一种环保硼扩散源配方的制作方法

1.本发明涉及硼扩散技术领域，具体为一种环保硼扩散源配方。


背景技术：

2.硼扩散工艺是将一定数量的硼杂质掺入到硅片晶体中，以改变硅片原来的电学性质。在硅基半导体器件制造领域，硼扩散是重要的掺杂工艺。实现硼扩散所用的源从物质形态来说，有气态源、液态源和固态源。
3.气态源一般选用具有较强吸杂性能的是氯化硼，能保证硅片具有较高的少子寿命，但氯化硼的键强较大，需要较高的分解能，实现硼扩散的温度高达960℃以上，容易对器件造成热损失，且低压条件要求辅助真空泵，制备成本较高；液态源多用溴化硼，常规方式下要获得150ω/sq的扩散薄层方阻，则温度需要在950℃以上，气态bcl3与液态bbr3在高温条件下与氧气反应生成氧化硼（b2o3）沉积在硅片表面，由于b2o3在扩散温度下呈液态，其均匀性较差，且在硼扩散后由于二氧化硅吸硼作用造成表面浓度低。


技术实现要素：

4.（一）解决的技术问题针对现有技术的不足，本发明提供了一种环保硼扩散源配方，具备均匀性好的优点，且可以在低温下进行扩散。
5.（二）技术方案为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种环保硼扩散源配方，包括以下重量份数配比的原料：乙二醇乙醚（c44h
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o2）；三氧化二硼（b2o3）；硝酸铝（al（no3）3）和氧化铝（al2o3）。
6.优选的，硼扩散源的制备方法，包括以下步骤：s1：三氧化二硼/乙二醇乙醚溶液制备，取三氧化二硼：乙二醇乙醚=120g：400ml，用800ml磨口瓶垫滤纸放在搅拌器上，倒入乙二醇乙醚后开启搅拌器，可见瓶中心出现旋涡，用电子秤称出配比所需的三氧化二硼后，贴磨口瓶边缘缓慢倒入，待瓶身不烫手后盖上瓶盖，搅拌5-6小时后关闭搅拌器，将三氧化二硼/乙二醇乙醚溶液密封。
7.s2：硝酸铝/乙二醇乙醚溶液制备，取硝酸铝：乙二醇乙醚=5g：50ml，将磨口瓶下垫滤纸放在搅拌器上，倒入乙二醇乙醚后开启搅拌器，称好硝酸铝后，贴磨口瓶边缓慢倒入，磨口瓶盖半盖，待瓶身不烫手后盖上瓶盖，搅拌1-2小时后关闭搅拌器，将硝酸铝/乙二醇乙醚溶液密封。
8.s3：制备硼扩散液态源，取三氧化二硼/乙二醇乙醚溶液：硝酸铝/乙二醇乙醚溶液：氧化铝粉=50ml：6ml：2g，将磨口瓶放在搅拌器上，量取已经过滤好的三氧化二硼/乙二醇乙醚溶液和硝酸铝/乙二醇乙醚溶液，缓慢倒入磨口瓶内，打开搅拌器，然后倒入称量好的氧化铝粉（4n：5n=1：3），盖上瓶盖，搅拌10-15分钟后使用。
9.s4：硅片预备，将硅片依次经过表面腐蚀、表面氧化、干燥和抛光四道工序，得到硅
片，将硅片放入氢氟酸/硝酸/水混合液体系的刻蚀溶液中反应0.5-2min，将方阻提升10-20ω/sq，再将硅片放入碱溶液中常温下反应5-20s后，将硅片放入混酸溶液中清洗1-5min到表面完全疏水，最后用去离子水清洗并烘干。
10.s5：将步骤s4中得到的硅片装载在扩散石英舟中，在600℃-700℃温度下以及氮气氛围条件下，将装载有硅片的石英舟缓慢送入扩散石英管中，并将扩散石英管管口封住，以保证扩散石英管中温度的稳定，完成进舟，逐渐升温至800℃-1000℃，在氮气氛围下进行扩散，过程中导入氧气，完成升温扩散，升温扩散结束后，逐渐降温至600℃-700℃，然后缓慢将装载有硅片的石英舟输出，进行降温出舟，完成硼向硅中的扩散。
11.优选的，所述电子称误差在
±
0.01以内，三氧化二硼/乙二醇乙醚溶液使用前应沉淀6小时以上，方可使用，硝酸铝/乙二醇乙醚溶液使用前应沉淀1小时后方可使用，配置完的硼扩散液态源应在12小时内用完，且使用过程中应一直处于搅拌状态。
12.优选的，所述s4中的硅片为p型硅、n型硅或多晶硅片中的其中一种。
13.优选的，所述s4中硅片制备包括以下具体步骤：s4-1：表面腐蚀：对硅片进行表面腐蚀操作，去除硅片表面的切割损伤层，并将硅片表面加工成特定样式。
14.s4-2：表面氧化：对硅片表面进行氧化操作，改善硅片表面亲水性。
15.s4-3：干燥：对硅片进行烘干操作，使硅片表面源中的溶剂充分挥发。
16.s4-4：抛光：用高速旋转的低弹性材料抛光盘，或用低速旋转的软质弹性或粘弹性材料抛光盘,加抛光剂对硅片的待扩散面进行抛光处理。
17.（三）有益效果与现有技术相比，本发明提供了一种环保硼扩散源配方，具备以下有益效果：1、该环保硼扩散源配方，通过对硅片进行预制将硅片依次经过表面腐蚀、表面氧化、干燥和抛光四道工序，得到硅片，使得硅片在硼扩散后的均匀性较好，不会出现单一处硼扩散源较低的问题。
18.2、该环保硼扩散源配方，通过将硅片放入氢氟酸/硝酸/水混合液体系的刻蚀溶液中反应再将硅片放入碱溶液中常温下反应，将硅片放入混酸溶液中清洗到表面完全疏水，最后用去离子水清洗并烘干，使得硅片在扩散后的表面浓度较高，解决硼扩散后由于二氧化硅吸硼作用造成的表面浓度低的问题。
具体实施方式
19.下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
20.实施例一：一种环保硼扩散源配方，包括以下重量份数配比的原料：乙二醇乙醚（c44h
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o2）；三氧化二硼（b2o3）；硝酸铝（al（no3）3）和氧化铝（al2o3）。
21.硼扩散源的制备方法，包括以下步骤：s1：三氧化二硼/乙二醇乙醚溶液制备，取三氧化二硼：乙二醇乙醚=120g：400ml，
用800ml磨口瓶垫滤纸放在搅拌器上，倒入乙二醇乙醚后开启搅拌器，可见瓶中心出现旋涡，用电子秤称出配比所需的三氧化二硼后，贴磨口瓶边缘缓慢倒入，待瓶身不烫手后盖上瓶盖，搅拌5小时后关闭搅拌器，将三氧化二硼/乙二醇乙醚溶液密封。
22.s2：硝酸铝/乙二醇乙醚溶液制备，取硝酸铝：乙二醇乙醚=5g：50ml，将磨口瓶下垫滤纸放在搅拌器上，倒入乙二醇乙醚后开启搅拌器，称好硝酸铝后，贴磨口瓶边缓慢倒入，磨口瓶盖半盖，待瓶身不烫手后盖上瓶盖，搅拌1-2小时后关闭搅拌器，将硝酸铝/乙二醇乙醚溶液密封。
23.s3：制备硼扩散液态源，取三氧化二硼/乙二醇乙醚溶液：硝酸铝/乙二醇乙醚溶液：氧化铝粉=50ml：6ml：2g，将磨口瓶放在搅拌器上，量取已经过滤好的三氧化二硼/乙二醇乙醚溶液和硝酸铝/乙二醇乙醚溶液，缓慢倒入磨口瓶内，打开搅拌器，然后倒入称量好的氧化铝粉（4n：5n=1：3），盖上瓶盖，搅拌10分钟后使用。
24.s4：硅片预备，将硅片依次经过表面腐蚀、表面氧化、干燥和抛光四道工序，得到硅片，将硅片放入氢氟酸/硝酸/水混合液体系的刻蚀溶液中反应1min，将方阻提升10ω/sq，再将硅片放入碱溶液中常温下反应10s后，将硅片放入混酸溶液中清洗2min到表面完全疏水，最后用去离子水清洗并烘干，s4中的硅片为n型硅。
25.s4中硅片制备包括以下具体步骤：s4-1：表面腐蚀：对硅片进行表面腐蚀操作，去除硅片表面的切割损伤层，并将硅片表面加工成特定样式。
26.s4-2：表面氧化：对硅片表面进行氧化操作，改善硅片表面亲水性。
27.s4-3：干燥：对硅片进行烘干操作，使硅片表面源中的溶剂充分挥发。
28.s4-4：抛光：用高速旋转的低弹性材料抛光盘，或用低速旋转的软质弹性或粘弹性材料抛光盘,加抛光剂对硅片的待扩散面进行抛光处理。
29.s5：将步骤s4中得到的硅片装载在扩散石英舟中，在700℃温度下以及氮气氛围条件下，将装载有硅片的石英舟缓慢送入扩散石英管中，并将扩散石英管管口封住，以保证扩散石英管中温度的稳定，完成进舟，逐渐升温至1000℃，在氮气氛围下进行扩散，过程中导入氧气，完成升温扩散，升温扩散结束后，逐渐降温至700℃，然后缓慢将装载有硅片的石英舟输出，进行降温出舟，完成硼向硅中的扩散。
30.电子称误差在
±
0.01以内，三氧化二硼/乙二醇乙醚溶液使用前应沉淀6小时以上，方可使用，硝酸铝/乙二醇乙醚溶液使用前应沉淀1小时后方可使用，配置完的硼扩散液态源应在12小时内用完，且使用过程中应一直处于搅拌状态。
31.实施例二：一种环保硼扩散源配方，包括以下重量份数配比的原料：乙二醇乙醚（c44h
10
o2）；三氧化二硼（b2o3）；硝酸铝（al（no3）3）和氧化铝（al2o3）。
32.硼扩散源的制备方法，包括以下步骤：s1：三氧化二硼/乙二醇乙醚溶液制备，取三氧化二硼：乙二醇乙醚=120g：400ml，用800ml磨口瓶垫滤纸放在搅拌器上，倒入乙二醇乙醚后开启搅拌器，可见瓶中心出现旋涡，用电子秤称出配比所需的三氧化二硼后，贴磨口瓶边缘缓慢倒入，待瓶身不烫手后盖上瓶盖，搅拌6小时后关闭搅拌器，将三氧化二硼/乙二醇乙醚溶液密封。
33.s2：硝酸铝/乙二醇乙醚溶液制备，取硝酸铝：乙二醇乙醚=5.2g：56ml，将磨口瓶下
垫滤纸放在搅拌器上，倒入乙二醇乙醚后开启搅拌器，称好硝酸铝后，贴磨口瓶边缓慢倒入，磨口瓶盖半盖，待瓶身不烫手后盖上瓶盖，搅拌1-2小时后关闭搅拌器，将硝酸铝/乙二醇乙醚溶液密封。
34.s3：制备硼扩散液态源，取三氧化二硼/乙二醇乙醚溶液：硝酸铝/乙二醇乙醚溶液：氧化铝粉=46ml：5.7ml：3g，将磨口瓶放在搅拌器上，量取已经过滤好的三氧化二硼/乙二醇乙醚溶液和硝酸铝/乙二醇乙醚溶液，缓慢倒入磨口瓶内，打开搅拌器，然后倒入称量好的氧化铝粉（4n：5n=1.2：2.7），盖上瓶盖，搅拌15分钟后使用。
35.s4：硅片预备，将硅片依次经过表面腐蚀、表面氧化、干燥和抛光四道工序，得到硅片，将硅片放入氢氟酸/硝酸/水混合液体系的刻蚀溶液中反应1min，将方阻提升20ω/sq，再将硅片放入碱溶液中常温下反应10s后，将硅片放入混酸溶液中清洗2min到表面完全疏水，最后用去离子水清洗并烘干，s4中的硅片为p型硅。
36.s4中硅片制备包括以下具体步骤：s4-1：表面腐蚀：对硅片进行表面腐蚀操作，去除硅片表面的切割损伤层，并将硅片表面加工成特定样式。
37.s4-2：表面氧化：对硅片表面进行氧化操作，改善硅片表面亲水性。
38.s4-3：干燥：对硅片进行烘干操作，使硅片表面源中的溶剂充分挥发。
39.s4-4：抛光：用高速旋转的低弹性材料抛光盘，或用低速旋转的软质弹性或粘弹性材料抛光盘,加抛光剂对硅片的待扩散面进行抛光处理。
40.s5：将步骤s4中得到的硅片装载在扩散石英舟中，在650℃温度下以及氮气氛围条件下，将装载有硅片的石英舟缓慢送入扩散石英管中，并将扩散石英管管口封住，以保证扩散石英管中温度的稳定，完成进舟，逐渐升温至900℃，在氮气氛围下进行扩散，过程中导入氧气，完成升温扩散，升温扩散结束后，逐渐降温至650℃，然后缓慢将装载有硅片的石英舟输出，进行降温出舟，完成硼向硅中的扩散。
41.电子称误差在
±
0.01以内，三氧化二硼/乙二醇乙醚溶液使用前应沉淀6小时以上，方可使用，硝酸铝/乙二醇乙醚溶液使用前应沉淀1小时后方可使用，配置完的硼扩散液态源应在12小时内用完，且使用过程中应一直处于搅拌状态。
42.分别对实施例一和实施例二中制备得到的硼扩散源进行s5中的扩散，扩散后因为n型硅片掺磷越多则自由电子越多，导电能力越强，电阻率就越低；p型硅片掺硼越多则能置换硅产生的空穴也越多，导电能力越强，电阻率就越低，可以得出，实施例一中使用n型硅片，且使用三氧化二硼制备硼扩散源，因此实施例一为本方案的最佳实施例。
43.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。