CN111370304B - 一种硼铝源及其配置方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种硼铝源,包括重量百分比为8‑25%的硼化合物,重量百分比为1‑3%的铝化合物,重量百分比为0.2‑1%的硅化合物,其余为溶剂。本发明还提供了一种配置硼铝源的方法,将硼源原料和溶剂放入同一容器中,制得过饱和的硼化合物溶液;将铝源原料和溶剂放入同一容器中,制得铝化合物溶液;将硅化合物原料和溶剂放入同一容器中,制得硅化合物;将过饱和的硼化合物溶液、铝化合物溶液和硅化合物溶液混合。本发明提供的硼铝源的配置方法,加入二氧化硅使制得的硼铝源变得更浓稠,更易涂匀,并且使用该硼铝源进行扩散,可有效降低硅片两面的方阻,降低正向压降并提高硅片的Trr值,扩散合格率高,提升硅片电性能。
Description
技术领域
本发明涉及半导体硅片制造技术领域,尤其是涉及一种硼铝源及其硼铝源的制备方法。
背景技术
在电子元器件制造领域,硅片是一种被广泛使用的半导体材料,高压二极管就是用半导体材料三英寸硅片为主要原料生产的。行业内硅片的制作大多会用到扩散工艺形成PN结,目前业内使用的扩散硼铝源为外购产品,外购的硼铝源无需配液,可直接使用,但是外购硼铝源硼含量较低,常常为7%左右,并且在使用过程中析出较多,扩散后硅片P面方块电阻(方阻)较大;正向压降Vf较大;均匀性较差,硼铝结更平坦,影响制得硅片的性能参数。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种硼铝源及其配置方法,配置简单,制得产品的性能参数得到大大提升。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:一种硼铝源,包括重量百分比为8-25%的硼化合物,重量百分比为1-3%的铝化合物,重量百分比为0.2-1%的硅化合物,其余为溶剂。
以上技术方案优选的,所述硼化合物为氧化硼、硝酸硼或硼酸,优选的,所述硼化合物为氧化硼。
以上技术方案优选的,所述铝化合物为氧化铝、硝酸铝或氯化铝,优选的,所述铝化合物为硝酸铝。
以上技术方案优选的,所述硅化合物为二氧化硅。
以上技术方案优选的,所述溶剂为醇类或醚类或醇醚类的混合。
本发明又一目的是提供一种配置硼铝源的方法,包括:
步骤一、将硼源原料和所述溶剂放入同一容器中,制得过饱和的硼化合物溶液;
步骤二、将铝源原料和所述溶剂放入同一容器中,制得铝化合物溶液;
步骤三、将硅化合物原料和所述溶剂放入同一容器中,制得硅化合物溶液;
步骤四、将所述过饱和的硼化合物溶液、所述铝化合物溶液和所述硅化合物溶液混合。
以上技术方案优选的,所述步骤一中加入40-150g所述硼源原料,350-450ml所述溶剂,优选的,所述硼源原料为氧化硼粉末、硝酸硼粉末或硼酸粉末。
以上技术方案优选的,所述步骤二中加入30-70g所述铝源原料,200-300ml所述溶剂,优选的,所述铝源原料为氧化铝粉末、硝酸铝粉末或氯化铝粉末。
以上技术方案优选的,所述步骤三中加入5-15g所述硅化合物原料,250-350ml所述溶剂,优选的,所述硅化合物为纳米二氧化硅。
以上技术方案优选的,所述步骤四中所述过饱和的硼化合物溶液、所述铝化合物溶液和所述硅化合物溶液按体积比为20-30:2-4:3-8混合。
本发明具有的优点和积极效果是:本发明提供的硼铝源的配置方法简单易操作,加入二氧化硅溶液,使制得的硼铝源变得更浓稠,更易涂匀,并且使用该硼铝源进行扩散,可有效降低硅片两面的方阻,降低正向压降并提高硅片的Trr(反向恢复时间)值,硅片扩散合格率高,有效提升硅片性能质量;随用随配,有效减少硼的析出,使用更加方便。
具体实施方式
本发明的实施例描述如下,但是本发明不限于此。
本发明提供一种硼铝源,包括重量百分比为8-25%的硼化合物,重量百分比为1-3%的铝化合物,重量百分比为0.2-1%的硅化合物,其余为溶剂。
其中,硼化合物为氧化硼、硝酸硼或硼酸,铝化合物为氧化铝、硝酸铝或氯化铝,经过大量实验发现氧化硼和硝酸铝效果最好,本实施例优选的硼化合物选用氧化硼,铝化合物选用硝酸铝。硅化合物为二氧化硅。
溶剂为醇类或醚类或醇醚类的混合,例如乙醇或乙二醇乙醚或乙醇与乙二醇乙醚的混合液等。
本发明又一目的是提供一种配置硼铝源的方法,包括:
步骤一、将硼源原料和溶剂放入同一容器中,制得过饱和的硼化合物溶液;
步骤二、将铝源原料和溶剂放入同一容器中,制得铝化合物溶液;
步骤三、将硅化合物原料和溶剂放入同一容器中,制得硅化合物溶液;
步骤四、将过饱和的硼化合物溶液、铝化合物溶液和硅化合物溶液混合。
步骤一中加入40-150g硼源原料,350-450ml溶剂,优选的,硼源原料为氧化硼粉末、硝酸硼粉末或硼酸粉末。步骤二中加入30-70g铝源原料,200-300ml溶剂,优选的,铝源原料为氧化铝粉末、硝酸铝粉末或氯化铝粉末。
步骤三中加入5-15g硅化合物原料,250-350ml溶剂,硅化合物为二氧化硅,优选的选取纳米二氧化硅为原料。
步骤四中过饱和的硼化合物溶液、铝化合物溶液和硅化合物溶液按体积比为20-30:2-4:3-8混合。
下面结合实施例对本发明具体实施方法进行介绍:
实施例一
本实施例的硼铝源包括氧化硼、硝酸铝、二氧化硅和乙二醇乙醚,其中氧化硼重量百分比为18%,硝酸铝重量百分比为2%,二氧化硅重量百分比为0.5%,其余为乙二醇乙醚。
该硼铝源通过下述方法配置得到:
步骤一、用量杯量取350-450ml的乙二醇乙醚,用电子天平称取60-120g的氧化硼粉末;氧化硼粉末与乙二醇乙醚倒入磙胶机专用容器中,搅拌3-5h,转速为120r/min,在氮气柜中静置4-5h,得到过饱和的氧化硼溶液;
步骤二、用量杯量取200-300ml的乙二醇乙醚,用电子天平称取40-50g的硝酸铝粉末;硝酸铝粉末与乙二醇乙醚倒入磙胶机专用容器中,搅拌0.5-2h,转速为120r/min,在氮气柜中静置0.5-2h,得到硝酸铝溶液;
步骤三、用量杯量取250-350ml的乙二醇乙醚,用电子天平称取5-15g的纳米二氧化硅粉末;二氧化硅粉末与乙二醇乙醚倒入行星搅拌器专用容器中,搅拌90-150s,转速为180r/min,得到二氧化硅悬浊液;
步骤四、用量杯量取40-60ml过饱和氧化硼溶液的上清液、4-8ml硝酸铝溶液与6-16ml二氧化硅悬浊液混合均匀,待用。混合时,对于体积少的溶液可以手动混合,为了使氧化硼融入的更多,可以使用在40-60℃水浴恒温加热的磁力搅拌器中搅拌4-10min,搅拌速度为15-20HZ;也可以在40-60℃水浴恒温加热的超声波清洗机中超声15-30min。由于融入更多的氧化硼,应用通过磁力搅拌器和超声波清洗机混合的硼铝源比手动混合的硼铝源扩散出来的硅片电学性能要好。
实施例二
本实施例的硼铝源包括氧化硼、硝酸铝、二氧化硅和乙二醇乙醚,其中氧化硼重量百分比为25%,硝酸铝重量百分比为3%,二氧化硅重量百分比为0.2%,其余为乙二醇乙醚。
该硼铝源通过下述方法配置得到:
步骤一、用量杯量取350-450ml的乙二醇乙醚,用电子天平称取100-150g的氧化硼粉末;氧化硼粉末与乙二醇乙醚倒入磙胶机专用容器中,搅拌3-5h,转速为120r/min,在氮气柜中静置4-5h,得到过饱和的氧化硼溶液;
步骤二、用量杯量取200-300ml的乙二醇乙醚,用电子天平称取50-70g的硝酸铝粉末;硝酸铝粉末与乙二醇乙醚倒入磙胶机专用容器中,搅拌0.5-2h,转速为120r/min,在氮气柜中静置0.5-2h,得到硝酸铝溶液;
步骤三、用量杯量取250-350ml的乙二醇乙醚,用电子天平称取5-15g的纳米二氧化硅粉末;二氧化硅粉末与乙二醇乙醚倒入行星搅拌器专用容器中,搅拌90-150s,转速为180r/min,得到二氧化硅悬浊液;
步骤四、用量杯量取40-60ml过饱和氧化硼溶液的上清液、4-8ml硝酸铝溶液与6-16ml二氧化硅悬浊液混合均匀,待用。混合时,对于体积少的溶液可以手动混合,为了使氧化硼融入的更多,可以使用在40-60℃水浴恒温加热的磁力搅拌器中搅拌4-10min,搅拌速度为15-20HZ;也可以在40-60℃水浴恒温加热的超声波清洗机中超声15-30min。由于融入更多的氧化硼,应用通过磁力搅拌器和超声波清洗机混合的硼铝源比手动混合的硼铝源扩散出来的硅片电学性能要好。
实施例三
本实施例的硼铝源包括氧化硼、硝酸铝、二氧化硅和乙醇,其中氧化硼重量百分比为8%,硝酸铝重量百分比为1%,二氧化硅重量百分比为1%,其余为乙醇。
该硼铝源通过下述方法配置得到:
步骤一、用量杯量取350-450ml的乙醇,用电子天平称取40-60g的氧化硼粉末;氧化硼粉末与乙醇倒入磙胶机专用容器中,搅拌3-5h,转速为120r/min,在氮气柜中静置4-5h,得到过饱和的氧化硼溶液;
步骤二、用量杯量取200-300ml的乙醇,用电子天平称取30-40g的硝酸铝粉末;硝酸铝粉末与乙醇倒入磙胶机专用容器中,搅拌0.5-2h,转速为120r/min,在氮气柜中静置0.5-2h,得到硝酸铝溶液;
步骤三、用量杯量取250-350ml的乙醇,用电子天平称取5-15g的纳米二氧化硅粉末;二氧化硅粉末与乙醇倒入行星搅拌器专用容器中,搅拌90-150s,转速为180r/min,得到二氧化硅悬浊液;
步骤四、用量杯量取40-60ml过饱和氧化硼溶液的上清液、4-8ml硝酸铝溶液与6-16ml二氧化硅悬浊液混合均匀,待用。混合时,对于体积少的溶液可以手动混合,为了使氧化硼融入的更多,可以使用在40-60℃水浴恒温加热的磁力搅拌器中搅拌4-10min,搅拌速度为15-20HZ;也可以在40-60℃水浴恒温加热的超声波清洗机中超声15-30min。由于融入更多的氧化硼,应用通过磁力搅拌器和超声波清洗机混合的硼铝源比手动混合的硼铝源扩散出来的硅片电学性能要好。
将以上实施例制得的硼铝源用于硅片扩散,经实验测得其硼铝扩散后硅片的相关电性能参数如下表所示,其中外购硼铝源扩散后硅片的相关电性能参数作为参考:
由以上可知,实施例一、二、三扩散后硅片性能参数有显著提高,实施例三中氧化硼粉在乙醇中的溶解度不如在乙二醇乙醚中的溶解度大,实施例三不如其他实施例效果好,但是实施例三仍优于参考值。
本发明提供的硼铝源的配置方法简单易操作,加入二氧化硅溶液,使制得的硼铝源变得更浓稠,更易涂匀,并且使用该硼铝源进行扩散,可有效降低硅片两面的方阻,降低正向压降并提高硅片的Trr(反向恢复时间)值,硅片扩散合格率高,有效提升硅片性能质量。
以上对本发明的实施例进行了详细说明,但所述内容仅为本发明的较佳实施例,不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等,均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (11)
1.一种配置硼铝源的方法,其特性在于:硼铝源包括重量百分比为18-25%的硼化合物,重量百分比为1-3%的铝化合物,重量百分比为0.2-1%的硅化合物,其余为溶剂;
配置方法包括:
步骤一、将硼源原料和所述溶剂放入同一容器中,制得过饱和的硼化合物溶液;
步骤二、将铝源原料和所述溶剂放入同一容器中,制得铝化合物溶液;
步骤三、将硅化合物原料和所述溶剂放入同一容器中,制得硅化合物溶液;
步骤四、将所述过饱和的硼化合物溶液、所述铝化合物溶液和所述硅化合物溶液混合;所述步骤四中所述过饱和的硼化合物溶液、所述铝化合物溶液和所述硅化合物溶液按体积比为20-30:2-4:3-8混合,混合时采用水浴恒温加热,加热温度为40-60℃。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述硼化合物为氧化硼、硝酸硼或硼酸。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于:所述铝化合物为氧化铝、硝酸铝或氯化铝。
4.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于:所述硅化合物为二氧化硅。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述溶剂为醇类或醚类或醇醚类的混合。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述步骤一中加入40-150g所述硼源原料,350-450ml所述溶剂。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于:所述硼源原料为氧化硼粉末、硝酸硼粉末或硼酸粉末。
8.根据权利要求6所述的方法,其特征在于:所述步骤二中加入30-70g所述铝源原料,200-300ml所述溶剂。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于:所述铝源原料为氧化铝粉末、硝酸铝粉末或氯化铝粉末。
10.根据权利要求6-9任一项所述的方法,其特征在于:所述步骤三中加入5-15g所述硅化合物原料,250-350ml所述溶剂。
11.根据权利要求10所述的方法,其特征在于:所述硅化合物为纳米二氧化硅。
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2018
- 2018-12-25 CN CN201811587338.6A patent/CN111370304B/zh active Active
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Title |
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氧化硼,硝酸铝扩散源的配制与使用;张桂华;《永光半导体》;19921231;第46-47页 * |
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CN111370304A (zh) | 2020-07-03 |
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