[發明專利]摻雜劑源及其制造方法

有效

• 申請號: 201110006524.8
• 申請日: 2008-10-28
• 公開（公告）號: CN102176412A
• 公開（公告）日: 2011-09-07
• 發明（設計）人: 馬屋原芳夫;鈴木良太;西川欣克;池邊勝;森弘樹;長谷川義德
• 申請（專利權）人: 日本電氣硝子株式會社
• 主分類號: H01L21/22
• 分類號: H01L21/22;C03C12/00
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司 11322
• 代理人: 龍淳

本申請是2008年10月28日提出的申請號為200880008599.6的同名申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及用于使硼在硅半導體中擴散而得到P型半導體的摻雜劑源及其制造方法。此外，本發明也涉及用于向半導體摻雜硼的摻雜材料的制造方法。具體而言，涉及使含有硼的玻璃粉末漿料化、成型為生片后進行燒結而成為晶片狀的半導體用硼摻雜材料的制造方法。

背景技術

作為在硅半導體基板表面形成P型區域的方法，在現有技術中已知摻雜劑源法、相對BN法、熱分解法等。

摻雜劑源法是使含有B₂O₃的玻璃陶瓷的晶片與半導體晶片保持一定距離地排列，在半導體晶片上沉積從玻璃陶瓷揮發的B₂O₃，接著使其熱擴散的方法(例如參照專利文獻1)。相對BN法與摻雜劑源法為大致相同的工藝，但區別在于，代替玻璃陶瓷，對氮化硼晶片進行活化處理(將BN變換為B₂O₃的處理)并使用。熱分解法是使液態的BCl₃、BBr₃等起泡并氣化，將其附著在已預先加熱的半導體晶片上，并使其分解，在得到B₂O₃的沉積覆膜后，使其熱擴散的方法。

根據專利文獻1所記載的方法，摻雜劑源法與使用氮化硼的情況相比，在使用摻雜劑源時不需要實施活化處理，因此能夠將工藝成本抑制得較低。此外，在熱分解法中，使氣體附著在半導體晶片上，因此在使B₂O₃在大口徑晶片上擴散的情況下，存在附著量的偏差很大的問題，但在摻雜劑源法中，使與硅晶片相同面積的玻璃陶瓷晶片相對并進行熱處理，因此能夠將B₂O₃擴散的偏差抑制得較小。

在現有技術中，作為用于對硅基材等摻雜硼的半導體用硼摻雜材料，提出了對氮化硼粉末進行燒結而成的材料、和使含有硼的玻璃成型體結晶化后切斷為晶片狀而成的結晶化玻璃型的材料(例如參照專利文獻2)。作為摻雜的方法，采用下述方法：在氧化氣氛下對半導體用硼摻雜材料的表面進行加熱，使B₂O₃揮發，并使B₂O₃堆積在相對設置的硅晶片等基材表面，并向基材內部擴散。

作為半導體用硼摻雜材料的要求特性，能夠舉出：(1)通過加熱使硼從材料表面揮發，使得硼能夠向與摻雜材料相對設置的硅晶片等基材充分擴散，(2)能夠耐受反復使用，(3)在每次使用時揮發的硼的量穩定，(4)能夠容易地加工成與基材相同的形狀。

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

發明內容

專利文獻1公開的摻雜劑源材料的耐熱性并不太高，因此當反復進行熱處理時，存在玻璃陶瓷晶片撓曲、B₂O₃的擴散產生偏差、與硅晶片接觸，生產率下降的問題。此外，由于B₂O₃揮發量比實施了活化處理的氮化硼晶片少，因此存在熱擴散的效率差的問題。

因此，本發明的第一目的在于提供一種耐熱性高且B₂O₃的揮發量多的摻雜劑源。

由氮化硼粉末燒結體構成的半導體用硼摻雜材料，因為硼的揮發量過剩，所以需要頻繁進行硼的摻雜設備的清潔，而且存在摻雜工序中對硅晶片等基材的損傷很大的問題。而且，半導體用硼摻雜材料通常在使用前進行熱處理，以能夠充分進行硼的揮發，但在為燒結氮化硼粉末而成的摻雜材料的情況下，幾乎在每次使用前都必須進行該熱處理。

另一方面，在為使用結晶化玻璃的摻雜材料的情況下，具有對基材的損傷較少、只要最開始進行一次使用前的熱處理，之后則基本不再需要進行該熱處理的優點。但是，為了滿足上述條件(3)，需要使玻璃均勻熔融并澆注以形成目的形狀。但是，特別是在為了制作大口徑的晶片而制造大型的澆注體時，難以控制泡和澆鑄體的失透等，因此難以得到均勻的結晶化玻璃。而且也存在設備等成本很高的問題。

因此，本發明的第二目的提供一種材質均勻、每次使用時揮發的硼的量穩定、且廉價的半導體用硼摻雜材料(boron?dopant)。

(本發明的第一方面)

本發明的發明人等進行了深入研究，結果發現：通過使摻雜劑源含有特定的組成或含有特定的結晶能夠解決上述問題，從而提出本發明的第一方面。