PL87113B1 - - Google Patents

Description

Opis patentowy opublikowano: 15.12.1976 87113 MKP H01I 7/00 Int. Cl2. H01L 21/31 Twórcawynalazku: ———— Uprawniony z patentu: Texas Instruments Incorporated, Dallas (Stany Zjednoczone Ameryki) Sposób wytwarzania silikonowych powlok tlenkowych na powierzchni pólprzewodników Wynalazek dotyczy wytwarzania silikonowych powlok tlenkowych zawierajacych domieszki; W tym celu sporzadza sie mieszaniny, którymi pokrywa sie powierzchnie pólprzewodnika tworzac powloke tlenkowa, z której nastepuje dyfuzja cial stalych do pólprzewodnika.Znany jest z opisu St. Zjedn. Ameryki nr 3 354 008 sposób pirolitycznego pokrywania silikonowymi powlokami tlenkowymi powierzchni pólprzewodników utworzonymi w temperaturze powyzej 600°C, polegaja¬ cy na przepuszczeniu strumienia par etyloortokrzemianu i trójmetyloboranu nad tymi powierzchniami.Wedlug opisu patentowego St Zjedn. Ameryki nr 3 615 943 mieszanine trójoctanu silikonowego i kwasu borowego rozpuszczone w etanolu nanosi sie na powierzchnie pólprzewodnika, która nastepnie poddaje sie procesowi ogrzewania w celu wytworzenia powloki tlenkowej stanowiacej zródlo domieszek dyfundujacych do pólrzewodnika. Jednakze wystepuja trudnosci w praktycznym sporzadzeniu wystarczajaco czystej i trwalej zawiesiny lub roztworu powtarzalnego dla kazdej partii.Sposób wedlug wynalazku dotyczy wytwarzania silikonowych powlok na powierzchni pólprzewodników i polega na pokryciu powierzchni pólprzewodnika mieszanina domieszek pólprzewodzacych i produktu reakcji czteroetylokrzemianu z kwasem octowym lub bezwodnikiem octowym w srodowisku rozpuszczalnika, a nastei nie ogrzaniu powierzchni do temperatury dyfuzji, przy czym stosunek molowy kwasu ub bezwodnika octowego do krzemianu miesci sie w granicach 1,5:1 -3:1, zas stosunek ilosci atomów krzemu do ilosci atomów domieszek wynosi 1,5 :1 -6:1, natomiast ilosc rozpuszczalnika wynosi 50-85% wagowych.Sposób wedlug wynalazku pozwala uzyskac zródlo dyfuzji o wyzszej lepkosci w porównaniu z dotychczas stosowanymi w analogicznych procesach.Czteroetyloortokrzemian i bezwodnik octowy reaguja ze soba dajac octan trójetoksysilikonowy i dwuoctan dwuetoksysilikonowy bedace w równowadze z octanem etylu. Dodanie molarnego nadmiaru bezwodnika octowe¬ go powoduje powstawanie dwuoctanu w przewazajacej ilosci, co nie ma istotnego znaczenia w przedmiocie wynalazku.Jako korzystny rozpuszczalnik stosuje sie alkohol etylowy i chociaz alkohol ten reaguje z powstajacym w czasie procesu dwuoctanem dwuetoksysilikonowym dajac octan trójetoksysilikonowy, nie ma to jednak wplywu na istote wynalazku. Jako inne korzystne rozpuszczalniki stosuje sie aceton, keton metylowo-etylowy,2 87 113 toluen, eter etylowy i etery dwualkilowe glikolu etylenowego, takie jak na przyklad eter dwumetylowy.Jako domieszki stosuje sie glównie bor, fosfor i arsen. Korzystna domieszka w procesie kontroli trwalosci jest równiez zloto. Domieszki te stosowane sa odpowiednio w postaci tlenku boru, kwasu ortofosforo¬ wego, kwasu ortoarsenowego lub chlorku zlota. Mozna stosowac inne domieszki uzyskujac takze zadowalajace rezultaty. Odpowiednim zródlem dyfuzji cynku w arsenku galu jest chlorek cynkowy. Stosunek molarny bezwodnika octowego do czteroetyloortokrzemianu wynosi korzystnie od 2 :1 do 2,3 :1.Roztwór, do którego wprowadza sie domieszki sporzadza sie przykladowo przez ogrzewanie przy mieszaniu etanolowego roztworu bezwodnika octowego i czteroetyloortokrzemianu w temperaturze wrzenia w ciagu od 1 do 8 godzin, korzystnie od 2 do 6 godzin. W taki sam sposób sporzadza sie roztwory w innych niz alkohol etylowy rozpuszczalnikach. Aby ograniczyc do minimum zawartosc wilgoci w mieszaninie umieszcza sie na wylocie chlodnicy rurke ze srodkiem suszacym. Ilosc dodanego rozpuszczalnika zalezy od pozadanej grubosci warstwy pólprzewodnika. Na przyklad mieszanina sporzadzona z 45 ml czteroetyloortokrzemianu, 40 ml bezwodnika octowego i 200 ml alkoholu etylowego pozwala na wytworzenie powloki o grubosci okolo 1 200 angstremów.W przypadku pokrywania pólprzewodników mieszanina przez spryskiwanie, zanurzanie lub metoda obracania (spinning), po odparowaniu rozpuszczalnika nastepuje wytracenie zaprawionej warstewki polimeru silikonowego, która przeprowadza sie nastepnie w tlenek krzemowy przez ogrzewanie w temperaturze 200°C w celu usuniecia lotnych produktów ubocznych, pozostalego rozpuszczalnika i ewentualnie wody.Ogrzanie pokrytego pólprzewodnika do temperatury dyfuzji, to jest do okolo 1100°C powoduje migracje dodatku z powloki tlenkowej do pólprzewodnika. Korzystna metoda pokrywania pólprzewodnika powloka tlenkowa jest metoda obracania, która mozna dogodnie stosowac przy uzyciu aparatu, którego przykladem jest model 6604 firmy Industrial Modular Systems Corporation od Cupertino, California. Odpowiednia grubosc powloki uzyskuje sie stosujac potrzebna ilosc obrotów zalezna od lepkosci wyjsciowego roztworu.Przyklad I. Podstawowy, nie zawierajacy dodatków roztwór stosowany do powlekania metoda obracania sporzadza sie przez zmieszanie 45 ml czteroetyloortokrzemianu, 40 ml bezwodnika octowego i 200 ml etanolu w kolbie okraglodennej o pojemnosci 500 ml zaopatrzonej w chlodnice zwrotna i pokryte teflonem mieszadlo magnetyczne, a nastepnie ogrzewanie zawartosci kolby przy mieszaniu w temperaturze lekkiego wrzenia w ciagu 6 godzin.Do tak sporzadzonego nie zawierajacego dodatków roztworu w ilosci 285 ml dodaje sie 3,7 g R2O3 i ogrzewa sie mieszajac wciagu calej nocy. Otrzymana mieszanina pokrywa sie oczyszczone, wolne od pylu platki przy predkosci 3000 obrotów na minute wciagu 10 sekund. Platki spieka sie nastepnie w temperaturze 300° C wciagu 10 minut w celu usuniecia nadmiaru rozpuszczalnika i zageszczenia powloki tlenkowej. Platki umieszcza sie nastepnie w piecu dyfuzyjnym na okres 30 minut w temperaturze 1150°G w atmosferze azotu.Otrzymane w rezultacie platki wykazuja opornosc równa 1,37 ohma/cm2, odleglosc miedzy poszczególnymi warstwami wynosi 2,4 mikrona przy stezeniu dodatku wynoszacym 3 X 1020 atomów/cm3.Przykladll. Do 285 ml roztworu przygotowanego wedlug przykladu I dodaje sie 7,5 g H3As04.Otrzymana mieszanina pokrywa sie oczyszczone, wolne od pylu platki przy predkosci 3000 obrotów na minu¬ te w ciagu 10 sekund. Platki spieka sie nastepnie w temperaturze 300°C w ciagu 10 minut w celu usuniecia nadmiaru rozpuszczalnika i zageszczenia powloki tlenkowej. Uzyskuje sie w wyniku ogrzewania w ciagu 120 mi¬ nut w temperaturze 1150°C w atmosferze tlenu, platki silikonowe typu n o opornosci 10 ohm * cm. Odleg¬ losc miedzy poszczególnymi warstwami wynosi 1,9 mikrona przy opornosci pojedynczego platka 1,9 ohma/cm2 i stezeniu powierzchniowym równym 2,2 X 1020atomów/cm3. • Przyklad III. Do 285 ml roztworu przygotowanego wedlug przykladu I dodaje sie 6g kwasu fosforowego. Otrzymana mieszanina pokrywa sie oczyszczone, wolne od pylu platki przy predkosci 3000 obrotów na minute wciagu 10 sekund. Platki spieka sie nastepnie w temperaturze 300°C wciagu 10 minut w celu usuniecia nadmiaru rozpuszczalnika i zageszczenia powloki tlenkowej. Uzyskuje sie w wyniku ogrzewania wciagu 60 minut w temperaturze 1150°C i w atmosferze tlenu platki silikonowe typu po opornosci ohm * cm. Odleglosc pomiedzy poszczególnymi warstwami wynosi 2,8 mikrona przy opornosci pojedynczego platka 1,4 ohm/cm2 i stezeniu powierzchniowym równym 2 X 1020 atomów/cm3.Przyklad IV. Do 285 ml roztworu przygotowanego wedlug przykladu I dodaje sie 9,5 g ZnCI2.Otrzymana mieszanina pokrywa sie oczyszczone, wolne od pylu platki przy predkosci 3000 obrotów na minute wciagu 10 sekund. Platki spieka sie nastepnie w temperaturze 300°C wciagu 10 minut w celu usuniecia nadmiaru rozpuszczalnika i zageszczenia powloki tlenkowej. Uzyskuje Sie w wyniku ogrzewania w ciagu 30 minut w atmosferze powstajacego gazu w temperaturze 1000°C pokryty arsenek galu typu n. Odleglosc pomiedzy poszczególnymi warstwami p-n wynosi okolo 4 mikrony.Przyklad V. Do 100 ml niezaprawionego roztworu otrzymanego wedlug przykladu I dodaje sie 1,0 g HAuCI4 • 3H20. Otrzymana mieszanina pokrywa sie oczyszczone, wolne od pylu platki przy predkosci 300087113 3 obrotów na minute wciagu 10 sekund. Platki spieka sie nastepnie w temperaturze 300°C wciagu 10 minut w celu usuniecia nadmiaru rozpuszczalnika i zageszczenia powloki tlenkowej. Uzyskuje sie platki silikonowe typu po opornosci 0,2 ohm * cm, stosujac ogrzewanie w temperaturze 1150°C na przemian wciagu 10 minut w atmosferze tlenu, 25 minut w parze 120 minut w atmosferze tlenu. Uzyskuje sie stezenie powierzchniowe atomów zlota równe 4X10'? atomów/cm3.Sposób wedlug wynalazku pozwala na uzyskanie wyzszej gestosci stosowanych roztworów niz dotychczas.Tak wysokie gestosci sa mozliwe ze wzgledu na wieksza rozpuszczalnosc stosowanych substancji, szczególnie gdy jako rozpuszczalnik stosuje sie alkohol etylowy. Umozliwia to otrzymanie grubych powlok tlenkowych na pólprzewodniku i wysokich stezen domieszek w tlenku. PL

Claims (3)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania silikonowych powlok tlenkowych na powierzchni pólprzewodników, polegajacy na pokryciu ich mieszanina organicznych zwiazków krzemu i pólprzewodzacych domieszek rozpuszczonych w organicznym rozpuszczalniku i poddaniu powierzchni obróbce termicznej, znamienny tym, ze powierz¬ chnie pólprzewodnika pokrywa sie mieszanina domieszek pólprzewodzacych i produktu reakcji czteroetylokrze- mianu z kwasem octowym lub bezwodnikiem octowym w srodowisku rozpuszczalnika i ogrzewa powierzchnie do temperatury dyfuzji, przy czym stosunek molowy kwasu lub bezwodnika do krzemianu lezy w granicach 1,5:1—3:1, zas stosunek atomów krzemu do atomów domieszek wynosi 1,5:1—6:1, natomiast ilosc rozpuszczalnika wynosi 50—85% wagowych.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1,znamienny tym, ze jako rozpuszczalnik stosuje sie etanol.
3. 3. Sposób wedlug zastrz. 1,znamienny tym, ze jako domieszki stosuje sie zwiazki boru, fosforu, arsenu lub zlota. PL