JP5952475B1 - Diffusion wafer and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

【課題】大口径化や拡散層の部分的な削り落としに関係なく所望の不純物濃度分布を得る拡散ウエハ及びその製造方法を提供する。【解決手段】従前の小口径な拡散ウエハよりも大口径化しつつ、従前の小口径な拡散ウエハの拡散層と同等な不純物の濃度を有するように形成された濃度減衰層部21に沿って、不純物の濃度が濃度減衰層部21における不純物の最大濃度と略同じ濃度均等層部22を形成することで、従前の小口径な拡散ウエハよりも肉厚になる。このため、半導体素子や半導体デバイスなどを作るための後工程でハンドリングしても割れることはなく、最終的に濃度均等層部22を削り落としても、従前の小口径な拡散ウエハの拡散層と同じ不純物の濃度分布を確保することが可能なる。これにより、拡散層2の一部を削り落す際の自由度が高くなる。【選択図】図1Disclosed is a diffusion wafer that obtains a desired impurity concentration distribution regardless of an increase in diameter or partial removal of a diffusion layer, and a method for manufacturing the diffusion wafer. Along the concentration attenuating layer portion 21 formed so as to have an impurity concentration equivalent to that of the diffusion layer of the conventional small-diameter diffusion wafer while having a larger diameter than the conventional small-diameter diffusion wafer, By forming the uniform concentration layer portion 22 in which the impurity concentration is substantially the same as the maximum impurity concentration in the concentration attenuation layer portion 21, the thickness is larger than that of a conventional diffusion wafer having a small diameter. For this reason, even if it is handled in a subsequent process for manufacturing a semiconductor element or a semiconductor device, it does not break, and even if the concentration uniform layer portion 22 is finally scraped off, the diffusion layer of the conventional small-diameter diffusion wafer It is possible to ensure the same impurity concentration distribution. Thereby, the freedom degree at the time of shaving off a part of diffusion layer 2 becomes high. [Selection] Figure 1

Description

本発明は、半導体素子や半導体デバイスなどの製造過程に用いられる、非拡散層と拡散層を有する拡散ウエハ、及び、拡散ウエハを生産するための製造方法に関する。   The present invention relates to a diffusion wafer having a non-diffusion layer and a diffusion layer, and a manufacturing method for producing the diffusion wafer, which are used in manufacturing processes of semiconductor elements and semiconductor devices.

従来、この種の半導体素子の製造過程は、棒状の半導体単結晶から半導体ウエハを作成するウエハ作成工程と、この半導体ウエハの主面部に半導体素子を形成する素子形成工程と、に大別される。前記ウエハ作成工程では、先ず棒状のシリコン単結晶からスライシングされたシリコンウエハに拡散処理を施して、その両主面に拡散層が形成され、次に拡散処理した後のシリコンウエハの中間部をスライシング加工により切断分離し、その次に拡散層以外の厚さが目標厚みになるように、それぞれの切断面に鏡面研磨加工を施すことで、ほぼ厚さの等しい2つの半導体ウエハ片を得る、半導体素子の製造方法がある(例えば、特許文献1参照)。
最後に、前記半導体ウエハ片の非拡散層の一部に、p形層やn形層が形成され、これをペレットに切断分離して素子形成工程が終了される。
Conventionally, the manufacturing process of this type of semiconductor element is roughly divided into a wafer preparation process for forming a semiconductor wafer from a rod-shaped semiconductor single crystal and an element formation process for forming a semiconductor element on the main surface portion of the semiconductor wafer. . In the wafer preparation process, first, a silicon wafer sliced from a rod-like silicon single crystal is subjected to diffusion treatment, diffusion layers are formed on both main surfaces thereof, and then the intermediate portion of the silicon wafer after diffusion treatment is sliced. Semiconductor is obtained by cutting and separating by processing, and then performing mirror polishing on each cut surface so that the thickness other than the diffusion layer becomes the target thickness, thereby obtaining two semiconductor wafer pieces having substantially the same thickness There is a method for manufacturing an element (see, for example, Patent Document 1).
Finally, a p-type layer and an n-type layer are formed on a part of the non-diffusion layer of the semiconductor wafer piece, which is cut and separated into pellets, thereby completing the element formation step.

特開昭54−041665号公報Japanese Patent Laid-Open No. 54-041665

ところで、前記ウエハ作成工程と前記素子形成工程は、一般的に異なる場所で行われることが多い。例えば前記ウエハ作成工程を行う第一の工場で作成された半導体ウエハ(拡散ウエハ)を第二の工場に出荷し、この第二の工場で前記素子形成工程を行うことにより、多種類の半導体素子が効率良く製造されている。
また、シリコンウエハにおいては、その口径を拡大することで、ウエハ1枚からより多くの半導体デバイスを作ることが可能となり、その生産性を大幅に高めることが行われている。
これと同様に拡散ウエハにおいても、従前の小口径サイズから大口径サイズに切り換えることで生産性を向上させることが検討されている。
しかし乍ら、拡散ウエハは、単結晶の板であるため極めて欠け易く、その厚みを従前の小口径サイズと同寸法に維持しつつ大口径化した場合には、機械的強度が更に低下してしまい、その後の前記素子形成工程におけるハンドリングなどで割れてしまうという問題がある。
そこで、このような問題点を解決するため、前記ウエハ作成工程において従前の小口径サイズよりも厚くて且つ大口径なシリコンウエハに拡散処理を施して、従前の小口径サイズと同じ厚みの非拡散層と、従前の拡散層よりも肉厚な拡散層とを有する拡散ウエハを作成することが考えられる。この大口径で肉厚な拡散ウエハであれば、その後の前記素子形成工程でハンドリングしても割れず、最終的には拡散層の余分な部分を削り落として目標厚みにすればよい。これにより、大口径化した拡散ウエハであっても、機械的強度が向上して前記素子形成工程における割れを防止可能にしつつ、従前の小口径サイズと同様に半導体素子が形成可能になって加工性の低下も防止できる。
しかし、この場合には、機械的強度アップで厚くした拡散層の追加厚み分を削り落すため、この大口径な拡散ウエハの拡散層における不純物の濃度分布は、従前の小口径な拡散ウエハの拡散層における不純物の濃度分布と異なってしまう。
詳しく説明すると、前記ウエハ作成工程で拡散処理を施した時点における不純物の濃度分布は、肉厚で大口径な拡散ウエハの拡散層と、従前の小口径な拡散ウエハの拡散層とがそれぞれ同じであるものの、大口径な拡散ウエハはその後に拡散層の拡散面から不純物の濃度分布が高い部分が削り落されてしまう。
このように従前の小口径な拡散ウエハと比べて、削り落としで不純物の濃度分布が異なってしまう大口径な拡散ウエハは、既存製品となる従前の小口径な拡散ウエハと製品規格が相違するため、従前の小口径な拡散ウエハの代替品として使用できないという問題がある。
Incidentally, the wafer creation process and the element formation process are generally performed at different places. For example, a semiconductor wafer (diffusion wafer) created at a first factory that performs the wafer creation process is shipped to a second factory, and the element formation process is performed at the second factory, so that various types of semiconductor elements are obtained. Is efficiently manufactured.
In addition, by increasing the diameter of a silicon wafer, it becomes possible to make more semiconductor devices from one wafer, and the productivity is greatly increased.
Similarly, in the diffusion wafer, it has been studied to improve productivity by switching from the conventional small diameter size to the large diameter size.
However, since the diffusion wafer is a single crystal plate, it is very easy to chip. When the diameter of the diffusion wafer is increased while maintaining the same size as the conventional small diameter size, the mechanical strength further decreases. Therefore, there is a problem that it is broken by handling in the subsequent element formation process.
Therefore, in order to solve such problems, a non-diffusion having the same thickness as the conventional small-diameter size is performed by performing a diffusion process on the silicon wafer that is thicker and larger than the conventional small-diameter size in the wafer preparation process. It is conceivable to produce a diffusion wafer having a layer and a diffusion layer thicker than the conventional diffusion layer. If the diffusion wafer has a large diameter and is thick, it will not break even if it is handled in the subsequent element formation step, and finally, an excess portion of the diffusion layer may be scraped off to a target thickness. As a result, even for a diffusion wafer having a large diameter, the mechanical strength is improved and cracking in the element forming process can be prevented, and a semiconductor element can be formed in the same manner as a conventional small diameter size. It is possible to prevent a decrease in sex.
However, in this case, since the additional thickness of the diffusion layer thickened by increasing the mechanical strength is scraped off, the impurity concentration distribution in the diffusion layer of this large-diameter diffusion wafer is the diffusion of the conventional small-diameter diffusion wafer. This is different from the impurity concentration distribution in the layer.
Specifically, the impurity concentration distribution at the time of performing the diffusion process in the wafer preparation process is the same for the diffusion layer of the thick and large-diameter diffusion wafer and the diffusion layer of the conventional small-diameter diffusion wafer. Although there is a large-diameter diffusion wafer, a portion having a high impurity concentration distribution is subsequently scraped off from the diffusion surface of the diffusion layer.
Compared to the conventional small-diameter diffusion wafer, the large-diameter diffusion wafer whose impurity concentration distribution differs due to scraping is different from the existing small-diameter diffusion wafer, which is an existing product, in product specifications. However, there is a problem that it cannot be used as a substitute for the conventional small-diameter diffusion wafer.

本発明は、このような問題に対処することを課題とするものであり、大口径化や拡散層の部分的な削り落としに関係なく所望の不純物濃度分布を得ること、などを目的とするものである。   An object of the present invention is to cope with such a problem, and an object thereof is to obtain a desired impurity concentration distribution regardless of enlargement of the diameter or partial removal of the diffusion layer. It is.

このような目的を達成するために本発明に係る拡散ウエハは、ウエハにおいて半導体素子が形成される非拡散層と、前記ウエハの表面全体から内部に不純物が拡散された拡散層と、を備え、前記拡散層は、前記非拡散層と隣接して前記不純物の濃度が前記非拡散層側へ向かうに従って減衰するように形成される濃度減衰層部と、前記拡散層の露出した拡散面に沿って形成される濃度均等層部と、を有し、前記濃度均等層部は、前記拡散面から前記濃度減衰層部との境界面までの前記不純物の濃度が、前記濃度減衰層部における前記不純物の最大濃度と略同じであり、前記拡散層を目標厚さにする削り落とし部位を有することを特徴とする。 In order to achieve such an object, a diffusion wafer according to the present invention includes a non-diffusion layer in which a semiconductor element is formed in the wafer, and a diffusion layer in which impurities are diffused from the entire surface of the wafer , The diffusion layer is adjacent to the non-diffusion layer and has a concentration attenuation layer portion formed so that the concentration of the impurity attenuates toward the non-diffusion layer, and along the exposed diffusion surface of the diffusion layer. A concentration uniform layer portion formed, wherein the concentration uniform layer portion has a concentration of the impurity from the diffusion surface to a boundary surface between the concentration attenuation layer portion and the impurity concentration in the concentration attenuation layer portion. maximum concentration Ri substantially equal der, characterized Rukoto that having a site scraping to the diffusion layer to a target thickness.

また本発明に係る拡散ウエハの製造方法は、ウエハにおいて半導体素子が形成される非拡散層と、前記ウエハの表面全体から内部に不純物が拡散された拡散層を有する拡散ウエハの製造方法であって、ウエハの表面に前記不純物を付着して浸透させるデポジション工程と、前記デポジション工程中において前記ウエハの前記表面に生成される化合物層を除去する除去工程と、前記不純物を前記ウエハの内部に拡散させることで、前記拡散層として前記不純物の濃度が前記非拡散層側へ向かって減衰する濃度減衰層部を形成するドライブイン工程と、を含み、前記デポジション工程及び前記除去工程を複数回繰り返した後に前記ドライブイン工程を行うことで、前記拡散層の露出した拡散面に沿って前記不純物の濃度が、前記濃度減衰層部における前記不純物の最大濃度と略同じとなり、前記拡散層を目標厚さにする削り落とし部位が含まれる濃度均等層部を形成することを特徴とする。
A method for manufacturing a diffusion wafer according to the present invention is a method for manufacturing a diffusion wafer having a non-diffusion layer on which a semiconductor element is formed on a wafer and a diffusion layer in which impurities are diffused from the entire surface of the wafer. A deposition step for adhering and infiltrating the impurities on the surface of the wafer; a removal step for removing a compound layer formed on the surface of the wafer during the deposition step; and the impurities inside the wafer. And a drive-in step of forming a concentration attenuation layer part in which the concentration of the impurity attenuates toward the non-diffusion layer as the diffusion layer, and the deposition step and the removal step are performed a plurality of times. By repeating the drive-in process after repeating, the concentration of the impurities along the exposed diffusion surface of the diffusion layer is reduced in the concentration attenuation layer portion. That Ri substantially Do the same as the maximum concentration of the impurity, and forming the diffusion layer concentration equivalent layer portion that is part of the site scraped to target thickness of.

前述した特徴を有する本発明に係る拡散ウエハは、従前の小口径な拡散ウエハよりも大口径化しつつ、従前の小口径な拡散ウエハの拡散層と同等な不純物の濃度を有するように形成された濃度減衰層部に沿って、不純物の濃度が濃度減衰層部における不純物の最大濃度と略同じ濃度均等層部を形成することで、従前の小口径な拡散ウエハよりも肉厚になる。このため、半導体素子や半導体デバイスなどを作るための後工程でハンドリングしても割れることはなく、最終的に濃度均等層部を削り落としても、従前の小口径な拡散ウエハの拡散層と同じ不純物の濃度分布を確保することが可能なる。これにより、拡散層の一部を削り落す際の自由度が高くなる。
したがって、大口径化や拡散層の部分的な削り落としに関係なく所望の不純物濃度分布を得ることができる。
その結果、既存製品となる従前の小口径な拡散ウエハの代替品として大口径な拡散ウエハを使用できる。
このため、大口径化に伴う機械的強度の低下による割れを防止でき、大口径化により生産性を大幅に高めて経済合理性の向上が図れる。
また、拡散層において非拡散層近くの深層部位における不純物の濃度を精密に調整可能となるため、半導体デバイスの領域直下における通電性を改善することも可能になる。
したがって、電力損失の少ない半導体デバイスを作製できる。
The diffusion wafer according to the present invention having the above-described features is formed so as to have an impurity concentration equivalent to that of the diffusion layer of the conventional small-diameter diffusion wafer while having a larger diameter than the conventional small-diameter diffusion wafer. By forming the concentration uniform layer portion having the impurity concentration substantially the same as the maximum impurity concentration in the concentration attenuation layer portion along the concentration attenuation layer portion, the thickness becomes thicker than the conventional diffusion wafer having a small diameter. For this reason, even if it is handled in a subsequent process for manufacturing a semiconductor element or a semiconductor device, it does not break, and even if the concentration equalization layer part is finally scraped off, it is the same as the diffusion layer of the conventional small-diameter diffusion wafer. It is possible to ensure the impurity concentration distribution. Thereby, the freedom degree at the time of shaving off a part of diffusion layer becomes high.
Therefore, a desired impurity concentration distribution can be obtained regardless of the increase in the diameter and the partial removal of the diffusion layer.
As a result, a large-diameter diffusion wafer can be used as an alternative to a conventional small-diameter diffusion wafer that is an existing product.
For this reason, it is possible to prevent cracking due to a decrease in mechanical strength accompanying the increase in diameter, and it is possible to significantly increase productivity and improve economic rationality by increasing the diameter.
Further, since the impurity concentration in the deep layer portion near the non-diffusion layer in the diffusion layer can be precisely adjusted, it is also possible to improve the electrical conductivity immediately under the region of the semiconductor device.
Therefore, a semiconductor device with little power loss can be manufactured.

また、前述した特徴を有する本発明に係る拡散ウエハの製造方法は、ウエハの表面に不純物を浸透させるデポジション工程と、デポジション工程中にウエハの表面に生成される化合物層を除去する除去工程と、を複数回繰り返した後に、デポジション工程で浸透された不純物をウエハの内部に拡散させるドライブイン工程を行う。このため、前記ドライブイン工程により、拡散層として不純物の濃度を非拡散層側へ向かって減衰させる濃度減衰層部が形成される。これと同時に、前記デポジション工程及び前記除去工程の複数回の繰り返しにより、拡散層の拡散面から境界面までにおける不純物の濃度を、その深度に関係なく濃度減衰層部における不純物の最大濃度と同じにした濃度均等層部が、短時間でしかも簡単に作成される。
したがって、短時間の熱処理で所望の不純物濃度分布を得ることができる。
その結果、大口径化や拡散層の部分的な削り落としに関係なく所望の不純物濃度分布を短時間でより簡単に得ることができる。
In addition, the method for manufacturing a diffusion wafer according to the present invention having the above-described features includes a deposition process for infiltrating impurities into the wafer surface, and a removal process for removing a compound layer generated on the wafer surface during the deposition process. Then, a drive-in process for diffusing impurities permeated in the deposition process into the wafer is performed. For this reason, a concentration attenuation layer portion for attenuating the impurity concentration toward the non-diffusion layer is formed as a diffusion layer by the drive-in process. At the same time, by repeating the deposition step and the removing step a plurality of times, the impurity concentration from the diffusion surface to the boundary surface of the diffusion layer is the same as the maximum impurity concentration in the concentration attenuation layer portion regardless of the depth. Thus, the uniform concentration layer portion can be easily created in a short time.
Therefore, a desired impurity concentration distribution can be obtained by a short heat treatment.
As a result, the desired impurity concentration distribution can be obtained more easily in a short time regardless of the increase in the diameter or partial removal of the diffusion layer.

本発明の実施形態に係る拡散ウエハの全体構成を示す説明図であり、(a)が不純物の濃度分布グラフ、(b)が縦断正面図である。It is explanatory drawing which shows the whole structure of the diffusion wafer which concerns on embodiment of this invention, (a) is a concentration distribution graph of an impurity, (b) is a vertical front view. 本発明の実施形態に係る拡散ウエハの製造方法を示す説明図であり、(a)〜(e)が製造過程を工程順に示した縦断正面図である。It is explanatory drawing which shows the manufacturing method of the diffusion wafer which concerns on embodiment of this invention, (a)-(e) is the vertical front view which showed the manufacturing process in process order.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
本発明の実施形態に係る拡散ウエハAは、半導体素子や半導体デバイスなどの製造過程に用いられる、棒状の単結晶(インゴット)からスライスされたウエハに拡散処理を施すことで、リンなどの不純物(ドーパント)が拡散されるものである。
詳しく説明すると、本発明の実施形態に係る拡散ウエハAは、図1(a)(b)に示すように、非拡散層1と、前記不純物が拡散された拡散層2と、を主要な構成要素として備えている。
また図示しないが、非拡散層1や拡散層2以外に別の層を追加することも可能である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
The diffusion wafer A according to the embodiment of the present invention performs diffusion treatment on a wafer sliced from a rod-shaped single crystal (ingot) used in the manufacturing process of semiconductor elements, semiconductor devices, etc., so that impurities such as phosphorus ( (Dopant) is diffused.
More specifically, as shown in FIGS. 1A and 1B, the diffusion wafer A according to the embodiment of the present invention mainly includes a non-diffusion layer 1 and a diffusion layer 2 in which the impurity is diffused. As an element.
Although not shown, it is possible to add another layer in addition to the non-diffusion layer 1 and the diffusion layer 2.

拡散層2は、前記不純物の濃度が非拡散層1側へ向かうに従って減衰する濃度減衰層部21と、露出した拡散面2aに沿って形成される濃度均等層部22と、を有している。
濃度減衰層部21とは、拡散層2において非拡散層1と反対側の拡散面2a側から、非拡散層1と隣り合う隣接面2bへ向け深さ(以下「深度」という)が深くなるに従って、前記不純物の濃度が徐々に減衰するように形成される部位である。
濃度均等層部22とは、拡散面2aから濃度減衰層部21との境界面2cまでにおける前記不純物の濃度を、その深度に関係なく濃度減衰層部21へ向かって減衰せず、濃度減衰層部21における前記不純物の最大濃度と略同じになるように形成される部位である。
ここでいう「略同じ」とは、拡散面2aから境界面2cまでにおける前記不純物の濃度が、濃度減衰層部21における前記不純物の最大濃度と全く同じ(同一)のみに限らず、これに加えて、境界面2cから拡散面2aへ向かう前記不純物の濃度が、濃度減衰層部21における前記不純物の最大濃度によりも僅かに増えるものも含まれる。
さらに、濃度均等層部22は、後工程において目標厚さまで拡散層2を削り落とすために利用可能である。
後工程とは、非拡散層1に対して半導体素子を作るための素子形成工程、半導体デバイスを作るためのデバイス形成工程などをいう。
The diffusion layer 2 includes a concentration attenuation layer portion 21 that attenuates as the concentration of the impurity moves toward the non-diffusion layer 1 side, and a concentration equalization layer portion 22 formed along the exposed diffusion surface 2a. .
The concentration attenuation layer portion 21 has a depth (hereinafter referred to as “depth”) from the diffusion surface 2 a side opposite to the non-diffusion layer 1 to the adjacent surface 2 b adjacent to the non-diffusion layer 1 in the diffusion layer 2. Accordingly, the impurity concentration is gradually reduced.
The concentration uniform layer portion 22 does not attenuate the concentration of the impurity from the diffusion surface 2a to the boundary surface 2c between the concentration attenuation layer portion 21 and the concentration attenuation layer portion 21 regardless of the depth. This is a portion formed so as to be substantially the same as the maximum concentration of the impurity in the portion 21.
Here, “substantially the same” is not limited to the fact that the concentration of the impurity from the diffusion surface 2 a to the boundary surface 2 c is exactly the same (same) as the maximum concentration of the impurity in the concentration attenuation layer portion 21. In addition, the impurity concentration from the boundary surface 2c toward the diffusion surface 2a is slightly increased by the maximum concentration of the impurity in the concentration attenuation layer portion 21.
Further, the concentration uniform layer portion 22 can be used to scrape the diffusion layer 2 to a target thickness in a subsequent process.
The post-process refers to an element formation process for making a semiconductor element for the non-diffusion layer 1, a device formation process for making a semiconductor device, and the like.

一方、本発明の実施形態に係る拡散ウエハAは、既存製品となる従前の小口径な拡散ウエハBの代替品として使用可能な大口径な拡散ウエハである。
既存製品となる従前の小口径な拡散ウエハBとは、図1(a)(b)に示される例の場合、本発明の実施形態に係る大口径な拡散ウエハAから濃度均等層部22を除いた、境界面2cが拡散面として露出する構造体に相当する。
ところで、既存製品となる従前の小口径な拡散ウエハBにおける不純物の濃度の分布と、大口径な拡散ウエハAにおける不純物の濃度の分布は、拡散現象の基礎法則(Fickの法則)に従い、数式1に示す拡散方程式で表される。

Figure 0005952475

ここで、Ndは、拡散ウエハ内の拡散による不純物の濃度(拡散によってウエハ内に追加された不純物の濃度)、tは、拡散ウエハの拡散時間、xは、拡散ウエハ内における深度、Dは、拡散係数である。
数式1を満たすxとtの関数をF(x,t)、拡散ウエハの露出した拡散面における拡散による不純物の濃度(拡散によってウエハ内に追加された不純物の表面濃度)をNsとすると、数式2に示すようになる。
Figure 0005952475

さらに、拡散ウエハ内における不純物の最小濃度(拡散前からウエハ内に存在する不純物の濃度)をNbとすると、拡散ウエハの全体における全不純物の濃度Nの分布は、数式3に示すように表せる。
Figure 0005952475
On the other hand, the diffusion wafer A according to the embodiment of the present invention is a large-diameter diffusion wafer that can be used as an alternative to the conventional small-diameter diffusion wafer B that is an existing product.
In the case of the example shown in FIGS. 1A and 1B, the conventional small-diameter diffusion wafer B that is an existing product is obtained by changing the concentration uniform layer portion 22 from the large-diameter diffusion wafer A according to the embodiment of the present invention. The removed boundary surface 2c corresponds to a structure exposed as a diffusion surface.
By the way, the distribution of the impurity concentration in the conventional small-diameter diffusion wafer B that is an existing product and the distribution of the impurity concentration in the large-diameter diffusion wafer A are in accordance with the basic law of diffusion phenomenon (Fick's law). It is expressed by the diffusion equation shown below.
Figure 0005952475

Here, Nd is the concentration of impurities by diffusion in the diffusion wafer (concentration of impurities added in the wafer by diffusion), t is the diffusion time of the diffusion wafer, x is the depth in the diffusion wafer, and D is Diffusion coefficient.
Assuming that the function of x and t satisfying Equation 1 is F (x, t), and the concentration of impurities due to diffusion on the exposed diffusion surface of the diffusion wafer (surface concentration of impurities added in the wafer by diffusion) is Ns. As shown in 2.
Figure 0005952475

Furthermore, if the minimum impurity concentration in the diffusion wafer (concentration of impurities existing in the wafer before diffusion) is Nb, the distribution of the concentration N of all impurities in the entire diffusion wafer can be expressed as shown in Equation 3.
Figure 0005952475

このように既存製品となる従前の小口径な拡散ウエハBにおける全不純物の濃度の分布が、数式3で示される拡散プロファイルを有するとき、従前の小口径な拡散ウエハBの代替品として使用可能な大口径な拡散ウエハAの全不純物の濃度Nの分布は、近似的に数式4と数式5に示す拡散プロファイルを有している。

Figure 0005952475

ここで、xmは、図1(a)(b)に示されるように、拡散層2の拡散面2aから任意の深度である。
Figure 0005952475
Thus, when the distribution of the concentration of all impurities in the conventional small-diameter diffusion wafer B that is an existing product has the diffusion profile expressed by Equation 3, it can be used as an alternative to the conventional small-diameter diffusion wafer B. The distribution of the concentration N of all impurities in the large-diameter diffusion wafer A has a diffusion profile approximately expressed by Equations 4 and 5.
Figure 0005952475

Here, xm is an arbitrary depth from the diffusion surface 2a of the diffusion layer 2, as shown in FIGS.
Figure 0005952475

特に、数式3の具体例として、「拡散係数Dがx,tに依らない定数」、「拡散に用いた不純物の総量が一定」、「拡散開始時(t=0)には全ての拡散に用いた不純物が拡散面(x=0)に集中している」の全てを満たす場合には、拡散ウエハの全体における全不純物の濃度Nの分布は、数式6に示すように表せる。

Figure 0005952475

ここで、xjは、図1(a)(b)に示されるように、拡散層2の拡散面2aから非拡散層1と隣り合う隣接面2bまでの深度である。
数式6から、従前の小口径な拡散ウエハBの代替品として使用可能な大口径な拡散ウエハAの全不純物の濃度Nの分布を、近似的に数式7に示される拡散プロファイルを有するように変更することも可能である。
Figure 0005952475

数式4及び数式5又は数式7により、拡散層2において拡散面2aから任意の深度xmまでの箇所には、その全不純物の濃度Nの分布が、その深度に関係なく濃度減衰層部21へ向かって減衰せず、濃度減衰層部21における不純物の最大濃度と略同じ又は同一になる、濃度均等層部22が形成される。
すなわち、この実施形態に係る拡散ウエハAにおいても、前述した実施形態に係る拡散ウエハAと同様になる。 In particular, as specific examples of Equation 3, “a constant where the diffusion coefficient D does not depend on x and t”, “the total amount of impurities used for diffusion is constant”, and “all diffusion at the start of diffusion (t = 0)” When all of the “impurities used are concentrated on the diffusion surface (x = 0)” are satisfied, the distribution of the concentration N of all impurities in the entire diffusion wafer can be expressed as shown in Equation 6.
Figure 0005952475

Here, xj is the depth from the diffusion surface 2a of the diffusion layer 2 to the adjacent surface 2b adjacent to the non-diffusion layer 1, as shown in FIGS.
From Equation 6, the distribution of the concentration N of all impurities in the large-diameter diffusion wafer A that can be used as an alternative to the conventional small-diameter diffusion wafer B is changed to have a diffusion profile approximately represented by Equation 7. It is also possible to do.
Figure 0005952475

According to Equation 4, Equation 5, or Equation 7, the distribution of the concentration N of all impurities in the diffusion layer 2 from the diffusion surface 2a to an arbitrary depth xm is directed toward the concentration attenuation layer portion 21 regardless of the depth. Thus, the concentration equalization layer portion 22 is formed which is not attenuated and is substantially the same as or the same as the maximum impurity concentration in the concentration attenuation layer portion 21.
That is, the diffusion wafer A according to this embodiment is the same as the diffusion wafer A according to the above-described embodiment.

そして、本発明の実施形態に係る拡散ウエハAを生産するための製造方法は、図2(a)〜(e)に示すように、ウエハ10の表面11に不純物20を付着して浸透させるデポジション工程と、前記デポジション工程中においてウエハ10の表面11に生成される化合物層3を前記デポジション工程後に除去する除去工程と、前記デポジション工程で浸透された不純物20をウエハ10の内部に拡散させるドライブイン工程と、を主要な工程として含んでいる。
前記デポジション工程中においてウエハ10の表面11に生成される化合物層3とは、リンガラスなどの酸化物やその他のシリコン化合物などからなる。
特に、図2(e)に示される前記ドライブイン工程において、不純物20をウエハ10の内部に拡散させることにより、拡散層2として不純物20の濃度が非拡散層1側へ向かうに従って減衰する濃度減衰層部21を形成している。
さらに、図2(a),(c)に示される前記デポジション工程と、図2(b),(d)に示される前記除去工程を複数回繰り返すことにより、拡散層2の拡散面2aに沿って不純物20の濃度が、濃度減衰層部21における不純物20の最大濃度と略同じとなる濃度均等層部22を形成している。
Then, the manufacturing method for producing the diffusion wafer A according to the embodiment of the present invention is a method of attaching and infiltrating impurities 20 into the surface 11 of the wafer 10 as shown in FIGS. A position step, a removal step of removing the compound layer 3 formed on the surface 11 of the wafer 10 during the deposition step after the deposition step, and impurities 20 that have penetrated in the deposition step inside the wafer 10 And a drive-in process for diffusion as a main process.
The compound layer 3 generated on the surface 11 of the wafer 10 during the deposition step is made of an oxide such as phosphorus glass or other silicon compounds.
In particular, in the drive-in process shown in FIG. 2 (e), the impurity 20 is diffused into the wafer 10 so that the concentration of the impurity 20 as the diffusion layer 2 attenuates as it goes toward the non-diffusion layer 1 side. The layer part 21 is formed.
Further, by repeating the deposition process shown in FIGS. 2A and 2C and the removal process shown in FIGS. 2B and 2D a plurality of times, the diffusion surface 2a of the diffusion layer 2 is formed. A concentration uniform layer portion 22 in which the concentration of the impurity 20 is substantially the same as the maximum concentration of the impurity 20 in the concentration attenuation layer portion 21 is formed.

本発明の実施形態に係る大口径な拡散ウエハAの製造方法の具体例としては、従前の小口径な拡散ウエハBよりも大口径化されたシリコンのインゴットから、従前の小口径な拡散ウエハBよりも肉厚にスライスし、この大口径で且つ肉厚なウエハ10に対し、気相拡散法などにより拡散処理を施すことが好ましい。
詳しく説明すると、所定温度に加熱された炉内に、不純物20としてn型不純物であるリンを含んでいる塩化ホスホリル(オキシ塩化リン)と、窒素やアルゴンやヘリウム又はいずれかの混合ガスなど及び酸素と、を同時に流し込み、1200℃以下でデポジションさせる。
これにより、炉内に設置されたウエハ10は、n型不純物であるリンなどの不純物を取り込み、その際に酸素と熱の影響で酸化される。これに伴ってウエハ10の表面11には、リンガラスなどの酸化物からなる化合物層3が生成される。
そこで、図2(a)〜(e)に示される場合には、前記デポジション工程と、化合物層3となるリンガラスなどを除去する前記除去工程と、を各2回繰り返している。この後、ウエハ10内に浸透したリンを、前記ドライブイン工程でウエハ10の内部に拡散させている。
また、その他の例として図示しないが、気相拡散法と別の拡散法を用いたり、不純物20としてリンと別なものを用いたり、前記デポジション工程及び前記除去工程の繰り返し回数を3回以上にしたり、前記デポジション工程及び前記除去工程を繰り返す度にデポジション条件を変更したり、これらの条件設定を組み合わせるなど変更が可能である。
As a specific example of the manufacturing method of the large-diameter diffusion wafer A according to the embodiment of the present invention, a conventional silicon wafer ingot having a larger diameter than the conventional small-diameter diffusion wafer B is used. It is preferable that the wafer 10 is sliced more thickly and subjected to a diffusion treatment by a vapor phase diffusion method or the like on the large diameter and thick wafer 10.
More specifically, in a furnace heated to a predetermined temperature, phosphoryl chloride (phosphorus oxychloride) containing phosphorus as an n-type impurity as the impurity 20, nitrogen, argon, helium, or any mixed gas thereof, and oxygen And are deposited at 1200 ° C. or lower.
As a result, the wafer 10 installed in the furnace takes in impurities such as phosphorus, which is an n-type impurity, and is oxidized under the influence of oxygen and heat. Accordingly, a compound layer 3 made of an oxide such as phosphorus glass is generated on the surface 11 of the wafer 10.
Therefore, in the case shown in FIGS. 2A to 2E, the deposition step and the removal step of removing the phosphor glass or the like that becomes the compound layer 3 are repeated twice. Thereafter, phosphorus that has penetrated into the wafer 10 is diffused into the wafer 10 by the drive-in process.
Although not shown in the drawings as other examples, the diffusion method different from the vapor phase diffusion method, the impurity 20 different from phosphorus is used, or the deposition step and the removal step are repeated three times or more. The deposition conditions can be changed each time the deposition process and the removal process are repeated, or these condition settings can be combined.

このような本発明の実施形態に係る拡散ウエハAによると、従前の小口径な拡散ウエハBよりも大口径化しつつ、従前の小口径な拡散ウエハBの拡散層と同等な不純物の濃度を有するように形成された濃度減衰層部21に沿って、不純物の濃度が濃度減衰層部21における不純物の最大濃度と略同じ濃度均等層部22を形成することで、従前の小口径な拡散ウエハBよりも肉厚になる。
このため、半導体素子や半導体デバイスなどを作るための後工程でハンドリングしても割れることはなく、最終的に濃度均等層部22を削り落としても、従前の小口径な拡散ウエハBの拡散層と同じ不純物の濃度の分布を確保することが可能なる。
すなわち、大口径化に伴う機械的強度低下(割れ防止)を図りながら、濃度均等層部22を削り落した後も、従前の小口径な拡散ウエハBの拡散層と同じ不純物の濃度の分布が得られて、既存製品となる従前の小口径な拡散ウエハBの製品規格と合致できる。
これにより、拡散層2の一部を削り落す際の自由度が高くなる。
したがって、大口径化や拡散層2の部分的な削り落としに関係なく所望の不純物濃度分布を得ることができる。
その結果、既存製品となる従前の小口径な拡散ウエハBの代替品として大口径な拡散ウエハAを使用できる。
このため、大口径化に伴う機械的強度の低下による割れを防止でき、大口径化により生産性を大幅に高めて経済合理性の向上が図れる。
また、拡散層2において非拡散層1近くの深層部位における不純物の濃度を精密に調整可能となるため、半導体デバイスの領域直下における通電性を改善することも可能になる。
したがって、電力損失の少ない半導体デバイスを作製できる。
According to the diffusion wafer A according to the embodiment of the present invention, the impurity concentration is the same as that of the diffusion layer of the conventional small-diameter diffusion wafer B while the diameter is larger than that of the conventional small-diameter diffusion wafer B. By forming the concentration uniform layer portion 22 having the impurity concentration substantially the same as the maximum impurity concentration in the concentration attenuation layer portion 21 along the concentration attenuation layer portion 21 thus formed, the diffusion wafer B having a small diameter as before is formed. It becomes thicker than.
For this reason, even if it is handled in a subsequent process for manufacturing a semiconductor element, a semiconductor device, etc., it will not crack, and even if the concentration uniform layer portion 22 is finally scraped off, the diffusion layer of the conventional small-diameter diffusion wafer B It is possible to ensure the same impurity concentration distribution.
That is, the same impurity concentration distribution as that of the diffusion layer of the conventional small-diameter diffusion wafer B is obtained even after the concentration uniform layer portion 22 is scraped off while reducing the mechanical strength (preventing cracking) as the diameter increases. As a result, the product standard of the conventional small-diameter diffusion wafer B that becomes an existing product can be met.
Thereby, the freedom degree at the time of shaving off a part of diffusion layer 2 becomes high.
Therefore, a desired impurity concentration distribution can be obtained regardless of the increase in the diameter or the partial removal of the diffusion layer 2.
As a result, the large-diameter diffusion wafer A can be used as an alternative to the existing small-diameter diffusion wafer B, which is an existing product.
For this reason, it is possible to prevent cracking due to a decrease in mechanical strength accompanying the increase in diameter, and it is possible to significantly increase productivity and improve economic rationality by increasing the diameter.
In addition, since the impurity concentration in the deep layer portion near the non-diffusion layer 1 in the diffusion layer 2 can be precisely adjusted, it is possible to improve the conductivity immediately below the region of the semiconductor device.
Therefore, a semiconductor device with little power loss can be manufactured.

特に、濃度均等層部22は、不純物20の浸透に伴って拡散層2の拡散面2aに生成される化合物層3の(複数回)除去により、拡散層2の拡散面2aから濃度減衰層部21との境界面2cまで形成されることが好ましい。
この場合には、不純物20の浸透に伴って拡散層2の拡散面2aに生成される化合物層3を一回のみ除去したものに比べ、拡散面2aから境界面2cまでにおける不純物20の濃度が、その深度に関係なく濃度減衰層部21における不純物20の最大濃度と同じなる濃度均等層部22を、短時間でしかも簡単に作成することが可能になる。
したがって、短時間の熱処理で所望の不純物濃度分布を得ることができる。
その結果、大口径化や拡散層2の部分的な削り落としに関係なく所望の不純物濃度分布を短時間でより簡単に得ることができる。
Particularly, the concentration equalization layer portion 22 is removed from the diffusion surface 2a of the diffusion layer 2 by (multiple times) removal of the compound layer 3 generated on the diffusion surface 2a of the diffusion layer 2 as the impurities 20 penetrate. 21 is preferably formed up to the boundary surface 2c.
In this case, the concentration of the impurity 20 from the diffusion surface 2a to the boundary surface 2c is higher than that obtained by removing the compound layer 3 generated on the diffusion surface 2a of the diffusion layer 2 only once due to the penetration of the impurity 20. The uniform concentration layer portion 22 having the same concentration as the maximum concentration of the impurity 20 in the concentration attenuation layer portion 21 can be easily created in a short time regardless of the depth.
Therefore, a desired impurity concentration distribution can be obtained by a short heat treatment.
As a result, a desired impurity concentration distribution can be obtained more easily in a short time regardless of the increase in the diameter or partial removal of the diffusion layer 2.

さらに、本発明の実施形態に係る拡散ウエハAの製造方法によると、ウエハ10の表面11に不純物20を浸透させるデポジション工程と、デポジション工程中にウエハ10の表面11に生成される化合物層3を除去する除去工程と、を複数回繰り返した後に、デポジション工程で浸透された不純物20をウエハ10の内部に拡散させるドライブイン工程を行う。
このため、前記ドライブイン工程により、拡散層2として不純物20の濃度を非拡散層1側へ向かって減衰させる濃度減衰層部21が形成される。
これと同時に、前記デポジション工程及び前記除去工程の複数回の繰り返しにより、拡散層2の拡散面2aから境界面2cまでにおける不純物20の濃度を、その深度に関係なく濃度減衰層部21における不純物20の最大濃度と同じにした濃度均等層部22が、短時間でしかも簡単に作成される。
したがって、短時間の熱処理で所望の不純物濃度分布を得ることができる。
その結果、大口径化や拡散層2の部分的な削り落としに関係なく所望の不純物濃度分布を短時間でより簡単に得ることができる。
また、前記デポジション工程及び前記除去工程の繰り返し回数と、それぞれの前記デポジション工程におけるデポジション温度やデポジション時間や不純物20の供給量などのデポジション条件、又は前記ドライブイン工程におけるドライブイン温度やドライブイン時間などのドライブイン条件のいずれか一方又は両方を調節することによって、拡散層2の拡散面2aから任意の深度xmを任意に設定することが可能となる。
Furthermore, according to the manufacturing method of the diffusion wafer A according to the embodiment of the present invention, the deposition process for infiltrating the impurities 20 into the surface 11 of the wafer 10 and the compound layer generated on the surface 11 of the wafer 10 during the deposition process. 3 is repeated a plurality of times, and then a drive-in process for diffusing the impurities 20 permeated in the deposition process into the wafer 10 is performed.
For this reason, the concentration attenuation layer portion 21 that attenuates the concentration of the impurity 20 toward the non-diffusion layer 1 is formed as the diffusion layer 2 by the drive-in process.
At the same time, by repeating the deposition step and the removal step a plurality of times, the concentration of the impurity 20 from the diffusion surface 2a to the boundary surface 2c of the diffusion layer 2 is changed to the impurity in the concentration attenuation layer portion 21 regardless of the depth. The density uniform layer portion 22 having the same density as the maximum density of 20 is easily created in a short time.
Therefore, a desired impurity concentration distribution can be obtained by a short heat treatment.
As a result, a desired impurity concentration distribution can be obtained more easily in a short time regardless of the increase in the diameter or partial removal of the diffusion layer 2.
Further, the number of repetitions of the deposition step and the removal step, the deposition conditions such as the deposition temperature and deposition time in each of the deposition steps, the supply amount of the impurities 20, or the drive-in temperature in the drive-in step It is possible to arbitrarily set an arbitrary depth xm from the diffusion surface 2a of the diffusion layer 2 by adjusting one or both of the drive-in conditions such as the drive-in time and the drive-in time.

次に、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
この実施例として、従前の小口径な拡散ウエハBよりも大口径化され、且つ従前の小口径な拡散ウエハBの厚みよりも濃度均等層部22の分だけ肉厚な拡散ウエハAを作成した。この実施例となる拡散ウエハAの作成後に後工程で濃度均等層部22を削り落とすことで、従前の小口径な拡散ウエハBにおける全不純物20の濃度分布と同じになるかを検証した。
つまり、既存製品となる従前の小口径な拡散ウエハBの代替品として、大口径な拡散ウエハAが使用できるか否かを検証した。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
As this example, a diffusion wafer A having a larger diameter than the conventional small-diameter diffusion wafer B and having a thickness equivalent to the concentration equality layer portion 22 than the thickness of the conventional small-diameter diffusion wafer B was produced. . It was verified whether the concentration distribution of the entire impurity 20 in the previous small-diameter diffusion wafer B would be the same as that obtained by scraping off the concentration uniform layer portion 22 in a later step after the fabrication of the diffusion wafer A according to this example.
That is, it was verified whether or not the large-diameter diffusion wafer A can be used as an alternative to the existing small-diameter diffusion wafer B that is an existing product.

このため、図1(a)(b)に示されるように、既存製品となる従前の小口径な拡散ウエハBとして直径が125mmで気相拡散法により1200℃以下で、不純物20の浸透をウエハ10の表面11に付着して浸透させるデポジションで施されたもの(以下「既存製品B」という)と、この実施例の大口径な拡散ウエハAとして直径が150mmで且つ既存製品Bよりも濃度均等層部22の分だけ肉厚なものと、比較対象の拡散ウエハとして直径が150mmで且つ既存製品Bよりも濃度均等層部22の分だけ肉厚なもの(以下「比較品C,D」という)と、をそれぞれ用意した。
さらに、これらを容易に比較できるように、図1(a)に示される不純物20の濃度分布グラフでは、実施例の大口径な拡散ウエハAにおける全不純物20の濃度分布A1を実線で示し、既存製品Bにおける全不純物20の濃度分布B1を太い破線で示し、比較品Cにおける全不純物20の濃度分布C1を二点鎖線で示し、比較品Dにおける全不純物20の濃度分布D1を二点鎖線で示している。
Therefore, as shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), as a conventional small-diameter diffusion wafer B, which is an existing product, the diameter of 125 mm and the penetration of impurities 20 at a temperature of 1200 ° C. or less by the vapor phase diffusion method are used. 10 which is applied by deposition to adhere to and penetrate the surface 11 (hereinafter referred to as “existing product B”), and a large-diameter diffusion wafer A of this embodiment has a diameter of 150 mm and a concentration higher than that of the existing product B Thickness equivalent to the uniform layer portion 22 and a comparison target diffusion wafer having a diameter of 150 mm and thicker than the existing product B by the concentration uniform layer portion 22 (hereinafter referred to as “comparative products C and D”) Prepared).
Further, in order to easily compare these, in the concentration distribution graph of the impurity 20 shown in FIG. 1A, the concentration distribution A1 of all the impurities 20 in the large-diameter diffusion wafer A of the embodiment is shown by a solid line, The concentration distribution B1 of all impurities 20 in the product B is indicated by a thick broken line, the concentration distribution C1 of all impurities 20 in the comparison product C is indicated by a two-dot chain line, and the concentration distribution D1 of all impurities 20 in the comparison product D is indicated by a two-dot chain line. Show.

この実施例の大口径な拡散ウエハAでは、図2(a)〜(e)に示されるように、既存製品Bと同様に気相拡散法により1200℃以下で、ウエハ10の表面11に不純物20を付着して浸透させるデポジション工程と、このデポジション工程中にウエハ10の表面11に生成される(不純物20を含む)リンガラスなどの化合物層3の除去工程を2回繰り返した。
一方、比較品C,Dは、デポジション工程と化合物層3の除去工程をそれぞれ一回のみ行った。
さらに、比較品Cは、その濃度分布C1を図1(a)に二点鎖線で示されるように、既存製品Bにおける全不純物20の濃度分布B1の一部分に倣わせるとともに、比較品Dにおける全不純物20の濃度分布D1よりも濃くなるように拡散させている。
比較品Dは、その濃度分布D1を図1(a)に二点鎖線で示されるように、拡散面2aにおける不純物20の濃度(全不純物の表面濃度、Ns+Nb)が、既存製品Bの露出した拡散面における不純物20の濃度と同じになるように、比較品Cにおける全不純物20の濃度分布C1よりも薄くなるように拡散させている。
In the large-diameter diffusion wafer A of this embodiment, as shown in FIGS. 2A to 2E, the impurities on the surface 11 of the wafer 10 at 1200 ° C. or less by the vapor phase diffusion method as in the existing product B. A deposition process for adhering and infiltrating 20 and a process for removing the compound layer 3 such as phosphorous glass (including the impurity 20) generated on the surface 11 of the wafer 10 during the deposition process were repeated twice.
On the other hand, Comparative products C and D were each subjected to the deposition process and the compound layer 3 removal process only once.
Further, the comparative product C has its concentration distribution C1 copied to a part of the concentration distribution B1 of all impurities 20 in the existing product B as shown by a two-dot chain line in FIG. The concentration is diffused so as to be higher than the concentration distribution D1 of all impurities 20.
In the comparative product D, the concentration distribution D1 of the impurity 20 on the diffusion surface 2a (surface concentration of all impurities, Ns + Nb) is exposed from the existing product B as shown by the two-dot chain line in FIG. The diffusion is performed so as to be thinner than the concentration distribution C1 of all impurities 20 in the comparative product C so as to be the same as the concentration of the impurities 20 on the diffusion surface.

実施例の大口径な拡散ウエハAと比較品C,Dを比較すると、実施例の大口径な拡散ウエハAは、その濃度分布A1が図1(a)に実線で示されるように、拡散層2において拡散面2aから任意の深度xm(濃度減衰層部21と濃度均等層部22の境界面2c)まで等しく概ね一直線上になるように短時間で且つ容易に拡散できた。
さらに、実施例の大口径な拡散ウエハAの濃度分布A1は、任意の深度xm(境界面2c)から非拡散層1との隣接面2bまでが、既存製品Bにおける不純物20の濃度分布B1と同じになるように短時間で且つ容易に拡散できた。
これにより、濃度均等層部22を削り落とすことで、既存製品Bにおける不純物20の濃度分布B1が得られ、既存製品Bの製品規格と簡単に合致させることが実証できた。
その結果として、実施例の大口径な拡散ウエハAは、既存製品Bの代替品として使用できることが解った。
Comparing the large-diameter diffusion wafer A of the example and the comparative products C and D, the large-diameter diffusion wafer A of the example has a diffusion layer whose concentration distribution A1 is indicated by a solid line in FIG. In FIG. 2, the diffusion can be easily performed in a short time so as to be substantially in a straight line from the diffusion surface 2 a to an arbitrary depth xm (the boundary surface 2 c between the concentration attenuation layer portion 21 and the concentration equalization layer portion 22).
Further, the concentration distribution A1 of the large-diameter diffusion wafer A according to the embodiment is from the arbitrary depth xm (boundary surface 2c) to the adjacent surface 2b with the non-diffusion layer 1 and the concentration distribution B1 of the impurity 20 in the existing product B. It was able to diffuse easily in a short time so as to be the same.
As a result, the concentration distribution layer B1 of the impurity 20 in the existing product B was obtained by scraping off the uniform concentration layer portion 22, and it was proved that it easily matched the product standard of the existing product B.
As a result, it was found that the large-diameter diffusion wafer A of the example can be used as an alternative to the existing product B.

これに対して、比較品C,Dは、それぞれの濃度分布1C,D1が図1(a)に二点鎖線で示されるように、既存製品Bにおける不純物20の濃度分布B1と同じになるように拡散できなかった。
これにより、実施例の大口径な拡散ウエハAの濃度均等層部22となる拡散面2a側を削り落としても、既存製品Bにおける不純物20の濃度分布B1が得られず、既存製品Bの製品規格と合致不能なことが実証できた。
また、デポジション工程及び除去工程を一回のみ行う方法であっても、原理上は任意の深度xm(境界面2c)から非拡散層1との境界隣接面2bまでにおける全不純物20の濃度分布を、既存製品Bにおける不純物20の濃度分布B1と同じになるように濃度分布させることが可能であると推測される。
しかし、それには、熱処理の高温化や長時間化など、既存製品Bと全く異なる拡散条件に変更する必要があって、簡単に実現できないことも解った。
On the other hand, the comparison products C and D have the same concentration distributions 1C and D1 as the concentration distribution B1 of the impurity 20 in the existing product B as indicated by a two-dot chain line in FIG. Could not diffuse.
Thereby, even if the diffusion surface 2a side that becomes the concentration uniform layer portion 22 of the large-diameter diffusion wafer A of the embodiment is scraped off, the concentration distribution B1 of the impurity 20 in the existing product B cannot be obtained, and the product of the existing product B It was proved that the standards could not be met.
Further, even if the deposition step and the removal step are performed only once, in principle, the concentration distribution of all impurities 20 from an arbitrary depth xm (boundary surface 2c) to the boundary adjacent surface 2b with the non-diffusing layer 1 It is estimated that the concentration distribution can be made to be the same as the concentration distribution B1 of the impurity 20 in the existing product B.
However, it was necessary to change the diffusion conditions to be completely different from those of the existing product B, such as a higher temperature and longer time for the heat treatment, and it was also found that this could not be realized easily.

なお、前示実施例では、拡散ウエハAの作成後に後工程で濃度均等層部22を削り落とす場合を説明したが、これに限定されず、後工程で濃度均等層部22を削り落とさないように変更してもよく、また濃度均等層部22を超えて更に削り落とすように変更してもよい。   In the above-described embodiment, the case where the concentration uniform layer portion 22 is scraped off in the subsequent process after the diffusion wafer A is formed has been described. However, the present invention is not limited to this. Or may be changed so as to be further scraped off beyond the density uniform layer portion 22.

A 拡散ウエハ 1 非拡散層
2 拡散層 2a 拡散面
2b 隣接面 2c 境界面
20 不純物 21 濃度減衰層部
22 濃度均等層部 3 化合物層
A Diffusion wafer 1 Non-diffusion layer 2 Diffusion layer 2a Diffusion surface 2b Adjacent surface 2c Interface 20 Impurity 21 Concentration attenuation layer portion 22 Concentration equality layer portion 3 Compound layer

Claims (3)

ウエハにおいて半導体素子が形成される非拡散層と、前記ウエハの表面全体から内部に不純物が拡散された拡散層と、を備え、
前記拡散層は、前記非拡散層と隣接して前記不純物の濃度が前記非拡散層側へ向かうに従って減衰するように形成される濃度減衰層部と、
前記拡散層の露出した拡散面に沿って形成される濃度均等層部と、を有し、
前記濃度均等層部は、前記拡散面から前記濃度減衰層部との境界面までの前記不純物の濃度が、前記濃度減衰層部における前記不純物の最大濃度と略同じであり、前記拡散層を目標厚さにする削り落とし部位を有することを特徴とする拡散ウエハ。
A non-diffusion layer on which a semiconductor element is formed in the wafer, and a diffusion layer in which impurities are diffused from the entire surface of the wafer ,
The diffusion layer is formed adjacent to the non-diffusion layer so that the concentration of the impurity attenuates as it goes toward the non-diffusion layer.
A concentration uniform layer formed along the exposed diffusion surface of the diffusion layer,
The density uniform layer unit, the concentration of the impurity from the diffusion surface to the boundary surface between the concentration attenuating layer portion is state, and are substantially the same as the maximum concentration of the impurity in the concentration attenuating layer portion, the diffusion layer spreading a wafer, characterized in Rukoto that having a site scraping to target thickness.
ウエハにおいて半導体素子が形成される非拡散層と、前記ウエハの表面全体から内部に不純物が拡散された拡散層と、を備えた拡散ウエハであって、
前記拡散層の露出した拡散面から任意の深度までの箇所は、前記不純物の濃度分布が数式4に示すプロファイルで、且つ前記拡散層を目標厚さにする削り落とし部位が含まれる濃度均等層部を有し、
前記任意の深度から前記非拡散層と隣り合う隣接面までの箇所は、前記不純物の濃度分布が、近似的に数式5に示すプロファイルを有することを特徴とする拡散ウエハ。
Figure 0005952475
Figure 0005952475
ここで、xは、拡散ウエハ内における深度、xmは、拡散面から任意の深度、Nは、拡散ウエハの全体における全不純物の濃度、Nsは、拡散面における拡散による不純物の濃度、Nbは、拡散ウエハ内における不純物の最小濃度、tは、拡散時間である。
A diffusion wafer comprising: a non-diffusion layer on which a semiconductor element is formed on the wafer; and a diffusion layer in which impurities are diffused from the entire surface of the wafer.
Ibid up any depth from the exposed diffusion surface of the diffusion layer is a profile showing the density distribution of the number equation 4 of the impurities, and the diffusion layer concentration equivalent layer that contains the site scraped to target thickness of Part
A diffusion wafer characterized in that the concentration distribution of the impurity has a profile approximately represented by Formula 5 at a location from the arbitrary depth to an adjacent surface adjacent to the non-diffusion layer.
Figure 0005952475
Figure 0005952475
Here, x is the depth in the diffusion wafer, xm is an arbitrary depth from the diffusion surface, N is the concentration of all impurities in the entire diffusion wafer, Ns is the concentration of impurities due to diffusion on the diffusion surface, and Nb is The minimum impurity concentration, t, in the diffusion wafer is the diffusion time.
ウエハにおいて半導体素子が形成される非拡散層と、前記ウエハの表面全体から内部に不純物が拡散された拡散層を有する拡散ウエハの製造方法であって、
ウエハの表面に前記不純物を付着して浸透させるデポジション工程と、
前記デポジション工程中において前記ウエハの前記表面に生成される化合物層を除去する除去工程と、
前記不純物を前記ウエハの内部に拡散させることで、前記拡散層として前記不純物の濃度が前記非拡散層側へ向かって減衰する濃度減衰層部を形成するドライブイン工程と、を含み、
前記デポジション工程及び前記除去工程を複数回繰り返した後に前記ドライブイン工程を行うことで、前記拡散層の露出した拡散面に沿って前記不純物の濃度が、前記濃度減衰層部における前記不純物の最大濃度と略同じとなり、前記拡散層を目標厚さにする削り落とし部位が含まれる濃度均等層部を形成することを特徴とする拡散ウエハの製造方法。
A method for producing a diffusion wafer comprising a non-diffusion layer on which a semiconductor element is formed on a wafer and a diffusion layer in which impurities are diffused from the entire surface of the wafer,
A deposition process for adhering and infiltrating the impurities on the surface of the wafer;
A removal step of removing a compound layer generated on the surface of the wafer during the deposition step;
A drive-in step of diffusing the impurities into the wafer to form a concentration attenuation layer portion in which the concentration of the impurities attenuates toward the non-diffusion layer as the diffusion layer, and
By performing the drive-in step after repeating the deposition step and the removal step a plurality of times, the concentration of the impurity along the exposed diffusion surface of the diffusion layer is increased to the maximum of the impurity in the concentration attenuation layer portion. concentration and Ri substantially Do the same as, the manufacturing method of the diffuse wafer and forming the diffusion layer concentration equivalent layer portion that is part of the site scraped to target thickness of.
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