[其他]作为掺杂剂的磷酰三胺及其聚合物

说明书

本发明涉及到用磷酰三胺作为用于半导体制造中的磷的掺杂剂，特别是涉及到用于旋制掺杂到半导体材料和用于集成电路制造中的掺杂剂的配方。这种掺杂剂是由聚合物（或单体）组成，至少这种掺杂剂的主链的相当大的一部分含有磷-氮磷酰三胺结构单元，并以溶解在一种有机溶剂中的玻璃化树脂的形式而存在。

本发明的背景技术是，在半导体器件的制造中作为磷掺杂原子的固体扩散源的各种各样配方的使用已被人们熟知多年了。从理论上讲，掺杂剂源提供了对掺杂剂浓度的控制并使浓度的分布更为均匀。然而，事实上到目前为止，这些优点一般来说还没有达到工业上所希望达到的水平。这可能是由于在过去没有充分地需要，或是由于适于生产的掺杂剂还不具备实用性。

人们已经考虑了一种概念，即提供一种含磷的掺杂氧化物的稳定的悬浮液或溶液，或者是一种产生含磷的掺杂氧化物薄膜的组份溶液。但是，由于在配制一种既是足够稳定和纯净的，又能在生产实践中具备再现性的悬浮液或溶液的过程中存在的实际困难，使这种技术在工业上的使用受到阻碍。

一种有价值的，实用的和能令人满意的掺杂剂材料必须是均相的和可溶解的，以便在采用旋涂处理这类方法时，使它能很方便地均匀涂布在半导体的表面;它必须是较不容易挥发的，以便当这种材料在脱除溶剂之后和加热到扩散温度时，预期得到的薄膜将确实是完整无缺的;它必须能变成不可溶解的物质，即用加热或其他方法使它交联，形成物的特征最好是玻璃化的而不是结晶状的。因此，就需要有一种既经济的、又适合于旋涂处理的含磷的掺杂剂体系。

用于本发明中的含磷-氮的掺杂剂是从已知的磷酰三胺或其聚合物中衍生出来的，其分子为：

式中，R可从H、脂肪族烷基、环烷基和芳基中选定;X可从氧和硫中选定;同时至少有一个R基团，它不是脂族烷基、环烷基、就是芳基，且其中n值至少为2，并且n值的上限是根据聚合物在使用条件下是可溶解的这一点来决定。氮代磷酰三胺和硫代磷酰三胺的实例是：

PO（NHC₂H₅）₃，PrⁿNHPO（NH₂）₂，PO（NHC₆H₁₁）₃，PO（NH-t-C₄H₉）₃，PO（NHPrⁿ）₃，PS（NHPrⁱ）₃，C₆H₁₁-NHPO（NH₂）₂，PO（NHC₄H₉）₃，PO（NHC₆H₅）₃，PS（NHC₆H₁₁）₃式中附号Prⁿ和Prⁱ分别表示正丙基（CH₃CH₂CH₂-）和异丙基（CH₃）₂CH-而其中的“t”表示“叔”（tertiary）。这种三酰胺聚合物的制备方法是以大约1～8小时的时间把三酰胺加热到150～300℃。以使挥发物脱除，反应可用如下化学方程式表示：

其中“R”和“n”值仍如上述的规定，聚合物的性质依赖于最高的反应温度，环状二聚物如：

或下列环状三聚物如：

它们可以是在较低的反应温度上形成的，而在较高的反应温度上则形成线性聚合物。

这类二聚物或聚合物的形成是已知的和已被揭示的。例如，在美国专利2，666，750和美国专利3，516，965中，在J.D.Healy等人的《磷和硫》5239（1978）和H.Bock等人的《化学报告》（西德）99377（1966）就已揭示过了。磷酰三胺的制备也是已知和已揭示过的，例如，在L.F.Audrieth等人的J.A.C.S.641553（1942）;R.R.Holmes等人的《无机化学》189（1962），《无机化学》2380（1963）;L.Bub等人的德国专利1，005，963以及美国专利3，433，623中揭示了。然而，对从上述的三酰胺和有关的聚合物中得到的合适的掺杂剂成份的制备和使用却尚未为了所知。