JPH09181010A - ホウ素拡散用塗布液 - Google Patents

ホウ素拡散用塗布液

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JPH09181010A JP35072995A JP35072995A JPH09181010A JP H09181010 A JPH09181010 A JP H09181010A JP 35072995 A JP35072995 A JP 35072995A JP 35072995 A JP35072995 A JP 35072995A JP H09181010 A JPH09181010 A JP H09181010A
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功 佐藤
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晴子 平山
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Abstract

(57)【要約】 【課題】毒性が少なく、安全である上に、ホウ素を拡散
した半導体デバイスの抵抗値にバラツキを発生させない
ホウ素拡散用塗布液を提供することを目的とする。 【構成】(a)ホウ素化合物、(b)アルコール性水酸
基含有高分子化合物、(c)プロピレングリコール誘導
体溶剤及び(d)非イオン性界面活性剤を含有すること
を特徴とするホウ素拡散用塗布液。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、新規なホウ素拡散
用塗布液、さらに詳しくはシリコン半導体の表面にホウ
素を拡散するための新規なホウ素拡散用塗布液に関す
る。
【0002】
【従来技術】トランジスタ、ダイオード、IC等の製造
にはホウ素が拡散したP型領域を有するシリコン半導体
デバイスが使用されている。前記シリコン半導体デバイ
スにホウ素を拡散する方法としては熱分解法、対向NB
法、ドーパントホスト法、塗布法等が検討されたが、中
でも塗布法が高価な装置を必要としないで均一な拡散が
でき、量産性に優れているところから好適に使用されて
いる。特にホウ素を含有する塗布液をスピンコーター等
を用いて塗布するのがよい。ところが、従来の塗布液は
含有するホウ素化合物が白濁し易く、拡散後のデバイス
の抵抗値のバラツキや形成ジャンクションの乱れが発生
し、高濃度の拡散が困難であった。そのためホウ素化合
物と多価アルコールとの反応生成物を含有するホウ素拡
散用塗布液を用い、高濃度で、再現性よくホウ素を拡散
する方法が本出願人により特公昭62−27529号公
報として提案された。前記公報記載のホウ素拡散用塗布
液は、溶解性に優れたエチレングリコールエーテル系溶
剤、例えばエチレングリコールモノメチルエーテル等を
使用しているが、前記エチレングリコールエーテル系溶
剤は毒性が高く環境規制の対象となっているところから
その使用が困難な状況となっている。そこで前記エチレ
ングリコールエーテル系溶剤に代わる溶剤として安全性
の高いプロピレングリコール系溶剤が提案されたが、プ
ロピレングリコール系溶剤の代表的な溶剤であるプロピ
レングリコールモノアルキルエーテルを使用すると、得
られた半導体デバイスの抵抗値のバラツキが大きくなる
という問題があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】こうした現状に鑑み本
発明者等が鋭意研究した結果、ホウ素拡散用塗布液の溶
剤としてプロピレングリコール系溶剤を用いるとともに
非イオン界面活性剤をさらに添加することで、ホウ素が
拡散した後の半導体デバイスの抵抗値のバラツキを少な
くすることができることを見出し、本発明を完成したも
のである。すなわち、
【0004】本発明は、毒性が低く、安全性が高い上
に、抵抗値のバラツキの少ないホウ素拡散用塗布液を提
供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明は、(a)ホウ素化合物、(b)アルコール性水酸基
含有高分子化合物、(c)プロピレングリコール誘導体
溶剤及び(d)非イオン性界面活性剤を又は、(a)ホ
ウ素化合物と(b)アルコール性水酸基含有高分子化合
物との反応生成物、(c)プロピレングリコール誘導体
溶剤及び(d)非イオン性界面活性剤を含有することを
特徴とするホウ素拡散用塗布液に係る。
【0006】上記本発明の(a)成分であるホウ素化合
物としては、ホウ酸、無水ホウ酸、アルキルホウ酸エス
テル及び塩化ホウ素が挙げられる。前記アルキルホウ酸
エステルのアルキル基としてはメチル、エチル、プロピ
ル、ブチル等が挙げられる。(a)成分の配合割合は、
本発明の塗布液の固形分中10〜40重量%、好ましく
は、20〜30重量%となるように配合すればよい。
【0007】また、(b)成分としては、ポリエチレン
オキシド、ポリヒドロキシメチルアクリレート、ポリヒ
ドロキシエチルアクリレート、ポリヒドロキシプロピル
アクリレート又はこれに相当するメタクリレートなどの
ポリヒドロキシアルキルアクリレート又はメタクリレー
ト類、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、
ポリビニルブチラール等を挙げることができる。前記ア
ルコール性水酸基含有高分子化合物は1種又は2種以上
を混合して用いることができる。中でもホウ素化合物と
の錯体の形成性及び形成した錯体の安定性からポリビニ
ルアルコールが好ましい。さらに、糖アルコールを必要
に応じて添加してもよい。特にマンニトールが好まし
い。前記マンニトールを添加することでホウ素化合物が
マンニトールと錯体を形成し、その錯体の安定性がよい
ことから、ホウ素拡散用塗布液中のホウ素化合物の濃度
が高められ、それとアルコール性水酸基含有高分子化合
物とを併用することで高濃度のホウ素を半導体デバイス
に拡散できる。(b)成分の配合割合は、本発明の塗布
液の固形分中60〜90重量%、好ましくは、70〜8
0重量%となるように配合すればよい。また、必要に応
じて添加される糖アルコールは、固形分中50重量%以
下、好ましくは、30重量%以下となるように配合すれ
ばよい。
【0008】上記(a)、(b)成分は予め室温で、或
は加温下で混合して反応させて得た反応生成物としても
使用できる。前記反応生成物は(a)成分と(b)成分
との錯体と考えられる。
【0009】上記に加えて、本発明のホウ素拡散用塗布
液は非イオン性界面活性剤を含有する。前記非イオン性
界面活性剤は、特に制限されないが、シリコーン系界面
活性剤、フッ素系界面活性剤が挙げられる。シリコーン
系界面活性剤としては、市販品を用いることができ、該
市販品としてSH7PA、SH21PA、SH28P
A、SH30PA、ST94PA(東レ・シリコーン社
製)等が挙げられる。中でもSH28PA、SH30P
Aが抵抗値のバラツキガ小さくなり好ましい。前記SH
28PA、SH30PAは一般式化1で表わされるジメ
チルポリシロキサン−ポリオキシアルキレン共重合体を
主成分とする。
【0010】
【化1】 (式中、Rは水素原子又は炭素数1〜5のアルキル基、
nは1〜20の整数、X、Yはそれぞれ5〜50の整数
である。)
【0011】また、フッ素系界面活性剤としては、具体
的に一般式化2
【0012】
【化2】 (Rfは、アルキル基の水素原子の一部又は全部がフッ
素原子で置換された炭素数6〜10のフッ化アルキル
基、R1は水素原子又は炭素数1〜5のアルキル基、n
は1〜20の整数である。)で表わされるフッ素系界面
活性剤が挙げられる。前記フッ素系界面活性剤としては
市販品を用いることができ、該市販品としては次の化3
〜6のEFTOP(トーケムプロダクツ社製)が挙げら
れる。
【0013】
【化3】
【0014】
【化4】
【0015】
【化5】
【0016】
【化6】
【0017】上記シリコーン系界面活性剤又はフッ素系
界面活性剤は、ホウ素拡散用塗布液に対し20〜100
0ppm、好ましくは50〜100ppmの範囲で含有
することができる。
【0019】上記各成分はプロピレングリコール誘導体
に溶解して調製されるが、該プロピレングリコール誘導
体としては、具体的にプロピレングリコールモノメチル
エーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、
プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレ
ングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコー
ルモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコー
ルモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコー
ルモノプロピルエーテルアセテート、プロピレングリコ
ールモノブチルエーテルアセテートが挙げられる。中で
もプロピレングリコールモノメチルエーテルが好適であ
る。さらに(b)成分を水溶液として溶解できるので水
を混合してもよい。前記プロピレングリコール誘導体は
1種又は2種以上を混合して使用することができる。
【0020】本発明のホウ素拡散用塗布液には、さらに
必要に応じてアルコール可溶性金属化合物を添加するこ
とができる。前記化合物としては、具体的にはアルコキ
シシランの加水分解物を含む溶液として東京応化工業社
から市販されている「OCD」(商品名)、Al、F
e、Sn、Ni、Au、Pt、Zn等の硝酸塩又は塩化
物、、Al、Cu、Ni、Zn、In等のアセチルアセ
トネート、リン酸、五酸化リン、ヒ酸、ピロヒ酸又は亜
ヒ酸等が挙げられる。
【0021】上記本発明のホウ素拡散用塗布液は、半導
体素子の表面にスピン・オン法、スプレー法、デイッピ
ング法又は刷毛塗り法等で塗布され、形成された塗膜は
乾燥された後500〜600℃の温度で焼成し、有機成
分を分解燃焼除去してB23の無機質被膜を形成し、次
いで温度をさらに1000〜1300℃昇温してホウ素
を半導体デバイス表面に拡散する。
【0022】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施例について述べ
るがこれによって本発明はなんら限定されるものではな
い。
【0023】
【実施例】
実施例1 ポリビニルアルコール(重合度300) 9.3g 三酸化二ホウ素(B23) 1.793g シリコーン系界面活性剤(SH30PA) 0.01g 水 73.74g プロピレングリコールモノメチルエーテル 113.4g からなる混合物を80℃で5時間攪拌しホウ素拡散用塗
布液を調製した。
【0022】得られたホウ素拡散用塗布液を10〜20
Ω・cmの比抵抗値を有するN型シリコンウエーハ上に
塗布し、それを酸素中600℃で30分間焼成したの
ち、さらに、1200℃に昇温してホウ素の拡散を行っ
た。一方、上記ホウ素拡散用塗布液の調製において シ
リコーン系界面活性剤を用いない以外同様にしてホウ素
拡散用塗布液を調製し、以下同様の処理にてホウ素を拡
散した。得られたシリコンウエーハのシート抵抗値のバ
ラツキは、上記シリコーン系界面活性剤を添加したホウ
素拡散用塗布液を用いて拡散したシリコンウエーハのシ
ート抵抗値のバラツキの2倍であった。
【0023】実施例2 実施例1において、シリコーン系界面活性剤をフッ素系
界面活性剤EF−122Aに代えた以外は、実施例1と
同様にしてホウ素拡散用塗布液を調製した。一方、フッ
素系界面活性剤EF−122Aを用いない以外は同様に
してホウ素拡散用塗布液を調製し、両者をそれぞれシリ
コンウエーハに塗布し、実施例1と同様に処理してホウ
素を拡散したのち、その抵抗値を測定したところ、フッ
素系界面活性剤を含有するホウ素拡散用塗布液を用いて
作成した半導体デバイスの抵抗値のバラツキは、フッ素
系界面活性剤を含有しないホウ素拡散用塗布液を用いて
作成した半導体デバイスの抵抗値のバラツキの1/2で
あった
【0024】
【発明の効果】本発明のホウ素拡散用塗布液は、毒性が
低く、安全性が高い上に、半導体デバイスの抵抗値のバ
ラツキを少なくできる塗布液である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中山 寿昌 神奈川県川崎市中原区中丸子150番地 東 京応化工業株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(a)ホウ素化合物、(b)アルコール性
    水酸基含有高分子化合物、(c)プロピレングリコール
    誘導体溶剤及び(d)非イオン性界面活性剤を含有する
    ことを特徴とするホウ素拡散用塗布液。
  2. 【請求項2】(a)ホウ素化合物と(b)アルコール性
    水酸基含有高分子化合物との反応生成物、(c)プロピ
    レングリコール誘導体溶剤及び(d)非イオン性界面活
    性剤を含有することを特徴とするホウ素拡散用塗布液。
  3. 【請求項3】(a)成分が、ホウ酸、無水ホウ酸、アル
    キルホウ酸エステル及び塩化ホウ素から選ばれる少なく
    とも1種であることを特徴とする請求項1又は2記載の
    ホウ素拡散用塗布液。
  4. 【請求項4】(b)成分がポリビニルアルコールである
    ことを特徴とする請求項1又は2記載のホウ素拡散用塗
    布液。
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