DE2530574A1 - Fluessiges dotierungsmittel - Google Patents

Description

• Flüssiges Dotierungsmittel" Gegenstand des Anspruchs 1 des Hauptpatentes ist ein flüssiges Dotierungsmittel zur Dotierung von Haibleiterschichten und Erzeugung einer Siliziuindioxid-Schutzschicht auf der Oberfläche der Halbleiterschicht, welches aus einer alkoholischen Lösung eines Kieselsäureesters besteht, der eine wässrige Lösung einer Verbindung des Dotierelementes zugesetzt ist.
• Anspruch 4 des Hauptpatents betrifft eine vorteilhafte Zus ammensetzung dieses Dotierungsmittels, bei der die Volumenanteile der Bestandteile der Dotierungslösung Orthosiliciumsäureäthylester, Methanol, wässrige Lösung der Verbindung des Dotierelements, in einem Verhältnis von 3 : 6 : 1 stehen.
• Die Brauchbarkeit einer derartigen Dotierlösung bei der Fertigung von Halbleiterbauelementen hängt wesentlich davon ab, daß sich reproduzierbare Diffusionsergebnisse einstellen.
• Mit der in der Hauptanmeldung angegebenen Dotierungsmittellösung konnten reproduzierbare Diffusionsergenisse erzielt werden, allderdings nur unter der Voraussetzung, daß die Doteerlösung für jeden Diffusionsvorgang jeweils neu angesetzt wurde, oder höchstens wenige Tage alt war. Bei älteren Dotierlösungen ergab sich der Nachteil, daß der Flächenwiderstand der dotierten Halbleiterscheibe nach dem Diffusionsprozeß um so mehr absank, als das Alter der Lösung zunahm. Es wurde festgestellt, daß zwischen unterschiedlichen Diffusionsschritten, bei der die gleiche Dotierungsmittellösung verwendet worden war, Abweichungen bis zu etwa 50% auftraten. Diese Abweichungen schränken die Brauchbarkeit der Dotiermittellösung erheblich ein, weil man dadurch gezwungen ist, entweder für åedè Diffusion eine neue Lösung anzusetzen oder das Alter und die Wirksamkeit bereits vor längerer Zeit angesetzter Dotierungslösungen laufend zu überwachen. Dies ist Jeweils mit einem zusätzlichem Aufwand und großen Fehlermöglichkeiten verbunden.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Zusammensetzung der eingangs näher bezeichneten totierungsinittellösung dahingehend zu verbessern, daß sich auch mit bereits vor längerer Zeit angesetzter Dotierungsmittellösung reproduzierbare Diffusionsergenisse einstellen. Dieses Problem wird bei einer Dotierungsmittellösung der eingangs näher bezeichneten Art erfindtungsgeinäß dadurch gelöst, deß die Volumenanteile der Bestandteile der Dotierungslösung Orthosiliciumsäureäthylester, Kiethanol, wässrige Lösung der Verbindung des Dotierelements in einem Verhältnis von 3 : 6 : 2 stehen.
• Die erfindungsgemäße Weiterbildung des flüssigen Dotierungsmittels zeichnet sich demnach durch einen höheren Wasseranteil aus. Daß eine derartige Lösung relativ beständig ist, ist insofern überraschend, als allgemein bekannt ist, daß in die Bildung von hochmolekularen Silica-Gelen/der Dotierlösung durch Wasser /beschleunigt wird. Demnach müßte eigentlich die Stabilität der Dotierlösung infolge des größeren Wasseranteils abnehmen.
• Sämtliche bekannte Dotierlösungen arbeiten mit organischen Lösungsmitteln. Von Fachleuten wird die Ansicht vertreten, daß bei Anwesenheit von Wasser in der Dotierlösung sehr viele Wesserooleküle in die SiO2-Schicht eingebaut werden und die Schicht dadurch an Qualität einbüßt. Der Lösungsweg, der mit dieser Erfindung eingeschlagen wird, weicht daher von bekannten Vorstellungen ab.
• Den Erfolg der veränderten Zusammensetzung der Dotierlösung veranschaulicht die Figur. Kurve 1 zeigt die Flächenwiderstände bei Verwendung einer Dotierlösung,nach dem Hauptpatent hergestellt aus 3 Teile Kieselsäureester 6 Teilen Methanol 1 Teil 0,1 m Phosphorsäure Kurve 2 zeigt die Flächenwiderstände der erfindungsgemäßen Doteerlösung mit der Zusammensetzung 3 Teile Kieselsäureester 6 Teile Methanol 2 Teile 0,05 in Phosphorsäure Der Diffusionsprozeß wurde nach Beschichtung der zu dotierenden Halbleiterscheiben mit der Dotiermittellösung folgendermas sen durchgeführt.: Temperatur 1150 0C 2 h Stickstoff 1,5 h feuchter Sauerstoff (°2 durch Wasser von 80°C) 1 h trockener Sauerstoff.
• Bei Verwendung von p-dotiertem Silicium mit 5 Ohm cm spez.
• Widerstand wurden Flächenwiderstände zwichen 80 und 100 Ohm/cm erreicht.
• In beiden Kurven ist der nach dem angegebenen Diffusionsprozeß erhaltene Flächenwiderstand gegen das Alter der Lösung aufgetragen, und diejenige Kurve nach der Methode der kleinsten Fehlerquadrate ermittelt, die die Meßpunkt am besten annähert. Während für die gemaB der Hauptars.eldung vorgeschlagene Lösung eine nach unten abbiegende Parabel innerhalb 5% Genauigkeit gefunden wird, werden die Meßwerte für die erfindungsgemäße Lösung, die mehr Wasser enthält, durch eine waagrecht verlaufende Gerade am besten angenähert. Der mittlere Fehler beträgt nur 3%.
• Bei Verwendung einer größeren Wassermenge muß natürlich die Konzentration des Dotiermittels entsprechend herabgesetzt werden, um dieselbe Dotierung des Oxids zu erreichen. Dabei kann es vorkommen, daß die Säurestärke nicht mehr ausreicht, um die Hydrolyse in vertretbarer Zeit ablaufen zu lassen Das kann leicht dadurch behoben werden, indem zusätzlich HN03 zugegeben wird.

Claims (1)

1. Patentanspruch

   Flüssiges Dotierungsmittel zur Dotierung von Halbleiterschichten und Erzeugung einer Siliciumdioxidschutzschicht auf der Oberfläche der Halbleiterschicht, bei welchem das flüssige Dotierungstnittel aus einer alkoholischen Lösung eines Kieselsäureesters besteht, der eine wässrige Lösung einer Verbindung des Dotierelements zugesetzt ist (nach Patentanmeldung Aktz.: P 24 47-204.6), dadurch gekennzeichnet, daß die Volumenanteile der Bestandteile der Dotierungslösung Orthosiliciumsäureäthylester, Methanol, wässrige Lösung der Verbindung des Dotierelements in einem Verhältnis von 3 ; 6 : 2 stehen.

   B01J 17-36 AT: 09.07.1975 OT:20.01.1977 Abhängigkeit des Flächenwiderstandes nach Diffusion vom Alter der Dotlerlösung. Vergleich zweier Lösungen