TWI405739B - 摻雜劑源及其製造方法 - Google Patents

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Description

摻雜劑源及其製造方法
本發明係關於一種用於使硼擴散至矽半導體中而製得P型半導體之摻雜劑源(dopant host)及其製造方法。再者，本發明係關於一種用以將硼摻雜至半導體中之摻雜材料之製造方法。具體上係關於將含有硼之玻璃粉末漿液化，形成片狀坯件(green sheet)後，實施燒結形成晶圓狀之半導體用硼摻雜材料之製造方法。
作為於矽半導體基板表面形成P型區域之方法，以往為人熟知者有摻雜劑源法(dopant host method)、對向BN法、熱分解法等。
摻雜劑源法係使含有B2 O3 之玻璃陶瓷晶圓保持一定之距離與半導體晶圓並排，使自玻璃陶瓷揮發出之B2 O3 沉積於半導體晶圓上，接著使其熱擴散之方法(例如，參考專利文獻1)。對向BN法係幾乎與摻雜劑源法相同的步驟，但不同處係以將氮化硼晶圓實施活性化處理(將BN轉換為B2 O3 之處理)後使用，取代玻璃陶瓷。熱分解法係使液化之BCl3 、BBr3 等起泡後氣化後，使該氣體於預先經加熱之半導體晶圓上被覆、分解，而製得B2 O3 之沉積被膜後，實施熱擴散之方法。
摻雜劑源法，係根據專利文獻1所述之方法，與使用氮化硼時相較，由於於使用摻雜劑源時無須實施活性化處理，故可降低步驟的成本。再者，由於熱分解法係使氣體被覆於半導體晶圓上，故於大直徑晶圓上使B2 O3 擴散時，有被覆量之變異(不均勻)變大的問題，但是，由於摻雜劑源法係將與矽晶圓相同面積之玻璃陶瓷晶圓相對向後實施熱處理，故可縮小B2 O3 擴散之變異。
以往，作為用以於矽基材等中摻雜硼之半導體用硼摻雜材料，有使氮化硼粉末燒結而成者、或使含有硼之玻璃成形體之結晶化後切成晶圓狀後所形成的結晶化玻璃型者之提案(例如，參考專利文獻2)。摻雜之方法係採用於氧化氣體環境下，加熱半導體用硼摻雜材料之表面使B2 O3 揮發，使B2 O3 堆積於相對向設置的矽晶圓等基材表面上，並擴散至基材內部之方法。
半導體用硼摻雜材料之要求特性可列舉出：(1)以使硼充分地擴散至與摻雜材料相對向設置之矽晶圓等基材之方式，硼會因加熱而從材料表面揮發、(2)可耐於重複之使用、(3)所揮發之硼的量於每次使用皆安定、(4)易加工成與基材相同形狀等。
專利文獻1：日本特開昭52-55861號公報
專利文獻2：日本特開2002-93734號公報
於專利文獻1中所揭示之摻雜劑源材料，由於耐熱性不高，故重複實施熱處理時，則有玻璃陶瓷晶圓開始撓曲，B2 O3 擴散發生變異、或接觸矽晶圓而成品率下降之問題。再者，由於B2 O3 揮發量較實施活性化處理後之氮化硼晶圓少，故有熱擴散之效率不佳的問題。
因此，本發明之第1目的，係提供一種耐熱性高且B2 O3 之揮發量多的摻雜劑源。
由氮化硼粉末燒結體形成之半導體用硼摻雜材料係由於硼之揮發量過剩，所以必須頻繁地實施硼之摻雜設備之清洗，而且，有於摻雜步驟中對矽晶圓等基材造成之損傷很大的問題。再者，半導體用硼摻雜材料，為了充分實施硼之揮發，通常於使用前實施熱處理，但是當為使氮化硼粉末燒結而成之摻雜材料時，幾乎每次必須於使用前實施該熱處理。
另一方面，當為使用結晶化玻璃之摻雜材料時，對基材之損傷較少，使用前之熱處理亦有若於最初實施1次之後，則之後幾乎無須再實施之優點。然而，為了滿足前述條件(3)，必須將玻璃均勻地熔融後，鎔鑄成目標之形狀。但是，尤其是於為了製作大直徑之晶圓而製造大型的鎔鑄體時，由於會難以控制泡沫或鎔鑄體之失透(devitrification)等，故製得均勻的結晶化玻璃係有困難。再且，有於設備等上耗費成本之問題。
因此，本發明之第2目的，係提供一種材質均勻、所揮發之硼的量於每次使用皆安定而且廉價的半導體用硼摻雜材料。
(本發明之第1局面)
本發明人等經致力研究之結果，發現摻雜劑源含有特定之組成、或藉由含有特定之結晶，即可解決前述課題，而提案出本發明之第1局面(first aspect)。
亦即本發明之第1局面之摻雜劑源之第一項特徵，係含有SiO2 20至50莫耳%、Al2 O3 30至60莫耳%(惟不包含30莫耳%)、B2 O3 10至40莫耳%、RO(R為鹼土族金屬)2至10莫耳%之組成，本發明之摻雜劑源係由大量含有Al2 O3 30至60莫耳%之組成所構成。而呈現該組成之一部分或是大部分為以Al4 B2 O9 (硼酸鋁：2 Al2 O3 ．B2 O3 )結晶之形式含有之構成。結果，如同後述，本發明之摻雜劑源係具有耐熱性高且B2 O3 之揮發量多之特徵。
第二項特徵為，本發明之摻雜劑源，係含有Al4 B2 O9 結晶相20至50質量%、玻璃相20至80質量%及Al2 O3 結晶相0至60質量%。本發明的摻雜劑源，係含有Al4 B2 O9 結晶。Al4 B2 O9 結晶係一種具有比較大的尺寸之角柱狀之結晶。該結晶由於在摻雜劑源中，形成均勻且立體地互相緊密結合之構造(三次元網狀構造)，故所製得的摻雜劑源之耐熱性非常高。再者，由於在各結晶之周圍存在多的空隙，因此B2 O3 之揮發量變成非常多。如此，本發明之摻雜劑源，由於會析出20至50質量%之大量之Al4 B2 O9 結晶，故較以往的摻雜劑源材料之耐熱性更高、而且B2 O3 之揮發量更多。
第三項特徵為，本發明之摻雜劑源，係含有長徑為3μm以上之Al4 B2 O9 結晶。基本上，由於Al4 B2 O9 結晶之長徑愈大，各結晶愈容易互相緊密結合、而且空隙之比率亦越大，故較容易同時提升摻雜劑源之耐熱性及B2 O3 之揮發量。
第四項特徵為，本發明係關於前述之摻雜劑源之製造方法，係將包含含有B2 O3 之結晶性玻璃粉末40至90質量%及氧化鋁粉末10至60質量%之混合粉末燒結。如此，藉由混合含有B2 O3 之結晶性玻璃粉末與氧化鋁粉末後實施燒結，使含有B2 O3 之結晶性玻璃粉末與氧化鋁粉末容易反應，而促進Al4 B3 O9 結晶之析出，結果，可製得耐熱性高，而且B2 O3 之揮發量多的摻雜劑源。
第五項特徵為，本發明之摻雜劑源之製造方法，係含有B2 O3 之結晶性玻璃粉末及氧化鋁粉末之50%粒徑D50 為0.1至10μm。如此，藉由將含有B2 O3 之結晶性玻璃粉末與氧化鋁粉末製成0.1至10μm之細粉並混合後實施燒結，而增加含有B2 O3 之結晶性玻璃粉末與氧化鋁粉末接觸之面積，更進一步促進Al4 B2 O9 結晶之析出。因而製得的摻雜劑源之耐熱性及B2 O3 之揮發量變得更加良好。
第六項特徵為，本發明之摻雜劑源，係藉由前述方法製造而得。
(本發明之第2局面second aspect)
本發明人等致力研究之結果，發現藉由具有由硼成分揮發層及耐熱層所構成之積層構造的摻雜劑源，即可解決上述課題，而提案出作為本發明之第2局面。
亦即，本發明之第2局面之第一項特徵為關於一種摻雜劑源，係由積層體所形成者，該積層體包括：含有SiO2 30至60莫耳%、Al2 O3 10至30莫耳%、B2 O3 15至50莫耳%、RO(R為鹼土族金屬)2至10莫耳%之組成之硼成分揮發層；及含有SiO2 8至30莫耳%、Al2 O3 50至85莫耳%、B2 O3 5至20莫耳%、RO(R為鹼土族金屬)0.5至7莫耳%之組成之耐熱層。
本發明之摻雜劑源中，硼成分揮發層之B2 O3 之含量多達15至50莫耳%，而具備高的B2 O3 揮發能力。再者，硼成分之揮發，係從含於硼成分揮發層中之含有B2 O3 之結晶或是玻璃組成中之B2 O3 產生。另一方面，耐熱層之Al2 O3 含量多達50至80莫耳%，而具備例如1200℃以上之良好的耐熱性。本發明之摻雜劑源因具備含有與該等不同的組成之複數層，可製成較以往之摻雜劑源材料之耐熱性更高，而且B2 O3 揮發量更多的摻雜劑源。
第二項特徵為，本發明之摻雜劑源以於最外層具有硼成分揮發層為佳。
因在最外層具有B2 O3 揮發能力優良之硼成分揮發層，而可製得較B2 O3 揮發量更多的摻雜劑源。
第三項特徵為，本發明之摻雜劑源以將片狀坯件之積層體煅燒為而成佳。
因使用片狀坯件，而可輕易製造由具有不同組成之2種以上之層所形成之構造。再者，藉由適當選擇所使用之片狀坯件之大小，即可輕易製造所期望的大小之摻雜劑源。再者，由於無須如同以往，在製造玻璃陶瓷之鑄錠後經過切斷加工成晶圓狀之步驟，故有成本降低之特徵。
(本發明之第3局面third aspect)
本發明人等致力研究之結果，發現藉由將含有硼之結晶性玻璃粉末漿液化，並成型為片狀坯件後實施燒結而製成晶圓狀，即可解決前述課題，而提案出作為本發明之第3局面。在此，所謂『含有硼之結晶性玻璃粉末』係指組成中含有硼之玻璃粉末，而且，具有藉由熱處理即析出結晶之性質者。
亦即，本發明的第3局面之半導體用硼摻雜材料之製造方法之第一項特徵，係包括：將包含含有硼之結晶性玻璃粉末之原料粉末漿液化之步驟、將製得之漿液實施成型後製得片狀坯件之步驟、及將片狀坯件燒結之步驟。
本發明的製造方法之特徵，與將經鎔鑄成型之玻璃成型體實施結晶化之以往的方法不相同，係藉由將經片狀坯件成型之玻璃粉末實施燒結及結晶化而製造半導體用硼摻雜材料。在此，玻璃粉末係使用將玻璃原料粉末熔融並製成玻璃後，實施成型、粉碎、分級後所得到之粉末。因此，即使於熔融後所得到之原料玻璃含有泡沫或紋理、或均勻性不佳，藉由之後經過粉碎、分級、燒結之步驟，即可消除該等之問題，而製得均勻的玻璃燒結體。如此，根據本發明之製造方法，於玻璃之製造時，無須精密地實施泡沫、紋理、均勻性之控制，結果，可抑制熔融成本。
藉由以往之製造方法製作直徑大的晶圓時，由於玻璃成型體之熱容量變大而不易冷卻，故容易析出不適當的失透物，如此，於後面之結晶化步驟中，係有該失透物成為核而易析出大的結晶，而不易製得均勻的結晶之問題。因此，難以製作大直徑(具體上係直徑100mm以上之長尺寸)之半導體用硼摻雜材料。然而，根據本發明之製作方法，可輕易地因應所製作之片狀坯件之大小，而製造所期望之大小之半導體用硼摻雜材料。再且，藉由調節片狀坯件之厚度、或積層複數個片狀坯件後實施燒結，即可輕易地製得具有所期望之厚度的半導體用硼摻雜材料。
再者，以往的製造方法，必須將結晶化玻璃鎔鑄體切成晶圓狀，但是，根據本發明之製造方法，由於切成晶圓狀時無切斷損失，故提升材料效率，而可以低成本製得半導體用硼摻雜材料。
第二項特徵為，本發明之半導體用硼摻雜材料之製造方法，係積層片狀坯件後再實施燒結。
第三項特徵為，本發明之半導體用硼摻雜材料之製造方法，係含有硼之結晶性玻璃粉末之平均粒徑D50 為0.1至10μm。
第四項特徵為，本發明之半導體用硼摻雜材料之製造方法，係含有硼之結晶性玻璃粉末含有作為玻璃組成之B2 O3 15至45質量%。
第五項特徵為，本發明的半導體用硼摻雜材料之製造方法，係含有硼之結晶性玻璃粉末為B2 O3 -SiO2 -Al2 O3 系玻璃或是B2 O3 -Al2 O3 -BaO系玻璃。於此，所謂「B2 O3 -SiO2 -Al2 O3 系玻璃」係指含有作為玻璃組成之B2 O3 、SiO2 、及Al2 O3 作為必須成分之玻璃。再者，所謂「B2 O3 -Al2 O3 -BaO系玻璃」係指含有作為玻璃組成之B2 O3 、Al2 O3 及BaO作為必須成分之玻璃。
第六項特徵為，本發明的半導體用硼摻雜材料之製造方法，係原料粉末含有氧化鋁粉末1至60質量%。
當原料粉末含有氧化鋁粉末時，可更加提升所製得的半導體用硼摻雜材料之機械強度或耐熱性。特別是當製作大直徑之半導體用硼摻雜材料時，使用時係有不容易發生翹曲、耐熱性優良之優點。
第七項特徵為，本發明的半導體用硼摻雜材料之製造方法，係片狀坯件之厚度為30至1500μm。
第八項特徵為，本發明的半導體用硼摻雜材料之製造方法，係漿液之黏度為1至50Pa．s。
第九項特徵為，本發明的半導體用硼摻雜材料之製造方法，係積層含有不同成分之2種以上之片狀坯件。
因積層含有不同成分之2種以上之片狀坯件，而可製作例如一邊維持硼揮發能力，同時機械強度或是耐熱性優良的半導體用硼摻雜材料。
第十項特徵為，本發明的半導體用硼摻雜材料之製造方法，係積層由氧化鋁粉末所形成的片狀坯件。
因形成如此之構成，特別是當製作大直徑之半導體用硼摻雜材料之時，使用時有不容易發生翹曲、耐熱性優良之優點。
第十一項特徵為，本發明的半導體用硼摻雜材料之特徵，係藉由前述任一製造方法所製造而成。
第十二項特徵為，本發明關於一種半導體用硼摻雜材料，係具有由複數個無機粉末燒結體層形成之積層體構造者，其中，無機粉末燒結體層之一部分或是全部由包括含有硼之結晶性玻璃粉末之無機粉末的燒結體所形成。
第十三項特徵為，本發明的半導體用硼摻雜材料，係厚度為0.5至10mm、直徑為50至300mm。
 (本發明之第1局面)
本發明的第1局面之摻雜劑源，係含有SiO2 20至50莫耳%、Al2 O3 30至60莫耳%(惟不包含30莫耳%)、B2 O3 10至40莫耳%、RO(R為鹼土族金屬)2至10莫耳%之組成。
以下，詳述將各成分的含量如同上述限定之理由。
SiO2 係構成玻璃之網狀結構之基本成分，其含量係20至50莫耳%、以20至45莫耳%為佳。SiO2 之含量未達20莫耳%時，則不容易製成玻璃；超過50莫耳%時，則有玻璃之軟化點變高，玻璃熔融時之熔融性變差，而玻璃之成型困難之傾向。
Al2 O3 係Al4 B2 O9 結晶之構成成分，而且，與SiO2 一起構成玻璃相之網狀結構之成分。其含量係30至60莫耳%(惟不包括30莫耳%)，以30至50莫耳%為佳。Al2 O3 之含量為30莫耳%以下時，則有Al4 B2 O9 結晶之含量變少、摻雜劑源之耐熱性及B2 O3 揮發量皆不充分之傾向。另一方面，Al2 O3 之含量超過60莫耳%時，摻雜劑源之氣孔率變大，而強度下降。
B2 O3 係Al4 B2 O9 結晶之構成成分，其含量係10至40莫耳%，以15至30莫耳%為佳。B2 O3 之含量未達15莫耳%時，則有Al4 B2 O9 結晶之含量變少、摻雜劑源之耐熱性及B2 O3 揮發量皆不充分之傾向。另一方面，即使B2 O3 之含量超過40莫耳%，亦無法期待Al4 B2 O9 結晶之含量的提升，甚至有妨礙析出結晶之虞。
RO係促進製成玻璃之成分。RO可選擇MgO、CaO、SrO、BaO。這些成分係可單獨或是組合2種以上使用，其含量(合計量)係2至10莫耳%，以2.5至10莫耳%為佳。RO之含量未達2莫耳%時，則有不容易製成玻璃的傾向，超過10莫耳%時，則有不容易析出所期望之結晶的傾向。
本發明之摻雜劑源，係含有Al4 B2 O9 結晶相20至50質量%、玻璃相20至80質量%及Al2 O3 結晶相0至60質量%。
如前述，本發明之摻雜劑源之特徵，係含有特定量之Al4 B2 O9 結晶，由於該Al4 B2 O9 於摻雜劑源中，形成互相緊密結合之構造，耐熱性及B2 O3 之揮發量變良好。Al4 B2 O9 結晶之含量係20至50質量%，以30至50質量%為佳。Al4 B2 O9 結晶相未達20質量%時，則摻雜劑源之耐熱性及B2 O3 揮發量皆不充分之傾向。另一方面，Al4 B2 O9 結晶相超過50質量%時，則摻雜劑源之氣孔率變大，而強度下降。
Al4 B2 O9 結晶以包含長徑為3μm以上者為佳，以包含長徑為5μm以上者更佳。若僅為Al4 B2 O9 結晶之長徑未達3μm之結晶，則為結晶間不易形成互相緊密結合之構造。因此，該結晶於玻璃中易流動，結果，成為耐熱性低者。再者，由於在結晶之周圍不易形成空隙，故B2 O3 之揮發量亦有變少之傾向。再且，Al4 B2 O9 結晶之短徑係無特別限制，但由於於0.5μm以上時，則結晶間容易形成三次元網狀構造故為佳。
Al4 B2 O9 結晶以外之成分係有玻璃相與Al2 O3 結晶相(α-剛玉(corundum)結晶相：於製造摻雜劑源之時添加之氧化鋁粉末之未反應成分)。玻璃相係20至80質量%、Al2 O3 相係0至60質量%，較佳者係玻璃相20至70質量%、Al2 O3 0至50質量%。
本發明之摻雜劑源係亦可藉由將只含有B2 O3 與Al2 O3 之玻璃實施熱處理後使Al4 B2 O9 析出而製得，但是，有大的結晶係不易成長，再者，析出量亦變少之傾向。於是，藉由將含有B2 O3 之結晶性玻璃粉末與氧化鋁粉末之混合粉末燒結，而可使含有B2 O3 之結晶性玻璃粉末中之B2 O3 與氧化鋁粉末反應而大量地析出Al4 B2 O9 結晶。
含有B2 O3 之結晶性玻璃粉末，可列舉出至少含有SiO2 、B2 O3 、RO(R為鹼土族金屬)3成分之玻璃粉末。於此，為了使與氧化鋁粉末反應後易析出Al4 B2 O9 結晶，以於玻璃成分中含有Al2 O3 為佳。具體上，含有B2 O3 之結晶性玻璃粉末以含有SiO2 20至60莫耳%、Al2 O3 10至40莫耳%、B2 O3 10至50莫耳%、RO(R為鹼土族金屬)2至15莫耳%之組成為佳。
以下，詳述將各成分的含量如同上述限定之理由。
SiO2 係構成玻璃之網狀結構之基本成分。其含量係20至60莫耳%，以30至50莫耳%為佳。SiO2 之含量未達20莫耳%時，則不容易製成玻璃，超過60莫耳%時，則有玻璃之軟化點變高、玻璃熔融時之熔融性變差，而玻璃之成型困難之傾向。
Al2 O3 係使Al4 B2 O9 結晶容易析出，同時構成Al4 B2 O9 結晶之成分。再者，為與SiO2 一起構成玻璃相之網狀結構之成分。其含量係0至40莫耳%，以10至40莫耳%為佳，l0至30莫耳%較佳。Al2 O3 之含量未達10莫耳%時，則有Al4 B2 O9 結晶不易析出之傾向。另一方面，Al2 O3 之含量超過40莫耳%時，由於玻璃易失透，故有玻璃之成型困難之傾向。
B2 O3 係用以使Al4 B2 O9 結晶析出之必須成分。其含量係10至50莫耳%，以15至40莫耳%為佳。B2 O3 之含量未達10莫耳%時，則有Al4 B2 O9 結晶不容易充分析出之傾向。令一方面，即使B2 O3 之含量超過50莫耳%，亦無法期待Al4 B2 O9 結晶之含量的提升，甚至有妨礙結晶之析出之虞。
RO係促進製成玻璃之成分。RO可選擇MgO、CaO、SrO、BaO。可單獨或是組合2種以上使用該等，其含量(合計量)係2至15莫耳%，以3至13莫耳%為佳。RO之含量未達2莫耳%時，則有不容易製成玻璃之傾向，超過15莫耳%時，則有所期望之結晶不容易析出之傾向。
含有B2 O3 之結晶性玻璃粉末與氧化鋁粉末之混合粉末中之含量，係以含有B2 O3 之結晶性玻璃粉末40至90質量%及氧化鋁粉末10至60質量%為佳，以含有B2 O3 之結晶性玻璃粉末50至80質量%及氧化鋁粉末20至50質量%較佳。氧化鋁粉末未達10質量%時，有Al4 B2 O9 結晶之析出量變少之傾向。另一方面，即使氧化鋁粉末之含量大於60質量%，亦無法期待Al4 B2 O9 結晶之析出量更增加，甚至有妨礙Al4 B2 O9 結晶析出之虞。
含有B2 O3 之結晶性玻璃粉末與氧化鋁粉末之50%粒徑D50 係以0.1至10μm為佳，以0.5至0.8μm較佳，以1至5μm更佳。各粉末之50%粒徑D50 未達0.1μm時，製造成本增大之同時，成型亦變得困難。另一方面，各粉末之50%粒徑D50 大於10μm時，有粉末間之反應不充分，而Al4 B2 O9 結晶之析出量變少的傾向。
包括含有B2 O3 之結晶性玻璃粉末與氧化鋁粉末之混合粉末之燒結溫度，只要為粉末間充分地燒結成一體，而且有Al4 B2 O9 結晶析出之溫度，則並無特別限制，例如以900至1300℃為佳。
本發明之摻雜劑源之製造方法，可列舉例如藉由將原料粉末漿液化並加工成片狀坯件狀之成型體積層複數片，之後燒結成一體而製成晶圓狀之方法。若依該方法，則無須以往之製法中必要之切斷、研磨等步驟，而可提升成品率。
(本發明之第2局面)
本發明的第2局面之摻雜劑源，係由含有硼成分揮發層及耐熱層之積層體所形成。硼成分揮發層係含有SiO2 30至60莫耳%、Al2 O3 10至30莫耳%、B2 O3 15至50莫耳%、RO(R為鹼土族金屬)2至10莫耳%之組成。耐熱層係含有SiO2 8至30莫耳%、Al2 O3 50至85莫耳%、B2 O3 5至20莫耳%、RO(R為鹼土族金屬)0.5至7莫耳%之組成。
首先，說明將硼成分揮發層中之各成分之含量如同上述限制之理由。
SiO2 係用以構成玻璃之網狀結構之基本成分。SiO2 之含量係30至60莫耳%，較佳者係35至45莫耳%。SiO2 之含量未達30莫耳%時，則有摻雜劑源化學耐久性下降之傾向。另一方面，SiO2 之含量超過60莫耳%時，則有玻璃之軟化點變高，玻璃熔融時之熔融性惡化，而玻璃之成型困難之傾向。
Al2 O3 係與SiO2 一起構成玻璃相之網狀結構之成分。Al2 O3 之含量係10至30莫耳%，較佳者係15至25莫耳%。Al2 O3 之含量未達10莫耳%時，則有摻雜劑源之化學耐久性下降之傾向。另一方面，Al2 O3 之含量超過30莫耳%時，則有摻雜劑源之氣孔率變大，而強度下降之傾向。
B2 O3 係揮發成分。其含量係15至50莫耳%，以20至40莫耳%為佳。B2 O3 之含量未達15莫耳%時，則有摻雜劑源之B2 O3 之揮發量不充足之傾向。另一方面，B2 O3 之含量超過50莫耳%時，則有摻雜劑源之化學耐久性下降之傾向。
RO係促進製成玻璃之成分。RO可選擇MgO、CaO、SrO、BaO，可單獨或組合2種以上之成分使用該等，RO之含量(合計量)係2至10莫耳%，較佳者係2.5至10莫耳%。RO之含量未達2莫耳%時，則有不容易製成玻璃之傾向，超過10莫耳%時，則有摻雜劑源之化學耐久性下降之傾向。
其他，為了提升化學耐久性，可含有ZrO2 、TiO2 等成分合計量在30莫耳%以下。
接著，說明將耐熱層中之各成分之含量如同上述限制之理由。
SiO2 係用以構成玻璃之網狀結構之基本成分。SiO2 之含量係8至30莫耳%，較佳者係15至25莫耳%。SiO2 之含量未達8莫耳%時，則有摻雜劑源之化學耐久性下降之傾向。另一方面，SiO2 之含量超過30莫耳%時，則有玻璃之軟化點變高，而硼揮發量減少之傾向。
Al2 O3 係以Al2 O3 結晶之形式，為用以保持耐熱性之主要成分。Al2 O3 之含量係50至85莫耳%，較佳者係65至80莫耳%。Al2 O3 之含量未達50莫耳%時，則有Al2 O3 結晶之析出量變少，而摻雜劑源之耐熱性惡化之傾向。另一方面，Al2 O3 之含量超過85莫耳%時，則有摻雜劑源之氣孔率變大，而強度下降之傾向。
B2 O3 係玻璃之構成成分。B2 O3 之含量係5至20莫耳%，較佳者係5至15莫耳%為佳。B2 O3 之含量未達15莫耳%時，則燒結不足，而有摻雜劑源之機械強度下降之傾向。另一方面，B2 O3 之含量超過20莫耳%時，耐熱性變差，例如，在低於1200℃之低溫容易產生變形。
RO係促進製成玻璃之成分。RO可選擇MgO、CaO、SrO、BaO，可單獨或組合2種以上使用該等。RO之含量(合計量)係0.5至7莫耳%，較佳者係2.5至6莫耳%為佳。RO之含量未達0.5莫耳%時，則有不容易製成玻璃之傾向，超過7莫耳%時，則有摻雜劑源之耐熱性下降之傾向。
其他，為了提升耐熱性，可含有ZrO2 、TiO2 等成分合計量在30莫耳%以下。
再者，本發明之摻雜劑源以含有Al4 B2 O9 結晶為佳。Al4 B2 O9 結晶係具有針狀構造，由於在摻雜劑源中形成立體的互相緊密結合之構造，故耐熱性及B2 O3 揮發量皆變良好。於摻雜劑源中之Al4 B2 O9 結晶之含量，較佳者係20至50質量%，更佳者係30至50質量%。Al4 B2 O9 結晶之含量未達20質量%時，則有摻雜劑源之耐熱性及B2 O3 揮發量皆不充分的傾向。另一方面，Al4 B2 O9 結晶之含量超過50質量%時，則有摻雜劑源之氣孔率過大，而強度下降之傾向。
Al4 B2 O9 結晶以外，亦可含有原料氧化鋁粉末之未反應成分的Al2 O3 結晶(α-剛玉結晶)。摻雜劑源中之Al2 O3 結晶之含量以0至60質量%為佳，較佳者係10至50質量%。
為了得到良好的B2 O3 揮發能力，本發明之摻雜劑源以於最外層(表面層)具有硼成分揮發層為佳，特別是以於兩最外層具有硼成分揮發層為佳。
硼成分揮發層與耐熱層之積層順序係無特別限定，但是由於為硼成分揮發層與耐熱層交互地積層而成之積層體時，則容易製得B2 O3 揮發能力及耐熱性優良的摻雜劑源，故較佳。
硼成分揮發層之厚度係50至1000μm為佳，較佳者係100至500μm。硼成分揮發層之厚度未達50μm時，則不容易得到所期望之B2 O3 揮發能力。另一方面，硼成分揮發層之厚度超過1000μm時，則有發生破裂之虞。
耐熱層之厚度以200至2000μm為佳，較佳者係500至1000μm。耐熱層之厚度未達200μm時，則有摻雜劑源之耐熱性變差之傾向。另一方面，耐熱層之厚度超過2000μm時，則有發生破裂之虞。
以下，說明使用片狀坯件法之本發明的摻雜劑源之製造方法。
如以下之方式製作硼成分揮發層用之片狀坯件。
首先，調配含有SiO2 、Al2 O3 、B2 O3 、RO之原料粉末，當作一批次，藉由以例如1600℃左右熔融約1小時製成玻璃後，藉由實施成型、粉碎、分級而製得玻璃粉末。
再者，藉由於玻璃粉末中添加黏合劑(binder)、可塑劑、溶劑等後，實施混鍊製成漿液。此時，為了使Al4 B2 O9 結晶易析出，除了玻璃粉末以外亦可混合氧化鋁粉末。
作為黏合劑，通常可使用熱塑性樹脂。熱塑性樹脂係提高乾燥後之膜強度，而且附予柔軟性之成分。熱塑性樹脂之含量，一般係在漿液中為5至30質量%左右。熱塑性樹脂可使用聚甲基丙烯酸丁酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯等丙烯酸樹脂；聚乙烯丁縮醛(polyvinylbutyral)、乙基纖維素等，可單獨或混合使用該等樹脂。
可塑劑係控制乾燥速度並同時對乾燥膜賦與柔軟性之成分。可塑劑之含量，一般係於漿液中為0至10質量%左右。可塑劑可使用鄰苯二甲酸丁基苯甲酯、鄰苯二甲酸二辛酯、鄰苯二甲酸二異辛酯、鄰苯二甲酸二辛酯、鄰苯二甲酸二丁酯等。可單獨或混合使用該等可塑劑。
溶劑係用以將原料漿液化之成分，一般其含量係於漿液中為10至50質量%。溶劑可使用例如，松油醇(terpineol)、甲基乙基酮、二乙二醇單丁基醚乙酸酯、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇單異丁酸酯等，可單獨或混合使用該等溶劑。
藉由例如刮刀(doctor blade)法，於聚對苯二甲酸乙二酯(PET)等機械、熱安定性優良的薄膜上，塗上所製得之漿液實施薄片成型，薄片成型後，藉由乾燥除去溶媒或溶劑，即可製得片狀坯件。
一般於片狀坯件中所佔之原料粉末之比率係60至95質量%左右。
片狀坯件之厚度以30至1500μm為佳，較佳者係50至1000μm，更佳係100至500μm，特別佳者係150至300μm。片狀坯件之厚度較30μm更薄時，則自支撐薄膜剝離、或積層複數個片狀坯件時則易破裂。另一方面，片狀坯件之厚度較1500μm更厚時，於實施薄片化時，容易發生破裂。
供給於刮刀時之漿液之黏度以1至50Pa．s為佳，較佳者為2至30Pa．s、更佳係3至20Pa．s。漿液黏度未達1Pa．s時，則於片狀坯件成型時，有發生產生缺口、或片狀坯件膜厚之變異變大等問題之虞。另一方面，漿液黏度較50Pa．s更高時，漿液之流動性惡化，片狀坯件上產生斑點或條紋，而不容易製得均勻的薄膜。再者，漿液附著於管線或容器之量變多，而有材料損失變大的傾向。漿液之黏度係可藉由適當選擇黏合劑、可塑劑、溶劑之添加量調整。
耐熱層用之片狀坯件，例如，以含有SiO2 、B2 O3 、RO之玻璃粉末與氧化鋁粉末之混合物當作原料粉末，使用與硼成分揮發層用之片狀坯件同樣之方法製作。
積層所製得之二種類的片狀坯件、壓著而一體化。積層之總片數係因應片狀坯件之厚度，只要在例如3至100片，再者在5至50片之範圍適當選擇即可。再且，硼成分揮發層及耐熱層係分別可形成由單數之片狀坯件所形成之構成，亦可形成由複數個片狀坯件所形成之構成。將製得之片狀坯件，依據需要，沖切成所期望之形狀。可於沖切成所期望之形狀後再積層，亦可於積層之後再沖切。
之後，藉由煅燒片狀坯件之積層體，即可製得半導體用硼摻雜材料。燒結溫度係1000至1300℃為佳，較佳係1100至1200℃。煅燒時間係因應煅燒溫度，在例如，0.5至10小時，再且在1至8小時之範圍適當調整。
(本發明之第3局面)
本發明之第3局面之半導體用硼摻雜材料之製造方法，係包括：將包含含有硼之結晶性玻璃粉末之原料粉末漿液化之步驟、將製得之漿液實施成型後製得片狀坯件之步驟、及將片狀坯件燒結之步驟。
於本發明中，原料粉末係可使用含有硼之結晶性玻璃粉末當作主成分。因使用結晶性玻璃，而可製得由結晶化玻璃燒結體所形成之半導體用硼摻雜材料，在因加熱而硼揮發時，可維持充足的耐熱性。於將半導體用硼摻雜材料切成晶圓狀後使用時，可防止因熱而軟化、變形。
含有硼之結晶性玻璃粉末之B2 O3 之含量，係以15至45質量%為佳，以18至40質量%較佳。B2 O3 之含量未達15質量%時，則有硼對基材之揮發量不充分，再者，揮發溫度變高等傾向。另一方面，B2 O3 之含量超過45質量%時，在因加熱而硼揮發時之半導體用硼摻雜材料之強度變差，於熱處理時，有容易翹曲之傾向。
含有硼之結晶性玻璃粉末之具體例，無特別限定，可列舉例如B2 O3 -SiO2 -Al2 O3 系玻璃、B2 O3 -Al2 O3 -BaO系玻璃等。使用該等玻璃，則容易製得耐熱性高而且硼之揮發量多的半導體用硼摻雜材料。
含有硼之結晶性玻璃粉末之平均粒徑D50 ，係以0.1至10μm為佳，以0.5至0.8μm較佳，以1至5μm更佳。平均粒徑D50 較0.1μm更小時，則難以粉碎，而有製造成本變高，同時有成型困難之傾向。另一方面，平均粒徑D50 大於10μm時，則片狀坯件之緊緻性下降，而有燒結不充分之傾向。
再者，於本發明中，平均粒徑D50 係以使用雷射繞射散射法之測定裝置實施測定。
於本發明中，為了提升半導體用硼摻雜材料之機械強度及耐熱性，於原料粉末中亦可含有氧化鋁粉末。氧化鋁粉末之含量，係於原料粉末中以1至60質量%為佳，以5至40質量%較佳，以10至30質量%為更佳。氧化鋁粉末之添加量未達1質量%時，則不容易得到所期望之效果。另一方面，氧化鋁粉末之添加量超過60質量%時，則有燒結不充分之傾向。
再且，亦可適當添加氧化鋁粉末以外之金屬氧化物粉末或二氧化矽粉末、玻璃粉末等。此時之添加量，係於原料粉末中以合計量為30質量%以下為佳，該等之添加量超過30質量%時，則有燒結不充分之傾向。
含有硼之結晶性玻璃粉末，係調配含有B2 O3 之原料粉末，當作一批次，在例如1600℃左右之溫度熔融約1小時製成玻璃後，藉由實施成型、粉碎、分級即可製得。
藉由對於含有硼之結晶性玻璃粉末之原料粉末，添加及混鍊黏合劑、可塑劑、溶劑等，即可製成漿液。
黏合劑，通常係可使用熱塑性樹脂。熱塑性樹脂係提高乾燥後之膜強度而且賦與柔軟性之成分，其含量一般為5至30質量%左右。熱塑性樹脂可使用聚甲基丙烯酸丁酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯等丙烯酸樹脂；聚乙烯丁縮醛、乙基纖維素等，可單獨或混合使用該等樹脂。
可塑劑係控制乾燥速度並同時對乾燥膜賦與柔軟性之成分，其含量，一般係0至10質量%左右。可塑劑可使用鄰苯二甲酸丁基苯甲酯、鄰苯二甲酸二辛酯、鄰苯二甲酸二異辛酯、鄰苯二甲酸二辛酯、鄰苯二甲酸二丁酯等，可單獨或混合使用該等可塑劑。
溶劑係用以將原料漿液化之材料，一般其含量係10至50質量%左右。溶劑可使用例如，松油醇、甲基乙基酮、二乙二醇單丁基醚乙酸酯、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇單異丁酸酯等，可單獨或混合使用該等溶劑。
藉由例如刮刀法，於聚對苯二甲酸乙二酯(PET)等機械、熱安定性優良的薄膜上，塗上所製得之漿液實施薄片成型，薄片成型後，藉由乾燥除去溶媒或溶劑，即可製得片狀坯件。
一般於片狀坯件中所佔之原料粉末之比率係60至95質量%左右。
片狀坯件之厚度以30至1500μm為佳，較佳者係50至1000μm，更佳係100至500μm，最佳者係150至300μm。片狀坯件之厚度較30μm更薄時，則自支撐薄膜剝離、或積層複數個片狀坯件時則易破裂。另一方面，片狀坯件之厚度較1500μm更厚時，於實施薄片化時，容易發生破裂。
供給於刮刀時之漿液之黏度以1至50Pa．s為佳，較佳者為2至30Pa．s、更佳係3至20Pa．s。漿液黏度低於1Pa．s時，則於片狀坯件成型時，產生缺口、或片狀坯件膜厚之變異變大。另一方面，漿液黏度較50Pa．s更高時，漿液之流動性惡化，薄片上產生斑點或條紋，而不易製得均勻的膜，再者，漿液附著於管線或容器之量變多，而有材料損失變大的傾向。漿液之黏度係可藉由適當選擇黏合劑、可塑劑、溶劑之添加量調整。
於本發明中，藉由積層及熱壓著所製得之片狀坯件，即可製作任意厚度之晶圓。積層之片數，係因應片狀坯件之厚度，只要在例如2至100片，較佳者係於5至50片之範圍適當選擇即可。
再者，可將含有單一組成之片狀坯件積層複數個，亦可將含有不同成分的2種以上之片狀坯件積層。例如，藉由將含有硼之結晶性玻璃粉末當作主成分之片狀坯件、與含有填充劑之片狀坯件或由氧化鋁粉末所形成之片狀坯件積層，即可一邊維持硼揮發能力，一邊製作機械強度及耐熱性優良的半導體用硼摻雜材料。
製得之片狀坯件，依據需要，沖切成所期望之形狀。將片狀坯件積層時，可沖切成所期望之形狀後積層，亦可於積層後再沖切。
之後，藉由將片狀坯件燒結，即可製得半導體用硼摻雜材料。燒結溫度係1000至1300℃為佳，較佳係1100至1200℃。燒結時間係因應燒結溫度，在例如0.5至10小時，再且，在1至8小時之範圍適當調整。
於燒結步驟中，含有硼之結晶性玻璃粉末結晶化。因此，製得的半導體用硼摻雜材料，係於使用時可維持耐熱性，並控制晶圓之軟化、變形。
本發明之半導體用硼摻雜材料，係具有由複數個無機粉末燒結體層所形成之積層體構造，無機粉末燒結體層之一部分或全部，由包括含有硼之結晶性玻璃粉末之無機粉末之燒結體所形成。各無機粉末燒結體層係源自於半導體用硼摻雜材料之製造步驟中之各片狀坯件之燒結體者。
本發明之半導體用硼摻雜材料之構造，可列舉積層複數個包含單一組成之含有硼之結晶性玻璃粉末之燒結體層而成之構造、積層複數個包含不同組成的2種以上之含有硼之結晶性玻璃粉末之燒結體層而成之構造。其他可列舉積層含有硼之結晶性玻璃粉末之燒結體層與包含填充劑之含有硼之結晶性玻璃粉末之燒結體層而成之構造、積層含有硼之結晶性玻璃粉末之燒結體層與氧化鋁粉末之燒結體層而成之構造等，該構造，可一邊維持硼揮發能力，一邊形成機械強度及耐熱性優良的半導體用硼摻雜材料。
本發明的半導體用硼摻雜材料之厚度，係以0.5至10mm為佳，1至5mm較佳。半導體用硼摻雜材料之厚度未達0.5mm時，則有機械強度及耐熱性變差之傾向，超過10mm時，則有處理困難之傾向。
半導體用硼摻雜材料之形狀，係無特別限定，可列舉例如圓盤狀、矩形狀者等。半導體用硼摻雜材料之大小，係可因應用途而做適當選擇，例如，該形狀為圓盤狀時，直徑以50至300mm為佳，以100至200mm更佳。再者，為矩形狀時，以一邊之長度在50至300mm為佳。如前述，根據本發明之製造方法，即可輕易製造大直徑之半導體用硼摻雜材料。具體上係適宜製作直徑100mm以上之半導體用硼摻雜材料。
[實施例] (本發明之第1局面)
以下，根據實施例詳細地說明本發明之第1局面，但本發明之第1局面係不限定於該等之實施例。
表1係表示本發明之第1局面之實施例1至5及比較例1。
首先按照表1表示之玻璃組成調配玻璃原料後，置入鉑坩堝中，以1400℃至1650℃熔融3小時後，藉由水冷輥筒成型為薄片狀。接著，藉由球磨機粗粉碎該成型體後，添加酒精實施濕式粉碎，調整成50%粒徑D50 為表中之玻璃粉末粒度。再且，以表中之比率，添加表中所示之粒度之氧化鋁粉末並混合。
其次，於得到之混合粉末中，添加黏合劑(丙烯酸樹脂)、可塑劑(鄰苯二甲酸丁基苯甲酯)及溶劑(甲基乙基酮)調配成漿液。藉由刮刀法將所得到之漿液成型為片狀坯件，乾燥後，切成預定尺寸。接著，積層複數片的片狀坯件，藉由熱壓著一體化後，以900℃至1300℃實施燒結，製得燒結體。關於如該方式製得之燒結體，求出玻璃、Al4 B2 O9 結晶、Al2 O3 結晶之各含量、Al4 B2 O9 結晶之大小(長徑及短徑)、耐熱溫度、B2 O3 揮發量。
Al4 B2 O9 結晶量與Al2 O3 結晶量係藉由將藉由粉末X射線繞射得到的繞射峰之強度與各別的結晶之100%之峰強度比較後定量而求出。玻璃量係由[100-(Al4 B2 O9 結晶量＋Al2 O3 結晶量)]求出。
Al4 B2 O9 結晶之長徑及短徑，係以1萬倍之倍率以SEM觀察燒結體之表面，測定觀察視野中之最大長徑及最大短徑。
耐熱溫度係按照下述方式而求出。亦即，將燒結體加工成40×20×2mm之長方體，放置於跨距(span)30mm之支撐台上，於中央加上載重15g，加熱於試料全部後，以開始變形之溫度當作耐熱溫度。
B2 O3 揮發量係由以試料表面積成為10cm2 之方式加工，並以1150℃加熱72小時後之減少重量求出。
由表1得知，實施例1至5之各試料，由於Al4 B2 O9 結晶量多達30至45質量%、結晶之長徑亦長達5μm以上，故摻雜劑源之耐熱溫度高達1300℃以上，B2 O3 揮發量多達5質量%以上。另一方面，比較例1之試料係Al4 B2 O9 結晶少至15質量%，再者由於結晶之長徑短至1μm，耐熱溫度低至1100℃，B2 O3 揮發量亦低至0.8質量%。
(本發明之第2局面)
以下，根據實施例詳細地說明本發明之第2局面，本發明之第2局面不限定於該等實施例。
首先按照預定之玻璃組成調配玻璃原料後，置入鉑坩堝中，以1400℃至1650℃熔融3小時後，藉由水冷輥筒成型為薄片狀。接著，藉由球磨機粗粉碎該成型體後，添加酒精實施濕式粉碎，調整成50%粒徑D50 成為2.5μm，將該等粉末當作硼成分揮發層用之原料玻璃粉末。作為耐熱層用之粉末係使用混合硼成分揮發層用之原料玻璃粉末與氧化鋁粉末後，調製成預定之組成者。
接著，於各原料粉末中，添加黏合劑(丙烯酸樹脂)、可塑劑(鄰苯二甲酸丁基苯甲酯)及溶劑(甲基乙基酮)調配成漿液。藉由刮刀法將所得到之漿液成型，製作硼成分揮發層用片狀坯件與耐熱層用片狀坯件，乾燥後，切成預定尺寸。接著，積層複數片的片狀坯件，藉由熱壓著一體化後，以900℃至1300℃實施燒結，製得摻雜劑源。再且，使硼成分揮發層用片狀坯件與耐熱層用片狀坯件交互地積層，並使最外層為硼成分揮發層。所製得之摻雜劑源之硼成分揮發層與耐熱層之組成，係如表2中所示。
對於按照如此之方式製得之摻雜劑源，求出耐熱溫度、B2 O3 揮發量。將其結果表示於表2。
耐熱溫度係按照下述方式求出。亦即，將燒結體加工成40×20×2mm之長方體，放置於跨距30mm之支撐台上，於中央加上載重15g，加熱於試料全部，以開始變形之溫度當作耐熱溫度。
B2 O3 揮發量係由以試料表面積成為10cm2 之方式加工，並以1150℃加熱72小時後之減少重量求出。
由表2得知，實施例6至9之摻雜劑源，係耐熱溫度高達1300℃以上，B2 O3 揮發量為6質量%以上而為良好。另一方面，比較例2之摻雜劑源，係由於在硼成分揮發層中之B2 O3 含量低至13莫耳%，B2 O3 揮發量低至0.8質量%。再者，比較例3之摻雜劑源係由於耐熱層之A2 O3 含量低至45莫耳%，耐熱溫度低至1100℃。
(本發明之第3局面)
以下，根據實施例詳細地說明本發明之第3局面，但本發明之第3局面不限定於該等實施例。
(實施例10至14)
各試料係按照以下之方式調配。首先調配玻璃原料當作一批次後，置入鉑坩堝中，以1600℃熔融1小時後製成玻璃。接著，藉由水冷輥筒將該熔融玻璃成型為薄膜狀後，藉由球磨機粗粉碎，再添加酒精實施濕式粉碎，製得平均粒徑D50 為3μm之含有硼之結晶性玻璃粉末(硼含量25質量%之B2 O3 -SiO2 -Al2 O3 系玻璃)。
接著，於製得之含有硼之結晶性玻璃粉末中，添加黏合劑、可塑劑及溶劑後，調製成具有如表1中所示之黏度之漿液。
接著，藉由於具有刮刀之漿液擋板中注入漿液並使其朝一定方向移動而成膜在載體膜上，於刮刀與載體膜之間隙中連續地形成幾乎相對應之厚度的片狀坯件。
之後，以熱風或紅外線，將片狀坯件中之有機溶劑蒸發、乾燥。接著，由載體膜剝離片狀坯件並積層後熱壓著。接著，切成預定尺寸後，以900℃至1300℃燒結後使其結晶化，製得具有於表3中記載之厚度的燒結體(半導體用硼摻雜材料)。
再者，於實施例13中，係藉由交互地積層僅由含有硼之結晶性玻璃粉末所形成之片狀坯件、與由包括含有硼之結晶性玻璃粉末80質量%及氧化鋁粉末20質量%之原料粉末所形成的片狀坯件，而製作成半導體用硼摻雜材料。
再者，於實施例14中，係藉由實施交互地積層僅由含有硼之結晶性玻璃粉末形成之片狀坯件、與由氧化鋁粉末形成之片狀坯件而製作成半導體用硼摻雜材料。
對於所製得的半導體用硼摻雜材料之耐熱性，按照以下實施評估。將各半導體用硼摻雜材料加工成40mm×20mm之矩形狀，放置於支撐台上，於中央加上載重15g，實施加熱。將試料全部實施加溫至1200℃，再升溫至1300℃。此時，將於1300℃未變形者評估為「◎」、將於1200℃未變形但於1300℃變形者評估為「○」、於1200℃變形者評估為「×」。
再者，以目視觀察片狀坯件之外觀、確認有無破裂及條紋。關於破裂及條紋，無法確認者評估為「○」、可確認者評估為「×」。
由表3得知，實施例之半導體用硼摻雜材料係具有優良的耐熱性。特別是，於交互地積層由含有硼之結晶性玻璃粉末所形成之片狀坯件與原料粉末中含有氧化鋁粉末之片狀坯件之實施例13、及積層由含有硼之結晶性玻璃粉末所形成之片狀坯件與由氧化鋁粉末所形成之片狀坯件之實施例14係具有特別良好的耐熱性。再且，各實施例中，於片狀坯件上無法確認有破裂或條紋。
(實施例15至17)
藉由與實施例10至14同樣之製造方法，製得厚度200μm之片狀坯件。而且，漿液黏度係當作10Pa‧s。
積層製得之片狀坯件並實施熱壓著。接著，切成直徑150mm之晶圓狀後，以900至1300℃燒結使其結晶化，製得具有於表4中記載之厚度的燒結體。
再者，於實施例15中，藉由積層由含有硼之結晶性玻璃粉末80質量%及含有氧化鋁粉末20質量%之原料粉末所形成之片狀坯件，製作成半導體用硼摻雜材料。
再者，於實施例16及17中，藉由交互地積層僅由含有硼之結晶性玻璃粉末所形成片狀坯件、與由氧化鋁粉末形成之片狀坯件，製作成半導體用硼摻雜材料。
對於製得之半導體用硼摻雜材料，按照以下之方式，實施耐熱性試驗。
於石英舟上放置半導體用硼摻雜材料，用熱處理爐升溫，以1150℃保持10小時之後降溫至室溫。重複實施該加熱程序後，確認半導體用硼摻雜材料之翹曲。半導體用硼摻雜材料之翹曲，係將半導體用硼摻雜材料靜置於固定盤上，於半導體用硼摻雜材料外周部與固定盤之間隙中插入間隙量規實施測定。半導體用硼摻雜材料之翹曲未達1mm者評估為「○」、1mm以上者評估為「×」。將其結果表示於表4。
(比較例4)
首先調配玻璃原料當作一批次，放入鉑坩堝中以1600℃熔融1小時後製成玻璃。接著，藉由於成型體之中鎔鑄該熔融玻璃後，實施退火，而製得圓柱狀之鎔鑄體(硼含量25質量%之B2 O3 -SiO2 -Al2 O3 系玻璃)。對於製得之鎔鑄體實施熱處理，使玻璃結晶化後，切成表4中記載之直徑及厚度，製得半導體用硼摻雜材料。
對於製得之半導體用硼摻雜材料，以與實施例15至17同樣方式實施耐熱性試驗。將其結果表示於表4。
由表4得知，實施例15至17中，可製得耐熱性良好的大直徑之半導體用硼摻雜材料。特別是於實施例16及17中，儘管厚度薄至2mm以下亦具有良好的耐熱性。另一方面，比較例4之半導體用硼摻雜材料係即使為3mm之厚度亦為耐熱性不佳者。

Claims (19)

  1. 一種摻雜劑源，係不含Cr2 O3 而含有SiO2 20至50莫耳%、Al2 O3 30至60莫耳%(惟不包含30莫耳%)、B2 O3 10至40莫耳%、RO(R為鹼土族金屬)2至10莫耳%之組成。
  2. 一種摻雜劑源，係不含Cr2 O3 而含有Al4 B2 O9 結晶相20至50質量%、玻璃相20至80質量%及Al2 O3 結晶相0至60質量%。
  3. 如申請專利範圍第2項之摻雜劑源，其中，含有長徑為3μm以上之Al4 B2 O9 結晶。
  4. 一種摻雜劑源之製造方法，係將包含不含Cr2 O3 而含有B2 O3 之結晶性玻璃粉末40至90質量%及氧化鋁粉末10至60質量%之混合粉末燒結。
  5. 如申請專利範圍第4項之摻雜劑源之製造方法，其中，含有B2 O3 之結晶性玻璃粉末及氧化鋁粉末之50%粒徑D50 為0.1至10μm。
  6. 一種摻雜劑源，係藉由申請專利範圍第4項或第5項之摻雜劑源之製造方法製造而成者。
  7. 一種半導體用硼摻雜材料之製造方法，係包括：將包含不含Cr2 O3 而含有硼之結晶性玻璃粉末之原料粉末漿液化之步驟、將製得之漿液實施成型後製得片狀坯件之步驟、及將片狀坯件燒結之步驟。
  8. 如申請專利範圍第7項之半導體用硼摻雜材料之製造方法，其係積層片狀坯件後再實施燒結。
  9. 如申請專利範圍第7項或第8項之半導體用硼摻雜材料之製造方法，其中，含有硼之結晶性玻璃粉末之平均粒徑D50 為0.1至10μm。
  10. 如申請專利範圍第7項或第8項之半導體用硼摻雜材料之製造方法，其中，含有硼之結晶性玻璃粉末含有作為玻璃組成之B2 O3 15至45質量%。
  11. 如申請專利範圍第7項或第8項之半導體用硼摻雜材料之製造方法，其中，含有硼之結晶性玻璃粉末為B2 O3 -SiO2 -Al2 O3 系玻璃或是B2 O3 -Al2 O3 -BaO系玻璃。
  12. 如申請專利範圍第7項或第8項之半導體用硼摻雜材料之製造方法，其中，原料粉末含有氧化鋁粉末1至60質量%。
  13. 如申請專利範圍第7項或第8項之半導體用硼摻雜材料之製造方法，其中，片狀坯件之厚度為30至1500μm。
  14. 如申請專利範圍第7項或第8項之半導體用硼摻雜材料之製造方法，其中，漿液之黏度為1至50 Pa．s。
  15. 如申請專利範圍第7項或第8項之半導體用硼摻雜材料之製造方法，其係積層含有不同的成分之2種以上之片狀坯件。
  16. 如申請專利範圍第7項或第8項之半導體用硼摻雜材料之製造方法，其係再積層由氧化鋁粉末形成之片狀坯件。
  17. 一種半導體用硼摻雜材料，係藉由申請專利範圍第7項至第16項中任一項之半導體用硼摻雜材料之製造方法所製造而成。
  18. 一種半導體用硼摻雜材料，係具有不含Cr2 O3 而由複數個無機粉末燒結體層形成之積層體構造者，其中，無機粉末燒結體層之一部分或是全部由包括含有硼之結晶性玻璃粉末之無機粉末的燒結體所形成。
  19. 如申請專利範圍第17項或第18項之半導體用硼摻雜材料，其中，厚度為0.5至10 mm、直徑為50至300 mm。
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