JP2009177129A - Manufacturing method of boron-doped material for semiconductor - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inexpensive boron-doped material for a semiconductor in which quality of material is uniform, and the quantity of volatilizing boron is stable for every usage. <P>SOLUTION: This manufacturing method of a boron-doped material for a semiconductor includes processes of converting material powder containing boron-containing crystalline glass powder to slurry; providing a green sheet by molding the provided slurry; and sintering the green sheet. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体へホウ素をドーピングするためのドープ材の製造方法に関するものである。具体的には、ホウ素を含有したガラス粉末を、スラリー化し、グリーンシート成形した後に焼結してウェハ状とする半導体用ホウ素ドープ材の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for manufacturing a doping material for doping a semiconductor with boron. Specifically, the present invention relates to a method for producing a boron doping material for semiconductors in which a glass powder containing boron is slurried and green sheet-molded and then sintered to form a wafer.

従来、シリコン基材等にホウ素をドーピングするための半導体用ホウ素ドープ材としては、チッ化ホウ素粉末を焼結させてなるものやホウ素を含有するガラス成形体を結晶化させてからウェハ状に切断してなる結晶化ガラスタイプのものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。ドーピングの方法としては、酸化雰囲気下において半導体用ホウ素ドープ材の表面を加熱してBを揮発させ、対向して設置されたシリコンウェハなどの基材表面にBを堆積させ、基材内部に拡散させるという方法が採られる。 Conventionally, boron doping materials for semiconductors for doping boron into silicon substrates and the like are obtained by sintering boron nitride powder or crystallizing a glass molded body containing boron and then cutting it into a wafer. A crystallized glass type has been proposed (see, for example, Patent Document 1). As a method for doping is to heat the surface of the semiconductor for the boron dopant of B 2 O 3 is volatilized, depositing a B 2 O 3 on the surface of a substrate such as oppositely disposed silicon wafer in an oxidizing atmosphere The method of diffusing inside the substrate is employed.

半導体用ホウ素ドープ材の要求特性として、(1)ドープ材と対向してセットされたシリコンウェハなどの基材へホウ素が十分に拡散するように、加熱により材料表面からホウ素が揮発すること、(2)繰り返しの使用に耐えうること、(3)揮発するホウ素の量が使用毎に安定していること、(4)基材と同じ形状に加工することが容易であることなどがあげられる。
特開2002−93734号公報
The required properties of the boron doping material for semiconductors are as follows: (1) boron is volatilized from the material surface by heating so that boron is sufficiently diffused into a base material such as a silicon wafer set facing the doping material; 2) It can withstand repeated use, (3) The amount of volatilized boron is stable every time it is used, and (4) It is easy to process into the same shape as the substrate.
JP 2002-93734 A

チッ化ホウ素粉末焼結体からなる半導体用ホウ素ドープ材は、ホウ素の揮発量が過剰であることから、ホウ素のドーピング設備のクリーニングを頻繁に行う必要があり、またドーピング工程におけるシリコンウェハなどの基材へのダメージが大きいといった問題がある。さらに、半導体用ホウ素ドープ材は、ホウ素の揮発が十分行われるように、通常、使用前に熱処理を行うが、チッ化ホウ素粉末を焼結させてなるドープ材の場合、その熱処理を概ね使用前に毎回行う必要がある。   Boron nitride for semiconductors made of sintered boron nitride powder has an excessive volatilization amount of boron, so it is necessary to frequently clean the boron doping equipment, and the substrate such as a silicon wafer in the doping process. There is a problem that the damage to the material is large. Furthermore, boron doping materials for semiconductors are usually heat-treated before use so that the volatilization of boron is sufficiently performed. However, in the case of a doping material obtained by sintering boron nitride powder, the heat treatment is generally performed before use. Must be done every time.

一方、結晶化ガラスを用いたドープ材の場合、基材へのダメージは比較的少なく、使用前の熱処理も最初に1回行えば、その後はほとんど不要であるという利点がある。しかしながら、前記条件(3)を満たすためには、ガラスを均一に溶融して目的の形状となるように鋳込む必要がある。ところが、特に大口径のウェハを作製するために大型の鋳込み体を製造する際には、泡や鋳込み体の失透等のコントロールが難しくなってくるため均一な結晶化ガラスを得るのは困難である。また、設備等にコストがかかるという問題がある。   On the other hand, in the case of a dope material using crystallized glass, there is an advantage that damage to the base material is relatively small, and if the heat treatment before use is first performed once, it is almost unnecessary thereafter. However, in order to satisfy the condition (3), it is necessary to cast the glass so that the glass is uniformly melted to have a desired shape. However, it is difficult to obtain uniform crystallized glass, especially when manufacturing large castings to produce large-diameter wafers, because it becomes difficult to control bubbles and devitrification of the castings. is there. In addition, there is a problem that the equipment is expensive.

したがって、本発明は、材質が均一であり、揮発するホウ素の量が使用毎に安定しており、かつ安価な半導体用ホウ素ドープ材を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a boron doping material for semiconductors that is uniform in material, has a stable amount of volatilized boron for each use, and is inexpensive.

本発明者等は鋭意検討した結果、ホウ素含有結晶性ガラス粉末を、スラリー化し、グリーンシート成形した後に焼結してウェハ状とすることにより、前記課題を解決できることを見出し、本発明として提案するものである。ここで、「ホウ素含有結晶性ガラス粉末」とは、組成としてホウ素を含有するガラス粉末であって、熱処理により結晶を析出する性質を有するものをいう。   As a result of intensive studies, the present inventors have found that the above-mentioned problems can be solved by making a boron-containing crystalline glass powder into a slurry and then forming a green sheet and then sintering it to form a wafer, which is proposed as the present invention. Is. Here, “boron-containing crystalline glass powder” refers to a glass powder containing boron as a composition and having a property of precipitating crystals by heat treatment.

すなわち、本発明の半導体用ホウ素ドープ材の製造方法は、ホウ素含有結晶性ガラス粉末を含む原料粉末をスラリー化する工程、得られたスラリーを成形してグリーンシートを得る工程、およびグリーンシートを焼結する工程を含むものである。   That is, the method for producing a boron doping material for a semiconductor according to the present invention includes a step of slurrying a raw material powder containing a boron-containing crystalline glass powder, a step of forming the obtained slurry to obtain a green sheet, and a firing of the green sheet. Including the step of tying.

本発明の製造方法は、鋳込み成形されたガラス成形体を結晶化する従来の方法と異なり、グリーンシート成形されたガラス粉末の焼結および結晶化により半導体用ホウ素ドープ材を製造することを特徴としている。ここで、ガラス粉末は、ガラス原料粉末を溶融してガラス化した後、成形、粉砕、分級して得られたものが用いられる。したがって、溶融後に得られる原料ガラスが泡や脈理を含んでいたり、均一性に劣ったものであったとしても、その後、粉砕、分級、焼結の工程を経ることにより、これらの問題が解消され、均一なガラス焼結体を得ることができる。このように、本発明の製造方法によれば、ガラスの製造の際、泡、脈理、均一性の制御を精密に行う必要がなくなり、その結果、溶融コストを抑えることができる。   The manufacturing method of the present invention is characterized in that, unlike a conventional method of crystallizing a cast-molded glass molded body, a boron-doped material for a semiconductor is manufactured by sintering and crystallization of a green sheet-molded glass powder. Yes. Here, as the glass powder, a glass raw material powder obtained by melting, vitrifying, and molding, pulverizing, and classifying is used. Therefore, even if the raw glass obtained after melting contains bubbles or striae, or is inferior in uniformity, these problems are solved by going through pulverization, classification, and sintering processes. Thus, a uniform glass sintered body can be obtained. As described above, according to the production method of the present invention, it is not necessary to precisely control bubbles, striae, and uniformity during the production of glass, and as a result, the melting cost can be suppressed.

従来の製造方法により口径の大きいウェハを作製する場合、ガラス成形体の熱容量が大きくなり、冷めにくくなるため不当な失透物が析出しやすくなる。そうすると、その後の結晶化工程において、当該失透物が核となって大きい結晶が析出しやすくなり、均一な結晶が得られにくいという問題があった。したがって、大口径、具体的には直径100mm以上の長尺の半導体用ホウ素ドープ材を作製することが困難であった。しかしながら、本発明の製造方法によれば、作製するグリーンシートの大きさに応じて、所望の大きさの半導体用ホウ素ドープ材を容易に製造することが可能となる。また、グリーンシートの厚さを調節したり、複数のグリーンシートを積層させて焼結させることで、所望の厚さを有する半導体用ホウ素ドープ材を容易に得ることが可能になる。   When a wafer having a large diameter is produced by a conventional manufacturing method, the heat capacity of the glass molded body is increased, and it becomes difficult to cool, so that an unreasonable devitrified substance is likely to be precipitated. If it does so, in the subsequent crystallization process, the said devitrified substance became a nucleus, and it became easy to precipitate a big crystal, and there existed a problem that a uniform crystal was difficult to be obtained. Therefore, it has been difficult to produce a long semiconductor boron doping material having a large diameter, specifically, a diameter of 100 mm or more. However, according to the manufacturing method of the present invention, it becomes possible to easily manufacture a boron doping material for a semiconductor having a desired size according to the size of the green sheet to be manufactured. Further, by adjusting the thickness of the green sheet or by laminating and sintering a plurality of green sheets, it becomes possible to easily obtain a boron dopant for a semiconductor having a desired thickness.

さらに、従来の製造方法では、結晶化ガラス鋳込み体をウェハ状に切断する必要があったが、本発明の製造方法によると、ウェハ状に切断する際の切断ロスがなくなるため、材料効率が上がり、低コストにて半導体用ホウ素ドープ材の製造が可能になる。   Furthermore, in the conventional manufacturing method, it was necessary to cut the crystallized glass casting into a wafer shape. However, according to the manufacturing method of the present invention, since there is no cutting loss when cutting into a wafer shape, the material efficiency is increased. This makes it possible to produce a boron-doped material for semiconductors at a low cost.

第二に、本発明の半導体用ホウ素ドープ材の製造方法は、グリーンシートを積層させて焼結することを特徴とする。   2ndly, the manufacturing method of the boron dope material for semiconductors of this invention is characterized by laminating | stacking a green sheet and sintering.

第三に、本発明の半導体用ホウ素ドープ材の製造方法は、ホウ素含有結晶性ガラス粉末の平均粒子径D50が、0.1〜10μmであることを特徴とする。 Third, the method for producing a boron doping material for a semiconductor according to the present invention is characterized in that an average particle diameter D 50 of the boron-containing crystalline glass powder is 0.1 to 10 μm.

第四に、本発明の半導体用ホウ素ドープ材の製造方法は、ホウ素含有結晶性ガラス粉末が、ガラス組成としてBを15〜45質量%含有することを特徴とする。 Fourth, the method for producing a boron dopant for a semiconductor according to the present invention is characterized in that the boron-containing crystalline glass powder contains 15 to 45% by mass of B 2 O 3 as a glass composition.

第五に、本発明の半導体用ホウ素ドープ材の製造方法は、ホウ素含有結晶性ガラス粉末が、B−SiO−Al系ガラスまたはB−Al−BaO系ガラスであることを特徴とする。ここで、「B−SiO−Al系ガラス」とは、ガラス組成としてB、SiOおよびAlを必須成分として含有するガラスをいう。また、「B−Al−BaO系ガラス」とは、ガラス組成としてB、AlおよびBaOを必須成分として含有するガラスをいう。 Fifth, in the method for producing a boron dopant for a semiconductor according to the present invention, the boron-containing crystalline glass powder is B 2 O 3 —SiO 2 —Al 2 O 3 -based glass or B 2 O 3 —Al 2 O 3 —. It is BaO type glass. Here, “B 2 O 3 —SiO 2 —Al 2 O 3 -based glass” refers to glass containing B 2 O 3 , SiO 2 and Al 2 O 3 as essential components as a glass composition. Further, “B 2 O 3 —Al 2 O 3 —BaO-based glass” refers to glass containing B 2 O 3 , Al 2 O 3 and BaO as essential components as a glass composition.

第六に、本発明の半導体用ホウ素ドープ材の製造方法は、原料粉末がアルミナ粉末を1〜60質量%含有することを特徴とする。   Sixth, the method for producing a boron doping material for semiconductor according to the present invention is characterized in that the raw material powder contains 1 to 60% by mass of alumina powder.

原料粉末がアルミナ粉末を含有する場合、得られる半導体用ホウ素ドープ材の機械的強度や耐熱性をさらに向上させることが可能となる。特に、大口径の半導体用ホウ素ドープ材とした場合であっても、使用時に反りが発生しにくく、耐熱性に優れているという利点がある。   When the raw material powder contains alumina powder, it is possible to further improve the mechanical strength and heat resistance of the boron doping material for semiconductor obtained. In particular, even when a large-diameter boron-doped material for semiconductors is used, there is an advantage that warpage hardly occurs during use and heat resistance is excellent.

第七に、本発明の半導体用ホウ素ドープ材の製造方法は、グリーンシートの厚さが30〜1500μmであることを特徴とする。   Seventh, the method for producing a boron doping material for a semiconductor according to the present invention is characterized in that the green sheet has a thickness of 30 to 1500 μm.

第八に、本発明の半導体用ホウ素ドープ材の製造方法は、スラリーの粘度が1〜50Pa・sであることを特徴とする。   Eighth, the boron doping material for semiconductor of the present invention is characterized in that the slurry has a viscosity of 1 to 50 Pa · s.

第九に、本発明の半導体用ホウ素ドープ材の製造方法は、異なる成分を含有する2種以上のグリーンシートを積層させることを特徴とする。   Ninthly, the method for producing a boron doping material for semiconductor according to the present invention is characterized in that two or more kinds of green sheets containing different components are laminated.

異なる成分を含有する2種以上のグリーンシートを積層させることにより、例えば、ホウ素揮発能を維持しながら機械的強度または耐熱性の優れた半導体用ホウ素ドープ材を作製することが可能となる。   By laminating two or more kinds of green sheets containing different components, for example, it becomes possible to produce a boron dopant for semiconductors having excellent mechanical strength or heat resistance while maintaining boron volatilization ability.

第十に、本発明の半導体用ホウ素ドープ材の製造方法は、アルミナ粉末からなるグリーンシートを積層させることを特徴とする。   10thly, the manufacturing method of the boron dope material for semiconductors of this invention is characterized by laminating | stacking the green sheet which consists of alumina powder.

このような構成とすることにより、特に、大口径の半導体用ホウ素ドープ材とした場合であっても、使用時に反りが発生しにくく、耐熱性に優れているという利点がある。   By adopting such a configuration, there is an advantage that, even when a boron-doped material for a semiconductor having a large diameter is used, warpage hardly occurs at the time of use and heat resistance is excellent.

第十一に、本発明の半導体用ホウ素ドープ材は、前記いずれかの製造方法により製造されてなることを特徴とする。   Eleventh, the boron dopant for semiconductor of the present invention is manufactured by any one of the above-described manufacturing methods.

第十二に、本発明は、複数の無機粉末焼結体層からなる積層体構造を有する半導体用ホウ素ドープ材であって、無機粉末焼結体層の一部または全部が、ホウ素含有結晶性ガラス粉末を含む無機粉末の焼結体からなることを特徴とする半導体用ホウ素ドープ材に関する。   12thly, this invention is a boron dope material for semiconductors which has the laminated body structure which consists of a several inorganic powder sintered compact layer, Comprising: Part or all of an inorganic powder sintered compact layer is boron containing crystallinity. The present invention relates to a boron-doped material for semiconductor, comprising a sintered body of inorganic powder containing glass powder.

第十三に、本発明の半導体用ホウ素ドープ材は、厚さ0.5〜10mm、直径50〜300mmであることを特徴とする。   Thirteenthly, the boron dopant for semiconductor of the present invention is characterized by having a thickness of 0.5 to 10 mm and a diameter of 50 to 300 mm.

本発明の半導体用ホウ素ドープ材の製造方法は、ホウ素含有結晶性ガラス粉末を含む原料粉末をスラリー化する工程、得られたスラリーを成形してグリーンシートを得る工程、およびグリーンシートを焼結する工程を含むことを特徴とする。   The method for producing a boron doping material for a semiconductor according to the present invention includes a step of slurrying a raw material powder containing a boron-containing crystalline glass powder, a step of forming the obtained slurry to obtain a green sheet, and a sintering of the green sheet Including a process.

本発明において、原料粉末としては、ホウ素含有結晶性ガラス粉末が主成分として用いられる。結晶性ガラスを用いることにより、結晶化ガラス焼結体からなる半導体用ホウ素ドープ材を得ることができ、加熱によるホウ素揮発時に十分な耐熱性を維持することができる。半導体用ホウ素ドープ材をウェハ状に切断して使用する場合においても、熱による軟化、変形を防止することができる。   In the present invention, boron-containing crystalline glass powder is used as a main component as the raw material powder. By using crystalline glass, it is possible to obtain a boron doping material for a semiconductor made of a crystallized glass sintered body, and it is possible to maintain sufficient heat resistance when boron is volatilized by heating. Even when the semiconductor boron-doped material is cut into a wafer and used, it can be prevented from being softened and deformed by heat.

ホウ素含有結晶性ガラス粉末におけるBの含有量は、15〜45質量%であることが好ましく、18〜40質量%であることがより好ましい。Bの含有量が15質量%未満であると、基材へのホウ素の揮発量が不十分となる、また揮発温度が高くなるなどの傾向がある。一方、Bの含有量が45質量%を超えると、加熱によるホウ素揮発時の半導体用ホウ素ドープ材の強度に劣り、熱処理時に反りやすくなる傾向がある。 The content of B 2 O 3 in the boron-containing crystalline glass powder is preferably 15 to 45% by mass, and more preferably 18 to 40% by mass. When the content of B 2 O 3 is less than 15% by mass, the volatilization amount of boron to the substrate tends to be insufficient and the volatilization temperature tends to increase. On the other hand, if the content of B 2 O 3 exceeds 45% by mass, the strength of the boron dopant for semiconductor when boron is volatilized by heating tends to be inferior and tends to warp during heat treatment.

ホウ素含有結晶性ガラス粉末の具体例としては、特に限定されないが、例えばB−SiO−Al系ガラス、B−Al−BaO系ガラスなどが挙げられる。これらのガラスを用いれば、耐熱性が高く、かつホウ素の揮発量が多い半導体用ホウ素ドープ材を得られやすい。 Specific examples of the boron-containing crystalline glass powder are not particularly limited, and examples thereof include B 2 O 3 —SiO 2 —Al 2 O 3 glass, B 2 O 3 —Al 2 O 3 —BaO glass, and the like. . If these glasses are used, it is easy to obtain a boron doping material for semiconductors having high heat resistance and a large volatilization amount of boron.

ホウ素含有結晶性ガラス粉末の平均粒子径D50は、0.1〜10μmであることが好ましく、0.5〜8μmであることがより好ましく、1〜5μmであることがさらに好ましい。平均粒子径D50が0.1μmより小さいと、粉砕が難しくなり、製造コストが大きくなるとともに、成形が困難となる傾向がある。一方、平均粒子径D50が10μmより大きいと、グリーンシートの緻密性が低下し、焼結が不十分となる傾向がある。 The average particle diameter D 50 of the boron-containing crystalline glass powder is preferably 0.1 to 10 μm, more preferably 0.5 to 8 μm, and further preferably 1 to 5 μm. The average particle diameter D 50 0.1μm less, pulverization is difficult, the manufacturing cost is increased, there is a tendency that molding becomes difficult. On the other hand, a 10μm larger average particle diameter D 50, and reduced density of the green sheet, sintering tends to be insufficient.

なお、本発明において、平均粒子径D50はレーザー回折散乱法を用いた測定装置で測定したものをいう。 In the present invention, the average particle diameter D 50 refers to a value measured by the measuring device using a laser diffraction scattering method.

本発明において、半導体用ホウ素ドープ材の機械的強度および耐熱性を向上させるために、原料粉末にアルミナ粉末を含有してもよい。アルミナ粉末の含有量は、原料粉末において1〜60質量%であることが好ましく、5〜40質量%であることがより好ましく、10〜30質量%であることがさらに好ましい。アルミナ粉末の添加量が1質量%未満であると、所望の効果が得られにくい。一方、アルミナ粉末の添加量が60質量%を超えると、焼結が不十分になる傾向がある。   In the present invention, in order to improve the mechanical strength and heat resistance of the boron-doped material for semiconductor, the raw material powder may contain alumina powder. The content of the alumina powder is preferably 1 to 60% by mass in the raw material powder, more preferably 5 to 40% by mass, and further preferably 10 to 30% by mass. When the added amount of the alumina powder is less than 1% by mass, it is difficult to obtain a desired effect. On the other hand, if the amount of alumina powder added exceeds 60% by mass, sintering tends to be insufficient.

なお、アルミナ粉末以外の金属酸化物粉末や、シリカ粉末、ガラス粉末などを適宜添加しても構わない。その場合の添加量は、原料粉末中に合量で30質量%以下であることが好ましい。これらの添加量が30質量%を超えると、焼結が不十分になる傾向がある。   A metal oxide powder other than alumina powder, silica powder, glass powder, or the like may be added as appropriate. In this case, the addition amount is preferably 30% by mass or less in the total amount in the raw material powder. When the added amount exceeds 30% by mass, sintering tends to be insufficient.

ホウ素含有結晶性ガラス粉末は、Bを含む原料粉末を調合してバッチとし、例えば1600℃前後の温度で約1時間溶融してガラス化した後、成形、粉砕、分級することによって得ることができる。 Boron-containing crystalline glass powder is obtained by blending raw material powder containing B 2 O 3 to form a batch, for example, melting it for about 1 hour at a temperature of about 1600 ° C. and vitrifying it, followed by molding, pulverization, and classification. be able to.

ホウ素含有結晶性ガラス粉末を含む原料粉末に対して、結合剤、可塑剤、溶剤等を添加および混錬することにより、スラリーとすることができる。   A slurry can be obtained by adding and kneading a binder, a plasticizer, a solvent and the like to the raw material powder containing the boron-containing crystalline glass powder.

結合剤としては、通常、熱可塑性樹脂が用いられる。熱可塑性樹脂は、乾燥後の膜強度を高め、また柔軟性を付与する成分であり、その含有量は、5〜30質量%程度が一般的である。熱可塑性樹脂としては、ポリブチルメタアクリレート、ポリメチルメタアクリレート、ポリエチルメタアクリレートなどのアクリル樹脂、ポリビニルブチラール、エチルセルロース等が使用可能であり、これらを単独あるいは混合して使用することができる。   As the binder, a thermoplastic resin is usually used. The thermoplastic resin is a component that increases the film strength after drying and imparts flexibility, and the content is generally about 5 to 30% by mass. As the thermoplastic resin, acrylic resins such as polybutyl methacrylate, polymethyl methacrylate and polyethyl methacrylate, polyvinyl butyral, ethyl cellulose and the like can be used, and these can be used alone or in combination.

可塑剤は、乾燥速度をコントロールするとともに、乾燥膜に柔軟性を与える成分であり、その含有量は0〜10質量%程度が一般的である。可塑剤としては、ブチルベンジルフタレート、ジオクチルフタレート、ジイソオクチルフタレート、ジカプリルフタレート、ジブチルフタレート等が使用可能であり、これらを単独あるいは混合して使用することができる。   The plasticizer is a component that controls the drying speed and imparts flexibility to the dry film, and the content thereof is generally about 0 to 10% by mass. As the plasticizer, butyl benzyl phthalate, dioctyl phthalate, diisooctyl phthalate, dicapryl phthalate, dibutyl phthalate and the like can be used, and these can be used alone or in combination.

溶剤は材料をペースト化するための材料であり、その含有量は10〜50質量%程度が一般的である。溶剤としては、例えばターピネオール、メチルエチルケトン、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタジオールモノイソブチレート等を単独または混合して使用することができる。   The solvent is a material for pasting the material, and its content is generally about 10 to 50% by mass. As the solvent, for example, terpineol, methyl ethyl ketone, diethylene glycol monobutyl ether acetate, 2,2,4-trimethyl-1,3-pentadiol monoisobutyrate or the like can be used alone or in combination.

得られたスラリーを、例えばドクターブレード法によって、ポリエチレンテレフタレート(PET)等の機械的、熱的安定性に優れたフィルムの上にシート成形し、シート成形後、乾燥させることによって溶媒や溶剤等を除去し、グリーンシートとすることができる。   The obtained slurry is formed into a sheet on a film excellent in mechanical and thermal stability such as polyethylene terephthalate (PET) by, for example, a doctor blade method, and after the sheet is formed, the solvent or solvent is removed by drying. It can be removed to form a green sheet.

グリーンシート中に占める原料粉末の割合は、60〜95質量%程度が一般的である。   As for the ratio of the raw material powder which occupies in a green sheet, about 60-95 mass% is common.

グリーンシートの厚さは、30〜1500μmであることが好ましく、50〜1000μmであることがより好ましく、100〜500μmであることがより好ましく、150〜300μmであることが最も好ましい。グリーンシートの厚さが30μmより薄くなると、支持フィルムからの剥離や、複数のグリーンシートを積層させる場合に破れやすくなる傾向がある。一方、グリーンシートの厚さが1500μmより厚くなると、シート化の際にクラックが入りやすくなる。   The thickness of the green sheet is preferably 30 to 1500 μm, more preferably 50 to 1000 μm, more preferably 100 to 500 μm, and most preferably 150 to 300 μm. When the thickness of the green sheet is less than 30 μm, the green sheet tends to be easily peeled when peeled off from the support film or when a plurality of green sheets are laminated. On the other hand, if the thickness of the green sheet is greater than 1500 μm, cracks are likely to occur during sheet formation.

ドクターブレードする際のスラリーの粘度は1〜50Pa・sであることが好ましく、2〜30Pa・sであることがより好ましく、3〜20Pa・sであることがさらに好ましい。スラリー粘度が1Pa・sより低くなると、シート成形時にクレータの発生や膜厚のバラツキが大きくなりやすい。一方、スラリー粘度が50Pa・sより高い場合にはスラリーの流動性が悪くなり、シート上にムラやスジが入ったりして均一な膜が得られにくく、また配管や容器へのスラリーの付着量が多くなり、材料ロスが大きくなる傾向がある。スラリーの粘度は、結合剤、可塑剤、溶剤の添加量を適宜選択することにより調整することができる。   The viscosity of the slurry during doctor blade is preferably 1 to 50 Pa · s, more preferably 2 to 30 Pa · s, and even more preferably 3 to 20 Pa · s. When the slurry viscosity is lower than 1 Pa · s, the occurrence of craters and the variation in film thickness tend to increase during sheet forming. On the other hand, when the slurry viscosity is higher than 50 Pa · s, the fluidity of the slurry is deteriorated, and unevenness and streaks enter the sheet, making it difficult to obtain a uniform film. Tends to increase and material loss tends to increase. The viscosity of the slurry can be adjusted by appropriately selecting the amount of binder, plasticizer and solvent added.

本発明においては、得られたグリーンシートを積層および熱圧着することで任意の厚さのウェハを作製することが可能となる。積層させる枚数は、グリーンシートの厚さに応じて、例えば2〜100枚、好ましくは5〜50枚の範囲で適宜選択すればよい。   In the present invention, a wafer having an arbitrary thickness can be manufactured by laminating and thermocompression bonding the obtained green sheets. The number of sheets to be stacked may be appropriately selected within the range of, for example, 2 to 100, preferably 5 to 50, depending on the thickness of the green sheet.

なお、単一の組成を含有するグリーンシートを複数積層させてもよいが、異なる成分を含有する2種以上のグリーンシートを積層させてもよい。例えば、ホウ素含有結晶性ガラス粉末を主成分とするグリーンシートと、フィラーを含有するグリーンシートまたはアルミナ粉末からなるグリーンシートを積層させることにより、ホウ素揮発能を維持しながら機械的強度および耐熱性の優れた半導体用ホウ素ドープ材を作製することが可能となる。   A plurality of green sheets containing a single composition may be laminated, but two or more kinds of green sheets containing different components may be laminated. For example, by laminating a green sheet mainly composed of a boron-containing crystalline glass powder and a green sheet composed of a filler-containing green sheet or alumina powder, the mechanical strength and heat resistance can be maintained while maintaining boron volatility. It becomes possible to produce an excellent boron dopant for semiconductor.

得られたグリーンシートは、必要に応じて所望の形状に打ち抜きされる。グリーンシートを積層させる場合は、所望の形状に打ち抜き後に積層させてもよいし、積層させた後に打ち抜きを行ってもよい。   The obtained green sheet is punched into a desired shape as necessary. When the green sheets are laminated, they may be laminated after being punched into a desired shape, or may be punched after being laminated.

その後、グリーンシートを焼結することにより半導体用ホウ素ドープ材を得ることができる。焼結温度としては、1000〜1300℃であることが好ましく、1100〜1200℃であることがより好ましい。焼結時間は焼結温度に応じて、例えば0.5〜10時間、さらには1〜8時間の範囲で適宜調整される。   Then, the boron dope material for semiconductors can be obtained by sintering a green sheet. As a sintering temperature, it is preferable that it is 1000-1300 degreeC, and it is more preferable that it is 1100-1200 degreeC. The sintering time is appropriately adjusted in the range of, for example, 0.5 to 10 hours, further 1 to 8 hours, depending on the sintering temperature.

焼結工程において、ホウ素含有結晶性ガラス粉末が結晶化される。そのため、得られる半導体用ホウ素ドープ材は、使用時において耐熱性が維持され、ウェハの軟化、変形を制御することが可能となる。   In the sintering process, the boron-containing crystalline glass powder is crystallized. Therefore, the obtained boron-doped material for semiconductor maintains heat resistance during use, and can control softening and deformation of the wafer.

本発明の半導体用ホウ素ドープ材は、複数の無機粉末焼結体層からなる積層体構造を有し、無機粉末焼結体層の一部または全部が、ホウ素含有結晶性ガラス粉末を含む無機粉末の焼結体からなることを特徴とする。各無機粉末焼結体層は、半導体用ホウ素ドープ材の製造工程における各グリーンシートの焼結体に由来するものである。   The boron-doped material for semiconductor of the present invention has a laminated structure composed of a plurality of inorganic powder sintered body layers, and a part or all of the inorganic powder sintered body layer contains an inorganic powder containing boron-containing crystalline glass powder. It consists of the sintered compact of this. Each inorganic powder sintered compact layer originates from the sintered compact of each green sheet in the manufacturing process of the boron dope material for semiconductors.

本発明の半導体用ホウ素ドープ材の構造としては、単一の組成を含有するホウ素含有結晶性ガラス粉末の焼結体層を複数積層してなる構造、異なる組成を含有する2種以上のホウ素含有結晶性ガラス粉末の焼結体層を複数積層してなる構造が挙げられる。その他にも、ホウ素含有結晶性ガラス粉末の焼結体層とフィラーを含有するホウ素含有結晶性ガラス粉末の焼結体層を積層してなる構造、ホウ素含有結晶性ガラス粉末の焼結体層とアルミナ粉末の焼結体層を積層してなる構造などが挙げられ、当該構造とすれば、ホウ素揮発能を維持しながら機械的強度および耐熱性の優れた半導体用ホウ素ドープ材とすることが可能となる。   As the structure of the boron doped material for semiconductor of the present invention, a structure in which a plurality of sintered layers of boron-containing crystalline glass powder containing a single composition are laminated, two or more kinds of boron containing different compositions A structure formed by laminating a plurality of sintered layers of crystalline glass powder is exemplified. In addition, a structure formed by laminating a sintered body layer of boron-containing crystalline glass powder and a sintered body layer of boron-containing crystalline glass powder containing a filler, a sintered body layer of boron-containing crystalline glass powder, and Examples include a structure in which a sintered body layer of alumina powder is laminated. With this structure, it is possible to provide a boron doping material for semiconductors that has excellent mechanical strength and heat resistance while maintaining boron volatility. It becomes.

本発明の半導体用ホウ素ドープ材の厚さは、0.5〜10mmであることが好ましく、1〜5mmであることがより好ましい。半導体用ホウ素ドープ材の厚さが0.5mm未満であると、機械的強度および耐熱性に劣る傾向にあり、10mmを超えると、取り扱いが困難となる傾向がある。   The thickness of the boron dope material for semiconductor of the present invention is preferably 0.5 to 10 mm, and more preferably 1 to 5 mm. When the thickness of the boron-doped material for semiconductor is less than 0.5 mm, the mechanical strength and heat resistance tend to be inferior, and when it exceeds 10 mm, handling tends to be difficult.

半導体用ホウ素ドープ材の形状は特に限定されないが、例えば、円盤状、矩形状のものがあげられる。半導体用ホウ素ドープ材の大きさは、用途に応じて適宜選択され、例えば、その形状が円盤状の場合、直径が50〜300mmであることが好ましく、100〜200mmであることがより好ましい。また、矩形状の場合、一辺の長さが50〜300mmであることが好ましい。前述したように、本発明の製造方法によると、大口径の半導体用ホウ素ドープ材を容易に製造することが可能となる。具体的には、直径100mm以上の半導体用ホウ素ドープ材を作製するのに好適である。   The shape of the boron doped material for semiconductor is not particularly limited, and examples thereof include a disk shape and a rectangular shape. The magnitude | size of the boron dope material for semiconductors is suitably selected according to a use, for example, when the shape is a disk shape, it is preferable that a diameter is 50-300 mm, and it is more preferable that it is 100-200 mm. In the case of a rectangular shape, the length of one side is preferably 50 to 300 mm. As described above, according to the manufacturing method of the present invention, it is possible to easily manufacture a large-diameter boron dopant for a semiconductor. Specifically, it is suitable for producing a boron doping material for semiconductor having a diameter of 100 mm or more.

以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail based on an Example, this invention is not limited to these Examples.

(実施例1〜5)
各試料は以下のようにして調製した。まずガラス原料を調合してバッチとし、白金坩堝に入れて1600℃で1時間溶融してガラス化した。続いて、この溶融ガラスを水冷ローラーによってフィルム状に成形した後、ボールミルにて粗砕し、さらにアルコールを加えて湿式粉砕を行って平均粒子径D50が3μmのホウ素含有結晶性ガラス粉末(ホウ素含有量25質量%のB−SiO−Al系ガラス)を得た。
(Examples 1-5)
Each sample was prepared as follows. First, glass raw materials were prepared to make a batch, put in a platinum crucible, melted at 1600 ° C. for 1 hour, and vitrified. Subsequently, this molten glass was formed into a film shape with a water-cooled roller, then roughly crushed by a ball mill, and further wet-pulverized by adding alcohol to obtain a boron-containing crystalline glass powder having an average particle diameter D 50 of 3 μm (boron to give a content of 25 wt% of B 2 O 3 -SiO 2 -Al 2 O 3 based glass).

次に、得られたホウ素含有結晶性ガラス粉末に結合剤、可塑剤および溶剤を添加して表1に示す粘度を有するスラリーを調製した。   Next, a binder, a plasticizer and a solvent were added to the obtained boron-containing crystalline glass powder to prepare a slurry having the viscosity shown in Table 1.

次に、ブレードを有するスラリーダムにスラリーを注入し、一定方向に移動させたキャリアフィルム上に成膜することにより、ブレードとキャリアフィルムの隙間にほぼ対応する厚さのグリーンシートを連続的に形成した。   Next, the slurry is poured into a slurry dam having blades, and formed on a carrier film that has been moved in a certain direction, thereby continuously forming a green sheet having a thickness substantially corresponding to the gap between the blade and the carrier film. did.

その後、熱風または赤外線でグリーンシート中の有機溶剤を蒸発、乾燥させた。次いで、キャリアフィルムからグリーンシートを剥離し、積層させ、熱圧着した。次いで、所定寸法に切断後、900℃〜1300℃で焼結して結晶化させ、表1に記載の厚さを有する焼結体(半導体用ホウ素ドープ材)を得た。   Thereafter, the organic solvent in the green sheet was evaporated and dried with hot air or infrared rays. Next, the green sheet was peeled off from the carrier film, laminated, and thermocompression bonded. Next, after cutting into predetermined dimensions, sintering was performed at 900 ° C. to 1300 ° C. for crystallization, and a sintered body (boron doping material for semiconductor) having the thickness shown in Table 1 was obtained.

なお、実施例4では、ホウ素含有結晶性ガラス粉末のみからなるグリーンシートと、ホウ素含有結晶性ガラス粉末80質量%およびアルミナ粉末20質量%を含有する原料粉末からなるグリーンシートを、交互に積層することにより半導体用ホウ素ドープ材を作製した。   In Example 4, a green sheet made only of boron-containing crystalline glass powder and a green sheet made of raw material powder containing 80% by mass of boron-containing crystalline glass powder and 20% by mass of alumina powder are alternately laminated. Thus, a boron-doped material for a semiconductor was produced.

また、実施例5では、ホウ素含有結晶性ガラス粉末のみからなるグリーンシートと、アルミナ粉末からなるグリーンシートを、交互に積層することにより半導体用ホウ素ドープ材を作製した。   Moreover, in Example 5, the boron dope for semiconductors was produced by laminating | stacking alternately the green sheet which consists only of boron containing crystalline glass powder, and the green sheet which consists of alumina powder.

得られた半導体用ホウ素ドープ材の耐熱性について、次のように評価を行った。各半導体用ホウ素ドープ材を40mm×20mmの矩形状に加工し、スパン30mmの支持台にのせて中央に15gの加重をかけ、加熱した。試料全体を1200℃、さらに1300℃まで昇温した。その際、1300℃で変形しなかったものを「◎」、1200℃で変形しなかったが1300℃で変形したものを「○」、1200℃で変形したものを「×」として評価を行った。   About the heat resistance of the obtained boron dope for semiconductors, it evaluated as follows. Each boron-doped material for semiconductor was processed into a rectangular shape of 40 mm × 20 mm, placed on a support base with a span of 30 mm, a weight of 15 g was applied to the center, and heating was performed. The whole sample was heated to 1200 ° C. and further to 1300 ° C. At that time, the case where the deformation was not performed at 1300 ° C. was evaluated as “◎”, the case where the deformation was not performed at 1200 ° C. but the deformation at 1300 ° C. was evaluated as “◯”, and the deformation at 1200 ° C. was evaluated as “X”. .

また、目視でグリーンシートの外観を観察し、クラックおよびスジの有無を確認した。クラックおよびスジについて、確認できなかったものを「○」、確認されたものを「×」として評価を行った。   In addition, the appearance of the green sheet was visually observed to check for cracks and streaks. The cracks and streaks were evaluated as “◯” for those that could not be confirmed and “×” for those that were confirmed.

表1から明らかなように、実施例の半導体用ホウ素ドープ材は耐熱性に優れたものであった。特に、ホウ素含有結晶性ガラス粉末からなるグリーンシートと原料粉末にアルミナ粉末を含有するグリーンシートを交互に積層させた実施例4、および、ホウ素含有結晶性ガラス粉末からなるグリーンシートとアルミナ粉末からなるグリーンシートを積層させた実施例5では耐熱性が特に良好であった。また、各実施例において、グリーンシートにクラックやスジが確認されなかった。   As is clear from Table 1, the boron dopant for semiconductor of the example was excellent in heat resistance. Particularly, Example 4 in which a green sheet made of boron-containing crystalline glass powder and a green sheet containing alumina powder were alternately laminated on the raw material powder, and a green sheet made of boron-containing crystalline glass powder and alumina powder were used. In Example 5 in which green sheets were laminated, the heat resistance was particularly good. In each example, no cracks or streaks were observed on the green sheet.

(実施例6〜8)
実施例1〜5と同様の製造方法にて、厚さ200μmのグリーンシートを得た。なお、スラリー粘度は10Pa・sとした。
(Examples 6 to 8)
A green sheet having a thickness of 200 μm was obtained by the same production method as in Examples 1-5. The slurry viscosity was 10 Pa · s.

得られたグリーンシートを積層し、熱圧着した。次いで、口径150mmのウェハー状に切断後、900〜1300℃で焼結して結晶化させ、表2に記載の厚さを有する焼結体を得た。   The obtained green sheets were laminated and thermocompression bonded. Subsequently, after cutting into a wafer having a diameter of 150 mm, sintering was performed at 900 to 1300 ° C. to crystallize, and a sintered body having the thickness shown in Table 2 was obtained.

なお、実施例6では、ホウ素含有結晶性ガラス粉末80質量%およびアルミナ粉末20質量%を含有する原料粉末からなるグリーンシートを積層することにより半導体用ホウ素ドープ材を作製した。   In Example 6, a boron doping material for a semiconductor was prepared by laminating green sheets made of raw material powder containing 80% by mass of boron-containing crystalline glass powder and 20% by mass of alumina powder.

また、実施例7および8では、ホウ素含有結晶性ガラス粉末のみからなるグリーンシートと、アルミナ粉末からなるグリーンシートを、交互に積層することにより半導体用ホウ素ドープ材を作製した。   In Examples 7 and 8, a boron dope for semiconductor was produced by alternately laminating a green sheet made of only boron-containing crystalline glass powder and a green sheet made of alumina powder.

得られた半導体用ホウ素ドープ材について、次のようにして耐熱性試験を行った。   About the obtained boron dope material for semiconductors, the heat resistance test was done as follows.

半導体用ホウ素ドープ材を石英ボート上に載置し、熱処理炉にて昇温し、1150℃で10時間の保持、その後室温まで降温した。この加熱プロファイルを10回繰り返した後、半導体用ホウ素ドープ材の反りを確認した。半導体用ホウ素ドープ材の反りは、定盤の上に半導体用ホウ素ドープ材を静置し、半導体用ホウ素ドープ材外周部と定盤の隙間に隙間ゲージを差込んで測定した。半導体用ホウ素ドープ材の反りが1mm未満のものを「○」、1mm以上のものを「×」として反り評価を行った。結果を表2に示す。
(比較例1)
A boron-doped material for semiconductor was placed on a quartz boat, heated in a heat treatment furnace, held at 1150 ° C. for 10 hours, and then cooled to room temperature. After repeating this heating profile 10 times, warping of the boron dopant for semiconductor was confirmed. The warpage of the boron-doped material for semiconductor was measured by placing the boron-doped material for semiconductor on a surface plate and inserting a gap gauge between the outer periphery of the boron-doped material for semiconductor and the surface plate. The warp evaluation was performed with the boron doping material for semiconductors having a warpage of less than 1 mm as “◯” and a warp of 1 mm or more as “x”. The results are shown in Table 2.
(Comparative Example 1)

まずガラス原料を調合してバッチとし、白金坩堝に入れて1600℃で1時間溶融してガラス化した。続いて、この溶融ガラスを成形体の中で鋳込み、アニールすることにより円柱状の鋳込み体(ホウ素含有量25質量%のB−SiO−Al系ガラス)を得た。得られた鋳込み体に対して熱処理を行い、ガラスを結晶化させ、表2に記載の口径および厚みに切断し、半導体用ホウ素ドープ材を得た。 First, glass raw materials were prepared to make a batch, put in a platinum crucible, melted at 1600 ° C. for 1 hour, and vitrified. Subsequently, this molten glass was cast in a molded body and annealed to obtain a cylindrical cast body (B 2 O 3 —SiO 2 —Al 2 O 3 glass having a boron content of 25 mass%). The obtained cast body was heat-treated to crystallize the glass and cut into the diameters and thicknesses shown in Table 2 to obtain a boron dopant for semiconductor.

得られた半導体用ホウ素ドープ材について、実施例6〜8と同様にして耐熱性試験を行った。結果を表2に示す。   About the obtained boron dope material for semiconductors, the heat resistance test was done like Example 6-8. The results are shown in Table 2.

表2から明らかなように、実施例6〜8では、耐熱性が良好な大口径の半導体用ホウ素ドープ材が得られていることがわかる。特に、実施例7および8では、厚みが2mm以下と薄いにもかかわらず、良好な耐熱性を有していた。一方、比較例1の半導体用ホウ素ドープ材は、3mmの厚みでも耐熱性に劣るものであった。   As is apparent from Table 2, in Examples 6 to 8, it is understood that a large-diameter boron-doped semiconductor material having good heat resistance is obtained. In particular, Examples 7 and 8 had good heat resistance even though the thickness was as thin as 2 mm or less. On the other hand, the boron dopant for semiconductor of Comparative Example 1 was inferior in heat resistance even with a thickness of 3 mm.

Claims (13)

ホウ素含有結晶性ガラス粉末を含む原料粉末をスラリー化する工程、得られたスラリーを成形してグリーンシートを得る工程、およびグリーンシートを焼結する工程を含む半導体用ホウ素ドープ材の製造方法。   A method for producing a boron doping material for a semiconductor, comprising a step of slurrying a raw material powder containing a boron-containing crystalline glass powder, a step of forming the obtained slurry to obtain a green sheet, and a step of sintering the green sheet. グリーンシートを積層させて焼結することを特徴とする請求項1に記載の半導体用ホウ素ドープ材の製造方法。   The method for producing a boron-doped material for semiconductor according to claim 1, wherein green sheets are laminated and sintered. ホウ素含有結晶性ガラス粉末の平均粒子径D50が、0.1〜10μmであることを特徴とする請求項1または2に記載の半導体用ホウ素ドープ材の製造方法。 The average particle diameter D 50 of the boron-containing crystallizable glass powder, a method of manufacturing a semiconductor for boron doped material according to claim 1 or 2, characterized in that a 0.1 to 10 [mu] m. ホウ素含有結晶性ガラス粉末が、ガラス組成としてBを15〜45質量%含有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の半導体用ホウ素ドープ材の製造方法。 The boron-containing crystalline glass powder contains 15 to 45% by mass of B 2 O 3 as a glass composition. The method for producing a boron dopant for a semiconductor according to any one of claims 1 to 3. ホウ素含有結晶性ガラス粉末が、B−SiO−Al系ガラスまたはB−Al−BaO系ガラスであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の半導体用ホウ素ドープ材の製造方法。 Boron-containing crystallizable glass powder is one of B 2 O 3 -SiO 2 -Al 2 O 3 based glass or B 2 O 3 -Al 2 O 3 according to claim 1, wherein the a -BaO based glass A method for producing a boron-doped material for semiconductor according to claim 1. 原料粉末がアルミナ粉末を1〜60質量%含有することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の半導体用ホウ素ドープ材の製造方法。   6. The method for producing a boron dopant for semiconductor according to claim 1, wherein the raw material powder contains 1 to 60% by mass of alumina powder. グリーンシートの厚さが30〜1500μmであることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の半導体用ホウ素ドープ材の製造方法。   The method for producing a boron-doped material for a semiconductor according to any one of claims 1 to 6, wherein the green sheet has a thickness of 30 to 1500 µm. スラリーの粘度が1〜50Pa・sであることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の半導体用ホウ素ドープ材の製造方法。   The method for producing a boron dopant for a semiconductor according to any one of claims 1 to 7, wherein the viscosity of the slurry is 1 to 50 Pa · s. 異なる成分を含有する2種以上のグリーンシートを積層させることを特徴とする請求項2〜8のいずれかに記載の半導体用ホウ素ドープ材の製造方法。   The method for producing a boron dopant for a semiconductor according to any one of claims 2 to 8, wherein two or more kinds of green sheets containing different components are laminated. さらに、アルミナ粉末からなるグリーンシートを積層させることを特徴とする請求項2〜9のいずれかに記載の半導体用ホウ素ドープ材の製造方法。   Furthermore, the manufacturing method of the boron dope material for semiconductors in any one of Claims 2-9 which laminates | stacks the green sheet which consists of alumina powder. 請求項1〜10のいずれかの製造方法により製造されてなる半導体用ホウ素ドープ材。   The boron dope material for semiconductors manufactured by the manufacturing method in any one of Claims 1-10. 複数の無機粉末焼結体層からなる積層体構造を有する半導体用ホウ素ドープ材であって、無機粉末焼結体層の一部または全部が、ホウ素含有結晶性ガラス粉末を含む無機粉末の焼結体からなることを特徴とする半導体用ホウ素ドープ材。   Sintering of inorganic powder, which is a boron doping material for a semiconductor having a laminate structure composed of a plurality of inorganic powder sintered body layers, wherein a part or all of the inorganic powder sintered body layer contains boron-containing crystalline glass powder A boron doping material for semiconductors, characterized by comprising a body. 厚さ0.5〜10mm、直径50〜300mmであることを特徴とする請求項11または12に記載の半導体用ホウ素ドープ材。   The boron-doped material for semiconductor according to claim 11 or 12, which has a thickness of 0.5 to 10 mm and a diameter of 50 to 300 mm.
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