JP2003218048A - 液状不純物源材料及びこれを使用した拡散領域形成方法 - Google Patents
液状不純物源材料及びこれを使用した拡散領域形成方法Info
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- JP2003218048A JP2003218048A JP2002011080A JP2002011080A JP2003218048A JP 2003218048 A JP2003218048 A JP 2003218048A JP 2002011080 A JP2002011080 A JP 2002011080A JP 2002011080 A JP2002011080 A JP 2002011080A JP 2003218048 A JP2003218048 A JP 2003218048A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 液状不純物源を使用してｎ形拡散領域を良好
に形成することが困難であった。 【解決手段】 半導体基板１上に導電型決定用不純物と
してのリン酸グアニジンと溶媒と増粘剤としての重合度
３００のポリビニルアルコールと水とからなる液状不純
物源材料を塗布して液状不純物源膜２を形成し、これを
乾燥させる。次にリン拡散温度よりも低い温度で加熱
し、しかる後、これよりも高い温度で加熱してリンを半
導体基板１に拡散する。これにより、液状不純物源を使
用してｎ形拡散領域を良好に形成することができる。
に形成することが困難であった。 【解決手段】 半導体基板１上に導電型決定用不純物と
してのリン酸グアニジンと溶媒と増粘剤としての重合度
３００のポリビニルアルコールと水とからなる液状不純
物源材料を塗布して液状不純物源膜２を形成し、これを
乾燥させる。次にリン拡散温度よりも低い温度で加熱
し、しかる後、これよりも高い温度で加熱してリンを半
導体基板１に拡散する。これにより、液状不純物源を使
用してｎ形拡散領域を良好に形成することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリコン半導体基
板にｎ形不純物としてのリンを拡散させるために使用す
る液状不純物源材料、及びこの液状不純物源材料を使用
して半導体基板にｎ形拡散領域を形成する方法に関す
る。
板にｎ形不純物としてのリンを拡散させるために使用す
る液状不純物源材料、及びこの液状不純物源材料を使用
して半導体基板にｎ形拡散領域を形成する方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ダイオード、トランジスタ、サイリスタ
等を製造するために、シリコン半導体基板にｎ型拡散領
域を形成するための不純物源材料としてリンを含む液状
不純物源材料が知られている。これを使用してｎ形不純
物拡散領域を形成する時には、アルコールなどの有機溶
媒にｎ形不純物としてのリンを溶解してなる液状不純物
源を周知のスピンナ方法によってシリコン半導体基板の
表面に塗布して液状不純物被膜を形成し、次に、このシ
リコン半導体基板に１４０〜２００℃程度の熱処理を施
し、この液状不純物被膜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し、続いて、このシリコン半導
体基板に窒素雰囲気中で１２００℃程度の熱処理を施す
ことによって拡散源膜中のリンを半導体基板内に拡散す
る。
等を製造するために、シリコン半導体基板にｎ型拡散領
域を形成するための不純物源材料としてリンを含む液状
不純物源材料が知られている。これを使用してｎ形不純
物拡散領域を形成する時には、アルコールなどの有機溶
媒にｎ形不純物としてのリンを溶解してなる液状不純物
源を周知のスピンナ方法によってシリコン半導体基板の
表面に塗布して液状不純物被膜を形成し、次に、このシ
リコン半導体基板に１４０〜２００℃程度の熱処理を施
し、この液状不純物被膜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し、続いて、このシリコン半導
体基板に窒素雰囲気中で１２００℃程度の熱処理を施す
ことによって拡散源膜中のリンを半導体基板内に拡散す
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のリン
を含む液状不純物源は、アルコールなどの有機溶媒と無
機リン化合物との混合物から成る。ここで、リン化合物
として無機リン化合物を使用するのは、無機リン化合物
が有機溶媒に対して良好に溶解するためである。しか
し、無機リン化合物は吸湿性が高いため、無機リン化合
物と有機溶媒とを混合してなる液状不純物を使用する
と、シリコン半導体基板表面に拡散源膜を安定して形成
できないという問題点があった。即ち、リン化合物の吸
湿により液状不純物源が半導体基板の裏面側まで回り込
んだり、液状不純物被膜をベーキングしてからしばらく
の時間放置するとリン化合物の吸湿によってリンを含む
水滴が拡散源膜の表面に形成されることがあった。こら
の不純物源の回り込みや水滴の発生は、シリコン半導体
基板に均質な拡散領域を安定して形成するにあたって問
題となる。ここで、無機リン化合物としての吸湿性の少
ないものを使用することも考えられるが、この種の吸湿
性の少ない無機リン化合物は水には比較的良好に溶解す
るがアルコールなどの有機溶媒には良好に溶解しないた
め、液状不純物源のリン化合物として使用することはで
きなかった。また、従来方法では、不純物濃度が高く且
つ深い拡散領域を容易に形成することが困難であった。
を含む液状不純物源は、アルコールなどの有機溶媒と無
機リン化合物との混合物から成る。ここで、リン化合物
として無機リン化合物を使用するのは、無機リン化合物
が有機溶媒に対して良好に溶解するためである。しか
し、無機リン化合物は吸湿性が高いため、無機リン化合
物と有機溶媒とを混合してなる液状不純物を使用する
と、シリコン半導体基板表面に拡散源膜を安定して形成
できないという問題点があった。即ち、リン化合物の吸
湿により液状不純物源が半導体基板の裏面側まで回り込
んだり、液状不純物被膜をベーキングしてからしばらく
の時間放置するとリン化合物の吸湿によってリンを含む
水滴が拡散源膜の表面に形成されることがあった。こら
の不純物源の回り込みや水滴の発生は、シリコン半導体
基板に均質な拡散領域を安定して形成するにあたって問
題となる。ここで、無機リン化合物としての吸湿性の少
ないものを使用することも考えられるが、この種の吸湿
性の少ない無機リン化合物は水には比較的良好に溶解す
るがアルコールなどの有機溶媒には良好に溶解しないた
め、液状不純物源のリン化合物として使用することはで
きなかった。また、従来方法では、不純物濃度が高く且
つ深い拡散領域を容易に形成することが困難であった。
【０００４】そこで、本発明の目的は、リンを含む拡散
源膜を容易且つ良好に形成することのできる液状不純物
源材料、及びそれを使用した拡散方法を提供することに
ある。
源膜を容易且つ良好に形成することのできる液状不純物
源材料、及びそれを使用した拡散方法を提供することに
ある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決し、上記
目的を達成するための請求項１の発明は、リン酸グアニ
ジン［Ｈ2Ｎ−Ｃ(＝ＮＨ)−ＮＨ2・Ｈ3ＰＯ4または｛Ｈ
2Ｎ−Ｃ(＝ＮＨ)−ＮＨ2｝2・Ｈ3ＰＯ4］、テトラエチ
ルフォスフォニウムブロマイド［（Ｃ2Ｈ5）4ＰＢ
ｒ］、及びトリス（３−ヒドロキシプロピル）フォスフ
ィンオキサイド［（ＨＯＣ3Ｈ6）3ＰＯ］から選択され
た少なくとも１種のｎ形不純物用有機リン化合物と、水
溶性有機高分子物質から成る増粘剤と、有機溶剤と、水
とから成る液状不純物源材料に係わるものである。
目的を達成するための請求項１の発明は、リン酸グアニ
ジン［Ｈ2Ｎ−Ｃ(＝ＮＨ)−ＮＨ2・Ｈ3ＰＯ4または｛Ｈ
2Ｎ−Ｃ(＝ＮＨ)−ＮＨ2｝2・Ｈ3ＰＯ4］、テトラエチ
ルフォスフォニウムブロマイド［（Ｃ2Ｈ5）4ＰＢ
ｒ］、及びトリス（３−ヒドロキシプロピル）フォスフ
ィンオキサイド［（ＨＯＣ3Ｈ6）3ＰＯ］から選択され
た少なくとも１種のｎ形不純物用有機リン化合物と、水
溶性有機高分子物質から成る増粘剤と、有機溶剤と、水
とから成る液状不純物源材料に係わるものである。
【０００６】上記第１の目的を達成するための請求項３
の発明は、リン酸グアニジン、テトラエチルフォスフォ
ニウムブロマイド、及びトリス（３−ヒドロキシプロピ
ル）フォスフィンオキサイドから選択された少なくとも
１種のｎ形不純物用有機リン化合物と、水溶性有機高分
子物質から成る増粘剤と、有機溶剤と、水とから成る液
状不純物源材料を用意する工程と、シリコン半導体基板
の表面に前記液状不純物源材料を塗布して液状不純物源
膜を形成する工程と、前記液状不純物源膜に対してリン
の拡散温度よりも低い温度の第１の熱処理を施して前記
溶剤及び前記水を蒸発させて前記リン化合物と前記増粘
剤とから成る乾燥状態の不純物源膜を形成する工程と、
前記乾燥状態の不純物源膜を有する前記半導体基板を酸
素を含む雰囲気中で第２の熱処理を施して前記増粘剤及
び前記有機リン化合物の有機物を除去し且つ前記半導体
基板の表面にリンを含むシリコン酸化膜を形成する工程
と、前記リンを含むシリコン酸化膜を有する前記半導体
基板に対して非酸化雰囲気で前記第２の熱処理よりも高
い温度の第３の熱処理を施して前記半導体基板内にリン
を拡散させる工程とを備えている拡散方法に係わるもの
である。
の発明は、リン酸グアニジン、テトラエチルフォスフォ
ニウムブロマイド、及びトリス（３−ヒドロキシプロピ
ル）フォスフィンオキサイドから選択された少なくとも
１種のｎ形不純物用有機リン化合物と、水溶性有機高分
子物質から成る増粘剤と、有機溶剤と、水とから成る液
状不純物源材料を用意する工程と、シリコン半導体基板
の表面に前記液状不純物源材料を塗布して液状不純物源
膜を形成する工程と、前記液状不純物源膜に対してリン
の拡散温度よりも低い温度の第１の熱処理を施して前記
溶剤及び前記水を蒸発させて前記リン化合物と前記増粘
剤とから成る乾燥状態の不純物源膜を形成する工程と、
前記乾燥状態の不純物源膜を有する前記半導体基板を酸
素を含む雰囲気中で第２の熱処理を施して前記増粘剤及
び前記有機リン化合物の有機物を除去し且つ前記半導体
基板の表面にリンを含むシリコン酸化膜を形成する工程
と、前記リンを含むシリコン酸化膜を有する前記半導体
基板に対して非酸化雰囲気で前記第２の熱処理よりも高
い温度の第３の熱処理を施して前記半導体基板内にリン
を拡散させる工程とを備えている拡散方法に係わるもの
である。
【０００７】なお、請求項２に示すように、前記増粘剤
は、重合度が５００〜２０００のポリビニルアルコー
ル、ポリＮ−ビニルアセトアミド、ポリＮ−ビニルホル
ムアミド、ポリアミジン、ポリアミン、カルボキシメチ
ルセルロース・アンモニウム塩、ポリアクリル酸及びポ
リアクリルアミドから選択された少なくとも１種である
ことが望ましい。
は、重合度が５００〜２０００のポリビニルアルコー
ル、ポリＮ−ビニルアセトアミド、ポリＮ−ビニルホル
ムアミド、ポリアミジン、ポリアミン、カルボキシメチ
ルセルロース・アンモニウム塩、ポリアクリル酸及びポ
リアクリルアミドから選択された少なくとも１種である
ことが望ましい。
【０００８】各請求項の発明における溶剤は、リン化合
物と膨潤した増粘剤との両方を溶解させることができる
ものから選択される。これ等の条件を満足する溶剤とし
て例えば、メタノール、エタノール、２−プロパノー
ル、２−メトキシエタノール等のアルコール系物質、又
はエチレングリコール、プロピレングリコール等のグリ
コール系物質がある。
物と膨潤した増粘剤との両方を溶解させることができる
ものから選択される。これ等の条件を満足する溶剤とし
て例えば、メタノール、エタノール、２−プロパノー
ル、２−メトキシエタノール等のアルコール系物質、又
はエチレングリコール、プロピレングリコール等のグリ
コール系物質がある。
【０００９】
【発明の効果】各請求項の発明は次の効果を有する。
（１） 本発明に従うｎ形不純物用の有機リン化合物
は、水溶性を有し、且つ増粘剤に対して良好な相溶性を
有する。従って、有機リン化合物が増粘剤に対して均一
に混合され、安定且つ均一の不純物源膜を形成すること
ができ、均質な不純物拡散領域を安定的に得ることがで
きる。 （２） 増粘剤の働きで液状不純物源材料の半導体基板
の裏面側への回り込みを防止することができる。 （３） 液状不純物源材料における有機リン化合物の混
合割合を高めることができ、不純物濃度の高いリン拡散
領域を形成することができる。請求項２の発明で特定さ
れている増粘剤を使用すると、スピンナ方法による液状
不純物源材料の塗布において、シリコン半導体基板の線
速度の低い中央部と線速度の高い外周部との間の粘度差
が小さくなり、液状不純物源膜の厚さの均一性が良くな
る。また、請求項２の発明の増粘剤を使用すると、シリ
コン半導体基板に対する濡れ性が良くなり、均一な厚さ
の液状不純物源膜を形成することができる。また、請求
項２の発明に従う増粘剤を使用すると、有機リン化合物
の塩析を防止した溶解度を高くすることができ、高濃度
のｎ形拡散領域の形成が可能になる。
は、水溶性を有し、且つ増粘剤に対して良好な相溶性を
有する。従って、有機リン化合物が増粘剤に対して均一
に混合され、安定且つ均一の不純物源膜を形成すること
ができ、均質な不純物拡散領域を安定的に得ることがで
きる。 （２） 増粘剤の働きで液状不純物源材料の半導体基板
の裏面側への回り込みを防止することができる。 （３） 液状不純物源材料における有機リン化合物の混
合割合を高めることができ、不純物濃度の高いリン拡散
領域を形成することができる。請求項２の発明で特定さ
れている増粘剤を使用すると、スピンナ方法による液状
不純物源材料の塗布において、シリコン半導体基板の線
速度の低い中央部と線速度の高い外周部との間の粘度差
が小さくなり、液状不純物源膜の厚さの均一性が良くな
る。また、請求項２の発明の増粘剤を使用すると、シリ
コン半導体基板に対する濡れ性が良くなり、均一な厚さ
の液状不純物源膜を形成することができる。また、請求
項２の発明に従う増粘剤を使用すると、有機リン化合物
の塩析を防止した溶解度を高くすることができ、高濃度
のｎ形拡散領域の形成が可能になる。
【００１０】次に、図１を参照して本発明の実施形態を
説明する。
説明する。
【００１１】図１（Ａ）〜（Ｇ）は、本発明の１実施形
態に係わる半導体装置としてのダイオードの製造方法を
工程順に説明するための図である。なお、図１（Ｇ）に
はダイオードが示されているが、トランジスタ、サイリ
スタ等の半導体装置におけるｎ形拡散領域の形成にも本
発明を適用することができる。
態に係わる半導体装置としてのダイオードの製造方法を
工程順に説明するための図である。なお、図１（Ｇ）に
はダイオードが示されているが、トランジスタ、サイリ
スタ等の半導体装置におけるｎ形拡散領域の形成にも本
発明を適用することができる。
【００１２】まず、図１（Ａ）に示すｐ形半導体基板１
を用意すると共に、液状不純物源材料を用意する。な
お、半導体基板１は、ｐ＋ｐｎ形ダイオードを形成する
ために裏面側にｐ＋半導体領域を有するものであっても
よい。また、トランジスタを形成する場合には、半導体
基板１として裏面側にｎ形半導体領域を有するものを使
用する。
を用意すると共に、液状不純物源材料を用意する。な
お、半導体基板１は、ｐ＋ｐｎ形ダイオードを形成する
ために裏面側にｐ＋半導体領域を有するものであっても
よい。また、トランジスタを形成する場合には、半導体
基板１として裏面側にｎ形半導体領域を有するものを使
用する。
【００１３】液状不純物源材料として、
水溶性有機リン化合物 ５〜３０重量％
増粘剤 ５〜２５重量％
有機溶剤 ５〜２５重量％
水 残部
の合計で１００重量％となるものを使用することが望ま
しい。
しい。
【００１４】液状不純物源材料の重量％で示す組成のよ
り好ましい例は次の通りである。 有機リン化合物としてのリン酸グアニジン ：１０〜２
２重量％ 増粘剤としての重合度２００〜４００、好ましくは３０
０のポリビニルアルコール ：１０〜２０重量％ 有機溶剤としてのプロピレングリコール ：１０〜２５
重量％ 水 ：残部
り好ましい例は次の通りである。 有機リン化合物としてのリン酸グアニジン ：１０〜２
２重量％ 増粘剤としての重合度２００〜４００、好ましくは３０
０のポリビニルアルコール ：１０〜２０重量％ 有機溶剤としてのプロピレングリコール ：１０〜２５
重量％ 水 ：残部
【００１５】上記組成の液状不純物源材料を作製する時
には、重合度３００のポリビニルアルコールをプロピレ
ングリコール及び水に溶解したものを作り、ここにリン
酸グアニジンを溶解する。重合度が２００〜４５０、よ
り好ましくは２５０〜３５０の範囲のポリビニルアルコ
ールを増粘剤として使用し、且つ極性の強いリン酸グア
ニジンを有機リン化合物として使用すると、液状不純物
源材料におけるリン酸グアニジンの濃度即ち割合を２２
重量％（リン濃度にしてリン酸二水素アンモニウムの場
合の１．５倍）まで高めることができる。また、液状不
純物源材料における増粘剤の濃度即ち割合を１５重量％
以上（重合度が５００〜２０００のポリビニルアルコー
ルを使用した場合の約１．５倍以上）にすることができ
る。
には、重合度３００のポリビニルアルコールをプロピレ
ングリコール及び水に溶解したものを作り、ここにリン
酸グアニジンを溶解する。重合度が２００〜４５０、よ
り好ましくは２５０〜３５０の範囲のポリビニルアルコ
ールを増粘剤として使用し、且つ極性の強いリン酸グア
ニジンを有機リン化合物として使用すると、液状不純物
源材料におけるリン酸グアニジンの濃度即ち割合を２２
重量％（リン濃度にしてリン酸二水素アンモニウムの場
合の１．５倍）まで高めることができる。また、液状不
純物源材料における増粘剤の濃度即ち割合を１５重量％
以上（重合度が５００〜２０００のポリビニルアルコー
ルを使用した場合の約１．５倍以上）にすることができ
る。
【００１６】次に、この液状不純物源材料を周知のスピ
ンナ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膜２を図１（Ｂ）に概略的に示すよ
うに形成する。本実施形態に従う重合度３００のポリビ
ニルアルコールを使用すると、スピンナ法によってシリ
コン半導体基板１を３０００〜４０００ｒｐｍで回転し
た時に生じる半導体基板１の中央部の回転線速度と外周
部の回転線速度との速度差による粘性の変化が少なくな
る。即ち、液状不純物源材料の粘度のずり速度依存性が
小さくなる。ずり速度依存性とは、非ニュートン流体に
おいて塗布速度が大きいと、粘性が低下して薄く塗布さ
れる現象である。
ンナ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膜２を図１（Ｂ）に概略的に示すよ
うに形成する。本実施形態に従う重合度３００のポリビ
ニルアルコールを使用すると、スピンナ法によってシリ
コン半導体基板１を３０００〜４０００ｒｐｍで回転し
た時に生じる半導体基板１の中央部の回転線速度と外周
部の回転線速度との速度差による粘性の変化が少なくな
る。即ち、液状不純物源材料の粘度のずり速度依存性が
小さくなる。ずり速度依存性とは、非ニュートン流体に
おいて塗布速度が大きいと、粘性が低下して薄く塗布さ
れる現象である。
【００１７】本実施形態では、リン酸グアニジンに増粘
剤が付加されているので、液状不純物源膜２の保存安定
性が良く、時間が経過しても半導体基板１の裏面までに
液状不純物源材料が回り込まない。また、液状不純物源
材料に増粘剤が含まれているので、半導体基板１の上に
液状不純物源膜２を比較的厚く形成することができる。
また、液状不純物源材料を上記組成にすることにより、
液状不純物源膜２を塗布むらの少ないほぼ均一厚みに形
成することができる。
剤が付加されているので、液状不純物源膜２の保存安定
性が良く、時間が経過しても半導体基板１の裏面までに
液状不純物源材料が回り込まない。また、液状不純物源
材料に増粘剤が含まれているので、半導体基板１の上に
液状不純物源膜２を比較的厚く形成することができる。
また、液状不純物源材料を上記組成にすることにより、
液状不純物源膜２を塗布むらの少ないほぼ均一厚みに形
成することができる。
【００１８】次に、図１（Ｂ）に示す不純物源膜２を形
成した半導体基板１をホットプレート（ヒートプレー
ト）上に配置し、この不純物源膜２を伴った半導体基板
１に対してリンの拡散温度よりも低い１４０〜２００℃
の温度で３０〜６０秒間の第１の熱処理を施して、液状
不純物膜２に含まれる溶剤及び水を蒸発させ、図１
（Ｃ）に示すように半導体基板１の一方の主面にリン化
合物と増粘剤とを含む乾燥状態の高分子物質膜から成る
不純物源膜３を形成する。この乾燥処理は空気中で行
う。
成した半導体基板１をホットプレート（ヒートプレー
ト）上に配置し、この不純物源膜２を伴った半導体基板
１に対してリンの拡散温度よりも低い１４０〜２００℃
の温度で３０〜６０秒間の第１の熱処理を施して、液状
不純物膜２に含まれる溶剤及び水を蒸発させ、図１
（Ｃ）に示すように半導体基板１の一方の主面にリン化
合物と増粘剤とを含む乾燥状態の高分子物質膜から成る
不純物源膜３を形成する。この乾燥処理は空気中で行
う。
【００１９】次に、図１（Ｃ）に示す不純物源膜３を有
する半導体基板１を石英又はＳｉＣ（シリコンカーバイ
ト）等から構成される半導体基板拡散用ホルダーにチャ
ージした後に、これを石英又はＳｉＣ等から構成される
プロセスチューブ内に入れて所定の温度プロフィルの第
２の熱処理を施す。即ち、チューブ内に酸素を導入して
チューブ内を酸素雰囲気とした状態で拡散温度（１２６
０℃）よりも低い約１０００℃の温度まで半導体基板１
の温度を徐々に高くし、この状態を３０〜１００分間保
つ。酸素雰囲気即ち酸化性雰囲気で不純物源膜３を加熱
することにより、図１（Ｄ）に示すリンを含むシリコン
酸化膜４が生成される。この第２の熱処理によって増粘
剤及び有機リン化合物の有機物が熱分解及び燃焼し、除
去される。
する半導体基板１を石英又はＳｉＣ（シリコンカーバイ
ト）等から構成される半導体基板拡散用ホルダーにチャ
ージした後に、これを石英又はＳｉＣ等から構成される
プロセスチューブ内に入れて所定の温度プロフィルの第
２の熱処理を施す。即ち、チューブ内に酸素を導入して
チューブ内を酸素雰囲気とした状態で拡散温度（１２６
０℃）よりも低い約１０００℃の温度まで半導体基板１
の温度を徐々に高くし、この状態を３０〜１００分間保
つ。酸素雰囲気即ち酸化性雰囲気で不純物源膜３を加熱
することにより、図１（Ｄ）に示すリンを含むシリコン
酸化膜４が生成される。この第２の熱処理によって増粘
剤及び有機リン化合物の有機物が熱分解及び燃焼し、除
去される。
【００２０】次に、温度を１０００℃に保って雰囲気を
酸化性雰囲気から窒素（Ｎ2 ）雰囲気（非酸化性雰囲
気）に置き換えた後に、図１（Ｄ）の半導体基板１に１
２６０℃の熱処理（第３の熱処理）を所定時間（例えば
１０時間）施してリンを含むシリコン酸化膜４からリン
を半導体基板１に拡散させ、図１（Ｅ）に示すリン拡散
領域から成るｎ＋形半導体領域５を得る。なお、半導体
基板１にはｐ形半導体領域１ａが残存し、ｐｎ接合が形
成される。
酸化性雰囲気から窒素（Ｎ2 ）雰囲気（非酸化性雰囲
気）に置き換えた後に、図１（Ｄ）の半導体基板１に１
２６０℃の熱処理（第３の熱処理）を所定時間（例えば
１０時間）施してリンを含むシリコン酸化膜４からリン
を半導体基板１に拡散させ、図１（Ｅ）に示すリン拡散
領域から成るｎ＋形半導体領域５を得る。なお、半導体
基板１にはｐ形半導体領域１ａが残存し、ｐｎ接合が形
成される。
【００２１】次に、図１（Ｅ）の半導体基板１に弗酸又
はこれを主成分とする弗酸系エッチング液でエッチング
を施して、半導体基板１の一方の主面に残存したリンを
含むシリコン酸化膜４ａを除去して、図１（Ｆ）に示す
ように半導体基板１の一方の主面にｎ形半導体領域５を
露出させる。本実施形態では、上述のようにシリコン半
導体基板１の一方の主面が窒化されることがないため、
半導体基板１の一方の主面に形成されたリンを含むシリ
コン酸化膜４ａから成る残渣被膜を容易に完全に除去す
ることができる。
はこれを主成分とする弗酸系エッチング液でエッチング
を施して、半導体基板１の一方の主面に残存したリンを
含むシリコン酸化膜４ａを除去して、図１（Ｆ）に示す
ように半導体基板１の一方の主面にｎ形半導体領域５を
露出させる。本実施形態では、上述のようにシリコン半
導体基板１の一方の主面が窒化されることがないため、
半導体基板１の一方の主面に形成されたリンを含むシリ
コン酸化膜４ａから成る残渣被膜を容易に完全に除去す
ることができる。
【００２２】次に、図１（Ｇ）に示すようにｎ形半導体
領域５の上に第１の金属オーミック電極６を形成し、ｐ
形半導体領域１ａに第２の金属オーミック電極７を形成
する。なお、図１（Ｇ）では省略されているが、ｐ形半
導体領域１ａに必要に応じてｐ＋形半導体領域を形成
し、ここに第２の金属オーミック電極７を形成すること
ができる。
領域５の上に第１の金属オーミック電極６を形成し、ｐ
形半導体領域１ａに第２の金属オーミック電極７を形成
する。なお、図１（Ｇ）では省略されているが、ｐ形半
導体領域１ａに必要に応じてｐ＋形半導体領域を形成
し、ここに第２の金属オーミック電極７を形成すること
ができる。
【００２３】本実施形態によれば次の効果を得ることが
できる。 （１） 極性の強い有機リン化合物であるリン酸グアニ
ジン等を使用しているので、シリコン半導体基板１の主
面がラップ面、ミラー面、バックグラインド面などであ
っても液状不純物源材料の良好な濡れ性を確保でき、均
一な厚みの拡散領域５を形成できる。 （２） 有機リン化合物を使用しているので、増粘剤の
有機ポリマーとの相溶性が良好であり、増粘剤に均一に
リン化合物が分散した液状不純物源膜２及び乾燥不純物
源膜４を得ることが可能となり、均一且つ良好な拡散領
域５を形成できる。 （３） ずり速度依存性の小さい低重合度のポリビニル
アルコールを増粘剤として使用しているため、スピンナ
法で形成した液状不純物源膜３の基板１内での厚みのバ
ラツキが小さくなり、拡散後の基板１内の不純物濃度及
び拡散の深さのバラツキを±５％以下にすることができ
る。 （４） ポリビニルアルコールの重合度を小さくし、有
機リン化合物であるリン酸グアニジンを使用すること
で、非常に塩析しにくい組み合わせとなり、固溶限に近
い高濃度にリンを含めることが可能になり、表面不純物
濃度が１０２０ｃｍ−３のように高濃度で且つ１００μ
ｍ以上の深さを有するｎ形拡散領域５を形成することが
可能である。 （５） 増粘剤及び有機リン化合物の割合を広い範囲で
変えることができるので、ｎ形拡散領域５の不純物濃度
及び拡散深さの調整を容易に行うことが可能である。例
えば、有機リン化合物及び増粘剤の割合を最大とする
と、従来の不純物源に比較して拡散領域５の不純物濃度
を約１．８倍まで向上できる。 （６） ポリマー（ポリビニルアルコール）から成る増
粘剤によって粘度を調整できるので、液状不純物源材料
の半導体基板１の裏面側への回り込みを防ぐことができ
る。 （７） 拡散後に半導体基板１の表面に残存したものを
弗酸にて容易に除去することができる。
できる。 （１） 極性の強い有機リン化合物であるリン酸グアニ
ジン等を使用しているので、シリコン半導体基板１の主
面がラップ面、ミラー面、バックグラインド面などであ
っても液状不純物源材料の良好な濡れ性を確保でき、均
一な厚みの拡散領域５を形成できる。 （２） 有機リン化合物を使用しているので、増粘剤の
有機ポリマーとの相溶性が良好であり、増粘剤に均一に
リン化合物が分散した液状不純物源膜２及び乾燥不純物
源膜４を得ることが可能となり、均一且つ良好な拡散領
域５を形成できる。 （３） ずり速度依存性の小さい低重合度のポリビニル
アルコールを増粘剤として使用しているため、スピンナ
法で形成した液状不純物源膜３の基板１内での厚みのバ
ラツキが小さくなり、拡散後の基板１内の不純物濃度及
び拡散の深さのバラツキを±５％以下にすることができ
る。 （４） ポリビニルアルコールの重合度を小さくし、有
機リン化合物であるリン酸グアニジンを使用すること
で、非常に塩析しにくい組み合わせとなり、固溶限に近
い高濃度にリンを含めることが可能になり、表面不純物
濃度が１０２０ｃｍ−３のように高濃度で且つ１００μ
ｍ以上の深さを有するｎ形拡散領域５を形成することが
可能である。 （５） 増粘剤及び有機リン化合物の割合を広い範囲で
変えることができるので、ｎ形拡散領域５の不純物濃度
及び拡散深さの調整を容易に行うことが可能である。例
えば、有機リン化合物及び増粘剤の割合を最大とする
と、従来の不純物源に比較して拡散領域５の不純物濃度
を約１．８倍まで向上できる。 （６） ポリマー（ポリビニルアルコール）から成る増
粘剤によって粘度を調整できるので、液状不純物源材料
の半導体基板１の裏面側への回り込みを防ぐことができ
る。 （７） 拡散後に半導体基板１の表面に残存したものを
弗酸にて容易に除去することができる。
【００２４】
【変形例】本発明は上記実施形態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） 窒素雰囲気の代わりにアルゴン等の非酸化性雰
囲気で不純物を拡散することができる。 （２） 液状不純物源を半導体基板１の特定領域即ち拡
散予定領域のみに塗布することができる。 （３） オーミック電極６の代わりにシヨットキバリア
電極、ＦＥＴのゲート絶縁膜等をｎ形半導体領域５の表
面に形成することができる。 （４） フッ素界面活性剤を添加することにより、半導
体基板に対する濡れ性を向上することができる。
く、例えば次の変形が可能なものである。 （１） 窒素雰囲気の代わりにアルゴン等の非酸化性雰
囲気で不純物を拡散することができる。 （２） 液状不純物源を半導体基板１の特定領域即ち拡
散予定領域のみに塗布することができる。 （３） オーミック電極６の代わりにシヨットキバリア
電極、ＦＥＴのゲート絶縁膜等をｎ形半導体領域５の表
面に形成することができる。 （４） フッ素界面活性剤を添加することにより、半導
体基板に対する濡れ性を向上することができる。
【図１】本発明の１実施形態に従う半導体装置を製造工
程順に示す概略断面図である。
程順に示す概略断面図である。
１ ｐ形半導体基板
２ リン酸グアニジンを含む液状不純物源膜
３ 乾燥不純物源膜
４ リンを含むシリコン酸化膜
５ ｎ形半導体領域
Claims (3)
- 【請求項１】 シリコン半導体基板にｎ形不純物を拡散
する時に使用する液状不純物源材料であって、 リン酸グアニジン、テトラエチルフォスフォニウムブロ
マイド、及びトリス（３−ヒドロキシプロピル）フォス
フィンオキサイドから選択された少なくとも１種のｎ形
不純物用有機リン化合物と、 水溶性有機高分子物質から成る増粘剤と、 有機溶剤と、 水とから成る液状不純物源材料。 - 【請求項２】 前記増粘剤は、重合度が５００〜２００
０のポリビニルアルコール、ポリＮ−ビニルアセトアミ
ド、ポリＮ−ビニルホルムアミド、ポリアミジン、ポリ
アミン、カルボキシメチルセルロース・アンモニウム
塩、ポリアクリル酸及びポリアクリルアミドから選択さ
れた少なくとも１種であることを特徴とする請求項１記
載の液状不純物源材料。 - 【請求項３】 リン酸グアニジン、テトラエチルフォス
フォニウムブロマイド、及びトリス（３−ヒドロキシプ
ロピル）フォスフィンオキサイドから選択された少なく
とも１種のｎ形不純物用有機リン化合物と、 水溶性有機高分子物質から成る増粘剤と、 有機溶剤と、 水とから成る液状不純物源材料を用意する工程と、 シリコン半導体基板の表面に前記液状不純物源材料を塗
布して液状不純物源膜を形成する工程と、 前記液状不純物源膜に対してリンの拡散温度よりも低い
温度の第１の熱処理を施して前記溶剤及び前記水を蒸発
させて前記リン化合物と前記増粘剤とから成る乾燥状態
の不純物源膜を形成する工程と、 前記乾燥状態の不純物源膜を有する前記半導体基板に対
して酸素を含む雰囲気中で第２の熱処理を施して前記増
粘剤及び前記有機リン化合物の有機物を除去し且つ前記
半導体基板の表面にリンを含むシリコン酸化膜を形成す
る工程と、 前記リンを含むシリコン酸化膜を有する前記半導体基板
に対して非酸化雰囲気で前記第２の熱処理よりも高い温
度の第３の熱処理を施して前記半導体基板内にリンを拡
散させる工程とを備えていることを特徴とする拡散領域
形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002011080A JP2003218048A (ja) | 2002-01-21 | 2002-01-21 | 液状不純物源材料及びこれを使用した拡散領域形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002011080A JP2003218048A (ja) | 2002-01-21 | 2002-01-21 | 液状不純物源材料及びこれを使用した拡散領域形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003218048A true JP2003218048A (ja) | 2003-07-31 |
Family
ID=27648641
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002011080A Pending JP2003218048A (ja) | 2002-01-21 | 2002-01-21 | 液状不純物源材料及びこれを使用した拡散領域形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003218048A (ja) |
Cited By (3)
| 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 |
| WO2009131845A2 (en) * | 2008-04-25 | 2009-10-29 | Innovalight, Inc. | Junction formation on wafer substrates using group iv nanoparticles |
| JP5375821B2 (ja) * | 2008-03-21 | 2013-12-25 | 信越化学工業株式会社 | 拡散用リンペースト及びそれを利用した太陽電池の製造方法 |
-
2002
- 2002-01-21 JP JP2002011080A patent/JP2003218048A/ja active Pending
Cited By (5)
| 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 |
| JP5375821B2 (ja) * | 2008-03-21 | 2013-12-25 | 信越化学工業株式会社 | 拡散用リンペースト及びそれを利用した太陽電池の製造方法 |
| WO2009131845A2 (en) * | 2008-04-25 | 2009-10-29 | Innovalight, Inc. | Junction formation on wafer substrates using group iv nanoparticles |
| WO2009131845A3 (en) * | 2008-04-25 | 2010-04-01 | Innovalight, Inc. | Junction formation on wafer substrates using group iv nanoparticles |
| US7923368B2 (en) | 2008-04-25 | 2011-04-12 | Innovalight, Inc. | Junction formation on wafer substrates using group IV nanoparticles |
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