JP2000286205A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JP2000286205A JP2000286205A JP11086998A JP8699899A JP2000286205A JP 2000286205 A JP2000286205 A JP 2000286205A JP 11086998 A JP11086998 A JP 11086998A JP 8699899 A JP8699899 A JP 8699899A JP 2000286205 A JP2000286205 A JP 2000286205A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 低い不純物濃度を有する深い拡散領域と高い
不純物濃度を有する浅い拡散領域とを短時間且つ良好に
形成することが困難であった。 【解決手段】 アルミニウムとホウ素と有機溶剤との混
合物から成る液状不純物源２をＮ形半導体基板１の表面
に塗布し、これをアルミニウムの拡散温度よりも低い温
度で加熱して有機溶剤を蒸発させてアルミニウムとホウ
素を含む層を形成する。この層を酸素を含む雰囲気中で
熱処理する。しかる後、この熱処理温度よりも高い温度
で熱処理してアルミニウム及びホウ素をＮ形半導体基板
１内に拡散させて不純物濃度の異なる第１及び第２のＰ
形半導体領域７、８を形成する。
不純物濃度を有する浅い拡散領域とを短時間且つ良好に
形成することが困難であった。 【解決手段】 アルミニウムとホウ素と有機溶剤との混
合物から成る液状不純物源２をＮ形半導体基板１の表面
に塗布し、これをアルミニウムの拡散温度よりも低い温
度で加熱して有機溶剤を蒸発させてアルミニウムとホウ
素を含む層を形成する。この層を酸素を含む雰囲気中で
熱処理する。しかる後、この熱処理温度よりも高い温度
で熱処理してアルミニウム及びホウ素をＮ形半導体基板
１内に拡散させて不純物濃度の異なる第１及び第２のＰ
形半導体領域７、８を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、相対的に高不純物
濃度の浅いＰ形拡散領域と相対的に低不純物濃度の深い
Ｐ形拡散領域を比較的短時間の簡単な工程によって良好
に形成することができる半導体装置の製造方法に関す
る。
濃度の浅いＰ形拡散領域と相対的に低不純物濃度の深い
Ｐ形拡散領域を比較的短時間の簡単な工程によって良好
に形成することができる半導体装置の製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来の一般的な方法でシリコン半導体基
板にＰ形半導体領域を形成する場合は、ホウ素（Ｂ）即
ちボロンを熱拡散する。しかし、ボロンを使用してシリ
コン半導体基板に例えば１０15ｃｍ-3オーダのような比
較的低不純物濃度のＰ形半導体領域を数１０μｍ以上の
深さに形成するような場合には、１２００℃以上の高温
で例えば１００時間程度の長時間の拡散処理が必要とな
る。拡散処理時間の短縮を図るためにボロンよりも拡散
係数の大きいアルミニウム（Ａｌ）をＰ形不純物として
使用することが考えられる。アルミニウムの拡散方法と
しては、シリコン半導体の表面にアルミニウムを蒸着し
てアルミニウム層を形成し、これを不純物源としてシリ
コン半導体にアルミニウム拡散層を形成する方法と、ア
ルミニウムをイオン注入する方法とがある。しかし、前
者の方法では製造プロセスが複雑となり、後者の方法で
は製造装置のコスト高になるという問題があった。
板にＰ形半導体領域を形成する場合は、ホウ素（Ｂ）即
ちボロンを熱拡散する。しかし、ボロンを使用してシリ
コン半導体基板に例えば１０15ｃｍ-3オーダのような比
較的低不純物濃度のＰ形半導体領域を数１０μｍ以上の
深さに形成するような場合には、１２００℃以上の高温
で例えば１００時間程度の長時間の拡散処理が必要とな
る。拡散処理時間の短縮を図るためにボロンよりも拡散
係数の大きいアルミニウム（Ａｌ）をＰ形不純物として
使用することが考えられる。アルミニウムの拡散方法と
しては、シリコン半導体の表面にアルミニウムを蒸着し
てアルミニウム層を形成し、これを不純物源としてシリ
コン半導体にアルミニウム拡散層を形成する方法と、ア
ルミニウムをイオン注入する方法とがある。しかし、前
者の方法では製造プロセスが複雑となり、後者の方法で
は製造装置のコスト高になるという問題があった。
【０００３】この問題を解決するために本願発明人はア
ルミニウムとホウ素と有機溶剤との混合物から成る液状
不純物源を用いたＰ形半導体領域の形成方法を開発し、
これを特願平８−３０３７３９号で特許出願した。この
方法では、まず、シリコン半導体基板の表面に周知のス
ピンナ方法によってアルミニウムとホウ素と有機溶剤と
の混合物から成る液状不純物源を被覆し、次に、このシ
リコン半導体基板に１２０〜１５０℃で３０秒〜１分の
熱処理を施してこの液状不純物源をベーキングして有機
溶剤を蒸発させて拡散源膜を形成する。続いて、このシ
リコン半導体基板に１２６０℃程度の熱処理を施して、
シリコン半導体基板にＡｌ拡散層とホウ素拡散層を形成
する。その後、上記の熱処理によってシリコン半導体基
板の表面に形成されたＡｌを大量に含むシリコン酸化物
やシリコン窒化物などから成る被覆を弗酸でエッチング
除去してから、シリコン半導体基板の表面にオーミック
コンタクト電極等を形成する。
ルミニウムとホウ素と有機溶剤との混合物から成る液状
不純物源を用いたＰ形半導体領域の形成方法を開発し、
これを特願平８−３０３７３９号で特許出願した。この
方法では、まず、シリコン半導体基板の表面に周知のス
ピンナ方法によってアルミニウムとホウ素と有機溶剤と
の混合物から成る液状不純物源を被覆し、次に、このシ
リコン半導体基板に１２０〜１５０℃で３０秒〜１分の
熱処理を施してこの液状不純物源をベーキングして有機
溶剤を蒸発させて拡散源膜を形成する。続いて、このシ
リコン半導体基板に１２６０℃程度の熱処理を施して、
シリコン半導体基板にＡｌ拡散層とホウ素拡散層を形成
する。その後、上記の熱処理によってシリコン半導体基
板の表面に形成されたＡｌを大量に含むシリコン酸化物
やシリコン窒化物などから成る被覆を弗酸でエッチング
除去してから、シリコン半導体基板の表面にオーミック
コンタクト電極等を形成する。
【０００４】このＰ形半導体領域の形成方法によれば、
シリコン半導体基板内にＡｌとホウ素を同時に拡散して
相対的に高い不純物濃度の浅いＰ形拡散領域と相対的に
低い不純物濃度の深いＰ形拡散領域を比較的短時間の簡
単な工程で形成できる。
シリコン半導体基板内にＡｌとホウ素を同時に拡散して
相対的に高い不純物濃度の浅いＰ形拡散領域と相対的に
低い不純物濃度の深いＰ形拡散領域を比較的短時間の簡
単な工程で形成できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
Ｐ形半導体領域の形成方法ではシリコン半導体基板の表
面にオーミックコンタクト電極を良好に形成できない等
の問題があった。即ち、従来のＰ形半導体領域の形成方
法では、Ｐ形半導体領域を形成するための熱処理によっ
て半導体基板の表面に被膜が形成されるが、この被膜は
弗酸等によっては容易にエッチング除去することができ
ない。このため、半導体基板の表面にオーミックコンタ
クト電極を良好に形成することが困難であり、また半導
体基板の表面に高い密度で結晶欠陥が生じるという問題
があった。更に、従来のＰ形半導体領域の成形方法で
は、半導体基板内におけるアルミニウムとホウ素の拡散
層のばらつき、即ち半導体基板内での拡散層の深さと不
純物濃度のばらつきが大きく、これについても改善が望
まれていた。
Ｐ形半導体領域の形成方法ではシリコン半導体基板の表
面にオーミックコンタクト電極を良好に形成できない等
の問題があった。即ち、従来のＰ形半導体領域の形成方
法では、Ｐ形半導体領域を形成するための熱処理によっ
て半導体基板の表面に被膜が形成されるが、この被膜は
弗酸等によっては容易にエッチング除去することができ
ない。このため、半導体基板の表面にオーミックコンタ
クト電極を良好に形成することが困難であり、また半導
体基板の表面に高い密度で結晶欠陥が生じるという問題
があった。更に、従来のＰ形半導体領域の成形方法で
は、半導体基板内におけるアルミニウムとホウ素の拡散
層のばらつき、即ち半導体基板内での拡散層の深さと不
純物濃度のばらつきが大きく、これについても改善が望
まれていた。
【０００６】そこで、本発明の目的は、相対的に高い不
純物濃度を有している浅いＰ形半導体領域と相対的に低
い不純物濃度を有している深いＰ形半導体領域とを短時
間且つ容易に形成することができる半導体装置の製造方
法を提供することにある。
純物濃度を有している浅いＰ形半導体領域と相対的に低
い不純物濃度を有している深いＰ形半導体領域とを短時
間且つ容易に形成することができる半導体装置の製造方
法を提供することにある。
【０００７】上記課題を解決し、上記目的を達成するた
めの本発明は、アルミニウムとホウ素と有機溶剤とを含
む液状不純物源を用意する工程と、少なくとも表面にＮ
形半導体領域を有するシリコン半導体基板の表面に前記
液状不純物源を塗布する工程と、アルミニウムの拡散温
度よりも低い温度で前記液状不純物源を加熱して前記有
機溶剤を蒸発させ、前記半導体基板の表面に前記アルミ
ニウムとホウ素を含む化合物の層を形成する工程と、前
記化合物の層を有する前記半導体基板に酸素を含む雰囲
気中で前記第１の熱処理を施して前記化合物の層を酸化
する工程と、前記半導体基板に第１の熱処理よりも高い
温度で第２の熱処理を施して、前記半導体基板内にアル
ミニウムとホウ素を拡散し、相対的に高い不純物濃度を
有する第１のＰ形半導体領域と前記第１のＰ形半導体領
域よりも低い不純物濃度を有し且つ前記第１のＰ形半導
体領域よりも深く形成された第２のＰ形半導体領域とを
得る工程とを有していることを特徴とする半導体装置の
製造方法に係わるものである。
めの本発明は、アルミニウムとホウ素と有機溶剤とを含
む液状不純物源を用意する工程と、少なくとも表面にＮ
形半導体領域を有するシリコン半導体基板の表面に前記
液状不純物源を塗布する工程と、アルミニウムの拡散温
度よりも低い温度で前記液状不純物源を加熱して前記有
機溶剤を蒸発させ、前記半導体基板の表面に前記アルミ
ニウムとホウ素を含む化合物の層を形成する工程と、前
記化合物の層を有する前記半導体基板に酸素を含む雰囲
気中で前記第１の熱処理を施して前記化合物の層を酸化
する工程と、前記半導体基板に第１の熱処理よりも高い
温度で第２の熱処理を施して、前記半導体基板内にアル
ミニウムとホウ素を拡散し、相対的に高い不純物濃度を
有する第１のＰ形半導体領域と前記第１のＰ形半導体領
域よりも低い不純物濃度を有し且つ前記第１のＰ形半導
体領域よりも深く形成された第２のＰ形半導体領域とを
得る工程とを有していることを特徴とする半導体装置の
製造方法に係わるものである。
【０００８】
【発明の効果】本発明によれば、アルミニウムとホウ素
と有機溶剤とを含む液状不純物源を塗布し、乾燥し、拡
散するという比較的簡単な製造工程で、相対的に高い不
純物濃度を有した浅いＰ形半導体領域と、低い不純物濃
度を有した深いＰ形半導体領域とを比較的短時間に形成
することができる。また、本発明の方法によれば、除去
が容易なアルミニウムを含むシリコン酸化膜が第１のＰ
形半導体領域上に生成される。従って、トランジスタ、
サイリスタ等の半導体装置のオーミック電極を第１のＰ
形半導体領域に形成する時に、シリコン酸化膜を良好に
除去して特性の良いオーミック電極を形成することがで
きる。
と有機溶剤とを含む液状不純物源を塗布し、乾燥し、拡
散するという比較的簡単な製造工程で、相対的に高い不
純物濃度を有した浅いＰ形半導体領域と、低い不純物濃
度を有した深いＰ形半導体領域とを比較的短時間に形成
することができる。また、本発明の方法によれば、除去
が容易なアルミニウムを含むシリコン酸化膜が第１のＰ
形半導体領域上に生成される。従って、トランジスタ、
サイリスタ等の半導体装置のオーミック電極を第１のＰ
形半導体領域に形成する時に、シリコン酸化膜を良好に
除去して特性の良いオーミック電極を形成することがで
きる。
【０００９】
【実施形態及び実施例】次に、図１を参照して本発明の
実施形態及び実施例を説明する。
実施形態及び実施例を説明する。
【００１０】図１（Ａ）〜（Ｅ）は、本発明の１実施例
に係わる半導体装置の製造方法を工程順に説明するため
の図である。トランジスタ、サイリスタ等の半導体装置
を製造する時には、まず、図１（Ａ）に示すＮ形半導体
基板１を用意すると共に、アルミニウムとホウ素と有機
溶剤との混合物から成る液状不純物源を用意する。この
液状不純物源は、例えば水酸基を持つポリマー（ポリビ
ニルアルコール）に酸化ホウ素を反応させたものを有機
溶剤に溶かした溶剤、即ち周知のボロン拡散用溶剤に塩
化アルミニウム・六水和物（ＡｌＣｌ3 ・６Ｈ2 Ｏ）即
ちＡｌＣｌ3 分子１個に対して結晶水として６個の水を
保有しているものを溶解した溶剤から成る。
に係わる半導体装置の製造方法を工程順に説明するため
の図である。トランジスタ、サイリスタ等の半導体装置
を製造する時には、まず、図１（Ａ）に示すＮ形半導体
基板１を用意すると共に、アルミニウムとホウ素と有機
溶剤との混合物から成る液状不純物源を用意する。この
液状不純物源は、例えば水酸基を持つポリマー（ポリビ
ニルアルコール）に酸化ホウ素を反応させたものを有機
溶剤に溶かした溶剤、即ち周知のボロン拡散用溶剤に塩
化アルミニウム・六水和物（ＡｌＣｌ3 ・６Ｈ2 Ｏ）即
ちＡｌＣｌ3 分子１個に対して結晶水として６個の水を
保有しているものを溶解した溶剤から成る。
【００１１】次に、この液状不純物源を周知のスピンナ
方法によって半導体基板１の一方の主面上に均一に塗布
して液状不純物源層２を図１（Ａ）に概略的に示すよう
に形成する。
方法によって半導体基板１の一方の主面上に均一に塗布
して液状不純物源層２を図１（Ａ）に概略的に示すよう
に形成する。
【００１２】次に、図１（Ａ）に示す不純物層２を伴な
った半導体基板１をホットプレート（ヒートプレート）
上に配置し、この不純物源層２を伴なった半導体基板１
に対してＡｌとホウ素の拡散温度よりも低い１２０〜１
５０℃の温度で３０秒〜１分の熱処理を施して、液状不
純物源に含まれる溶剤を蒸発させて、図１（Ｂ）に示す
ように半導体基板１の一方の主面上に主としてＡｌＢ2
から構成される拡散源膜（高分子錯体フィルム）３を形
成する。
った半導体基板１をホットプレート（ヒートプレート）
上に配置し、この不純物源層２を伴なった半導体基板１
に対してＡｌとホウ素の拡散温度よりも低い１２０〜１
５０℃の温度で３０秒〜１分の熱処理を施して、液状不
純物源に含まれる溶剤を蒸発させて、図１（Ｂ）に示す
ように半導体基板１の一方の主面上に主としてＡｌＢ2
から構成される拡散源膜（高分子錯体フィルム）３を形
成する。
【００１３】次に、図１（Ｂ）に示す半導体基板１を石
英やＳｉＣなどから成るホルダー（半導体基板拡散用ホ
ルダー）にチャージした後に、これを石英やＳｉＣなど
から成るプロセスチューブ内に入れて本発明に基づく所
定の温度プロファイルの熱処理（第１の熱処理）を施
す。即ち、チューブ内に酸素を導入して酸素雰囲気中と
した上で８００℃程度まで半導体基板１を徐々に加熱す
る。この熱処理の結果、半導体基板１の一方の主面上に
形成された主としてＡｌＢ2 から構成される拡散源膜３
中に含まれる有機物（例えば、ポリビニルアルコール）
は燃焼除去されると共に、拡散源膜３に酸化が施され
る。このとき、拡散源膜３はその厚さ方向の全体が酸化
されるのではなく、図１（Ｃ）に示すように表面側にシ
リコン酸化膜４が選択的に形成され、このシリコン酸化
膜４の下側に有機物が実質的に含まれないボロン酸化物
（Ｂ2 Ｏ）とアルミニウム酸化物（Ａｌ2 Ｏ3 ）とから
成る化合物層５が形成され、更にその下側のシリコン半
導体基板１との界面にＡｌとシリコンとが合金化して成
る薄いＡｌＳｉ膜６が介在していると考えられる。但
し、このような膜が相互に独立して分離された状態で積
層形成されているか否かについては、必ずしも明らかで
はない。
英やＳｉＣなどから成るホルダー（半導体基板拡散用ホ
ルダー）にチャージした後に、これを石英やＳｉＣなど
から成るプロセスチューブ内に入れて本発明に基づく所
定の温度プロファイルの熱処理（第１の熱処理）を施
す。即ち、チューブ内に酸素を導入して酸素雰囲気中と
した上で８００℃程度まで半導体基板１を徐々に加熱す
る。この熱処理の結果、半導体基板１の一方の主面上に
形成された主としてＡｌＢ2 から構成される拡散源膜３
中に含まれる有機物（例えば、ポリビニルアルコール）
は燃焼除去されると共に、拡散源膜３に酸化が施され
る。このとき、拡散源膜３はその厚さ方向の全体が酸化
されるのではなく、図１（Ｃ）に示すように表面側にシ
リコン酸化膜４が選択的に形成され、このシリコン酸化
膜４の下側に有機物が実質的に含まれないボロン酸化物
（Ｂ2 Ｏ）とアルミニウム酸化物（Ａｌ2 Ｏ3 ）とから
成る化合物層５が形成され、更にその下側のシリコン半
導体基板１との界面にＡｌとシリコンとが合金化して成
る薄いＡｌＳｉ膜６が介在していると考えられる。但
し、このような膜が相互に独立して分離された状態で積
層形成されているか否かについては、必ずしも明らかで
はない。
【００１４】次に、チューブ内に導入するガスを酸素か
ら窒素に切り替えてから、図１（Ｃ）の半導体基板１に
約１２６０℃の熱処理（第２の熱処理）を約１０時間施
して、上記化合物層５とＡｌＳｉ膜６とから成る拡散源
膜からシリコン半導体基板１内にＡｌとホウ素を拡散す
る。これにより、表面不純物濃度が約１×１０16ｃ
ｍ -3、拡散深さが約４０μｍのＰ形半導体領域が形成さ
れる。このとき、拡散源膜のうち主としてＡｌＳｉ膜６
がＡｌの拡散源になる。一方、ホウ素の拡散源について
は、ボロン酸化物（Ｂ2 Ｏ）とアルミニウム酸化物（Ａ
ｌ2 Ｏ3 ）とから成る化合物層５のボロン酸化物（Ｂ2
Ｏ）が還元されてホウ素となりこれがホウ素の拡散源に
なっていると考えられる。また、ボロン酸化物（Ｂ2
Ｏ）とアルミニウム酸化物（Ａｌ2 Ｏ3 ）とから成る化
合物層５のアルミニウム酸化物（Ａｌ2Ｏ3 ）は、その
上方に形成されたシリコン酸化膜の網目構造の中に取り
込まれてこのシリコン酸化膜４はアルミニウムを若干含
むシリコン酸化膜４ａになると考えられる。この結果、
図１（Ｄ）に示すように上記拡散源膜のボロン酸化物
（Ｂ 2 Ｏ）とアルミニウム酸化物（Ａｌ2 Ｏ3 ）とから
成る化合物層５、及びＡｌＳｉ膜６はこの第２の熱処理
によって実質的に消滅して、上記拡散源膜は実質的にＡ
ｌを含むシリコン酸化膜４ａに変換されると考えられ
る。また、シリコン半導体基板１内にはホウ素が支配的
に拡散して形成されたホウ素拡散層から成る高不純物濃
度Ｐ形半導体領域７とＡｌが支配的に拡散して形成され
たＡｌ拡散層から成る低不純物濃度Ｐ形半導体領域８と
が形成される。Ｐ形半導体領域８の下には図１（Ａ）の
最初の半導体基板１の残部から成るＮ形半導体領域１ａ
が残存する。なお、第２の熱処理の熱処理温度と時間は
上記に限られず、形成すべきＰ形半導体領域の表面不純
物濃度と拡散深さ等に応じて、随時変更が可能である。
ら窒素に切り替えてから、図１（Ｃ）の半導体基板１に
約１２６０℃の熱処理（第２の熱処理）を約１０時間施
して、上記化合物層５とＡｌＳｉ膜６とから成る拡散源
膜からシリコン半導体基板１内にＡｌとホウ素を拡散す
る。これにより、表面不純物濃度が約１×１０16ｃ
ｍ -3、拡散深さが約４０μｍのＰ形半導体領域が形成さ
れる。このとき、拡散源膜のうち主としてＡｌＳｉ膜６
がＡｌの拡散源になる。一方、ホウ素の拡散源について
は、ボロン酸化物（Ｂ2 Ｏ）とアルミニウム酸化物（Ａ
ｌ2 Ｏ3 ）とから成る化合物層５のボロン酸化物（Ｂ2
Ｏ）が還元されてホウ素となりこれがホウ素の拡散源に
なっていると考えられる。また、ボロン酸化物（Ｂ2
Ｏ）とアルミニウム酸化物（Ａｌ2 Ｏ3 ）とから成る化
合物層５のアルミニウム酸化物（Ａｌ2Ｏ3 ）は、その
上方に形成されたシリコン酸化膜の網目構造の中に取り
込まれてこのシリコン酸化膜４はアルミニウムを若干含
むシリコン酸化膜４ａになると考えられる。この結果、
図１（Ｄ）に示すように上記拡散源膜のボロン酸化物
（Ｂ 2 Ｏ）とアルミニウム酸化物（Ａｌ2 Ｏ3 ）とから
成る化合物層５、及びＡｌＳｉ膜６はこの第２の熱処理
によって実質的に消滅して、上記拡散源膜は実質的にＡ
ｌを含むシリコン酸化膜４ａに変換されると考えられ
る。また、シリコン半導体基板１内にはホウ素が支配的
に拡散して形成されたホウ素拡散層から成る高不純物濃
度Ｐ形半導体領域７とＡｌが支配的に拡散して形成され
たＡｌ拡散層から成る低不純物濃度Ｐ形半導体領域８と
が形成される。Ｐ形半導体領域８の下には図１（Ａ）の
最初の半導体基板１の残部から成るＮ形半導体領域１ａ
が残存する。なお、第２の熱処理の熱処理温度と時間は
上記に限られず、形成すべきＰ形半導体領域の表面不純
物濃度と拡散深さ等に応じて、随時変更が可能である。
【００１５】次に、図１（Ｄ）の半導体基板１に弗酸で
エッチングを施して、図１（Ｅ）に示すように半導体基
板１の一方の主面に形成されたシリコン酸化膜（アルミ
ニウムを含むシリコン酸化膜）４ａを除去して半導体基
板１の一方の主面、即ちＰ形半導体をホウ素拡散層７の
上面を露出させる。本実施例では、半導体基板１の一方
の主面に形成されたシリコン酸化膜４ａが上記のように
アルミニウムを含有するので、弗酸によってこれを容易
に且つ完全に除去することができる。
エッチングを施して、図１（Ｅ）に示すように半導体基
板１の一方の主面に形成されたシリコン酸化膜（アルミ
ニウムを含むシリコン酸化膜）４ａを除去して半導体基
板１の一方の主面、即ちＰ形半導体をホウ素拡散層７の
上面を露出させる。本実施例では、半導体基板１の一方
の主面に形成されたシリコン酸化膜４ａが上記のように
アルミニウムを含有するので、弗酸によってこれを容易
に且つ完全に除去することができる。
【００１６】上述から明らかなように本実施例は次の効
果を有する。 （１） アルミニウムとホウ素と有機溶剤との混合物か
ら成る不純物源を塗布して、これを乾燥し、拡散すると
いう比較的簡単な製造工程によって、相対的に高不純物
濃度の浅い第１のＰ形半導体領域７とこの領域よりも不
純物濃度が高く且つ深い第２のＰ形半導体領域８とを短
時間で形成することができる。 （２） 半導体基板１の一方の主面に形成されたシリコ
ン酸化膜４ａを弗酸によって容易に且つ完全に除去する
ことができるため、このＰ形半導体領域２に対して点線
で示すオーミック電極（例えば、トランジスタのコレク
タ電極）９等を良好に形成することができる。また、半
導体基板１のＡｌとホウ素の拡散層のばらつきも即ち第
１及び第２のＰ形半導体領域７、８の深さ及び不純物濃
度のばらつきを十分に許容できるレベルに低減すること
ができる。シリコン酸化膜４ａを弗酸によって容易に且
つ完全に除去することができる理由は、上述のように本
実施例の製造方法では、半導体基板の一方の主面に形成
された拡散源膜２がアルミニウムを若干含有するシリコ
ン酸化膜４ａに変成され、このシリコン酸化膜４ａが弗
酸によって容易に且つ完全に除去することができるため
と考えられる。また、Ａｌとホウ素の拡散層のばらつき
が十分許容できるベルに低減することができる理由は、
本実施例では１２６０℃の熱処理による拡散工程を行う
前に、これよりも低い温度の第１の熱処理を施すことに
よって、Ａｌとシリコンの反応が促進されて、拡散源と
になるＡｌＳｉとＢ2 Ｏ3 が良好に生成されること、及
びＡｌＳｉの生成に寄与しなかったＡｌが酸化によって
Ａｌ2 Ｏ3 となり高温の熱処理によってこれが表面のシ
リコン酸化膜の網目に取り込まれてＡｌを含むシリコン
酸化膜４ａを形成し、このシリコン酸化膜４ａがＡｌの
外方拡散を防止する膜として機能するためと考えられ
る。外方拡散とは不純物が目的とする半導体基板１以外
に蒸発して拡散する現象であり、半導体基板１内に形成
する拡散層の不純物濃度や拡散深さにばらつきを生じさ
せる原因となるものである。特に、半導体基板１をホル
ダーにチヤージして熱処理する場合にはこの外方拡散が
生じやすいが、本実施例ではＡｌを含むシリコン酸化膜
４ａがＡｌの外方拡散を防止する膜として機能するので
この拡散が生じ難くなっている。また、Ａｌを含むシリ
コン酸化膜４ａが半導体基板１の表面に「ふた」として
存在するため、窒素雰囲気中で熱処理した場合にシリコ
ン半導体基板１とＡｌを含むシリコン酸化膜４ａとの間
が還元雰囲気となり、２Ｂ2 Ｏ3 ＋３Ｓｉ→４Ｂ＋３Ｓ
ｉＯ2 の反応が促進されてホウ素のシリコン半導体基板
１への拡散が容易になることもばらつきを防止できる理
由のひとつと考えられる。
果を有する。 （１） アルミニウムとホウ素と有機溶剤との混合物か
ら成る不純物源を塗布して、これを乾燥し、拡散すると
いう比較的簡単な製造工程によって、相対的に高不純物
濃度の浅い第１のＰ形半導体領域７とこの領域よりも不
純物濃度が高く且つ深い第２のＰ形半導体領域８とを短
時間で形成することができる。 （２） 半導体基板１の一方の主面に形成されたシリコ
ン酸化膜４ａを弗酸によって容易に且つ完全に除去する
ことができるため、このＰ形半導体領域２に対して点線
で示すオーミック電極（例えば、トランジスタのコレク
タ電極）９等を良好に形成することができる。また、半
導体基板１のＡｌとホウ素の拡散層のばらつきも即ち第
１及び第２のＰ形半導体領域７、８の深さ及び不純物濃
度のばらつきを十分に許容できるレベルに低減すること
ができる。シリコン酸化膜４ａを弗酸によって容易に且
つ完全に除去することができる理由は、上述のように本
実施例の製造方法では、半導体基板の一方の主面に形成
された拡散源膜２がアルミニウムを若干含有するシリコ
ン酸化膜４ａに変成され、このシリコン酸化膜４ａが弗
酸によって容易に且つ完全に除去することができるため
と考えられる。また、Ａｌとホウ素の拡散層のばらつき
が十分許容できるベルに低減することができる理由は、
本実施例では１２６０℃の熱処理による拡散工程を行う
前に、これよりも低い温度の第１の熱処理を施すことに
よって、Ａｌとシリコンの反応が促進されて、拡散源と
になるＡｌＳｉとＢ2 Ｏ3 が良好に生成されること、及
びＡｌＳｉの生成に寄与しなかったＡｌが酸化によって
Ａｌ2 Ｏ3 となり高温の熱処理によってこれが表面のシ
リコン酸化膜の網目に取り込まれてＡｌを含むシリコン
酸化膜４ａを形成し、このシリコン酸化膜４ａがＡｌの
外方拡散を防止する膜として機能するためと考えられ
る。外方拡散とは不純物が目的とする半導体基板１以外
に蒸発して拡散する現象であり、半導体基板１内に形成
する拡散層の不純物濃度や拡散深さにばらつきを生じさ
せる原因となるものである。特に、半導体基板１をホル
ダーにチヤージして熱処理する場合にはこの外方拡散が
生じやすいが、本実施例ではＡｌを含むシリコン酸化膜
４ａがＡｌの外方拡散を防止する膜として機能するので
この拡散が生じ難くなっている。また、Ａｌを含むシリ
コン酸化膜４ａが半導体基板１の表面に「ふた」として
存在するため、窒素雰囲気中で熱処理した場合にシリコ
ン半導体基板１とＡｌを含むシリコン酸化膜４ａとの間
が還元雰囲気となり、２Ｂ2 Ｏ3 ＋３Ｓｉ→４Ｂ＋３Ｓ
ｉＯ2 の反応が促進されてホウ素のシリコン半導体基板
１への拡散が容易になることもばらつきを防止できる理
由のひとつと考えられる。
【００１７】
【変形例】本発明は上述の実施例に限定されるものでな
く、例えば次の変形が可能なものである。 （１） シリコン酸化膜４ａの一部を選択的に除去し、
ここにオーミック電極９を形成することができる。 （２） 液状不純物源２を半導体基板１の特定領域のみ
に塗布することができる。 (３) オーミック電極９の代りに、ショットキバリア電
極、ＦＥＴのゲート絶縁膜等をＰ形半導体領域７の表面
に形成することができる。 （4） 実施例では窒素雰囲気で第２の熱処理を行う例
を示したが、アルゴンやヘリウムガスの雰囲気で第２の
熱処理を行ってもよい。この場合、シリコン酸化膜４a
と半導体基体１との界面に窒化ホウ素の薄膜が形成され
ることを防止できる。
く、例えば次の変形が可能なものである。 （１） シリコン酸化膜４ａの一部を選択的に除去し、
ここにオーミック電極９を形成することができる。 （２） 液状不純物源２を半導体基板１の特定領域のみ
に塗布することができる。 (３) オーミック電極９の代りに、ショットキバリア電
極、ＦＥＴのゲート絶縁膜等をＰ形半導体領域７の表面
に形成することができる。 （4） 実施例では窒素雰囲気で第２の熱処理を行う例
を示したが、アルゴンやヘリウムガスの雰囲気で第２の
熱処理を行ってもよい。この場合、シリコン酸化膜４a
と半導体基体１との界面に窒化ホウ素の薄膜が形成され
ることを防止できる。
【図１】本発明の実施例に従う半導体装置の製造方法を
工程順に説明するための概略断面図である。
工程順に説明するための概略断面図である。
１ 半導体基板 ２ 液状不純物源 ３ 拡散源膜 ４ａ シリコン酸化膜 ７、８ 第１及び第２のＰ形半導体領域
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年４月７日（１９９９．４．７）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１０】図１（Ａ）〜（Ｅ）は、本発明の１実施例
に係わる半導体装置の製造方法を工程順に説明するため
の図である。トランジスタ、サイリスタ等の半導体装置
を製造する時には、まず、図１（Ａ）に示すＮ形半導体
基板１を用意すると共に、アルミニウムとホウ素と有機
溶剤との混合物から成る液状不純物源を用意する。この
液状不純物源は、例えば水酸基を持つポリマー（ポリビ
ニルアルコール）に酸化ホウ素を反応させたものを有機
溶剤に溶かした溶液、即ち周知のボロン拡散用溶剤に塩
化アルミニウム・六水和物（ＡｌＣｌ3 ・６Ｈ2 Ｏ）即
ちＡｌＣｌ3 分子１個に対して結晶水として６個の水を
保有しているものを溶解した溶液から成る。
に係わる半導体装置の製造方法を工程順に説明するため
の図である。トランジスタ、サイリスタ等の半導体装置
を製造する時には、まず、図１（Ａ）に示すＮ形半導体
基板１を用意すると共に、アルミニウムとホウ素と有機
溶剤との混合物から成る液状不純物源を用意する。この
液状不純物源は、例えば水酸基を持つポリマー（ポリビ
ニルアルコール）に酸化ホウ素を反応させたものを有機
溶剤に溶かした溶液、即ち周知のボロン拡散用溶剤に塩
化アルミニウム・六水和物（ＡｌＣｌ3 ・６Ｈ2 Ｏ）即
ちＡｌＣｌ3 分子１個に対して結晶水として６個の水を
保有しているものを溶解した溶液から成る。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１６】上述から明らかなように本実施例は次の効
果を有する。 （１） アルミニウムとホウ素と有機溶剤との混合物か
ら成る不純物源を塗布して、これを乾燥し、拡散すると
いう比較的簡単な製造工程によって、相対的に高不純物
濃度の浅い第１のＰ形半導体領域７とこの領域よりも不
純物濃度が高く且つ深い第２のＰ形半導体領域８とを短
時間で形成することができる。 （２） 半導体基板１の一方の主面に形成されたシリコ
ン酸化膜４ａを弗酸によって容易に且つ完全に除去する
ことができるため、このＰ形半導体領域７に対して点線
で示すオーミック電極（例えば、トランジスタのコレク
タ電極）９等を良好に形成することができる。また、半
導体基板１のＡｌとホウ素の拡散層のばらつき即ち第１
及び第２のＰ形半導体領域７、８の深さ及び不純物濃度
のばらつきを十分に許容できるレベルに低減することが
できる。シリコン酸化膜４ａを弗酸によって容易に且つ
完全に除去することができる理由は、上述のように本実
施例の製造方法では、半導体基板の一方の主面に形成さ
れた拡散源膜２がアルミニウムを若干含有するシリコン
酸化膜４ａに変成され、このシリコン酸化膜４ａが弗酸
によって容易に且つ完全に除去することができるためと
考えられる。また、Ａｌとホウ素の拡散層のばらつきが
十分許容できるベルに低減することができる理由は、本
実施例では１２６０℃の熱処理による拡散工程を行う前
に、これよりも低い温度の第１の熱処理を施すことによ
って、Ａｌとシリコンの反応が促進されて、拡散源とに
なるＡｌＳｉとＢ2 Ｏ3 が良好に生成されること、及び
ＡｌＳｉの生成に寄与しなかったＡｌが酸化によってＡ
ｌ2 Ｏ3 となり高温の熱処理によってこれが表面のシリ
コン酸化膜の網目に取り込まれてＡｌを含むシリコン酸
化膜４ａを形成し、このシリコン酸化膜４ａがＡｌの外
方拡散を防止する膜として機能するためと考えられる。
外方拡散とは不純物が目的とする半導体基板１以外に蒸
発して拡散する現象であり、半導体基板１内に形成する
拡散層の不純物濃度や拡散深さにばらつきを生じさせる
原因となるものである。特に、半導体基板１をホルダー
にチヤージして熱処理する場合にはこの外方拡散が生じ
やすいが、本実施例ではＡｌを含むシリコン酸化膜４ａ
がＡｌの外方拡散を防止する膜として機能するのでこの
拡散が生じ難くなっている。また、Ａｌを含むシリコン
酸化膜４ａが半導体基板１の表面に「ふた」として存在
するため、窒素雰囲気中で熱処理した場合にシリコン半
導体基板１とＡｌを含むシリコン酸化膜４ａとの間が還
元雰囲気となり、２Ｂ2 Ｏ3 ＋３Ｓｉ→４Ｂ＋３ＳｉＯ
2 の反応が促進されてホウ素のシリコン半導体基板１へ
の拡散が容易になることもばらつきを防止できる理由の
ひとつと考えられる。 ─────────────────────────────────────────────────────
果を有する。 （１） アルミニウムとホウ素と有機溶剤との混合物か
ら成る不純物源を塗布して、これを乾燥し、拡散すると
いう比較的簡単な製造工程によって、相対的に高不純物
濃度の浅い第１のＰ形半導体領域７とこの領域よりも不
純物濃度が高く且つ深い第２のＰ形半導体領域８とを短
時間で形成することができる。 （２） 半導体基板１の一方の主面に形成されたシリコ
ン酸化膜４ａを弗酸によって容易に且つ完全に除去する
ことができるため、このＰ形半導体領域７に対して点線
で示すオーミック電極（例えば、トランジスタのコレク
タ電極）９等を良好に形成することができる。また、半
導体基板１のＡｌとホウ素の拡散層のばらつき即ち第１
及び第２のＰ形半導体領域７、８の深さ及び不純物濃度
のばらつきを十分に許容できるレベルに低減することが
できる。シリコン酸化膜４ａを弗酸によって容易に且つ
完全に除去することができる理由は、上述のように本実
施例の製造方法では、半導体基板の一方の主面に形成さ
れた拡散源膜２がアルミニウムを若干含有するシリコン
酸化膜４ａに変成され、このシリコン酸化膜４ａが弗酸
によって容易に且つ完全に除去することができるためと
考えられる。また、Ａｌとホウ素の拡散層のばらつきが
十分許容できるベルに低減することができる理由は、本
実施例では１２６０℃の熱処理による拡散工程を行う前
に、これよりも低い温度の第１の熱処理を施すことによ
って、Ａｌとシリコンの反応が促進されて、拡散源とに
なるＡｌＳｉとＢ2 Ｏ3 が良好に生成されること、及び
ＡｌＳｉの生成に寄与しなかったＡｌが酸化によってＡ
ｌ2 Ｏ3 となり高温の熱処理によってこれが表面のシリ
コン酸化膜の網目に取り込まれてＡｌを含むシリコン酸
化膜４ａを形成し、このシリコン酸化膜４ａがＡｌの外
方拡散を防止する膜として機能するためと考えられる。
外方拡散とは不純物が目的とする半導体基板１以外に蒸
発して拡散する現象であり、半導体基板１内に形成する
拡散層の不純物濃度や拡散深さにばらつきを生じさせる
原因となるものである。特に、半導体基板１をホルダー
にチヤージして熱処理する場合にはこの外方拡散が生じ
やすいが、本実施例ではＡｌを含むシリコン酸化膜４ａ
がＡｌの外方拡散を防止する膜として機能するのでこの
拡散が生じ難くなっている。また、Ａｌを含むシリコン
酸化膜４ａが半導体基板１の表面に「ふた」として存在
するため、窒素雰囲気中で熱処理した場合にシリコン半
導体基板１とＡｌを含むシリコン酸化膜４ａとの間が還
元雰囲気となり、２Ｂ2 Ｏ3 ＋３Ｓｉ→４Ｂ＋３ＳｉＯ
2 の反応が促進されてホウ素のシリコン半導体基板１へ
の拡散が容易になることもばらつきを防止できる理由の
ひとつと考えられる。 ─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年５月１２日（１９９９．５．１
２）
２）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００３】この問題を解決するために本願出願人はア
ルミニウムとホウ素と有機溶剤との混合物から成る液状
不純物源を用いたＰ形半導体領域の形成方法を開発し、
これを特願平８−３０３７３９号で特許出願した。この
方法では、まず、シリコン半導体基板の表面に周知のス
ピンナ方法によってアルミニウムとホウ素と有機溶剤と
の混合物から成る液状不純物源を被覆し、次に、このシ
リコン半導体基板に１２０〜１５０℃で３０秒〜１分の
熱処理を施してこの液状不純物源をベーキングして有機
溶剤を蒸発させて拡散源膜を形成する。続いて、このシ
リコン半導体基板に１２６０℃程度の熱処理を施して、
シリコン半導体基板にＡｌ拡散層とホウ素拡散層を形成
する。その後、上記の熱処理によってシリコン半導体基
板の表面に形成されたＡｌを大量に含むシリコン酸化物
やシリコン窒化物などから成る被覆を弗酸でエッチング
除去してから、シリコン半導体基板の表面にオーミック
コンタクト電極等を形成する。
ルミニウムとホウ素と有機溶剤との混合物から成る液状
不純物源を用いたＰ形半導体領域の形成方法を開発し、
これを特願平８−３０３７３９号で特許出願した。この
方法では、まず、シリコン半導体基板の表面に周知のス
ピンナ方法によってアルミニウムとホウ素と有機溶剤と
の混合物から成る液状不純物源を被覆し、次に、このシ
リコン半導体基板に１２０〜１５０℃で３０秒〜１分の
熱処理を施してこの液状不純物源をベーキングして有機
溶剤を蒸発させて拡散源膜を形成する。続いて、このシ
リコン半導体基板に１２６０℃程度の熱処理を施して、
シリコン半導体基板にＡｌ拡散層とホウ素拡散層を形成
する。その後、上記の熱処理によってシリコン半導体基
板の表面に形成されたＡｌを大量に含むシリコン酸化物
やシリコン窒化物などから成る被覆を弗酸でエッチング
除去してから、シリコン半導体基板の表面にオーミック
コンタクト電極等を形成する。
Claims (1)
- 【請求項１】 アルミニウムとホウ素と有機溶剤とを含
む液状不純物源を用意する工程と、 少なくとも表面にＮ形半導体領域を有するシリコン半導
体基板の表面に前記液状不純物源を塗布する工程と、 アルミニウムの拡散温度よりも低い温度で前記液状不純
物源を加熱して前記有機溶剤を蒸発させ、前記半導体基
板の表面に前記アルミニウムとホウ素を含む化合物の層
を形成する工程と、 前記化合物の層を有する前記半導体基板に酸素を含む雰
囲気中で第１の熱処理を施して前記化合物の層を酸化す
る工程と、 前記半導体基板に前記第１の熱処理よりも高い温度で第
２の熱処理を施して、前記半導体基板内にアルミニウム
とホウ素を拡散し、相対的に高い不純物濃度を有する第
１のＰ形半導体領域と前記第１のＰ形半導体領域よりも
低い不純物濃度を有し且つ前記第１のＰ形半導体領域よ
りも深く形成された第２のＰ形半導体領域とを得る工程
とを有していることを特徴とする半導体装置の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11086998A JP3039646B1 (ja) | 1999-03-29 | 1999-03-29 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11086998A JP3039646B1 (ja) | 1999-03-29 | 1999-03-29 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP3039646B1 JP3039646B1 (ja) | 2000-05-08 |
| JP2000286205A true JP2000286205A (ja) | 2000-10-13 |
Family
ID=13902556
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11086998A Expired - Fee Related JP3039646B1 (ja) | 1999-03-29 | 1999-03-29 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3039646B1 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002299274A (ja) * | 2001-04-02 | 2002-10-11 | Sanken Electric Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JP2013093563A (ja) * | 2011-10-04 | 2013-05-16 | Shin Etsu Chem Co Ltd | ホウ素拡散用塗布剤 |
| JP6480087B1 (ja) * | 2018-02-02 | 2019-03-06 | 新電元工業株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
-
1999
- 1999-03-29 JP JP11086998A patent/JP3039646B1/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002299274A (ja) * | 2001-04-02 | 2002-10-11 | Sanken Electric Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JP2013093563A (ja) * | 2011-10-04 | 2013-05-16 | Shin Etsu Chem Co Ltd | ホウ素拡散用塗布剤 |
| JP2017028303A (ja) * | 2011-10-04 | 2017-02-02 | 信越化学工業株式会社 | ホウ素拡散用塗布剤及び半導体デバイスの製造方法 |
| JP6480087B1 (ja) * | 2018-02-02 | 2019-03-06 | 新電元工業株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| WO2019150547A1 (ja) * | 2018-02-02 | 2019-08-08 | 新電元工業株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3039646B1 (ja) | 2000-05-08 |
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|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
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