JPH05121343A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
- Publication number
- JPH05121343A JPH05121343A JP27940791A JP27940791A JPH05121343A JP H05121343 A JPH05121343 A JP H05121343A JP 27940791 A JP27940791 A JP 27940791A JP 27940791 A JP27940791 A JP 27940791A JP H05121343 A JPH05121343 A JP H05121343A
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- JP
- Japan
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- phosphorus
- heat treatment
- impurity
- diffusion region
- mixed gas
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】高濃度不純物拡散層形成において見られるミス
フィット転位の発生を防ぐ。 【構成】不純物の添加工程とその後の熱処理による不純
物拡散工程を２回以上繰り返すことにより、１回の工程
で発生する不純物による格子歪を低減し、結晶欠陥の発
生を抑制する。
フィット転位の発生を防ぐ。 【構成】不純物の添加工程とその後の熱処理による不純
物拡散工程を２回以上繰り返すことにより、１回の工程
で発生する不純物による格子歪を低減し、結晶欠陥の発
生を抑制する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に関し、特にシリコン半導体装置の製造方法に関する。
に関し、特にシリコン半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の半導体装置の不純物の拡
散工程はただ単に一度不純物を添加し、その後、熱処理
によって不純物を拡散して行われてきた。しかし、高濃
度にリンやボロン等の不純物を添加し、熱処理によって
不純物を拡散すると、不純物拡散領域の格子定数が本来
のシリコンの格子定数からずれる。この格子定数のずれ
による歪がシリコンの弾性限界を越えると、不純物拡散
領域およびその周りに結晶欠陥（ミスフィット転位）が
発生することは一般に良く知られている。例えば学術誌
ジャーナル・オブ・アプライド・フィジックス，１９６
７年３８巻、ページ８１〜８７（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ
Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｖｏｌ．３８ Ｐ
Ｐ．８１−８７（１９６７））では、Ｐ2 Ｏ5 を用い、
１０００℃で１５分間拡散し、ウェーハ表面のリン濃度
を３×１０22個／ｃｍ3 にした場合、ミスフィット転位
が発生することが報告されている。
散工程はただ単に一度不純物を添加し、その後、熱処理
によって不純物を拡散して行われてきた。しかし、高濃
度にリンやボロン等の不純物を添加し、熱処理によって
不純物を拡散すると、不純物拡散領域の格子定数が本来
のシリコンの格子定数からずれる。この格子定数のずれ
による歪がシリコンの弾性限界を越えると、不純物拡散
領域およびその周りに結晶欠陥（ミスフィット転位）が
発生することは一般に良く知られている。例えば学術誌
ジャーナル・オブ・アプライド・フィジックス，１９６
７年３８巻、ページ８１〜８７（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ
Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｖｏｌ．３８ Ｐ
Ｐ．８１−８７（１９６７））では、Ｐ2 Ｏ5 を用い、
１０００℃で１５分間拡散し、ウェーハ表面のリン濃度
を３×１０22個／ｃｍ3 にした場合、ミスフィット転位
が発生することが報告されている。
【０００３】このようなミスフィット転位がバイポーラ
トランジスタのエミッタ・ベース間の接合、ベース・コ
レクタ間の接合やＭＯＳトランジスタのドレイン・ソー
ス部等を貫いた場合、接合リークの原因となる。このた
め従来はミスフィット転位が発生しないような不純物拡
散濃度が設定されている。
トランジスタのエミッタ・ベース間の接合、ベース・コ
レクタ間の接合やＭＯＳトランジスタのドレイン・ソー
ス部等を貫いた場合、接合リークの原因となる。このた
め従来はミスフィット転位が発生しないような不純物拡
散濃度が設定されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述した半導体装置の
製造方法では、不純物拡散領域の抵抗を低くするため、
不純物を高濃度に拡散した場合、拡散領域の表面の不純
物濃度が非常に高くなり、この部分にミスフィット転位
が発生しないように不純物濃度をおさえているので、拡
散領域の抵抗を十分に低くすることができないという欠
点がある。
製造方法では、不純物拡散領域の抵抗を低くするため、
不純物を高濃度に拡散した場合、拡散領域の表面の不純
物濃度が非常に高くなり、この部分にミスフィット転位
が発生しないように不純物濃度をおさえているので、拡
散領域の抵抗を十分に低くすることができないという欠
点がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、不純物拡散において、不純物の添加工程と熱
処理による不純物の拡散工程後、この不純物拡散領域に
同一の不純物の添加と熱処理による不純物拡散工程を少
くとも１回以上行うことを特徴とする。
造方法は、不純物拡散において、不純物の添加工程と熱
処理による不純物の拡散工程後、この不純物拡散領域に
同一の不純物の添加と熱処理による不純物拡散工程を少
くとも１回以上行うことを特徴とする。
【０００６】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。図１（ａ）〜（ｃ）は本発明の第１の実施例を説明
するための製造工程順の縦断面図である。本実施例は燐
（Ｐ）を拡散してＰ+ 拡散層を形成した例である。図１
（ａ）に示すように、比抵抗１０Ω・ｃｍのＰ型シリコ
ン基板１を熱酸化し、０．４μｍの二酸化シリコン２を
形成し、この二酸化シリコン２の１部をウェットエッチ
ングで除去し、この除去部分に燐を５０ＫｅＶの加速エ
ネルギーで３×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ2 イオン注入
し、次に１０００℃，窒素−酸素混合ガス（酸素３％）
中で３０分間熱処理し、燐（Ｐ）拡散領域３を形成す
る。
る。図１（ａ）〜（ｃ）は本発明の第１の実施例を説明
するための製造工程順の縦断面図である。本実施例は燐
（Ｐ）を拡散してＰ+ 拡散層を形成した例である。図１
（ａ）に示すように、比抵抗１０Ω・ｃｍのＰ型シリコ
ン基板１を熱酸化し、０．４μｍの二酸化シリコン２を
形成し、この二酸化シリコン２の１部をウェットエッチ
ングで除去し、この除去部分に燐を５０ＫｅＶの加速エ
ネルギーで３×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ2 イオン注入
し、次に１０００℃，窒素−酸素混合ガス（酸素３％）
中で３０分間熱処理し、燐（Ｐ）拡散領域３を形成す
る。
【０００７】その後、図１（ｂ）に示すように、燐
（Ｐ）拡散領域３にさらに燐を５０ＫｅＶの加速エネル
ギーで３×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ2 イオン注入し、つ
いで１０００℃，窒素−酸素混合ガス（酸素３％）中で
３０分間熱処理し、２重に拡散を行った燐拡散領域３を
形成する。さらに、図１（ｃ）に示すように燐拡散領域
３に燐（Ｐ）を５０ＫｅＶの加速エネルギーで３×１０
15ａｔｏｍｓ／ｃｍ2 イオン注入し、ついで１２００
℃，窒素−酸素混合ガス（酸素３％）中で１５０分間熱
処理し、３重に燐を拡散した燐拡散領域３を形成する。
（Ｐ）拡散領域３にさらに燐を５０ＫｅＶの加速エネル
ギーで３×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ2 イオン注入し、つ
いで１０００℃，窒素−酸素混合ガス（酸素３％）中で
３０分間熱処理し、２重に拡散を行った燐拡散領域３を
形成する。さらに、図１（ｃ）に示すように燐拡散領域
３に燐（Ｐ）を５０ＫｅＶの加速エネルギーで３×１０
15ａｔｏｍｓ／ｃｍ2 イオン注入し、ついで１２００
℃，窒素−酸素混合ガス（酸素３％）中で１５０分間熱
処理し、３重に燐を拡散した燐拡散領域３を形成する。
【０００８】比較のため、所定表面に燐を５０ＫｅＶの
加速エネルギーで３×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ2 ，およ
び９×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ2 の２通りのイオン注入
を行った後、１２００℃，窒素−酸素混合ガス（酸素３
％）中で１５０分間熱処理し、燐拡散領域を形成した。
燐イオン注入ドース量が３×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ2
の燐拡散領域を第１の従来例とし、燐イオン注入ドース
量が９×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ2 の燐拡散領域を第２
の従来例とする。第１の従来例では、燐拡散領域の比抵
抗が第２の従来例および本実施例のそれの３倍程度であ
り、低抵抗化には適さない。一方、低抵抗化という面の
みに着目するならば、第２の従来例は適している。
加速エネルギーで３×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ2 ，およ
び９×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ2 の２通りのイオン注入
を行った後、１２００℃，窒素−酸素混合ガス（酸素３
％）中で１５０分間熱処理し、燐拡散領域を形成した。
燐イオン注入ドース量が３×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ2
の燐拡散領域を第１の従来例とし、燐イオン注入ドース
量が９×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ2 の燐拡散領域を第２
の従来例とする。第１の従来例では、燐拡散領域の比抵
抗が第２の従来例および本実施例のそれの３倍程度であ
り、低抵抗化には適さない。一方、低抵抗化という面の
みに着目するならば、第２の従来例は適している。
【０００９】まず、第１の比較として、燐拡散領域にお
けるミスフィット転位の密度の観測を透過電子顕微鏡で
行なった。本実施例および第１の従来例ではミスフィッ
ト転位はほとんど観察されなかった。一方、第２の従来
例では、１０μｍ角当り平均４３本のミスフィット転位
が観測された。
けるミスフィット転位の密度の観測を透過電子顕微鏡で
行なった。本実施例および第１の従来例ではミスフィッ
ト転位はほとんど観察されなかった。一方、第２の従来
例では、１０μｍ角当り平均４３本のミスフィット転位
が観測された。
【００１０】第２に、燐拡散領域とＰ型基板間のｐｎ接
合の電流・電圧特性の比較を行った。その結果を図２の
グラフに示す。本実施例と第１の従来例との電流・電圧
特性はほぼ同じであるが、第２の従来例はリーク電流が
極めて大きい。換言するならば、第２の従来例に比べて
本実施例は大幅にリーク特性が改善されている。
合の電流・電圧特性の比較を行った。その結果を図２の
グラフに示す。本実施例と第１の従来例との電流・電圧
特性はほぼ同じであるが、第２の従来例はリーク電流が
極めて大きい。換言するならば、第２の従来例に比べて
本実施例は大幅にリーク特性が改善されている。
【００１１】図３（ａ）〜（ｃ）は本発明の第２の実施
例を説明するための製造工程順の縦断面図である。本実
施例では、不純物として硼素（Ｂ）を拡散してＰ+ 拡散
領域を形成した例について示す。図３（ａ）に示すよう
に、比抵抗１５Ω・ｃｍのｎ型シリコン基板４を熱酸化
し、０．５μｍの二酸化シリコン５を形成し、この二酸
化シリコン５の１部をウエットエッチで除去し、この除
去部分に硼素（Ｂ）を７０ＫｅＶの加速エネルギーで２
×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ2 イオン注入し、次に９５０
℃，窒素−酸素混合ガス（酸素３％）中で４０分間熱処
理し、硼素拡散領域６を形成する。
例を説明するための製造工程順の縦断面図である。本実
施例では、不純物として硼素（Ｂ）を拡散してＰ+ 拡散
領域を形成した例について示す。図３（ａ）に示すよう
に、比抵抗１５Ω・ｃｍのｎ型シリコン基板４を熱酸化
し、０．５μｍの二酸化シリコン５を形成し、この二酸
化シリコン５の１部をウエットエッチで除去し、この除
去部分に硼素（Ｂ）を７０ＫｅＶの加速エネルギーで２
×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ2 イオン注入し、次に９５０
℃，窒素−酸素混合ガス（酸素３％）中で４０分間熱処
理し、硼素拡散領域６を形成する。
【００１２】その後、図３（ｂ）に示すように硼素拡散
領域６に、さらに硼素を７０ＫｅＶの加速エネルギーで
２×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ2 イオン注入し、ついで９
５０℃，窒素−酸素混合ガス（酸素３％）中で３０分間
熱処理し、２重に拡散を行った硼素拡散領域６を形成す
る。さらに、図３（ｃ）に示すように拡散領域６に硼素
を７０ＫｅＶの加速エネルギーで３×１０15ａｔｏｍｓ
／ｃｍ2 イオン注入し、ついで１１００℃，窒素−酸素
混合ガス（酸素３％）中で１２０分間熱処理し、３重に
硼素を拡散した硼素拡散領域６を形成する。
領域６に、さらに硼素を７０ＫｅＶの加速エネルギーで
２×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ2 イオン注入し、ついで９
５０℃，窒素−酸素混合ガス（酸素３％）中で３０分間
熱処理し、２重に拡散を行った硼素拡散領域６を形成す
る。さらに、図３（ｃ）に示すように拡散領域６に硼素
を７０ＫｅＶの加速エネルギーで３×１０15ａｔｏｍｓ
／ｃｍ2 イオン注入し、ついで１１００℃，窒素−酸素
混合ガス（酸素３％）中で１２０分間熱処理し、３重に
硼素を拡散した硼素拡散領域６を形成する。
【００１３】比較のため所定表面に硼素を７０ＫｅＶの
加速エネルギーで２×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ2 および
６×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ2 の２通りのイオン注入を
行った後、１１００℃，窒素−酸素混合ガス（酸素３
％）中で１２０分間熱処理し、硼素拡散領域を形成し
た。硼素イオン注入ドーズ量が２×１０15ａｔｏｍｓ／
ｃｍ2 の硼素拡散領域を第３の従来例とし、６×１０15
ａｔｏｍｓ／ｃｍ2 の硼素（Ｂ）拡散領域を第４の従来
例とする。第３の従来例では硼素拡散領域の比抵抗が第
２の従来例および本実施例のそれの３倍程度であり、低
抵抗化には適さない。一方低抵抗化という面のみに着目
するならば、第４の従来例は適していない。
加速エネルギーで２×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ2 および
６×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ2 の２通りのイオン注入を
行った後、１１００℃，窒素−酸素混合ガス（酸素３
％）中で１２０分間熱処理し、硼素拡散領域を形成し
た。硼素イオン注入ドーズ量が２×１０15ａｔｏｍｓ／
ｃｍ2 の硼素拡散領域を第３の従来例とし、６×１０15
ａｔｏｍｓ／ｃｍ2 の硼素（Ｂ）拡散領域を第４の従来
例とする。第３の従来例では硼素拡散領域の比抵抗が第
２の従来例および本実施例のそれの３倍程度であり、低
抵抗化には適さない。一方低抵抗化という面のみに着目
するならば、第４の従来例は適していない。
【００１４】まず、第１の比較として、硼素拡散領域に
おけるミスフィット転位の密度の観測を透過電子顕微鏡
で行なった。本実施例および第３の従来例では、ミスフ
ィット転位はほとんど観測されなかった。一方、第４の
従来例では、５μｍ角当り平均１３本のミスフイット転
位が観測された。
おけるミスフィット転位の密度の観測を透過電子顕微鏡
で行なった。本実施例および第３の従来例では、ミスフ
ィット転位はほとんど観測されなかった。一方、第４の
従来例では、５μｍ角当り平均１３本のミスフイット転
位が観測された。
【００１５】第２に、硼素拡散領域とｎ型基板間のｐｎ
接合の電流・電圧特性の比較を行った。その結果を図４
のグラフに示す。本実施例と第３の従来例との電流・電
圧特性はほぼ同じであるが、第４の従来例はリーク電流
が極めて大きい。換言するならば、第４の従来例に比べ
て本実施例は大幅にリーク特性が改善されている。
接合の電流・電圧特性の比較を行った。その結果を図４
のグラフに示す。本実施例と第３の従来例との電流・電
圧特性はほぼ同じであるが、第４の従来例はリーク電流
が極めて大きい。換言するならば、第４の従来例に比べ
て本実施例は大幅にリーク特性が改善されている。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、結晶欠陥
が発生せず、欠陥によるリークが生じない状態で従来技
術より不純物拡散領域の抵抗を低くできるという効果を
有する。
が発生せず、欠陥によるリークが生じない状態で従来技
術より不純物拡散領域の抵抗を低くできるという効果を
有する。
【図１】本発明の第１の実施例を説明するための製造工
程（ａ）〜（ｃ）の縦断面図である。
程（ａ）〜（ｃ）の縦断面図である。
【図２】本発明の第１の実施例の効果を説明するための
グラフである。
グラフである。
【図３】本発明の第２の実施例を説明するための製造工
程（ａ）〜（ｃ）の縦断面図である。
程（ａ）〜（ｃ）の縦断面図である。
【図４】本発明の第２の実施例の効果を説明するための
グラフである。
グラフである。
１ Ｐ型シリコン基板 ２，５ 二酸化シリコン ３ 燐拡散領域 ４ ｎ型シリコン基板 ６ 硼素拡散領域
Claims (1)
- 【請求項１】 半導体基板上に不純物の添加工程と熱処
理による不純物の拡散工程を行った後、この不純物拡散
場所へ前記不純物と同一の不純物の添加と熱処理による
不純物の拡散工程とを少なくとも１回以上行うことを特
徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27940791A JPH05121343A (ja) | 1991-10-25 | 1991-10-25 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27940791A JPH05121343A (ja) | 1991-10-25 | 1991-10-25 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05121343A true JPH05121343A (ja) | 1993-05-18 |
Family
ID=17610674
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27940791A Pending JPH05121343A (ja) | 1991-10-25 | 1991-10-25 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05121343A (ja) |
-
1991
- 1991-10-25 JP JP27940791A patent/JPH05121343A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20001114 |