JPH04219927A - 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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- JPH04219927A JPH04219927A JP2404153A JP40415390A JPH04219927A JP H04219927 A JPH04219927 A JP H04219927A JP 2404153 A JP2404153 A JP 2404153A JP 40415390 A JP40415390 A JP 40415390A JP H04219927 A JPH04219927 A JP H04219927A
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Classifications
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
- H01L29/66234—Bipolar junction transistors [BJT]
- H01L29/66272—Silicon vertical transistors
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B31/00—Diffusion or doping processes for single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure; Apparatus therefor
- C30B31/06—Diffusion or doping processes for single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure; Apparatus therefor by contacting with diffusion material in the gaseous state
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- 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
- H01L21/2251—Diffusion into or out of group IV semiconductors
- H01L21/2254—Diffusion into or out of group IV semiconductors from or through or into an applied layer, e.g. photoresist, nitrides
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S148/00—Metal treatment
- Y10S148/017—Clean surfaces
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
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は不純物拡散法およびその
装置に関し、特に浅い接合を制御性良く形成する不純物
拡散法およびその装置に関するものである。
装置に関し、特に浅い接合を制御性良く形成する不純物
拡散法およびその装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来は、「集積回路工学(1)P.83
−94,コロナ社」で論じられているように、半導体基
板表面への不純物拡散は自然酸化膜を通して石英拡散炉
で行われてきた。この時の拡散源としては不純物を含む
ガラス,液体,気体が用いられてきた。しかしこの従来
法では半導体表面に不純物を含むガラス層が形成され、
そこから固相拡散していくために不純物濃度の高精度な
制御が困難であった。また拡散源として気体を用いた場
合でもその濃度,流量で不純物濃度を高精度に制御する
ことは困難であった。
−94,コロナ社」で論じられているように、半導体基
板表面への不純物拡散は自然酸化膜を通して石英拡散炉
で行われてきた。この時の拡散源としては不純物を含む
ガラス,液体,気体が用いられてきた。しかしこの従来
法では半導体表面に不純物を含むガラス層が形成され、
そこから固相拡散していくために不純物濃度の高精度な
制御が困難であった。また拡散源として気体を用いた場
合でもその濃度,流量で不純物濃度を高精度に制御する
ことは困難であった。
【0003】また、アプライド,フィジクス,レター第
56巻第14号p.1334−1335(Applie
d Physics Letters,56,14,p
.1334)に論じられている方法でも半導体表面に不
純物を吸着させ、不純物層を形成してしまうのでガスの
流量によって拡散層の表面濃度を制御することは困難で
ある。さらにこの方法では真空中で不純物を含むガスを
流すので半導体基板上に均一にガスを分布させることが
困難である
56巻第14号p.1334−1335(Applie
d Physics Letters,56,14,p
.1334)に論じられている方法でも半導体表面に不
純物を吸着させ、不純物層を形成してしまうのでガスの
流量によって拡散層の表面濃度を制御することは困難で
ある。さらにこの方法では真空中で不純物を含むガスを
流すので半導体基板上に均一にガスを分布させることが
困難である
【0004】。
【発明が解決しようとする課題】従来法では、自然酸化
膜を通して不純物が拡散するので高い温度が必要であり
、また不純物濃度の制御性が悪いという問題が有った。 さらに、ウエハ表面に不純物を含むガラス層が形成され
るので後処理工程が複雑であった。
膜を通して不純物が拡散するので高い温度が必要であり
、また不純物濃度の制御性が悪いという問題が有った。 さらに、ウエハ表面に不純物を含むガラス層が形成され
るので後処理工程が複雑であった。
【0005】
【課題を解決するための手段】不純物の制御性を良くす
るために、自然酸化膜を除去してから酸素を含まない雰
囲気で急熱急冷プロセスによって拡散を行う。またこの
とき常圧の水素雰囲気で拡散させることにより拡散源で
あるガスが均一に分布し基板内の不純物濃度のバラツキ
を低減することができ、また拡散源であるガスの分圧が
小さいのでウエハ表面に不純物層が付着することなくガ
スから直接拡散させることができる。
るために、自然酸化膜を除去してから酸素を含まない雰
囲気で急熱急冷プロセスによって拡散を行う。またこの
とき常圧の水素雰囲気で拡散させることにより拡散源で
あるガスが均一に分布し基板内の不純物濃度のバラツキ
を低減することができ、また拡散源であるガスの分圧が
小さいのでウエハ表面に不純物層が付着することなくガ
スから直接拡散させることができる。
【0006】
【作用】自然酸化膜を除去してあるので従来よりも低温
で不純物を拡散させることができる。また、不純物を含
むガラスが形成されないように水素雰囲気で拡散させる
ので、拡散源として用いるガスの流量、濃度で不純物濃
度を制御することができる。さらに急熱急冷プロセスな
ので不純物分布のダレが少なく、浅い接合を作りやすい
。
で不純物を拡散させることができる。また、不純物を含
むガラスが形成されないように水素雰囲気で拡散させる
ので、拡散源として用いるガスの流量、濃度で不純物濃
度を制御することができる。さらに急熱急冷プロセスな
ので不純物分布のダレが少なく、浅い接合を作りやすい
。
【0007】
【実施例】以下、本発明を実施例に従って説明する。
【0008】図1はB2H6ガスを用いて本発明を実施
した際の拡散プロファイルの測定結果である。従来のB
N拡散法では700℃では均一に拡散させることはでき
なかったが、本発明を用いることによって、700℃で
深さ30nmの接合を形成することができた。
した際の拡散プロファイルの測定結果である。従来のB
N拡散法では700℃では均一に拡散させることはでき
なかったが、本発明を用いることによって、700℃で
深さ30nmの接合を形成することができた。
【0009】図2は、本発明によってB2H6ガスを用
いて700℃でボロンを拡散した試料と、従来通り自然
酸化膜を通してBNからボロンを拡散した試料とのシー
ト抵抗のウエハ内分布を示している。従来法では分布が
30%程度あるのに対し、本発明では5%以内となって
いる。
いて700℃でボロンを拡散した試料と、従来通り自然
酸化膜を通してBNからボロンを拡散した試料とのシー
ト抵抗のウエハ内分布を示している。従来法では分布が
30%程度あるのに対し、本発明では5%以内となって
いる。
【0010】図3は本発明の1実施例を示す装置図であ
る。ステンレス製のチャンバ1内にウエハ2を設置し、
マスフローコントローラ6を通してH2 を10l/m
in 流して装置内をパージした。次に石英窓3を通し
て赤外ランプ4をウエハに照射し、1000℃まで加熱
した。 この時の昇温時間は10秒である。1000℃で2分間
加熱して自然酸化膜を除去したあとに700℃まで3秒
で降温し、マスフローコントローラ7からB2H6ガス
(0.5%H2希釈)を100cc/min 流した。 拡散時間は5分である。水素雰囲気で拡散させているた
めボロン原子の拡散が促進され、その結果表面濃度は1
019/cm3 、幅10nmの薄い拡散層を形成する
ことができた。 また、B2H6ガスを1分間だけ流し、引き続きH2
アニールを3分間行うことにより、表面濃度を3×10
18/cm3 まで下げることができた。
る。ステンレス製のチャンバ1内にウエハ2を設置し、
マスフローコントローラ6を通してH2 を10l/m
in 流して装置内をパージした。次に石英窓3を通し
て赤外ランプ4をウエハに照射し、1000℃まで加熱
した。 この時の昇温時間は10秒である。1000℃で2分間
加熱して自然酸化膜を除去したあとに700℃まで3秒
で降温し、マスフローコントローラ7からB2H6ガス
(0.5%H2希釈)を100cc/min 流した。 拡散時間は5分である。水素雰囲気で拡散させているた
めボロン原子の拡散が促進され、その結果表面濃度は1
019/cm3 、幅10nmの薄い拡散層を形成する
ことができた。 また、B2H6ガスを1分間だけ流し、引き続きH2
アニールを3分間行うことにより、表面濃度を3×10
18/cm3 まで下げることができた。
【0011】図4は本発明の他の実施例を示す装置図で
あり、これは通常の常圧エピタキシャル成長装置と同様
のものであり、ベルジャは石英製である。ウエハ2を装
置内に設置し、ガスノズル5からN2 ガス50l/m
in を10分間流してからガスをH2 に置換し、5
0l/min 、10分間流した。次にH2 を流した
ままワークコイル10に電力を印加し、サセプタ9及び
ウエハ2を加熱した。昇温速度は70℃/min であ
る。1050℃で10分間アニールすることにより、自
然酸化膜を完全に除去することができた。このH2 ア
ニール中にマスフローコントローラ8からSiH4 ガ
ス(4%H2 希釈)20cc/min を混入すると
SiO2 のエッチングが増速されるので800℃で自
然酸化膜を除去することができた。 その後、H2 を流したまま800℃でB2H6ガス(
0.5%He希釈)を250cc/min、30分間流
すことによってP型拡散層を形成することができた。ボ
ロン拡散層の表面濃度は8×1019/cm3 、拡散
深さは80nmであった。この時拡散源ガスとしてBF
3,BCl3を用いても良い。また、PH3,AsH3
,SbH3 を用いるとN型拡散層を形成することがで
きる。拡散終了後、ワークコイル10に印加する電力を
下げてウエハ2の温度を100℃/min の速度で下
げた。温度が400℃以下になってからチャンバ内をN
2 ガスで置換し、ウエハ温度が室温になってから取り
出した。本装置を用いて不純物を拡散させる際に、拡散
源ガスとSiH4ガスを同時に流すことにより、自然酸
化膜のない清浄なSi上にドーピングしたSi層を5n
m程度堆積し、そこから不純物を拡散させても良い。
あり、これは通常の常圧エピタキシャル成長装置と同様
のものであり、ベルジャは石英製である。ウエハ2を装
置内に設置し、ガスノズル5からN2 ガス50l/m
in を10分間流してからガスをH2 に置換し、5
0l/min 、10分間流した。次にH2 を流した
ままワークコイル10に電力を印加し、サセプタ9及び
ウエハ2を加熱した。昇温速度は70℃/min であ
る。1050℃で10分間アニールすることにより、自
然酸化膜を完全に除去することができた。このH2 ア
ニール中にマスフローコントローラ8からSiH4 ガ
ス(4%H2 希釈)20cc/min を混入すると
SiO2 のエッチングが増速されるので800℃で自
然酸化膜を除去することができた。 その後、H2 を流したまま800℃でB2H6ガス(
0.5%He希釈)を250cc/min、30分間流
すことによってP型拡散層を形成することができた。ボ
ロン拡散層の表面濃度は8×1019/cm3 、拡散
深さは80nmであった。この時拡散源ガスとしてBF
3,BCl3を用いても良い。また、PH3,AsH3
,SbH3 を用いるとN型拡散層を形成することがで
きる。拡散終了後、ワークコイル10に印加する電力を
下げてウエハ2の温度を100℃/min の速度で下
げた。温度が400℃以下になってからチャンバ内をN
2 ガスで置換し、ウエハ温度が室温になってから取り
出した。本装置を用いて不純物を拡散させる際に、拡散
源ガスとSiH4ガスを同時に流すことにより、自然酸
化膜のない清浄なSi上にドーピングしたSi層を5n
m程度堆積し、そこから不純物を拡散させても良い。
【0012】図5は図4に示した装置を用い、B2H6
ガスの流量を変化させて拡散層を形成した際のシート抵
抗の測定結果である。拡散温度は800℃、拡散時間は
30分である。B2H6ガスは0.1%H2希釈のもの
である。800Ωから600KΩの範囲でシート抵抗を
制御することができた。このとき、半導体単結晶表面に
はボロン層あるいはシリコンとボロンの合金層は形成さ
れず、気相から直接拡散させることができた。また、拡
散後にアニールを行わなくても、不純物は十分活性化さ
れていた。
ガスの流量を変化させて拡散層を形成した際のシート抵
抗の測定結果である。拡散温度は800℃、拡散時間は
30分である。B2H6ガスは0.1%H2希釈のもの
である。800Ωから600KΩの範囲でシート抵抗を
制御することができた。このとき、半導体単結晶表面に
はボロン層あるいはシリコンとボロンの合金層は形成さ
れず、気相から直接拡散させることができた。また、拡
散後にアニールを行わなくても、不純物は十分活性化さ
れていた。
【0013】図6は本発明の他の実施例を示す装置図で
ある。クリーニング室11にウエハ2を設置し、マスフ
ローコントローラ6からH2 ガスを50l/min
流しながら常圧あるいは100Torr程度の減圧下で
10分間1000℃に保ち、自然酸化膜を除去した。こ
のときマスフローコントローラ8からSiH4 ガスを
10cc/min 流し、800℃でアニールしても自
然酸化膜を除去することができる。次に温度を下げなが
らターボ分子ポンプ15,ドライポンプ16で室内を真
空排気した。この時、拡散室12も同様に真空排気した
。クリーニング室11,拡散室12の真空度が1×10
のマイナス9乗Torrになったらゲートバルブ13を
開き、搬送治具14でウエハ2を拡散室12に移動させ
た。そしてマスフローコントローラ6,7からH2 ガ
ス、B2H6ガスを流し、圧力が3Torrになるよう
に流量を設定し、電極17に高周波電力を印加して、プ
ラズマを発生させた。この条件で30分間ドーピングを
行うことにより、深さ20nmの拡散層を形成すること
ができた。
ある。クリーニング室11にウエハ2を設置し、マスフ
ローコントローラ6からH2 ガスを50l/min
流しながら常圧あるいは100Torr程度の減圧下で
10分間1000℃に保ち、自然酸化膜を除去した。こ
のときマスフローコントローラ8からSiH4 ガスを
10cc/min 流し、800℃でアニールしても自
然酸化膜を除去することができる。次に温度を下げなが
らターボ分子ポンプ15,ドライポンプ16で室内を真
空排気した。この時、拡散室12も同様に真空排気した
。クリーニング室11,拡散室12の真空度が1×10
のマイナス9乗Torrになったらゲートバルブ13を
開き、搬送治具14でウエハ2を拡散室12に移動させ
た。そしてマスフローコントローラ6,7からH2 ガ
ス、B2H6ガスを流し、圧力が3Torrになるよう
に流量を設定し、電極17に高周波電力を印加して、プ
ラズマを発生させた。この条件で30分間ドーピングを
行うことにより、深さ20nmの拡散層を形成すること
ができた。
【0014】図7は本発明によってベース領域,エミッ
タ領域を形成したバイポーラトランジスタの断面図であ
る。N型埋込層29の上にエピタキシャル成長層28を
500nm堆積し、エミッタ領域,ベース領域となる領
域をホトリソグラフィにより残した。ベース引出用多結
晶層24およびグラフトベース領域25を形成したあと
にシリコン窒化膜22をマスクとして単結晶領域に深さ
200nmの溝を掘った。溝の側壁にシリコン酸化膜2
3を形成した後にB2H6ガス雰囲気700℃で30分
間アニールすることにより30nmのベース層27を形
成した。さらに同じ装置内でガスをPH3 に切り替え
、700℃で5分間アニールしてエミッタ領域26を形
成した。本方法により、球状の不純物プロファイルを実
現することができた。
タ領域を形成したバイポーラトランジスタの断面図であ
る。N型埋込層29の上にエピタキシャル成長層28を
500nm堆積し、エミッタ領域,ベース領域となる領
域をホトリソグラフィにより残した。ベース引出用多結
晶層24およびグラフトベース領域25を形成したあと
にシリコン窒化膜22をマスクとして単結晶領域に深さ
200nmの溝を掘った。溝の側壁にシリコン酸化膜2
3を形成した後にB2H6ガス雰囲気700℃で30分
間アニールすることにより30nmのベース層27を形
成した。さらに同じ装置内でガスをPH3 に切り替え
、700℃で5分間アニールしてエミッタ領域26を形
成した。本方法により、球状の不純物プロファイルを実
現することができた。
【0015】図8,図9は本発明のほかの実施例を示す
ものである。図8に示すように、図3に示した装置を用
い、水素雰囲気でアニールすることにより自然酸化膜を
除去した後に200℃まで温度を下げ、B2H6ガス(
0.5%H2希釈)を2分間流してボロン原子をシリコ
ン表面に吸着させた。次にランプ加熱により再び800
℃まで昇温し、5分間アニールすることによりボロン原
子を拡散させた。この工程を30回繰り返すことにより
図9に示すような深さ約50nmの拡散層を形成するこ
とができた。繰り返し回数を10回とすると、拡散深さ
は15nmとなった。
ものである。図8に示すように、図3に示した装置を用
い、水素雰囲気でアニールすることにより自然酸化膜を
除去した後に200℃まで温度を下げ、B2H6ガス(
0.5%H2希釈)を2分間流してボロン原子をシリコ
ン表面に吸着させた。次にランプ加熱により再び800
℃まで昇温し、5分間アニールすることによりボロン原
子を拡散させた。この工程を30回繰り返すことにより
図9に示すような深さ約50nmの拡散層を形成するこ
とができた。繰り返し回数を10回とすると、拡散深さ
は15nmとなった。
【0016】図10は本発明の他の実施例を示す半導体
製造装置図である。この装置はロードロック室31、及
び拡散室33から成り、それぞれ搬送室32で連結され
ている。ウエハをロードロック室31に設置したあとに
マスフローコントローラ6からN2 ガスを20l/m
in 流し10分間放置した。次にガスをH2 に切り
替え、10分間放置した。この時、搬送室32,拡散室
33,34にもH2 を20l/min 流し、パージ
を行った。次にゲートバルブ13を開き、ウエハを拡散
室33に搬送した。そこでH2 を20l/min 流
したままランプ加熱によりウエハを800℃まで加熱し
マスフローコントローラ7からB2H6ガス(0.1%
H2希釈)を100cc/min 5分間流しP型拡散
層を形成した。拡散深さは10nmであった。さらにマ
スフローコントローラ8からSiH4 ガス(4%H2
希釈)2l/min を1分間流し、エピタキシャル
層を10nm成長させた。その後H2 ガスを流しなが
ら温度を下げ、200℃まで下がったらゲートバルブ1
3を開き、ウエハをH2 雰囲気で拡散室34に搬送し
た。そこでウエハを再び加熱しPH3 ガス(0.1%
H2希釈)を120cc/min 3分間、SiH4
ガス(4%H2 希釈)2l/min を1分間流すこ
とによりN型拡散層及びエピタキシャル成長層を形成し
た。さらに同様の手順によりウエハを拡散室33に戻し
、B2H6ガス(0.1%H2 希釈)を流してP型拡
散層を形成することにより、PNP3層の超格子を形成
することができた。これを繰り返すことにより、さらに
多層構造を形成することもできる。本方法により形成し
た超格子の不純物分布を図11に示す。
製造装置図である。この装置はロードロック室31、及
び拡散室33から成り、それぞれ搬送室32で連結され
ている。ウエハをロードロック室31に設置したあとに
マスフローコントローラ6からN2 ガスを20l/m
in 流し10分間放置した。次にガスをH2 に切り
替え、10分間放置した。この時、搬送室32,拡散室
33,34にもH2 を20l/min 流し、パージ
を行った。次にゲートバルブ13を開き、ウエハを拡散
室33に搬送した。そこでH2 を20l/min 流
したままランプ加熱によりウエハを800℃まで加熱し
マスフローコントローラ7からB2H6ガス(0.1%
H2希釈)を100cc/min 5分間流しP型拡散
層を形成した。拡散深さは10nmであった。さらにマ
スフローコントローラ8からSiH4 ガス(4%H2
希釈)2l/min を1分間流し、エピタキシャル
層を10nm成長させた。その後H2 ガスを流しなが
ら温度を下げ、200℃まで下がったらゲートバルブ1
3を開き、ウエハをH2 雰囲気で拡散室34に搬送し
た。そこでウエハを再び加熱しPH3 ガス(0.1%
H2希釈)を120cc/min 3分間、SiH4
ガス(4%H2 希釈)2l/min を1分間流すこ
とによりN型拡散層及びエピタキシャル成長層を形成し
た。さらに同様の手順によりウエハを拡散室33に戻し
、B2H6ガス(0.1%H2 希釈)を流してP型拡
散層を形成することにより、PNP3層の超格子を形成
することができた。これを繰り返すことにより、さらに
多層構造を形成することもできる。本方法により形成し
た超格子の不純物分布を図11に示す。
【0017】図12は図3の装置を用いて拡散層を形成
した際の、表面不純物濃度と拡散温度、B2H6ガス流
量の関係を示す図である。拡散時間は30分である。図
中斜線で示した領域は表面濃度が1018から1019
/cm3 になる領域であり、この条件でバイポーラト
ランジスタのベース領域を形成することにより遮断周波
数50GHzが達成された。
した際の、表面不純物濃度と拡散温度、B2H6ガス流
量の関係を示す図である。拡散時間は30分である。図
中斜線で示した領域は表面濃度が1018から1019
/cm3 になる領域であり、この条件でバイポーラト
ランジスタのベース領域を形成することにより遮断周波
数50GHzが達成された。
【0018】図13はB2H6ガス流量に対する表面濃
度の変化を示す図である。800℃で表面濃度を101
8から1020/cm3 までの範囲で制御することが
できた。
度の変化を示す図である。800℃で表面濃度を101
8から1020/cm3 までの範囲で制御することが
できた。
【0019】図14は本方法により形成した拡散層の不
純物分布、および拡散後に瞬間加熱を行った際の不純物
、キャリアの分布である。瞬間加熱を行うとキャリアの
活性化率はほぼ100%となった。この拡散層の上にN
型の多結晶シリコンを堆積して形成したダイオードは逆
方向のリーク電流が10のマイナス10乗A/cm2
であり良好な電気特性を示した。
純物分布、および拡散後に瞬間加熱を行った際の不純物
、キャリアの分布である。瞬間加熱を行うとキャリアの
活性化率はほぼ100%となった。この拡散層の上にN
型の多結晶シリコンを堆積して形成したダイオードは逆
方向のリーク電流が10のマイナス10乗A/cm2
であり良好な電気特性を示した。
【0020】
【発明の効果】自然酸化膜を介さずに不純物が拡散して
いくのでイオン打ち込み法では不可能な浅い接合を低温
で形成することができる。また、拡散源としてガスを用
いているのでその濃度、流量を調節することによって、
不純物濃度を制御することができる。また、瞬間加熱、
瞬間冷却を行うので急峻な不純物プロファイルを形成す
ることができる。さらに拡散を常圧の水素雰囲気で行っ
ているので不純物原子の半導体単結晶基板への吸着が促
進され、さらに基板上に拡散源のガスが均一に分布する
。また、単結晶表面に不純物を含むガラス層、あるいは
不純物層が形成されないので拡散層の表面濃度を低濃度
から高濃度まで広範囲で変化させることができる。
いくのでイオン打ち込み法では不可能な浅い接合を低温
で形成することができる。また、拡散源としてガスを用
いているのでその濃度、流量を調節することによって、
不純物濃度を制御することができる。また、瞬間加熱、
瞬間冷却を行うので急峻な不純物プロファイルを形成す
ることができる。さらに拡散を常圧の水素雰囲気で行っ
ているので不純物原子の半導体単結晶基板への吸着が促
進され、さらに基板上に拡散源のガスが均一に分布する
。また、単結晶表面に不純物を含むガラス層、あるいは
不純物層が形成されないので拡散層の表面濃度を低濃度
から高濃度まで広範囲で変化させることができる。
【図1】本発明によって形成した拡散層の不純物分布の
測定結果である。
測定結果である。
【図2】本発明によって形成した拡散層のシート抵抗の
測定結果である。
測定結果である。
【図3】本発明の1実施例を示す半導体製造装置図であ
る。
る。
【図4】本発明の1実施例を示す半導体製造装置図であ
る。
る。
【図5】本発明によって形成した拡散層のシート抵抗の
ガス流量依存性である。
ガス流量依存性である。
【図6】本発明の1実施例を示す半導体製造装置図であ
る。
る。
【図7】本発明の1実施例を示す半導体装置図である。
【図8】本発明を実施した際の温度シーケンスを示す図
である。
である。
【図9】本発明によって形成した拡散層の不純物分布の
測定結果である。
測定結果である。
【図10】本発明の1実施例を示す半導体製造装置図で
ある。
ある。
【図11】本発明により形成した超格子構造の不純物分
布である。
布である。
【図12】本発明により形成した拡散層の表面不純物濃
度を示す図である。
度を示す図である。
【図13】本発明により形成した拡散層の表面不純物濃
度とガス流量の関係を示す図である。
度とガス流量の関係を示す図である。
【図14】本発明により形成した拡散層の不純物とキャ
リアの分布を示す図である。
リアの分布を示す図である。
1…ステンレスチャンバ、2…ウエハ、3…石英窓、4
…赤外ランプ、5…ガスノズル、6…キャリアガス用マ
スフローコントローラ、7…拡散源ガス用マスフローコ
ントローラ、8…SiH4 用マスフローコントローラ
、9…サセプタ、10…ワークコイル、11…クリーニ
ング室、12…拡散室、13…ゲートバルブ、14…搬
送治具、15…ターボポンプ、16…ドライポンプ、1
7…電極、18…高周波電源、19…ベース電極、20
…エミッタ電極、21…エミッタ多結晶シリコン、22
…シリコン窒化膜、23…シリコン酸化膜、24…ベー
ス取り出し多結晶シリコン、25…グラフトベース領域
、26…エミッタ領域、27…真性ベース領域、28…
エピタキシャル層、29…N型埋込層、30…P型基板
、31…ロードロック室、32…搬送室、33…拡散室
1、34…拡散室2。
…赤外ランプ、5…ガスノズル、6…キャリアガス用マ
スフローコントローラ、7…拡散源ガス用マスフローコ
ントローラ、8…SiH4 用マスフローコントローラ
、9…サセプタ、10…ワークコイル、11…クリーニ
ング室、12…拡散室、13…ゲートバルブ、14…搬
送治具、15…ターボポンプ、16…ドライポンプ、1
7…電極、18…高周波電源、19…ベース電極、20
…エミッタ電極、21…エミッタ多結晶シリコン、22
…シリコン窒化膜、23…シリコン酸化膜、24…ベー
ス取り出し多結晶シリコン、25…グラフトベース領域
、26…エミッタ領域、27…真性ベース領域、28…
エピタキシャル層、29…N型埋込層、30…P型基板
、31…ロードロック室、32…搬送室、33…拡散室
1、34…拡散室2。
Claims (9)
- 【請求項1】半導体基板に反対導電型の不純物を導入し
て拡散層を形成する不純物拡散法において、上記基板表
面の自然酸化膜を除去してから瞬間加熱によって上記不
純物を拡散させることを特徴とする不純物拡散法。 - 【請求項2】上記不純物の拡散源として上記不純物を含
むガスを用い、上記不純物を含む上記ガスの流量もしく
は上記ガス中の上記不純物の濃度を変化させることによ
って、上記拡散層の不純物濃度を制御することを特徴と
する請求項1記載の不純物拡散法。 - 【請求項3】上記不純物を拡散させる前にSiO2 を
SiOに変換する作用のあるガスを流すことにより、上
記自然酸化膜を除去することを特徴とする請求項1記載
の不純物拡散法。 - 【請求項4】急熱急冷が可能なランプを具備しSiO2
をSiOに変換する作用のあるガス及び水素を導入す
る機構を具備した前処理室と、急熱急冷が可能なランプ
を具備し水素及び不純物を含むガスを導入する機構を具
備した1個以上の拡散室とからなり、上記前処理室と上
記拡散室の間を水素雰囲気あるいは10のマイナス7乗
Torr以下の気圧の真空を有するウエハ搬送系で連結
したことを特徴とする不純物拡散装置。 - 【請求項5】半導体基板上に、バイポーラトランジスタ
のベース領域もしくはエミッタ領域である拡散層を不純
物拡散形成してなることを特徴とする請求項1記載の不
純物拡散法。 - 【請求項6】半導体単結晶清浄表面を水素で終端し、水
素によって上記不純物の上記単結晶表面への吸着を促進
することを特徴とする請求項1記載の不純物拡散法。 - 【請求項7】上記不純物を含むガスが分解しない温度で
、上記不純物を含むガスを流して上記不純物原子を上記
半導体基板表面に吸着させ、次に700℃以上で上記不
純物を拡散させる工程を繰り返すことを特徴とする請求
項1記載の不純物拡散法。 - 【請求項8】上記不純物を含むガスを流しながら、上記
不純物の拡散及び拡散された上記不純物の活性化を行う
ことを特徴とする請求項1記載の不純物拡散法。 - 【請求項9】上記不純物を拡散させる際に、上記半導体
基板表面にあらかじめ浅い不純物層を形成することなく
、気相から直接拡散させることを特徴とする請求項1記
載の不純物拡散法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP02404153A JP3079575B2 (ja) | 1990-12-20 | 1990-12-20 | 半導体装置の製造方法 |
KR1019910022275A KR100244121B1 (ko) | 1990-12-20 | 1991-12-06 | 불순물확산방법 |
US07/805,969 US5387545A (en) | 1990-12-20 | 1991-12-12 | Impurity diffusion method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP02404153A JP3079575B2 (ja) | 1990-12-20 | 1990-12-20 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04219927A true JPH04219927A (ja) | 1992-08-11 |
JP3079575B2 JP3079575B2 (ja) | 2000-08-21 |
Family
ID=18513845
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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---|---|
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KR (1) | KR100244121B1 (ja) |
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JP2009537967A (ja) * | 2006-03-21 | 2009-10-29 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 半導体構造体の製造方法および半導体構造体 |
JP2013232529A (ja) * | 2012-04-27 | 2013-11-14 | Tokyo Electron Ltd | 不純物拡散方法、基板処理装置及び半導体装置の製造方法 |
CN111915447A (zh) * | 2020-07-14 | 2020-11-10 | 山东科技大学 | 一种天然气扩散散失率定量评价方法 |
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JPH07176627A (ja) * | 1993-12-17 | 1995-07-14 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
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FR2803091B1 (fr) * | 1999-12-22 | 2002-03-08 | St Microelectronics Sa | Procede de dopage de la base extrinseque d'un transistor bipolaire |
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US6887765B2 (en) * | 2000-12-19 | 2005-05-03 | Texas Instruments Incorporated | Method for manufacturing a bipolar junction transistor |
CN102544238B (zh) * | 2012-03-06 | 2014-05-07 | 英利能源(中国)有限公司 | 一种多晶硅硅片多重扩散的制造方法 |
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JPS58207641A (ja) * | 1982-05-28 | 1983-12-03 | Nec Corp | 半導体装置用基板 |
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1990
- 1990-12-20 JP JP02404153A patent/JP3079575B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-12-06 KR KR1019910022275A patent/KR100244121B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1991-12-12 US US07/805,969 patent/US5387545A/en not_active Expired - Lifetime
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KR920013623A (ko) | 1992-07-29 |
US5387545A (en) | 1995-02-07 |
KR100244121B1 (ko) | 2000-02-01 |
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