JPH02203521A - 不純物拡散方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は不純物拡散方法に間するものである。

従来の技術 第１図は従来の代表的な拡散装置の概略図を示すもので
あり、固体拡散源！および基板２を石英ボート４上に、
基板２の拡散面が固体拡散源１に向かうように並べ、そ
の後石英管３中に挿して拡散を行うものであり、拡散部
分がそのまま表面に出ている。

発明が解決しようとする課題 多くの半導体デバイスにおいては種々の目的のため、サ
ブミクロン程度の浅い拡散深さを有する不純物拡散層の
形成が必要とされているが、以上のように構成された従
来の拡散方法においては、高温下で長時閏保持するため
、不純物の基板中への拡散が活発に起こり、拡散深さが
深くなってしまうという問題点を有していた。

また、固体拡散源の分解反応、基板表面への不純物の輸
送反応、基板表面での反応、基板中への拡散反応といフ
た多くの反応によるため、処理条件に大きく影響を受け
、面内均一性に問題があった。そのため、斜め注入ζこ
よフて浅い拡散深さが得られ、また面内均一性の優れて
いるイオン注入法に比べて劣っていた。

本発明はかかる点に鑑み、固体拡散源を用いた不純物拡
散法においても均一な浅い拡散深さが得られる拡散方法
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 本発明は、基板表面に拡散物質の拡散係数が基板よりも
大きな膜を形成し、その膜の上から不純物拡散を行うも
のである。

作用 本発明は前記した方法により拡散を行い基板中へ不純物
を注入するが、この注入は膜中および基板中の不純物の
拡散によって行われるため、不純物分布は膜および基板
中の不純物の拡散係数に依存する。

よって、基板中の拡散係数よりも膜中の拡散係数の方が
大きければ、膜表面から膜と基板との界面に拡散する不
純物量の方が、界面から基板中へ拡散する不純物量より
も多くなる。よって十分な時間拡散を行えば、不純物濃
度分布のピークは界面よりも表面側に存在する。不純物
の拡散係数が基板よりも大きくない膜を用いた場合には
不純物濃度分布のピークは膜表面に存在することになる
ため、本発明によれば不純物、すなわち固体拡散源の使
用効率を落とすことなく拡散が可能である。

よって、界面での不純物濃度が一定のとき、従来の方法
に比べて基板中の拡散深さの浅い拡散層を得ることが可
能であり、基板表面濃度は膜中の拡散によって支配され
るので面内均一性に優れている。

本方法において、適当な膜厚と時間、温度を選ぶことに
よって界面付近に不純物濃度分布のピークをもってくる
ことが可能であるため、固体拡散源から分解した不純物
量と基板中に拡散された不純物量の比、すなわち効率を
さらに高めることも可能である。

実施例 第２図は本発明の第１の実施例における不純物拡散方法
の概要図を示すもので、断面図である。

第２図において５は固体拡散源、６はシリコン基板、７
はシリコン基板上の多結晶シリコン膜、８は多結晶シリ
コン膜とシリコン基板との界面である。

以上のように構成された本実施例の不純物拡散方法にお
いて、固体拡散源５はシリコン基板６に近接して設置さ
れ、昇温によって固体拡散源５の分解反応が起こる０分
解反応によって発生した不純物を含むガスが多結晶シリ
コン膜７表面に付着し、不純物が膜内部に拡散する。膜
内部に拡散して行った不純物はやがて界面８に到達し、
シリコン基板６内に拡散する。ところが、多結晶シリコ
ン膜７中の不純物の拡散係数はシリコン基板６中の拡散
係数に比べて非常に大きいので、多結晶シリコン膜７中
から界面８に達する不純物量に対して、界面８からシリ
コン基板６中に拡散する不純物量は小さく、十分な時間
拡散を行えば、不純物濃度分布のピークは界面８よりも
表面側に存在する。不純物の拡散係数が基板よりも大き
くない膜を用いた場合には不純物濃度分布のピークは膜
表面に存在することになるため、本実施例によれば、不
純物、すなわち固体拡散源の使用効率を落とすことなく
拡散が可能である。

よって界面での不純物濃度が一定のとき、従来の方法に
比べて基板中の拡散深さの浅い拡散層を得ることが可能
であり、基板表面濃度は膜中の拡散によって支配される
ので面内均一性に優れている。

本実施例において、拡散源から注入された不純物量に対
し基板中に注入される不純物量は小さくなるが、膜厚と
時冑、温度を選ぶことによって界面付近に不純物濃度分
布のピークをも・ってくることが可能であるため、効率
を高めることも可能である。

以上のように、本実施例によれば従来の方法に比べて均
一で、基板中拡散深さの小さな拡散層を得ることが可能
である。

第３図は本発明の第２の実施例における不純物拡散方法
の概要図を示すもの、また第４図は本発明を利用しない
場合における概要図で、断面図である。第３図および第
４図において９．１５は固体拡散源、１０．１６はシリ
コン基板、１１はシリコン基板上の多結晶シリコン膜、
１２．１７はシリコン酸化膜、１３．１８は拡散によっ
て形成された不純物拡散層、１４は多結晶シリコン膜と
シリコン基板との界面、１９はシリコン基板表面である
。

以−Ｌのように構成された本実施例の不純物拡散方法に
おいて、固体拡散源９．１５はシリコン基板ＩＱ、１６
に近接して設置され、昇温によって同体拡散源９．１５
の分解反応が起こる。分解反応によって発生した不純物
を含むガスが多結晶シリコン膜１１表面およびシリコン
基板表面Ｘ９に付着する。

本実施例においてはさらに不純物が膜内部に拡散する。

膜内部に拡散して行った不純物はやがて界面１４に到達
し、シリコン基板１０内に拡散し、不純物拡散層１３を
形成する。

本発明を利用しない場合にはシリコン基板表面から基板
内部に不純物が拡散（）、不純物拡散層１８を形成する
。ところが、界面１４および表面１９における不純物濃
度が同じになるようにした場合、不純物拡散層１８の深
さは不純物拡散Ｍ１３に比べて深くなってしまう。基板
中に不純物濃度勾配がない場合には拡散は等方的におこ
るので、シリコン酸化膜］２．１７の下への不純物の周
り込みもおこるが、不純物拡散層の深さと同様に、この
周り込み幅も本実施例の方が短くなる。このことは、半
導体デバイスのように集積度が高く、素子間の幅のあま
りとれないような場合には有効である。

以ｌ−′、のように、本実施例によれば従来の方法に比
べて均一で、基板中拡散深さが浅く、かつ、不純物拡散
層の横方向への広がりの小さい拡散層を得ることが可能
である。

発明の効果 以−Ｌ説明したように、本発明によれば、基板表面に拡
散物質の拡散係数が基板よりも大きな膜を形成し、その
膜の上から固体拡散源を用いた不純物拡散を行うことに
よフて、浅い拡散層を得ることが可能であり、その実用
的効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における不純物拡散方法
の概要図、第２図は従来の代表的な拡散装置の概略図、
第３図は本発明の第２の実施例における不純物拡散方法
の概要図、第４−図は本発明を利用しない場合の概要図
である。 ５・・・固体拡散源、６・・・シリコン基板、７・・・
多結晶シリコン膜、８・・・界面。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　はか１名第１図 第　２　図 ４石笑ホ゛−ト 第 図 蘂 図 ｔｑｓ面

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）固体拡散源を用いた不純物拡散法において、基板
   表面に拡散物質の拡散係数が基板よりも大きな膜を形成
   し、その膜の上から拡散を行うことによって前記基板中
   への均一な浅い拡散層を得ることを特徴とする不純物拡
   散方法。
2. （２）基板にシリコン基板を用い、表面に多結晶シリコ
   ンを堆積し、その上から固体拡散源を用いた不純物拡散
   を行い、前記シリコン基板中への均一な浅い拡散層を得
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の不純物
   拡散方法。