整增粘剂的粘度。
相对于此，当无机粉末的质量浓度低于增粘剂的质量浓度时，由于增粘剂能够发挥合适的粘性，从而通过对增粘剂的材料进行选定，就能够正确地来调整增粘剂的粘度。
另外，相对于半导体掺杂物液体源整体的无机粉末的质量浓度可以低于相对于半导体掺杂物液体源整体的有机溶剂的质量浓度。
此时，当无机粉末的质量浓度高于有机溶剂的质量浓度时，由于会显著有损半导体掺杂物液体源的流动性，因此即便增加对流动体付加粘性的增粘剂，也会因用于付与粘性的流动体(有机溶剂)过少，从而导致增粘剂无法发挥合适的粘性。
因此，即便想要获得期望的粘性从而对增粘剂的材料进行选定，也很难正确地来调整增粘剂的粘度。相对于此，当无机粉末的质量浓度低于有机溶剂的质量浓度时，由于能确保用于付与粘性的足够的有机溶剂，因此增粘剂就能够发挥合适的粘性。这样一来，通过对增粘剂的材料进行选定，就能够正确地来调整增粘剂的粘度。
另外，也可以将已述的实施例一、实施例二、以及变形例中涉及的半导体装置的制造方法所涉及的发明分别进行组合后来实施。
以上，就本发明的具体实施方式进行了说明，这些实施方式是作为举例而提示的，并没有限定发明范围的意图。这些实施方式可以被其他的各种形态所实施，并且可以在不脱离发明要旨的范围内进行种种的省略、替换、以及更改。这些实施方式或是其变形例是包含于发明范围或要旨中的，同时，也是包含于与权利要求书所记载的发明相均等的范围中的。
符号说明
Z 半导体掺杂物液体源
X 半导体基板
A 水溶液
S 扩散源覆盖膜
Sa 扩散源覆盖膜
Y 扩散层
1-P P型半导体掺杂物液体源
1-N N型半导体掺杂物液体源
11-P P型掺杂物
11-N N型掺杂物
12 有机溶剂
13 增粘剂
14 无机粉末
Claims (15)
1.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，包括：
溶解工序，将乳酸铝溶于水后制作水溶液；
混合工序，制造所述水溶液与有机溶剂混合后的混合液，并制造含有所述混合液的半导体掺杂物液体源；
涂布工序，在进行所述混合工序后，将含有所述水溶液的所述半导体掺杂物液体源涂布在半导体基板上，从而在所述半导体基板上形成扩散源覆盖膜；
烧成工序，在进行所述涂布工序后，在第一气氛中，对所述半导体基板按第一温度进行加热处理，从而对所述扩散源覆盖膜中的至少所述有机溶剂进行烧成；以及
扩散工序，在进行所述烧成工序后，在第二气氛中，对所述半导体基板按高于所述第一温度的第二温度进行加热处理，使所述扩散源覆盖膜中含有的铝在所述半导体基板上扩散，从而在半导体基板上形成扩散层。
2.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：
其中，所述有机溶剂具有不会使所述乳酸铝溶解的特性。
3.根据权利要求2所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：
所述有机溶剂为乙醇、丙酮、丙醇、或酒精中的任意一种。
4.根据权利要求3所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：
其中，所述烧成工序中的所述第一气氛为氧化气氛。
5.根据权利要求4所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：
其中，所述扩散工序中的所述第二气氛为所述氧化气氛。
6.根据权利要求5所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：
其中，所述氧化气氛为含氧气氛。
7.根据权利要求6所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：
其中，所述涂布工序通过旋涂法将所述半导体掺杂物液体源涂布在半导体基板上。
8.根据权利要求7所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：
其中，所述烧成工序中的所述第一温度在400℃～600℃范围内。
9.根据权利要求8所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：
其中，所述扩散工序中的所述第二温度在1000℃～1300℃范围内。
10.根据权利要求7所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：
其中，所述半导体基板为N型硅晶片。
11.根据权利要求10所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，进一步包括：
剥离工序，在进行所述扩散工序后，将残存在所述半导体基板上的膜通过剥离液剥离。
12.根据权利要求11所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：
其中，所述剥离液为氟酸。
13.根据权利要求11所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：
其中，所述半导体掺杂物液体源进一步含有：溶解于所述有机溶剂并且将粘性付与所述半导体掺杂物液体源的增粘剂、以及多种无机粉末，
在所述烧成工序中，在将两个所述半导体基板相向从而使所述两个所述半导体基板的所述扩散源覆盖膜接触的状态下，在所述第一气氛中，对所述两个所述半导体基板按所述第一温度进行加热处理，
在所述扩散工序中，在所述第二气氛中，对所述两个所述半导体基板按所述第二温度进行加热处理，
所述无机粉末具有：在将所述两个所述半导体基板叠层时，通过所述增粘剂来调整所述半导体基板的面方向上相邻的无机粉末之间的间隔，从而来调整所述两个所述半导体基板之间的间隔的面方向上的分布的特性，
所述无机粉末还具有：在将掺杂物加热至高于所述第一温度的，会生成掺杂物扩散供给源的所述第二温度后，在将通过所述第二温度加热从而接合的所述两个所述半导体基板置于所述剥离液中时，通过维持所述两个所述半导体基板之间的间隔，来使所述剥离液浸透在所述两个所述半导体基板之间的特性，
在所述剥离工序中，相向的所述两个所述半导体基板是分离的。
14.根据权利要求13所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：
其中，所述增粘剂的主要成分含有：纤维素、纤维束衍生物、或羟丙基纤维素。
15.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：
其中，在所述涂布工序与所述烧成工序之间进行预焙，按低于所述第一温度的第三温度对所述半导体基板进行加热处理，从而使所述扩散源覆盖膜中的至少所述有机溶剂以及所述水蒸发。
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