JPH0160932B2 - - Google Patents
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- JPH0160932B2 JPH0160932B2 JP58200535A JP20053583A JPH0160932B2 JP H0160932 B2 JPH0160932 B2 JP H0160932B2 JP 58200535 A JP58200535 A JP 58200535A JP 20053583 A JP20053583 A JP 20053583A JP H0160932 B2 JPH0160932 B2 JP H0160932B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/22—Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities
- H01L21/225—Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities using diffusion into or out of a solid from or into a solid phase, e.g. a doped oxide layer
Description
【発明の詳細な説明】
(イ) 産業上の利用分野
この発明は半導体素子、たとえばバイポーラ
ICトランジスタ等の不純物拡散方法に関する。
ICトランジスタ等の不純物拡散方法に関する。
(ロ) 従来の技術
従来、トランジスタのベース拡散等を行うの
に、ソースとしてBN（ボロンナイトライド）を
使用し、次の５工程を経て行つていた。すなわち
ウエハとBNを交互にボート上に配置して拡散
炉内に入れ、熱を加えてBNをウエハ上に飛ば
し、ウエハ表面に均一の高濃度のボロンガラス層
と高濃度のボロン拡散層を形成する（プレデポ）。
高濃度のボロンガラス層と拡散層が形成された
ウエハを拡散炉から取り出し、フツ酸中に浸漬
し、上層のボロンガラスを除去する（エツチング
処理）。再度拡散炉に入れて、ボロン拡散層の
表面を酸化する（LTO）。拡散炉から再度取り
出して、またエツチング処理を行い、表面の汚染
層を除去する。表面に清浄な部分が形成された
ウエハを拡散炉に入れて加熱し、ボロン拡散を行
う（ドライブイン）の順で行つていた。
に、ソースとしてBN（ボロンナイトライド）を
使用し、次の５工程を経て行つていた。すなわち
ウエハとBNを交互にボート上に配置して拡散
炉内に入れ、熱を加えてBNをウエハ上に飛ば
し、ウエハ表面に均一の高濃度のボロンガラス層
と高濃度のボロン拡散層を形成する（プレデポ）。
高濃度のボロンガラス層と拡散層が形成された
ウエハを拡散炉から取り出し、フツ酸中に浸漬
し、上層のボロンガラスを除去する（エツチング
処理）。再度拡散炉に入れて、ボロン拡散層の
表面を酸化する（LTO）。拡散炉から再度取り
出して、またエツチング処理を行い、表面の汚染
層を除去する。表面に清浄な部分が形成された
ウエハを拡散炉に入れて加熱し、ボロン拡散を行
う（ドライブイン）の順で行つていた。
(ハ) 発明が解決しようとする課題
上記した従来の不純物拡散方法では、工程数が
多く、拡散炉への出入れも何回か行われるので処
理時間が長くなり、処理ロツト数が少ないという
欠点があつた。またソースにBNを使い、これを
飛ばすものであるから、拡散炉内のガスの影響を
受け、シート抵抗のバラツキが多く、そのコント
ロールが難しい上に、結晶欠陥も発生するという
欠点があつた。
多く、拡散炉への出入れも何回か行われるので処
理時間が長くなり、処理ロツト数が少ないという
欠点があつた。またソースにBNを使い、これを
飛ばすものであるから、拡散炉内のガスの影響を
受け、シート抵抗のバラツキが多く、そのコント
ロールが難しい上に、結晶欠陥も発生するという
欠点があつた。
この発明は、上記問題点に着目してなされたも
のであつて、拡散のための処理時間を短くすると
ともに、量産性を改善し、かつシート抵抗のバラ
ツキの少ないものが得られる半導体素子の不純物
拡散方法を提供することを目的としている。
のであつて、拡散のための処理時間を短くすると
ともに、量産性を改善し、かつシート抵抗のバラ
ツキの少ないものが得られる半導体素子の不純物
拡散方法を提供することを目的としている。
(ニ) 課題を解決するための手段及び作用
上記目的を達成するために、この発明の半導体
素子の不純物拡散方法は、半導体ウエハ上にスピ
ンオン法でポリボロンフイルムを塗布し、塗布後
の半導体ウエハを複数個ボート上に載置して、拡
散炉内に収納してN2＋O2ガス中で700〜800℃の
温度で加熱して前記半導体ウエハ上にボロンガラ
ス層を形成し、その後、第１のプロセスで前記ガ
ス雰囲気中で850〜1150℃の温度で加熱して半導
体ウエハ中にボロン拡散を行い、第２のプロセス
で雰囲気ガスをO2に切替えて900〜1300℃の温度
で加熱し、第３のプロセスで雰囲気ガスをH2O
に切り替えて同温度で加熱し、第４のプロセスで
雰囲気ガスを再度N2＋O2に切り替えて同温度で
加熱するようにし、前記拡散炉へ１回の収納でプ
レデポとドライブインを行うようにしている。
素子の不純物拡散方法は、半導体ウエハ上にスピ
ンオン法でポリボロンフイルムを塗布し、塗布後
の半導体ウエハを複数個ボート上に載置して、拡
散炉内に収納してN2＋O2ガス中で700〜800℃の
温度で加熱して前記半導体ウエハ上にボロンガラ
ス層を形成し、その後、第１のプロセスで前記ガ
ス雰囲気中で850〜1150℃の温度で加熱して半導
体ウエハ中にボロン拡散を行い、第２のプロセス
で雰囲気ガスをO2に切替えて900〜1300℃の温度
で加熱し、第３のプロセスで雰囲気ガスをH2O
に切り替えて同温度で加熱し、第４のプロセスで
雰囲気ガスを再度N2＋O2に切り替えて同温度で
加熱するようにし、前記拡散炉へ１回の収納でプ
レデポとドライブインを行うようにしている。
この不純物拡散方法では、第１のプロセスで半
導体ウエハへのボロン拡散がなされ、850〜1150
℃の温度の選択により拡散されたボロン濃度が決
まる。第２のプロセスでは、半導体ウエハ境界面
に酸化膜の形成を開始し、ボロン拡散を停止す
る。さらに、第３のプロセスでH2Oのガスに切
り替えることにより酸化膜の形成がより進行す
る。第４のプロセスでいわゆるアニールが行われ
る。なお、第２〜第４のプロセスの温度が900〜
1300℃の範囲で選択されることにより、拡散層の
深さ、酸化膜の厚さが調整される。
導体ウエハへのボロン拡散がなされ、850〜1150
℃の温度の選択により拡散されたボロン濃度が決
まる。第２のプロセスでは、半導体ウエハ境界面
に酸化膜の形成を開始し、ボロン拡散を停止す
る。さらに、第３のプロセスでH2Oのガスに切
り替えることにより酸化膜の形成がより進行す
る。第４のプロセスでいわゆるアニールが行われ
る。なお、第２〜第４のプロセスの温度が900〜
1300℃の範囲で選択されることにより、拡散層の
深さ、酸化膜の厚さが調整される。
(ホ) 実施例
以下、実施例により、この発明をさらに詳細に
説明する。
説明する。
この発明の一実施例として、トランジスタのベ
ース拡散を行う場合を説明する。
ース拡散を行う場合を説明する。
まず第１の段階では、第１図ａに示すように、
シリコン（Si）基板１上に二酸化シリコン
（SiO2）層２が形成され、この二酸化シリコン層
２にベース開口３が設けられてなるウエハ４のパ
ターン上に、第１図ｂに示すようにPBF５を塗
布する。この塗布はスピンオン拡散法で行われ
る。
シリコン（Si）基板１上に二酸化シリコン
（SiO2）層２が形成され、この二酸化シリコン層
２にベース開口３が設けられてなるウエハ４のパ
ターン上に、第１図ｂに示すようにPBF５を塗
布する。この塗布はスピンオン拡散法で行われ
る。
次に、PBT５が塗布されたウエハ４を拡散炉
に入れる。
に入れる。
ウエハ４は拡散炉に入れた状態を第２図に示し
ている。第２図において拡散炉１１は加熱部１２
を有し、この加熱部１２に石英管１３が挿入され
るようになつており、石英管１３には、ボート１
４上に数十枚のウエハ４が立てて配置され、収納
されている。石英管１３には、側方より窒素ガス
N2や酸素ガスO2や水蒸気H2Oが供給されるよう
になつており、また加熱部１２は温度制御が可能
なように構成されている。もつともここに示した
拡散炉１１自体は、すでによく知られたものであ
る。
ている。第２図において拡散炉１１は加熱部１２
を有し、この加熱部１２に石英管１３が挿入され
るようになつており、石英管１３には、ボート１
４上に数十枚のウエハ４が立てて配置され、収納
されている。石英管１３には、側方より窒素ガス
N2や酸素ガスO2や水蒸気H2Oが供給されるよう
になつており、また加熱部１２は温度制御が可能
なように構成されている。もつともここに示した
拡散炉１１自体は、すでによく知られたものであ
る。
拡散炉１１に入れられたウエハ４は、第３図に
示す順にしたがい、温度制御及びガス制御が行わ
れる。
示す順にしたがい、温度制御及びガス制御が行わ
れる。
拡散炉１１内は、最初800℃に保たれており、
この拡散炉１１内に石英管１３が入れられ、石英
管１３に窒素ガスN2の酸素ガスO2が送られると、
そのガス雰囲気でウエハ４のPBF層５が燃焼し
て、第１図ｃに示すように、ボロンガラス層６と
なる。
この拡散炉１１内に石英管１３が入れられ、石英
管１３に窒素ガスN2の酸素ガスO2が送られると、
そのガス雰囲気でウエハ４のPBF層５が燃焼し
て、第１図ｃに示すように、ボロンガラス層６と
なる。
第１のプロセスpr1では、上記ガス雰囲気で温
度をさらに加熱して800℃から900℃にすると、ボ
ロンガラス層６からシリコン基板１中にボロンが
拡散していき、ボロン拡散領域７が形成される。
この第１のプロセスpr1は、約10分ないし２時間
程度の範囲でなされるが、この時間によつてボロ
ン濃度が、したがつてシート抵抗ρsがコントロー
ルされる。この時間を長くすればボロン濃度が濃
くなり、したがつてシート抵抗ρsは小さくなり、
逆に時間を短くすればシート抵抗ρsは大となる。
第４図にプロセスpr1の時間とシート抵抗ρsの関
係を示している。また、この図よりプロセスpr1
の時間が同じであれば、温度を高くすればボロン
濃度が濃くなり、シート抵抗ρsが小さくなること
がわかる。したがつて、プロセスpr1の温度を850
〜1150℃の範囲で選択することにより、ボロン濃
度、したがつてシート抵抗ρsを調整できる。
度をさらに加熱して800℃から900℃にすると、ボ
ロンガラス層６からシリコン基板１中にボロンが
拡散していき、ボロン拡散領域７が形成される。
この第１のプロセスpr1は、約10分ないし２時間
程度の範囲でなされるが、この時間によつてボロ
ン濃度が、したがつてシート抵抗ρsがコントロー
ルされる。この時間を長くすればボロン濃度が濃
くなり、したがつてシート抵抗ρsは小さくなり、
逆に時間を短くすればシート抵抗ρsは大となる。
第４図にプロセスpr1の時間とシート抵抗ρsの関
係を示している。また、この図よりプロセスpr1
の時間が同じであれば、温度を高くすればボロン
濃度が濃くなり、シート抵抗ρsが小さくなること
がわかる。したがつて、プロセスpr1の温度を850
〜1150℃の範囲で選択することにより、ボロン濃
度、したがつてシート抵抗ρsを調整できる。
次に、第２のプロセスpr2で温度を1100℃に上
昇するとともに、ガスをN2＋微量O2からO2に切
替える。O2ガスにより、第１図ｄに示すように、
ウエハ１とボロンガラス層６の境界面にSiO2（酸
化）膜８の形成が開始される。これによりボロン
ガラス層６からのボロン拡散は停止し、ボロン拡
散領域７内のみの拡散が進行する。
昇するとともに、ガスをN2＋微量O2からO2に切
替える。O2ガスにより、第１図ｄに示すように、
ウエハ１とボロンガラス層６の境界面にSiO2（酸
化）膜８の形成が開始される。これによりボロン
ガラス層６からのボロン拡散は停止し、ボロン拡
散領域７内のみの拡散が進行する。
続いて、第３のプロセスでは温度は1100℃のま
まで、石英管１３内にH2Oを送り、ボロン拡散
領域７上にボロン拡散のSiO2膜８を成長形成し
〔第１図ｄ参照〕、高濃度ボロンガラスの濃度を落
とし、その影響をなくするようにしている。な
お、プロセスpr2でも、SiO2膜８が形成される
が、さらに短時間でSiO2膜８の十分な膜厚を形
成するために、このプロセスpr3で膜厚形成レー
トの高いH2Oに切り替えている。そしてプロセ
スpr4では、同温度でガスをN2＋O2にもどして形
成されたSiO2層のアニールを行つている。上述
したプロセスのうち第２のプロセスpr2以降はド
ライブインに相当する。このドライブインには、
約10分から数時間の時間が費やされる。ボロン拡
散領域７の深さｘは、プロセスpr2、pr3、pr4の
時間の和でコントロールされ、特にプロセスpr2、
pr4の時間で制御される。この時間を長くすると、
深さｘは深くなる。
まで、石英管１３内にH2Oを送り、ボロン拡散
領域７上にボロン拡散のSiO2膜８を成長形成し
〔第１図ｄ参照〕、高濃度ボロンガラスの濃度を落
とし、その影響をなくするようにしている。な
お、プロセスpr2でも、SiO2膜８が形成される
が、さらに短時間でSiO2膜８の十分な膜厚を形
成するために、このプロセスpr3で膜厚形成レー
トの高いH2Oに切り替えている。そしてプロセ
スpr4では、同温度でガスをN2＋O2にもどして形
成されたSiO2層のアニールを行つている。上述
したプロセスのうち第２のプロセスpr2以降はド
ライブインに相当する。このドライブインには、
約10分から数時間の時間が費やされる。ボロン拡
散領域７の深さｘは、プロセスpr2、pr3、pr4の
時間の和でコントロールされ、特にプロセスpr2、
pr4の時間で制御される。この時間を長くすると、
深さｘは深くなる。
またSiO2膜８の膜厚Ｔは、プロセスpr3でコン
トロールされ、この時間を長くすれば、膜厚Ｔが
厚くなる。第５図にプロセスpr3の時間とSiO2膜
８の膜厚の関係を示している。また、この特性図
よりプロセスpr3の時間が同じであれば、温度を
高くすれば、酸化膜厚が大となることがわかる。
したがつて、プロセスpr3の温度を900〜1300℃の
範囲で選択することにより、SiO2膜８の膜厚を
調整できる。
トロールされ、この時間を長くすれば、膜厚Ｔが
厚くなる。第５図にプロセスpr3の時間とSiO2膜
８の膜厚の関係を示している。また、この特性図
よりプロセスpr3の時間が同じであれば、温度を
高くすれば、酸化膜厚が大となることがわかる。
したがつて、プロセスpr3の温度を900〜1300℃の
範囲で選択することにより、SiO2膜８の膜厚を
調整できる。
第４のプロセスpr4で拡散を終了し、拡散炉１
１の温度を800℃に落とす。
１の温度を800℃に落とす。
なお、上記実施例での各温度800℃、900℃、
1100℃は、それぞれ700〜800℃、850〜1150℃、
900〜1300℃の範囲で変更実施が可能である。
1100℃は、それぞれ700〜800℃、850〜1150℃、
900〜1300℃の範囲で変更実施が可能である。
(ヘ) 発明の効果
以上のように、この発明によれば、ウエハへの
PEFの塗布と、拡散炉内の１回の拡散（炉への
出入れが１回）で処理が終了するので、全工程処
理を短時間で行うことができる。また、短時間処
理が可能な上、従来のようなBNをウエハとボー
ト上に並置する必要がないので、１回の拡散で大
量のウエハの処理が可能であり、生産性が大幅に
向上する。さらにPBFはBNに比し、熱容量が小
さい為、熱による結晶欠陥がなく、歩留りがアツ
プしかつ製品の特性が向上する。その上、ウエハ
上にPBFを均一に塗布する為、ウエハ内のシー
ト抵抗のバラツキが非常に小さく、そのためトラ
ンジスタのhfeのバラツキも極端に小さくできる。
また、第１ないし第４の各プロセスの時間を調整
することにより、シート抵抗、酸化厚膜、ボロン
拡散層の深さｘを精度よく設定することができ
る。
PEFの塗布と、拡散炉内の１回の拡散（炉への
出入れが１回）で処理が終了するので、全工程処
理を短時間で行うことができる。また、短時間処
理が可能な上、従来のようなBNをウエハとボー
ト上に並置する必要がないので、１回の拡散で大
量のウエハの処理が可能であり、生産性が大幅に
向上する。さらにPBFはBNに比し、熱容量が小
さい為、熱による結晶欠陥がなく、歩留りがアツ
プしかつ製品の特性が向上する。その上、ウエハ
上にPBFを均一に塗布する為、ウエハ内のシー
ト抵抗のバラツキが非常に小さく、そのためトラ
ンジスタのhfeのバラツキも極端に小さくできる。
また、第１ないし第４の各プロセスの時間を調整
することにより、シート抵抗、酸化厚膜、ボロン
拡散層の深さｘを精度よく設定することができ
る。
第１図はこの発明の１実施例の各段階における
ウエハの断面図、第２図はこの発明の実施に使用
される拡散炉を示す図、第３図はこの発明の１実
施例の各工程における温度制御とガス制御の状態
を示す図、第４図はプロセスpr1の時間と拡散領
域におけるシート抵抗との関係を示す特性図、第
５図はプロセスpr3の時間とSiO2の酸化膜厚との
関係を示す特性図である。 １：シリコン基板、４：半導体ウエハ、５：ポ
リボロンフイルム層、７：ボロン拡散領域、８：
SiO2膜、１１：拡散炉、１４：ボート。
ウエハの断面図、第２図はこの発明の実施に使用
される拡散炉を示す図、第３図はこの発明の１実
施例の各工程における温度制御とガス制御の状態
を示す図、第４図はプロセスpr1の時間と拡散領
域におけるシート抵抗との関係を示す特性図、第
５図はプロセスpr3の時間とSiO2の酸化膜厚との
関係を示す特性図である。 １：シリコン基板、４：半導体ウエハ、５：ポ
リボロンフイルム層、７：ボロン拡散領域、８：
SiO2膜、１１：拡散炉、１４：ボート。
Claims (1)
- １ 半導体ウエハ上にスピンオン法でポリボロン
フイルムを塗布し、塗布後の半導体ウエハを複数
個ボート上に載置して、拡散炉内に収納してN2
＋O2ガス中で700〜800℃の温度で加熱して前記
半導体ウエハ上にボロンガラス層を形成し、その
後、第１のプロセスで前記ガス雰囲気中で850〜
1150℃の温度で加熱して半導体ウエハ中にボロン
拡散を行い、第２のプロセスで雰囲気ガスをO2
に切替えて900〜1300℃の温度で加熱し、第３の
プロセスで雰囲気ガスをH2Oに切替えて同温度
で加熱し、第４のプロセスで雰囲気ガスを再度
N2＋O2に切替えて同温度で加熱するようにした
ことを特徴とする半導体素子の不純物拡散方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20053583A JPS6092611A (ja) | 1983-10-26 | 1983-10-26 | 半導体素子の不純物拡散方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20053583A JPS6092611A (ja) | 1983-10-26 | 1983-10-26 | 半導体素子の不純物拡散方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6092611A JPS6092611A (ja) | 1985-05-24 |
| JPH0160932B2 true JPH0160932B2 (ja) | 1989-12-26 |
Family
ID=16425917
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20053583A Granted JPS6092611A (ja) | 1983-10-26 | 1983-10-26 | 半導体素子の不純物拡散方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6092611A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01123417A (ja) * | 1987-11-07 | 1989-05-16 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JP2583962B2 (ja) * | 1988-05-10 | 1997-02-19 | 松下電子工業株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| JPH0758698B2 (ja) * | 1990-08-22 | 1995-06-21 | 信越半導体株式会社 | 半導体ウエーハヘのボロン拡散方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5338597A (en) * | 1976-09-14 | 1978-04-08 | Saito Shinichi | Combination of arrangements of functions of culture ponds |
| JPS5674924A (en) * | 1979-11-26 | 1981-06-20 | Toshiba Corp | Method of manufacturing semiconductor element |
-
1983
- 1983-10-26 JP JP20053583A patent/JPS6092611A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5338597A (en) * | 1976-09-14 | 1978-04-08 | Saito Shinichi | Combination of arrangements of functions of culture ponds |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6092611A (ja) | 1985-05-24 |
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