JP2002538619A - 高度にドーピングされた半導体構造部品の製造方法 - Google Patents
高度にドーピングされた半導体構造部品の製造方法Info
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
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-
- H—ELECTRICITY
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- H01L21/2251—Diffusion into or out of group IV semiconductors
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- H01L21/2255—Diffusion into or out of group IV semiconductors from or through or into an applied layer, e.g. photoresist, nitrides the applied layer comprising oxides only, e.g. P2O5, PSG, H3BO3, doped oxides
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Abstract
(57)【要約】
ウェハ内に少なくとも１個のドーピングされた領域が導入されている半導体構造部品の製造方法であり、その際半導体ウェハ（１）の２つの面の少なくとも一方にドーピング物質を備えた固体のガラス層（２；４；２，３；４，５）を被覆し、更に別の工程で、ウェハを高い温度に加熱し、これによりドーピング物質がガラス層からウェハに深く浸入して、少なくとも１個のドーピングされた領域（１０，１１）を形成し、かつ更に別の工程でガラス層を除去する。本発明の方法は均一な高度にドーピングされた領域の製造に用いられ、その際これらの領域はウェハの両側に導入することができ、異なるドーピング種類であってもよい。
Description
【０００１】 技術の水準 本発明は請求項１の上位概念に記載された半導体構造部品の製造方法から出発
する。半導体構造部品の製造の際にイオン注入、気相堆積法（例えばジボランま
たはＰＯＣｌ３を用いて）、薄膜拡散法を用いて、または液体溶液を使用して半
導体ウェハ内にドーピングされた領域を形成することは知られている。
する。半導体構造部品の製造の際にイオン注入、気相堆積法（例えばジボランま
たはＰＯＣｌ３を用いて）、薄膜拡散法を用いて、または液体溶液を使用して半
導体ウェハ内にドーピングされた領域を形成することは知られている。
【０００２】 発明の利点 これに対して請求項１の特徴部分に記載された本発明の方法は、ドーピングさ
れた領域をきわめて良好な均一性をもって製造することができるという利点を有
する。他の利点として、半導体ウェハの表側および裏側に、異なるドーピング種
類のこの種の均一な領域を、ただ１つの拡散工程で導入することが可能であるこ
とが理解される。更に表側および裏側に異なる高さのドーピング物質濃度を備え
ることが可能である。約１２００〜１２８０℃の範囲の高い温度でのウェハの加
熱およびそれと共にドーピングされた領域を形成するためのドーピング原子のウ
ェハ内部への導入は、有利な方法で、ウェハへのドーピング原子の深く、濃縮し
た導入を保証する。
れた領域をきわめて良好な均一性をもって製造することができるという利点を有
する。他の利点として、半導体ウェハの表側および裏側に、異なるドーピング種
類のこの種の均一な領域を、ただ１つの拡散工程で導入することが可能であるこ
とが理解される。更に表側および裏側に異なる高さのドーピング物質濃度を備え
ることが可能である。約１２００〜１２８０℃の範囲の高い温度でのウェハの加
熱およびそれと共にドーピングされた領域を形成するためのドーピング原子のウ
ェハ内部への導入は、有利な方法で、ウェハへのドーピング原子の深く、濃縮し
た導入を保証する。
【０００３】 請求項２項以下に記載される手段により請求項１に示された方法の有利な構成
および改良が可能である。
および改良が可能である。
【０００４】 化学蒸着法、特に常圧化学蒸着法（ＡＰＣＶＤ、Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ Ｐ
ｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を用
いてウェハ表面のドーピング原子の堆積を実施することが特に有利である。これ
と共にシリコンウェハの溶解限界にまで達するきわめて高いドーピング物質濃度
を達成することが可能である。
ｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を用
いてウェハ表面のドーピング原子の堆積を実施することが特に有利である。これ
と共にシリコンウェハの溶解限界にまで達するきわめて高いドーピング物質濃度
を達成することが可能である。
【０００５】 更にガラス層を被覆したウェハの加熱を酸化雰囲気中で実施することが特に有
利である。これにより、有利な方法でウェハ内部へのドーピング物質の拡散浸入
が許容される時間内で可能になる。
利である。これにより、有利な方法でウェハ内部へのドーピング物質の拡散浸入
が許容される時間内で可能になる。
【０００６】 更にドーピング物質を備えたガラス層を、拡散工程の前に中性ガラス層で被覆
することが有利である。これにより表側および裏側のドーピングの相互の影響も
しくは同時に拡散炉中に配置される種々のウェハのドーピングの相互の影響が信
頼できる方法で阻止される。
することが有利である。これにより表側および裏側のドーピングの相互の影響も
しくは同時に拡散炉中に配置される種々のウェハのドーピングの相互の影響が信
頼できる方法で阻止される。
【０００７】 実施例の説明 本発明の実施態様は図面に示され、以下の説明により詳細に説明する。図１は
ガラス層を被覆したウェハを示し、図２は拡散工程後のウェハを示し、図３はガ
ラス層を除去した後のウェハを示す。
ガラス層を被覆したウェハを示し、図２は拡散工程後のウェハを示し、図３はガ
ラス層を除去した後のウェハを示す。
【０００８】 図１は大きな表面粗面度を有するワイヤーソーで切断した粗製ウェハ１の側面
図を示し、ウェハの表側にｐ−ドーピングされたガラス層２およびウェハの裏側
にｎ−ドーピングされたガラス層４が被覆されている。ドーピングされたガラス
層２および４は中性ガラス層３もしくは５で被覆されている。
図を示し、ウェハの表側にｐ−ドーピングされたガラス層２およびウェハの裏側
にｎ−ドーピングされたガラス層４が被覆されている。ドーピングされたガラス
層２および４は中性ガラス層３もしくは５で被覆されている。
【０００９】 ガラス層２および４はウェハにドーピング物質を堆積するために用いる。製造
は詳しくは以下の工程により実施する。粗製ウェハ１をまず約３８０℃に加熱す
る。これは、搬送ベルトでウェハを順番に他のウェハと一緒に、ガスインジェク
タを備えた加熱室に導入することにより行う。引き続き常圧下で、ＡＰＣＶＤ（
Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ
Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ 常圧化学蒸着）法、すなわち化学蒸着法によりガラス層
を析出する。その際まず、例えば搬送ベルト上を通過すべきガスインジェクタが
ウェハの表面にガスを流動することにより、ウェハの表側をシランガスにさらす
。表側がＢ２Ｈ６の場合はシランガスに混合する。シランが３８０℃の熱いウェ
ハ表面上で分解し、酸素と反応して二酸化珪素を生じる。Ｂ２Ｈ６混合物により
、このガラスはｐ−型のドーピング物質を有する。ガラス層２の成長を約２μｍ
の層厚まで実施する。Ｂ２Ｈ６ガス混合物は、ガラス層が約６質量％のホウ素部
分を有するように選択する。引き続きガラス層を同じシランガスにさらすが、Ｂ ２ Ｈ６を添加しない。これによりガラス層２上に中性ガラス層３が成長する。中
性ガラス層３が約０.５μｍの厚さを有する場合にこの工程を終了する。更に別
の工程でウェハを裏返し、相当して裏側にｎ−ドーピングしたガラス層４を堆積
する（厚さ２μｍ、燐部分約６質量％）。Ｂ２Ｈ６の代わりにＰＨ３をシランガ
スに混合することによりｎ−ドーピングを達成する。引き続き表側と同様に中性
ガラス層５を０.５μｍの厚さで被覆する。
は詳しくは以下の工程により実施する。粗製ウェハ１をまず約３８０℃に加熱す
る。これは、搬送ベルトでウェハを順番に他のウェハと一緒に、ガスインジェク
タを備えた加熱室に導入することにより行う。引き続き常圧下で、ＡＰＣＶＤ（
Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ
Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ 常圧化学蒸着）法、すなわち化学蒸着法によりガラス層
を析出する。その際まず、例えば搬送ベルト上を通過すべきガスインジェクタが
ウェハの表面にガスを流動することにより、ウェハの表側をシランガスにさらす
。表側がＢ２Ｈ６の場合はシランガスに混合する。シランが３８０℃の熱いウェ
ハ表面上で分解し、酸素と反応して二酸化珪素を生じる。Ｂ２Ｈ６混合物により
、このガラスはｐ−型のドーピング物質を有する。ガラス層２の成長を約２μｍ
の層厚まで実施する。Ｂ２Ｈ６ガス混合物は、ガラス層が約６質量％のホウ素部
分を有するように選択する。引き続きガラス層を同じシランガスにさらすが、Ｂ ２ Ｈ６を添加しない。これによりガラス層２上に中性ガラス層３が成長する。中
性ガラス層３が約０.５μｍの厚さを有する場合にこの工程を終了する。更に別
の工程でウェハを裏返し、相当して裏側にｎ−ドーピングしたガラス層４を堆積
する（厚さ２μｍ、燐部分約６質量％）。Ｂ２Ｈ６の代わりにＰＨ３をシランガ
スに混合することによりｎ−ドーピングを達成する。引き続き表側と同様に中性
ガラス層５を０.５μｍの厚さで被覆する。
【００１０】 記載されるシランガス法の代わりに、いわゆるＴＥＯＳ（ＴＥＯＳ＝テトラエ
チルオルトケイ酸塩）法を使用することができ、この方法は同様に常圧下で実施
することができる。この場合にシランガスの代わりにＳｉ（ＯＣ２Ｈ５）４ガス
を使用し、その際ウェハ表面に析出されるテトラエチルオルトケイ酸塩は３８０
℃の熱い表面上で分解し、酸素と反応して二酸化珪素を生じる。この場合にドー
ピングをトリメチル燐酸塩もしくはトリメチルホウ酸塩のガス混合物により行う
。
チルオルトケイ酸塩）法を使用することができ、この方法は同様に常圧下で実施
することができる。この場合にシランガスの代わりにＳｉ（ＯＣ２Ｈ５）４ガス
を使用し、その際ウェハ表面に析出されるテトラエチルオルトケイ酸塩は３８０
℃の熱い表面上で分解し、酸素と反応して二酸化珪素を生じる。この場合にドー
ピングをトリメチル燐酸塩もしくはトリメチルホウ酸塩のガス混合物により行う
。
【００１１】 図２は強度にｐ−ドーピングされた領域１０および強度にｎ−ドーピングされ
た領域１１を有する、拡散工程後のウェハを示す。
た領域１１を有する、拡散工程後のウェハを示す。
【００１２】 ドーピングされたガラス層を堆積した後に行われる拡散工程は、拡散炉中で１
２００〜１２８０℃の温度で、有利には約１２６５℃の温度で行う。その際複数
の同時に処理すべきウェハを直立して保持部材を有する炭化珪素またはポリシリ
コンからなる装置中に配置する。この加熱は約２０〜３０時間、有利には２１時
間維持し、特に酸化雰囲気中で実施する。表面にガラス層の形で堆積したドーピ
ング物質をウェハ内部に導入するための２１時間の拡散時間により、領域１０お
よび１１中の約１〜２×１０１７／ｃｍ２の燐量もしくはホウ素量が達成される
。これはその他の典型的な半導体を使用する場合より高い線量の程度の大きさで
ある。
２００〜１２８０℃の温度で、有利には約１２６５℃の温度で行う。その際複数
の同時に処理すべきウェハを直立して保持部材を有する炭化珪素またはポリシリ
コンからなる装置中に配置する。この加熱は約２０〜３０時間、有利には２１時
間維持し、特に酸化雰囲気中で実施する。表面にガラス層の形で堆積したドーピ
ング物質をウェハ内部に導入するための２１時間の拡散時間により、領域１０お
よび１１中の約１〜２×１０１７／ｃｍ２の燐量もしくはホウ素量が達成される
。これはその他の典型的な半導体を使用する場合より高い線量の程度の大きさで
ある。
【００１３】 拡散工程の選択的構成において、処理すべきウェハを同時に積み重ねることも
可能であり、その際予め行われる酸化アルミニウム粉末の散布により、または薄
膜拡散から公知の中性薄膜を介在することにより、ウェハの直接の相互の接触が
阻止される。
可能であり、その際予め行われる酸化アルミニウム粉末の散布により、または薄
膜拡散から公知の中性薄膜を介在することにより、ウェハの直接の相互の接触が
阻止される。
【００１４】 更に別の工程で、例えば５０％フッ化水素酸を用いて、被覆されたガラス層２
，３，４および５を再び除去し、図３に示される、表側に強度にｐ−ドーピング
された領域１０および裏側に強度にｎ−ドーピングされた領域１１を有する、両
側がドーピングされたウェハ１が生じる。このウェハを、例えば、更に別の工程
で、両側に金属接触部を被覆することにより、高い遮断性のｐ−ｎ−ダイオード
（二層ダイオード）を製造するために使用することができる。金属接触部を製造
するために、例えばウェハの両側に同時に金属層を、まず７０ナノメートルの厚
さのクロム層、引き続き１６０ナノメートルの厚さのニッケル−バナジウム層お
よび１００ナノメートルの厚さの銀層をスパッタする。引き続きウェハを、分割
線に沿って個々のダイオードチップに分割し、その際分割線は場合によりすでに
金属接触部を被覆する前に鋸でひくことによりウェハに挿入される。
，３，４および５を再び除去し、図３に示される、表側に強度にｐ−ドーピング
された領域１０および裏側に強度にｎ−ドーピングされた領域１１を有する、両
側がドーピングされたウェハ１が生じる。このウェハを、例えば、更に別の工程
で、両側に金属接触部を被覆することにより、高い遮断性のｐ−ｎ−ダイオード
（二層ダイオード）を製造するために使用することができる。金属接触部を製造
するために、例えばウェハの両側に同時に金属層を、まず７０ナノメートルの厚
さのクロム層、引き続き１６０ナノメートルの厚さのニッケル−バナジウム層お
よび１００ナノメートルの厚さの銀層をスパッタする。引き続きウェハを、分割
線に沿って個々のダイオードチップに分割し、その際分割線は場合によりすでに
金属接触部を被覆する前に鋸でひくことによりウェハに挿入される。
【００１５】 本発明の方法は二層ダイオードに適しているだけでなく、相当して変更した形
で多層ダイオード、特にサイリスタダイオード（四層ダイオード）および三層ダ
イオード（トランジスタダイオード）を製造するために使用することができる。
特にパワー半導体、例えばパワーダイオードを、達成可能な高いドーピング量に
より簡単かつ信頼できる方法で製造することができる。本発明の方法によりサイ
リスタおよびバイポーラトランジスタを製造することもできる。
で多層ダイオード、特にサイリスタダイオード（四層ダイオード）および三層ダ
イオード（トランジスタダイオード）を製造するために使用することができる。
特にパワー半導体、例えばパワーダイオードを、達成可能な高いドーピング量に
より簡単かつ信頼できる方法で製造することができる。本発明の方法によりサイ
リスタおよびバイポーラトランジスタを製造することもできる。
【図１】 ガラス層を被覆したウェハの図である。
【図２】 拡散工程後のウェハの図である。
【図３】 ガラス層を除去した後のウェハの図である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１３年２月１２日（２００１．２．１２）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 バーバラ ヴィル ドイツ連邦共和国 ヘレンベルク エアホ ールングスハイムシュトラーセ 25／１ (72)発明者 ヘルガ ユッビング ドイツ連邦共和国 ロイトリンゲン ノヴ ァーリスヴェーク ６ (72)発明者 ローラント リーケルト ドイツ連邦共和国 エングスティンゲン ガルテンシュトラーセ 31 (72)発明者 クリスティアン アダムスキー ドイツ連邦共和国 ロイトリンゲン ハン ゼンシュトラーセ １ Ｆターム(参考） 5F005 AH01 BA03 BB03
Claims (12)
- 【請求項１】 ウェハ内に少なくとも１個のドーピングされた領域が導入さ
れている半導体構造部品の製造方法において、 半導体ウェハ（１）の２つの面の少なくとも一方にドーピング物質を備えた固体
のガラス層（２；４；２，３；４，５）を被覆し、 更に別の工程で、ウェハを高い温度に加熱し、これによりドーピング物質がガラ
ス層からウェハに深く浸入して、少なくとも１個のドーピングされた領域（１０
，１１）を形成し、その際ウェハの加熱を約１２００〜約１２８０℃の温度、特
に約１２６５℃の温度まで行い、かつ 更に別の工程でガラス層を除去することを特徴とする半導体構造部品の製造方法
。 - 【請求項２】 ガラス層を化学蒸着法を用いて被覆する請求項１記載の方法
。 - 【請求項３】 化学蒸着法を常圧で行う請求項２記載の方法。
- 【請求項４】 ウェハの加熱を酸化雰囲気中で行う請求項１から３までのい
ずれか１項記載の方法。 - 【請求項５】 約２０〜３０時間、有利には２１時間、温度を維持する請求
項１から４までのいずれか１項記載の方法。 - 【請求項６】 ガラス層をウェハの表側および裏側に被覆し（２，４）、そ
の際ウェハの裏側のドーピング物質が選択的に表側のドーピング物質のドーピン
グ種類に比較して同じかまたは反対のドーピング種類を有する請求項１から５ま
でのいずれか１項記載の方法。 - 【請求項７】 ガラス層が２質量％より多い、特に約３〜６質量％のドーピ
ング物質部分を有する請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。 - 【請求項８】 表側のガラス層のドーピング物質部分が裏側のガラス層のド
ーピング物質部分と異なる請求項６記載の方法。 - 【請求項９】 ガラス層が約２μｍの厚さを有する請求項１から８までのい
ずれか１項記載の方法。 - 【請求項１０】 ガラス層上のウェハを加熱する前に中性ガラス層（３；５
；３，５）を被覆し、その際中性ガラス層をウェハの加熱後にガラス層と一緒に
除去する請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。 - 【請求項１１】 中性ガラス層が約０.５μｍの厚さを有する請求項１０記
載の方法。 - 【請求項１２】 フッ化水素酸を使用してガラス層の除去を行う請求項１か
ら１１までのいずれか１項記載の方法。
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