JP2583681B2 - 半導体ウェーハへの硼素拡散方法 - Google Patents
半導体ウェーハへの硼素拡散方法Info
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- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウェーハへ硼素
を拡散するにあたり、シート抵抗のバラツキが小さくか
つ格子欠陥の発生も少なくする方法に関する。
を拡散するにあたり、シート抵抗のバラツキが小さくか
つ格子欠陥の発生も少なくする方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体ウェーハ、例えばシリコンウェー
ハ中へ硼素を拡散する方法としては、窒化硼素（ＢＮ）
の粉末を固化焼結してウェーハ状の円板に成形加工しこ
のＢＮ焼結体の拡散源を酸化してＢ2 Ｏ3 とし（２ＢＮ
＋３／２Ｏ2 →Ｂ2 Ｏ3 ＋Ｎ2 ）、このＢ2 Ｏ3 を用い
て半導体ウェーハに拡散する方法がよく知られている
（特公昭４３−２８７２２号公報）。窒化硼素の拡散源
（ドーパント）は主原料である窒化硼素粉末中にその製
法から由来する燐酸ナトリウム、酸化ナトリウム、酸化
鉄、酸化カルシウム或いは炭素などの不純物が混入して
いる。また、この窒化硼素粉末を焼結体とする焼結バイ
ンダーとして無水硼酸、酸化カルシウム、酸化アルミニ
ウム、酸化ナトリウム、燐酸アルミニウム、二酸化珪素
などが用いられるため、窒化硼素ドーパント中にはこれ
らの焼結バインダーが残存している。この窒化硼素焼結
体（ＢＮ）に代えて熱分解窒化硼素（ＰＢＮ）を拡散源
として用いると、上記した不純物及び焼結バインダーの
影響が排除されるという提案は既になされている（特開
昭６２−１０１０２６号公報。）
ハ中へ硼素を拡散する方法としては、窒化硼素（ＢＮ）
の粉末を固化焼結してウェーハ状の円板に成形加工しこ
のＢＮ焼結体の拡散源を酸化してＢ2 Ｏ3 とし（２ＢＮ
＋３／２Ｏ2 →Ｂ2 Ｏ3 ＋Ｎ2 ）、このＢ2 Ｏ3 を用い
て半導体ウェーハに拡散する方法がよく知られている
（特公昭４３−２８７２２号公報）。窒化硼素の拡散源
（ドーパント）は主原料である窒化硼素粉末中にその製
法から由来する燐酸ナトリウム、酸化ナトリウム、酸化
鉄、酸化カルシウム或いは炭素などの不純物が混入して
いる。また、この窒化硼素粉末を焼結体とする焼結バイ
ンダーとして無水硼酸、酸化カルシウム、酸化アルミニ
ウム、酸化ナトリウム、燐酸アルミニウム、二酸化珪素
などが用いられるため、窒化硼素ドーパント中にはこれ
らの焼結バインダーが残存している。この窒化硼素焼結
体（ＢＮ）に代えて熱分解窒化硼素（ＰＢＮ）を拡散源
として用いると、上記した不純物及び焼結バインダーの
影響が排除されるという提案は既になされている（特開
昭６２−１０１０２６号公報。）
【０００３】一方、窒化硼素を拡散源とする場合に、水
素を導入することによってＢＮウェーハの表面の酸化物
と水素の反応によりＨＢＯ2 を形成させ、このＨＢＯ2
によってシリコンウェーハに硼素を拡散させる方法が知
られている（ドクター・ジェイ・スタック等、エレクト
ロケミカルソサエティ、第１４７回ミーティング、カナ
ダ、トロント、１９７５年５月１６日発表）。この方法
によれば、蒸気圧がＢ2 Ｏ3 とＨＢＯ2 では９２５℃に
おいて１万倍以上の差があり、硼素拡散方法としてＢ2
Ｏ3 よりはるかに優れている。蒸気圧が高いということ
は同一温度において濃度の高い雰囲気が得られ、その結
果シリコンウェーハ面上に高濃度でかつ均一に拡散でき
るという効果がある。さらに、この傾向は温度を変化さ
せても同様であるから、特に低温でも拡散させることが
可能となり、その効果は更に大きい。しかし、この水素
を導入する方法においても、通常の窒化硼素焼結体を用
いるならば、この還元性成分のために、含有不純物から
揮発性の低酸化物が形成され、このためにシリコンウェ
ーハの汚染が亢進される欠点があった。
素を導入することによってＢＮウェーハの表面の酸化物
と水素の反応によりＨＢＯ2 を形成させ、このＨＢＯ2
によってシリコンウェーハに硼素を拡散させる方法が知
られている（ドクター・ジェイ・スタック等、エレクト
ロケミカルソサエティ、第１４７回ミーティング、カナ
ダ、トロント、１９７５年５月１６日発表）。この方法
によれば、蒸気圧がＢ2 Ｏ3 とＨＢＯ2 では９２５℃に
おいて１万倍以上の差があり、硼素拡散方法としてＢ2
Ｏ3 よりはるかに優れている。蒸気圧が高いということ
は同一温度において濃度の高い雰囲気が得られ、その結
果シリコンウェーハ面上に高濃度でかつ均一に拡散でき
るという効果がある。さらに、この傾向は温度を変化さ
せても同様であるから、特に低温でも拡散させることが
可能となり、その効果は更に大きい。しかし、この水素
を導入する方法においても、通常の窒化硼素焼結体を用
いるならば、この還元性成分のために、含有不純物から
揮発性の低酸化物が形成され、このためにシリコンウェ
ーハの汚染が亢進される欠点があった。
【０００４】そこで、本願出願人は、上記した問題を解
決するために、拡散管内に多数の半導体ウェーハ及び硼
素拡散源として熱分解窒化硼素（ＰＢＮ）を設置し不活
性雰囲気及び高温状態に維持しかつＨ2 を注入して半導
体ウェーハに硼素を拡散する方法を既に提案した（特開
平２−７７１１８号公報）。この方法によれば、たしか
にシリコンウェーハ表面のシート抵抗（ρｓ）のバラツ
キを大幅に改善することができ、かつ硼素拡散源中の金
属不純物や炭素などに起因する問題点並びに焼結バイン
ダーに起因する不都合を解消することができるが、得ら
れたシリコンウェーハの格子欠陥（ＳＦ）が増大してし
まうという問題があった。
決するために、拡散管内に多数の半導体ウェーハ及び硼
素拡散源として熱分解窒化硼素（ＰＢＮ）を設置し不活
性雰囲気及び高温状態に維持しかつＨ2 を注入して半導
体ウェーハに硼素を拡散する方法を既に提案した（特開
平２−７７１１８号公報）。この方法によれば、たしか
にシリコンウェーハ表面のシート抵抗（ρｓ）のバラツ
キを大幅に改善することができ、かつ硼素拡散源中の金
属不純物や炭素などに起因する問題点並びに焼結バイン
ダーに起因する不都合を解消することができるが、得ら
れたシリコンウェーハの格子欠陥（ＳＦ）が増大してし
まうという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記した本
願出願人による半導体ウェーハに硼素を拡散する方法に
ついてさらに研究を進めた結果完成されたもので、Ｈ2
の注入条件を改良することによってシリコンウェーハ表
面のシート抵抗（ρｓ）のバラツキをさらに小さくする
ことができるとともに格子欠陥（ＳＦ）の発生を抑制す
ることができるようにした方法を提供することを目的と
するものである。
願出願人による半導体ウェーハに硼素を拡散する方法に
ついてさらに研究を進めた結果完成されたもので、Ｈ2
の注入条件を改良することによってシリコンウェーハ表
面のシート抵抗（ρｓ）のバラツキをさらに小さくする
ことができるとともに格子欠陥（ＳＦ）の発生を抑制す
ることができるようにした方法を提供することを目的と
するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明方法では、拡散管内に多数の半導体ウェーハ
及び硼素拡散源として熱分解窒化硼素（ＰＢＮ）を設置
して非酸化性ガスと酸化性ガスの混合雰囲気中、７００
〜１３００℃の温度に維持しながら水素を注入し、続い
て非酸化性ガスのみの雰囲気中で前記温度で処理するこ
とにより半導体ウェーハに硼素を拡散する方法におい
て、拡散の初期に拡散管内の水素濃度を最大０．０５％
の極めて低い濃度範囲とするようにしたものである。
に、本発明方法では、拡散管内に多数の半導体ウェーハ
及び硼素拡散源として熱分解窒化硼素（ＰＢＮ）を設置
して非酸化性ガスと酸化性ガスの混合雰囲気中、７００
〜１３００℃の温度に維持しながら水素を注入し、続い
て非酸化性ガスのみの雰囲気中で前記温度で処理するこ
とにより半導体ウェーハに硼素を拡散する方法におい
て、拡散の初期に拡散管内の水素濃度を最大０．０５％
の極めて低い濃度範囲とするようにしたものである。
【０００７】Ｈ2 の初期濃度を最大０．０５％の極めて
低い範囲とするには、石英チューブの容量が２５リット
ルの場合、１２．５ｃｃ以下のＨ2 を注入すればよい。
この注入の態様としては、例えばＨ2 注入濃度０．０１
％の場合、操業開始時に５ｃｃ／分の注入速度でＨ2 を
３０秒間注入すればよいものである。
低い範囲とするには、石英チューブの容量が２５リット
ルの場合、１２．５ｃｃ以下のＨ2 を注入すればよい。
この注入の態様としては、例えばＨ2 注入濃度０．０１
％の場合、操業開始時に５ｃｃ／分の注入速度でＨ2 を
３０秒間注入すればよいものである。
【０００８】Ｈ2 の初期濃度が０．０５％を越えると、
ボロン高濃度層（ＢＲＬ）が厚くなり、結晶欠陥の原因
となる。
ボロン高濃度層（ＢＲＬ）が厚くなり、結晶欠陥の原因
となる。
【０００９】硼素の拡散（ドーピング）方法は、通常、
以下の方法による。即ち、ＰＢＮを半導体ウェーハとほ
ぼ同一径のウェーハ状に形成したものを酸素又は水蒸気
などで表面のみを酸化した後、石英管内に半導体ウェー
ハと交互に配置し、非酸化性ガス、例えば窒素、アルゴ
ン、ヘリウムと、酸化性ガス、例えば，酸素の混合雰囲
気中で、７００〜１３００℃程度の温度で処理し、その
処理中に微量の水素を導入した後、続いて非酸化性ガス
（窒素、アルゴン、ヘリウム等）のみの雰囲気中で同温
度で処理する方法がとられる。
以下の方法による。即ち、ＰＢＮを半導体ウェーハとほ
ぼ同一径のウェーハ状に形成したものを酸素又は水蒸気
などで表面のみを酸化した後、石英管内に半導体ウェー
ハと交互に配置し、非酸化性ガス、例えば窒素、アルゴ
ン、ヘリウムと、酸化性ガス、例えば，酸素の混合雰囲
気中で、７００〜１３００℃程度の温度で処理し、その
処理中に微量の水素を導入した後、続いて非酸化性ガス
（窒素、アルゴン、ヘリウム等）のみの雰囲気中で同温
度で処理する方法がとられる。
【００１０】
【作用】本発明方法においては、本願特許出願人の特開
平２−７７１１８号公報記載の方法と同様に、ＰＢＮを
拡散源として硼素を拡散するにあたり、水素を導入する
ことによってＰＢＮウェーハの表面の酸化物と水素の反
応によりＨＢＯ2 を形成させ、このＨＢＯ2 によってシ
リコンウェーハに硼素を拡散させるものである。従っ
て、本発明方法では、蒸気圧の高いＨＢＯ2 によってシ
リコンウェーハ面上に高濃度でかつ均一に硼素を拡散す
るから、シリコンウェーハ表面のシート抵抗（ρｓ）の
バラツキを大幅に改善でき、かつその上、ＰＢＮを拡散
源とすることに起因して、金属不純物や炭素などによっ
て生じると思われる転位や結晶の格子欠陥を減少させる
ことができ、さらに焼結バインダーを使用しないため、
拡散工程でしばしば問題になる焼結体ドーパント特有の
バインダーの融解によるドーパントの歪みや、ダレの発
生もなくなり、またドーパントを保持する石英製のボー
トとの融着を生じないようにすることができる。
平２−７７１１８号公報記載の方法と同様に、ＰＢＮを
拡散源として硼素を拡散するにあたり、水素を導入する
ことによってＰＢＮウェーハの表面の酸化物と水素の反
応によりＨＢＯ2 を形成させ、このＨＢＯ2 によってシ
リコンウェーハに硼素を拡散させるものである。従っ
て、本発明方法では、蒸気圧の高いＨＢＯ2 によってシ
リコンウェーハ面上に高濃度でかつ均一に硼素を拡散す
るから、シリコンウェーハ表面のシート抵抗（ρｓ）の
バラツキを大幅に改善でき、かつその上、ＰＢＮを拡散
源とすることに起因して、金属不純物や炭素などによっ
て生じると思われる転位や結晶の格子欠陥を減少させる
ことができ、さらに焼結バインダーを使用しないため、
拡散工程でしばしば問題になる焼結体ドーパント特有の
バインダーの融解によるドーパントの歪みや、ダレの発
生もなくなり、またドーパントを保持する石英製のボー
トとの融着を生じないようにすることができる。
【００１１】またＰＢＮは、実質的に不純物を含ませな
い純粋なものとすることができるので、水素を含む雰囲
気の中で使用されるときの還元成分によるボロン以外の
好ましくない不純物の気化とシリコンウェーハ上への析
出と拡散を充分に低く抑えることができる。
い純粋なものとすることができるので、水素を含む雰囲
気の中で使用されるときの還元成分によるボロン以外の
好ましくない不純物の気化とシリコンウェーハ上への析
出と拡散を充分に低く抑えることができる。
【００１２】更に、従来の窒化硼素焼結体を水素などの
還元成分を含む雰囲気中で用いた場合、気化した雰囲気
中のボロン濃度はしばしば不安定で、このためバッチ間
のボロン拡散のレベルが安定しなかったが、ＰＢＮを用
いることによって解決され、シリコンウェーハ表面のシ
ート抵抗のバッチ間のバラツキを１０％以下にすること
が可能になった。この理由は、焼結体には大きな間隙の
結晶粒界があり、しかも特にＨ2 又は水蒸気を含む雰囲
気が使用されると、この間隙が大きくなり、バッチ毎の
焼結体の表面酸化が内部に進み、表面積が不安定となる
傾向があるためである。従来の酸化硼素の気化析出工程
のみでは、このような不都合はなかった。
還元成分を含む雰囲気中で用いた場合、気化した雰囲気
中のボロン濃度はしばしば不安定で、このためバッチ間
のボロン拡散のレベルが安定しなかったが、ＰＢＮを用
いることによって解決され、シリコンウェーハ表面のシ
ート抵抗のバッチ間のバラツキを１０％以下にすること
が可能になった。この理由は、焼結体には大きな間隙の
結晶粒界があり、しかも特にＨ2 又は水蒸気を含む雰囲
気が使用されると、この間隙が大きくなり、バッチ毎の
焼結体の表面酸化が内部に進み、表面積が不安定となる
傾向があるためである。従来の酸化硼素の気化析出工程
のみでは、このような不都合はなかった。
【００１３】ＰＢＮはその窒化硼素の層が緻密であり、
極めて均質で大きな間隙を有する結晶粒界が無いので、
安定して本発明方法を行うことができる。本発明のボロ
ン拡散において、Ｈ2 は拡散炉内部の酸化性雰囲気で酸
化され、水蒸気となって、これがＰＢＮ表面においてあ
らかじめ形成された酸化硼素と反応し、揮発性のＨＢＯ
2 を生じ、ＨＢＯ2 がＰＢＮと対峙するシリコンウェー
ハ上にボロンを拡散させる。ここでＰＢＮとシリコンウ
ェーハは適当の間隔をおいて対峙されており、生産能率
を高めるためにこれらの間隔は出来るだけ小さく調節さ
れる。このためＰＢＮの酸化及びそのデポ工程で、酸化
の場合は雰囲気中の酸素のＰＢＮ上への供給、デポ工程
ではＨ2 のＰＢＮへの供給が重要になる。酸化工程では
通常酸素は充分にあり、ＰＢＮの酸化はその表面酸化反
応が律速段階になるのでＰＢＮ上への酸素の供給は問題
にならない。しかしデポ工程ではＨ2 は微量であり、Ｐ
ＢＮ上への供給が律速段階になるので、Ｈ2 をＰＢＮと
シリコンの両ウェーハの限られた空間内に均一に供給す
る工夫が重要となる。これはＰＢＮとシリコンウェーハ
の間隙を充分に拡げたり、或いは雰囲気ガスの全流量を
増すことによって解決する。
極めて均質で大きな間隙を有する結晶粒界が無いので、
安定して本発明方法を行うことができる。本発明のボロ
ン拡散において、Ｈ2 は拡散炉内部の酸化性雰囲気で酸
化され、水蒸気となって、これがＰＢＮ表面においてあ
らかじめ形成された酸化硼素と反応し、揮発性のＨＢＯ
2 を生じ、ＨＢＯ2 がＰＢＮと対峙するシリコンウェー
ハ上にボロンを拡散させる。ここでＰＢＮとシリコンウ
ェーハは適当の間隔をおいて対峙されており、生産能率
を高めるためにこれらの間隔は出来るだけ小さく調節さ
れる。このためＰＢＮの酸化及びそのデポ工程で、酸化
の場合は雰囲気中の酸素のＰＢＮ上への供給、デポ工程
ではＨ2 のＰＢＮへの供給が重要になる。酸化工程では
通常酸素は充分にあり、ＰＢＮの酸化はその表面酸化反
応が律速段階になるのでＰＢＮ上への酸素の供給は問題
にならない。しかしデポ工程ではＨ2 は微量であり、Ｐ
ＢＮ上への供給が律速段階になるので、Ｈ2 をＰＢＮと
シリコンの両ウェーハの限られた空間内に均一に供給す
る工夫が重要となる。これはＰＢＮとシリコンウェーハ
の間隙を充分に拡げたり、或いは雰囲気ガスの全流量を
増すことによって解決する。
【００１４】本発明の最大の特徴点は、拡散管内のＨ2
の初期濃度を、従来の０．２０％程度に比較して、大幅
に低減させて最大０．０５％の極めて低い濃度範囲とす
ることである。このようにＨ2 の初期濃度を低減するこ
とにより、Ｈ2 により生成するＨＢＯ2 濃度が低下す
る。このことは、シリコンウェーハ上にデポジットされ
るボロン高濃度層（ＢＲＬ：Boron Rich Layer) が薄く
なるということである。ＢＲＬが厚いと、次のドライブ
イン工程やアニール工程を行ってもボロンによる歪層を
取り除くことができないため、積層欠陥などの結晶欠陥
が発生してしまう。
の初期濃度を、従来の０．２０％程度に比較して、大幅
に低減させて最大０．０５％の極めて低い濃度範囲とす
ることである。このようにＨ2 の初期濃度を低減するこ
とにより、Ｈ2 により生成するＨＢＯ2 濃度が低下す
る。このことは、シリコンウェーハ上にデポジットされ
るボロン高濃度層（ＢＲＬ：Boron Rich Layer) が薄く
なるということである。ＢＲＬが厚いと、次のドライブ
イン工程やアニール工程を行ってもボロンによる歪層を
取り除くことができないため、積層欠陥などの結晶欠陥
が発生してしまう。
【００１５】
【発明の効果】以上のように、本発明は、硼素拡散源中
の金属不純物や炭素などに起因する問題点並びに焼結バ
インダーに起因する不都合も完全に解消できる上、シリ
コンウェーハ表面のシート抵抗（ρｓ）のバラツキを大
幅に改善し、かつ格子欠陥の発生を抑制できるという大
きな効果を奏する。
の金属不純物や炭素などに起因する問題点並びに焼結バ
インダーに起因する不都合も完全に解消できる上、シリ
コンウェーハ表面のシート抵抗（ρｓ）のバラツキを大
幅に改善し、かつ格子欠陥の発生を抑制できるという大
きな効果を奏する。
【００１６】
【実施例】以下に本発明方法の実施例を挙げて説明する
が、その前に本発明方法の実施にあたって用いた装置の
概略を添付図面に基づいて説明しておく。図１は実施例
１において用いた装置（Ｎ2 、Ｏ2 、Ｈ2 を供給するこ
とができる）の概略説明図である。同図において、２は
拡散管となる石英チューブ、４は該石英チューブ２内に
設置された石英製ボート、６は該石英製ボート４に載置
されたＰＢＮドーパント、８は該ＰＢＮドーパントに対
面しかつ該石英製ボート４に載置されたシリコンウェー
ハである。Ｒは減圧弁、Ｆは流量計、Ｖはバルブ、Ｍは
ミキサーである。窒素（Ｎ2 ）、酸素（Ｏ2 ）及び水素
（Ｈ2 ）の各ガスの導入は窒素ガス導入路１０、酸素ガ
ス導入路１２及び水素ガス導入路１４によってそれぞれ
行われる。また、本発明方法の実施が図示した装置の使
用に限定されるものでないことはいうまでもない。
が、その前に本発明方法の実施にあたって用いた装置の
概略を添付図面に基づいて説明しておく。図１は実施例
１において用いた装置（Ｎ2 、Ｏ2 、Ｈ2 を供給するこ
とができる）の概略説明図である。同図において、２は
拡散管となる石英チューブ、４は該石英チューブ２内に
設置された石英製ボート、６は該石英製ボート４に載置
されたＰＢＮドーパント、８は該ＰＢＮドーパントに対
面しかつ該石英製ボート４に載置されたシリコンウェー
ハである。Ｒは減圧弁、Ｆは流量計、Ｖはバルブ、Ｍは
ミキサーである。窒素（Ｎ2 ）、酸素（Ｏ2 ）及び水素
（Ｈ2 ）の各ガスの導入は窒素ガス導入路１０、酸素ガ
ス導入路１２及び水素ガス導入路１４によってそれぞれ
行われる。また、本発明方法の実施が図示した装置の使
用に限定されるものでないことはいうまでもない。
【００１７】実施例１ シックス・ナインの高純度三塩化硼素とファイブ・ナイ
ンの高純度アンモニアを２，０００℃で１０トールの減
圧下に高純度グラファイト上で気相成長させて直径１０
０mm、厚さ１．３mmの熱分解窒化硼素（ＰＢＮ）ドーパ
ントを作成した。このドーパント中の金属不純物は合計
で１０ppm 以下であった。このドーパントを１，０５０
℃の酸素中で表面を酸化した後、７５枚のシリコン半導
体ウェーハ（直径１００mm、厚さ５２５μｍ）と石英製
ボートの上に交互に５mmの距離に配置し、前記ボートを
窒素: 酸素が１：１の雰囲気にある石英管（容量２５リ
ットル）内に挿入し、９００℃で水素５cc／分の注入速
度で３０秒間注入（Ｈ2 濃度０．０１％）した後、窒素
雰囲気中で同温度で４０分間硼素の拡散を行った。拡散
後のシリコンウェーハのシート抵抗は５５オーム／□で
あった。またシート抵抗のバラツキ及び格子欠陥密度に
ついて測定し、表１に示した。表１から明らかなごと
く、そのバラツキについていえば、ウェーハ内のバラツ
キ、ウェーハ間のバラツキを３％に収めることができ、
また、格子欠陥密度は０ケ／ｃｍ2 であった。
ンの高純度アンモニアを２，０００℃で１０トールの減
圧下に高純度グラファイト上で気相成長させて直径１０
０mm、厚さ１．３mmの熱分解窒化硼素（ＰＢＮ）ドーパ
ントを作成した。このドーパント中の金属不純物は合計
で１０ppm 以下であった。このドーパントを１，０５０
℃の酸素中で表面を酸化した後、７５枚のシリコン半導
体ウェーハ（直径１００mm、厚さ５２５μｍ）と石英製
ボートの上に交互に５mmの距離に配置し、前記ボートを
窒素: 酸素が１：１の雰囲気にある石英管（容量２５リ
ットル）内に挿入し、９００℃で水素５cc／分の注入速
度で３０秒間注入（Ｈ2 濃度０．０１％）した後、窒素
雰囲気中で同温度で４０分間硼素の拡散を行った。拡散
後のシリコンウェーハのシート抵抗は５５オーム／□で
あった。またシート抵抗のバラツキ及び格子欠陥密度に
ついて測定し、表１に示した。表１から明らかなごと
く、そのバラツキについていえば、ウェーハ内のバラツ
キ、ウェーハ間のバラツキを３％に収めることができ、
また、格子欠陥密度は０ケ／ｃｍ2 であった。
【００１８】実施例２ 仕込んだ半導体ウェーハの枚数を４枚とした以外は、実
施例１と同一の条件で拡散を行った。表１に示したごと
く、シート抵抗及びウェーハ内バラツキは実施例１と同
様であった。格子欠陥密度も同じく０ケ／ｃｍ2 であっ
た。実施例１と実施例２の結果から、シート抵抗のバラ
ツキと格子欠陥は半導体ウェーハの仕込み枚数に影響さ
れないことが判明した。
施例１と同一の条件で拡散を行った。表１に示したごと
く、シート抵抗及びウェーハ内バラツキは実施例１と同
様であった。格子欠陥密度も同じく０ケ／ｃｍ2 であっ
た。実施例１と実施例２の結果から、シート抵抗のバラ
ツキと格子欠陥は半導体ウェーハの仕込み枚数に影響さ
れないことが判明した。
【００１９】実施例３ Ｈ2 の注入速度を０．５ｃｃ／分、注入時間を５分とし
て初期水素濃度を実施例１と同じ０．０１％に設定して
拡散を行ったところ、シート抵抗が５９オーム／□とな
った以外は、表１に示すごとく、実施例１におけるシー
ト抵抗のバラツキ及び格子欠陥についての結果と同様の
結果が得られた。実施例１と実施例３の結果から、シー
ト抵抗のバラツキと格子欠陥は拡散の初期の炉内の水素
濃度に依存することが判明した。
て初期水素濃度を実施例１と同じ０．０１％に設定して
拡散を行ったところ、シート抵抗が５９オーム／□とな
った以外は、表１に示すごとく、実施例１におけるシー
ト抵抗のバラツキ及び格子欠陥についての結果と同様の
結果が得られた。実施例１と実施例３の結果から、シー
ト抵抗のバラツキと格子欠陥は拡散の初期の炉内の水素
濃度に依存することが判明した。
【００２０】
【表１】
【００２１】実施例４〜７及び比較例１〜２ 初期水素濃度を０．００３３％〜０．２０％の間で変化
させた実験を水素注入速度及び注入時間を水素濃度に合
わせて変化させた以外は、実施例１と同一条件で行い、
シート抵抗のバラツキ及び格子欠陥密度について測定
し、表１に示した。
させた実験を水素注入速度及び注入時間を水素濃度に合
わせて変化させた以外は、実施例１と同一条件で行い、
シート抵抗のバラツキ及び格子欠陥密度について測定
し、表１に示した。
【００２２】比較例３ 水素を５０ｃｃ／分で１分間導入（Ｈ2 濃度は０．２
％）した以外は実施例１と同一の実験を行ったところ、
拡散後のシリコンウェーハのシート抵抗は５５オーム／
□、バラツキ５．０４％、格子欠陥１０〜１５ケ／ｃｍ
2であった。
％）した以外は実施例１と同一の実験を行ったところ、
拡散後のシリコンウェーハのシート抵抗は５５オーム／
□、バラツキ５．０４％、格子欠陥１０〜１５ケ／ｃｍ
2であった。
【図１】実施例１に示す方法を実施する装置の一例を示
す概略説明図である。
す概略説明図である。
２ 石英チューブ ４ 石英製ボート ６ ＰＢＮ ８ シリコンウェーハ １０ 窒素ガス導入路 １２ 酸素ガス導入路 １４ 水素ガス導入路 １６ バブラー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂井 朋之 群馬県安中市磯部２丁目13番１号 信越 半導体株式会社 磯部工場内 (72)発明者 西条 栄一 群馬県安中市磯部２丁目13番１号 信越 半導体株式会社 磯部工場内 (72)発明者 津田 信博 群馬県安中市磯部２丁目13番１号 信越 半導体株式会社 半導体磯部研究所内 (72)発明者 江部 忠行 東京都千代田区丸の内１丁目４番２号 信越半導体株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−77118（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−177923（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】 拡散管内に多数の半導体ウェーハ及び硼
素拡散源として熱分解窒化硼素（ＰＢＮ）を設置して非
酸化性ガスと酸化性ガスの混合雰囲気中、７００〜１３
００℃の温度に維持しながら水素を注入し、続いて非酸
化性ガスのみの雰囲気中で前記温度で処理することによ
り半導体ウェーハに硼素を拡散する方法において、拡散
の初期に拡散管内の水素濃度を最大０．０５％の極めて
低い濃度範囲とすることを特徴とする半導体ウェーハへ
の硼素拡散方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3081710A JP2583681B2 (ja) | 1991-03-20 | 1991-03-20 | 半導体ウェーハへの硼素拡散方法 |
| DE69223338T DE69223338T2 (de) | 1991-03-20 | 1992-03-08 | Verfahren zur Diffundierung von Bor in Halbleiterplättchen |
| US07/852,613 US5208185A (en) | 1991-03-20 | 1992-03-17 | Process for diffusing boron into semiconductor wafers |
| EP92104714A EP0504857B1 (en) | 1991-03-20 | 1992-03-18 | Process of diffusing boron into semiconductor wafers |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3081710A JP2583681B2 (ja) | 1991-03-20 | 1991-03-20 | 半導体ウェーハへの硼素拡散方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0574727A JPH0574727A (ja) | 1993-03-26 |
| JP2583681B2 true JP2583681B2 (ja) | 1997-02-19 |
Family
ID=13753948
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3081710A Expired - Lifetime JP2583681B2 (ja) | 1991-03-20 | 1991-03-20 | 半導体ウェーハへの硼素拡散方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5208185A (ja) |
| EP (1) | EP0504857B1 (ja) |
| JP (1) | JP2583681B2 (ja) |
| DE (1) | DE69223338T2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5674777A (en) * | 1994-10-18 | 1997-10-07 | National Science Council | Method for forming silicon-boron binary compound layer as boron diffusion source in silicon electronic device |
| US5972784A (en) * | 1997-04-24 | 1999-10-26 | Georgia Tech Research Corporation | Arrangement, dopant source, and method for making solar cells |
| FR2944138B1 (fr) * | 2009-04-06 | 2012-12-07 | Semco Engineering Sa | Procede de dopage au bore de plaquettes de silicium |
| JP6076615B2 (ja) | 2012-04-27 | 2017-02-08 | 東京エレクトロン株式会社 | 不純物拡散方法、基板処理装置及び半導体装置の製造方法 |
| CN111520613B (zh) * | 2020-04-26 | 2022-01-11 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 集成供气系统及其气路切换机构、半导体外延设备 |
| CN115094521B (zh) * | 2022-06-27 | 2023-12-19 | 中南大学 | 一种硼扩散反应系统及其工艺方法 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3205102A (en) * | 1960-11-22 | 1965-09-07 | Hughes Aircraft Co | Method of diffusion |
| GB1143907A (en) * | 1967-07-10 | 1969-02-26 | Marconi Co Ltd | Improvements in or relating to methods of manufacturing semiconductor devices |
| US3928096A (en) * | 1974-01-07 | 1975-12-23 | Owens Illinois Inc | Boron doping of semiconductors |
| US3907618A (en) * | 1974-01-07 | 1975-09-23 | Owens Illinois Inc | Process for doping semiconductor employing glass-ceramic dopant |
| JPS59177923A (ja) * | 1983-03-28 | 1984-10-08 | Matsushita Electronics Corp | 半導体への硼素拡散方法 |
| CA1244969A (en) * | 1986-10-29 | 1988-11-15 | Mitel Corporation | Method for diffusing p-type material using boron disks |
| JPH0770496B2 (ja) * | 1987-02-26 | 1995-07-31 | 新電元工業株式会社 | 半導体装置の製造法 |
| JPH0277118A (ja) * | 1988-09-13 | 1990-03-16 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 半導体ウェーハへの硼素拡散方法 |
-
1991
- 1991-03-20 JP JP3081710A patent/JP2583681B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1992
- 1992-03-08 DE DE69223338T patent/DE69223338T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1992-03-17 US US07/852,613 patent/US5208185A/en not_active Expired - Fee Related
- 1992-03-18 EP EP92104714A patent/EP0504857B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0574727A (ja) | 1993-03-26 |
| DE69223338T2 (de) | 1998-03-26 |
| EP0504857B1 (en) | 1997-12-03 |
| DE69223338D1 (de) | 1998-01-15 |
| EP0504857A2 (en) | 1992-09-23 |
| EP0504857A3 (en) | 1995-04-12 |
| US5208185A (en) | 1993-05-04 |
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