[發明專利]一種環保硼擴散源配方

在審

• 申請號: 202210053500.6
• 申請日: 2022-01-21
• 公開（公告）號: CN114606573A
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 郭光輝
• 申請（專利權）人: 濟南晶碩電子有限公司
• 主分類號: C30B31/06
• 分類號: C30B31/06;C30B29/06;C30B31/16;C30B33/00;C30B33/10;H01L21/22;H01L21/225
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本發明公開了一種環保硼擴散源配方，包括以下重量份數配比的原料：乙二醇乙醚；三氧化二硼；硝酸鋁和氧化鋁，取三氧化二硼和乙二醇乙醚制備三氧化二硼/乙二醇乙醚溶液，硝酸鋁和乙二醇乙醚制備硝酸鋁/乙二醇乙醚溶液，取三氧化二硼/乙二醇乙醚溶液和硝酸鋁/乙二醇乙醚溶液和氧化鋁粉制備硼擴散液態源。該環保硼擴散源配方，通過將硅片依次經過表面腐蝕、表面氧化、干燥和拋光工序，將硅片放入氫氟酸/硝酸/水混合液體系的刻蝕溶液中反應再將硅片放入堿溶液中常溫下反應，使得硅片在擴散后的表面濃度較高，解決硼擴散后由于二氧化硅吸硼作用造成的表面濃度低的問題，使得硅片在硼擴散后的均勻性較好，不會出現單一處硼擴散源較低的問題。

技術領域

本發明涉及硼擴散技術領域，具體為一種環保硼擴散源配方。

背景技術

硼擴散工藝是將一定數量的硼雜質摻入到硅片晶體中，以改變硅片原來的電學性質。在硅基半導體器件制造領域，硼擴散是重要的摻雜工藝。實現硼擴散所用的源從物質形態來說，有氣態源、液態源和固態源。

氣態源一般選用具有較強吸雜性能的是氯化硼，能保證硅片具有較高的少子壽命，但氯化硼的鍵強較大，需要較高的分解能，實現硼擴散的溫度高達960℃以上，容易對器件造成熱損失，且低壓條件要求輔助真空泵，制備成本較高；液態源多用溴化硼，常規方式下要獲得150Ω/sq的擴散薄層方阻，則溫度需要在950℃以上，氣態BCl₃與液態BBr₃在高溫條件下與氧氣反應生成氧化硼（B₂O₃）沉積在硅片表面，由于B₂O₃在擴散溫度下呈液態，其均勻性較差，且在硼擴散后由于二氧化硅吸硼作用造成表面濃度低。

發明內容

（一）解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明提供了一種環保硼擴散源配方，具備均勻性好的優點，且可以在低溫下進行擴散。

（二）技術方案

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種環保硼擴散源配方，包括以下重量份數配比的原料：乙二醇乙醚（C₄4H₁₀O₂）；三氧化二硼（B₂O₃）；硝酸鋁（Al（NO₃）₃）和氧化鋁（Al₂O₃）。

優選的，硼擴散源的制備方法，包括以下步驟：

S1：三氧化二硼/乙二醇乙醚溶液制備，取三氧化二硼：乙二醇乙醚=120g：400ml，用800mL磨口瓶墊濾紙放在攪拌器上，倒入乙二醇乙醚后開啟攪拌器，可見瓶中心出現旋渦，用電子秤稱出配比所需的三氧化二硼后，貼磨口瓶邊緣緩慢倒入，待瓶身不燙手后蓋上瓶蓋，攪拌5-6小時后關閉攪拌器，將三氧化二硼/乙二醇乙醚溶液密封。

S2：硝酸鋁/乙二醇乙醚溶液制備，取硝酸鋁：乙二醇乙醚=5g：50mL，將磨口瓶下墊濾紙放在攪拌器上，倒入乙二醇乙醚后開啟攪拌器，稱好硝酸鋁后，貼磨口瓶邊緩慢倒入，磨口瓶蓋半蓋，待瓶身不燙手后蓋上瓶蓋，攪拌1-2小時后關閉攪拌器，將硝酸鋁/乙二醇乙醚溶液密封。

S3：制備硼擴散液態源，取三氧化二硼/乙二醇乙醚溶液：硝酸鋁/乙二醇乙醚溶液：氧化鋁粉=50mL：6mL：2g，將磨口瓶放在攪拌器上，量取已經過濾好的三氧化二硼/乙二醇乙醚溶液和硝酸鋁/乙二醇乙醚溶液，緩慢倒入磨口瓶內，打開攪拌器，然后倒入稱量好的氧化鋁粉（4N：5N=1：3），蓋上瓶蓋，攪拌10-15分鐘后使用。

S4：硅片預備，將硅片依次經過表面腐蝕、表面氧化、干燥和拋光四道工序，得到硅片，將硅片放入氫氟酸/硝酸/水混合液體系的刻蝕溶液中反應0.5-2min，將方阻提升10-20Ω/sq，再將硅片放入堿溶液中常溫下反應5-20s后，將硅片放入混酸溶液中清洗1-5min到表面完全疏水，最后用去離子水清洗并烘干。