RU683397C

RU683397C - Diffusion source for simultaneous alloying of silicon with boron and gold

Info

Publication number: RU683397C
Authority: RU
Inventors: В.Н. Глущенко; А.Н. Косенко; А.С. Лапунин; В.Г. Плохих
Original assignee: Предприятие П/Я Р-6644
Priority date: 1978-04-03
Filing date: 1978-04-03
Publication date: 1993-10-30

Description

Изобретение относитс к области микроэлектронике и предназначено дл использовани при изготовлении кремниевых пленарных транзисторов и интегральных твердых схем.The invention relates to the field of microelectronics and is intended for use in the manufacture of silicon plenary transistors and integrated solid circuits.

Широкое распространение в планарной технологии получили различные конструкции приспособлений дл легировани бором и фосфором из газовой фазы дл создани активных элементов транзисторных структур.Various designs of devices for doping with boron and phosphorus from the gas phase to create active elements of transistor structures are widely used in planar technology.

Наиболее распространенной вл етс кварцева лодочка. Известен источник дл легировани акцепторной примесью из боросиликатного стекла в виде кварцевой лодочки , в которой пластины располагают горизонтально рабочей стороной вверх на первом этаже лодочки, при этом сторона второго этажа лодочки, обращенна к пластинам , насыщена борным ангидридом. The most common is a quartz boat. A source is known for doping with an acceptor admixture of borosilicate glass in the form of a quartz boat, in which the plates are placed horizontally with the working side up on the first floor of the boat, while the side of the second floor of the boat facing the plates is saturated with boric anhydride.

Дл снижени времени жизни носителей базовую область легируют золотом.To reduce the lifetime of the carriers, the base region is alloyed with gold.

Известен источник диффузии дл одновременного легировани кремни бором и золотом, содержащий кварцевую подложку, насыщенную борным ангидридом, и золото.A diffusion source is known for simultaneously doping silicon with boron and gold, containing a quartz substrate saturated with boric anhydride and gold.

Источник золота выполнен в виде лодочки с секци ми, заполненными гранулами золота. Оба источника помещены в эвакуированный объем.The source of gold is made in the form of a boat with sections filled with granules of gold. Both sources are placed in the evacuated volume.

Недостаток этого источника состоит в том. что он предусматривает ампульное легирование , т.е. легирование под пониженным давлением. Так называема ампульна технологи имеет широко известные недостатки , заключающиес в значительной сложности осуществлени процесса.The disadvantage of this source is that. that it provides for ampoule doping, i.e. alloying under reduced pressure. The so-called ampoule technology has well-known disadvantages, which are a considerable complication of the process.

Целью изобретени вл етс упрощение процесса диффузии и снижение трудоемкости .. :The aim of the invention is to simplify the diffusion process and reduce the complexity ..:

Цель достигаетс тем, что золото нанесено на поверхность насыщенной борным ангидридом кварцевой подложки.The goal is achieved by the fact that gold is deposited on the surface of a quartz substrate saturated with boric anhydride.

При такой конструкции источника обеспечиваетс равномерность смеси паров бора и золота..With this source design, a uniform mixture of boron and gold vapors is ensured.

Кварцевую подложку насыщают соединением , содержащим бор. На полученный слой, например, боросиликатного стекла методом термического испарени в вакууме нанос т пленку золота. Полученную слоистую систему спекают и используют в качестве источника диффузии.The quartz substrate is saturated with a compound containing boron. A film of gold is applied to the resulting layer of, for example, borosilicate glass by thermal evaporation in a vacuum. The resulting layered system is sintered and used as a diffusion source.

На чертеже показана диффузионна печь с помещенными в нее источником диффузии и пластинами, в разрезе.The drawing shows a diffusion furnace with a diffusion source and plates placed in it, in section.

На кварцевые подложки Ги 2 нанос т борный ангидрид. После отжига в аргоне при 940°С в течение 2 ч происходит стеклообразование , в результате чего на подложках образуютс слои 3 боросиликатного стекла. На боросиликатные слои 3 нанос т слои 4 золота при давлении 5 -10 мм рт.ст. в течение 20-25 с.Boron anhydride is applied to the quartz substrates of Gu 2. After annealing in argon at 940 ° C for 2 hours, glass formation occurs, whereby layers of borosilicate glass 3 are formed on the substrates. Gold layers 4 are deposited on borosilicate layers 3 at a pressure of 5-10 mm Hg. within 20-25 s.

Рассто ние от испарител до подложки 70 мм, навеска золота весит 40 мг, Толщина напыленных слоев золота составл ет 0,050 ,1 мм.-После напылени золота подложку отжигают в течение 20 мин при 940°С. Легирование ведут в открытой кварцевой трубе 5 в потоке аргона.The distance from the evaporator to the substrate is 70 mm, the weight of gold weighs 40 mg. The thickness of the deposited layers of gold is 0.050, 1 mm. - After spraying the gold, the substrate is annealed for 20 minutes at 940 ° C. Doping is carried out in an open quartz tube 5 in a stream of argon.

Температура диффузии 940 ± 1°С, врем легировани 20-40 мин. Расход аргона 40-50 л/ч при диаметре трубы 58 мм. Пластины 6 кремни со вскрытыми окнами под базовое легирование расположены на кварцевых подложках 2 и 7 рабочей стороной вверх. Кварцевые подложки 1 и 2 со сло ми боросиликатного стекла и золота 4 расположены над пластинами 6 на кварцевых столбиках 8 на рассто нии 7-10 мм от пластин 6.The diffusion temperature is 940 ± 1 ° C, the doping time is 20-40 minutes. Argon consumption 40-50 l / h with a pipe diameter of 58 mm. Silicon plates 6 with open windows for basic alloying are located on quartz substrates 2 and 7 with the working side up. Quartz substrates 1 and 2 with layers of borosilicate glass and gold 4 are located above plates 6 on quartz columns 8 at a distance of 7–10 mm from plates 6.

В зависимости от диаметра пластин и диаметра трубы количество этажей может быть различным. Ширина подложки также может мен тьс . В описанной конструкции ширина подложки 42 мм, диаметр пластин 40 мм. Кварцевые столбики 8 приварены одним концом к верхней подложке и не закреплены на нижней подложке.Depending on the diameter of the plates and the diameter of the pipe, the number of floors can be different. The width of the substrate may also vary. In the described construction, the width of the substrate is 42 mm, the diameter of the plates is 40 mm. Quartz columns 8 are welded at one end to the upper substrate and are not fixed to the lower substrate.

После введени реактора в рабочий режим через.трубу 5 пропускают инертный газ, затем источник диффузии с пластинами 6, наход щимис на подложках 2 и 7, помещают в рабочую зону реактора. Источник диффузии и пластины нагреваютс до рабочей температуры. Происходит одновременное испарение бора из слоев 3 и золота из слоев 4 подложек 1 и 2. В результате того что слои 4 наход тс на поверхности слоев 3 и на одинаковом рассто нии от обрабатываемых пластин, обеспечиваемом столбиками 8, достигаетс равномерный состав парогазовой смеси у поверхности пластин и, следовательно, равномерное легирование бором и золотом.After putting the reactor into operation, inert gas is passed through the pipe 5, then the diffusion source with the plates 6 located on the substrates 2 and 7 is placed in the working zone of the reactor. The diffusion source and plates are heated to operating temperature. The simultaneous evaporation of boron from layers 3 and gold from layers 4 of substrates 1 and 2. As a result of the fact that layers 4 are on the surface of layers 3 and at the same distance from the processed plates provided by columns 8, a uniform vapor-gas mixture is obtained at the surface of the plates and, therefore, uniform alloying with boron and gold.

Реализаци источника позвол ет повысить быстродействие приборов на 15-20%, значительно улучшить характеристики и снизить разброс параметров, упростить процесс легировани за счет обеспечени возможности проведени процесса в открытой трубе в потоке газа.The implementation of the source allows to increase the speed of devices by 15-20%, significantly improve the characteristics and reduce the spread of parameters, simplify the doping process by making it possible to carry out the process in an open pipe in a gas stream.

Claims

(56) Silicon planar transistors. Ed. prof. Fedotova Ya.A. M .; 1973, p. thirty. . U.S. Patent N; 3728592, cl. 148-189, published. 1973. The claims. DIFFUSION SOURCE for SIMULTANEOUSLY DOPING SILICON WITH BORON AND GOLD, containing a quartz substrate saturated with boric anhydride and gold, characterized in that, in order to simplify the diffusion process and reduce the labor intensity, gold is deposited on the surface of a quartz substrate saturated with boric anhydride.

. .//. X / /, / /

-y Y Y / Y, f.

/ lif y // y / y y // / J y tf

h

Yuchhchhhh k444V44j GCHUCHUCHCH I

g-v

ft. H stsggg

/ - / /// / Y

X X; X - / f / ff

GZ

HiiiX./ SiiX "GChlH, /

; x / .V x j ;. F at x. / # #, / / /

-J

rgo //

.t, / / / / / - /; th; / i X ..