[发明专利]半导体扩散用施主源材料、施主源扩散纸及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种半导体扩散用施主源材料、施主源扩散纸及其制备方法和应用，施主源材料包括施主源和成膜剂，其中施主源包括施主物质和辅助物质，辅助物质为元素M1的氧化物、氮化物、氯化物、硫化物、氟化物、溴化物、碘化物和/或其他半导体氧化扩散过程中可生成元素M1的氧化物的物质，元素M1为Al、Ga、In、Sb、Bi中的至少一种，施主源扩散纸为施主源材料固化后形成的膜层，可用于半导体衬底的N型扩散。采用本发明提供的施主源材料或扩散纸扩散后的器件抗静电能力明显增强，降低扩散后方块电阻、改善正向压降。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种半导体扩散用施主源材料、施主源扩散纸及其制备方法和应用。

背景技术

扩散时半导体器件生产中的关键工艺之一，其是指将一定数量的杂质掺入到半导体材料中的工艺，能够起到改变半导体材料的电学特性、得到所需电学参数的目的。硅衬底的扩散温度一般在800～1300℃，硼是最常用的P型杂质，砷和磷是最常用的N型杂质，可采用的掺入形式包括气态、液态、纸态和固态。对于液态、纸态和固态掺杂，都涉及到扩散源材料，而目前扩散源材料仍主要依赖于进口，材料配方属于保密状态。

CN202010716882.7公开一种适用于扩散工艺的半导体行业掺杂用复合浆料及固化成膜方法，该复合浆料包括主体树脂30-50份、分散剂3-15份、分散介质15-35份、固体填料20-30份和掺杂源5-15份。使用该复合浆料进行扩散存在扩散效果差的不足，使扩散后衬底的方阻偏高，正向压降偏高。

发明内容

针对现有技术使用五氧化二磷、磷酸二氢铵进行施主扩散，掺杂浓度不足，导致器件扩散浓度偏低，所带来的器件扩散后方块电阻偏高、正向压降偏高的技术问题，本发明提供一种半导体扩散用施主源材料、施主源扩散纸及其制备方法和应用，可降低扩散后方块电阻、改善正向压降。

第一方面，本发明提供一种半导体扩散用施主源材料，所述施主源材料包括施主源和成膜剂，其中所述施主源包括施主物质和辅助物质，所述辅助物质为元素M1的氧化物、氮化物、氯化物、硫化物、氟化物、溴化物、碘化物和/或其他半导体氧化扩散过程中可生成元素M1的氧化物的物质，所述元素M1为Al、Ga、In、Sb、Bi中的至少一种。

进一步的，所述成膜剂的重量份数为10～95份，所述施主源的重量份数为0.1～90份。

进一步的，所述成膜剂的重量份数为15～85份，所述施主源的重量份数为10～50份。

进一步的，所述成膜剂可以为虫胶、明胶、琼脂、淀粉、纤维素及前述五种物质的衍生物、PVA(聚乙烯醇)、EVA(乙烯-乙酸乙烯共聚物)、PP(聚丙烯)、PE(聚乙烯)、PVP(聚乙烯吡咯烷酮)、PU(聚氨酯)、聚乙烯醇缩醛(聚乙烯醇缩甲乙醛、聚乙烯醇缩甲丁醛等)、火棉胶、玉米朊、酚醛树脂、二乙二醇、PEG(聚乙二醇)、TEOS(正硅酸乙酯)、硅溶胶、硅凝胶、甘油中的至少一种。

进一步的，所述施主物质为含有元素M2的化合物，所述元素M2可以为Li、P、As、Sb、Bi中的至少一种。

进一步的，所述施主物质与辅助物质可以相同或不同。

进一步的，所述施主物质与辅助物质不同时，所述施主物质与辅助物质的重量比为1：0.02～50。

进一步的，为避免杂质元素扩散进入衬底内部，引起少子深能级复合，导致少子寿命下降，使器件的TRR、漏电流等电参数出现异常，所述施主源材料各组分的纯度均为4N以上，4N是指施主源材料的各组分中铍、钠、镁、钾、钙、钪、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、铷、铯、锆、钼、银、镉、钡、钇、铂、金、汞、铅在内的金属元素总含量在100ppm以下。