[发明专利]一种磷扩散源及其制备方法

说明书

本申请涉及微电子行业领域，具体公开了一种磷扩散源及其制备方法。所述磷扩散源按照重量百分比计，包括硅酸酯15‑45%，水2‑8%，酸类0.01‑1%，低碳醇25‑50%，醚类溶剂15‑45%，磷源5‑20%。所得磷扩散源具有较高的扩散均匀性，将所得磷扩散源用于硅片中，硅片的方块电阻在1.52‑1.74Ω/口之间，PN结深在5.0‑5.7μm之间；同时所得磷扩散源具有较长的保质期，储存时间高达12个月；12个月时磷扩散源的粘度小于2.3cp，颗粒≥0.5μm的数量在56个/mL以下，颗粒≥1.0μm的数量在2.7个/mL以下，颗粒≥5.0μm的数量在1.9个/mL以下。

技术领域

本申请涉及微电子行业领域，更具体涉及一种磷扩散源及其制备方法。

背景技术

扩散源是生产半导体器件中所不可缺少的一种微电子化学品。根据不同的扩散类型扩散源可分为两大类；一种是P型扩散源，形成P型半导体材料，主要是III族元素，以硼元素，铝元素为主；另一种是N型扩散源，形成N型半导体材料，主要是V族元素，以磷元素为主，也称为磷扩散源。

磷扩散源在二级管及大功率电子元件的生产中应用较为广泛，通过磷扩散源，将磷掺杂到单晶硅的晶格中。磷扩散源可以极大地提高二极管及大功率电子元件的性能，简化了电子元件的生产工艺，降低了生产成本。

目前，现有的磷扩散源是用三氯氧磷将磷掺杂到单晶硅中，由于三氯氧磷有剧毒，对磷扩散源的生产工艺条件要求较高。而且，现有的磷扩散源用于二级管及大功率电子元件的生产中，由于扩散不均匀，从而降低了二级管及大功率电子元件的性能。此外，随着储存时间的延长，现有的磷扩散源中逐渐产生颗粒并持续增加，同时磷扩散源粘度也逐渐提高。将储存时间较长的磷扩散源用于二极管及大功率电子元件的制备中，导致磷扩散源无法有效地进行扩散，且分布不均匀，从而弱化了二极管及大功率电子元件的性能。

发明内容

为了提高磷扩散源的扩散均匀性并延长磷扩散源的储存时间，本申请提供了一种磷扩散源及其制备方法。

第一方面，本申请提供了一种磷扩散源，按照重量百分比计，包括硅酸酯15-45％；水2-8％，酸类0.01-1％，低碳醇25-50％，醚类溶剂15-45％，磷源5-20％。

在本申请中，利用硅酸酯以溶胶凝胶法制备磷扩散源，可以使磷源均匀的分散在乳胶液中，同时乳胶液拥有良好的成膜性和流动性。本申请在硅酸酯、水、酸类、低碳醇和醚类溶剂的作用下，制得磷扩散源。

在12个月时，所得磷扩散源的粘度小于2.3cp，同时磷扩散源中细小的颗粒的数量较少，颗粒≥0.5μm的数量在56个/mL以下，颗粒≥1.0μm的数量在2.7个/mL以下，颗粒≥5.0μm的数量在1.9个/mL以下。

将储存12个月后的磷扩散源均匀涂布在制备电子元件的硅片表面上，在高温扩散下，磷扩散源可以形成单质磷的纯物质，逐渐扩散进入硅片的内部，使得硅片的方块电阻和结深各自的数值相差较小，也就是说，储存12个月后的磷扩散源仍然具有较好的扩散均匀性，在硅片中扩散更加均匀，对二极管及大功率电子元件性能的影响较小。

优选地，所述磷扩散源中硅酸酯为15-35％，水为2-5％，酸类为0.01-0.1％，低碳醇为25-35％，醚类溶剂为15-35％，磷源为5-15％。

更优选地，所述硅酸酯为19.68％，所述水为2.92％，所述酸类为0.03％，所述低碳醇为32.3％，所述醚类溶剂为32.96％，所述磷源为12.11％。

在一个实施方案中，所述硅酸酯为正硅酸甲酯，正硅酸四乙酯或正硅酸二乙酯。

优选地，所述硅酸酯为正硅酸四乙酯。