RU1454157C

RU1454157C - Process of manufacture of solid planar source of boron diffusion based on boron nitride

Info

Publication number: RU1454157C
Authority: RU
Inventors: Владимир Антонович Денисюк
Original assignee: Владимир Антонович Денисюк
Priority date: 1986-07-28
Filing date: 1986-07-28
Publication date: 1995-01-27

Abstract

FIELD: electronics. SUBSTANCE: invention relates to technology of manufacture of high-doped P⁺ layers in silicon plates having diameter ≥ 100 mm 100 mm at diffusion temperatures between 725-975 C. Source of boron diffusion is manufactured in the following way. First diffusant is prepared by mixing powders of boron nitride and silicon with following proportion, mass parts: boron nitride 85-95; silicon powder 5-15. Diffusant is applied to silicon substrate and is sintered at 975-1050 C for the course of 30-60 min. Porosity of such source rises by 50-60%. EFFECT: increased level of doping of semiconductors from solid planar sources in production of integrated microcircuits.

Description

Изобретение относится к технологии создания высоколегированных р⁺-слоев в кремниевых пластинах диаметром ≥ 100 мм при температурах диффузии 725-975^оС.The invention relates to a technology of high-p ⁺ layer in the silicon wafers with a diameter ≥ 100 mm at the diffusion temperatures ^of 725-975 C.

Целью изобретения является повышение уровня легирования полупроводников из твердых планарных источников при 725-975^оС при производстве интегральных микросхем.The aim of the invention is to increase the doping level of semiconductors from solid planar sources at 725-975 ^about With the production of integrated circuits.

При спекании твердых источников выше 1050^оС происходит быстрое окисление порошка кремния в диффузанте и снижение концентрации бора в поверхностной окисленной пленке, что приводит к ухудшению спекаемости диффузанта и снижению процента выхода годных твердых источников.During sintering of solid sources of above 1050 ^{° C} there is a rapid oxidation of silicon powder in the penetrant and reducing the concentration of boron in the surface of the oxidized film, which leads to deterioration of the sinterability and a decrease diffusant percent yield of solid sources.

Уменьшение температуры спекания ниже 975^оС приводит к необходимости значительного удлинения операции спекания и ухудшению качества спекания диффузанта на термостойком носителе.Reducing the sintering temperature of below 975 ^{° C} leads to the necessity of significant lengthening the sintering step of sintering and deterioration of the diffusant in the heat-resistant carrier.

При содержании порошка нитрида бора в количестве менее 85 мас.ч. источник не обеспечивает высокий уровень легирования диффузионных слоев на низких температурах. Верхний предел содержания порошка нитрида бора - 95 мас. ч. ограничивается минимальным содержанием порошка кремния - 5 мас.ч. При содержании порошка кремния в диффузанте ниже 5 мас.ч. ухудшается спекание боросодержащего материала с подложкой и самого материала, снижает процент выхода годных, ухудшаются термомеханические свойства источников, понижается пористость источников. When the content of boron nitride powder in an amount of less than 85 parts by weight the source does not provide a high level of doping of diffusion layers at low temperatures. The upper limit of the content of boron nitride powder is 95 wt. hours is limited to a minimum silicon powder content of 5 parts by weight When the content of silicon powder in the diffusant is below 5 wt.h. sintering of boron-containing material with the substrate and the material itself is worsened, the percentage of yield is reduced, the thermomechanical properties of the sources are deteriorated, and the porosity of the sources is reduced.

При содержании порошка кремния в диффузанте выше 15 мас.ч. происходит увеличение БСС (боросиликатного стекла) в объеме диффузанта, что приводит к снижению процента выхода годных источников при изготовлении, понижается содержание порошка нитрида бора и уровень легирования кремниевых пластин. When the content of silicon powder in the diffusant is above 15 wt.h. there is an increase in BSS (borosilicate glass) in the volume of the diffusant, which leads to a decrease in the percentage of yield of sources during manufacture, the content of boron nitride powder and the level of doping of silicon wafers are reduced.

При увеличении времени спекания более 60 мин уменьшается пористость источника. При уменьшении времени менее 30 мин спекание диффузанта с подложкой недостаточно. With an increase in sintering time of more than 60 min, the source porosity decreases. With a decrease in time of less than 30 min, sintering of the diffusant with the substrate is not enough.

П р и м е р 1. Приготавливают диффузант, смешивая 85 мас.ч. порошка нитрида бора с 15 мас.ч. порошка кремния. Приготавливают пасту диффузанта, добавляя к смеси порошков 5%-ный раствор крахмала. Наносят пасту диффузанта толщиной 0,8 мм на обе стороны пластин кремния диаметром 102 мм методом сеткографии, а затем сушат пластины в течение 30 мин при 180^оС. Затем пластины устанавливают вертикально в кварцевую кассету и проводят спекание в окислительной среде при 1050^оС в течение 30 мин.PRI me R 1. Prepare a diffusant, mixing 85 wt.h. boron nitride powder with 15 parts by weight silicon powder. A diffusant paste is prepared by adding a 5% starch solution to the powder mixture. Apply paste diffusant 0.8 mm thick on both sides of the silicon wafers 102 mm in diameter setkografii method, and then dried plate for 30 min at 180 ^C. Then, the plate is placed vertically in quartz cassette and sintering is conducted in an oxidizing atmosphere at 1050 ^C. within 30 minutes

П р и м е р 2. Приготавливают диффузант, смешивая 90 мас.ч. порошка нитрида бора с 10 мас.ч. порошка кремния. Далее все операции проводят по примеру 1, а спекание - при 1000^оС в течение 45 мин.PRI me R 2. Prepare a diffusant, mixing 90 wt.h. boron nitride powder with 10 parts by weight silicon powder. Further, all operations are carried out as in example 1, and sintering - at 1000 ^about C for 45 minutes.

П р и м е р 3. Приготавливают диффузант, смешивая 95 мас.ч. порошка нитрида бора с 5 мас.ч. порошка кремния. Далее все операции проводят по примеру 1, а спекание - при 975^оС в течение 60 мин.PRI me R 3. Prepare a diffusant, mixing 95 wt.h. boron nitride powder with 5 parts by weight silicon powder. Further, all operations are carried out as in example 1, and sintering - at 975 ^about C for 60 minutes.

Пористость такого источника увеличивается на 50-60^оС, а уровень легирования повышается в 1,4-1,6 раза.The porosity of such a source is increased to 50-60 C and ^the doping level is increased by 1.4-1.6 times.

Claims

METHOD FOR PRODUCING SOLID PLANAR SOURCES OF BORON DIFFUSION BASED ON BORON NITRIDE, which includes the preparation of a diffusant by mixing boron nitride and filler powders, the application of a diffusant on a silicon wafer and sintering in an oxidizing medium, characterized in that, with the aim of increasing the level of solid sources, the planes are solid planed 725 - 975 ^o With the production of integrated circuits, as a filler, the diffusant contains silicon powder in the following ratio of diffusant components, parts by weight:
Boron Nitride - 85 - 95
Silicon powder - 5 - 15
and sintering is carried out at 975 - 1050 ^o C for 30 to 60 minutes