JP3295481B2 - アルミニウムドーパント分布の形成方法 - Google Patents
アルミニウムドーパント分布の形成方法Info
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Description
い領域にアルミニウムを付着させ、引続き酸化雰囲気下
にアルミニウムをドライブインさせることによりシリコ
ン半導体基体内にアルミニウムドーパント分布を形成す
る方法に関する。
る。この方法は通常、n導電性半導体基体の場合緩やか
なドーピング傾斜でpn接合を形成するために使用され
る。ドライブイン空間の気体雰囲気に酸素を添加し、そ
れによりシリコン表面上に酸化物層を形成することは、
この酸化物層をエッチングした後のシリコン表面の良好
な品質を保証するために一般に行われている。しかしア
ルミニウムを広範囲に半導体基体中に100μm程度に
ドライブインする必要がある場合には、通常の酸化雰囲
気中でのドライブイン工程では特にかなり強くしかも不
均一に半導体基体からアルミニウムが外方拡散(アウト
ディフュージョン)してしまうことが判明している。こ
のことはアルミニウムドープ層の縁帯域のアルミニウム
濃度及び薄膜抵抗の不均一化を招く。
の領域内にあるアルミニウムとドライブイン中に成長す
る酸化珪素層との相互作用に帰せられる。しかしこの場
合酸化アルミニウムも形成される。
雰囲気とアルミニウムとの上述の相互作用を少なくとも
著しく低下させるように先に記載した形式の方法を改良
することにある。
にアルミニウム原子を付着させた後及びこれを半導体基
体内にドライブインさせる前にドライブイン温度以下の
温度でアルミニウムと酸化雰囲気との相互作用を低下さ
せるカバー層を形成することにより解決される。
ある。
述する。
基体1が示されている。半導体基体1に例えば真空中で
例えば6時間960℃の温度でアルミニウムを付着させ
る。その際アルミニウムで強くドープされたシリコン層
2、3(図2参照)が半導体基体1の上側及び下側に生
じる。これらの層は例えば1〜2μmの厚さを有する。
次に(図3参照)層2及び3をそれぞれカバー層4、5
で覆うが、これらのカバー層は層2、3中のアルミニウ
ムとその後のドライブイン工程時の酸化雰囲気との相互
作用を低下させるためのものである。層4、5は例えば
エピタキシャルに析出させたシリコンからなっていても
よい。しかしシリコン層は蒸着、スパッタリング又は気
相から化学的に析出させてもよい。エピタキシャルに析
出させた層の場合層は単結晶で成長する。蒸着層はスパ
ッタリング層の場合と同様に非晶質である。気相から化
学的に析出させたシリコン層(CVDシリコン層)は一
般に多結晶で成長する。層4及び5は典型的には0.5
〜10μmの厚さを有する。カバー層4及び5が主とし
て例えば1240℃のドライブイン温度以下の温度で形
成されることは重要である。CVD法による析出の場合
例えば650℃の温度が選択される。
ンするには(図4参照)、半導体基体1を例えば酸素5
%の他に窒素も含んでいてもよい酸化雰囲気中に曝す。
前述のようにその温度は例えば1240℃であることが
重要である。例えば10時間以上ドライブインすると厚
さ100μmのpドープ層6、7が作られる。その際層
6及び7内へのpn接合のドーピング傾斜は所望の緩や
かな経過をたどる。一方縁帯域の濃度及び薄膜抵抗は半
導体基体の面全体にわたって均一である。縁帯域の濃度
及び薄膜抵抗はその付着するアルミニウムの分量の他に
カバー層4、5の厚さにも依存する。従って半導体基体
1の元の表面域内のアルミニウム濃度は層4、5の厚さ
が増えるにつれて高まり、アルミニウムドープ帯域の薄
膜抵抗が低下するのが観察された。
ンする際の酸化雰囲気とアルミニウムとの相互作用及び
ドライブイン工程中のシリコン結晶からのアルミニウム
のアウトディフュージョンも著しく低下する。これはド
ライブインする際に層2、3の領域内に酸化物が殆ど形
成されないことからも明らかに説明できる。酸化物はむ
しろカバー層4、5の表面領域内に生じる。元の半導体
基体1自体は層4、5の厚さを十分に設定すれば酸化物
を形成することはない。
完成デバイスに関してはそれらを熱処理することにより
結晶化することが望ましい。これは例えば850℃の温
度での付加的熱処理によるか又は直接ドライブイン時に
行うことができる。
に酸化珪素層を使用することも可能であり、それらは例
えばCVD法により被覆層2、3の表面上にアルミニウ
ムのドライブイン温度以下の温度で析出することができ
る。それによってもまた層2、3中のアルミニウムの酸
化は実際に低下し得る。酸化物層上に更に付加的に窒化
珪素層を析出してもよく、それにより酸化雰囲気とアル
ミニウムとの相互作用を更に低下することができる。更
に酸化物で保護されたシリコン表面に基づきドライブイ
ン中にドライブイン空間内の気体雰囲気に酸素を添加す
ることを全面的に中止し、それによりそれ以上の酸化物
形成を回避する方法もある。その場合気体雰囲気は例え
ば専ら窒素であってもよい。
基体の断面図。
第二工程の半導体基体の断面図。
の半導体基体の断面図。
Claims (7)
- 【請求項1】 半導体基体をアルミニウムで被覆し、シ
リコンからなるカバー層(4、5)を、アルミニウムと
酸化性雰囲気との相互作用を回避すべくアルミニウムの
ドライブイン温度より低い温度で形成し、その後酸化性
雰囲気中でアルミニウムを半導体基体内にドライブイン
することによりシリコン半導体基体内にアルミニウムド
ーパント分布を形成する方法において、シリコン半導体
基体をアルミニウムにより被覆し、真空中で、アルミニ
ウムで強くドープされたシリコン層(2、3)が生成す
るに足る時間と温度の下で加熱処理することを特徴とす
るアルミニウムドーパント分布の形成方法。 - 【請求項2】 アルミニウムで強くドープされたシリコ
ン層(2、3)が1〜2μmの厚さを有することを特徴
とする請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 シリコンカバー層(4、5)が0.5〜
10μmの厚さを有することを特徴とする請求項1記載
の方法。 - 【請求項4】 シリコンカバー層をエピタキシャル析出
させることを特徴とする請求項1から3の1つに記載の
方法。 - 【請求項5】 シリコンカバー層を蒸着により施すこと
を特徴とする請求項1から3の1つに記載の方法。 - 【請求項6】 シリコンカバー層をスパッタリングによ
り施すことを特徴とする請求項1から3の1つに記載の
方法。 - 【請求項7】 シリコンカバー層を気相から化学的に析
出させることを特徴とする請求項1から3の1つに記載
の方法。
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