JP2002299268A

JP2002299268A - シリコンウェーハの製造方法

Info

Publication number: JP2002299268A
Application number: JP2001100846A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Fujiya; 昭一藤弥
Original assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority date: 2001-03-30
Filing date: 2001-03-30
Publication date: 2002-10-11

Abstract

(57)【要約】【課題】第２の熱拡散工程後の基板に酸化膜厚のばら
つきやシート抵抗のばらつきが発生してしまうことを抑
制するシリコンウェーハの製造方法を提供する。【解決手段】非酸化性雰囲気中でボロンをシリコン単
結晶基板（基板１）内に熱拡散させる第１の熱拡散工程
を行う。次に、前記第１の熱拡散工程により前記シリコ
ン単結晶基板１の表面に発生したボロンシリサイドを酸
化してボロンシリケートガラスに変化させる酸化工程を
行う。次に、シリコン単結晶基板１の表面のボロンシリ
ケートガラスを除去する除去工程を行う。次に、前記第
１の熱拡散工程により前記シリコン単結晶基板１内に熱
拡散されたボロンを該シリコン単結晶基板１内により深
く熱拡散させる第２の熱拡散工程を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シリコン単結晶基
板へボロンを熱拡散によりドーピングする、シリコンウ
ェーハの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】シリコン単結晶基板（以下、単に基板）
へボロン（硼素）を拡散させる方法としては、従来よ
り、例えばスピン塗布法やＢＮ法といった方法がある。

【０００３】このうち、スピン塗布法とは、図７に示す
ように、基板１をスピナー装置に投入してボロン化合物
と多価アルコール化合物との反応生成物と溶剤とからな
る塗布液１３を基板１上に塗布し（図７（ａ））、基板
１を回転させることで基板１上の塗布液１３を遠心力に
より基板１全面に均一に広げ（図７（ｂ））、基板１を
酸素含有雰囲気中で焼成することで基板１上にＢ₂Ｏ₃層
１５を形成し（図７（ｃ））、その後の熱処理により基
板１上のＢ₂Ｏ₃層１５から基板１内にボロンを熱拡散さ
せてボロン拡散層１８を形成し（第１の熱拡散工程；い
わゆるデポジション、図７（ｄ））、この熱拡散工程に
より基板１上に形成されるボロンシリサイド層１７とボ
ロンシリケートガラス層１６のうちボロンシリケートガ
ラス層１６をその後のフッ酸処理で除去し（除去工程）
（図７（ｅ））、第１の熱拡散工程で基板１内にボロン
を浅く拡散させて形成したボロン拡散層１８を基板１内
により深く拡散させてボロン拡散層１９を形成する熱処
理（第２の熱拡散工程；いわゆるドライブイン）を行い
（図７（ｆ））、さらに酸化膜１２を除去することによ
ってボロンの拡散された（ボロン拡散層１９を有する）
シリコンウェーハ１０を製造する（図７（ｇ））方法で
ある（特開平４−５３１２７号公報）。なお、上記塗布
液は、例えば、ポリボロンフィルム（ＰＢＦ；東京応化
工業株式会社製）等である。

【０００４】また、ＢＮ法は、熱拡散用のボート上でＢ
Ｎ（窒化硼素）薄板の両側に基板１を配置し、酸素含有
雰囲気中での焼成によりＢＮ薄板表面に生じたＢ₂Ｏ₃を
基板１上に飛散させることでボロン拡散層１８を形成し
（第１の熱拡散工程；いわゆるデポジション、図７
（ｄ））、この熱拡散工程において基板１上に形成され
るボロンシリサイド層１７とボロンシリケートガラス層
１６のうちボロンシリケートガラス層１６をその後のフ
ッ酸処理で除去し（除去工程）（図７（ｅ））、第１の
熱拡散工程で基板１内に浅く拡散させたボロンを基板１
内により深く拡散させてボロン拡散層１９を形成する熱
処理（第２の熱拡散工程；いわゆるドライブイン）を行
い（図７（ｆ））、さらに酸化膜１２を除去することに
よりボロンの拡散された（ボロン拡散層１９を有する）
シリコンウェーハを製造する（図７（ｇ））方法であ
る。

【０００５】なお、上記の各方法において、熱拡散工程
（第１の熱拡散工程および第２の熱拡散工程）は、生産
性向上のため、例えば、間隔を密にしてボートに搭載し
た基板を横型熱拡散炉内に配して行う。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第２の
熱拡散工程後のシリコンウェーハに、酸化膜厚やシート
抵抗の面内ばらつきが発生して問題となることがある。
そこでシート抵抗のばらつきを小さくするために、例え
ば特開平７−１３０６７６号においては、第１の熱拡散
工程を、酸素分圧をもつ不活性ガス雰囲気において行う
方法が提案されている。ところがこの方法では、酸素が
ボロンの拡散を抑制するため、供給する酸素量に応じて
シート抵抗が変化してしまうという問題がある。また、
酸素分圧を高くしすぎると、シート抵抗のばらつきが酸
素を供給しない場合よりもかえって悪化するという問題
もある。さらに、第１の熱拡散工程の温度を変える毎
に、最適な酸素分圧を求める必要がある。

【０００７】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、第２の熱拡散工程後のシリコン
ウェーハに、ボロンシリサイドに起因する酸化膜厚やシ
ート抵抗の面内ばらつきが発生してしまうことを抑制す
ることのできるシリコンウェーハの製造方法を提供す
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明のシリコンウェーハの製造方法は、非酸化性
雰囲気中でボロンをシリコン単結晶基板内に熱拡散させ
る第１の熱拡散工程と、前記第１の熱拡散工程により前
記シリコン単結晶基板の表面に発生したボロンシリサイ
ドを酸化してボロンシリケートガラスに変化させる酸化
工程と、シリコン単結晶基板の表面のボロンシリケート
ガラスを除去する除去工程と、前記第１の熱拡散工程に
より前記シリコン単結晶基板内に熱拡散されたボロンを
該シリコン単結晶基板内により深く熱拡散させる第２の
熱拡散工程と、をこの順に行うことを特徴としている。
本発明によれば、第１の熱拡散工程と、ボロンシリサイ
ドを酸化する酸化工程とを別々の工程として行うので、
第１の熱拡散工程における温度条件が酸化工程に影響を
与えることがない。従って、第１の熱拡散工程の温度条
件を変更しても、酸化工程における酸素分圧を微妙に調
節する必要がなく、酸化膜厚やシート抵抗の面内ばらつ
きを比較的容易に改善することができる。

【０００９】上記の酸化工程は、具体的には、例えば、
ボロンシリサイドを酸素により酸化する工程であり、こ
の際の酸素濃度は、例えば１００％、あるいはほぼ１０
０％であることが望ましい。また、酸化工程を、第１の
熱拡散工程に引き続いて同一熱拡散炉内で行うことで工
程を簡略化できる。特に、第１の熱拡散工程後に熱拡散
炉内を降温する過程で酸化工程を開始すると、より一層
工程を短縮できて効率的である。さらに、酸化工程を行
う時間の長さ（以下、酸化時間ともいう）を、第１の熱
拡散工程により形成されるボロンシリサイドの膜厚に応
じて設定することにより、例えば、予想されるボロンシ
リサイドの膜厚が大きいほど酸化時間を長くすることに
より、適当量の酸化を行うことができる。このようにす
ることで、例えば、酸化が不足することによりボロンシ
リサイド層が残留してしまったり、酸化のし過ぎにより
シリコン層まで過剰に酸化されてしまったりすることを
防止できる。なお、スピン塗布法の場合、「第１の熱拡
散工程により形成されるボロンシリサイドの膜厚」は、
塗布液の膜厚に比例する。従って、塗布液の膜厚に応じ
て酸化時間を予め設定することが好ましい。酸化工程を
行う温度条件は、例えば７５０℃以上８５０℃未満であ
る。

【００１０】なお、具体的に、本発明の酸化工程を適用
して有用であるのは、例えば、スピン塗布法によりボロ
ンの熱拡散を行う場合、すなわち、第１の熱拡散工程の
前に、ボロン化合物と多価アルコール化合物との反応生
成物と溶剤とからなる塗布液をシリコン単結晶基板上に
塗布する塗布工程と、前記塗布液が塗布されたシリコン
単結晶基板を酸素含有雰囲気中で焼成する焼成工程と、
を予めこの順に行っておく場合である。ただし、本発明
はこれに限らず、例えば、ＢＮ法、あるいは、これらの
方法以外でも、第１の熱拡散工程によりボロンシリサイ
ド層が形成されてしまう熱拡散方法全般に適用すること
が可能である。また、除去工程は、例えば、ボロンシリ
ケートガラスを、例えば、フッ酸によりエッチングして
基板から除去する工程である。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明に
係る実施の形態を説明する。本実施の形態では、いわゆ
るスピン塗布法を用いてボロンの拡散を行う場合に、本
発明を適用した例について説明する。本実施の形態は、
図６に示すように、概略、以下の工程を順に行うもので
ある。シリコン単結晶基板１上に、ボロン化合物と多価アル
コール化合物との反応生成物と溶剤とからなる塗布液１
３を塗布する塗布工程（図６（ａ）、図６（ｂ））塗布液塗布後の基板１を、酸素含有雰囲気中で焼成す
る焼成工程（図６（ｃ））非酸化性雰囲気中で、ボロンを基板１内に浅く熱拡散
させる第１の熱拡散工程（図６（ｄ））第１の熱拡散工程により基板１の表面に発生したボロ
ンシリサイド１７を、酸化してボロンシリケートガラス
１７６に変化させる酸化工程（図６（ｅ））基板１の表面のボロンシリケートガラス１７６、１６
を、例えば、フッ酸などによりエッチングして除去する
除去工程（図６（ｆ））第１の熱拡散工程により基板１内に拡散されたボロン
を、該基板１内により深く熱拡散させる第２の熱拡散工
程（いわゆるドライブイン工程；図６（ｇ））基板１表面の酸化膜１２を除去する酸化膜除去工程
（図６（ｈ））

【００１２】そして、概略以上のような工程を順に行う
ことにより、つまり、第１の熱拡散工程後に、本発明の
酸化工程を行い、その後、除去工程以下の工程を行うこ
とにより、第２の熱拡散工程後の基板１の酸化膜厚やシ
ート抵抗の面内均一性を向上させる。「本発明の酸化工
程を行わない場合に、第２の熱拡散工程後の基板の酸化
膜厚やシート抵抗の面内ばらつきが大きい理由」および
「本発明の酸化工程を行うことにより、第２の熱拡散工
程後の基板の酸化膜厚やシート抵抗の面内均一性を向上
できる理由」は、以下の様であると考えられる。

【００１３】＜本発明の酸化工程を行わない場合に、第
２の熱拡散工程後の基板の酸化膜厚やシート抵抗の面内
ばらつきが大きい理由＞第１の熱拡散工程を行うと、基
板１の表面にボロンシリケートガラス（ＢＳＧ）層１６
が形成されるが、このボロンシリケートガラス層１６
と、ボロンの拡散を受けたボロン拡散層１８との間に
は、高濃度のボロンを含有するボロンシリサイド層（別
名ボロンリッチレイヤー（ＢＲＬ））１７が形成される
（図６（ｄ））。このうち、ボロンシリケートガラス層
１６はフッ酸処理（除去工程）により容易に除去できる
のに対し、ボロンシリサイド層１７はフッ酸処理では除
去できないという性質を有している。従って、本発明の
酸化工程を行わない場合、フッ酸処理後の第２の熱処理
工程（ドライブイン）は、ボロンシリサイド層１７を表
面に有したまま行われることとなる。

【００１４】ドライブインを行うために、例えば図１に
示す横型の熱拡散炉３に基板１を投入するには、熱拡散
炉３の蓋４を開ける必要があるが、この蓋４の開放によ
り熱拡散炉内には大気が流入する。たとえ蓋４の開放時
にパージガスを流していても、パージガスよりも冷たい
為に比重の大きな大気が熱拡散炉３の底を這うようにし
て奥の方へ流入し、対流により熱拡散炉３内に広がる。
すると、大気中には酸素、水分がある為、ボロンシリサ
イド層（ＢＲＬ）１７が存在すると以下の（１）式およ
び（２）式に示すような反応が起こる。ＢＲＬ（Ｓｉ_XＢ_Y）＋Ｏ₂→ＳｉＯ₂＋Ｂ₂Ｏ₃・・・（１）Ｂ₂Ｏ₃＋Ｈ₂Ｏ→ＨＢＯ₂・・・（２）（２）式に従って生成されるＨＢＯ₂は、比較的蒸気圧
が高いためにその一部は気化する。

【００１５】ここで、基板１同士の間隔が狭いため、基
板１の中心部ではガスが滞留し、（１）式および（２）
式の反応があまり進行しない。これに対し、基板１の周
縁部では、気化したＨＢＯ₂が雰囲気ガスと伴に効率的
に排気される。気化したＨＢＯ₂が排気されると、ＨＢ
Ｏ₂の分圧の低下分を補うようにＨＢＯ₂の気化が進行
し、（２）式の反応も進行する。その結果、基板１の周
縁部では、ボロンシリサイド層１７が薄くなる。つま
り、基板１の中心部では周縁部に比べてボロンシリサイ
ド層１７が厚いといったように、ボロンシリサイド層１
７の厚さに関して、基板１の面内でのばらつきが発生す
る。

【００１６】そして、ドライブイン中は、熱拡散炉３内
に酸素を流して基板１の表面に酸化膜（ＳｉＯ₂膜）を
形成するが、残存するボロンシリサイド層１７の厚さが
厚いほどシリコンの酸化速度が大きくなる結果、ドライ
ブイン後の酸化膜厚１２が大きくなり、酸化膜厚１２の
面内ばらつきが発生する。さらに、ボロンシリサイド層
１７の残存厚が大きい基板中心部ほど、シート抵抗が下
がる傾向があり、シート抵抗の面内ばらつきが発生す
る。以上要するに、第１の熱拡散工程で基板の表面に形
成されるボロンシリサイド層１７が、第２の熱拡散工程
（ドライブイン）後の基板の品質に悪影響を与えてしま
う。

【００１７】＜本発明の酸化工程を行うことにより、第
２の熱拡散工程後の基板の酸化膜厚やシート抵抗の面内
均一性を向上できる理由＞第１の熱拡散工程後、表面に
ボロンシリサイド層１７が形成された基板１に対し、酸
化工程を行うと、熱拡散炉３の蓋４を開けるまでの間、
熱拡散炉３内には水分が流入しないので、反応は（１）
式のみ進行し、ボロンシリサイド層１７は均一な厚さの
ボロンシリケートガラス１７６に変化する。このボロン
シリケートガラス１７６は、例えば、フッ酸などを用い
てエッチングすることで容易に基板から除去できる。よ
って、酸化工程後に除去工程を行った基板１の表面に
は、ボロンシリサイドが実質的に残留していない状態と
することができる。従って、この除去工程後の基板１に
対し、第２の熱拡散工程を施しても、ボロンシリサイド
層１７に起因して酸化膜厚及びシート抵抗の面内ばらつ
きが発生することがなく、第２の熱拡散工程後の基板１
の酸化膜厚及びシート抵抗の面内均一性が向上する。

【００１８】なお、ドライブイン工程の終わり頃には、
水分を供給してより大きな酸化速度で酸化膜を形成する
場合があるが、この際には、既にボロンシリサイド層は
ほとんど残留しておらず、また、既にある程度形成され
た酸化膜が保護膜として機能するため、酸化膜厚及びシ
ート抵抗の面内ばらつきの原因とはならないと考えられ
る。

【００１９】以下、本発明に係る実施の形態について、
工程毎に詳細に説明する。

【００２０】＜塗布工程＞塗布工程では、基板１上にボ
ロン化合物と多価アルコール化合物との反応生成物と溶
剤とからなる塗布液（ＰＢＦ等）１３を塗布する（図６
（ａ））。次いで、基板１をスピナー装置（図示略）に
投入して板面方向と平行に回転させることで、基板１上
の塗布液１３を遠心力により各基板１全面に均一に広げ
る（図６（ｂ））。

【００２１】＜焼成工程＞焼成工程では、塗布工程後の
基板１が多数枚搭載されたボート２を熱拡散炉３内に入
れ、熱拡散炉３を所定温度に設定し、各基板１を酸素含
有雰囲気中で焼成する。この焼成工程での酸素含有雰囲
気は、具体的には、例えば窒素ベースであり、酸素濃度
が例えば２０％以下の雰囲気である。また、焼成工程で
の温度条件は、例えば４５０〜８００℃、焼成工程の継
続時間は、例えば１０分〜数時間である。この焼成工程
を行うことにより、塗布液１３が酸化されて基板１上に
Ｂ₂Ｏ₃層１５が形成される（図６（ｃ））。

【００２２】＜第１の熱拡散工程＞第１の熱拡散工程で
は、焼成工程後の基板１を非酸化性雰囲気中（例えば、
窒素雰囲気中）で所定時間（例えば、１０分〜２時間）
加熱（例えば、９００℃〜１０００℃；より具体的に
は、例えば９５０℃）することで、基板１内に浅くボロ
ンを熱拡散させてボロン拡散層１８を形成する（図６
（ｄ））。この第１の熱拡散工程を行うことにより、基
板１上にはボロンシリケートガラス層１６が形成される
が、このボロンシリケートガラス層１６と、ボロン拡散
層１８との間には、高濃度のボロンを含有するボロンシ
リサイド層１７が形成される（図６（ｄ））。なお、こ
こで、ボロンシリケートガラス層１６は、以下の（３）
式に示す化学反応式に従って形成され、ボロンシリサイ
ド層１７は、以下の（４）式に示す化学反応式に従って
形成される。Ｂ₂Ｏ₃＋Ｓｉ＋Ｏ₂→Ｂ₂Ｏ₃＋ＳｉＯ₂・・・（３）Ｂ₂Ｏ₃＋Ｓｉ＋Ｏ₂→Ｓｉ_XＢ_Y＋ＳｉＯ₂・・・（４）ここで、（４）式において（Ｘ：Ｙ＝１：４〜１：６）
である。

【００２３】＜酸化工程＞本発明に係る酸化工程では、
第１の熱拡散工程後の基板１上に形成されたボロンシリ
サイド層１７を、例えば酸素により酸化してボロンシリ
ケートガラス層１７６に変化させる（図６（ｅ））。こ
の酸化工程は、例えば、温度条件が、例えば７５０℃〜
８５０℃に設定された酸素雰囲気（例えば、酸素濃度１
００％）中で、所定時間（例えば、８分程度）行う。こ
の酸化工程を行うことにより、基板１上にボロンシリサ
イド層１７が実質的に存在しない状態にすることができ
る。なお、ここで、ボロンシリサイド層１７は、以下の
（５）式に示す化学反応式に従ってボロンシリケートガ
ラス層１７６に変化する。Ｓｉ_XＢ_Y＋ＺＯ₂→Ｙ／２Ｂ₂Ｏ₃＋ＸＳｉＯ₂・・・（５）ここで、（５）式において（Ｘ：Ｚ＝１：４〜２：１
１）である。

【００２４】＜除去工程＞除去工程では、酸化工程後の
基板１を、例えば、フッ酸（ＨＦ）に浸してエッチング
することにより、基板１表面のボロンシリケートガラス
層１６，１７６を除去する（図６（ｆ））。この除去工
程を行うことにより、基板１表面にボロンシリケートガ
ラス層１６，１７６もボロンシリサイド層１７も実質的
に残留していない状態とすることができる。これは、ボ
ロンシリサイド層１７は先の酸化工程でボロンシリケー
トガラス層１７６に変化されており、この変化により新
たに生じたボロンシリケートガラス層１７６は、酸化工
程前から存在するボロンシリケートガラス層１６ととも
に当該除去工程で除去されるためである。

【００２５】＜第２の熱拡散工程＞第２の熱拡散工程は
いわゆるドライブイン工程とも称されるものであり、除
去工程後の基板１を熱拡散炉に入れて所定温度条件で熱
拡散を行う工程である。ここで、第２の熱拡散工程を行
う熱拡散炉としては、第１の熱拡散処理を行う熱拡散炉
３と同一の熱拡散炉を用いることとしても良いし、熱拡
散炉３と同様であるが別個の熱拡散炉を用いることとし
ても良い。この第２の熱拡散工程は、例えば、前期段階
は酸素含有雰囲気で行い、後期段階は酸素および水分含
有雰囲気中で行うこととする。また、温度条件は、例え
ば１１００℃〜１２００℃、継続時間は、例えば１０分
〜数時間とする。この第２の熱拡散工程を行うことによ
り、先の第１の熱拡散工程で基板１内に拡散させたボロ
ン（ボロン拡散層１８内のボロン）を基板１内により深
く拡散させてボロン拡散層１９を形成することができる
とともに、基板１の表面は酸化されてＳｉＯ₂層（酸化
膜層）１２が形成される（図６（ｇ））。このＳｉＯ₂
層は基板１のボロン拡散層１９からボロンが放出するの
を防ぐキャップ膜の役目を果たす。なお、第２の熱拡散
工程を長く行うほど基板１内のボロンの拡散層１９をよ
り深くすることができる。従って、必要に応じて第２の
熱拡散工程の時間を設定することで、ボロンの拡散層１
９が所望の深さの基板１を得ることができる。ここで、
この第２の熱拡散工程を開始する段階での基板１表面に
はボロンシリサイド層１７が実質的に存在しない。よっ
て、この第２の熱拡散工程を施すことにより、ボロンシ
リサイドに起因して、酸化膜厚やシート抵抗の面内ばら
つきが発生してしまうことがない。従って、第２の熱拡
散工程後の酸化膜厚やシート抵抗の面内均一性が良好と
なる。

【００２６】＜酸化膜除去工程＞酸化膜除去工程では、
基板１表面の酸化膜１２を除去する。これにより、ボロ
ンの拡散された（ボロン拡散層１９を有する）シリコン
ウェーハ１０が製造される（図６（ｈ））。

【００２７】なお、以上の各工程のうち、焼成工程、第
１の熱拡散工程、および酸化工程は、例えば図２に示す
ように、一連の工程として行うと良い。すなわち、先
ず、予め焼成時と同じ温度および組成比の雰囲気とされ
た熱拡散炉３に塗布工程後の基板１を投入した後、所定
濃度の酸素の供給を開始して所定時間の焼成工程を行
う。次に、所定時間窒素パージを行って酸素を排気して
から熱拡散炉３を所定温度に昇温し、窒素雰囲気中で第
１の熱拡散工程を所定時間行う。次に、酸化工程を行う
温度まで降温してから熱拡散炉３内への供給ガスを酸素
に切り替え、所定時間の酸化工程を行う。次に、熱拡散
炉３内を再び窒素パージに切り替える一方で、例えば焼
成温度まで降温し、熱拡散炉３から基板１を取り出す。
取り出した基板１に対しては、上記の除去工程を施す。
なお、これら焼成工程、第１の熱拡散工程、および酸化
工程を行うための熱拡散炉３と、第２の熱拡散工程を行
うための熱拡散炉とが別個の場合には、基板１の取り出
し後、引き続き次回バッチの基板１に対し同様の処理を
施すことができる。

【００２８】また、第２の熱拡散工程は、例えば、図３
に示すようにして行うと良い。先ず、予め酸素雰囲気に
された熱拡散炉に、除去工程後の基板１を投入してから
熱拡散炉を酸素雰囲気に保ちながら所定温度に昇温し、
所定濃度の酸素を供給して第２の熱拡散工程の前期段階
を所定時間行い、所定濃度の酸素及び水分を供給して第
２の熱拡散工程の後期段階を所定時間行う。次に、熱拡
散炉内を再び窒素パージに切り替えて酸素（および水
分）を排気する一方で降温し、熱拡散炉から基板１を取
り出す。

【００２９】＜実施例＞次に、具体的な実験結果を示
す。図４及び図５に示すように、本実施例では、基板と
して結晶方位が＜１００＞（抵抗率：８Ω・ｃｍ〜１２
Ω・ｃｍ）のものと、結晶方位が＜１１１＞（抵抗率：
１０Ω・ｃｍ〜２０Ω・ｃｍ）のものとを用いた。基板
の直径は、いずれも５インチ（１２５ｍｍ）であった。

【００３０】そして、これらの基板に対し、以下の条件
で酸化工程を行い、第２の熱拡散工程後のシート抵抗及
び該シート抵抗の面内ばらつきと、除去工程後のボロン
シリサイド（ＢＲＬ）層の膜厚及び該膜厚の面内ばらつ
きとを測定した。

【００３１】すなわち、図４及び図５の（ａ）に示すよ
うに、酸化工程の温度条件は、それぞれ７５０℃、８０
０℃、８５０℃の３条件とし、それぞれの基板タイプお
よび温度条件で、酸化工程の時間（以下、酸化時間）が
０分、３分、５分、８分、１２分の場合について調べた
（図４（ｂ）、（ｃ）、図５（ｂ）、（ｃ）参照）。酸
化工程中の酸素供給量はいずれの場合も５リットル／分
であった。また、いずれの場合も、第１の熱拡散工程後
のシリサイド層の膜厚が約５ｎｍであった。

【００３２】シート抵抗およびボロンシリサイド層の膜
厚の測定は、各条件でそれぞれ３枚の基板をサンプルと
して、各基板の面内の５点（中心及び十字方向の周縁部
４点）で行った。そして、便宜的に、３枚×各５点＝合
計１５点の平均値を、それぞれの条件でのシート抵抗お
よびボロンシリサイド層の膜厚とした。また、便宜的
に、３枚の基板の各々で、以下の（６）式に従って計算
した結果を、それぞれの条件でのシート抵抗の面内ばら
つきとした。｛（ｍａｘ−ｍｉｎ）／（ｍａｘ＋ｍｉｎ）｝×１００（％）・・・（６）ただし、上記の（６）式において、ｍａｘとｍｉｎは、
それぞれ、１つの基板に関するシート抵抗の測定値の最
大値と最小値である。さらに、便宜的に、３枚の基板の
各々で、以下の（７）式に従って計算した結果を、それ
ぞれの条件でのボロンシリサイド層の膜厚の面内ばらつ
きとした。（ｍａｘ−ｍｉｎ）・・・（７）ただし、上記の（７）式において、ｍａｘとｍｉｎは、
それぞれ、１つの基板に関するボロンシリサイド層の膜
厚の測定値の最大値と最小値である。

【００３３】この実験の結果、以下のことが分かる。先
ず図５（ｂ）に示すように、いずれの条件の場合であっ
ても、酸化時間が長くなるに従って、次第に除去工程後
のボロンシリサイド層の膜厚が減少する。より具体的に
は、いずれの条件の場合であっても、８分の酸化時間で
ボロンシリサイド層の膜厚の減少がほぼ収束する。さら
に、図５（ｃ）に示すように、いずれの条件の場合であ
っても元々均一であったボロンシリサイド層の膜厚の面
内ばらつきが、酸化時間を設けることにより一旦増加し
た後、酸化時間が長くなるに従って、再び減少する。具
体的には、いずれの条件の場合であっても、８分の酸化
時間でボロンシリサイド層の膜厚の面内ばらつきの減少
がほぼ収束する。また図４（ｃ）に示すように、いずれ
の条件の場合であっても、酸化時間が長くなるに従っ
て、次第に第２の熱拡散工程後のシート抵抗の面内ばら
つきが減少する（シート抵抗の面内均一性が向上す
る）。より具体的には、いずれの条件の場合であって
も、８分の酸化時間でシート抵抗の面内ばらつきの減少
がほぼ収束する。

【００３４】このような実験結果は、８分以上の酸化工
程を行うことにより、その後の第２の熱拡散工程におい
て実質的に問題とならない程度にまで、ボロンシリサイ
ド層をボロンシリケートガラスに変化させることがで
き、この変化したボロンシリケートガラスはその後の除
去工程により除去できたことを意味すると考えられる。
つまり、本実施例の場合、いずれの温度条件および基板
タイプであっても、８分以上の酸化時間を設けること
で、ボロンシリサイド層の膜厚を十分に低減できるとと
もにボロンシリサイド層の膜厚の面内均一性を十分高め
ることができ、その結果、シート抵抗の面内均一性を十
分高めることができる。

【００３５】以上のように、本発明に係るシリコンウェ
ーハの製造方法によれば、第１の熱拡散工程により基板
１の表面に発生したボロンシリサイドを、酸化工程を行
うことによりボロンシリケートガラスに変化させること
ができるので、このボロンシリケートガラスは、その後
の除去工程で、例えば、フッ酸などを用いてエッチング
することで容易に除去することができる。つまり、酸化
工程を行った後に除去工程を行うことにより、基板１の
表面にはボロンシリケートガラスもボロンシリサイドも
実質的に残されていない状態にできる。従って、除去工
程を行った後で第２の熱拡散工程を行った後の基板１
に、ボロンシリサイドに起因した酸化膜厚やシート抵抗
の面内ばらつきが発生してしまうことがなく、酸化膜厚
やシート抵抗の面内均一性を良好にできる。

【００３６】なお、上記の実施の形態では、酸化工程に
てボロンシリサイドを酸素により酸化する例を示した
が、本発明はこれに限らず酸素以外の酸化性雰囲気中で
酸化工程を行うこととしても良い。また、酸化工程を酸
素濃度１００％の雰囲気中で行うこととしたが、これに
限らず（酸化工程の時間が長引く可能性があるものの）
酸素濃度が略１００％、あるいは、それ未満の酸素濃度
の雰囲気中で酸化工程を行うこととしても良い。さら
に、酸化工程を第１の熱拡散工程に引き続いて行うこと
としたが、これに限らず、例えば第１の熱拡散工程と完
全に分断された工程として酸化工程を行うこととしても
良い。また、上記の実施の形態では、いわゆるスピン塗
布法の場合に本発明の酸化工程を適用する例について説
明したが、本発明はこれに限らず、例えばＢＮ法等スピ
ン塗布法以外の従来公知のボロン拡散方法に本発明の酸
化工程を適用しても同様の効果が得られる。さらに、除
去工程ではフッ酸を用いてボロンシリケートガラスを除
去する例について説明したが、これに限らずその他のエ
ッチング液を用いてボロンシリケートガラスを除去して
も良い。また、第１の熱拡散工程を窒素雰囲気中で行う
こととしたが、これに限らず、例えばアルゴン雰囲気
中、あるいは水素雰囲気中など、窒素以外の非酸化性雰
囲気中で第１の熱拡散工程を行うこととしても良い。さ
らに、第１の熱拡散工程、酸化工程、第２の熱拡散工程
を行う温度範囲はあくまで例示であって、例示した以外
の温度条件でも、本発明と同様の酸化工程を適用するこ
とにより同様の効果が期待できる条件のあることは勿論
である。

【００３７】

【発明の効果】本発明に係るシリコンウェーハの製造方
法によれば、ボロンシリサイドをボロンシリケートガラ
スに変化させる酸化工程を行った後に除去工程を行うこ
とにより、シリコン単結晶基板の表面にはボロンシリケ
ートガラスもボロンシリサイドも実質的に残されていな
い状態にでき、さらにその後、第２の熱拡散工程を行う
ため、この第２の熱拡散工程を行った後の基板には、ボ
ロンシリサイドに起因した酸化膜厚の面内ばらつきやシ
ート抵抗の面内ばらつきが発生してしまうことが抑制さ
れる。従って、酸化膜厚やシート抵抗の面内均一性を良
好にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】内部で熱拡散工程が行われる熱拡散炉を示す正
面断面図である。

【図２】焼成工程、第１の熱拡散工程、および酸化工程
が行われる順序、温度条件、および雰囲気を説明するた
めの図である。

【図３】第２の熱拡散工程が行われる温度条件、および
雰囲気を説明するための図である。

【図４】（ａ）は、（ｂ）および（ｃ）でのマーク
（□、○、△等）と、基板のタイプおよび酸化工程の温
度条件と、の対応を示す図であり、（ｂ）は酸化工程を
行う時間の長さと第２の熱拡散工程（ドライブ）後のシ
ート抵抗との相関を示す図であり、（ｃ）は酸化工程を
行う時間の長さと第２の熱拡散工程（ドライブ）後のシ
ート抵抗の面内ばらつきとの相関を示す図である。

【図５】（ａ）は（ｂ）および（ｃ）でのマーク（□、
○、△等）と基板および熱拡散温度条件との対応を示す
図であり、（ｂ）は酸化工程を行う時間とボロンシリサ
イド層の膜厚との相関を示す図であり、（ｃ）は酸化工
程を行う時間とボロンシリサイド層の膜厚の面内ばらつ
きとの相関を示す図である。

【図６】本発明に係るシリコンウェーハの製造方法を説
明するための一連の工程図である。

【図７】従来の技術を説明するための一連の工程図であ
る。

【符号の説明】

１基板（シリコン単結晶基板）１３塗布液１６ボロンシリケートガラス層（ボロンシリケート）１７ボロンシリサイド層（ボロンシリサイド）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】非酸化性雰囲気中でボロンをシリコン単
結晶基板内に熱拡散させる第１の熱拡散工程と、前記第
１の熱拡散工程により前記シリコン単結晶基板の表面に
発生したボロンシリサイドを酸化してボロンシリケート
ガラスに変化させる酸化工程と、シリコン単結晶基板の
表面のボロンシリケートガラスを除去する除去工程と、
前記第１の熱拡散工程により前記シリコン単結晶基板内
に熱拡散されたボロンを該シリコン単結晶基板内により
深く熱拡散させる第２の熱拡散工程と、をこの順に行う
ことを特徴とするシリコンウェーハの製造方法。
【請求項２】前記酸化工程にて、ボロンシリサイドを
酸素により酸化することを特徴とする請求項１記載のシ
リコンウェーハの製造方法。
【請求項３】前記酸化工程を、酸素濃度１００％の雰
囲気中で行うことを特徴とする請求項２記載のシリコン
ウェーハの製造方法。
【請求項４】前記酸化工程を、前記第１の熱拡散工程
に引き続いて同一熱拡散炉内で行うことを特徴とする請
求項１〜３のいずれかに記載のシリコンウェーハの製造
方法。
【請求項５】前記酸化工程を、前記第１の熱拡散工程
後に降温する過程で開始することを特徴とする請求項４
記載のシリコンウェーハの製造方法。
【請求項６】前記酸化工程を行う時間の長さを、前記
第１の熱拡散工程により形成されるボロンシリサイドの
膜厚に応じて設定することを特徴とする請求項１〜５の
いずれかに記載のシリコンウェーハの製造方法。
【請求項７】前記第１の熱拡散工程の前には、ボロン化合物と多価アルコール化合物との反応生成物と
溶剤とからなる塗布液をシリコン単結晶基板上に塗布す
る塗布工程と、前記塗布液が塗布されたシリコン単結晶基板を、酸素含
有雰囲気中で焼成する焼成工程と、を予めこの順に行っておくことを特徴とする請求項１記
載のシリコンウェーハの製造方法。
【請求項８】前記除去工程にて、フッ酸を用いてボロ
ンシリケートガラスを除去することを特徴とする請求項
１記載のシリコンウェーハの製造方法。
【請求項９】前記第１の熱拡散工程を窒素雰囲気中で
行うことを特徴とする請求項１記載のシリコンウェーハ
の製造方法。