JP2000315660A - 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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- JP2000315660A JP2000315660A JP11121611A JP12161199A JP2000315660A JP 2000315660 A JP2000315660 A JP 2000315660A JP 11121611 A JP11121611 A JP 11121611A JP 12161199 A JP12161199 A JP 12161199A JP 2000315660 A JP2000315660 A JP 2000315660A
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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】 シリコン半導体基体１の上にシリコン酸
化膜２を形成する。シリコン酸化膜２の上にアルミニウ
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
３を塗布し、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９、１０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】 シリコン半導体基体１の上にシリコン酸
化膜２を形成する。シリコン酸化膜２の上にアルミニウ
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
３を塗布し、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９、１０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の被覆を形成し、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、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の被覆を形成し、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、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、シリコン半導体基板の表面にシリコン酸
化膜を形成する工程と、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前記シリコン酸化
物の上に塗布する工程と、前記半導体基板に熱処理を施
して、前記シリコン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クレー
ムに係わるものである。なお、請求項２に示すように、
第１及び第２の熱処理工程を設けることが望ましい。
めの本発明は、シリコン半導体基板の表面にシリコン酸
化膜を形成する工程と、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前記シリコン酸化
物の上に塗布する工程と、前記半導体基板に熱処理を施
して、前記シリコン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クレー
ムに係わるものである。なお、請求項２に示すように、
第１及び第２の熱処理工程を設けることが望ましい。
【０００８】
【発明の効果】本各請求項の発明によれば、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。
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。
【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）〜（Ｆ）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を用意し、この一方の主面に周知の熱酸化方法に
よってシリコン酸化膜２を形成する。次に、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周知のボロン拡散用溶
液に、塩化アルミニウム・六水和物（ＡｌＣｌ3 ・６Ｈ
2 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を用意し、この一方の主面に周知の熱酸化方法に
よってシリコン酸化膜２を形成する。次に、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周知のボロン拡散用溶
液に、塩化アルミニウム・六水和物（ＡｌＣｌ3 ・６Ｈ
2 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。
【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の一方の主面のシリコン酸化
膜２の上に均一に塗布して液状不純物源層３を図１
（Ｂ）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の一方の主面のシリコン酸化
膜２の上に均一に塗布して液状不純物源層３を図１
（Ｂ）に概略的に示すように形成する。
【００１２】次に、図１（Ｂ）に示す不純物源層３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３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
〜１５０℃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（Ｃ）に
示すように半導体基板１の一方の主面のシリコン酸化膜
２の上に主としてＡｌＢ 2 から構成される拡散源膜（高
分子錯体フィルム）４を形成する。
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３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
〜１５０℃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（Ｃ）に
示すように半導体基板１の一方の主面のシリコン酸化膜
２の上に主としてＡｌＢ 2 から構成される拡散源膜（高
分子錯体フィルム）４を形成する。
【００１３】次に、図１（Ｃ）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４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４に酸化が施される。このとき、拡散
源膜４はその厚さ方向の全体が酸化されるのではなく、
図１（Ｄ）に示すように表面側にシリコン酸化膜５が選
択的に形成され、このシリコン酸化膜５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６が形
成され、更にその下側のシリコン酸化膜２との界面にＡ
ｌ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４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４に酸化が施される。このとき、拡散
源膜４はその厚さ方向の全体が酸化されるのではなく、
図１（Ｄ）に示すように表面側にシリコン酸化膜５が選
択的に形成され、このシリコン酸化膜５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６が形
成され、更にその下側のシリコン酸化膜２との界面にＡ
ｌ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（Ｄ）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６とＡｌＳｉ膜７とから成る拡散源
膜からシリコン酸化膜２を介してリコン半導体基板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１×１０15ｃｍ-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７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（Ａｌ2 Ｏ3 ）とから成る化合物層６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６のアルミニウム酸化物（Ａ
ｌ2 Ｏ3 ）は、その下方と上方に形成されたシリコン酸
化膜２及び５の網目構造の中に取り込まれてこのシリコ
ン酸化膜２及び５はアルミニウムを若干含むシリコン酸
化膜８になると考えられる。この結果、図１（Ｅ）に示
すように上記拡散源膜のボロン酸化物（Ｂ2 Ｏ）とアル
ミニウム酸化物（Ａｌ2 Ｏ3 ）とから成る化合物層６、
及びＡｌＳｉ膜７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Ａｌを含むシリコン
酸化膜８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９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１０とが形成される。Ｐ形
半導体領域９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（Ｄ）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６とＡｌＳｉ膜７とから成る拡散源
膜からシリコン酸化膜２を介してリコン半導体基板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１×１０15ｃｍ-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７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（Ａｌ2 Ｏ3 ）とから成る化合物層６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６のアルミニウム酸化物（Ａ
ｌ2 Ｏ3 ）は、その下方と上方に形成されたシリコン酸
化膜２及び５の網目構造の中に取り込まれてこのシリコ
ン酸化膜２及び５はアルミニウムを若干含むシリコン酸
化膜８になると考えられる。この結果、図１（Ｅ）に示
すように上記拡散源膜のボロン酸化物（Ｂ2 Ｏ）とアル
ミニウム酸化物（Ａｌ2 Ｏ3 ）とから成る化合物層６、
及びＡｌＳｉ膜７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Ａｌを含むシリコン
酸化膜８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９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１０とが形成される。Ｐ形
半導体領域９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（Ｅ）の半導体基板１に弗酸で
エッチングを施して、図１（Ｆ）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）８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９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８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（Ｆ）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）８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９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８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
ら成る液状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９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１０
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８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９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）１１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９、１０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８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４がアルミニウムを若干含有するシリコン酸化膜８に
変成され、このシリコン酸化膜８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
レベルに低減することができる理由は、本実施例では１
２６０℃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シリコン酸化膜２及び
５の網目に取り込まれてＡｌを含むシリコン酸化膜８を
形成し、このシリコン酸化膜８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８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８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Ａ
ｌを含むシリコン酸化膜８との間が還元雰囲気となり、
２Ｂ2 Ｏ3 ＋３Ｓｉ→４Ｂ＋３ＳｉＯ2 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
ら成る液状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９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１０
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８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９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）１１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９、１０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８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４がアルミニウムを若干含有するシリコン酸化膜８に
変成され、このシリコン酸化膜８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
レベルに低減することができる理由は、本実施例では１
２６０℃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シリコン酸化膜２及び
５の網目に取り込まれてＡｌを含むシリコン酸化膜８を
形成し、このシリコン酸化膜８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８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８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Ａ
ｌを含むシリコン酸化膜８との間が還元雰囲気となり、
２Ｂ2 Ｏ3 ＋３Ｓｉ→４Ｂ＋３ＳｉＯ2 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８の一部を選択的に除去し、こ
こにオーミック電極１１を形成することができる。 （２） 液状不純物源３をシリコン酸化膜２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１１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９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８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。 （５） 実施例では、第１及び第２の熱処理工程を設け
たが、実質的に単一の熱処理工程とすることができる。
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８の一部を選択的に除去し、こ
こにオーミック電極１１を形成することができる。 （２） 液状不純物源３をシリコン酸化膜２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１１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９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８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。 （５） 実施例では、第１及び第２の熱処理工程を設け
たが、実質的に単一の熱処理工程とすることができる。
【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 シリコン酸化膜 ３ 液状不純物源 ４ 拡散源膜 ８ シリコン酸化膜 ９，１０ 第１及び第２のＰ形半導体領域
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１２年１月２８日（２０００．１．２
８）
８）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正内容】
【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、シリコン半導体基板の表面にシリコン酸化
膜を形成する工程と、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前記シリコン酸化膜
の上に塗布する工程と、前記半導体基板に熱処理を施し
て、前記シリコン半導体基板内に前記シリコン酸化膜を
介して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、前記熱処理によって前記半導体
基板上に生じたアルミニウムを含むシリコン酸化膜を除
去す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。なお、請求項２に示す
ように、第１及び第２の熱処理工程を設けることが望ま
しい。
の本発明は、シリコン半導体基板の表面にシリコン酸化
膜を形成する工程と、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前記シリコン酸化膜
の上に塗布する工程と、前記半導体基板に熱処理を施し
て、前記シリコン半導体基板内に前記シリコン酸化膜を
介して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、前記熱処理によって前記半導体
基板上に生じたアルミニウムを含むシリコン酸化膜を除
去す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。なお、請求項２に示す
ように、第１及び第２の熱処理工程を設けることが望ま
しい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００８】各請求項の発明によれば次の効果を得るこ
とができる.（イ） 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。（ロ） 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
極等を第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等を
形成することができる。
とができる.（イ） 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。（ロ） 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
極等を第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等を
形成することができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１３】次に、図１（Ｃ）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４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４に酸化が施される。このとき、拡散
源膜４はその厚さ方向の全体が酸化されるのではなく、
図１（Ｄ）に示すように表面側にシリコン酸化膜５が選
択的に形成され、このシリコン酸化膜５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６が形
成され、更にその下側のシリコン酸化膜２との界面にＡ
ｌとシリコンとが合金化して成る薄いＡｌＳｉ膜７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４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４に酸化が施される。このとき、拡散
源膜４はその厚さ方向の全体が酸化されるのではなく、
図１（Ｄ）に示すように表面側にシリコン酸化膜５が選
択的に形成され、このシリコン酸化膜５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６が形
成され、更にその下側のシリコン酸化膜２との界面にＡ
ｌとシリコンとが合金化して成る薄いＡｌＳｉ膜７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。
Claims (2)
- 【請求項１】 シリコン半導体基板の表面にシリコン酸
化膜を形成する工程と、 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
状不純物源を前記シリコン酸化物の上に塗布する工程
と、 前記半導体基板に熱処理を施して、前記シリコン半導体
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。 - 【請求項２】 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シリコン酸化膜を形成す
る工程と、 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
を前記シリコン酸化膜の上に塗布する工程と、 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 |
|---|---|---|---|
| JP11121611A JP3053018B1 (ja) | 1999-04-28 | 1999-04-28 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11121611A JP3053018B1 (ja) | 1999-04-28 | 1999-04-28 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP3053018B1 JP3053018B1 (ja) | 2000-06-19 |
| JP2000315660A true JP2000315660A (ja) | 2000-11-14 |
Family
ID=14815550
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11121611A Expired - Fee Related JP3053018B1 (ja) | 1999-04-28 | 1999-04-28 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3053018B1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013153052A (ja) * | 2012-01-25 | 2013-08-08 | Naoetsu Electronics Co Ltd | Ｐ型拡散層用塗布液 |
| JP2014516467A (ja) * | 2011-03-08 | 2014-07-10 | メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 酸化アルミニウムベースの金属配線バリア |
-
1999
- 1999-04-28 JP JP11121611A patent/JP3053018B1/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014516467A (ja) * | 2011-03-08 | 2014-07-10 | メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 酸化アルミニウムベースの金属配線バリア |
| JP2013153052A (ja) * | 2012-01-25 | 2013-08-08 | Naoetsu Electronics Co Ltd | Ｐ型拡散層用塗布液 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3053018B1 (ja) | 2000-06-19 |
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