JP2578880B2 - 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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- JP2578880B2 JP2578880B2 JP63029249A JP2924988A JP2578880B2 JP 2578880 B2 JP2578880 B2 JP 2578880B2 JP 63029249 A JP63029249 A JP 63029249A JP 2924988 A JP2924988 A JP 2924988A JP 2578880 B2 JP2578880 B2 JP 2578880B2
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- Japan
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- diffusion
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- antimony
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、バイ・ポーラ集積回路コレクタ埋込層等の
アンチモン不純物拡散層を有する半導体装置の製造方法
に関するものである。
アンチモン不純物拡散層を有する半導体装置の製造方法
に関するものである。
従来の技術 半導体装置のアンチモン不純物拡散層を形成する方法
として、近年、アンチモン・ガラス溶液を、半導体基板
表面に塗布して、拡散する、いわゆる塗布拡散法が広く
行われるようになってきた。
として、近年、アンチモン・ガラス溶液を、半導体基板
表面に塗布して、拡散する、いわゆる塗布拡散法が広く
行われるようになってきた。
以下に、従来のアンチモン塗布拡散法について説明す
る。
る。
アンチモン塗布拡散法は、アンチモンを含有する不純
物、例えば、三塩化アンチモン（SbCl3）、またはアル
コキシンアンチモン（Sb(OR)3）と、二酸化ケイ素（SiO
2）及びアセトン等の有機溶媒を混合した、アンチモン
・ガラス溶液を半導体基板主表面にスピンナ等を用いて
塗布し、約350℃以上で30分以上、酸化性ガス中でベー
キング処理を施すと、前記有機溶媒はほとんど蒸発し
て、アンチモン化合物、例えば、Sb2O3あるいは、Sb2O5
を含有したガラス層に置き換わる。しかる後、1230℃〜
1270℃，酸化性ガス中で熱拡散を行なうことで、所望の
アンチモン拡散層が形成されるものである。
物、例えば、三塩化アンチモン（SbCl3）、またはアル
コキシンアンチモン（Sb(OR)3）と、二酸化ケイ素（SiO
2）及びアセトン等の有機溶媒を混合した、アンチモン
・ガラス溶液を半導体基板主表面にスピンナ等を用いて
塗布し、約350℃以上で30分以上、酸化性ガス中でベー
キング処理を施すと、前記有機溶媒はほとんど蒸発し
て、アンチモン化合物、例えば、Sb2O3あるいは、Sb2O5
を含有したガラス層に置き換わる。しかる後、1230℃〜
1270℃，酸化性ガス中で熱拡散を行なうことで、所望の
アンチモン拡散層が形成されるものである。
発明が解決しようとする課題 前記の方法により、アンチモン（Sb）の熱拡散を行な
った場合、半導体基板表面に、ローゼットが発生するこ
とがある。このローゼットとは、Sb・Si・Ｏの化合物
で、突起状をしており、通常のガラスエッチング液、例
えば、HF/H2Oエッチング液では、エッチング不可能で、
特別なエッチング液を必要とし、更に、ローゼット上で
はエピタキシャル成長がうまくゆかず、結晶欠陥を発生
させてしまう。しかも、ローゼットの発生機構はまだ解
明されておらず、従来の技術では、前記アンチモン化合
物を含有したガラス層の膜厚を、500〜1000Åと、極力
薄くすることによりローゼットの発生を抑制していた
が、この方法では、熱拡散温度中で前記アンチモン化合
物、Sb2O3あるいは、Sb2O5が、前記ガラス層表面から昇
華し始め、数分間で、前記ガラス層と、半導体基板界面
のSb原子濃度が減少してしまうため、半導体基板に十分
拡散してゆかず、しかも、半導体基板と前記アンチモン
化合物を含有したガラス層との界面に、酸化性ガス中の
酸素（O2）が拡散してきて、反応律速により急速に酸化
膜が成長するため、アンチモン拡散層のシート抵抗（以
下、Rsという）が下がりにくく、例えば、Rsを20Ω／□
程度に下げるには400〜700分もの長時間拡散を行なわね
ばならず、そうするとローゼットが発生する、といった
問題があり、しかも、前記アンチモン化合物を含有した
ガラス層の膜厚ばらつきにより、Rsが大きくばらつく、
という問題もあった。
った場合、半導体基板表面に、ローゼットが発生するこ
とがある。このローゼットとは、Sb・Si・Ｏの化合物
で、突起状をしており、通常のガラスエッチング液、例
えば、HF/H2Oエッチング液では、エッチング不可能で、
特別なエッチング液を必要とし、更に、ローゼット上で
はエピタキシャル成長がうまくゆかず、結晶欠陥を発生
させてしまう。しかも、ローゼットの発生機構はまだ解
明されておらず、従来の技術では、前記アンチモン化合
物を含有したガラス層の膜厚を、500〜1000Åと、極力
薄くすることによりローゼットの発生を抑制していた
が、この方法では、熱拡散温度中で前記アンチモン化合
物、Sb2O3あるいは、Sb2O5が、前記ガラス層表面から昇
華し始め、数分間で、前記ガラス層と、半導体基板界面
のSb原子濃度が減少してしまうため、半導体基板に十分
拡散してゆかず、しかも、半導体基板と前記アンチモン
化合物を含有したガラス層との界面に、酸化性ガス中の
酸素（O2）が拡散してきて、反応律速により急速に酸化
膜が成長するため、アンチモン拡散層のシート抵抗（以
下、Rsという）が下がりにくく、例えば、Rsを20Ω／□
程度に下げるには400〜700分もの長時間拡散を行なわね
ばならず、そうするとローゼットが発生する、といった
問題があり、しかも、前記アンチモン化合物を含有した
ガラス層の膜厚ばらつきにより、Rsが大きくばらつく、
という問題もあった。
そのため、現在実用化されているのは、Rs≒22Ω／□
以上、ローゼット密度≒５ケ／cm2までであって、更に
低いRsが必要な場合には、２ゾーン拡散法、または、ヒ
素（As）の拡散に依らなければならなかった。
以上、ローゼット密度≒５ケ／cm2までであって、更に
低いRsが必要な場合には、２ゾーン拡散法、または、ヒ
素（As）の拡散に依らなければならなかった。
本発明は、前記従来の問題点を解決するもので、20Ω
／□以下のRsを、ごく短い拡散時間で実現し、かつ、ロ
ーゼットの発生とRsのばらつきを少なくした半導体装置
の製造方法を提供することを目的とする。
／□以下のRsを、ごく短い拡散時間で実現し、かつ、ロ
ーゼットの発生とRsのばらつきを少なくした半導体装置
の製造方法を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段 この目的を達成するために、本発明の半導体装置の製
造方法は、半導体基板上に2000Å以上の膜厚のアンチモ
ン含有ガラス層を形成する第１の工程と、次いで1100〜
1200℃の第１の温度から1230℃以上の第２の温度まで昇
温しながら熱拡散処理する第２の工程と、次いで1230℃
以上の第２の温度で30分以下の熱拡散処理する第３の工
程とを具備している。
造方法は、半導体基板上に2000Å以上の膜厚のアンチモ
ン含有ガラス層を形成する第１の工程と、次いで1100〜
1200℃の第１の温度から1230℃以上の第２の温度まで昇
温しながら熱拡散処理する第２の工程と、次いで1230℃
以上の第２の温度で30分以下の熱拡散処理する第３の工
程とを具備している。
作用 この製造方法によれば、アンチモン含有ガラス層の膜
厚が十分厚いために、熱拡散処理中に、前記アンチモン
が前記ガラス層表面から昇華し始めても、前記ガラス層
と半導体基板界面のSb原子濃度は、ほぼ一定に保たれ、
しかも、前記ガラス層を拡散してくるO2は供給律速であ
るため、前記界面に成長する酸化膜の成長速度が遅く、
極めて効率的な拡散が起こり、そのため、ローゼットが
発生し始める限界点に到る以前に十分なRsに到達でき
る。また、前記ガラス層の膜厚が十分厚いことにより、
前記膜厚がばらついても、前に説明した作用から明白な
ように、前記界面のSb原子濃度は全く影響を受けないた
め、Rsはばらつかない。
厚が十分厚いために、熱拡散処理中に、前記アンチモン
が前記ガラス層表面から昇華し始めても、前記ガラス層
と半導体基板界面のSb原子濃度は、ほぼ一定に保たれ、
しかも、前記ガラス層を拡散してくるO2は供給律速であ
るため、前記界面に成長する酸化膜の成長速度が遅く、
極めて効率的な拡散が起こり、そのため、ローゼットが
発生し始める限界点に到る以前に十分なRsに到達でき
る。また、前記ガラス層の膜厚が十分厚いことにより、
前記膜厚がばらついても、前に説明した作用から明白な
ように、前記界面のSb原子濃度は全く影響を受けないた
め、Rsはばらつかない。
実施例 以下、本発明の一実施例について、図面を参照しなが
ら説明する。
ら説明する。
第１図及び第２図は本発明の一実施例により得られた
半導体装置の断面図及び熱拡散の昇降温プロファイルモ
デル図を示す。
半導体装置の断面図及び熱拡散の昇降温プロファイルモ
デル図を示す。
第１図において、１はＰ型シリコンから成る半導体基
板、２は半導体基板１の上に成長させたフィールド酸化
膜、３は半導体基板１及びフィールド酸化膜２上に、塗
布、ベーキングにより形成したSb2O3，Sb2O5等のアンチ
モン化合物を含有し、2000Å以上の膜厚を持つガラス
層、４はガラス層３からSbが拡散して形成されたＮ型の
拡散層である。
板、２は半導体基板１の上に成長させたフィールド酸化
膜、３は半導体基板１及びフィールド酸化膜２上に、塗
布、ベーキングにより形成したSb2O3，Sb2O5等のアンチ
モン化合物を含有し、2000Å以上の膜厚を持つガラス
層、４はガラス層３からSbが拡散して形成されたＮ型の
拡散層である。
第２図において、５は昇降温プロファイル曲線、6,7
は実効的に、拡散が進行する第1,第２の拡散時間、6T,7
Tは、第1,第２の拡散温度を示し、第１の拡散温度は、1
100〜1200℃，第２の拡散温度は、1230〜1270℃に設定
されている。また、第１の拡散時間６は、通常、０〜20
0分の間に設定されており、第２の拡散時間７は30分以
下の時間に設定されている。
は実効的に、拡散が進行する第1,第２の拡散時間、6T,7
Tは、第1,第２の拡散温度を示し、第１の拡散温度は、1
100〜1200℃，第２の拡散温度は、1230〜1270℃に設定
されている。また、第１の拡散時間６は、通常、０〜20
0分の間に設定されており、第２の拡散時間７は30分以
下の時間に設定されている。
第３図，第４図，第５図は、実施例に基づいた作用効
果を例示したもので、それぞれ、ガラス層中のSb原子濃
度分布，ガラス層の厚さとローゼット密度及びRsの関
係，拡散時間とローゼット密度及びRsの関係を示す。第
３図において、8aは、拡散前の前記ガラス層３中のSb原
子濃度分布、8bは、1270℃,30分拡散後の前記ガラス層
３中のSb原子濃度分布、8cは300分拡散後の前記ガラス
層３中のSb原子濃度分布である。
果を例示したもので、それぞれ、ガラス層中のSb原子濃
度分布，ガラス層の厚さとローゼット密度及びRsの関
係，拡散時間とローゼット密度及びRsの関係を示す。第
３図において、8aは、拡散前の前記ガラス層３中のSb原
子濃度分布、8bは、1270℃,30分拡散後の前記ガラス層
３中のSb原子濃度分布、8cは300分拡散後の前記ガラス
層３中のSb原子濃度分布である。
第４図において、9a及び9bは、1270℃,30分拡散後
の、前記ガラス層３の膜厚とローゼット密度及びRsの関
係、10a及び10bは、1270℃,300分拡散後の、前記膜厚と
ローゼット密度及びRsの関係である。
の、前記ガラス層３の膜厚とローゼット密度及びRsの関
係、10a及び10bは、1270℃,300分拡散後の、前記膜厚と
ローゼット密度及びRsの関係である。
第５図において、11a及び11bは、前記ガラス層３の膜
厚2000Å,1230℃で熱拡散を実行した時の、第２の拡散
時間７とローゼット密度及びRsの関係、12a及び12bは、
前記ガラス層３の膜厚600Å同じく、第２の拡散時間７
とローゼット密度及びRsの関係である。
厚2000Å,1230℃で熱拡散を実行した時の、第２の拡散
時間７とローゼット密度及びRsの関係、12a及び12bは、
前記ガラス層３の膜厚600Å同じく、第２の拡散時間７
とローゼット密度及びRsの関係である。
つぎに、本実施例の半導体装置の製造方法について、
以下その動作を説明する。
以下その動作を説明する。
まず、第１図の半導体基板１およびフィールド酸化膜
２の主表面に、アンチモン・ガラス溶液を、スピンナ等
を用いて約3000〜4000Å以上の厚さに塗布し、約350℃
以上で30分以上、酸化性ガス中でベーキング処理を施す
と、前記アンチモン・ガラス溶液中の有機溶媒はほとん
ど蒸発して、Sb2O3あるいはSb2O5を含み2000Å以上の膜
厚を有するガラス層３が形成される。しかる後、第２図
の昇降温プロファイル曲線５により、第２の拡散温度7T
を1270℃として酸化性ガス中で熱拡散を行なうと前記ガ
ラス層３表面近傍のSb2O3、あるいはSb2O5は昇華してゆ
くため、ガラス層３中のSb原子濃度分布は、時間の経過
と共に第３図中の特性曲線8a→8b→8cのように変わりつ
つ、一方、前記ガラス層３と半導体基板１との界面（以
下、拡散面）では、Sb原子の拡散が起り、Ｎ型の拡散層
４が形成され、そのRsは、第５図11bのように低下して
ゆく。
２の主表面に、アンチモン・ガラス溶液を、スピンナ等
を用いて約3000〜4000Å以上の厚さに塗布し、約350℃
以上で30分以上、酸化性ガス中でベーキング処理を施す
と、前記アンチモン・ガラス溶液中の有機溶媒はほとん
ど蒸発して、Sb2O3あるいはSb2O5を含み2000Å以上の膜
厚を有するガラス層３が形成される。しかる後、第２図
の昇降温プロファイル曲線５により、第２の拡散温度7T
を1270℃として酸化性ガス中で熱拡散を行なうと前記ガ
ラス層３表面近傍のSb2O3、あるいはSb2O5は昇華してゆ
くため、ガラス層３中のSb原子濃度分布は、時間の経過
と共に第３図中の特性曲線8a→8b→8cのように変わりつ
つ、一方、前記ガラス層３と半導体基板１との界面（以
下、拡散面）では、Sb原子の拡散が起り、Ｎ型の拡散層
４が形成され、そのRsは、第５図11bのように低下して
ゆく。
前記ローゼットは、前記拡散面及びフィールド酸化膜
２の上にも発生し、その発生密度は第２の拡散温度7T
と、第２の拡散時間７に大きく依存し、7Tが高くなる
程、また、第５図11aのように、第２の拡散時間７が長
くなる程増加する。本実施例は、第２の拡散時間７を30
分以下に規定することにより、ローゼットの発生を少な
くしている。
２の上にも発生し、その発生密度は第２の拡散温度7T
と、第２の拡散時間７に大きく依存し、7Tが高くなる
程、また、第５図11aのように、第２の拡散時間７が長
くなる程増加する。本実施例は、第２の拡散時間７を30
分以下に規定することにより、ローゼットの発生を少な
くしている。
なお、第１の拡散温度6T、第１の拡散時間６は、Sbの
拡散に必要なO2をガラス層３中を拡散させることによっ
て拡散面に到達させて、半導体基板１へのSbの拡散を進
行させ、シート抵抗Rsを低下させると共に、第２の拡散
温度7Tの熱ショックを緩和する働きを持たせたものであ
る。なお、第４図及び第５図中の10a,10b及び12a,12b
は、従来の構成による参考図である。
拡散に必要なO2をガラス層３中を拡散させることによっ
て拡散面に到達させて、半導体基板１へのSbの拡散を進
行させ、シート抵抗Rsを低下させると共に、第２の拡散
温度7Tの熱ショックを緩和する働きを持たせたものであ
る。なお、第４図及び第５図中の10a,10b及び12a,12b
は、従来の構成による参考図である。
発明の効果 本発明によると、アンチモン（Sb）原子の昇華に耐え
うるアンチモン含有ガラス層の十分な膜厚を確保し、第
３の工程前の第２の工程によって、Sbの拡散に必要なO2
をガラス層に拡散させてSbの拡散を進行させると共に、
第３の工程を短時間で完了するので、ローゼットの発生
が非常に少なく、かつシート抵抗Rsが十分低いＮ型拡散
領域を有する半導体装置を製造することができる。
うるアンチモン含有ガラス層の十分な膜厚を確保し、第
３の工程前の第２の工程によって、Sbの拡散に必要なO2
をガラス層に拡散させてSbの拡散を進行させると共に、
第３の工程を短時間で完了するので、ローゼットの発生
が非常に少なく、かつシート抵抗Rsが十分低いＮ型拡散
領域を有する半導体装置を製造することができる。
第１図及び第２図は本発明の一実施例における半導体装
置の断面図及び熱拡散の昇降温プロファイルモデル図、
第３図，第４図及び第５図は、それぞれ実施例における
ガラス層中のSb原子濃度分布、ガラス層の厚さとローゼ
ット密度及びRsの関係、拡散時間とローゼット密度及び
Rsの関係を示す図である。 １……半導体基板、２……フィールド酸化膜、３……ア
ンチモン化合物を含むガラス層、４……Ｎ型拡散領域。
置の断面図及び熱拡散の昇降温プロファイルモデル図、
第３図，第４図及び第５図は、それぞれ実施例における
ガラス層中のSb原子濃度分布、ガラス層の厚さとローゼ
ット密度及びRsの関係、拡散時間とローゼット密度及び
Rsの関係を示す図である。 １……半導体基板、２……フィールド酸化膜、３……ア
ンチモン化合物を含むガラス層、４……Ｎ型拡散領域。
Claims (1)
- 【請求項１】半導体基板上に2000Å以上の膜厚のアンチ
モン含有ガラス層を形成する第１の工程と、次いで1100
〜1200℃の第１の温度から1230℃以上の第２の温度まで
昇温しながら熱拡散処理する第２の工程と、次いで1230
℃以上の第２の温度で30分以下の熱拡散処理する第３の
工程とを具備した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 |
|---|---|---|---|
| JP63029249A JP2578880B2 (ja) | 1988-02-10 | 1988-02-10 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63029249A JP2578880B2 (ja) | 1988-02-10 | 1988-02-10 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01205416A JPH01205416A (ja) | 1989-08-17 |
| JP2578880B2 true JP2578880B2 (ja) | 1997-02-05 |
Family
ID=12270989
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63029249A Expired - Lifetime JP2578880B2 (ja) | 1988-02-10 | 1988-02-10 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2578880B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6224620A (ja) * | 1985-07-24 | 1987-02-02 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | 半導体装置の製造法 |
-
1988
- 1988-02-10 JP JP63029249A patent/JP2578880B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01205416A (ja) | 1989-08-17 |
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