JPH0239089B2 - - Google Patents
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- JPH0239089B2 JPH0239089B2 JP63091915A JP9191588A JPH0239089B2 JP H0239089 B2 JPH0239089 B2 JP H0239089B2 JP 63091915 A JP63091915 A JP 63091915A JP 9191588 A JP9191588 A JP 9191588A JP H0239089 B2 JPH0239089 B2 JP H0239089B2
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- Japan
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- wafer
- doping
- silicon wafer
- source
- phosphorus
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
- C04B35/63—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
- C04B35/6303—Inorganic additives
- C04B35/6306—Binders based on phosphoric acids or phosphates
- C04B35/6309—Aluminium phosphates
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P30/00—Ion implantation into wafers, substrates or parts of devices
- H10P30/20—Ion implantation into wafers, substrates or parts of devices into semiconductor materials, e.g. for doping
- H10P30/202—Ion implantation into wafers, substrates or parts of devices into semiconductor materials, e.g. for doping characterised by the semiconductor materials
- H10P30/204—Ion implantation into wafers, substrates or parts of devices into semiconductor materials, e.g. for doping characterised by the semiconductor materials into Group IV semiconductors
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S252/00—Compositions
- Y10S252/95—Doping agent source material
- Y10S252/951—Doping agent source material for vapor transport
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Glass Compositions (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
〔発明の利用分野〕
本発明は、P2O5シリコンウエハの蒸気相移送
によつてドーピングさせるドーパントソース
（dopant source）を製造するためのドーピング
組成物に関するものである。本発明はまたドーパ
ントソースの製造方法および低温の適用のために
使用されるドープトシリコンウエハ（doped
silicon wafer）に関するものである。 〔発明明の背景〕 従来、燐のドーピングソース（phosphorous
doping source）およびドープトシリコンウエハ
は、ラツプ（Rapp）の米国特許第4175988号に開
示されているような方法で製造されており、そし
てこの開示事項は、本発明の背景を示し、かつ本
発明のドーピング組成物中で使用されるセラミツ
ク粒子を開示するため、本明細書中に含ませてあ
る。この従来技術は、ドーパントソースの製造法
およびそのドーパントソースからシリコンウエハ
にP2O5を蒸気相で移相することによるシリコン
ウエハのドーピングを示している。 当該技術においては、ドーピングソースからシ
リコンウエハへP2O5を蒸気相で移送するための
強力なドーピングソース（ウエハ）を必要とし、
そして使用中にこわれるドーピングウエハは歓迎
されなかつた。 低い燃焼加熱処理温度、すなわち約1050℃また
は以下の温度で、より多くの燐を放出するドーピ
ングソースが従来要求されてきた。 ドーピングウエハを火にかけてそれからP2O5
を放出させることができ、かつシリコンウエハ上
にP2O5を含む比較的厚いガラス状の被膜を提供
する、燐のドーピング組成物およびそのドーピン
グ組成物から製造されるドーピングソースウエハ
がこれまで要求されてきた。このようにして、１
〜２時間のような短い蒸気移送沈着時間
（vaportransport deposition time）で厚さ200〜
2000オングストロームの被膜を沈着させるドーパ
ントソースが要求されてきた。 当該技術においては、P2O5の蒸気移送によつ
てシリコンウエハ上に厚いガラススのような被膜
を蒸着させ、そしてこの厚い被膜が燐の十分均一
なドーピングと望ましい低シート抵抗を有するド
ーピングシリコンウエハを提供するのを助ける
（セラミツク粒子組成物から造られた）ドーパン
トウエハのような固体のドーパントソースが従来
要求されてきた。 〔発明の目的〕 本発明の目的は上述の従来技術の要求を満たす
ことにあつて、本発明はドーピング組成物および
その組成物から製造されたドーパントソースウエ
ハを提供するものであり、そして生成したドーパ
ントソースウエハはP2O5をそのソースからシリ
コンウエハに蒸気相で移送することによつてドー
プされるシリコンウエハ上に厚い（200〜2000オ
ングストローム）ガラスのような被膜を効果的
に、かつ容易に形成する。 本発明の目的はドーパントソースウエハ、およ
びP2O5を高速度で放出して蒸気相移送並びにシ
リコンウエハ上のP2O5の沈着に関与するドーパ
ントソースウエハそれ自体を提供することにあ
る。 本発明の目的は、ドーパントのソースウエハを
提供するとともに、そのソースウエハからシリコ
ンウエハのドーパントを提供することにある、そ
して生成したそのシリコンウエハは均一にドープ
されるとともに、低いシート抵抗を有し、そのド
ープされたシリコンウエハは低温（約850〜1050
℃）の適用において使用される。 これらの目的並びにその他の目的は以下に述べ
る説明および特許請求の範囲の欄の記載事項から
明らかになるであろう。 〔発明の要約〕 本発明は (a) ０℃から300℃までにおいて約32×10-7／℃
未満の平均線熱膨脹率を有し、かつ下記の近似
的なモル％で表わした酸化物から本質的になる
多結晶質セラミツクの微細に分割された粒子酸化物 モル％ P2O5 45〜75 Al2O3 11〜28 Ta2O5 6.5〜13 SiO2 ０〜20 La2O3 ０〜７ （ここでP2O5＋Al2O3＋Ta2O5は組成物の少な
くとも約75モル％を占めている） (b) Al2O3、および (c) Al2O3と反応してセラミツク粒子のバインダ
ーを形成するH3PO4水溶液 を含有する、低温適用でP2O5を蒸気相移送する
ことによりシリコンウエハを燐でドーピングする
ためのドーパントソースウエハ形成用ドーピング
組成物、を提供するものである。 本発明はまた (A) シリコンウエハを燐でドーピングするための
ドーピングソースウエハを形成させ、そしてそ
のソースウエハが、 (a) ０℃から300℃までにおいて約32×10-7／
℃未満の平均線熱膨脹率を有し、かつ下記の
近似的なモル％で表わした酸化物から本質的
になる多結晶質セラミツクの100メツシユま
たは100メツシユ未満の粒子酸化物 モル％ P2O5 45〜75 Al2O3 11〜28 Ta2O5 6.5〜13 SiO2 ０〜20 La2O3 ０〜７ （ここでP2O5＋Al2O3＋Ta2O5は組成物の少
なくとも約75モル％を占めている） (b) Al2O3、および (c) Al2O3と反応してセラミツク粒子のバイン
ダーを形成するH3PO4水溶液 を含有する組成物から形成され、ついで、 (B) 前記ドーピングソースウエハを熱して、シリ
コンウエハ中に燐を拡散させるP2O5の蒸気相
移送により、そのシリコンウエハ上にガラス様
の層を形成させる、 各段階を含むシリコンウエハのドーピング方法を
提供するものである。 前記セラミツク粒子は、好ましくはTa2O5、
Al2O3、P2O5およびSiO2を含む、米国特許第
4175988号に開示されたものにしたがつて造られ
る。上記特許の例87は下記の成分を近似的な下記
のモル％で有する好ましい組成物である。成 分 モル％ P2O5 61.6 Al2O3 25.8 SiO2 2.6 Ta2O5 10 本発明はこのようにして、約５〜50ミルまたは
30ミル以上、好ましくは８〜12ミルのシリコンウ
エハの厚さと同様な厚さを有する新しいドーピン
グソースウエハを提供するものである。 本発明は、丈夫でこわれ難いというような多く
の利点を有するドーピングソースウエハの製造方
法を提供するものであり、このソースウエハはド
ーピング組成物を鋳造し、ついでそのウエハが耐
水性となり、かつ金型から取り出すときの割れに
耐えるようにウエハを注意深く乾燥することによ
つて前記ドーピング組成物から形成される。上記
の乾燥は一般に、ソースウエハの厚さを、３イン
チ、４インチまたは６インチ直径のウエハである
かどうかという、ウエハの寸法に依存する緩やか
な乾燥プロセスを含んでいる。一般に、そのソー
スウエハは室温で約１〜16時間乾燥される。その
後、ソースウエハはオーブン中で８〜20時間（好
ましくは11〜16時間）約45〜60℃（好ましくは50
〜55℃）に加熱され、ついでオーブン中で約８〜
20時間（好ましくは10〜15時間）60〜80℃（好ま
しくは70〜75℃）に加熱される。十分耐水性とな
つて金型から容易に取り出せるようにウエハを乾
燥した後、ウエハを取り出して刻み目をつける。
ウエハをすすいでから乾燥して、HF（例えば
10／１に希釈）による表面エツチングの用意を
し、このエツチング段階は表面を清浄化して活性
化する。 乾燥されて刻み目がつけられたソースウエハは
つぎにP2O5を放出させるために約1050〜1150℃
で（好ましくは６〜10時間）熱処理をうけるか、
または熱せられて、低温適用のために使用される
ドープトシリコンウエハが提供される。 本発明はまた、所望ならば公知方法、好ましく
はHFによるエツチングによつてシリコンウエハ
表面からガラス様の層が除かれているドープト
（ドープされた）シリコンウエハを提供するもの
である。 シリコンウエハ上のガラスのような層は比較的
厚く、950〜1050℃の燃焼加熱温度において350〜
1500オングストロームの層が僅か約１時間で沈着
する。生成したドープトシリコンウエハは比較的
低いシート抵抗を有し、約950〜1050℃の燃焼温
度を使用する１時間半の沈着時間でそのシート抵
抗は約2.5〜15オーム／スクエアとなる。 〔発明の詳細〕 多結晶質のセラミツク粒子はジエイムズ・イ
ー・ラツプ（James E.Rapp）の米国特許第
4141738号および第4175988号に開示されたように
して製造され、そしてそれらの特許に開示された
事項は参考のため本明細書中に含ませてある。 Al2O3と燐酸とは反応して、セラミツク粒子に
対し好ましくは約20〜60重量％に相当するバイン
ダーを生成する。取扱いと鋳造に適した希釈をす
るためにセラミツク粒子の約20〜40％の水が一般
に使用される。前記のセラミツク粒子なしに、単
独で使用されるメタ燐酸アルミニウムは必ずしも
本発明のすべての驚くべき利益を提供しない。メ
タ燐酸アルミニウム単独では高い放出速度が提供
されず、本発明のドーパントソースウエハ材料の
高い放出速度は予想外の成果である。 〔実施例〕 以下の７段階の工程にしたがつて、厚いガラス
様被膜と低いシート抵抗を有する、燐がドープさ
れたシリコンウエハを製造した。 １） 多結晶質セラミツク（米国特許第4141738
号の例87の組成物）粉末の製造 不合格となつた直径3″の熱処理ずみ多結晶質
セラミツク（米国特許第4141738号）ソースを
ボールミルで粉砕することによつて、検査ずみ
のソースを製造した。材料を約１時間半ボール
ミルで粉砕したときに、粉末のほぼ95％が−
100メツシユスクリーンを通過し、これは、50
メツシユを使用することができると考えられる
けれども、好ましい粒子寸法である。 不合格となつた直径4″、5″および6″のソース
もボールミルで粉砕してから−100メツシユま
で篩分けた。これらの材料は直径3″のソースの
粉末と同じ様には反応しないことが観察され
た。これは、直径3″のウエハから生じた、表面
部分の割合が大きい材料が好ましいことを示し
ている。 ボールミルで粉砕してバインダーと配合し
た、未だ熱処理を施していない材料（スクラツ
プビレツト）も直径3″のソースから生じた粉末
と全く同じ様には反応しなかつた。さらに、こ
れらのウエハは、P2O5の放出速度が小さいた
め、シリコンをドープしなかつた。 ２） 粉末とバインダーとの配合 −100メツシユの粉末をAl2O3および燐酸と
配合する。金型内に十分注入できるほど材料を
流動性にするために若干の水も加える。Al2O3
と燐酸は化学的に反応して燐酸結合を形成し、
そしてこの結合は結局共同して粉末粒子を保持
する。 下記の比を使用した。 −100メツシユの多結晶質粉末 （米国特許第4141738号の例87） 17ｇ Al2O3 ２ｇ 85％H3PO4 ５ｇ 蒸留水 ６ｇ 30ｇ これは厚さ約0.050″の低温燐ソース層の直径
3″の層１個をつくるのに十分な量の材料であ
る。材料の配合手順は次のとおりである。 ａ） 多結晶質セラミツク粉末とAl2O3を秤量
して、両者を互に混合する。 ｂ） 蒸留水とH3PO4を秤量すると、Al2O3が
熱を放出し始める。 ｃ） 用意した金型内に混合物を注ぐ（段階
３）。 ３） 金型内における注型ソース 直径5″のテフロン（商標）ビレツトから金型
を製造した。長さ1″のビレツト形材の表面に、
直径3.00″および直径4.00″のキヤビテイをそれ
ぞれ0.050″および0.060″の深さに刻む。金型が
新しいときには上記混合物はその金型にくつつ
かないけれども、金型を数回使用した後では、
くつつきが起こり始める。市販のクツキングス
プレー（cooking spray）である、パム
（Pam）を初めに離型剤として使用した。この
材料はおそらく多くの望ましくない不純物を含
んでいるので、他の材料を代用品として検査し
た。今日までに発見された満足な一つの材料は
商業的に入手できるテフロンスプレーである。 ついで混合物を金型の中央に注入してから、
その金型をテーブルの上で軽くたたくことによ
つて、前記混合物を金型の端に注意深くひき延
ばす。注型品をまず最初に室温で20分間乾燥さ
せる。ついでそれを90℃のオーブン中に約12時
間いれて硬化サイクルを完結させる。温度はこ
れらの範囲をはずれてはならない。温度が高過
ぎると（150℃）、バブリングが起こるおそれが
あり、温度が低過ぎると（50℃）、金型から水
を除くのが困難となる。最小硬化時間はまだ決
定されていないが、おそらく約８〜10時間まで
短縮できると思われる。 ４） 熱処理炉における熱源 硬化したソースをテフロン金型から注意深く
取り出してAl2O3サブストレート上に置く。こ
れらのソースはその間にAl2O3サブストレート
を挾んで６〜12個のソースの高さに積み重ねる
ことができる。ついでその積み重ねたものを熱
処理炉の中に置いて1100℃に約２時間加熱す
る。 1100℃において１時間熱処理した後、これら
のソースを室温まで冷却する。 ５） 検 査 熱処理したソースはAl2O3プレートから容易
に持ち上げられ、そして割れ目、塊りおよび極
めて小さいくぼみについて検査する。塊りは普
通、粉末とバインダーとの貧弱な混合によつて
起こる。この時折起こる問題は溶液の水分を５
ｇから６ｇに増大させることによつて除かれ
た。 端縁部に沿つたフラツシング（flashing）も
周期的に起こり、それはAl2O3回転砥石を使用
することによつて除くことができる。 ６） スロツテイング 使用中にソースをこわれないように保つため
に90゜離れた少なくとも４個のスロツトを必要
とする直径2″および3″のソースを試験すること
にスロツテイングを決定した（直径4″および
5″のソースに関するスロツテイングパターンは
今日まで決められていなかつた）。熱処理後に
スロツト（刻み目）を付ける。 ７） エツチング ドープトシリコンウエハの製造手順と類似し
た手順を使用して、HF中でソースを蝕刻す
る。HFの濃度は臨界的であるとは思わない。
下記のエツチングサイクルはドーピング試験中
に本質的に同じ結果を生ずる。 ａ） 10：１ ５分 ｂ） ５：１ ５分 ｃ） ３：１ ５分 エツチング後、ソースを蒸留水中で５分間す
すぎ、ついで150℃において60分間乾燥する。 低温の燐ドーピング組成物およびそれによつ
て得られたドープトウエハは1050℃よりも低い
温度で使用するために設計されていた。低温で
シリコンウエハ上に沈着する厚い（１時間の蒸
着時間で350〜1500オングストローム）ガラス
様被膜は、プロセスエンジニアが短い蒸着時間
でシリコン中に高い燐濃度を得ることを可能に
する。 生成したドープトウエハは、有毒なガスおよ
び液体を伴なう危険なしに、典型的なエミツ
タ、チヤンネルMOSおよびポリシリコン拡散
において使用できる。 上記の実施例において、950℃および1050℃の
温度におけるガラス様被膜の厚さおよびシート抵
抗は次のとおりである。
によつてドーピングさせるドーパントソース
（dopant source）を製造するためのドーピング
組成物に関するものである。本発明はまたドーパ
ントソースの製造方法および低温の適用のために
使用されるドープトシリコンウエハ（doped
silicon wafer）に関するものである。 〔発明明の背景〕 従来、燐のドーピングソース（phosphorous
doping source）およびドープトシリコンウエハ
は、ラツプ（Rapp）の米国特許第4175988号に開
示されているような方法で製造されており、そし
てこの開示事項は、本発明の背景を示し、かつ本
発明のドーピング組成物中で使用されるセラミツ
ク粒子を開示するため、本明細書中に含ませてあ
る。この従来技術は、ドーパントソースの製造法
およびそのドーパントソースからシリコンウエハ
にP2O5を蒸気相で移相することによるシリコン
ウエハのドーピングを示している。 当該技術においては、ドーピングソースからシ
リコンウエハへP2O5を蒸気相で移送するための
強力なドーピングソース（ウエハ）を必要とし、
そして使用中にこわれるドーピングウエハは歓迎
されなかつた。 低い燃焼加熱処理温度、すなわち約1050℃また
は以下の温度で、より多くの燐を放出するドーピ
ングソースが従来要求されてきた。 ドーピングウエハを火にかけてそれからP2O5
を放出させることができ、かつシリコンウエハ上
にP2O5を含む比較的厚いガラス状の被膜を提供
する、燐のドーピング組成物およびそのドーピン
グ組成物から製造されるドーピングソースウエハ
がこれまで要求されてきた。このようにして、１
〜２時間のような短い蒸気移送沈着時間
（vaportransport deposition time）で厚さ200〜
2000オングストロームの被膜を沈着させるドーパ
ントソースが要求されてきた。 当該技術においては、P2O5の蒸気移送によつ
てシリコンウエハ上に厚いガラススのような被膜
を蒸着させ、そしてこの厚い被膜が燐の十分均一
なドーピングと望ましい低シート抵抗を有するド
ーピングシリコンウエハを提供するのを助ける
（セラミツク粒子組成物から造られた）ドーパン
トウエハのような固体のドーパントソースが従来
要求されてきた。 〔発明の目的〕 本発明の目的は上述の従来技術の要求を満たす
ことにあつて、本発明はドーピング組成物および
その組成物から製造されたドーパントソースウエ
ハを提供するものであり、そして生成したドーパ
ントソースウエハはP2O5をそのソースからシリ
コンウエハに蒸気相で移送することによつてドー
プされるシリコンウエハ上に厚い（200〜2000オ
ングストローム）ガラスのような被膜を効果的
に、かつ容易に形成する。 本発明の目的はドーパントソースウエハ、およ
びP2O5を高速度で放出して蒸気相移送並びにシ
リコンウエハ上のP2O5の沈着に関与するドーパ
ントソースウエハそれ自体を提供することにあ
る。 本発明の目的は、ドーパントのソースウエハを
提供するとともに、そのソースウエハからシリコ
ンウエハのドーパントを提供することにある、そ
して生成したそのシリコンウエハは均一にドープ
されるとともに、低いシート抵抗を有し、そのド
ープされたシリコンウエハは低温（約850〜1050
℃）の適用において使用される。 これらの目的並びにその他の目的は以下に述べ
る説明および特許請求の範囲の欄の記載事項から
明らかになるであろう。 〔発明の要約〕 本発明は (a) ０℃から300℃までにおいて約32×10-7／℃
未満の平均線熱膨脹率を有し、かつ下記の近似
的なモル％で表わした酸化物から本質的になる
多結晶質セラミツクの微細に分割された粒子酸化物 モル％ P2O5 45〜75 Al2O3 11〜28 Ta2O5 6.5〜13 SiO2 ０〜20 La2O3 ０〜７ （ここでP2O5＋Al2O3＋Ta2O5は組成物の少な
くとも約75モル％を占めている） (b) Al2O3、および (c) Al2O3と反応してセラミツク粒子のバインダ
ーを形成するH3PO4水溶液 を含有する、低温適用でP2O5を蒸気相移送する
ことによりシリコンウエハを燐でドーピングする
ためのドーパントソースウエハ形成用ドーピング
組成物、を提供するものである。 本発明はまた (A) シリコンウエハを燐でドーピングするための
ドーピングソースウエハを形成させ、そしてそ
のソースウエハが、 (a) ０℃から300℃までにおいて約32×10-7／
℃未満の平均線熱膨脹率を有し、かつ下記の
近似的なモル％で表わした酸化物から本質的
になる多結晶質セラミツクの100メツシユま
たは100メツシユ未満の粒子酸化物 モル％ P2O5 45〜75 Al2O3 11〜28 Ta2O5 6.5〜13 SiO2 ０〜20 La2O3 ０〜７ （ここでP2O5＋Al2O3＋Ta2O5は組成物の少
なくとも約75モル％を占めている） (b) Al2O3、および (c) Al2O3と反応してセラミツク粒子のバイン
ダーを形成するH3PO4水溶液 を含有する組成物から形成され、ついで、 (B) 前記ドーピングソースウエハを熱して、シリ
コンウエハ中に燐を拡散させるP2O5の蒸気相
移送により、そのシリコンウエハ上にガラス様
の層を形成させる、 各段階を含むシリコンウエハのドーピング方法を
提供するものである。 前記セラミツク粒子は、好ましくはTa2O5、
Al2O3、P2O5およびSiO2を含む、米国特許第
4175988号に開示されたものにしたがつて造られ
る。上記特許の例87は下記の成分を近似的な下記
のモル％で有する好ましい組成物である。成 分 モル％ P2O5 61.6 Al2O3 25.8 SiO2 2.6 Ta2O5 10 本発明はこのようにして、約５〜50ミルまたは
30ミル以上、好ましくは８〜12ミルのシリコンウ
エハの厚さと同様な厚さを有する新しいドーピン
グソースウエハを提供するものである。 本発明は、丈夫でこわれ難いというような多く
の利点を有するドーピングソースウエハの製造方
法を提供するものであり、このソースウエハはド
ーピング組成物を鋳造し、ついでそのウエハが耐
水性となり、かつ金型から取り出すときの割れに
耐えるようにウエハを注意深く乾燥することによ
つて前記ドーピング組成物から形成される。上記
の乾燥は一般に、ソースウエハの厚さを、３イン
チ、４インチまたは６インチ直径のウエハである
かどうかという、ウエハの寸法に依存する緩やか
な乾燥プロセスを含んでいる。一般に、そのソー
スウエハは室温で約１〜16時間乾燥される。その
後、ソースウエハはオーブン中で８〜20時間（好
ましくは11〜16時間）約45〜60℃（好ましくは50
〜55℃）に加熱され、ついでオーブン中で約８〜
20時間（好ましくは10〜15時間）60〜80℃（好ま
しくは70〜75℃）に加熱される。十分耐水性とな
つて金型から容易に取り出せるようにウエハを乾
燥した後、ウエハを取り出して刻み目をつける。
ウエハをすすいでから乾燥して、HF（例えば
10／１に希釈）による表面エツチングの用意を
し、このエツチング段階は表面を清浄化して活性
化する。 乾燥されて刻み目がつけられたソースウエハは
つぎにP2O5を放出させるために約1050〜1150℃
で（好ましくは６〜10時間）熱処理をうけるか、
または熱せられて、低温適用のために使用される
ドープトシリコンウエハが提供される。 本発明はまた、所望ならば公知方法、好ましく
はHFによるエツチングによつてシリコンウエハ
表面からガラス様の層が除かれているドープト
（ドープされた）シリコンウエハを提供するもの
である。 シリコンウエハ上のガラスのような層は比較的
厚く、950〜1050℃の燃焼加熱温度において350〜
1500オングストロームの層が僅か約１時間で沈着
する。生成したドープトシリコンウエハは比較的
低いシート抵抗を有し、約950〜1050℃の燃焼温
度を使用する１時間半の沈着時間でそのシート抵
抗は約2.5〜15オーム／スクエアとなる。 〔発明の詳細〕 多結晶質のセラミツク粒子はジエイムズ・イ
ー・ラツプ（James E.Rapp）の米国特許第
4141738号および第4175988号に開示されたように
して製造され、そしてそれらの特許に開示された
事項は参考のため本明細書中に含ませてある。 Al2O3と燐酸とは反応して、セラミツク粒子に
対し好ましくは約20〜60重量％に相当するバイン
ダーを生成する。取扱いと鋳造に適した希釈をす
るためにセラミツク粒子の約20〜40％の水が一般
に使用される。前記のセラミツク粒子なしに、単
独で使用されるメタ燐酸アルミニウムは必ずしも
本発明のすべての驚くべき利益を提供しない。メ
タ燐酸アルミニウム単独では高い放出速度が提供
されず、本発明のドーパントソースウエハ材料の
高い放出速度は予想外の成果である。 〔実施例〕 以下の７段階の工程にしたがつて、厚いガラス
様被膜と低いシート抵抗を有する、燐がドープさ
れたシリコンウエハを製造した。 １） 多結晶質セラミツク（米国特許第4141738
号の例87の組成物）粉末の製造 不合格となつた直径3″の熱処理ずみ多結晶質
セラミツク（米国特許第4141738号）ソースを
ボールミルで粉砕することによつて、検査ずみ
のソースを製造した。材料を約１時間半ボール
ミルで粉砕したときに、粉末のほぼ95％が−
100メツシユスクリーンを通過し、これは、50
メツシユを使用することができると考えられる
けれども、好ましい粒子寸法である。 不合格となつた直径4″、5″および6″のソース
もボールミルで粉砕してから−100メツシユま
で篩分けた。これらの材料は直径3″のソースの
粉末と同じ様には反応しないことが観察され
た。これは、直径3″のウエハから生じた、表面
部分の割合が大きい材料が好ましいことを示し
ている。 ボールミルで粉砕してバインダーと配合し
た、未だ熱処理を施していない材料（スクラツ
プビレツト）も直径3″のソースから生じた粉末
と全く同じ様には反応しなかつた。さらに、こ
れらのウエハは、P2O5の放出速度が小さいた
め、シリコンをドープしなかつた。 ２） 粉末とバインダーとの配合 −100メツシユの粉末をAl2O3および燐酸と
配合する。金型内に十分注入できるほど材料を
流動性にするために若干の水も加える。Al2O3
と燐酸は化学的に反応して燐酸結合を形成し、
そしてこの結合は結局共同して粉末粒子を保持
する。 下記の比を使用した。 −100メツシユの多結晶質粉末 （米国特許第4141738号の例87） 17ｇ Al2O3 ２ｇ 85％H3PO4 ５ｇ 蒸留水 ６ｇ 30ｇ これは厚さ約0.050″の低温燐ソース層の直径
3″の層１個をつくるのに十分な量の材料であ
る。材料の配合手順は次のとおりである。 ａ） 多結晶質セラミツク粉末とAl2O3を秤量
して、両者を互に混合する。 ｂ） 蒸留水とH3PO4を秤量すると、Al2O3が
熱を放出し始める。 ｃ） 用意した金型内に混合物を注ぐ（段階
３）。 ３） 金型内における注型ソース 直径5″のテフロン（商標）ビレツトから金型
を製造した。長さ1″のビレツト形材の表面に、
直径3.00″および直径4.00″のキヤビテイをそれ
ぞれ0.050″および0.060″の深さに刻む。金型が
新しいときには上記混合物はその金型にくつつ
かないけれども、金型を数回使用した後では、
くつつきが起こり始める。市販のクツキングス
プレー（cooking spray）である、パム
（Pam）を初めに離型剤として使用した。この
材料はおそらく多くの望ましくない不純物を含
んでいるので、他の材料を代用品として検査し
た。今日までに発見された満足な一つの材料は
商業的に入手できるテフロンスプレーである。 ついで混合物を金型の中央に注入してから、
その金型をテーブルの上で軽くたたくことによ
つて、前記混合物を金型の端に注意深くひき延
ばす。注型品をまず最初に室温で20分間乾燥さ
せる。ついでそれを90℃のオーブン中に約12時
間いれて硬化サイクルを完結させる。温度はこ
れらの範囲をはずれてはならない。温度が高過
ぎると（150℃）、バブリングが起こるおそれが
あり、温度が低過ぎると（50℃）、金型から水
を除くのが困難となる。最小硬化時間はまだ決
定されていないが、おそらく約８〜10時間まで
短縮できると思われる。 ４） 熱処理炉における熱源 硬化したソースをテフロン金型から注意深く
取り出してAl2O3サブストレート上に置く。こ
れらのソースはその間にAl2O3サブストレート
を挾んで６〜12個のソースの高さに積み重ねる
ことができる。ついでその積み重ねたものを熱
処理炉の中に置いて1100℃に約２時間加熱す
る。 1100℃において１時間熱処理した後、これら
のソースを室温まで冷却する。 ５） 検 査 熱処理したソースはAl2O3プレートから容易
に持ち上げられ、そして割れ目、塊りおよび極
めて小さいくぼみについて検査する。塊りは普
通、粉末とバインダーとの貧弱な混合によつて
起こる。この時折起こる問題は溶液の水分を５
ｇから６ｇに増大させることによつて除かれ
た。 端縁部に沿つたフラツシング（flashing）も
周期的に起こり、それはAl2O3回転砥石を使用
することによつて除くことができる。 ６） スロツテイング 使用中にソースをこわれないように保つため
に90゜離れた少なくとも４個のスロツトを必要
とする直径2″および3″のソースを試験すること
にスロツテイングを決定した（直径4″および
5″のソースに関するスロツテイングパターンは
今日まで決められていなかつた）。熱処理後に
スロツト（刻み目）を付ける。 ７） エツチング ドープトシリコンウエハの製造手順と類似し
た手順を使用して、HF中でソースを蝕刻す
る。HFの濃度は臨界的であるとは思わない。
下記のエツチングサイクルはドーピング試験中
に本質的に同じ結果を生ずる。 ａ） 10：１ ５分 ｂ） ５：１ ５分 ｃ） ３：１ ５分 エツチング後、ソースを蒸留水中で５分間す
すぎ、ついで150℃において60分間乾燥する。 低温の燐ドーピング組成物およびそれによつ
て得られたドープトウエハは1050℃よりも低い
温度で使用するために設計されていた。低温で
シリコンウエハ上に沈着する厚い（１時間の蒸
着時間で350〜1500オングストローム）ガラス
様被膜は、プロセスエンジニアが短い蒸着時間
でシリコン中に高い燐濃度を得ることを可能に
する。 生成したドープトウエハは、有毒なガスおよ
び液体を伴なう危険なしに、典型的なエミツ
タ、チヤンネルMOSおよびポリシリコン拡散
において使用できる。 上記の実施例において、950℃および1050℃の
温度におけるガラス様被膜の厚さおよびシート抵
抗は次のとおりである。
【表】
本実施例は非常に有利な新しいドーピング組成
物と新しいドーパントソースウエハを示してお
り、そしてそのソースウエハはシリコンウエハを
ドープして、低シート抵抗とドーピングの非常に
満足な均一性をそなえたシリコンウエハを提供す
ることができる。 セラミツク粒子のバインダーは、一般に１／４
〜１／１、好ましくは約１／３〜１／２または
１／2.5のAl2O3対H3PO3の重量比で造られ、燐酸
アルミニウムのバインダーは一般に約１／１〜
４／１、好ましくは約１／１〜１／1.5または
１／1.6のP2O5対Al2O3モル比で造られる。 本発明においては、ソースウエハから生ずる
P2O5の高い放出速度は次のようにして達成され
るものと考えられる。 Al（PO3）3→AlPO4＋P2O5 最良の結果を得るためには、約１／１の
P2O5／Al2O3モル比の形でAl2O3微粉末（好まし
くは、200メツシユ、300メツシユまたは400メツ
シユのような100メツシユよりも小さい粒度、そ
して好ましくは、セラミツク粒子と同じ細かさ）
をH3PO4水溶液とともに使用する。
物と新しいドーパントソースウエハを示してお
り、そしてそのソースウエハはシリコンウエハを
ドープして、低シート抵抗とドーピングの非常に
満足な均一性をそなえたシリコンウエハを提供す
ることができる。 セラミツク粒子のバインダーは、一般に１／４
〜１／１、好ましくは約１／３〜１／２または
１／2.5のAl2O3対H3PO3の重量比で造られ、燐酸
アルミニウムのバインダーは一般に約１／１〜
４／１、好ましくは約１／１〜１／1.5または
１／1.6のP2O5対Al2O3モル比で造られる。 本発明においては、ソースウエハから生ずる
P2O5の高い放出速度は次のようにして達成され
るものと考えられる。 Al（PO3）3→AlPO4＋P2O5 最良の結果を得るためには、約１／１の
P2O5／Al2O3モル比の形でAl2O3微粉末（好まし
くは、200メツシユ、300メツシユまたは400メツ
シユのような100メツシユよりも小さい粒度、そ
して好ましくは、セラミツク粒子と同じ細かさ）
をH3PO4水溶液とともに使用する。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ (a) ０℃から300℃までにおいて約32×
10-7／℃未満の平均線熱膨脹率を有し、かつ下
記の近似的なモル％で表わした酸化物から本質
的になる多結晶質セラミツクの微細に分割され
た粒子酸化物 モル％ P2O5 45〜75 Al2O3 11〜28 Ta2O5 6.5〜13 SiO2 ０〜20 La2O3 ０〜７ （ここでP2O5＋Al2O3＋Ta2O5は組成物の少な
くとも約75モル％を占めている） (b) Al2O3、および (c) Al2O3と反応してセラミツク粒子のバインダ
ーを形成するH3PO4水溶液 を含有する、低温適用でP2O5を蒸気相移送する
ことによりシリコンウエハを燐でドーピングする
ためのドーパントソースウエハ形成用ドーピング
組成物。 ２ (A) シリコンウエハを燐でドーピングするた
めのドーピングソースウエハを形成させ、そし
てそのソースウエハが、 (a) ０℃から300℃までにおいて約32×10-7／
℃未満の平均線熱膨脹率を有し、かつ下記の
近似的なモル％で表わした酸化物から本質的
になる多結晶質セラミツクの100メツシユま
たは100メツシユ未満の粒子酸化物 モル％ P2O5 45〜75 Al2O3 11〜28 Ta2O5 6.5〜13 SiO2 ０〜20 La2O3 ０〜７ （ここでP2O5＋Al2O3＋Ta2O5は組成物の少
なくとも約75モル％を占めている） (b) Al2O3、および (c) Al2O3と反応してセラミツク粒子のバイン
ダーを形成するH3PO4水溶液 を含有する組成物から形成され、ついで (B) 前記ドーピングソースウエハを熱して、シリ
コンウエハ中に燐を拡散させるP2O5の蒸気相
移送により、そのシリコンウエハ上にガラス様
の層を形成させる、 各段階を含むシリコンウエハのドーピング方法。 ３ 段階(A)のソースウエハを乾燥して耐水性にす
るとともに取扱による破損に耐えるようにする段
階がさらに存在する、特許請求の範囲第２項記載
の方法。 ４ 特許請求の範囲第２項記載の方法により、燐
でドープされたシリコンウエハ。 ５ ドーピングウエハをフルオロカーボン重合体
製金型内で形成させ、ウエハを金型内で乾燥し、
そしてウエハを取り出して熱処理する、特許請求
の範囲第２項記載の方法。 ６ 乾燥段階が約60℃〜140℃の温度にあり、そ
して加熱段階が約1050℃〜1150℃の温度にある、
特許請求の範囲第３項記載の方法。 ７ ウエハに刻み目をつける段階がさらに存在す
る特許請求の範囲第３項記載の方法。 ８ ウエハの破損防止を助けるために少なくとも
約90゜離して刻み目をつける、特許請求の範囲第
７項記載の方法。 ９ 比較的厚いガラス様の層と低いシート抵抗を
有するウエハにされている、特許請求の範囲第４
項記載のシリコンウエハ。 １０ ガラス様の層が約200〜2000オングストロ
ームの厚さである、特許請求の範囲第３項記載の
方法。 １１ 約１時間の沈着時間でウエハのシート抵抗
が約2.5〜30オーム／スクエアである、特許請求
の範囲第３項記載の方法。 １２ ドープされたシリコンウエハのシート抵抗
が約1.5〜300オーム／スクエアである、特許請求
の範囲第２項記載の方法。 １３ ドープされたシリコンウエハのシート抵抗
が約2.5〜75オーム／スクエアである、特許請求
の範囲第２項記載の方法。 １４ 特許請求の範囲第１項記載のドーピング組
成物から造られたドーピングソースウエハ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US056,621 | 1987-05-29 | ||
| US07/056,621 US4800175A (en) | 1987-05-29 | 1987-05-29 | Phosphorous planar dopant source for low temperature applications |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63307719A JPS63307719A (ja) | 1988-12-15 |
| JPH0239089B2 true JPH0239089B2 (ja) | 1990-09-04 |
Family
ID=22005609
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63091915A Granted JPS63307719A (ja) | 1987-05-29 | 1988-04-15 | 低温適用のための燐のプラナードーパントソース |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4800175A (ja) |
| JP (1) | JPS63307719A (ja) |
| KR (1) | KR970003905B1 (ja) |
| CN (1) | CN1018970B (ja) |
| GB (1) | GB2205092B (ja) |
Cited By (1)
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| JPH0439281U (ja) * | 1990-08-01 | 1992-04-02 |
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| US5536686A (en) * | 1992-10-20 | 1996-07-16 | The Research Foundation Of State University Of New York At Buffalo | Phosphate binders for metal-matrix composites |
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| US5350461A (en) * | 1992-12-08 | 1994-09-27 | Techneglas, Inc. | Low temperature P2 O5 oxide diffusion source |
| KR100358129B1 (ko) * | 1995-02-27 | 2003-01-24 | 주식회사 하이닉스반도체 | 산화물이도핑된폴리실리콘막을사용한반도체소자제조방법 |
| KR20140129375A (ko) * | 2010-04-23 | 2014-11-06 | 히타치가세이가부시끼가이샤 | ｎ 형 확산층 형성 조성물, ｎ 형 확산층의 제조 방법, 및 태양 전지 소자의 제조 방법 |
| TWI556289B (zh) * | 2010-04-23 | 2016-11-01 | 日立化成股份有限公司 | 形成ｐ型擴散層的組成物、ｐ型擴散層的製造方法及太陽電池元件的製造方法 |
| JP5625537B2 (ja) * | 2010-06-24 | 2014-11-19 | 日立化成株式会社 | ｎ型拡散層形成組成物、ｎ型拡散層の製造方法、及び太陽電池セルの製造方法 |
| JP5691269B2 (ja) * | 2010-07-07 | 2015-04-01 | 日立化成株式会社 | ｎ型拡散層形成組成物、ｎ型拡散層の製造方法、及び太陽電池セルの製造方法 |
| JP5803080B2 (ja) * | 2010-09-24 | 2015-11-04 | 日立化成株式会社 | ｐ型拡散層形成組成物、ｐ型拡散層形成組成物の製造方法、ｐ型拡散層の製造方法、及び太陽電池セルの製造方法 |
| JP5703673B2 (ja) * | 2010-10-12 | 2015-04-22 | 日立化成株式会社 | ｎ型拡散層形成組成物、ｎ型拡散層の製造方法、及び太陽電池セルの製造方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US3920882A (en) * | 1973-04-16 | 1975-11-18 | Owens Illinois Inc | N-type dopant source |
| US3998668A (en) * | 1973-12-21 | 1976-12-21 | Owens-Illinois, Inc. | Aluminum metaphosphate dopant sources |
| JPS5171774A (ja) * | 1974-12-19 | 1976-06-21 | Denki Kagaku Kogyo Kk | Uehaajohandotaidoopuzai |
| JPS5171773A (ja) * | 1974-12-19 | 1976-06-21 | Denki Kagaku Kogyo Kk | Uehaajohandotaidoopuzai |
| JPS5171775A (ja) * | 1974-12-19 | 1976-06-21 | Denki Kagaku Kogyo Kk | Uehaajohandotaidoopuzai |
| JPS5171777A (ja) * | 1974-12-19 | 1976-06-21 | Denki Kagaku Kogyo Kk | Uehaajohandotaidoopuzai |
| JPS5171778A (ja) * | 1974-12-19 | 1976-06-21 | Denki Kagaku Kogyo Kk | Uehaajohandotaidoopuzai |
| JPS5171776A (ja) * | 1974-12-19 | 1976-06-21 | Denki Kagaku Kogyo Kk | Uehaajohandotaidoopuzai |
| US4033790A (en) * | 1976-07-29 | 1977-07-05 | Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Solid diffusion dopants for semiconductors and method of making the same |
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| JPS5732026A (en) * | 1980-08-01 | 1982-02-20 | Diesel Kiki Co Ltd | Fuel injection device |
-
1987
- 1987-05-29 US US07/056,621 patent/US4800175A/en not_active Expired - Lifetime
-
1988
- 1988-04-11 GB GB8808418A patent/GB2205092B/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-04-15 JP JP63091915A patent/JPS63307719A/ja active Granted
- 1988-05-28 KR KR1019880006327A patent/KR970003905B1/ko not_active Expired - Fee Related
- 1988-05-28 CN CN88103168A patent/CN1018970B/zh not_active Expired
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| US4800175A (en) | 1989-01-24 |
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