DE2920673A1 - Schichtbildende loesung - Google Patents
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Description
- "Schichtbildende Lösung
- Die Erfindung betrifft eine schichtbildende Lösung zur Herstellung wenigstens einer dotierten oder undotierten Oxidschicht auf einem Substrat durch Hydrolyse einer Silizium- oder Zinn oder Titanverbindung in der Lösung oder durch Hydrolyse während des Aufbringens auf das Substrat.
- Solche Oxidschichten werden üblicherweise durch Aufschleudern der Lösung auf das Substrat, beispielsweise auf eine Halbleiteroberfläche, herge stel Diese Technik wird als spin-on-Technik bezeichnet, weshalb die damit hergestellten Schichten auch spin-on-Schichten genannt werden.
- Es sind bereits eine Reihe von schichtbildenden Lösungen sowie Verfahren zur Herstellung solcher Schichten bekannt.
- In der DE-AS 20 13 576 wird z.B. ein Verfahren beschrieben, bei dem 5 die Schichtherstellung eine Acetatverbindung des Silizium verwendet wird. Diese Verbindung wird auf eine Halbleiterscheibe aufgebracht und durch Wärmebehandlung in Kieselsäure umgesetzt.
- Ein weiteres Verfahren ist aus der DE-OS 22 62 021 bekannt.
- Die Grundsubstanz ist hier ein alkoholisches Kieselsol aus dem unter Zugabe von Phosphorsäure als Dotierstoff die Dotirlösung hergestellt wird.
- Aus der DE-OS 23 40 111 ist weiterhin ein flüssiges Dotiermittel insbesondere für Halbleiter bekannt, das als wesentliche Bestandteile Äthanol, Wasser, Glycerin, Äthylacetat, Tetraäthylorthosilicat und mindestens ein Dotiermittel enthält.
- Ein weiteres flüssiges Dotierungsmittel ist aus der DE-OS 24 47 204 bekannt. Hierbei wird ein Kieselsäureester in einem Lösungsmittel gelöst und mit einer sauren Lösung des Dotxrstoffs in Wasser umgesetzt. Das Lösungsmittel für den Kieselsäureester dient zugleich als Lösungsvermittler mit der wässrigen Phase.
- Allen hier verwendeten Lösungen haftet jedoch der Nachteil an, daß die damit hergestellten Schichten von ihrer Unterlage abplatzen, wenn zuvor die aufgeschleuderten Schichten in feuchter Luft gelagert wurden.
- Beim Einsatz derartiger Lösungen in der Halbleitertechnik ist es notwendig, daß die aufgeschleuderte Schicht Niveauunterschiede in der Oberfläche überbrückt. Dies kann zwar dadurch erreicht werden, daß die aufgeschleuderte Schicht möglichst dünn gemacht wird, Dann muß man aber befürchten, daß bei längeren Diffusionen eine Verarmung der Quelle eintritt. Andererseits wurde festgestellt, daß beim Liegen beschichteter Scheiben an feuchter Luft Wasser auf der Schicht kondensiert. Diese Kondensation findet w mugsweise an den Kanten statt. Es hat sich ferner herausgestellt, daß bei einem nachfolgenden Diffusionsprozeß die Schicht gerade an diesen Stellen aufbricht und Blasen bildet. Wohl deshalb, weil durch das Wasser die platischen Eigenschaften der Schicht verändert werden.
- Eine offene Lagerung der beschichteten Scheiben ist für eine rationelle Fertigung eine unabdingbare Forderung. Die Lagerung muß zumindest so lange erlaubt sein, bis alle Scheiben einer Diffusionscharge vollständig beschichtet sind. Das bedeutet, daß die erste Schicht solange aufbewahrt werden muß, bis der Rest der Charge beschichtet ist und ein Diffusionsboot füllt, um gemeinsam diffundiert zu werden. Die Lagerung an feuchter Luft ist deswegen gefordert, weil bei Ausschalten der Umgebungseinflüsse ein erhöhter apparativer Aufwand nötig wäre. Die relative Luftfeuchtigkeit kann z.B im süddeutschen Raum in den Sommermonaten bis zu 70% betragen, Auch während dieser Zeit muß eine Fertigung mit zeichbleibender Qualität möglich sein. Daraus resultiert die Forderung nach Stabilität der Schicht beim Lagern in feuchter Luft.
- Die bekannten Lösungen erfüllen diese Forderung insbesondere bei hohen Dotierstoffkonzentrationen nicht.
- Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde eine schichtbildende Lösung zur Herstellung dotierter oder undotierter Oxidschichten anzugeben, welche auch bei offener Lagerung insbesondere bei feuchter Luft weich und elastisch bleiben.
- Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Lösung wenigstens ein hochsiedendes Glycol enthält.
- Hochsiedendes Glycol ist im vorliegenden Fall besonders geeignet, da diese Substanz bei Raumtemperatur noch nicht verdampft und erst während des Einschiebens in den Diffusionsofen aus der aufgeschleuderten Sicht ausgetrieben wird.
- Zudem kann dieser Anteil mengenmäßig so gering sein, daß die sonstigen Eigenschaften der schichtbildenden Lösung nicht beeinflußt werden. Diese vorteilhaften Eigenschaften der Lösung können noch durch die Zugabe einer Reihe von schwerflüchtigen Stoffen die mit zunehmender Temperatur nacheinander ausgetrieben werden, noch weiter verbessert werden. Dadurch wird ein plötzlicher Lösungsmittelverlust bei Erreichen einer bestimmten Temperatur vermieden. Die Schicht wird während des Aufheizungsvorgangs ganz allmählich von den noch anhaftenden Lösungsmittelresten befreit. Es versteht sich, daß alle Zusätze in der Ausgangslösung löslich sein müssen.
- Die vorteilhafte Zusammensetzung der schichtbildenden Lösung ist in dem nachfolgenden Beispiel angegeben: 7,5 Vol.-Teile Kieselester 20 Vol.-Teile Methanol 7 Vol.-Teile Diacetonalkohol 1 Vol.-Teil Diäthylenglyco lmonobutylätheracetat 1 Vol.-Teil Benzylalkohol 1 Vol.-Teil Polypropylenglycol 7,5 Vol.-Teile 3 M Phosphorsäure Die drei Zusätze Diäthylenglycolmonobutylätheracetat, Benzylalkohol und Diacetonalkohol haben unterschiedliche Siedepunkte und werden daher nacheinander verflüchtigt.
- Hauptkomponente ist jedoch immer ein hochsiedendes Glycol, wie z.B. Polypropylenglycol. Die übrigen Zusätze können die Schichtbildung mir verbessern, sofern bereits Polypropylenglycol vorhanden ist, allein können sie das Abplatzen der Schicht beim Lagern nicht verhindern.
- Natürlich können diese Zusätze durch andere mit entsprechenden Eigenschaften ausgetauscht werden. An der erwünschten Wirkung ist maßgeblich die Flüchtigkeit der Verbindung beteiligt. Für eine gute Schichtbildung müssen aber auch noch andere Eigenschaften, wie Löslichkeit, Viskosität und Oberflächenspannung berücksichtigt werden.
- Die vorteilhaften Eigenschaften des hochsiedenden Glycols zeigen sich nicht nur bei solchen schichtbildenden Lösungen, die der im obigen Beispiel beschriebenencZusammensetzung entsprechen. Auch bei den bekannten, d.h. also etwa zum Stand der Technik genannten schichtbildenden Lösungen kann hochsiedendes Glycol als stabilisierende Komponente bei der Lagerung an feuchter Luft zur Anwendung kommen.
- Im Prinzip sind derart hergestellte Lösungen zur Beschichtung beliebiger Substanzen geeignet. Als besonders vorteilhaft haben sie sich jedoch in der Halbleitertechnologie zur Herstellung dotierter oder undotierter SiO2-Schichten auf Halbleiteroberflächen erwiesen.
- Die Beschreibung erfolgte im wesentlichen am Beispiel einer Siliziumverbindung als schichtbildender Komponente.
- Der Zusatz von hochsiedenden Glycolen ist jedoch auch bei anderen schichtbildenden Lösungen möglich und trägt zu deren Verbesserung bei. Solche schichtbildenden Komponenten können z.B. aus Zinn- oder Titanverbindungen bestehen.
Claims (5)
- Patentansprüche 1. Schichtbildende Lösung zur Herstellung wenigstens einer dotierten oder undotierten Oxidschicht auf einem Substrat durch Hydrolyse einer Silizium- oder Zinn- oder Titanverbindung in der Lösung oder durch Hydrolyse während des Aufbringens auf das Substrat, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung wenigstens ein hochsiedendes Glycol enthält.
- 2. Schichtbildende Lösung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als hochsiedendes Glycol Polyäthylenglycol oder Polypropylenglycol mit einem Polymerisationsgrad von 400 - 1200 vorgesehen ist.
- 3. Schichtbildende Lösung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des hochsiedenden Glycols in der Lösung 0,1 - 5% beträgt.
- 4. Schichtbildende Lösung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Siliziumverbindung ein Orthoäthylkieselsäureester ist, der zusammen mit einer sauren wässrigen Phase mit oder ohne Dotierstoff in einem Lösungsvermittler aufgelöst ist.
- 5. Schichtbildende Lösung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung zur Herstellung wenigstens einer dotierten oder undotierten Oxidschicht auf einem Halbleitersubstrat verwendet wird.
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3142383A1 (de) * | 1980-10-30 | 1982-07-22 | Central Glass Co., Ltd., Ube, Yamaguchi | Verfahren zur herstellung von glas aus einer metallalkoholat-loesung |
| EP0280085A1 (de) | 1987-02-13 | 1988-08-31 | Hoechst Aktiengesellschaft | Beschichtungslösung und Verfahren zur Erzeugung glasartiger Schichten |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2519360A1 (de) * | 1974-08-01 | 1976-02-12 | Silec Semi Conducteurs | Aluminiumhaltiges mittel und ein verfahren zu seinem auftragen auf ein substrat |
-
1979
- 1979-05-22 DE DE2920673A patent/DE2920673C2/de not_active Expired
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2519360A1 (de) * | 1974-08-01 | 1976-02-12 | Silec Semi Conducteurs | Aluminiumhaltiges mittel und ein verfahren zu seinem auftragen auf ein substrat |
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| EP0280085A1 (de) | 1987-02-13 | 1988-08-31 | Hoechst Aktiengesellschaft | Beschichtungslösung und Verfahren zur Erzeugung glasartiger Schichten |
| US4842901A (en) * | 1987-02-13 | 1989-06-27 | Hoechst Aktiengesellschaft | Coating solution and process for producing glassy layers |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2920673C2 (de) | 1987-01-15 |
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