JPH01151232A - 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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- JPH01151232A JPH01151232A JP31050487A JP31050487A JPH01151232A JP H01151232 A JPH01151232 A JP H01151232A JP 31050487 A JP31050487 A JP 31050487A JP 31050487 A JP31050487 A JP 31050487A JP H01151232 A JPH01151232 A JP H01151232A
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Landscapes
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野〕
この発明は、アルミニウムのイオン注入によりシリコン
半導体基板にアルミニウム不純物拡散領域を形成する半
導体装置の製造方法に関する。
半導体基板にアルミニウム不純物拡散領域を形成する半
導体装置の製造方法に関する。
シリコン半導体基板にｐ型不純物領域を形成する場合、
ドーパントとして周期律表のｍｂ族元素。
ドーパントとして周期律表のｍｂ族元素。
特にボロン、ガリウム、アルミニウム等が使用される。
この中でアルミニウムはシリコン中での拡散係数が最も
大きく、ボロンやガリウムに較べ拡散時間が短（低濃度
で深い拡散層を形成できるので、高耐圧が要求されるシ
リコン半導体素子を製造するのに最も適した元素といえ
る。
大きく、ボロンやガリウムに較べ拡散時間が短（低濃度
で深い拡散層を形成できるので、高耐圧が要求されるシ
リコン半導体素子を製造するのに最も適した元素といえ
る。
従来のアルミニウム拡散は、拡散源として金属アルミニ
ウムを用いて石英管の封管中で行われてきた。ところが
この場合石英管内の真空度が１． ＯＸ １０−’■Ｂ
ｇ以下にもなるので、石英管の径が大きいと熱処理中に
石英管がつぶれてしまうという問題があった。特に最近
のシリコン素子の大容量化に伴い、シリコンウェハの径
も益々大きくなる傾向にあり、アルミニウム拡散が行わ
れる石英管も益々その径の大きいものが必要となり、前
記の問題は益々深刻になってきた。
ウムを用いて石英管の封管中で行われてきた。ところが
この場合石英管内の真空度が１． ＯＸ １０−’■Ｂ
ｇ以下にもなるので、石英管の径が大きいと熱処理中に
石英管がつぶれてしまうという問題があった。特に最近
のシリコン素子の大容量化に伴い、シリコンウェハの径
も益々大きくなる傾向にあり、アルミニウム拡散が行わ
れる石英管も益々その径の大きいものが必要となり、前
記の問題は益々深刻になってきた。
こ、のような問題を解決するために、アルミニウムの拡
散工程にイオン注入法を適用することが考えられる。こ
の方法によれば、前述のような石英管の使用に伴う問題
はない。
散工程にイオン注入法を適用することが考えられる。こ
の方法によれば、前述のような石英管の使用に伴う問題
はない。
しかしながら、イオン注入法によるアルミニウム拡散工
程では、アルミニウムイオンの注入がシリコン半導体基
板の表面に集中したり、またシリコンの格子欠陥を起こ
すので、アルミニウムを電気的に活性化するためにアニ
ール工程が必要であ。
程では、アルミニウムイオンの注入がシリコン半導体基
板の表面に集中したり、またシリコンの格子欠陥を起こ
すので、アルミニウムを電気的に活性化するためにアニ
ール工程が必要であ。
す、このアニール工程で半導体基板中のアルミニウムが
基体外に放出される、いわゆるアウトデイフュージョン
が生じ、所期の不純物濃度が得られないという問題があ
る。このように、アルミニウムのイオン注入にもまだま
だ問題がある。
基体外に放出される、いわゆるアウトデイフュージョン
が生じ、所期の不純物濃度が得られないという問題があ
る。このように、アルミニウムのイオン注入にもまだま
だ問題がある。
この発明の目的は、イオン注入後行うアニール工程にお
いて、アウトデイフュージョンの生ずることがない、従
って不純物濃度を正確に制御することのできる、イオン
注入によるアルミニウム拡散を可能とする半導体装置の
製造方法を提供することにある。
いて、アウトデイフュージョンの生ずることがない、従
って不純物濃度を正確に制御することのできる、イオン
注入によるアルミニウム拡散を可能とする半導体装置の
製造方法を提供することにある。
この発明によれば、シリコンよりなる半導体装置の製造
方法において、アルミニウムのイオン注入によりシリコ
ン半導体基板にアルミニウム不純物添加領域を形成する
工程と、アルミニウムのイオン注入後前記半導体基板表
面を第一の酸化膜。
方法において、アルミニウムのイオン注入によりシリコ
ン半導体基板にアルミニウム不純物添加領域を形成する
工程と、アルミニウムのイオン注入後前記半導体基板表
面を第一の酸化膜。
窒化膜および第二の酸化膜で順次被覆する工程と、次い
でアニールを行う工程とを含むものとする。
でアニールを行う工程とを含むものとする。
この発明によるアルミニウムのイオン注入により、シリ
コン半導体基板にアルミニウム不純物拡散領域を形成す
る半導体装置の製造方法においては、アルミニウムのイ
オン注入後半導体基板表面を第一の酸化膜、窒化膜およ
び第二の酸化膜で順次被覆するようにしたので、次いで
行われるアニール工程において前記の被覆層がアルミニ
ウムのアウトデイフュージョンを防ぐ作用をし、シリコ
ン基板中のアルミニウム不純物濃度を正確に制御するこ
とができる。
コン半導体基板にアルミニウム不純物拡散領域を形成す
る半導体装置の製造方法においては、アルミニウムのイ
オン注入後半導体基板表面を第一の酸化膜、窒化膜およ
び第二の酸化膜で順次被覆するようにしたので、次いで
行われるアニール工程において前記の被覆層がアルミニ
ウムのアウトデイフュージョンを防ぐ作用をし、シリコ
ン基板中のアルミニウム不純物濃度を正確に制御するこ
とができる。
第１図にこの発明による半導体装置の製造方法の工程を
示す、まず、シリコン基板１にアルミニウム２をイオン
注入する （第１図ｆａｎ）、この時のイオン注入条件
は加速電圧４０〜６０ｋｅＶ 、ドーズ量５ Ｘ １０
Ｉ４〜Ｉ Ｘ １０”ａｔｏｍｓ ／ ｃｊ、イオン種
８？Ｍ０である。イオンの打込みに起因するシリコン基
板表面の欠陥が問題となるときは、シリコン基板上に熱
酸化膜を設け、その上からアルミニウムを前述の条件で
イオン注入する。この場合、熱酸化膜はなるべく薄＜０
．１μ以下がよい、熱酸化膜が厚いと、イオン注入した
アルミニウムと熱酸化膜５ｌｏｔが反応して、均一なア
ルミニウム拡散が得られないからである。
示す、まず、シリコン基板１にアルミニウム２をイオン
注入する （第１図ｆａｎ）、この時のイオン注入条件
は加速電圧４０〜６０ｋｅＶ 、ドーズ量５ Ｘ １０
Ｉ４〜Ｉ Ｘ １０”ａｔｏｍｓ ／ ｃｊ、イオン種
８？Ｍ０である。イオンの打込みに起因するシリコン基
板表面の欠陥が問題となるときは、シリコン基板上に熱
酸化膜を設け、その上からアルミニウムを前述の条件で
イオン注入する。この場合、熱酸化膜はなるべく薄＜０
．１μ以下がよい、熱酸化膜が厚いと、イオン注入した
アルミニウムと熱酸化膜５ｌｏｔが反応して、均一なア
ルミニウム拡散が得られないからである。
次に、シリコン基板１の表面に酸化膜３を形成する （
第１図山））、これは次工程で形成される窒化膜とシリ
コン基板との間の緩衝膜とするためである。すなわち、
窒化膜をシリコン基板上に直接形成させると、５１とＳ
ｉ、Ｎ ＃の熱膨張率の差により、３１とＳ ｌ、Ｎ
オの間に熱応力が発生し、窒化膜にクランクが生じる。
第１図山））、これは次工程で形成される窒化膜とシリ
コン基板との間の緩衝膜とするためである。すなわち、
窒化膜をシリコン基板上に直接形成させると、５１とＳ
ｉ、Ｎ ＃の熱膨張率の差により、３１とＳ ｌ、Ｎ
オの間に熱応力が発生し、窒化膜にクランクが生じる。
アニール時にこのクランクを通してアルミニウムがアウ
トデイフュージョンし、シリコン基板面内のアルミニウ
ム濃度のバラツキが生じるためである。なお、酸化膜３
の形成は５００℃以下の温度で行う、これは、５００℃
以上ではアルミニウムのアウトデイフュージョンが生じ
るためである。また、酸化膜の厚さは、酸化膜付時間が
なるべく短くなるように、また酸化膜中にアウトデイフ
ュージョンするアルミニウム量を少なくするために０．
５μ以下にする。シリコン基板と窒化膜の緩衝膜となる
ために０．１μ程度が最適である。
トデイフュージョンし、シリコン基板面内のアルミニウ
ム濃度のバラツキが生じるためである。なお、酸化膜３
の形成は５００℃以下の温度で行う、これは、５００℃
以上ではアルミニウムのアウトデイフュージョンが生じ
るためである。また、酸化膜の厚さは、酸化膜付時間が
なるべく短くなるように、また酸化膜中にアウトデイフ
ュージョンするアルミニウム量を少なくするために０．
５μ以下にする。シリコン基板と窒化膜の緩衝膜となる
ために０．１μ程度が最適である。
次に酸化１ｌｌＩ３上に窒化膜４を形成する （第１図
（Ｃ１）、窒化膜の形成は、例えばプラズマＣＶＤ法な
どによる。窒化膜は非常に緻密であり、アニール時のア
ルミニウムのアウトデイフュージョンを防ぐのに有効で
ある。しかし窒化膜中のアルミニウムの固溶度は大きく
、窒化膜が厚いほどアニール中のアウトデイフュージョ
ンにより窒化膜中に固溶するアルミニウム量は多くなる
ので、窒化膜４はなるべく薄い方がよい、ただし、薄す
ぎるとピン−ホールができ易く、ピンホールの部分でア
ウトデイフュージョンの生じるおそれがある。窒化膜４
の厚さは、０．０７〜０．１ ｎが最適である。また、
シリコン基板面上の窒化膜厚にバラツキが生じていると
、シリコン基板内へのアルミニウムの拡散量に局部的な
差異が生じる。したがって、シリコン基板中のアルミニ
ウム濃度分布のシリコン基板面内バラツキが生ずる。す
なわち、窒化膜４は上記の厚さでしかもシリコン基板面
内で均一の厚さに作成する必要がある。
（Ｃ１）、窒化膜の形成は、例えばプラズマＣＶＤ法な
どによる。窒化膜は非常に緻密であり、アニール時のア
ルミニウムのアウトデイフュージョンを防ぐのに有効で
ある。しかし窒化膜中のアルミニウムの固溶度は大きく
、窒化膜が厚いほどアニール中のアウトデイフュージョ
ンにより窒化膜中に固溶するアルミニウム量は多くなる
ので、窒化膜４はなるべく薄い方がよい、ただし、薄す
ぎるとピン−ホールができ易く、ピンホールの部分でア
ウトデイフュージョンの生じるおそれがある。窒化膜４
の厚さは、０．０７〜０．１ ｎが最適である。また、
シリコン基板面上の窒化膜厚にバラツキが生じていると
、シリコン基板内へのアルミニウムの拡散量に局部的な
差異が生じる。したがって、シリコン基板中のアルミニ
ウム濃度分布のシリコン基板面内バラツキが生ずる。す
なわち、窒化膜４は上記の厚さでしかもシリコン基板面
内で均一の厚さに作成する必要がある。
次に窒化膜４の上に酸化１Ｉ１５を形成する （第１図
１ｄｌ）、これは、シリコン基板１と窒化膜４の間に緩
衝膜として酸化膜３が形成されており、ＳｌとＳ ｉ、
Ｎ ４の熱膨張率の違いによる熱応力の発生を抑えては
いるが、深い拡散層を形成するためにアニール温度を高
くした場合には、その効果が十分でなく 、５ｉｏｔと
５ＩＩＮ、の熱膨張率の違いにより、両者間に熱応力が
発生し、窒化膜にクランクが発生する。窒化膜４を酸化
膜３とおよび酸化膜５によりはさむことで熱応力の発生
は著しく抑えられる。
１ｄｌ）、これは、シリコン基板１と窒化膜４の間に緩
衝膜として酸化膜３が形成されており、ＳｌとＳ ｉ、
Ｎ ４の熱膨張率の違いによる熱応力の発生を抑えては
いるが、深い拡散層を形成するためにアニール温度を高
くした場合には、その効果が十分でなく 、５ｉｏｔと
５ＩＩＮ、の熱膨張率の違いにより、両者間に熱応力が
発生し、窒化膜にクランクが発生する。窒化膜４を酸化
膜３とおよび酸化膜５によりはさむことで熱応力の発生
は著しく抑えられる。
実験によると保護膜が酸化膜３と窒化膜４からなる構造
（第１図（Ｃ））では、アニール時、窒化膜４にクラン
クが生じ、このクランクによりシリコン基板内でアルミ
ニウムの濃度分布にバラツキが生じたが、保護膜が酸化
膜３と窒化膜４および酸化膜５の構造（第１図（ｄ））
では、アニール後クラックは発生しなかった。この酸化
ｗＡ５の形成も前述の酸化膜３の形成と同様にアルミニ
ウムのアウトディフユージッンを防ぐため、５００℃以
下の温度で行う、また、酸化膜５の厚さは、酸化ＷＡ３
の厚さと同等にすることが窒化膜４にクランクを発生さ
せないために有効である。
（第１図（Ｃ））では、アニール時、窒化膜４にクラン
クが生じ、このクランクによりシリコン基板内でアルミ
ニウムの濃度分布にバラツキが生じたが、保護膜が酸化
膜３と窒化膜４および酸化膜５の構造（第１図（ｄ））
では、アニール後クラックは発生しなかった。この酸化
ｗＡ５の形成も前述の酸化膜３の形成と同様にアルミニ
ウムのアウトディフユージッンを防ぐため、５００℃以
下の温度で行う、また、酸化膜５の厚さは、酸化ＷＡ３
の厚さと同等にすることが窒化膜４にクランクを発生さ
せないために有効である。
アニールは保護膜付きの状１（第１図（ｄ））で１２０
０〜１２５０℃、窒素雰囲気中で１０〜３０時間実施す
る。
０〜１２５０℃、窒素雰囲気中で１０〜３０時間実施す
る。
以上の工程で得られた半導体基板におけるアルミニウム
濃度分布を第２図に示す、シリコン基板表面でのアルミ
ニウム濃度はＩ ＸＩＯ”ａｔｏ霞Ｂ／ａｍ”で、拡散
深さは５０μの濃度分布が得られている。
濃度分布を第２図に示す、シリコン基板表面でのアルミ
ニウム濃度はＩ ＸＩＯ”ａｔｏ霞Ｂ／ａｍ”で、拡散
深さは５０μの濃度分布が得られている。
また、シリコン基板の拡散層のシート抵抗のノイラツキ
は、σｍ−１／ Ｒで１％以下である。
は、σｍ−１／ Ｒで１％以下である。
本発明によれば、保護膜（Ｓｌｏｔ／ ５ＩＪａ ／
５ｌｏｔ）の形成により、アニールの際のアルミニウム
のアウトディフェージッンを有効に防止できるため、従
来問題であったシリコン基板へのイオン注入法によるア
ルミニウム拡散領域の形成・すなわち・Ｐベース層の形
成が大口径のシリコン基板に対しても小口径のシリコン
基板に対しても有効に適用できる。また前述のように、
均一なしかも良好な不純物濃度のシリコン基板を得るこ
とができる。
５ｌｏｔ）の形成により、アニールの際のアルミニウム
のアウトディフェージッンを有効に防止できるため、従
来問題であったシリコン基板へのイオン注入法によるア
ルミニウム拡散領域の形成・すなわち・Ｐベース層の形
成が大口径のシリコン基板に対しても小口径のシリコン
基板に対しても有効に適用できる。また前述のように、
均一なしかも良好な不純物濃度のシリコン基板を得るこ
とができる。
第１図は本発明の一実施例の工程を示す図、第２図は本
発明の一実施例のシリコン基板中のアルミニウム濃度分
布を示す図である。 １：シリコン基板、２ニアルミニウムイオン、３：酸化
膜、４：窒化膜、５二酸化膜。 （ｄ） 第１図 第２図
発明の一実施例のシリコン基板中のアルミニウム濃度分
布を示す図である。 １：シリコン基板、２ニアルミニウムイオン、３：酸化
膜、４：窒化膜、５二酸化膜。 （ｄ） 第１図 第２図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）アルミニウムのイオン注入によりシリコン半導体基
板にアルミニウム不純物添加領域を形成する工程と、 アルミニウムのイオン注入後前記半導体基板表面を第一
の酸化膜、窒化膜および第二の酸化膜で順次被覆する工
程と、 次いでアニールを行う工程と を含む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 |
|---|---|---|---|
| JP31050487A JPH0673350B2 (ja) | 1987-12-08 | 1987-12-08 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31050487A JPH0673350B2 (ja) | 1987-12-08 | 1987-12-08 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01151232A true JPH01151232A (ja) | 1989-06-14 |
| JPH0673350B2 JPH0673350B2 (ja) | 1994-09-14 |
Family
ID=18006019
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31050487A Expired - Lifetime JPH0673350B2 (ja) | 1987-12-08 | 1987-12-08 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0673350B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0371626A (ja) * | 1989-08-10 | 1991-03-27 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPH03155126A (ja) * | 1989-11-13 | 1991-07-03 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| CN113658853A (zh) * | 2021-08-16 | 2021-11-16 | 上海新微半导体有限公司 | 基于Al离子注入的GaN异质外延缓冲层的制作方法 |
| WO2023231925A1 (zh) * | 2022-05-30 | 2023-12-07 | 湖南三安半导体有限责任公司 | 半导体外延结构、半导体器件及其制备方法 |
-
1987
- 1987-12-08 JP JP31050487A patent/JPH0673350B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0371626A (ja) * | 1989-08-10 | 1991-03-27 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPH03155126A (ja) * | 1989-11-13 | 1991-07-03 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| CN113658853A (zh) * | 2021-08-16 | 2021-11-16 | 上海新微半导体有限公司 | 基于Al离子注入的GaN异质外延缓冲层的制作方法 |
| WO2023231925A1 (zh) * | 2022-05-30 | 2023-12-07 | 湖南三安半导体有限责任公司 | 半导体外延结构、半导体器件及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0673350B2 (ja) | 1994-09-14 |
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