n型扩散层形成组合物、n型扩散层的形成方法、带n型扩散层的半导体基板的制造方法及...的制作方法_2

文档序号:9757055阅读:来源:国知局
有包含施主元素的玻璃粒子。施主元素是指能够通过掺杂在半导体基板中而形成η型扩散层的元素。作为施主元素,能够使用第15族元素,可列举P(磷)、Sb(锑)、As(砷)等。从安全性、玻璃化(向玻璃粒子的导入)的容易性等观点出发,优选P或Sb。
[0038]作为用于向玻璃粒子中导入施主元素的含施主元素物质,可列举P203、P205、Sb203、Bi2O3及As2O3,优选使用选自P2O3、P205及Sb2O3中的至少I种。
[0039]另外,就玻璃粒子而言,根据需要调整成分比率,由此能够控制熔融温度、软化点、玻璃化转变温度、化学耐久性等。
[0040]作为构成玻璃粒子的玻璃成分物质,可列举5102、1(20、似20、1^20、830、3“工30、MgO、BeO、ZnO、PbO、CdO、V2O5、SnO、Zr02、La203、Nb20s、Ta205、Y2O3、Ti02、Zr02、Ge〇2、T e〇2 及 L112O3等。其中,优选使用选自3102、1(20、似20、1^20、8&0、5『0、0&0、]\%0、860、2110、?130工(10、¥205、SnO、ZrO2及MoO3中的至少I种。
[0041 ] 作为包含施主元素的玻璃粒子的具体例,可列举P2O5-S12系、P2O5-K2O系、P2O5-Na20 系、P2O5 — 1^20系、卩205 — BaO 系、P2O5 — SrO 系、P2O5 — CaO 系、P2O5—MgO 系、P2O5 — BeO 系、P2O5 一ZnO 系、Ρ2〇5 — CdO 系、Ρ2Ο5 — PbO 系、Ρ2〇5 — V2O5 系、Ρ2Ο5 — SnO 系、Ρ2〇5 — Ge02 系、P2〇5 —Sb203 系、P2O5 — TeC>2 系、P2O5—AS2O3 系等 P2O5 系玻璃、Sb203 系玻璃等。
[0042]以上例示出包含2种成分的复合玻璃,但也可以根据需要使用P2O5— S12 — MgO、P205 — Si02 — Ca0、P205 — Si02 — Ca0—Mg0等包含3种以上成分的复合玻璃。
[0043]玻璃粒子中的玻璃成分物质的含有比率可以考虑熔融温度、软化点、玻璃化转变温度、化学耐久性等来进行适当设定。通常,优选为0.1质量%?95质量%,更优选为0.5质量%?90质量%。
[0044]从扩散处理时的扩散性、抑制滴液(液的观点出发,玻璃粒子的软化点优选为 200°C ?1000°(3,更优选为300°(3?900°(3。
[0045]玻璃粒子的粒径优选为ΙΟΟμπι以下。在使用具有ΙΟΟμπι以下的粒径的玻璃粒子的情况下,将η型扩散层形成组合物赋予到半导体基板的表面时容易形成平滑的组合物层。另夕卜,玻璃粒子的粒径更优选为50μηι以下,粒径进一步优选为5μηι以下。
[0046]包含施主元素的玻璃粒子按以下的步骤制作。首先,称量原料,填充到坩祸中。作为坩祸的材质,可列举铂、铂与铑的合金、铱、氧化铝、石英、碳等,可考虑熔融温度、气氛、与熔融物质的反应性等来适当选择。接下来,用电炉以与玻璃组成相应的温度加热,形成熔液。此时,为了使熔液均匀,优选进行搅拌。接着,使得到的熔液流出到氧化锆基板、碳基板等上,使熔液玻璃化。最后,将玻璃粉碎而成为粒子状。粉碎可应用喷射磨机、珠磨机、球磨机等公知的装置。
[0047]η型扩散层形成组合物中的包含施主元素的玻璃粒子的含有比率可以考虑对半导体基板赋予的容易性、施主元素的扩散性等来确定。通常,η型扩散层形成组合物中的玻璃粒子的含有比率优选为0.1质量%?95质量%、更优选为I质量%?90质量%、进一步优选为I质量%?50质量%、特别优选为5质量%?40质量%。
[0048](分散介质)
[0049]本发明的η型扩散层形成组合物含有分散介质。分散介质是指在组合物中使上述玻璃粒子分散的介质。具体而言,可以采用粘合剂、溶剂、它们的组合等。
[0050]作为粘合剂,可以使用有机粘合剂或无机粘合剂中的任意一种。作为有机粘合剂,具体而言,可列举(甲基)丙烯酸二甲氨基乙酯聚合物、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚乙烯基酰胺、聚乙烯基吡咯烷酮、聚(甲基)丙烯酸、聚环氧乙烷、聚砜、丙烯酰胺烷基磺酸、纤维素醚、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、乙基纤维素等纤维素衍生物、明胶、淀粉及淀粉衍生物、海藻酸钠、黄原胶、瓜尔胶、瓜尔胶衍生物、硬葡聚糖、黄耆胶、糊精、糊精衍生物、丙烯酸树脂、丙烯酸酯树脂、丁二烯树脂、苯乙烯树脂、它们的共聚物等。作为无机粘合剂,具体而言,可列举二氧化硅等。这些粘合剂可以单独使用I种或组合使用2种以上。
[0051]粘合剂的重均分子量并无特别限制,优选鉴于作为组合物的所需的粘度进行适当调整。
[0052]作为溶剂,可列举酮溶剂、醚溶剂、酯溶剂、醚乙酸酯溶剂、非质子性极性溶剂、醇溶剂、二醇单醚溶剂、萜溶剂、水等。这些溶剂可以单独使用I种或组合使用2种以上。
[0053]作为酮溶剂,可列举丙酮、甲乙酮、甲基正丙基酮、甲基异丙基酮、甲基正丁基酮、甲基异丁基酮、甲基正戊基酮、甲基正己基酮、二乙基酮、二丙基酮、二异丁基酮、三甲基壬酮、环己酮、环戊酮、甲基环己酮、2,4一戊二酮、丙酮基丙酮、γ 一丁内酯、γ 一戊内酯等。
[0054]作为醚溶剂,可列举二乙基醚、甲基乙基醚、甲基正丙基醚、二异丙基醚、四氢呋喃、甲基四氢呋喃、二噁烷、二甲基二噁烷、乙二醇二甲基醚、乙二醇二乙基醚、乙二醇二正丙基醚、乙二醇二丁基醚、二乙二醇二甲基醚、二乙二醇二乙基醚、二乙二醇甲基乙基醚、二乙二醇甲基正丙基醚、二乙二醇甲基正丁基醚、二乙二醇二正丙基醚、二乙二醇二正丁基醚、二乙二醇甲基正己基醚、三乙二醇二甲基醚、三乙二醇二乙基醚、三乙二醇甲基乙基醚、三乙二醇甲基正丁基醚、三乙二醇二正丁基醚、三乙二醇甲基正己基醚、四乙二醇二甲基醚、四乙二醇二乙基醚、四乙二醇甲基乙基醚、四乙二醇甲基正丁基醚、四乙二醇二正丁基醚、四乙二醇甲基正己基醚、四乙二醇二正丁基醚、丙二醇二甲基醚、丙二醇二乙基醚、丙二醇二正丙基醚、丙二醇二丁基醚、二丙二醇二甲基醚、二丙二醇二乙基醚、二丙二醇甲基乙基醚、二丙二醇甲基单正丁基醚、二丙二醇二正丙基醚、二丙二醇二正丁基醚、二丙二醇甲基正己基醚、三丙二醇二甲基醚、三丙二醇二乙基醚、三丙二醇甲基乙基醚、三丙二醇甲基正丁基醚、三丙二醇二正丁基醚、三丙二醇甲基正己基醚、四丙二醇二甲基醚、四丙二醇二乙基醚、四丙二醇甲基乙基醚、四丙二醇甲基正丁基醚、四丙二醇二正丁基醚、四丙二醇甲基正己基醚、四丙二醇二正丁基醚等。
[0055]作为酯溶剂,可列举乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸异丙酯、乙酸正丁酯、乙酸异丁酯、乙酸仲丁酯、乙酸正戊酯、乙酸仲戊酯、乙酸3—甲氧基丁酯、乙酸甲基戊酯、乙酸2—乙基丁酯、乙酸2—乙基己酯、乙酸2 —(2— 丁氧基乙氧基)乙酯、乙酸苄酯、乙酸环己酯、乙酸甲基环己酯、乙酸壬酯、乙酰乙酸甲酯、乙酰乙酸乙酯、乙酸二乙二醇甲基醚酯、乙酸二乙二醇单乙基醚酯、乙酸二乙二醇单正丁基醚酯、乙酸二丙二醇单甲基醚酯、乙酸二丙二醇单乙基醚酯、二乙酸乙二醇酯、乙酸甲氧基三乙二醇酯、丙酸乙酯、丙酸正丁酯、丙酸异戊酯、草酸二乙酯、草酸二正丁酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸正丁酯、乳酸正戊酯等。
[0056]作为醚乙酸酯溶剂,可列举乙二醇甲基醚丙酸酯、乙二醇乙基醚丙酸酯、乙二醇甲基醚乙酸酯、乙二醇乙基醚乙酸酯、二乙二醇甲基醚乙酸酯、二乙二醇乙基醚乙酸酯、二乙二醇正丁基醚乙酸酯、丙二醇甲基醚乙酸酯、丙二醇乙基醚乙酸酯、丙二醇丙基醚乙酸酯、二丙二醇甲基醚乙酸酯、二丙二醇乙基醚乙酸酯等。
[0057]作为非质子性极性溶剂,可列举乙腈、N—甲基吡咯烷酮、N—乙基吡咯烷酮、N—丙基吡咯烷酮、N—丁基吡咯烷酮、N—己基吡咯烷酮、N—环己基吡咯烷酮、N,N—二甲基甲酰胺、N,N—二甲基乙酰胺、N,N—二甲基亚砜等。
[0058]作为醇溶剂,可列举甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、仲丁醇、叔丁醇、正戊醇、异戊醇、2 —甲基丁醇、仲戊醇、叔戊醇、3 —甲氧基丁醇、正己醇、2 —甲基戊醇、仲己醇、2—乙基丁醇、仲庚醇、正辛醇、2—乙基己醇、仲辛醇、正壬醇、正癸醇、仲十一烷醇、三甲基壬醇、仲十四烷醇、仲十七烷醇、苯酚、环己醇、甲基环己醇、苄醇、乙二醇、I,2 —丙二醇、
I,3 — 丁二醇、二乙二醇、二丙二醇、三乙二醇、三丙二醇等。
[0059]作为二醇单醚溶剂,可列举乙二醇甲基醚、乙二醇乙基醚、乙二醇单苯基醚、二乙二醇单甲基醚、二乙二醇单乙基醚、二乙二醇单正丁基醚、二乙二醇单正己基醚、三乙二醇乙醚、四乙二醇单正丁基醚、丙二醇单甲基醚、二丙二醇单甲基醚、二丙二醇单乙基醚、三丙二醇单甲基醚等。
[0060]作为萜溶剂,可列举萜品烯、萜品醇、月桂烯、别罗勒烯、柠檬烯、双戊烯、蒎烯、香芹酮、罗勒烯、水芹烯等。
[0061]η型扩散层形成组合物中的分散介质的含有比率可以考虑对半导体基板赋予的容易性、施主浓度来确定。通常,η型扩散层形成组合物中的分散介质的含有比率优选为4质量%?95质量%、更优选为9质量%?93质量%、进一步优选为49质量%?90质量%以下、特别优选为59质量%?90质量%以下。
[0062]考虑到对半导体基板赋予的容易性,η型扩散层形成组合物的粘度在25°C时优选为1mPa.s?lOOOOOOmPa.S、更优选为50mPa.s?500000mPa.S。上述粘度可以利用E型粘度计来测定。
[0063](有机金属化合物)
[0064]本发明的η型扩散层形成组合物含有至少I种有机金属化合物。
[0065]在本发明中,除了包含金属原子与碳原子形成的键的化合物以外,有机酸的金属盐、金属醇盐、硅酮树脂等包含金属原子与氧原子形成的键的化合物、烷基硅氮烷化合物等包含金属原子与氮原子形成的键的化合物等也包括在有机金属化合物中。
[0066]作为有机金属化合物,可例示金属醇盐、硅酮树脂及烷基硅氮烷化合物。这些有机金属化合物可以单独使用I种或组合使用2种以上。在对η型扩散层形成组合物进行热处理时,以氧化物的形式包含在玻璃粒子熔融而形成于半导体基板上的玻璃层中,因此从容易溶解于氢氟酸而能够容易地除去的观点出发,优选包含硅原子的有机金属化合物。从进一步提高玻璃粒子的耐湿性的观点出发,更优选金属醇盐、进一步优选硅烷偶联剂。
[0067]《金属醇盐》
[0068]金属醇盐只要是金属原子与醇反应而得的化合物,则并无特别限制。作为金属醇盐的具体例,可列举下述通式(I)所示的化合物、
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