JPH04300299A - 不純物ドーピングの方法 - Google Patents
不純物ドーピングの方法Info
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- JPH04300299A JPH04300299A JP3063323A JP6332391A JPH04300299A JP H04300299 A JPH04300299 A JP H04300299A JP 3063323 A JP3063323 A JP 3063323A JP 6332391 A JP6332391 A JP 6332391A JP H04300299 A JPH04300299 A JP H04300299A
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、バイポーラトランジ
スタあるいは絶縁ゲート電界効果トランジスタに代表さ
れる半導体装置の製造工程において、所望の導電型と比
抵抗を有する領域を形成する際に用いられる不純物ドー
ピングの方法に関する。
スタあるいは絶縁ゲート電界効果トランジスタに代表さ
れる半導体装置の製造工程において、所望の導電型と比
抵抗を有する領域を形成する際に用いられる不純物ドー
ピングの方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、代表的な不純物ドーピングの方法
としては、イオン注入法がある。また、半導体表面にガ
ス状不純物元素あるいは不純物元素を含む化合物ガスを
供給して、前記不純物元素の層あるいは前記不純物元素
を含む層を半導体表面に形成した後に形成された層を拡
散源とした不純物の半導体中への拡散あるいは不純物の
活性化を行う不純物ドーピングの方法があり、その中で
も極浅い接合を形成することができる方法として例えば
分子層エピタキシー法（以下ＭＢＥ法と呼ぶ）を用いる
方法や、極浅い接合を形成できる上にシャドウ効果や物
理的ダメージのない不純物ドーピングの方法として
Ｍ ｏ ｌ ｅ ｃ ｕｌ ａ ｒ Ｌ ａ ｙ ｅ
ｒ Ｄ ｏ ｐ ｉｎ ｇ法（以下ＭＬＤ法と呼ぶ
）が提案されている（例えば、「Ｊ．Ｎｉｓｈｉｚａｗ
ａ，Ｋ．Ａｏｋｉ ａｎｄ Ｔ．Ａｋａｍｉｎｅ，
“Ｕｌｔｒａｓｈａｌｌｏｗ，ｈｉｇｈ ｄｏｐｉｎ
ｇ ｏｆ ｂｏｒｏｎ ｕｓｉｎｇ ｍｏｌｅ
ｃｕｌａｒｌａｙｅｒ ｄｏｐｉｎｇ”，Ａｐｐｌ．
Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，５６，１４，ｐ．１３３４（１
９９０）」）。
としては、イオン注入法がある。また、半導体表面にガ
ス状不純物元素あるいは不純物元素を含む化合物ガスを
供給して、前記不純物元素の層あるいは前記不純物元素
を含む層を半導体表面に形成した後に形成された層を拡
散源とした不純物の半導体中への拡散あるいは不純物の
活性化を行う不純物ドーピングの方法があり、その中で
も極浅い接合を形成することができる方法として例えば
分子層エピタキシー法（以下ＭＢＥ法と呼ぶ）を用いる
方法や、極浅い接合を形成できる上にシャドウ効果や物
理的ダメージのない不純物ドーピングの方法として
Ｍ ｏ ｌ ｅ ｃ ｕｌ ａ ｒ Ｌ ａ ｙ ｅ
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）が提案されている（例えば、「Ｊ．Ｎｉｓｈｉｚａｗ
ａ，Ｋ．Ａｏｋｉ ａｎｄ Ｔ．Ａｋａｍｉｎｅ，
“Ｕｌｔｒａｓｈａｌｌｏｗ，ｈｉｇｈ ｄｏｐｉｎ
ｇ ｏｆ ｂｏｒｏｎ ｕｓｉｎｇ ｍｏｌｅ
ｃｕｌａｒｌａｙｅｒ ｄｏｐｉｎｇ”，Ａｐｐｌ．
Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，５６，１４，ｐ．１３３４（１
９９０）」）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来用いられてきたイ
オン注入法では、注入される不純物イオンが運動エネル
ギーを持つことにより、注入される部分にダメージが発
生し、また不純物原子は運動エネルギーによって決まる
分散を有する正規分布状に分布しさらにチャネリングの
発生もあるため浅い接合の形成が容易でない。
オン注入法では、注入される不純物イオンが運動エネル
ギーを持つことにより、注入される部分にダメージが発
生し、また不純物原子は運動エネルギーによって決まる
分散を有する正規分布状に分布しさらにチャネリングの
発生もあるため浅い接合の形成が容易でない。
【０００４】次に、ＭＢＥ法では、極浅い接合の形成は
容易であるが、例えば図２に示すような、枚葉処理でな
い装置を用いて多数の基板にドーピングすることは不可
能である。また１枚の基板を処理する場合であっても、
基板の直径がガス供給ノズルと基板の距離に対して長く
なるに従って、均一なドーピングは困難になる。従来の
ＭＬＤ法では、ＭＢＥ同様に極浅い接合の形成は容易で
あり、枚葉処理でない装置を用いて複数の基板にドーピ
ングすることも可能ではあるが、以下に説明するように
、複数の基板に均一にドーピングすることは困難である
。
容易であるが、例えば図２に示すような、枚葉処理でな
い装置を用いて多数の基板にドーピングすることは不可
能である。また１枚の基板を処理する場合であっても、
基板の直径がガス供給ノズルと基板の距離に対して長く
なるに従って、均一なドーピングは困難になる。従来の
ＭＬＤ法では、ＭＢＥ同様に極浅い接合の形成は容易で
あり、枚葉処理でない装置を用いて複数の基板にドーピ
ングすることも可能ではあるが、以下に説明するように
、複数の基板に均一にドーピングすることは困難である
。
【０００５】図２は、従来のＭＬＤ法による複数の半導
体基板に対する不純物ドーピングの方法を示す工程順断
面図である。図２（ａ）は半導体基板１の表面を清浄化
する工程である。図２（ｂ）は半導体基板１の表面にガ
ス状不純物元素あるいは不純物元素を含む化合物ガス１
２を供給して不純物元素の層あるいは不純物元素を含む
層１３を形成する工程である。この工程においては、バ
ッチ内の基板の位置によって、またそれぞれの基板の面
内位置によって、ガス状不純物元素あるいは不純物元素
を含む化合物ガス１２の供給量が異なるために、形成さ
れる不純物元素の層あるいは不純物元素を含む層１３の
厚みや不純物濃度は均一にはならない。図２（ｃ）は、
図２（ｂ）で形成された不純物元素の層あるいは不純物
元素を含む層１３を拡散源とした半導体基板１への不純
物の拡散あるいは不純物の活性化を行う工程である。不
純物拡散層１４は、図２（ｂ）で形成された不純物元素
の層あるいは不純物元素を含む層１３に対応して形成さ
れるため均一にはならない。
体基板に対する不純物ドーピングの方法を示す工程順断
面図である。図２（ａ）は半導体基板１の表面を清浄化
する工程である。図２（ｂ）は半導体基板１の表面にガ
ス状不純物元素あるいは不純物元素を含む化合物ガス１
２を供給して不純物元素の層あるいは不純物元素を含む
層１３を形成する工程である。この工程においては、バ
ッチ内の基板の位置によって、またそれぞれの基板の面
内位置によって、ガス状不純物元素あるいは不純物元素
を含む化合物ガス１２の供給量が異なるために、形成さ
れる不純物元素の層あるいは不純物元素を含む層１３の
厚みや不純物濃度は均一にはならない。図２（ｃ）は、
図２（ｂ）で形成された不純物元素の層あるいは不純物
元素を含む層１３を拡散源とした半導体基板１への不純
物の拡散あるいは不純物の活性化を行う工程である。不
純物拡散層１４は、図２（ｂ）で形成された不純物元素
の層あるいは不純物元素を含む層１３に対応して形成さ
れるため均一にはならない。
【０００６】以上のように、従来の方法では、多数の基
板に均一にドーピングすることは困難であった。
板に均一にドーピングすることは困難であった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
、この発明においては半導体表面に供給するガス状不純
物元素あるいは不純物元素を含む化合物ガスの圧力また
は供給時間または導入量を、ドーピング後の半導体表面
のシート抵抗が半導体表面に供給するガス状不純物元素
あるいは不純物元素を含む化合物ガスの圧力または供給
時間または導入量に比較的依存しない領域に設定するこ
ととした。
、この発明においては半導体表面に供給するガス状不純
物元素あるいは不純物元素を含む化合物ガスの圧力また
は供給時間または導入量を、ドーピング後の半導体表面
のシート抵抗が半導体表面に供給するガス状不純物元素
あるいは不純物元素を含む化合物ガスの圧力または供給
時間または導入量に比較的依存しない領域に設定するこ
ととした。
【０００８】
【作用】上記した手段によれば、ガス状不純物元素ある
いは不純物元素を含む化合物ガスの供給量に対応して形
成される半導体表面の不純物元素の層あるいは不純物元
素を含む層の厚みや不純物濃度が、多数の基板の間や基
板面内で均一になり易く、また差が出た場合でも、後の
工程で半導体中への不純物の所望する拡散が行われる間
、不純物元素の層あるいは不純物元素を含む層と半導体
の界面付近での半導体中の不純物濃度が一定に保たれる
ために、半導体中にドーピングされる不純物の量や不純
物濃度の深さ方向分布を多数の基板の間や基板面内で均
一にすることが出来る。
いは不純物元素を含む化合物ガスの供給量に対応して形
成される半導体表面の不純物元素の層あるいは不純物元
素を含む層の厚みや不純物濃度が、多数の基板の間や基
板面内で均一になり易く、また差が出た場合でも、後の
工程で半導体中への不純物の所望する拡散が行われる間
、不純物元素の層あるいは不純物元素を含む層と半導体
の界面付近での半導体中の不純物濃度が一定に保たれる
ために、半導体中にドーピングされる不純物の量や不純
物濃度の深さ方向分布を多数の基板の間や基板面内で均
一にすることが出来る。
【０００９】
【実施例】以下に、この発明の不純物ドーピングの方法
の実施例を図面に基づいて説明する。図１は、この発明
の実施に際して用いた装置の構成図である。図１におい
てシリコン基板１ｂは石英製のチャンバー２の内部中央
付近にセットされている。基板１ｂの温度は赤外線ラン
プ加熱方式あるいは抵抗加熱方式を用いた加熱系３を制
御することにより、所定の温度に保たれている。チャン
バー２の内部はターボ分子ポンプを主排気ポンプとした
複数のポンプから構成された高真空排気系４を用いて高
真空排気されている。チャンバー２内部の真空度は圧力
計５を用いてモニタリングされている。シリコン基板１
の搬送は、チャンバー２にたいしてゲートバルブ６ａを
介して接続されたロード室７とチャンバー２との間で、
ゲートバルブ６ａを開けた状態で搬送機構８を用いて行
われる。なお、ロード室７は、シリコン基板１のロード
室７への出し入れ時と搬送時を除いて、通常はゲートバ
ルブ６ｂを開けた状態でロード室排気系９により高真空
排気されている。ガス供給源１１からチャンバー２へ導
入されるガスの導入量、導入モード等は、ガス導入制御
系１０を用いてコントロールされる。
の実施例を図面に基づいて説明する。図１は、この発明
の実施に際して用いた装置の構成図である。図１におい
てシリコン基板１ｂは石英製のチャンバー２の内部中央
付近にセットされている。基板１ｂの温度は赤外線ラン
プ加熱方式あるいは抵抗加熱方式を用いた加熱系３を制
御することにより、所定の温度に保たれている。チャン
バー２の内部はターボ分子ポンプを主排気ポンプとした
複数のポンプから構成された高真空排気系４を用いて高
真空排気されている。チャンバー２内部の真空度は圧力
計５を用いてモニタリングされている。シリコン基板１
の搬送は、チャンバー２にたいしてゲートバルブ６ａを
介して接続されたロード室７とチャンバー２との間で、
ゲートバルブ６ａを開けた状態で搬送機構８を用いて行
われる。なお、ロード室７は、シリコン基板１のロード
室７への出し入れ時と搬送時を除いて、通常はゲートバ
ルブ６ｂを開けた状態でロード室排気系９により高真空
排気されている。ガス供給源１１からチャンバー２へ導
入されるガスの導入量、導入モード等は、ガス導入制御
系１０を用いてコントロールされる。
【００１０】図３（ａ）〜（ｃ）は、この発明の基本と
なる不純物ドーピングの方法を示す実施例の工程順断面
図である。以下に図３を用いて、シリコン半導体に対し
てＰ型の不純物であるボロンをドープする場合の実施例
について説明する。図３（ａ）はシリコン基板１ｂの表
面を清浄化する工程である。シリコン基板１ｂはバック
グラウンド圧力が１×１０−６Ｔｏｒｒ以下の真空チャ
ンバーにセットされ、基板温度が例えば８００℃におい
て水素ガス１５を、例えばチャンバー内部の圧力が１．
６×１０−４Ｔｏｒｒになるような条件で１０分間導入
する。これによってシリコン基板１ｂの表面に形成され
ていた自然酸化膜が除去され、化学的に活性なシリコン
表面が露出する。なお、シリコン基板の表面を清浄化す
る方法には、前記の方法の他に、常圧下で１１００℃以
上に加熱する方法や、減圧下で１０００℃以上に加熱す
る方法、真空中で６００℃以上に加熱する方法、塩素ガ
スやフッ素ガスをシリコン基板表面に供給する方法等が
あり、それらの方法をこの工程で用いてもよい。
なる不純物ドーピングの方法を示す実施例の工程順断面
図である。以下に図３を用いて、シリコン半導体に対し
てＰ型の不純物であるボロンをドープする場合の実施例
について説明する。図３（ａ）はシリコン基板１ｂの表
面を清浄化する工程である。シリコン基板１ｂはバック
グラウンド圧力が１×１０−６Ｔｏｒｒ以下の真空チャ
ンバーにセットされ、基板温度が例えば８００℃におい
て水素ガス１５を、例えばチャンバー内部の圧力が１．
６×１０−４Ｔｏｒｒになるような条件で１０分間導入
する。これによってシリコン基板１ｂの表面に形成され
ていた自然酸化膜が除去され、化学的に活性なシリコン
表面が露出する。なお、シリコン基板の表面を清浄化す
る方法には、前記の方法の他に、常圧下で１１００℃以
上に加熱する方法や、減圧下で１０００℃以上に加熱す
る方法、真空中で６００℃以上に加熱する方法、塩素ガ
スやフッ素ガスをシリコン基板表面に供給する方法等が
あり、それらの方法をこの工程で用いてもよい。
【００１１】図３（ｂ）はシリコン基板１ｂの表面に不
純物化合物ガスであるジボラン（Ｂ２ Ｈ６ ）１２ｂ
を供給してボロンあるいはボロンを含む層１３ｂを形成
する工程である。図３（ａ）における工程で表面の清浄
化が完了した後、基板温度を例えば８００℃に設定した
まま、５％に窒素希釈したジボラン１２ｂを、例えばチ
ャンバーの圧力が１×１０−３Ｔｏｒｒとなるような条
件で、例えば２００秒間導入する。
純物化合物ガスであるジボラン（Ｂ２ Ｈ６ ）１２ｂ
を供給してボロンあるいはボロンを含む層１３ｂを形成
する工程である。図３（ａ）における工程で表面の清浄
化が完了した後、基板温度を例えば８００℃に設定した
まま、５％に窒素希釈したジボラン１２ｂを、例えばチ
ャンバーの圧力が１×１０−３Ｔｏｒｒとなるような条
件で、例えば２００秒間導入する。
【００１２】この工程においては、バッチ内の基板の位
置によって、またそれぞれの基板の面内位置によって、
ガス状不純物元素あるいは不純物元素を含む化合物ガス
１２ｂの供給量は異なるが、供給量を充分多くすれば、
不純物元素の層あるいは不純物元素を含む層１３ｂの厚
みが増す他に、基板表面での反応が供給律速から反応律
速に近付くため、形成される不純物元素の層あるいは不
純物元素を含む層１３ｂの厚みや不純物濃度はより均一
になる。なお、ガス状不純物元素あるいは不純物元素を
含む化合物ガスは、ジボラン以外にも、アルシン、ホス
フィン、スチビン等の不純物元素を含む化合物ガスを全
て使用可能で、また、ガス導入時の半導体基板の温度は
、そのガスが半導体表面で反応して不純物元素の層ある
いは不純物元素を含む層を形成できる温度範囲であれば
よい。
置によって、またそれぞれの基板の面内位置によって、
ガス状不純物元素あるいは不純物元素を含む化合物ガス
１２ｂの供給量は異なるが、供給量を充分多くすれば、
不純物元素の層あるいは不純物元素を含む層１３ｂの厚
みが増す他に、基板表面での反応が供給律速から反応律
速に近付くため、形成される不純物元素の層あるいは不
純物元素を含む層１３ｂの厚みや不純物濃度はより均一
になる。なお、ガス状不純物元素あるいは不純物元素を
含む化合物ガスは、ジボラン以外にも、アルシン、ホス
フィン、スチビン等の不純物元素を含む化合物ガスを全
て使用可能で、また、ガス導入時の半導体基板の温度は
、そのガスが半導体表面で反応して不純物元素の層ある
いは不純物元素を含む層を形成できる温度範囲であれば
よい。
【００１３】図３（ｃ）は、図３（ｂ）で形成されたボ
ロンあるいはボロンを含む層１３ｂを拡散源としたシリ
コン基板１ｂへのボロンの拡散あるいはボロンの活性化
を行いボロン拡散層１４ｂを形成する工程である。例え
ば、８５０℃で６０分間の熱処理を窒素雰囲気中でシリ
コン基板１ｂに行うと、シート抵抗約５０Ω／□、９０
０℃で６０分間の熱処理を窒素雰囲気中でシリコン基板
１ｂに行うと、シート抵抗約１００Ω／□でボロンピー
ク濃度１×１０２０ｃｍ−３，接合深さ３０００Å、９
５０℃で６０分間の熱処理を窒素雰囲気中でシリコン基
板１ｂに行うと、シート抵抗約２３０Ω／□の均一なド
ーピングができる。Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ
Ａｎｎｅａｌによれば、より高濃度で浅い接合を形成で
きる。
ロンあるいはボロンを含む層１３ｂを拡散源としたシリ
コン基板１ｂへのボロンの拡散あるいはボロンの活性化
を行いボロン拡散層１４ｂを形成する工程である。例え
ば、８５０℃で６０分間の熱処理を窒素雰囲気中でシリ
コン基板１ｂに行うと、シート抵抗約５０Ω／□、９０
０℃で６０分間の熱処理を窒素雰囲気中でシリコン基板
１ｂに行うと、シート抵抗約１００Ω／□でボロンピー
ク濃度１×１０２０ｃｍ−３，接合深さ３０００Å、９
５０℃で６０分間の熱処理を窒素雰囲気中でシリコン基
板１ｂに行うと、シート抵抗約２３０Ω／□の均一なド
ーピングができる。Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ
Ａｎｎｅａｌによれば、より高濃度で浅い接合を形成で
きる。
【００１４】不純物元素の層あるいは不純物元素を含む
層１３ｂが、図３（ｃ）の熱処理の工程の最後まで全て
の半導体基板１の表面に存在し、かつその層の不純物濃
度がこの熱処理の温度における基板の半導体の固容限よ
り充分高いまま維持されるように、図３（ｂ）の工程で
全ての半導体基板１の表面に充分厚くかつ不純物濃度が
充分高い不純物元素の層あるいは不純物元素を含む層１
３ｂを形成しておく。そうすれば、不純物元素の層ある
いは不純物元素を含む層１３ｂから半導体基板１ｂへの
不純物の供給が充分であることから、不純物元素の層あ
るいは不純物元素を含む層１３ｂと半導体基板１ｂの界
面の半導体基板１ｂ中の不純物の濃度はこの工程の拡散
温度で決まる一定の値に保たれ、不純物拡散層１４ｂは
、バッチ内の基板の位置によらず、またそれぞれの基板
の面内位置によらず深さ方向の不純物濃度分布が均一に
なる。即ち、拡散温度によって不純物のピーク濃度が、
拡散時間と拡散温度によって接合の深さがコントロール
出来る。
層１３ｂが、図３（ｃ）の熱処理の工程の最後まで全て
の半導体基板１の表面に存在し、かつその層の不純物濃
度がこの熱処理の温度における基板の半導体の固容限よ
り充分高いまま維持されるように、図３（ｂ）の工程で
全ての半導体基板１の表面に充分厚くかつ不純物濃度が
充分高い不純物元素の層あるいは不純物元素を含む層１
３ｂを形成しておく。そうすれば、不純物元素の層ある
いは不純物元素を含む層１３ｂから半導体基板１ｂへの
不純物の供給が充分であることから、不純物元素の層あ
るいは不純物元素を含む層１３ｂと半導体基板１ｂの界
面の半導体基板１ｂ中の不純物の濃度はこの工程の拡散
温度で決まる一定の値に保たれ、不純物拡散層１４ｂは
、バッチ内の基板の位置によらず、またそれぞれの基板
の面内位置によらず深さ方向の不純物濃度分布が均一に
なる。即ち、拡散温度によって不純物のピーク濃度が、
拡散時間と拡散温度によって接合の深さがコントロール
出来る。
【００１５】不純物元素の層あるいは不純物元素を含む
層１３ｂを、図３（ｂ）の工程で全ての半導体基板１ｂ
の表面に充分厚くかつ不純物濃度を充分高く形成してお
くには、以下に述べるような方法がある。図４は、ガス
導入量とボロンの拡散温度以外の条件を図３で述べた実
施例と同様にしてシリコン基板にボロンをドーピングし
た場合の、シリコン基板へのボロンの拡散あるいはボロ
ンの活性化を行う工程終了後のシリコン基板のシート抵
抗のジボラン導入量依存性および拡散温度依存性を示す
図である。なお、ここで述べるジボラン導入量とは、装
置内でのジボランの圧力とその導入時間の積であり、希
釈に用いる窒素等の導入量は含まれていない。例えば、
図３を用いて述べた実施例の場合のジボラン（Ｂ２Ｈ６
）導入量は、１×１０−２Ｔｏｒｒ・ｓｅｃとなる。
層１３ｂを、図３（ｂ）の工程で全ての半導体基板１ｂ
の表面に充分厚くかつ不純物濃度を充分高く形成してお
くには、以下に述べるような方法がある。図４は、ガス
導入量とボロンの拡散温度以外の条件を図３で述べた実
施例と同様にしてシリコン基板にボロンをドーピングし
た場合の、シリコン基板へのボロンの拡散あるいはボロ
ンの活性化を行う工程終了後のシリコン基板のシート抵
抗のジボラン導入量依存性および拡散温度依存性を示す
図である。なお、ここで述べるジボラン導入量とは、装
置内でのジボランの圧力とその導入時間の積であり、希
釈に用いる窒素等の導入量は含まれていない。例えば、
図３を用いて述べた実施例の場合のジボラン（Ｂ２Ｈ６
）導入量は、１×１０−２Ｔｏｒｒ・ｓｅｃとなる。
【００１６】図４から、ジボラン導入量の変化に対する
シリコン基板のシート抵抗の変化が、ジボラン導入量４
×１０−３Ｔｏｒｒ・ｓｅｃ付近を境にしてガス導入量
の少ない領域では大きく、ガス導入量の多い領域では小
さくなっており、シート抵抗がガス導入量にほとんど依
存しない領域がある。従って、図３（ｂ）を用いて述べ
たシリコン基板の表面に不純物化合物ガスであるジボラ
ンを供給してボロンあるいはボロンを含む層を形成する
工程において、４×１０−３Ｔｏｒｒ・ｓｅｃ以上とな
るように、ジボランの導入量を設定すれば、均一なドー
ピングができる。
シリコン基板のシート抵抗の変化が、ジボラン導入量４
×１０−３Ｔｏｒｒ・ｓｅｃ付近を境にしてガス導入量
の少ない領域では大きく、ガス導入量の多い領域では小
さくなっており、シート抵抗がガス導入量にほとんど依
存しない領域がある。従って、図３（ｂ）を用いて述べ
たシリコン基板の表面に不純物化合物ガスであるジボラ
ンを供給してボロンあるいはボロンを含む層を形成する
工程において、４×１０−３Ｔｏｒｒ・ｓｅｃ以上とな
るように、ジボランの導入量を設定すれば、均一なドー
ピングができる。
【００１７】なお、ここで述べたジボラン導入量は、装
置の真空計付近部分での測定値であって、ドーピングす
るシリコン基板表面でのジボラン入射量とは、厳密には
一致しないことが多い。従って、均一なドーピングを行
えるジボラン導入量の領域は、装置の形状、ガスの導入
口と基板の位置関係、シリコン基板の配置の方式、シリ
コン基板の大きさ等により違いがでるので、実際にドー
ピングする装置でシート抵抗のジボラン導入量依存性を
確認すれば正確に設定できる。
置の真空計付近部分での測定値であって、ドーピングす
るシリコン基板表面でのジボラン入射量とは、厳密には
一致しないことが多い。従って、均一なドーピングを行
えるジボラン導入量の領域は、装置の形状、ガスの導入
口と基板の位置関係、シリコン基板の配置の方式、シリ
コン基板の大きさ等により違いがでるので、実際にドー
ピングする装置でシート抵抗のジボラン導入量依存性を
確認すれば正確に設定できる。
【００１８】図５は、ガス導入圧力とボロンの拡散温度
以外の条件を図３で述べた実施例と同様にしてシリコン
基板にボロンをドーピングした場合の、シリコン基板へ
のボロンの拡散あるいはボロンの活性化を行う工程終了
後のシリコン基板のシート抵抗のジボラン導入圧力依存
性および拡散温度依存性を示す図である。なお、ここで
述べるジボラン導入圧力は、装置内でのジボランの圧力
であり、希釈に用いる窒素の圧力は含まれていないため
、例えば、図３を用いて述べた実施例の場合のジボラン
導入圧力は、５×１０−５Ｔｏｒｒとなる。
以外の条件を図３で述べた実施例と同様にしてシリコン
基板にボロンをドーピングした場合の、シリコン基板へ
のボロンの拡散あるいはボロンの活性化を行う工程終了
後のシリコン基板のシート抵抗のジボラン導入圧力依存
性および拡散温度依存性を示す図である。なお、ここで
述べるジボラン導入圧力は、装置内でのジボランの圧力
であり、希釈に用いる窒素の圧力は含まれていないため
、例えば、図３を用いて述べた実施例の場合のジボラン
導入圧力は、５×１０−５Ｔｏｒｒとなる。
【００１９】図５は、シリコン基板のシート抵抗のジボ
ラン導入圧力依存性および拡散温度依存性を示す図であ
る。ジボラン導入圧力の変化に対するシリコン基板のシ
ート抵抗の変化が、ジボラン導入圧力２×１０−５Ｔｏ
ｒｒ付近を境にしてガス導入圧力の低い領域では大きく
、ガス導入圧力の高い領域では小さくなっており、シー
ト抵抗がガス導入圧力にほとんど依存しない領域がある
。 従って、図３（ｂ）を用いて述べたシリコン基板の表面
に不純物化合物ガスであるジボランを供給してボロンあ
るいはボロンを含む層を形成する工程において、２×１
０−５Ｔｏｒｒ以上となるように、ジボランの導入圧力
を設定すれば、均一なドーピングができる。
ラン導入圧力依存性および拡散温度依存性を示す図であ
る。ジボラン導入圧力の変化に対するシリコン基板のシ
ート抵抗の変化が、ジボラン導入圧力２×１０−５Ｔｏ
ｒｒ付近を境にしてガス導入圧力の低い領域では大きく
、ガス導入圧力の高い領域では小さくなっており、シー
ト抵抗がガス導入圧力にほとんど依存しない領域がある
。 従って、図３（ｂ）を用いて述べたシリコン基板の表面
に不純物化合物ガスであるジボランを供給してボロンあ
るいはボロンを含む層を形成する工程において、２×１
０−５Ｔｏｒｒ以上となるように、ジボランの導入圧力
を設定すれば、均一なドーピングができる。
【００２０】図６は、ガス導入時間とボロンの拡散温度
以外の条件を図３で述べた実施例と同様にしてシリコン
基板にボロンをドーピングした場合の、シリコン基板へ
のボロンの拡散あるいはボロンの活性化を行う工程終了
後のシリコン基板のシート抵抗のジボラン導入時間依存
性および拡散温度依存性を示す図である。なお、図３を
用いて述べた実施例の場合のジボラン導入時間は２００
ｓｅｃである。
以外の条件を図３で述べた実施例と同様にしてシリコン
基板にボロンをドーピングした場合の、シリコン基板へ
のボロンの拡散あるいはボロンの活性化を行う工程終了
後のシリコン基板のシート抵抗のジボラン導入時間依存
性および拡散温度依存性を示す図である。なお、図３を
用いて述べた実施例の場合のジボラン導入時間は２００
ｓｅｃである。
【００２１】図５から、ジボラン導入時間の変化に対す
るシリコン基板のシート抵抗の変化の割合が、ジボラン
導入時間８０ｓｅｃ付近を境にしてガス導入時間の短い
領域では大きく、ガス導入時間の長い領域では小さくな
っており、シート抵抗がガス導入時間にほとんど依存し
ない領域がある。従って、図３（ｂ）を用いて述べたシ
リコン基板の表面に不純物化合物ガスであるジボランを
供給してボロンあるいはボロンを含む層を形成する工程
において、８０ｓｅｃ以上となるように、ジボランの導
入時間を設定すれば、均一なドーピングができる。
るシリコン基板のシート抵抗の変化の割合が、ジボラン
導入時間８０ｓｅｃ付近を境にしてガス導入時間の短い
領域では大きく、ガス導入時間の長い領域では小さくな
っており、シート抵抗がガス導入時間にほとんど依存し
ない領域がある。従って、図３（ｂ）を用いて述べたシ
リコン基板の表面に不純物化合物ガスであるジボランを
供給してボロンあるいはボロンを含む層を形成する工程
において、８０ｓｅｃ以上となるように、ジボランの導
入時間を設定すれば、均一なドーピングができる。
【００２２】以上述べた方法により、基板の全ての領域
において均一にボロンをドーピングして均一なシート抵
抗を得る事が出来る。このようにジボランを導入した後
に、図３（ｃ）を用いて述べた工程の熱処理の温度およ
び時間を増減することで、ボロンのシリコン基板中への
拡散量およびシート抵抗を所望の値にすることができる
。なお、不純物を含む化合物ガス１２ｂの導入量の変化
に対する半導体基板１ｂのシート抵抗の変化が少ない領
域は、不純物を含む化合物ガス１２ｂや半導体基板１の
種類、不純物を含む化合物ガス１２ｂの導入時の基板温
度、不純物元素の層あるいは不純物元素を含む層１３ｂ
からの拡散の温度及び時間で異なるので、それぞれの条
件において、その領域を求めて、ドーピングする全ての
基板のドーピングする全ての領域に対する不純物を含む
化合物ガス１２ｂの導入量が、その導入量の領域に入る
ように不純物を含む化合物ガス１２ｂを導入すれば、ド
ーピングする全ての基板の全ての領域において均一に不
純物をドーピングして均一なシート抵抗を得る事が出来
る。。
において均一にボロンをドーピングして均一なシート抵
抗を得る事が出来る。このようにジボランを導入した後
に、図３（ｃ）を用いて述べた工程の熱処理の温度およ
び時間を増減することで、ボロンのシリコン基板中への
拡散量およびシート抵抗を所望の値にすることができる
。なお、不純物を含む化合物ガス１２ｂの導入量の変化
に対する半導体基板１ｂのシート抵抗の変化が少ない領
域は、不純物を含む化合物ガス１２ｂや半導体基板１の
種類、不純物を含む化合物ガス１２ｂの導入時の基板温
度、不純物元素の層あるいは不純物元素を含む層１３ｂ
からの拡散の温度及び時間で異なるので、それぞれの条
件において、その領域を求めて、ドーピングする全ての
基板のドーピングする全ての領域に対する不純物を含む
化合物ガス１２ｂの導入量が、その導入量の領域に入る
ように不純物を含む化合物ガス１２ｂを導入すれば、ド
ーピングする全ての基板の全ての領域において均一に不
純物をドーピングして均一なシート抵抗を得る事が出来
る。。
【００２３】以上図３に従って示した工程により均一な
不純物ドーピングができる。なお、図３（ｃ）の工程の
後にシリコン基板１ｂ表面に残った不純物元素の層ある
いは不純物元素を含む層１３ｂが不必要である場合には
、６００℃〜８００℃の比較的低温のＷｅｔ酸化を行っ
た後にふっ酸などでエッチングすれば除去できる。
不純物ドーピングができる。なお、図３（ｃ）の工程の
後にシリコン基板１ｂ表面に残った不純物元素の層ある
いは不純物元素を含む層１３ｂが不必要である場合には
、６００℃〜８００℃の比較的低温のＷｅｔ酸化を行っ
た後にふっ酸などでエッチングすれば除去できる。
【００２４】
【発明の効果】この発明は、以上説明したように不純物
を含む化合物ガスの導入量の変化に対する半導体基板の
シート抵抗の変化が少ない領域に、ドーピングする全て
の基板のドーピングする全ての領域での不純物を含む化
合物ガスの導入量がはいるようにするという構成とした
ので、多数の基板にドーピングする場合や、１枚の基板
をドーピングする場合で基板の直径がガス供給ノズルと
基板の距離に対して長い場合にも、均一なドーピングが
できる効果がある。
を含む化合物ガスの導入量の変化に対する半導体基板の
シート抵抗の変化が少ない領域に、ドーピングする全て
の基板のドーピングする全ての領域での不純物を含む化
合物ガスの導入量がはいるようにするという構成とした
ので、多数の基板にドーピングする場合や、１枚の基板
をドーピングする場合で基板の直径がガス供給ノズルと
基板の距離に対して長い場合にも、均一なドーピングが
できる効果がある。
【図１】本発明の実施に際して用いた装置の構成図であ
る。
る。
【図２】従来のＭＬＤ法による複数の半導体基板に対す
る不純物ドーピングの方法を示す工程順断面図である。
る不純物ドーピングの方法を示す工程順断面図である。
【図３】本発明の不純物ドーピングの方法を示す実施例
の工程順断面図である。
の工程順断面図である。
【図４】シリコン基板のシート抵抗のジボラン導入量依
存性および拡散温度依存性を示す図である。
存性および拡散温度依存性を示す図である。
【図５】シリコン基板のシート抵抗のジボラン導入圧力
依存性および拡散温度依存性を示す図である。
依存性および拡散温度依存性を示す図である。
【図６】シリコン基板のシート抵抗のジボラン導入時間
依存性および拡散温度依存性を示す図である。
依存性および拡散温度依存性を示す図である。
１、１ｂ・・・半導体基板
２ ・・・・・石英製のチャンバー
３ ・・・・・加熱系
４ ・・・・・高真空排気系
５ ・・・・・圧力計
６ａ、６ｂ・・ゲードバルブ
７ ・・・・・ロード室
８ ・・・・・搬送機構
９ ・・・・・ロード室排気系
１０ ・・・・・ガス導入制御系
１１ ・・・・・ガス供給源
１２、１２ｂ・・ガス状不純物元素あるいは不純物元素
を含む化合物ガス １３、１３ｂ・・不純物元素の層あるいは不純物元素を
含む層 １４、１４ｂ・・不純物拡散層
を含む化合物ガス １３、１３ｂ・・不純物元素の層あるいは不純物元素を
含む層 １４、１４ｂ・・不純物拡散層
Claims (3)
- 【請求項１】 半導体表面を清浄化して化学的に活性
な表面を露出する第１の工程と、前記半導体表面にガス
状不純物元素あるいは不純物元素を含む化合物ガスを供
給し前記不純物元素の層あるいは前記不純物元素を含む
層を半導体表面に形成する第２の工程と、前記第２の工
程で形成された層を拡散源とした不純物の半導体中への
拡散あるいは不純物の活性化を行う第３の工程とからな
る不純物ドーピングの方法において、前記第２の工程で
半導体表面に供給するガス状不純物元素あるいは不純物
元素を含む化合物ガスの圧力を、ドーピング後の半導体
表面のシート抵抗が半導体表面に供給するガス状不純物
元素あるいは不純物元素を含む化合物ガスの圧力に比較
的依存しない圧力またはそれ以上の圧力とすることを特
徴とする不純物ドーピングの方法。 - 【請求項２】 半導体表面を清浄化して化学的に活性
な表面を露出する第１の工程と、前記半導体表面にガス
状不純物元素あるいは不純物元素を含む化合物ガスを供
給し前記不純物元素の層あるいは前記不純物元素を含む
層を半導体表面に形成する第２の工程と、前記第２の工
程で形成された層を拡散源とした不純物の半導体中への
拡散あるいは不純物の活性化を行う第３の工程とからな
る不純物ドーピングの方法において、前記第２の工程で
半導体表面に供給するガス状不純物元素あるいは不純物
元素を含む化合物ガスの供給時間を、ドーピング後の半
導体表面のシート抵抗が半導体表面に供給するガス状不
純物元素あるいは不純物元素を含む化合物ガスの供給時
間に比較的依存しない供給時間またはそれ以上の供給時
間とすることを特徴とする不純物ドーピングの方法。 - 【請求項３】 半導体表面を清浄化して化学的に活性
な表面を露出する第１の工程と、前記半導体表面にガス
状不純物元素あるいは不純物元素を含む化合物ガスを供
給し前記不純物元素の層あるいは前記不純物元素を含む
層を半導体表面に形成する第２の工程と、前記第２の工
程で形成された層を拡散源とした不純物の半導体中への
拡散あるいは不純物の活性化を行う第３の工程とからな
る不純物ドーピングの方法において、前記第２の工程で
半導体表面に供給するガス状不純物元素あるいは不純物
元素を含む化合物ガスの導入量を、ドーピング後の半導
体表面のシート抵抗が半導体表面に供給するガス状不純
物元素あるいは不純物元素を含む化合物ガスの導入量に
比較的依存しない導入量またはそれ以上の導入量とする
ことを特徴とする不純物ドーピングの方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3063323A JPH04300299A (ja) | 1991-03-27 | 1991-03-27 | 不純物ドーピングの方法 |
| EP92104495A EP0505877A2 (en) | 1991-03-27 | 1992-03-15 | Impurity doping method with adsorbed diffusion source |
| US07/858,173 US5532185A (en) | 1991-03-27 | 1992-03-27 | Impurity doping method with adsorbed diffusion source |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3063323A JPH04300299A (ja) | 1991-03-27 | 1991-03-27 | 不純物ドーピングの方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04300299A true JPH04300299A (ja) | 1992-10-23 |
Family
ID=13225943
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3063323A Pending JPH04300299A (ja) | 1991-03-27 | 1991-03-27 | 不純物ドーピングの方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04300299A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0368133A (ja) * | 1989-08-07 | 1991-03-25 | Toshiba Corp | 固相拡散方法 |
-
1991
- 1991-03-27 JP JP3063323A patent/JPH04300299A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0368133A (ja) * | 1989-08-07 | 1991-03-25 | Toshiba Corp | 固相拡散方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20040302 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
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