JPH05283353A - 高濃度砒素拡散方法 - Google Patents
高濃度砒素拡散方法Info
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- JPH05283353A JPH05283353A JP8064292A JP8064292A JPH05283353A JP H05283353 A JPH05283353 A JP H05283353A JP 8064292 A JP8064292 A JP 8064292A JP 8064292 A JP8064292 A JP 8064292A JP H05283353 A JPH05283353 A JP H05283353A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 短時間で容易に低抵抗層を得ることができる
高濃度砒素拡散方法を実現する。 【構成】 砒素イオンを注入した２酸化シリコン膜を拡
散源としてシリコン単結晶中に砒素を拡散する方法にお
いて、所定の温度で窒素ガスもしくは不活性ガス雰囲気
中で拡散処理を行い、次に、前記温度以上の拡散温度で
酸素ガス雰囲気中で熱処理することを特徴とする。
高濃度砒素拡散方法を実現する。 【構成】 砒素イオンを注入した２酸化シリコン膜を拡
散源としてシリコン単結晶中に砒素を拡散する方法にお
いて、所定の温度で窒素ガスもしくは不活性ガス雰囲気
中で拡散処理を行い、次に、前記温度以上の拡散温度で
酸素ガス雰囲気中で熱処理することを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、２酸化シリコン膜内に
砒素イオンを注入した後、その砒素注入酸化膜を拡散源
としてシリコン単結晶中に砒素を拡散するにあたり、砒
素をシリコン単結晶中に容易に高濃度拡散するための拡
散処理法に関するものである。
砒素イオンを注入した後、その砒素注入酸化膜を拡散源
としてシリコン単結晶中に砒素を拡散するにあたり、砒
素をシリコン単結晶中に容易に高濃度拡散するための拡
散処理法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】２酸化シリコン膜は、半導体素子の製造
にあたり、砒素、アンチモンなどの選択拡散のための良
いマスキング材料として広く使用されているところであ
る。
にあたり、砒素、アンチモンなどの選択拡散のための良
いマスキング材料として広く使用されているところであ
る。
【０００３】このことは、一般に、砒素、アンチモンな
どの不純物は、シリコン単結晶中より少なくとも１桁程
度は２酸化シリコン膜中の拡散係数が小さいことに基づ
く（特公昭５３−４６５９３号公報）。
どの不純物は、シリコン単結晶中より少なくとも１桁程
度は２酸化シリコン膜中の拡散係数が小さいことに基づ
く（特公昭５３−４６５９３号公報）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従って、砒素イオンを
注入した２酸化シリコン膜を拡散源としてシリコン単結
晶中に砒素を高濃度拡散するためには、高温度、長時間
の拡散処理が必要となるという問題があった。このこと
から、微細パターンでの選択拡散では、横方向の拡散拡
がりが大きくなり、好ましくないと考えられていた。
注入した２酸化シリコン膜を拡散源としてシリコン単結
晶中に砒素を高濃度拡散するためには、高温度、長時間
の拡散処理が必要となるという問題があった。このこと
から、微細パターンでの選択拡散では、横方向の拡散拡
がりが大きくなり、好ましくないと考えられていた。
【０００５】本発明は、前記問題点を解決するためにな
されたものであり、本発明の目的は、短時間で容易に低
抵抗層を得ることができる高濃度砒素拡散方法を提供す
ることにある。
されたものであり、本発明の目的は、短時間で容易に低
抵抗層を得ることができる高濃度砒素拡散方法を提供す
ることにある。
【０００６】本発明の新規な特徴を、本明細書の記述及
び添付図面によって明らかにする。
び添付図面によって明らかにする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、砒素イオンを注入した薄い２酸化シリコ
ン膜を拡散源としてシリコン単結晶中に砒素を拡散する
方法において、所定の温度で窒素ガスもしくは不活性ガ
ス雰囲気中で拡散処理を行い、次に前記温度以上の拡散
温度で酸素ガス雰囲気中で熱処理することを最も主要な
特徴とする。
に、本発明は、砒素イオンを注入した薄い２酸化シリコ
ン膜を拡散源としてシリコン単結晶中に砒素を拡散する
方法において、所定の温度で窒素ガスもしくは不活性ガ
ス雰囲気中で拡散処理を行い、次に前記温度以上の拡散
温度で酸素ガス雰囲気中で熱処理することを最も主要な
特徴とする。
【０００８】
【作用】前述の手段によれば、砒素イオンを注入した２
酸化シリコン膜を拡散源として、シリコン単結晶基板中
に砒素拡散をする際に、最初に、窒素もしくはアルゴン
ガスのような不活性ガス雰囲気中で熱拡散し、２酸化シ
リコン膜中で速く砒素を深くまで拡散させておき、次
に、高温度で酸素ガス雰囲気中で速くシリコン単結晶基
板中に拡散させることにより、短時間で容易に層抵抗の
低い高濃度拡散層（低抵抗層）を得ることができた。
酸化シリコン膜を拡散源として、シリコン単結晶基板中
に砒素拡散をする際に、最初に、窒素もしくはアルゴン
ガスのような不活性ガス雰囲気中で熱拡散し、２酸化シ
リコン膜中で速く砒素を深くまで拡散させておき、次
に、高温度で酸素ガス雰囲気中で速くシリコン単結晶基
板中に拡散させることにより、短時間で容易に層抵抗の
低い高濃度拡散層（低抵抗層）を得ることができた。
【０００９】このプロセスを、例えば、埋込コレクター
拡散層形成に応用すれば、容易に低い抵抗層を短時間拡
散で達成することができるので、今後の微細化した拡散
領域への拡散において、横方向の拡散を極力抑えること
ができるので、その実用的価値は大きい。
拡散層形成に応用すれば、容易に低い抵抗層を短時間拡
散で達成することができるので、今後の微細化した拡散
領域への拡散において、横方向の拡散を極力抑えること
ができるので、その実用的価値は大きい。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。
に説明する。
【００１１】なお、実施例を説明するための全図におい
て、同一材料を有するものは同一符号を付け、その繰り
返しの説明は省略する。
て、同一材料を有するものは同一符号を付け、その繰り
返しの説明は省略する。
【００１２】図１（Ａ）〜（Ｅ）は、本発明の高濃度砒
素拡散方法を説明するための各工程における断面図であ
る。同図１において、１はシリコン単結晶基板、２はマ
スキング用２酸化シリコン膜であり、パターンニングさ
れている。３は砒素イオンが注入される薄い２酸化シリ
コン膜であり、拡散源となる膜である。３Ａは砒素イオ
ンが注入された薄い砒素イオン注入２酸化シリコン膜、
４は砒素イオンビーム、５は低温度で堆積した気相堆積
２酸化シリコン層、６は砒素拡散層である。
素拡散方法を説明するための各工程における断面図であ
る。同図１において、１はシリコン単結晶基板、２はマ
スキング用２酸化シリコン膜であり、パターンニングさ
れている。３は砒素イオンが注入される薄い２酸化シリ
コン膜であり、拡散源となる膜である。３Ａは砒素イオ
ンが注入された薄い砒素イオン注入２酸化シリコン膜、
４は砒素イオンビーム、５は低温度で堆積した気相堆積
２酸化シリコン層、６は砒素拡散層である。
【００１３】本実施例の高濃度砒素拡散方法は、図１
（Ａ）に示すように、シリコン単結晶基板１上にマスキ
ング用２酸化シリコン膜２を、例えば０.６μｍ程度１
１００℃で熱酸化して形成し、拡散領域をパターンニン
グしてマスクを形成する。
（Ａ）に示すように、シリコン単結晶基板１上にマスキ
ング用２酸化シリコン膜２を、例えば０.６μｍ程度１
１００℃で熱酸化して形成し、拡散領域をパターンニン
グしてマスクを形成する。
【００１４】次に、図１（Ｂ）に示すように、砒素イオ
ン注入２酸化シリコン膜３Ａとなる薄い２酸化シリコン
膜３を、熱酸化法で、例えば１１００℃で１０００Åの
厚さに形成する。
ン注入２酸化シリコン膜３Ａとなる薄い２酸化シリコン
膜３を、熱酸化法で、例えば１１００℃で１０００Åの
厚さに形成する。
【００１５】次に、図１（Ｃ）に示すように、このシリ
コンウエーハ全面に砒素イオンビーム４の注入を８３ｋ
ｅＶで３×１０16ｃｍ~2ドーズした。
コンウエーハ全面に砒素イオンビーム４の注入を８３ｋ
ｅＶで３×１０16ｃｍ~2ドーズした。
【００１６】次に、図１（Ｄ）に示すように、このシリ
コン単結晶基板(ウエーハ)１の表面に気相堆積法によ
り、例えば、６００℃で気相堆積２酸化シリコン膜５を
更に約１０００Åの厚さに堆積した。
コン単結晶基板(ウエーハ)１の表面に気相堆積法によ
り、例えば、６００℃で気相堆積２酸化シリコン膜５を
更に約１０００Åの厚さに堆積した。
【００１７】これは、次の拡散処理工程で砒素イオン注
入層から砒素の雰囲気中への放散を防ぐためのものであ
る。
入層から砒素の雰囲気中への放散を防ぐためのものであ
る。
【００１８】この後、図１（Ｅ）に示すように、拡散処
理し、通常では、１０５０℃〜１１５０℃程度の温度で
酸素ガス雰囲気中か窒素ガスと酸素ガスの混合ガス雰囲
気中で長時間拡散処理して、砒素拡散層６を形成してい
た。
理し、通常では、１０５０℃〜１１５０℃程度の温度で
酸素ガス雰囲気中か窒素ガスと酸素ガスの混合ガス雰囲
気中で長時間拡散処理して、砒素拡散層６を形成してい
た。
【００１９】しかしながら、２酸化シリコン膜中の砒素
の拡散係数は、一般には小さく、２５Ω／□程度の層抵
抗を得るためには、１１５０℃で数時間、ドーズ量も５
×１０16ｃｍ~2程度を必要とし、形成された拡散面も多
少凹凸が目立つようになり、改善策が望まれていた。
の拡散係数は、一般には小さく、２５Ω／□程度の層抵
抗を得るためには、１１５０℃で数時間、ドーズ量も５
×１０16ｃｍ~2程度を必要とし、形成された拡散面も多
少凹凸が目立つようになり、改善策が望まれていた。
【００２０】そこで、できるだけ短時間で、低い層抵抗
をもつ砒素拡散層６を得るために、２酸化シリコン膜３
中で砒素拡散し易い窒素ガスあるいはアルゴンガス雰囲
気中で、最初に、例えば１０５０℃で４０分程度熱処理
を実施し、２酸化シリコン膜３中の砒素をより深くシリ
コン単結晶基板１近くまで押し込み、次いで、酸素ガス
雰囲気中で、例えば１１５０℃で６０分程度砒素をシリ
コン単結晶基板１中に拡散する２段階熱処理法をとるこ
とにより、層抵抗２０〜２５Ω／□程度の拡散層を容易
に形成できた。つまり、最初の熱処理で、主に砒素を２
酸化シリコン膜中で速く拡散させ、２酸化シリコン膜３
中に深く押し込み、次の熱処理では、シリコン単結晶基
板１中で速く拡散する酸素ガス雰囲気中で砒素をシリコ
ン単結晶基板１中に拡散させることにより、層抵抗の低
い砒素拡散層６を短時間で形成することができる（例え
ば、ＪＪＡＰ１３（１９７４）Ｐ１９０１，特許第８５
８３４０号参照）。
をもつ砒素拡散層６を得るために、２酸化シリコン膜３
中で砒素拡散し易い窒素ガスあるいはアルゴンガス雰囲
気中で、最初に、例えば１０５０℃で４０分程度熱処理
を実施し、２酸化シリコン膜３中の砒素をより深くシリ
コン単結晶基板１近くまで押し込み、次いで、酸素ガス
雰囲気中で、例えば１１５０℃で６０分程度砒素をシリ
コン単結晶基板１中に拡散する２段階熱処理法をとるこ
とにより、層抵抗２０〜２５Ω／□程度の拡散層を容易
に形成できた。つまり、最初の熱処理で、主に砒素を２
酸化シリコン膜中で速く拡散させ、２酸化シリコン膜３
中に深く押し込み、次の熱処理では、シリコン単結晶基
板１中で速く拡散する酸素ガス雰囲気中で砒素をシリコ
ン単結晶基板１中に拡散させることにより、層抵抗の低
い砒素拡散層６を短時間で形成することができる（例え
ば、ＪＪＡＰ１３（１９７４）Ｐ１９０１，特許第８５
８３４０号参照）。
【００２１】以下に、具体的な実施結果を示し、種々の
雰囲気処理中、不活性ガス処理の後、酸素ガス雰囲気拡
散処理をとる方法が、同一温度では短時間で低い抵抗層
を得るのに極めて有効であることを示す。
雰囲気処理中、不活性ガス処理の後、酸素ガス雰囲気拡
散処理をとる方法が、同一温度では短時間で低い抵抗層
を得るのに極めて有効であることを示す。
【００２２】まず、１０５０℃で４０分間の熱処理を前
記図１（Ｄ）段階のシリコンウエーハに行った。雰囲気
は酸素ガスのみ、窒素ガスのみ、容量比で酸素ガス／窒
素＝１／４の混合ガスの３種類で行い、その後１１５０
℃で６０分間、酸素ガス雰囲気中で熱拡散した。３水準
から得た層抵抗値は、酸素ガスのみの時には３１〜４０
Ω／□、窒素ガスのみの時には２３〜２４Ω／□、酸素
ガス／窒素ガス＝１／４の時には２８〜３２Ω／□とな
った。最初に窒素ガス雰囲気中で熱処理し、次に酸素ガ
ス雰囲気中で高温度で熱処理することによって、低い抵
抗層が容易に得られた。前記図１（Ｄ）段階における低
温度の気相堆積２酸化シリコン膜５をシリコン単結晶基
板１上に堆積せずに、前述したと同様の熱処理を行った
場合の層抵抗値は、酸素ガス雰囲気中の場合で５１〜５
５Ω／□、窒素ガス雰囲気中の場合で３０〜３１Ω／
□、酸素ガス／窒素ガス＝１／４の場合で３４〜３５Ω
／□となった。層抵抗値が３０Ω／□程度のものでは気
相堆積２酸化シリコン膜５の被覆なしでも得られるが、
２０〜２５Ω／□程度のものとなると、更に砒素のドー
ズ量を増加させる必要があり、形成された拡散層面の凹
凸が著しくなったりして好ましくない。
記図１（Ｄ）段階のシリコンウエーハに行った。雰囲気
は酸素ガスのみ、窒素ガスのみ、容量比で酸素ガス／窒
素＝１／４の混合ガスの３種類で行い、その後１１５０
℃で６０分間、酸素ガス雰囲気中で熱拡散した。３水準
から得た層抵抗値は、酸素ガスのみの時には３１〜４０
Ω／□、窒素ガスのみの時には２３〜２４Ω／□、酸素
ガス／窒素ガス＝１／４の時には２８〜３２Ω／□とな
った。最初に窒素ガス雰囲気中で熱処理し、次に酸素ガ
ス雰囲気中で高温度で熱処理することによって、低い抵
抗層が容易に得られた。前記図１（Ｄ）段階における低
温度の気相堆積２酸化シリコン膜５をシリコン単結晶基
板１上に堆積せずに、前述したと同様の熱処理を行った
場合の層抵抗値は、酸素ガス雰囲気中の場合で５１〜５
５Ω／□、窒素ガス雰囲気中の場合で３０〜３１Ω／
□、酸素ガス／窒素ガス＝１／４の場合で３４〜３５Ω
／□となった。層抵抗値が３０Ω／□程度のものでは気
相堆積２酸化シリコン膜５の被覆なしでも得られるが、
２０〜２５Ω／□程度のものとなると、更に砒素のドー
ズ量を増加させる必要があり、形成された拡散層面の凹
凸が著しくなったりして好ましくない。
【００２３】砒素イオン注入用に使用する薄い２酸化シ
リコン膜３は、加速電圧を８３ｋｅＶとした場合、８０
０Åより薄いと拡散後結晶欠陥が砒素拡散領域に残留
し、１１００Åより厚いと必要以上に熱処理を必要と
し、得られた拡散面の凹凸を増す原因になるので、９５
０Å〜１０００Å程度の範囲内にあるのが望ましい。薄
い２酸化シリコン膜３の厚さの変化は拡散後の層抵抗の
バラツキとなる。
リコン膜３は、加速電圧を８３ｋｅＶとした場合、８０
０Åより薄いと拡散後結晶欠陥が砒素拡散領域に残留
し、１１００Åより厚いと必要以上に熱処理を必要と
し、得られた拡散面の凹凸を増す原因になるので、９５
０Å〜１０００Å程度の範囲内にあるのが望ましい。薄
い２酸化シリコン膜３の厚さの変化は拡散後の層抵抗の
バラツキとなる。
【００２４】以上の説明からわかるように、本実施例に
よれば、砒素イオン注入２酸化シリコン膜３Ａを拡散源
としてシリコン単結晶基板１中に砒素拡散をする際に、
最初に窒素もしくはアルゴンガスのような不活性ガス雰
囲気中で熱拡散し、砒素イオン注入２酸化シリコン膜３
Ａで速く砒素を深くまで拡散させておき、次に、高温度
で酸素ガス雰囲気中で速くシリコン単結晶基板１中に拡
散させることにより、短時間で容易に低抵抗層を得るこ
とができた。
よれば、砒素イオン注入２酸化シリコン膜３Ａを拡散源
としてシリコン単結晶基板１中に砒素拡散をする際に、
最初に窒素もしくはアルゴンガスのような不活性ガス雰
囲気中で熱拡散し、砒素イオン注入２酸化シリコン膜３
Ａで速く砒素を深くまで拡散させておき、次に、高温度
で酸素ガス雰囲気中で速くシリコン単結晶基板１中に拡
散させることにより、短時間で容易に低抵抗層を得るこ
とができた。
【００２５】このプロセスを例えば埋込コレクター拡散
層形成に応用すれば、容易に低い抵抗層を短時間拡散で
達成することができるので、今後の微細化した拡散領域
への拡散において、横方向の拡散を極力抑えることがで
きるので、その実用的価値は大きい。
層形成に応用すれば、容易に低い抵抗層を短時間拡散で
達成することができるので、今後の微細化した拡散領域
への拡散において、横方向の拡散を極力抑えることがで
きるので、その実用的価値は大きい。
【００２６】以上、本発明を前記実施例に基づき具体的
に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるもの
ではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更
可能であることは勿論である。
に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるもの
ではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更
可能であることは勿論である。
【００２７】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、短時間で容易に低抵抗層を得ることができる。この
プロセスを例えば埋込コレクター拡散層形成に応用すれ
ば、容易に低い抵抗層を短時間拡散で達成することによ
り、微細化した拡散領域への拡散において、横方向の拡
散を極力抑えることができるので、その実用的価値は大
きい。
ば、短時間で容易に低抵抗層を得ることができる。この
プロセスを例えば埋込コレクター拡散層形成に応用すれ
ば、容易に低い抵抗層を短時間拡散で達成することによ
り、微細化した拡散領域への拡散において、横方向の拡
散を極力抑えることができるので、その実用的価値は大
きい。
【図１】 本発明の高濃度砒素拡散方法を説明するため
の各工程における断面図。
の各工程における断面図。
１…シリコン単結晶基板、２…マスキング用２酸化シリ
コン膜、３…薄い２酸化シリコン膜、３Ａ…砒素イオン
注入２酸化シリコン膜、４…砒素イオンビーム、５…気
相堆積２酸化シリコン層、６…砒素拡散層。
コン膜、３…薄い２酸化シリコン膜、３Ａ…砒素イオン
注入２酸化シリコン膜、４…砒素イオンビーム、５…気
相堆積２酸化シリコン層、６…砒素拡散層。
Claims (1)
- 【請求項１】 砒素イオンを注入した薄い２酸化シリコ
ン膜を拡散源としてシリコン単結晶中に砒素を拡散する
方法において、所定の温度で窒素ガスもしくは不活性ガ
ス雰囲気中で拡散処理を行い、次に前記温度以上の拡散
温度で酸素ガス雰囲気中で熱処理することを特徴とする
高濃度砒素拡散方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8064292A JPH05283353A (ja) | 1992-04-02 | 1992-04-02 | 高濃度砒素拡散方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8064292A JPH05283353A (ja) | 1992-04-02 | 1992-04-02 | 高濃度砒素拡散方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05283353A true JPH05283353A (ja) | 1993-10-29 |
Family
ID=13724024
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8064292A Pending JPH05283353A (ja) | 1992-04-02 | 1992-04-02 | 高濃度砒素拡散方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05283353A (ja) |
-
1992
- 1992-04-02 JP JP8064292A patent/JPH05283353A/ja active Pending
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