專利名稱：摻雜物源及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及摻雜物源及其制造方法。本發(fā)明特別涉及用于在硅半導(dǎo)體中使硼擴散而獲得P型半導(dǎo)體的摻雜物源及其制造方法。
背景技術(shù)：
以往，作為在硅半導(dǎo)體基板形成P型區(qū)域的方法，已知有摻雜源法、對向BN法、熱分解法等。 摻雜物源法是使從與硅晶片等半導(dǎo)體晶片保持一定距離排列的含有B2O3的玻璃陶瓷晶片(摻雜物源)揮發(fā)出的B2O3在半導(dǎo)體晶片上沉積(覆蓋)，使硼成分在半導(dǎo)體基板內(nèi)熱擴散的方法(例如，參照專利文獻I)。對向BN法是具有與摻雜物源法大致相同的エ藝的方法。對向BN法與摻雜物源法的不同點在于，使用對氮化硼晶片進行過活性化處理(將BN變換為B2O3的處理)得到的晶片代替玻璃陶瓷晶片。熱分解法是將液狀的BC13、BBr3等鼓泡汽化，使其在預(yù)先加熱的半導(dǎo)體晶片上覆蓋、分解，獲得B2O3的沉積膜之后，使其熱擴散的方法。在對向BN法中，摻雜時大致每次都需要對摻雜物源實施活性化處理。另ー方面，在摻雜物源法中，活性化處理最初進行I次即可，之后基本不需要。因此，通過使用摻雜物源法能夠?qū)型區(qū)域形成的エ藝成本抑制得較低。此外，熱分解法中，由于使氣體覆蓋在半導(dǎo)體晶片上，因此在大口徑的半導(dǎo)體晶片使B2O3擴散時，存在覆蓋量的波動較大的問題。相對于此，在摻雜物源法中，使半導(dǎo)體晶片與相同面積的玻璃陶瓷晶片對置而進行熱處理，具有可以抑制硼成分的擴散的波動的優(yōu)點?，F(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻專利文獻I :日本特開昭52-55861號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的課題但是，專利文獻I中所公開的摻雜物源耐熱性較差，因此反復(fù)熱處理時可能會發(fā)生撓曲。如果摻雜物源發(fā)生撓曲，則摻雜物源與半導(dǎo)體晶片接觸，存在合格率降低或產(chǎn)生B2O3擴散量的波動的問題。此外，專利文獻I中所公開的摻雜物源，與對向BN法相比，B2O3揮發(fā)量較少，因此，存在B2O3對半導(dǎo)體晶片的熱擴散效率較差的問題。鑒于上述問題，也可以考慮使用具有包括B2O3成分較多的硼成分揮發(fā)層和Al2O3含有率較多的耐熱層的疊層結(jié)構(gòu)的摻雜物源。該摻雜物源耐熱性較高，并且能夠使B2O3的揮發(fā)量增多。但是，該摻雜物源經(jīng)時的B2O3揮發(fā)量降低，難以長期使用。因此，本發(fā)明的目的在于提供B2O3揮發(fā)量不易經(jīng)時降低、長期具有良好的B2O3揮發(fā)能力的摻雜物源。
用于解決課題的方法本發(fā)明的發(fā)明人進行了深入的研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在具有包括硼成分揮發(fā)層和耐熱層的疊層結(jié)構(gòu)的摻雜物源中，通過調(diào)整各硼成分揮發(fā)層中的B2O3含有率，能夠解決上述課題，作為本發(fā)明提出。S卩，本發(fā)明的摻雜物源具有疊層體。疊層體包括硼成分揮發(fā)層和耐熱層。以摩爾％表示，硼成分揮發(fā)層含有30 60%的SiO2UO 30%的Al2O3'15 50%的B2O3和2 15%的R0(R是堿土金屬)。以摩爾％表示，耐熱層含有8 40%的Si02、40 85%的Al203、5 30%的B2O3和0. 5 7%的RO (R是堿土金屬)。疊層體的至少一側(cè)的最外層由硼成分揮發(fā)層構(gòu)成。疊層體還在疊層體內(nèi)部含有硼成分揮發(fā)層。構(gòu)成疊層體的至少一側(cè)的最外層的硼成分揮發(fā)層中B2O3的含有率比疊層體內(nèi)部的硼成分揮發(fā)層中B2O3的含有率低。
硼成分的揮發(fā)，從硼成分揮發(fā)層中所含有的硼成分產(chǎn)生，因此，本發(fā)明的摻雜物源中，硼成分揮發(fā)層中B2O3的含有率多達15 50摩爾％。因此，本發(fā)明的摻雜物源具備較高的B2O3的揮發(fā)能力。此外，本發(fā)明的摻雜物源中，耐熱層中的Al2O3的含有率多達40 85摩爾％。因此，本發(fā)明的摻雜物源具備例如可以耐受1200°C以上的溫度的良好的耐熱性。本發(fā)明的摻雜物源中，疊層體的至少一側(cè)的最外層由硼成分揮發(fā)層構(gòu)成，并且構(gòu)成疊層體的最外層的硼成分揮發(fā)層中的B2O3含有率比疊層體內(nèi)部的硼成分揮發(fā)層中的B2O3含有率低。這樣，通過使位于疊層體的最外層的硼成分揮發(fā)層的B2O3含有率相對較低，構(gòu)成疊層體最外層的硼成分揮發(fā)層能夠起到B2O3揮發(fā)量的調(diào)整閥的作用，能夠抑制每單位時間的B2O3揮發(fā)量。另外，本發(fā)明的摻雜物源中，位于疊層體內(nèi)部的硼成分揮發(fā)層中的B2O3含有率相對較高。因此，摻雜物源整體的B2O3含有率較高。因此，可以從摻雜物源揮發(fā)的B2O3的量較多。因此，本發(fā)明的摻雜物源能夠使大量的B2O3長期穩(wěn)定地揮發(fā)。出于使摻雜物源能夠更加長期穩(wěn)定地揮發(fā)B2O3的觀點，優(yōu)選位于疊層體最外層的硼成分揮發(fā)層中的B2O3含有率比疊層體內(nèi)部的硼成分揮發(fā)層中的B2O3含有率低I摩爾％以上，更優(yōu)選低2摩爾％以上。優(yōu)選疊層體內(nèi)部的硼成分揮發(fā)層與構(gòu)成疊層體的至少一側(cè)的最外層的硼成分揮發(fā)層鄰接設(shè)置。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠更適當(dāng)?shù)乜刂泼繂挝粫r間的B2O3揮發(fā)量，易于長期發(fā)揮穩(wěn)定的B2O3揮發(fā)能力?？梢哉J為這是由于疊層體內(nèi)部的B2O3量更多，即通過設(shè)置B2O3的濃度梯度，使BXO3從疊層體內(nèi)部向表面穩(wěn)定地供給。優(yōu)選構(gòu)成疊層體的至少一側(cè)的最外層的硼成分揮發(fā)層的厚度比疊層體內(nèi)部的硼成分揮發(fā)層的厚度大。通過使位于最外層、B2O3含有率較低的硼成分揮發(fā)層較厚，能夠適當(dāng)?shù)匾种泼繂挝粫r間的B2O3揮發(fā)量。因此，該結(jié)構(gòu)的摻雜物源能夠使B2O3更長期揮發(fā)。優(yōu)選疊層體的兩個最外層分別由硼成分揮發(fā)層構(gòu)成。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，B2O3從摻雜物源的兩個表面均易于揮發(fā)。因此，也易于對配置于摻雜物源的任一表面?zhèn)鹊墓杈┙ob203。例如，通過使摻雜物源和硅晶片隔開一定間隔而交替地排列，進行摻雜處理，能夠在多個半導(dǎo)體基板上高效地形成P型區(qū)域。因此，能夠提高P型半導(dǎo)體的生產(chǎn)性。此外，本發(fā)明的摻雜物源中，硼成分揮發(fā)層和耐熱層中的至少一方可以含有玻璃。此外，硼成分揮發(fā)層和耐熱層中的至少一方，除了玻璃之外，還可以含有例如Al2O3等的晶體、陶瓷顆粒等。例如，硼成分揮發(fā)層由玻璃和玻璃以外的成分組成時，硼成分揮發(fā)層整體具有上述結(jié)構(gòu)。另外，耐熱層由玻璃和玻璃以外的成分組成時，耐熱層整體具有上述結(jié)構(gòu)。此外，本發(fā)明中，玻璃中含有晶化玻璃。即，硼成分揮發(fā)層和耐熱層中的至少一方可以含有晶化玻璃。硼成分揮發(fā)層和耐熱層中的至少一方含有晶化玻璃吋，優(yōu)選該晶化玻璃為含有Al4B2O9晶體的晶化玻璃。此時，由于Al4B2O9晶體為針狀晶體，在硼成分揮發(fā)層2、耐熱層3中，Al4B2O9晶體彼此立體地交織。即，Al4B2O9晶體彼此交錯。因此,通過使摻雜物源I中含有Al4B2O9晶體，能夠改善摻雜物源I的耐熱性。本發(fā)明的摻雜物源的制造方法，涉及上述本發(fā)明的摻雜物源的制造方法。本發(fā)明的摻雜物源的制造方法，通過對疊層有用于形成硼成分揮發(fā)層的第一生片和用于形成耐熱層的生片的生片疊層體進行燒制，得到包括硼成分揮發(fā)層和耐熱層的疊層體。 根據(jù)本發(fā)明的摻雜物源的制造方法，能夠容易地制造上述本發(fā)明的摻雜物源。另夕卜，通過適當(dāng)選擇生片的大小，能夠容易地制造期望的大小的摻雜物源。另外，由于在制造玻璃陶瓷的鑄塊之后，無需經(jīng)過將鑄塊切斷加工為晶片狀的エ藝，因此能夠以低成本制造摻雜物源。


圖I是本發(fā)明的第一實施方式的摻雜物源的概要的截面圖。圖2是本發(fā)明的第一實施方式的摻雜物源的概要的截面圖。圖3是實施例I中制得的摻雜物源的概要的截面圖。圖4是實施例2中制得的摻雜物源的概要的截面圖。圖5是實施例3中制得的摻雜物源的概要的截面圖。圖6是比較例I中制得的摻雜物源的概要的截面圖。圖7是比較例2中制得的摻雜物源的概要的截面圖。圖8是表示使用實施例I 3和比較例1、2的各摻雜物源、摻雜有硼成分的硅晶片的表面電阻值的經(jīng)時變化的曲線圖。
具體實施例方式(第一實施方式)圖I中表示了本發(fā)明的第一實施方式的摻雜物源的概要的截面圖。如圖I所示，第一實施方式的摻雜物源I由包括硼成分揮發(fā)層2和耐熱層3的疊層體構(gòu)成。具體而言，摻雜物源I由交替地疊層有多個硼成分揮發(fā)層2和多個耐熱層3的疊層體構(gòu)成。優(yōu)選摻雜物源I中所包括的硼成分揮發(fā)層2的層數(shù)為3層以上，優(yōu)選為5層以上。因此，摻雜物源I的兩個最外層由硼成分揮發(fā)層2a構(gòu)成時，優(yōu)選疊層體內(nèi)部的硼成分揮發(fā)層2b的層數(shù)為3層以上。這是因為摻雜物源I中所包括的硼成分揮發(fā)層2的層數(shù)越多，能夠使可以從摻雜物源I揮發(fā)的B2O3的量越多。但是，摻雜物源I中所包括的硼成分揮發(fā)層2的層數(shù)過多時，摻雜物源I變厚，重量増大。因此，存在難以使用、或者能夠投入熱擴散爐的硅晶片的片數(shù)減少、生產(chǎn)性降低的情況。因此，優(yōu)選摻雜物源I中所包括的硼成分揮發(fā)層2的層數(shù)為50層以下，更優(yōu)選為40層以下。優(yōu)選摻雜物源I中所包括的耐熱層3的層數(shù)為3層以上，更優(yōu)選為5層以上。這是因為摻雜物源I中所包括的耐熱層3的層數(shù)越多，提高摻雜物源I的耐熱性。但是，摻雜物源I中所包括的耐熱層3的層數(shù)過多時，摻雜物源I變厚，重量增大。因此，存在難以使用、或者能夠投入熱擴散爐的硅晶片的片數(shù)減少、生產(chǎn)性降低的情況。因此，優(yōu)選摻雜物源
I中所包括的耐熱層3的層數(shù)為50層以下，更優(yōu)選為40層以下。各硼成分揮發(fā)層2和耐熱層3的厚度沒有特別限定。硼成分揮發(fā)層2的厚度能夠為例如50 ii m 1000 V- m。優(yōu)選硼成分揮發(fā)層2的厚度為100 y m 500 u m。硼成分揮發(fā)層2a過薄時，存在難以獲得要求的B2O3揮發(fā)能力的情況。另一方面，硼成分揮發(fā)層2過厚時，存在摻雜物源I容易產(chǎn)生裂縫的情況。耐熱層3的厚度能夠為例如30 ii m 300 ii m。優(yōu)選耐熱層3的厚度為50 ii m IOOum0耐熱層3過薄時，存在摻雜物源I的耐熱性降低的情況。另一方面，耐熱層3過厚時，存在摻雜物源I容易產(chǎn)生裂縫的情況。像本實施方式這樣，硼成分揮發(fā)層2a位于摻雜物源I的最外層時，優(yōu)選硼成分揮發(fā)層2a比其他硼成分揮發(fā)層2b厚。此時，能夠提高硼成分揮發(fā)層2a作為調(diào)整閥的功能，因此能夠使摻雜物源更長期地發(fā)揮優(yōu)良的B2O3揮發(fā)能力。硼成分揮發(fā)層2，以摩爾％表示，含有30 60%的Si02、10 30%的Al203、15 50%的B2O3和2 15%的RO (R是堿土金屬)。其中，堿土金屬包括Mg、Ca、Sr和Ba。具體而言，本實施方式的硼成分揮發(fā)層2含有玻璃、Al2O3晶體、Al4B2O9晶體等晶體，整體具有上述結(jié)構(gòu)。說明對硼成分揮發(fā)層2中各成分的含有率如上所述地進行限制的理由。其中，以下的說明中只要沒有特別說明，“％”表示“摩爾％”。SiO2是構(gòu)成硼成分揮發(fā)層2中含有的玻璃的網(wǎng)絡(luò)的成分。SiO2的含有率為30 60%，優(yōu)選為35 45%。SiO2的含有率過低時，存在摻雜物源I的化學(xué)穩(wěn)定性較低的情況。另一方面，SiO2的含有率過高時，存在玻璃的軟化點升高的情況。因此，SiO2的含有率過高時，玻璃的熔融性惡化，玻璃的成型困難，作為結(jié)果，存在摻雜物源I的制作變得困難的情況。此外，硼成分揮發(fā)層2的玻璃以外的成分中也可以含有Si02。Al2O3是與SiO2同時構(gòu)成硼成分揮發(fā)層2中含有的玻璃的網(wǎng)絡(luò)的成分。Al2O3的含有率為10 30%，優(yōu)選為15 25%。Al2O3的含有率過低時，存在摻雜物源I的化學(xué)穩(wěn)定性較低的情況。另一方面，Al2O3的含有率過高時，存在硼成分揮發(fā)層2的氣孔率增大，硼成分揮發(fā)層2的強度降低的情況。此外，硼成分揮發(fā)層2的玻璃以外的成分中也可以含有Al2O315B2O3是揮發(fā)成分。B2O3的含有率為15 50%，優(yōu)選為20 40%。B2O3的含有率過低時，存在來自摻雜物源I的B2O3揮發(fā)量變得不充分的情況。另一方面，B2O3的含有率過高時，存在摻雜物源I的化學(xué)穩(wěn)定性較低的情況。此外，B2O3的含有率過高時，存在來自硼成分揮發(fā)層2的B2O3揮發(fā)量過多，進行摻雜處理時在硅晶片上形成BSi膜的情況。此外，BSi膜用氫氟酸等進行蝕刻也難以除去，成為不良的原因。硼成分揮發(fā)層2中，包括位于構(gòu)成摻雜物源I的疊層體的最外層的硼成分揮發(fā)層2a和位于疊層體內(nèi)部的硼成分揮發(fā)層2b。在硼成分揮發(fā)層2a、2b的任一個中，B2O3的含有率均為15 50%。而位于最外層的硼成分揮發(fā)層2a中的B2O3的含有率比位于內(nèi)部的硼成分揮發(fā)層2b中的B2O3的含有率低。優(yōu)選位于最外層的硼成分揮發(fā)層2a中的B2O3的含有率比位于內(nèi)部的硼成分揮發(fā)層2b中的B2O3的含有率低I摩爾％以上，更優(yōu)選低2摩爾％以上。位于最外層的硼成分揮發(fā)層2a中的B2O3的含有率與位于內(nèi)部的硼成分揮發(fā)層2b中的B2O3的含有率之差過小時，不能充分獲得最外層的硼成分揮發(fā)層2a作為調(diào)整閥的功能，存在B2O3從摻雜物源揮發(fā)的期間變短的情況。具體而言，優(yōu)選位于最外層的硼成分揮發(fā)層2a中的B2O3的含有率為25 35%，更優(yōu)選為27 32%。另ー方面，優(yōu)選位于內(nèi)部的硼成分揮發(fā)層2b中的B2O3的含有率為30 40%,更優(yōu)選為30 38%。 RO是促進玻璃化的成分。作為R，能夠選擇MgO、CaO、SrO、BaO，能夠?qū)⑦@些單獨使用或者組合2種以上使用。RO的含有率(總量)為2 15%，優(yōu)選為2. 5 10%。RO的含有率過低時，存在難以玻璃化的情況。另ー方面，RO的含有率過高時，存在摻雜物源I的化學(xué)穩(wěn)定性較低的情況。此外，硼成分揮發(fā)層2的玻璃以外的成分也可以含有R0。除此以外，硼成分揮發(fā)層2中，以提高化學(xué)穩(wěn)定性為目的，還能夠含有總量30%以下的ZrO2、TiO2等成分。耐熱層3含有8 40%的SiO2,40 85%的Al203、5 30%的B2O3和O. 5 7%的RO (R是堿土金屬)。具體而言，本實施方式的耐熱層3含有玻璃、Al2O3晶體和Al4B2O9晶體等晶體，整體具有上述結(jié)構(gòu)。接著，說明對耐熱層3中的各成分的含有率如上所述地進行限制的理由。SiO2是構(gòu)成耐熱層3中包含的玻璃的網(wǎng)絡(luò)的成分。SiO2的含有率為8 40%，優(yōu)選為20 30%。SiO2的含有率過低時，存在摻雜物源I的化學(xué)穩(wěn)定性較低的情況。另一方面，SiO2的含有率過高時，存在玻璃的軟化點升高，B2O3揮發(fā)量過少的情況。這是由于玻璃的軟化點升高時，玻璃的粘度升高，B2O3的移動被限制而難以揮發(fā)。此外，耐熱層3的玻璃以外的成分中也可以含有Si02。Al2O3是用于保持耐熱性的主要成分。Al2O3的含有率為40 85%，優(yōu)選為40 55%。Al2O3的含有率過低時，存在摻雜物源I的耐熱性惡化的情況。另ー方面，Al2O3的含有率過高時，存在耐熱層3的氣孔率増大，摻雜物源I的強度降低的情況。此外，Al2O3也可以作為Al2O3晶體含有。由此，能夠進一步提聞慘雜物源I的耐熱性。B2O3是耐熱層3中所含有的玻璃的結(jié)構(gòu)成分。B2O3的含有率為5 30%，優(yōu)選為10 30%。B2O3的含有率過低時，存在摻雜物源I的機械強度較低的情況。另ー方面，B2O3的含有率過高時，存在耐熱層3的耐熱性過低，例如在比1200°C低的溫度中摻雜物源I上也容易產(chǎn)生變形的情況。此外，耐熱層3的玻璃以外的成分中也可以含有B203。RO是促進玻璃化的成分。作為R0，能夠選擇MgO、CaO、SrO, BaO,能夠?qū)⑦@些單獨使用或者組合2種以上使用。RO的含有率(總量)為O. 5 7%，優(yōu)選為2. 5 6%。RO的含有率過低時存在難以玻璃化的情況。另ー方面，RO的含有率過高時存在摻雜物源I的耐熱性降低的情況。此外，耐熱層3的玻璃以外的成分中也可以含有R0。此外，以提高耐熱層3的耐熱性等為目的，還可以使耐熱層3含有總量30%以下的ZrO2> TiO2 等成分。優(yōu)選摻雜物源I含有Al4B2O9晶體。具體而言，優(yōu)選硼成分揮發(fā)層2和耐熱層3的至少一方含有Al4B2O9晶體。更優(yōu)選硼成分揮發(fā)層2和耐熱層3雙方含有Al4B2O9晶體。由于Al4B2O9晶體是針狀結(jié)晶，因此在硼成分揮發(fā)層2、耐熱層3中，Al4B2O9晶體之間立體地交織。S卩，Al4B2O9晶體相互交錯。因此，通過使摻雜物源I中含有Al4B2O9晶體，能夠改善摻雜物源I的耐熱性。另外，通過使摻雜物源I中含有Al4B2O9晶體，能夠使B2O3揮發(fā)量增多。優(yōu)選摻雜物源I中的Al4B2O9的含有率為20 50質(zhì)量％，更優(yōu)選為30 50質(zhì)量％。優(yōu)選硼成分揮發(fā)層2中的Al4B2O9的含有率為10 30質(zhì)量％，更優(yōu)選為10 20質(zhì)量％。此夕卜，優(yōu)選耐熱層3中的Al4B2O9的含有率為30 60質(zhì)量％，更優(yōu)選為35 50質(zhì)量％。Al4B2O9晶體的含有率過低時，存在摻雜物源I的耐熱性過低，或者B2O3揮發(fā)量過少的情況。另一方面，Al4B2O9晶體的含有率過高時，存在摻雜物源I的氣孔率過大，摻雜物源I的強度降低的情況?？梢允古鸪煞謸]發(fā)層2和耐熱層3的至少一方，除了 Al4B2O9晶體以外還含有Al2O3晶體(a -剛玉晶體)。優(yōu)選各硼成分揮發(fā)層2和耐熱層3中Al2O3晶體的含有率為0 60、質(zhì)量％，更優(yōu)選為10 50質(zhì)量％。此外，Al2O3晶體(a -剛玉晶體)也可以來源于原料氧化招粉末的未反應(yīng)成分。如上所述，本實施方式中，位于疊層體最外層的硼成分揮發(fā)層2a中的B2O3含有率比疊層體內(nèi)部的硼成分揮發(fā)層2b中的B2O3含有率低。即，位于疊層體最外層的硼成分揮發(fā)層2a中的B2O3含有率相對較高，疊層體內(nèi)部的硼成分揮發(fā)層2b中的B2O3含有率相對較高。這樣，通過使位于疊層體最外層的硼成分揮發(fā)層2a中的B2O3含有率相對較低，能夠抑制每單位時間的B2O3揮發(fā)量。另外，由于疊層體內(nèi)部的硼成分揮發(fā)層2b中的B2O3含有率相對較高，因此摻雜物源I整體的B2O3含有率較高。所以，可以從摻雜物源I揮發(fā)的B2O3的量較多。因此，摻雜物源I能夠長期穩(wěn)定地揮發(fā)大量的B203。出于從摻雜物源I更長期穩(wěn)定地揮發(fā)大量的B2O3的觀點，優(yōu)選最外層的硼成分揮發(fā)層2a與疊層體內(nèi)部的硼成分揮發(fā)層2b中的B2O3含有率之差為1%以上，更優(yōu)選為2%以上。此外，硼成分揮發(fā)層2a過薄時，存在不能充分發(fā)揮硼成分揮發(fā)層2a具有的閥功能的情況。因此，優(yōu)選硼成分揮發(fā)層2a比硼成分揮發(fā)層2b厚。通過使硼成分揮發(fā)層2a比硼成分揮發(fā)層2b厚，能夠更長期地揮發(fā)B203。具體而言，優(yōu)選硼成分揮發(fā)層2a的厚度為50 y m以上，更優(yōu)選為60iim以上。此外，硼成分揮發(fā)層2的結(jié)構(gòu)不同時，通過對硼成分揮發(fā)層2進行燒制而形成時的收縮率也不同。因此，摻雜物源I中所包括的硼成分揮發(fā)層2的種類(不同結(jié)構(gòu)的數(shù)量)越多，有硼成分揮發(fā)層2與耐熱層3之間產(chǎn)生的變形容易增大，摻雜物源I的耐久性降低的傾向。出于這樣的觀點，優(yōu)選摻雜物源I中所包括的硼成分揮發(fā)層2為3種以下。硼成分揮發(fā)層2和耐熱層3的疊層順序沒有特別限定，優(yōu)選如圖I所示，使硼成分揮發(fā)層2與耐熱層3交替地疊層。這是由于此時可以進一步提高摻雜物源I的B2O3揮發(fā)能力和耐熱性。本實施方式的摻雜物源I中，兩個最外層由硼成分揮發(fā)層2a構(gòu)成。因此，B2O3從摻雜物源I的兩個表面的任一個均能適當(dāng)?shù)負]發(fā)。因此，將硅晶片配置在摻雜物源I的兩個表面中的任一側(cè)時，都能夠?qū)诫s物源I摻雜硼成分。例如，還能夠在摻雜物源I的兩側(cè)配置硅晶片，在這兩個硅晶片上同時形成P型區(qū)域。所以，通過使用本實施方式的摻雜物源1，能夠以較高的生產(chǎn)性生產(chǎn)P型半導(dǎo)體。以下，說明實施本發(fā)明的優(yōu)選的方式的其他例子。以下說明中，對于與上述第一實施方式具有實質(zhì)上相同的功能的部件用同樣的符號參照，省略說明。(第二實施方式)圖2中表示了本實施方式的摻雜物源的概要的截面圖。上述第一實施方式中，說明了最外層的硼成分揮發(fā)層2a與耐熱層3鄰接的例子。但是，本發(fā)明不限于該結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的摻雜物源中，也可以使硼成分揮發(fā)層彼此或者耐熱層彼此鄰接地設(shè)置。如圖2所示，本實施方式的摻雜物源中，位于最外層的硼成分揮發(fā)層2a與B2O3含有率比硼成分揮發(fā)層2a高的硼成分揮發(fā)層2b鄰接。因此，本實施方式的摻雜物源能夠更加長期地發(fā)揮穩(wěn)定的B2O3揮發(fā)能力。獲得該效果的理由并不明確，可以認為是由于疊層體內(nèi) 部的B2O3量更多，即通過設(shè)置B2O3的濃度梯度，B2O3可以從疊層體內(nèi)部對表面穩(wěn)定地供給。此外，還可以考慮在最外層的硼成分揮發(fā)層2a的內(nèi)側(cè)連續(xù)配置多個B2O3含有率比硼成分揮發(fā)層2a高的多個硼成分揮發(fā)層2b。但是，此時，有硼成分揮發(fā)層2之間產(chǎn)生的變形較大，摻雜物源I的耐久性降低的可能性。因此，與硼成分揮發(fā)層2a鄰接配置硼成分揮發(fā)層2b時，優(yōu)選在硼成分揮發(fā)層2b的與硼成分揮發(fā)層2a相反的ー側(cè)配置耐熱層3。(摻雜物源的制造方法)上述第一和第二實施方式的各摻雜物源的制造方法沒有特別限定。以下，說明摻雜物源I的制造方法的一例。首先，制作用于形成硼成分揮發(fā)層2的硼成分揮發(fā)層用生片。硼成分揮發(fā)層用生片，例如能夠按如下所述地制作。首先，將含有Si02、Al203、B203、R0的原料粉末混合為分批配料，例如在1600°C前后熔融，大約I小時玻璃化之后，通過成型、粉碎、分級而得到玻璃粉末。接著，通過對玻璃粉末添加粘結(jié)劑、塑化劑、溶劑等進行混煉形成漿料。其中，為了使Al4B2O9晶體容易析出，也可以在漿料中混合氧化鋁粉末。作為粘結(jié)劑，通常使用熱塑性樹脂。熱塑性樹脂是提高干燥后的膜強度并賦予柔韌性的成分。漿料中的熱塑性樹脂的含有率，一般而言，在漿料中為5 30質(zhì)量％左右。作為熱塑性樹脂，能夠使用聚甲基丙烯酸丁酷、聚甲基丙烯酸甲酷、聚甲基丙烯酸こ酯等丙烯酸樹脂、聚こ烯醇縮丁醛、こ基纖維素等，能夠?qū)⑦@些單獨使用或者混合使用。塑化劑是控制干燥速度并對干燥膜賦予柔韌性的成分。塑化劑的含有率，一般而言，在漿料中為O 10質(zhì)量％左右。作為塑化劑，能夠使用鄰苯ニ甲酸丁芐酯、鄰苯ニ甲酸ニ辛酷、鄰苯ニ甲酸ニ異辛酯、鄰苯ニ甲酸ニ仲辛酷、鄰苯ニ甲酸ニ丁酯等，能夠?qū)⑦@些單獨使用或者混合使用。溶劑是用于使原料漿狀化的成分。漿料中的溶劑的含有率一般為10 50質(zhì)量％左右。作為溶劑，能夠使用例如松油醇、甲こ酮、ニこニ醇單丁醚こ酸酷、2，2，4-三甲基-1，3-戊ニ醇單異丁酸酯等，能夠?qū)⑦@些單獨使用或者混合使用。接著，對于得到的漿料，例如，通過刮刀法，在聚對苯ニ甲酸こニ酯(PET)等機械和熱穩(wěn)定性優(yōu)良的膜上成型為片材狀，通過使其干燥除去溶劑等。由此，能夠制成硼成分揮發(fā)層用生片。
原料粉末在硼成分揮發(fā)層用生片中所占的比例一般為60 95%質(zhì)量％左右。優(yōu)選硼成分揮發(fā)層用生片的厚度為30 1500 u m,更優(yōu)選為50 1000 U m,更優(yōu)選為100 500 ilm，更加優(yōu)選為150 300iim。硼成分揮發(fā)層用生片過薄時，存在制作變
得困難，或者疊層中容易破損的情況。另一方面，硼成分揮發(fā)層用生片過厚時，存在干燥中容易產(chǎn)生裂縫的情況。用刮刀制作硼成分揮發(fā)層用生片時，優(yōu)選漿料的粘度為I 50Pa s，更優(yōu)選為2 30Pa s，更加優(yōu)選為3 20Pa S。漿料粘度過低時，可能會發(fā)生生片成型時產(chǎn)生凹陷，或生片膜厚的波動較大等問題。另一方面，漿料粘度過高時，漿料的流動性惡化，生片上產(chǎn)生不均、條紋，難以得到均勻的膜。另外，存在漿料對配管和容器的附著量增多，材料損失增大的傾向。其中，漿料的粘度能夠通過適當(dāng)選擇粘結(jié)劑、塑化劑、溶劑的添加量來調(diào)整。用于耐熱層的生片例如將含有Si02、B203、R0的玻璃粉末和氧化鋁粉末的混合物作為原料粉末，按照與用于硼成分揮發(fā)層的生片同樣的方法制作。 將得到的兩種生片疊層、壓接而使其一體化。疊層的總片數(shù)，根據(jù)生片的厚度，在例如3 100片的范圍內(nèi)適當(dāng)選擇即可。更優(yōu)選生片的疊層片數(shù)為5 50片。將得到的生片根據(jù)需要沖裁為要求的形狀?？梢栽跊_裁為要求的形狀之后疊層，也可以在疊層后進行沖裁。此后，能夠通過對生片的疊層體進行燒制而得到半導(dǎo)體用硼摻雜部件。優(yōu)選燒制溫度為1000 1300°C，更優(yōu)選為1100 1200°C。燒制時間根據(jù)燒制溫度在例如0. 5 100小時的范圍內(nèi)適當(dāng)調(diào)整。優(yōu)選燒制時間為50 100小時。(實施例)以下，基于實施例詳細說明本發(fā)明，但是本發(fā)明不限于這些實施例。(實施例I 3和比較例I)首先，混合玻璃原料，使其成為規(guī)定的玻璃組成之后，投入白金坩堝中，在1400°C 1650°C熔融3小時。使熔融玻璃流過一對水冷輥，成型為薄板狀。然后，將得到的薄板狀成型體用球磨機粉碎后，添加乙醇進行濕磨，調(diào)整為50%粒徑(D5CI)S2.5iim。通過以上的工序，制作原料玻璃粉末。將該原料玻璃粉末本身作為用于硼成分揮發(fā)層的原料。另一方面，作為耐熱層用的原料粉末，使用將上述原料玻璃粉末與氧化鋁粉末混合并制備為規(guī)定的組成的材料。接著，對各原料粉末添加粘結(jié)劑(丙烯酸樹脂)、塑化劑(鄰苯二甲酸丁芐酯)和溶齊|J(甲乙酮)，制備漿料。使得到的漿料通過刮刀法成型為規(guī)定的厚度，分別制作硼成分揮發(fā)層用生片和耐熱層用生片。干燥之后，切斷為具有規(guī)定尺寸的圓盤狀。接著，使得到的硼成分揮發(fā)層用生片和耐熱層用生片多片疊層，通過熱壓接一體化之后，在900 1300°C進行燒制，得到摻雜物源。其中，實施例I中，疊層硼成分揮發(fā)層用生片和耐熱層用生片，使硼成分揮發(fā)層2和耐熱層3如圖3所示地疊層。即，實施例I的摻雜物源具有與上述第二實施方式的摻雜物源實質(zhì)上同樣的結(jié)構(gòu)。實施例2中，疊層硼成分揮發(fā)層用生片和耐熱層用生片，使硼成分揮發(fā)層2和耐熱層3如圖4所示地疊層。實施例3中，疊層硼成分揮發(fā)層用生片和耐熱層用生片，使硼成分揮發(fā)層2和耐熱層3如圖5所示地疊層。即，實施例2、3的摻雜物源具有與上述第一實施方式的摻雜物源I實質(zhì)上同樣的結(jié)構(gòu)。比較例I中，疊層硼成分揮發(fā)層用生片和耐熱層用生片，使硼成分揮發(fā)層2和耐熱層3如圖6所示地疊層。S卩，比較例I的摻雜物源，除了將硼成分揮發(fā)層2b替換為硼成分揮發(fā)層2a以外，具有與上述第一實施方式實質(zhì)上同樣的結(jié)構(gòu)。即，比較例I的摻雜物源僅設(shè)置ー種硼成分揮發(fā)層。實施例I 3和比較例I的各摻雜物源中，使硼成分揮發(fā)層的疊層片數(shù)相同。所得到的摻雜物源的硼成分揮發(fā)層2和耐熱層3的組成如表I所示。對于這樣得到的實施例I 3和比較例I的各摻雜物源，評價耐熱性和B2O3揮發(fā)性。通過將燒結(jié)體加工為50X 10X 2mm的長方體，載置于跨度30mm的支撐臺上，在對中央施加15g的負重的狀態(tài)下，對樣品整體加熱，求出開始變形的溫度(耐熱溫度)，評價耐熱性。結(jié)果如下述表I和圖8所示。如下所述地評價B2O3揮發(fā)性。使硅晶片與實施例I 3和比較例I的各摻雜物源隔開一定間隔相對設(shè)置在石英舟上，通過在流通過載體氣體的電爐內(nèi)在1150°C燒制2小時，使B2O3覆蓋在硅晶片上。對處理后的硅晶片表層用氫氟酸進行蝕刻后，將硅晶片與電極連接，流通電流，測定表面電阻值的經(jīng)時變化。結(jié)果如圖8所示。其中，硅晶片的表面電阻值的經(jīng)時上升較小，表示覆蓋在硅晶片上的B2O3量較多，來自摻雜物源的B2OX揮發(fā)性良好。(比較例2)將混合為表I所示的組成的玻璃原料投入白金坩堝中，在1600°C熔融I小時，使其玻璃化。接著，通過將熔融玻璃澆鑄到成型體中，進行退火而得到與實施例I的摻雜物源具有相同直徑的圓柱狀玻璃。對得到的圓柱狀玻璃進行熱處理使其結(jié)晶，切斷為與實施例I的摻雜物源具有相同的厚度。因此，比較例2的摻雜物源是由單ー的硼成分揮發(fā)層2所組成的。對于得到的摻雜物源，與實施例I同樣地測定耐熱性和B2O3揮發(fā)性。結(jié)果如下述表I和圖8所示。[表 I]
權(quán)利要求
1.一種摻雜劑源,其特征在于具有包括硼成分揮發(fā)層和耐熱層的疊層體，其中，以摩爾％表示，硼成分揮發(fā)層含有 30 60%的Si02、10 30%的A1203、15 50%的B203和2 15%的R0，耐熱層含有8 40%的Si02、40 85%的Al203、5 30%的B203和0. 5 7%的R0，其中，R是堿土金屬， 所述疊層體的至少一側(cè)的最外層由所述硼成分揮發(fā)層構(gòu)成，并且，所述疊層體還在所 述疊層體內(nèi)部包括所述硼成分揮發(fā)層；構(gòu)成所述疊層體的至少一側(cè)的最外層的硼成分揮發(fā)層中的b203的含有率比所述疊層 體內(nèi)部的硼成分揮發(fā)層中的b203的含有率低。
2.如權(quán)利要求1所述的摻雜劑源，其特征在于構(gòu)成所述疊層體的至少一側(cè)的最外層的硼成分揮發(fā)層中的B203的含有率，比所述疊層 體內(nèi)部的硼成分揮發(fā)層中的B203的含有率低1摩爾％以上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的摻雜劑源，其特征在于所述疊層體內(nèi)部的硼成分揮發(fā)層與構(gòu)成所述疊層體的至少一側(cè)的最外層的硼成分揮 發(fā)層鄰接設(shè)置。
4.如權(quán)利要求1 3中任一項所述的摻雜劑源，其特征在于構(gòu)成所述疊層體的至少一側(cè)的最外層的硼成分揮發(fā)層比所述疊層體內(nèi)部的硼成分揮發(fā)層厚。
5.如權(quán)利要求1 4中任一項所述的摻雜劑源，其特征在于所述疊層體的兩個最外層分別由所述硼成分揮發(fā)層構(gòu)成。
6.如權(quán)利要求1 5中任一項所述的摻雜劑源，其特征在于所述硼成分揮發(fā)層和所述耐熱層中至少一個含有晶化玻璃。
7.如權(quán)利要求6所述的摻雜劑源，其特征在于所述晶化玻璃含有ai4b2o9結(jié)晶。
8.權(quán)利要求1 7中任一項所述的摻雜劑源的制造方法，其特征在于通過對疊層有用于形成所述硼成分揮發(fā)層的第一生片和用于形成所述耐熱層的生片 的生片疊層體進行燒制，得到包括所述硼成分揮發(fā)層和所述耐熱層的疊層體。
全文摘要
本發(fā)明在于提供一種摻雜物源，其中，B2O3揮發(fā)量不易經(jīng)時降低，長期具有良好的B2O3揮發(fā)能力。摻雜物源具有包括硼成分揮發(fā)層和耐熱層的疊層體，其中，以摩爾%表示，硼成分揮發(fā)層含有30～60%的SiO2、10～30%的Al2O3、15～50%的B2O3和2～15%的RO，耐熱層含有8～40%的SiO2、40～85%的Al2O3、5～30%的B2O3和0.5～7%的RO，其中，R是堿土金屬。疊層體的至少一側(cè)的最外層由硼成分揮發(fā)層構(gòu)成。疊層體還在疊層體內(nèi)部包括硼成分揮發(fā)層。構(gòu)成疊層體的至少一側(cè)的最外層的硼成分揮發(fā)層中的B2O3的含有率比疊層體內(nèi)部的硼成分揮發(fā)層中的B2O3的含有率低。
文檔編號H01L21/223GK102668035SQ20108005277
公開日2012年9月12日 申請日期2010年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月24日
發(fā)明者鈴木良太, 馬屋原芳夫 申請人:日本電氣硝子株式會社