包含无机磷酸盐的掺杂组合物的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明一般设及半导体领域，并且具体地，设及包含无机磯酸盐的渗杂组合物及 其制备方法和使用方法。
【发明内容】
[0002] 一个实施例为半导体渗杂方法，所述方法包括；(A)获得包含半导体材料的基板， W及炬）将所述基板的表面的至少一部分与有效量的渗杂组合物接触，所述渗杂组合物包 含；a)溶剂和b)分散在所述溶剂中的含磯的酸的无机盐。另一个实施例为半导体渗杂方 法，所述方法包括；(A)获得包含半导体材料的基板，W及炬）使所述基板的表面的至少一 部分与有效量的含磯的酸的无机盐接触，其中所述盐选自；AUH2PO4) 3、A1 (P〇3) 3、Ca3 (P〇4) 2、 C址PO4、Ca化2口〇4)2、化2P2O7、M巧PO4、Mg3 (PO4)2、ZHHPO4)2、化4口2〇7W及它们的组合。
【附图说明】
[0003] 图1示出丝网印刷包含无机磯酸盐的渗杂浆料的图案，W及薄层电阻测量位置 ("墨"区域和"无墨"区域是指印刷有渗杂浆料块的区域和未印刷的区域）。
[0004] 图2A-B示出在氮气（A)W及氮气与3%的氧气做气氛中扩散之后，印刷有包含 无机磯酸盐的渗杂浆料的P型基板上的区域（"墨"区域）的薄层电阻的曲线图。
[0005] 图3示出扩散之后，位于包含无机磯酸盐的渗杂浆料的块之间的P型基板上的区 域（"无墨"区域）的薄层电阻的曲线图。
[0006] 图4示意性地示出磯渗杂剂从"墨"区域到不沉积含磯酸盐浆料的区域（"无墨"） 的气相转移，导致扩散过程中该些区域的N型渗杂的过程，即"自渗杂"。
[0007] 图5示出在氮气W及氮气与3%氧气气氛中扩散之后，位于包含无机磯酸盐的渗 杂浆料的块之间的P型基板上的区域（"无墨"区域）的薄层电阻的曲线图。
【具体实施方式】
[000引除非另外指明，"一"或"一个"是指一个或多个。
[0009] 本发明发现含磯的酸的无机盐可用于渗杂半导体。在许多实施例中，含磯的酸的 无机盐可W呈渗杂组合物的形式，所述渗杂组合物可W为液体或流体。在某些实施例中，渗 杂组合物可W为如下那样的：含磯的酸的无机盐可分散在溶剂中。
[0010] 相比于设及使用含磯的酸（如用于渗杂半导体的磯酸）的现有技术方法，包含无 机盐的组合物可具有多个优点。一些现有技术方法可设及首先在半导体晶片诸如娃晶片上 沉积一层包含磯酸的组合物，诸如浆料。然后，所述晶片可在诸如800°C或更高的高温下经 历热处理，W使磯原子进入晶片中。在许多情况下，此类包含磯酸的渗杂组合物可通过可控 溶胶-凝胶法由有机氧硅烷Si(OR)4(R=烷基、芳基等）或金属有机化合物Me(OR)y(Me= Al、Ti、Zn、Zr等；R=烷基、芳基等）配制。然而，磯酸的酸性抑可加快此类溶胶-凝胶渗 杂组合物的胶凝过程，该可导致组合物粘度的显著变化和/或其离析。
[0011] 使用含磯的酸如磯酸作为半导体渗杂源的另一个限制可W为它们的化学反应性。 例如，磯酸可影响用作许多渗杂浆料组合物的组分的一种或多种聚合物粘合剂。通常用作 粘合剂的许多聚合物，诸如聚己締醇、纤维素、聚丙締酸和聚甲基丙締酸W及它们的離和 醋，为含OH基团的聚合物。磯酸可与含OH基团的聚合物相互作用，并且此类相互作用可导 致磯酸醋形成W及聚合物链的交联，从而造成组合物的胶凝，该是不可取的。
[0012] 许多其它含磯材料也不适用于渗杂制剂，如浆料。例如，磯（III)化合物如磯化 物，例如A1P或InP在环境条件下是不稳定的，并可与水分反应，形成有毒的磯化氨气体 PHs。在环境条件下唯一相对稳定的固体元素磯化合物是红磯。然而，其在可印刷的渗杂制 剂如浆料可能需要的细粉形式下是高度易燃的。
[0013] 相比于基于含磯的酸诸如磯酸的渗杂组合物，本发明的组合物可W更稳健和惰 性。包含含磯的酸的无机盐的本发明组合物可在较高温度下处理。此外，含磯的酸的无机 盐不与可用于渗杂组合物诸如浆料中的粘合聚合物和/或其它组分相互作用。
[0014] 本发明的组合物可用于渗杂包含半导体材料的多个基板。在许多实施例中，半导 体材料可W为第IV族半导体材料，诸如娃或错，其可W为纯的/未渗杂或渗杂的（N型或P 型）。在第IV族材料的情况下，磯酸的无机盐可通过使其磯原子扩散到基板中来N型渗杂 所述基板。
[0015] 含娃基板可包括单晶娃、多晶娃或与一种或多种其它元素诸如错或碳混合的娃。 在一些实施例中，半导体材料可W为第III-V族半导体材料诸如神化嫁，或第II-VI半导体 材料诸如ZnO或化Te。
[0016] 无机盐可W为含磯的酸中的至少一种的盐。在一些实施例中，形成盐的含磯的酸 可W为正磯酸（H3PO4)。在一些实施例中，形成盐的含磯的酸可W为低聚磯酸或多磯酸，其 为通过将两个或更多个正磯酸分子接合同时脱水所形成的正磯酸缩合产物。低聚磯酸或多 磯酸可形成直链/链结构、支链结构或者环或环状结构。含磯的酸的示例包括但不限于，磯 酸H3PO3、次磯酸H3PO2、偏磯酸HP化、正磯酸H3PO4,及其缩合的产物诸如焦磯酸、S偏磯酸、S 聚磯酸、四聚磯酸、W及具有下式的高级直链聚磯酸：
[0017]
【主权项】
1. 一种半导体掺杂方法，包括： (A) 获得包含半导体材料的基板，以及 (B) 使所述基板的表面的至少一部分与有效量的掺杂组合物接触，所述掺杂组合物包 含：a)溶剂和b)分散在所述溶剂中的含磷的酸的无机盐。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述基板包含硅。
3. 根据权利要求1所述的方法，其中所述含磷的酸为正磷酸。
4. 根据权利要求1所述的方法，其中所述含磷的酸为偏磷酸。
5. 根据权利要求1所述的方法，其中所述含磷的酸为焦磷酸。
6. 根据权利要求1所述的方法，其中所述盐为所述含磷的酸的金属盐。
7. 根据权利要求1所述的方法，其中所述盐为所述含磷的酸的酸性盐。
8. 根据权利要求1所述的方法，其中所述盐选自41〇1丨04)3、41(?03) 3、〇&3(?04)2、 CaHPO 4, Ca (H2PO4) 2, Ca2P2O7, MgHPO4, Mg3 (PO4) Zr (HPO4) 2, Na4P2O7
9. 根据权利要求1所述的方法，其中所述掺杂组合物为非牛顿流体。
10. 根据权利要求1所述的方法，其中所述掺杂组合物不包含含磷的酸或磷氧化物。
11. 根据权利要求1所述的方法，其中所述溶剂为有机溶剂。
12. 根据权利要求1所述的方法，其中所述溶剂选自：醇、醛、酮、羧酸、酯、胺、有机硅氧 烷、卤代烃、烃以及它们的组合。
13. 根据权利要求1所述的方法，其中所述掺杂组合物还包含粘合聚合物。
14. 根据权利要求11所述的方法，其中所述粘合聚合物选自聚丙烯酸酯、聚缩醛、聚乙 烯、纤维素、纤维素醚和酯、以及它们的共聚物。
15. 根据权利要求1所述的方法，其中所述掺杂组合物还包含基体材料。
16. 根据权利要求13所述的方法，其中所述基体材料包含纳米颗粒。
17. 根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括加热所述基板，其中所述加热导致所 述无机盐的磷原子扩散到所述基板中。
18. 根据权利要求1所述的方法，其中所述接触包括将所述掺杂组合物印刷在所述基 板的表面的至少一部分上。
19. 根据权利要求16所述的方法，其中所述印刷包括丝网印刷。
20. 根据权利要求1所述的方法，其中所述接触使得所述基板的表面的第一部分被所 述掺杂组合物覆盖，然而所述基板的表面的第二部分不被所述掺杂组合物覆盖。
21. 根据权利要求18所述的方法，所述方法还包括加热所述基板，其中所述加热导致 所述基板的表面的第一部分与所述无机盐的磷原子掺杂，并且其中所述基板的表面的第二 部分不被显著掺杂。
22. -种半导体掺杂方法，包括： (A) 获得包含半导体材料的基板，以及 (B) 使所述基板的表面的至少一部分与有效量的磷酸的无机盐接触，其中所述盐选自： Al (H2PO4) Al (PO3) Ca3 (PO4) CaHPO4, Ca (H2PO4) 2, Ca2P2O7, MgHPO4, Mg3 (PO4) Zr (HPO4) 2, Na4P2O7以及它们的组合。
【专利摘要】本发明公开了用于掺杂半导体材料诸如硅的组合物，该组合物可包含：a)溶剂和a)分散在所述溶剂中的含磷的酸的无机盐。本发明还公开了使用此类组合物的掺杂方法，以及制备该掺杂组合物的方法。
【IPC分类】H01L21-228, H01L21-22, H01L31-18
【公开号】CN104756234
【申请号】CN201380055446
【发明人】E·V·罗戈吉纳
【申请人】E.I.内穆尔杜邦公司
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2013年10月25日
【公告号】EP2912684A1, US20140120705, WO2014066742A1