Композиция для получения твердых планарных источников бора при изготовлении изделий микроэлектроники

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ТВЕРДЫХ ПЛАНАРНЫХ ИСТОЧНИКОВ БОРА ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ ИЗДЕЛИЙ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ(71) Заявитель Открытое акционерное общество ИНТЕГРАЛ(72) Авторы Турцевич Аркадий Степанович Глухманчук Владимир Владимирович Соловьев Ярослав Александрович Дудкин Александр Иванович Матюшевский Анатолий Петрович(73) Патентообладатель Открытое акционерное общество ИНТЕГРАЛ(57) Композиция для получения твердых планарных источников бора при изготовлении изделий микроэлектроники, содержащая тетраэтоксисилан, оксид бора, аэросил, воду,подкисленную до 1, и спиртовой компонент, отличающаяся тем, что содержит ингредиенты в следующем соотношении, мас.оксид бора 25,5-28,0 аэросил 1,4-2,4 вода, подкисленная до 1 7,6-8,6 спиртовой компонент 24,5-27,0 тетраэтоксисилан остальное. Изобретение относится к электронной технике, а более конкретно к технологии изготовления твердых планарных источников бора (ТПИБ), используемых при формировании структур изделий микроэлектроники (ИМЭ). Известна композиция для получения твердых планарных источников бора при изготовлении изделий микроэлектроники 1, содержащая органический растворитель - этиловый спирт, воду, катализатор гидролиза тетраэтоксисилана - азотную кислоту, несколько эфиров третьей и пятой групп и тетраэтоксисилана (ТЭОС). Однако данная композиция отличается низкой вязкостью и, как следствие, сложностью получения ТПИБ с борсодер 15733 1 2012.04.30 жащей пленкой требуемой толщины и однородности по площади источника, сильной усадкой при термообработке и низкой механической прочностью. Это обусловливает низкий выход годных и плохое качество ТПИБ, низкий выход годных ИМЭ, изготовленных с использованием данных ТПИБ. Известна композиция для получения твердых планарных источников бора при изготовлении изделий микроэлектроники 2, содержащая оксид бора, аэросил, тетраэтоксисилан, спиртовой компонент и подкисленную азотной кислотой воду в гидрофильном растворителе. Данная композиция также не лишена недостатков, поскольку вследствие низкой концентрации В 2 О 3 и тетраэтоксисилана образуется тонкий, склонный к осыпанию слой диффузанта, а при температуре спекания высококипящие пластификаторы выгорают и блоки диффузанта частично растрескиваются. Это, в свою очередь, обусловливает низкий выход годных и плохое качество ТПИБ, низкий выход годных ИМЭ, изготовленных с использованием данных ТПИБ. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является композиция для получения твердых планарных источников бора при изготовлении изделий микроэлектроники 3, содержащая оксид бора, аэросил, тетраэтоксисилан, спиртовой компонент и подкисленную азотной кислотой воду до 1. Однако и данная композиция не лишена недостатков. Качество ТПИБ, изготовленных с использованием данной композиции, низкое,поскольку блоки диффузанта получаются пористыми и хрупкими, что приводит к их частичному осыпанию и снижает выход годных ТПИБ. Кроме того, при эксплуатации данных ТПИБ в производстве ИМЭ имеет место неконтролируемое взаимодействие В 2 О 3 с поверхностью кремния рабочих пластин (эрозия кремния), что снижает выход годных ИМЭ. Предлагаемое изобретение решает задачу повышения выхода годных и улучшения качества ТПИБ, изготовленных с использованием заявляемой композиции, повышения выхода годных ИМЭ, изготовленных с использованием данных ТПИБ. Поставленная задача решается тем, что композиция для получения твердых планарных источников бора при изготовлении изделий микроэлектроники, содержащая тетраэтоксисилан, оксид бора, аэросил, воду, подкисленную до 1, и спиртовой компонент,содержит ингредиенты в следующем соотношении, мас.оксид бора 25,5-28 аэросил 1,4-2,4 вода, подкисленная до 1 7,6-8,6 спиртовой компонент 24,5-27 тетраэтоксисилан остальное. Сопоставительный анализ предлагаемого изобретения с прототипом показал, что заявляемая композиция для получения твердых планарных источников бора при изготовлении изделий микроэлектроники содержит ингредиенты в следующем соотношении, мас.оксид бора 25,5-28 аэросил 1,4-2,4 вода, подкисленная до 1 7,6-8,6 спиртовой компонент 24,5-27 тетраэтоксисилан остальное. Решение поставленной задачи объясняется следующим образом. В качестве источника бора выбран оксид бора потому, что он довольно легко измельчается и легко переходит в стеклообразное состояние. При содержании оксида бора в композиции менее 25,5 мас.происходит быстрое истощение бора в ТПИБ, что снижает выход годных ИМЭ, изготовленных с использованием ТПИБ на основе данной композиции. При содержании оксида бора в композиции более 28 мас.имеет место неконтролируемое взаимодействие В 2 О 3 с поверхностью кремния рабочих пластин (эрозия кремния),что также снижает выход годных ИМЭ, изготовленных с применением ТПИБ на основе данной композиции. 2 15733 1 2012.04.30 Аэросил, представляющий собой мелкодисперсную (размер частиц 5-20 нм) двуокись кремния, служит загустителем, что способствует поддержанию во взвешенном состоянии частиц оксида бора при смешивании компонентов композиции и нанесении ее на поверхность кремниевой подложки для создания ТПИБ. При содержании аэросила менее 1,4 мас.затрудняется процесс нанесения пасты на кремниевую подложку из-за ее растекания, что приводит к снижению качества и выхода годных ТПИБ. При содержании аэросила в композиции более 2,4 мас.также снижается качество и выход годных ТПИБ вследствие повышенной густоты композиции, затрудняющей равномерное заполнение ею отверстий в трафарете при изготовлении ТПИБ. Тетраэтоксисилан - прозрачная бесцветная жидкость со специфическим запахом, легко растворимая в органических растворителях. В воде тетраэтоксисилан не растворяется, а гидролизуется, в присутствии оксида бора скорость гидролиза возрастает. В случае избыточного содержания связующего - водно-спиртового раствора тетраэтоксисилана (воды,подкисленной до 1, - более 8,6 мас.спирта - более 27 мас. ) - происходит отслаивание композиции от кремниевой подложки при термообработке из-за усадки и увеличения напряжений при гидролизе тетраэтоксисилана, что приводит к снижению качества и выхода годных ТПИБ. В случае недостаточного содержания связующего - водноспиртового раствора тетраэтоксисилана (воды, подкисленной до 1, - менее 7,6 мас.спирта - менее 24,5 мас. ) - снижается адгезия композиции к кремниевой подложке и затрудняется процесс создания блоков диффузанта из-за недостаточного связывания оксида бора и аэросила продуктами гидролиза тетраэтоксисилана. Это приводит к снижению качества и выхода годных ТПИБ. Сущность изобретения поясняется фигурой, где показан твердый планарный источник диффузии бора, изготовленный с применением заявляемой композиции (1 - кремниевая подложка, 2 - блоки диффузанта). Композицию для изготовления ТПИБ получали следующим образом. В реактор, снабженный магнитной мешалкой, помещали спиртовой компонент, например этиловый спирт,и тетраэтоксисилан. При эффективном перемешивании к смеси небольшими порциями (по каплям) прибавляли воду, подкисленную азотной кислотой до 1. После полного добавления подкисленной воды и образования прозрачного гидролизата добавляли оксид кремния аэросил, затем небольшими порциями вводили измельченный оксид бора, а перемешивание производили вручную до получения однородной борсодержащей композиции. ТПИБ с использованием борсодержащей композиции изготавливали путем ее нанесения через трафарет толщиной 0,5 мм с размером круглых отверстий 4 мм и расстоянием между отверстиями от 3 до 6 мм. Композицию наносили при помощи ракеля на подложку монокристаллического кремния марки КДБ 10. Далее проводили конвективную сушку композиции. Затем проводили термообработку подложек с блоками диффузанта в диффузионной печи СДОМ 3/100 сначала при температуре 400 С, потом при температуре 1000 С. При этом происходило сплавление и прочное сцепление блоков диффузанта с кремниевой подложкой. После этого аналогичным образом наносили композицию на вторую сторону кремниевой подложки и также выполняли сушку и термообработку подложек с блоками диффузанта. Испытания заявляемой композиции проводили при изготовлении кристаллов интегральной схемы серии КР 1181 ЕН 05. Сравнительные результаты представлены в таблице. Как видно из таблицы, оптимальное соотношение ингредиентов в композиции для получения ТПИБ следующее, мас.оксид бора 25,5-28, аэросил 1,4-2,4, вода, подкисленная до 1, 7,6-8,6, спиртовой компонент 24,5-27. При выходе содержания оксида бора,воды и спиртового компонента за верхние границы оптимальных диапазонов, а аэросила за нижние границы оптимальных диапазонов наблюдается снижение выхода годных ИМЭ, изготовленных с использованием ТПИБ, а также снижение выхода годных ТПИБ на основе композиции, ухудшение их качества, обусловленное затруднением процесса нане 3 15733 1 2012.04.30 сения борсодержащей композиции на кремниевую подложку и неконтролируемым взаимодействием В 2 О 3 с поверхностью кремния рабочих пластин. При выходе содержания оксида бора, воды и спиртового компонента за нижние границы оптимальных диапазонов, а аэросила - за верхние границы оптимальных диапазонов наблюдается снижение выхода годных ИМЭ, изготовленных с использованием ТПИБ, а также снижение выхода годных ТПИБ и их качества, обусловленное истощением бора в ТПИБ и отслаиванием композиции от кремниевой подложки. Сравнительные характеристики ТПИБ с различным составом композиции Состав композиции, мас.Качество Приме п/п Оксид и/Вип В/Вп Спирт ТПИБ чание Аэросил Вода ТЭОС бора этиловый 1 24,0 3,0 7,0 23,0 43,0 1,03 0,94 Плохое 2 25,5 2,4 7,6 24,5 40 1,12 1,14 Хорошее 3 27,0 2,0 8,0 26,0 37 1,31 1,19 Хорошее 4 28,0 1,4 8,6 27,0 35 1,15 1,12 Хорошее 5 30,0 1,0 9,0 29,0 31 1,02 1,05 Плохое 6 34,0 3,0 7,0 19,0 47 1,00 1,00 Плохое прототип и и В /В п - выход годных ТПИБ относительно композиции-прототипа В/п - выход годных ИМЭ, изготовленных при помощи ТПИБ, изготовленных с использованием заявляемой композиции, относительно прототипа качество ТПИБ контролировали визуально на предмет отсутствия блоков диффузанта,не соответствующих форме трафарета из-за отслаивания или растекания композиции, а также отсутствия трещин в пластинах ТПИБ. Анализ таблицы показывает, что предлагаемое изобретение позволяет повысить выход годных ТПИБ, изготовленных с использованием заявляемой композиции на 12-19 ,улучшить их качество, а также выход годных ИМЭ, изготовленных с использованием данных ТПИБ, на 12-31 . Таким образом, предложенное изобретение позволяет решить задачу повышения выхода годных и улучшения качества ТПИБ, изготовленных с использованием заявляемой композиции, повышения выхода годных ИМЭ, изготовленных с использованием данных ТПИБ. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4