JPH01283822A - 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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- JPH01283822A JPH01283822A JP11314688A JP11314688A JPH01283822A JP H01283822 A JPH01283822 A JP H01283822A JP 11314688 A JP11314688 A JP 11314688A JP 11314688 A JP11314688 A JP 11314688A JP H01283822 A JPH01283822 A JP H01283822A
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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
本発明は、パイ・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。
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なわれ
るようになってきた。
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なわれ
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
。
。
アンチモン塗布拡散法は、まずアンチモンを含有する不
純物１例えば、三塩化アンチモン（ＳｂＣ１！ｓ ）、
又はアルコキシンアンチモン（Ｓｂ （ＯＲ）ｓ）と、
二酸化ケイ素（Ｓｉｏｔ）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。すると、
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、５ｂ２０ｓ又、は、５ｂ２０ｓを含有したアン
チモン・ガラス層に置き換わる。しかる後、１２３０℃
〜１２７０℃の高温、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を形成しようとするもの
である。
純物１例えば、三塩化アンチモン（ＳｂＣ１！ｓ ）、
又はアルコキシンアンチモン（Ｓｂ （ＯＲ）ｓ）と、
二酸化ケイ素（Ｓｉｏｔ）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。すると、
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、５ｂ２０ｓ又、は、５ｂ２０ｓを含有したアン
チモン・ガラス層に置き換わる。しかる後、１２３０℃
〜１２７０℃の高温、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を形成しようとするもの
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、ローセットが発生するこ
とがある。このローセットとは、５ｂ−８ｉ−Ｏの化合
物で、突起状をしており、通常の、例えば、ＨＦ ／
Ｈ２０エツチング液では、エツチング不可能で、特別な
エツチング液を必要とする。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、現在、ローゼットの発生機構はまだ
解明されていない。従来の技術では、前記アンチモン・
ガラス層の膜圧を５００〜１００ＯＡ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。ところが
、この方法では、熱拡散温度中で、前記アンチモン化合
物、５ｂ２０３又は、５ｂｘＯｓ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ない。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０２が拡散してきて、ｓｂが拡散する前に反
応律速により急速に酸化膜が成長するため、前記酸化膜
が障害となり、ｓｂが前記酸化膜を拡散して半導体基板
に到達するのに時間を要する。このため、アンチモン拡
散層のシート抵抗（Ｒｓ ）が下がりに＜＜、例えば、
Ｒｓを２０Ω／口程度に下がるには４．００〜７００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う問題があった。
った場合、半導体基板表面に、ローセットが発生するこ
とがある。このローセットとは、５ｂ−８ｉ−Ｏの化合
物で、突起状をしており、通常の、例えば、ＨＦ ／
Ｈ２０エツチング液では、エツチング不可能で、特別な
エツチング液を必要とする。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、現在、ローゼットの発生機構はまだ
解明されていない。従来の技術では、前記アンチモン・
ガラス層の膜圧を５００〜１００ＯＡ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。ところが
、この方法では、熱拡散温度中で、前記アンチモン化合
物、５ｂ２０３又は、５ｂｘＯｓ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ない。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０２が拡散してきて、ｓｂが拡散する前に反
応律速により急速に酸化膜が成長するため、前記酸化膜
が障害となり、ｓｂが前記酸化膜を拡散して半導体基板
に到達するのに時間を要する。このため、アンチモン拡
散層のシート抵抗（Ｒｓ ）が下がりに＜＜、例えば、
Ｒｓを２０Ω／口程度に下がるには４．００〜７００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う問題があった。
本発明は、前記従来の問題点を解決するもので、薄いア
ンチモン・ガラス層を用いて、シート抵抗（Ｒｓ ）を
速やかに下げる方法を提供することを目的とする。
ンチモン・ガラス層を用いて、シート抵抗（Ｒｓ ）を
速やかに下げる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、アンチモン・ガラス層と半導体基板の界面で生
成する酸化膜が、供給律速により、アンチモン不純物の
拡散速度以下の成長速度で成長するよう流量が定められ
た酸化性ガス中で熱拡散を行なうのである。
方法は、アンチモン・ガラス層と半導体基板の界面で生
成する酸化膜が、供給律速により、アンチモン不純物の
拡散速度以下の成長速度で成長するよう流量が定められ
た酸化性ガス中で熱拡散を行なうのである。
作用
この製造方法によれば、まず熱拡散開始直後には、アン
チモン・ガラス層と半導体基板の界面には、酸化膜が成
長していないため、アンチモン不純物の拡散が妨げられ
ることはない。次に、熱拡散が進行するにつれて、酸化
性ガス中の０２分子が、アンチモン・ガラス層中を通し
て前記界面に供給されて酸化膜が成長を始めるが、アン
チモン不純物の拡散速度が、前記酸化膜の成長速度を上
回るために、アンチモン不純物は、酸化膜を通して半導
体基板に拡散されてゆく。そのため、薄いアンチモン・
ガラス層を使用した場合であっても、短時間で十分に低
いシート抵抗（Ｒｓ ）を実現することが可能となる。
チモン・ガラス層と半導体基板の界面には、酸化膜が成
長していないため、アンチモン不純物の拡散が妨げられ
ることはない。次に、熱拡散が進行するにつれて、酸化
性ガス中の０２分子が、アンチモン・ガラス層中を通し
て前記界面に供給されて酸化膜が成長を始めるが、アン
チモン不純物の拡散速度が、前記酸化膜の成長速度を上
回るために、アンチモン不純物は、酸化膜を通して半導
体基板に拡散されてゆく。そのため、薄いアンチモン・
ガラス層を使用した場合であっても、短時間で十分に低
いシート抵抗（Ｒｓ ）を実現することが可能となる。
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。
説明する。
第１図、第２図及び第３図は本発明の一実施例で、それ
ぞれ、半導体装置の断面図、熱拡散の昇降温プロファイ
ル例、及び界面酸化膜成長速度を示している。
ぞれ、半導体装置の断面図、熱拡散の昇降温プロファイ
ル例、及び界面酸化膜成長速度を示している。
第１図において、１はＰ形シリコンから成る半導体基板
、２ａ、２ｂは半導体基板１の上に成長させたフィール
ド酸化膜、３はスピン・オン塗布法等により形成した、
約１０００Ａ以下の膜厚を持つアンチモン・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形り拡
散層である。
、２ａ、２ｂは半導体基板１の上に成長させたフィール
ド酸化膜、３はスピン・オン塗布法等により形成した、
約１０００Ａ以下の膜厚を持つアンチモン・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形り拡
散層である。
第２図において、５は昇降温プロファイル、６．７は実
効的に拡散が進行する、それぞれ第１、第２の拡散時間
、６Ｔ、７Ｔはそれぞれ第１、第２の拡散温度を示し、
酸化性ガス中で拡散が行なわれる。第１の拡散温度６Ｔ
及び酸化性ガス流量は前記界面で成長する酸化膜の成長
速度が、供給律速されるように設定されている。
効的に拡散が進行する、それぞれ第１、第２の拡散時間
、６Ｔ、７Ｔはそれぞれ第１、第２の拡散温度を示し、
酸化性ガス中で拡散が行なわれる。第１の拡散温度６Ｔ
及び酸化性ガス流量は前記界面で成長する酸化膜の成長
速度が、供給律速されるように設定されている。
第３図において、８，９はそれぞれ前記第１゜第２の拡
散温度における、前記酸化膜の成長カーブであって、第
１の拡散を行なっている間、酸化膜は一様に成長し、供
給律速であることを示している。更には、成長速度の平
均がｓｂ拡散速度より遅く、約１０Ａ／分以下である。
散温度における、前記酸化膜の成長カーブであって、第
１の拡散を行なっている間、酸化膜は一様に成長し、供
給律速であることを示している。更には、成長速度の平
均がｓｂ拡散速度より遅く、約１０Ａ／分以下である。
尚、１０は従来の方法で拡散を行なった場合の前記酸化
膜の成長カーブの例であって、拡散開始直後急峻に立上
っており、反応律速であることを示している。
膜の成長カーブの例であって、拡散開始直後急峻に立上
っており、反応律速であることを示している。
以上のように構成された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。
法について、以下その動作を説明する。
まず、第１図の約１０００Ａ以下の膜厚のアンチモン・
ガラス層３を形成し、第２図の昇降温プロファイル５を
用い、酸化性ガス中で拡散すると、アンチモン・ガラス
層３と半導体基板１との界面に酸化膜が生成されるが、
前記酸化膜の成長膜厚は、第１の拡散温度６Ｔにて第３
図中、８のカーブに従って成長するよう決められており
、そのため、拡散開始直後には、前記成長膜厚はほぼ０
であって、障害とはならない。このため、ｓｂは、容易
に半導体基板１に拡散してゆく。拡散時間の経過につれ
て、前記成長膜厚は、−様に増加してゆくが、約１０Ａ
／分以下の遅い速度であり、ｓｂ拡散速度の方が速いた
め、ｓｂは途切れることなく拡散されてゆく。更に、拡
散を加速する目的で第２の拡散温度７Ｔに昇温すると、
前記成長膜厚は９のカーブに従い増速するが、既に、第
１の拡散温度６Ｔ下で成長した酸化膜があるために、供
給律速され、しかも前記同様、ｓｂ拡散速度の方が速い
ように設定されているため、ｓｂは途切れることな（拡
散してゆく。
ガラス層３を形成し、第２図の昇降温プロファイル５を
用い、酸化性ガス中で拡散すると、アンチモン・ガラス
層３と半導体基板１との界面に酸化膜が生成されるが、
前記酸化膜の成長膜厚は、第１の拡散温度６Ｔにて第３
図中、８のカーブに従って成長するよう決められており
、そのため、拡散開始直後には、前記成長膜厚はほぼ０
であって、障害とはならない。このため、ｓｂは、容易
に半導体基板１に拡散してゆく。拡散時間の経過につれ
て、前記成長膜厚は、−様に増加してゆくが、約１０Ａ
／分以下の遅い速度であり、ｓｂ拡散速度の方が速いた
め、ｓｂは途切れることなく拡散されてゆく。更に、拡
散を加速する目的で第２の拡散温度７Ｔに昇温すると、
前記成長膜厚は９のカーブに従い増速するが、既に、第
１の拡散温度６Ｔ下で成長した酸化膜があるために、供
給律速され、しかも前記同様、ｓｂ拡散速度の方が速い
ように設定されているため、ｓｂは途切れることな（拡
散してゆく。
以上のように、本実施例によれば、アンチモン・ガラス
層３と半導体基板１との界面に生成する酸化膜の成長速
度を供給律速し、約１０Ａ／分以下としたことにより、
ｓｂを効率良く拡散することが出来る。特に本実施例の
ように、第１の拡散温度６Ｔ、第１の拡散温度により高
い第２の拡散温度７Ｔを設けた熱拡散の昇降温プロファ
イルの構成では、酸化性ガス流量を多くした状態で、前
記条件を満足できるため、シート抵抗（Ｒｓ ）のバラ
ツキが少な（、しかも、第２の拡散温度７Ｔが高温であ
るため、短時間でシート抵抗（Ｒｓ ）を下げることが
可能となる。
層３と半導体基板１との界面に生成する酸化膜の成長速
度を供給律速し、約１０Ａ／分以下としたことにより、
ｓｂを効率良く拡散することが出来る。特に本実施例の
ように、第１の拡散温度６Ｔ、第１の拡散温度により高
い第２の拡散温度７Ｔを設けた熱拡散の昇降温プロファ
イルの構成では、酸化性ガス流量を多くした状態で、前
記条件を満足できるため、シート抵抗（Ｒｓ ）のバラ
ツキが少な（、しかも、第２の拡散温度７Ｔが高温であ
るため、短時間でシート抵抗（Ｒｓ ）を下げることが
可能となる。
尚、本発明は、前記実施例にとどまらず、熱拡散の昇降
温プロファイルと酸化性ガス流量の組合せにおいて、界
面で生成する酸化膜が供給律速による成長を行なうこと
、及び平均的な成長速度がｓｂの拡散速度より遅いこと
の二つの条件を満たすものは、全て包含する。
温プロファイルと酸化性ガス流量の組合せにおいて、界
面で生成する酸化膜が供給律速による成長を行なうこと
、及び平均的な成長速度がｓｂの拡散速度より遅いこと
の二つの条件を満たすものは、全て包含する。
発明の効果
本発明は、ｓｂの塗布拡散法において、酸化性ガス中で
拡散を行ない、アンチモン・ガラス層と半導体基板界面
で生成する酸化膜が供給律速により、又ｓｂ拡散速度よ
り遅い速度で生成するよう前記酸化性ガス流量を定めた
ことにより、アンチモン・ガラス層が薄くても、シート
抵抗（Ｒｓ ）を速やかに下げることが出来、そのため
、ローゼットの少ない半導体装置の製造方法を実現し得
るものである。
拡散を行ない、アンチモン・ガラス層と半導体基板界面
で生成する酸化膜が供給律速により、又ｓｂ拡散速度よ
り遅い速度で生成するよう前記酸化性ガス流量を定めた
ことにより、アンチモン・ガラス層が薄くても、シート
抵抗（Ｒｓ ）を速やかに下げることが出来、そのため
、ローゼットの少ない半導体装置の製造方法を実現し得
るものである。
第１図は本発明の一実施例における半導体装置の断面図
、第２図は本発明の一実施例における熱拡散の昇降温プ
ロファイルを示す図、第３図は同実施例における界面酸
化膜成長速度を示す図である。 １・・・・・・Ｐ形シリコン半導体基板、２ａ、２ｂ・
・・・・・フィールド酸化膜、３・・・・・・アンチモ
ン・ガラス層、４・・・・・・Ｎ形波散層、５・・・・
・・昇降温プロファイル、６，７・・・・・・第１．第
２の拡散時間、６Ｔ、７Ｔ・・・・・・第１．第２の拡
散温度、８．９・旧・・第１．第２の拡散温度における
成長カーブ、１０・・・・・・従来の方法で拡散を行な
った場合の成長カーブ例。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 はが１名第１図 第２図 拡Ｗｋ眸間 （分） 第３図 拡散時間（分）
、第２図は本発明の一実施例における熱拡散の昇降温プ
ロファイルを示す図、第３図は同実施例における界面酸
化膜成長速度を示す図である。 １・・・・・・Ｐ形シリコン半導体基板、２ａ、２ｂ・
・・・・・フィールド酸化膜、３・・・・・・アンチモ
ン・ガラス層、４・・・・・・Ｎ形波散層、５・・・・
・・昇降温プロファイル、６，７・・・・・・第１．第
２の拡散時間、６Ｔ、７Ｔ・・・・・・第１．第２の拡
散温度、８．９・旧・・第１．第２の拡散温度における
成長カーブ、１０・・・・・・従来の方法で拡散を行な
った場合の成長カーブ例。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 はが１名第１図 第２図 拡Ｗｋ眸間 （分） 第３図 拡散時間（分）
Claims (1)
- 半導体基板主表面上にアンチモン・ガラス溶液を塗布
する工程と、前記アンチモン・ガラス塗布層の有機溶媒
を揮散させ、アンチモン・ガラス層を形成する工程と、
酸化性ガス中でアンチモン不純物拡散を行なう工程とを
備え、前記アンチモン・ガラス層と半導体基板の界面で
生成する酸化膜が供給律速により、アンチモン不純物の
拡散速度より遅い速度で成長するよう、前記酸化性ガス
量流を定め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 |
|---|---|---|---|
| JP63113146A JP2583962B2 (ja) | 1988-05-10 | 1988-05-10 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63113146A JP2583962B2 (ja) | 1988-05-10 | 1988-05-10 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01283822A true JPH01283822A (ja) | 1989-11-15 |
| JP2583962B2 JP2583962B2 (ja) | 1997-02-19 |
Family
ID=14604735
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63113146A Expired - Lifetime JP2583962B2 (ja) | 1988-05-10 | 1988-05-10 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2583962B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020021766A (ja) * | 2018-07-30 | 2020-02-06 | グローバルウェーハズ・ジャパン株式会社 | シリコンウェーハの製造方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5270756A (en) * | 1975-12-10 | 1977-06-13 | Oki Electric Ind Co Ltd | Impurity diffusion method |
| JPS58117A (ja) * | 1981-06-25 | 1983-01-05 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPS6092611A (ja) * | 1983-10-26 | 1985-05-24 | Rohm Co Ltd | 半導体素子の不純物拡散方法 |
-
1988
- 1988-05-10 JP JP63113146A patent/JP2583962B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5270756A (en) * | 1975-12-10 | 1977-06-13 | Oki Electric Ind Co Ltd | Impurity diffusion method |
| JPS58117A (ja) * | 1981-06-25 | 1983-01-05 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPS6092611A (ja) * | 1983-10-26 | 1985-05-24 | Rohm Co Ltd | 半導体素子の不純物拡散方法 |
Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| JP2020021766A (ja) * | 2018-07-30 | 2020-02-06 | グローバルウェーハズ・ジャパン株式会社 | シリコンウェーハの製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2583962B2 (ja) | 1997-02-19 |
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