JP2000091256A - 半導体シリコン基板の製造方法 - Google Patents
半導体シリコン基板の製造方法Info
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Abstract
拡散を所要の高濃度で可能にし、原材料の低減、生産性
の向上を実現できる半導体シリコン基板へのアルミニウ
ム拡散方法を提供する。 【解決手段】 半導体シリコン基板にアルミニウムを拡
散させる方法において、シリコン基板表面にアルミニウ
ム化合物溶液を塗布し、酸化性雰囲気で熱処理後、体積
比てアルゴン1に対し窒素を1〜3の割合とするアルゴ
ンと窒素の混合ガス雰囲気中で熱処理拡散する。
Description
板の製造方法に関する。詳しくは、アルミニウムを拡散
源とする不純物拡散ウエハの製造方法に関する。
散する方法については、従来から閉管式拡散法と開管式
拡散法が用いられている。閉管式拡散法は、プロセス管
内に設置した密閉可能なカプセル内に半導体シリコン基
板及び拡散源としての金属アルミニウムを配置し、カプ
セル内の空気を窒素ガス等の不活性ガス雰囲気に置換後
減圧、密閉し、所定温度に加熱することによってカプセ
ル内雰囲気中に昇華させた金属アルミニウムをシリコン
基板に沈着、徐々に基板内部へ拡散するものである。
物を形成しやすく、酸素ガスのみ或いは酸素を含む混合
ガス雰囲気中での熱処理においては、昇華したカプセル
内のアルミニウムの大部分が酸化されてしまい基板内部
に拡散されるべきアルミニウムが不足し所定の拡散濃度
が得られないからである。そのため上記のように極力酸
素を除去した雰囲気の中で熱拡散を行いアルミニウムの
酸化を防止し高濃度拡散に対応していた。
管内に周辺の大気(酸素)が浸入しないような方法で内
部に十分な量の還元性ガスあるいは不活性ガス、たとえ
ば窯素ガスやアルゴンガスをキャリアガスとして用い、
金属アルミニウム拡散源からのアルミニウム蒸気をキャ
リアガスを媒体に基板表面に沈着、熱拡散させる方法で
ある。この場合は密閉、減圧するカプセルが必要なく装
置の構造が簡単であり、また開放管そのものを繰り返し
使用できるためコスト面では閉管式に勝る方式である。
管式による方法では、熱処理拡散した後密封してあるカ
プセルの一部を破壊しなければシリコン基板を回収でき
ず、このためカプセルをそのまま繰り返し使用すること
ができなく生産コストの面で不利であり、一方減圧装置
を設けるなど設備全体も複雑化し操業管理の点で問題が
多かった。
た場合は、アルミニウムは酸化されることはないものの
シリコン基板表面に窒化膜が形成され、このためアルミ
ニウムの基板内部への拡散が阻害され、やはり高濃度拡
散には至らない。また不活性ガスであるアルゴンガスを
用いた場合は酸化物、窒化物など基板表面にアルミニウ
ムの拡散を阻害する被膜等は生成されないため拡散濃度
の高濃度化は容易であるが、アルゴンガス中に含まれる
微量水分(5ppm程度以上)または別の理由で存在する
プロセス管内の水分が熱処理中のシリコンと反応し、こ
の反応生成物(SiO)がアルゴンガス中に昇華しシリコ
ン基板表面をエッチングするという現象が知られてお
り、このエッチング作用によって基板表面の形状に不均
一な凹凸が生じ、その結果表面に沈着するアルミニウム
量にムラが発生し不純物濃度が不均一になってしまう。
方式は基本的には両面同時拡散方式であるため、選択的
に片面のみの拡散が必要な場合は結果的にはどちらか一
方の拡散面を後工程にて除去するという加工が不可欠で
あり原材料の損失、加工時間の増大などコスト高、生産
性の低下に繋がっていた。
も基板片面に対して選択的拡散を所要の高濃度で可能に
し、原材料の低減、生産性の向上を実現できる半導体シ
リコン基板へのアルミニウム拡散方法を提供することを
課題とする。
に本発明請求項1では、半導体シリコン基板にアルミニ
ウムを拡散させる方法において、該シリコン基板表面に
アルミニウム化合物溶液を塗布し、酸化性雰囲気で熱処
理後、体積比でアルゴン1に対し窒素を1〜3の割合と
するアルゴンと窒素の混合ガス雰囲気中で熱処理するこ
とを特徴とする半導体シリコン基板の製造方法を採用す
る。又、請求項2では所要のウエハを製造するために最
適な拡散源として、シリコン基板表面に塗布するアルミ
ニウム化合物を、塩化アルミニウム六水和物または臭化
アルミニウム六水和物またはヨウ化アルミニウム六水和
物とする手段を採用する。
基板片側表面にアルミニウム化合物溶液を塗布し、この
プロセス管(開放管)内に基板を所定の間隔で配置し、
酸化性雰囲気中で熱処理を行う。この時基板表面のアル
ミニウムの一部は酸化され酸化アルミニウムとなって形
成されつつある酸化膜に取り込まれ一部は不純物として
拡散される。その後、アルゴンガスと窒素ガスを適正比
率(1:1〜3)に混合した混合ガスに切り替える。管
内が還元性混合ガスで満たされるにしたがって基板表面
の酸化膜に取り込まれた酸化アルミニウムが窒素によっ
て徐々に還元され始め、アルミニウムが単独で存在する
ようになってそれが基板内部へ拡散されて行く。この
時、同時に形成されつつあるシリコン窒化膜はアルミニ
ウムの外方拡散を抑制するように働き、アルミニウムが
高濃度に拡散することとなる。従って、窒素ガスがリッ
チなほど窒化膜の形成が強固であり、より高濃度の拡散
が可能となるが、例えば全量窒素ガスの場合極めて強固
な窒化膜が形成され、通常の手段では除去することが困
難であり適性に混合することが求められる。
積比でアルゴン1に対して窒素が1より少ないとアルミ
ニウムの外方拡散を抑制する窒化膜が機能せずまた窒素
が3より多いと後工程での窒化膜除去が困難になる)を
選択することによって所要の高濃渡を達成できる。尚、
アルゴンガスのみの場合と相違し基板表面が不均一な凹
凸にエッチングされることもなく仕様を満たす均一な拡
散ウエハが得られる。言うまでもなく選択的に一方の面
に拡散源であるアルミニウム化合物溶液を塗布すること
により必要な片面にのみ拡散可能となる。請求項2の作
用は、塗布剤として製造工程での取り扱い作業性に優
れ、溶媒に溶解しやすいアルミニウム化合物を選定し、
その溶解量を調整することで基板表面に塗布するアルミ
ニウム濃度が調整可能となる。
ず拡散処理に先立って素材ウエハを準備する。シリコン
インゴットからスライスしたφ75ウエハ(n型・<1
11>・100〜140Ωcm)を面取り加工した後、FO#10
00遊離砥粒にて仕上がり目標厚さ495±5μmに両面ラ
ップ加工する。その後、基板表面の砥粒を除去するため
アルカリ洗浄(苛性ソーダ、界面活性剤)し、更にエッ
チング作用のある洗浄を数ミクロン行う。該洗浄後のウ
エハ表面粗さはRa=0.4〜0.5μmであり、歪み層の深
さは4〜8μm程度である。その後、スピンコータにて
ウエハ片面にアルミニウム化合物溶液を塗布する。塗布
剤は、有機溶媒1Lに塩化アルミニウム六水和物を90g
添加したものを使用した。
タ上のウエハに0.5mLの塗布剤を滴下し薄膜とする方法
を用いる。そして乾燥させた後拡散処理工程に入れる。
加熱手段を備えた開放石英管の内部を600℃で安定させ
た後に、塗布面同士、非塗布面同士を向き合わせたスタ
ック状態(積層状態)で設置皿に設置した上記ウエハを
徐々に石英管内部へ挿入する。その後、管内部温度を60
0℃から1270℃まで昇温する。1270℃に達したところで
酸素ガス(2L/min)を流入して酸化し、その後流入
ガスをアルゴンと窒素の混合ガス(流量はアルゴンlL
/min、窒素2L/min)に切り替え還元、拡散処理を行
う。その後600℃まで降温し徐々にウエハを取り出す。
常温まで冷却した後ウエハを上記設置皿から洗浄用キャ
リアに移し替え、フッ酸中に所要時間浸漬し表面の処理
を行う。
は請求項1に記載の構成により、アルミニウムを高濃度
に拡散することができる。そして、アルゴンと窒素の混
合ガスの適正な混合比を選択することによって、所要の
高濃度を達成することができる。又、請求項2記載の構
成により、製造工程での取り扱い作業性に優れ、基板表
面に塗布するアルミニウム濃度の調整が可能であり、所
要の高濃度を達成することができる。
Claims (2)
- 【請求項1】 半導体シリコン基板にアルミニウムを拡
散させる方法において、該シリコン基板表面にアルミニ
ウム化合物溶液を塗布し、酸化性雰囲気で熱処理後、体
積比てアルゴン1に対し窒素を1〜3の割合とするアル
ゴンと窒素の混合ガス雰囲気中で熱処理拡散することを
特徴とする半導体シリコン基板の製造方法。 - 【請求項2】 シリコン基板表面に塗布するアルミニウ
ム化合物を、塩化アルミニウム六水和物または臭化アル
ミニウム六水和物またはヨウ化アルミニウム六水和物と
したことを特徴とする請求項1記載の半導体シリコン基
板の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25645998A JP2950819B1 (ja) | 1998-09-10 | 1998-09-10 | 半導体シリコン基板の製造方法 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP25645998A JP2950819B1 (ja) | 1998-09-10 | 1998-09-10 | 半導体シリコン基板の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2950819B1 JP2950819B1 (ja) | 1999-09-20 |
JP2000091256A true JP2000091256A (ja) | 2000-03-31 |
Family
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Family Applications (1)
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JP25645998A Expired - Fee Related JP2950819B1 (ja) | 1998-09-10 | 1998-09-10 | 半導体シリコン基板の製造方法 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008543097A (ja) * | 2005-06-06 | 2008-11-27 | セントロテルム・フォトヴォルテイクス・アクチエンゲゼルシャフト | 半導体ドーピング用のドーパント混合物 |
CN102723265A (zh) * | 2012-06-18 | 2012-10-10 | 苏州阿特斯阳光电力科技有限公司 | 一种硅片的铝掺杂方法 |
-
1998
- 1998-09-10 JP JP25645998A patent/JP2950819B1/ja not_active Expired - Fee Related
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