JPH0758697B2 - 半導体素子の不純物拡散方法 - Google Patents
半導体素子の不純物拡散方法Info
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- JPH0758697B2 JPH0758697B2 JP15847190A JP15847190A JPH0758697B2 JP H0758697 B2 JPH0758697 B2 JP H0758697B2 JP 15847190 A JP15847190 A JP 15847190A JP 15847190 A JP15847190 A JP 15847190A JP H0758697 B2 JPH0758697 B2 JP H0758697B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、半導体基板に熱酸化膜をマスクとして選択的
に不純物を拡散させる方法に関し、特にプレーナ型IC等
の半導体素子の製造の際に好適に用いられる不純物拡散
方法に関する。
に不純物を拡散させる方法に関し、特にプレーナ型IC等
の半導体素子の製造の際に好適に用いられる不純物拡散
方法に関する。
［従来の技術］ 半導体素子の不純物拡散方法としては、従来より熱分解
法、BN法、スピン塗布法等がある。このうち、液状ソー
スのBCl3やBBr3を用いる熱分解法は石英チューブ内壁に
付着するB2O3の影響で、シート抵抗がロット間で大きく
バラツクという欠点がある。
法、BN法、スピン塗布法等がある。このうち、液状ソー
スのBCl3やBBr3を用いる熱分解法は石英チューブ内壁に
付着するB2O3の影響で、シート抵抗がロット間で大きく
バラツクという欠点がある。
一方、塗布法では、塗布剤が不安定で変質するという問
題点があった。従って、シート抵抗の制御性は不充分で
あるが、BN法が最も一般的に用いられている。
題点があった。従って、シート抵抗の制御性は不充分で
あるが、BN法が最も一般的に用いられている。
BN法は、ボート上にBN薄板の両側にウェーハを配置し
て拡散炉内に入れ、熱を加えてBN表面のB2O3をウェーハ
上に飛ばし、ウェーハ表面に均一な高濃度のボロンガラ
ス層と高濃度のボロン拡散層を形成する（デポジショ
ン）。高濃度のボロンガラス層と拡散層が形成された
ウェーハを拡散炉から取り出し、フッ酸中に浸漬し、上
層のボロンガラスを除去する（エッチング処理）。再
度拡散炉に入れて、ボロン拡散層の表面を700℃程度の
低温で酸化する（LTO）。拡散炉から再度取り出し
て、またエッチング処理を行い、表面の汚染層を除去す
る。表面に清浄な部分が形成されたウェーハを拡散炉
に入れて加熱し、ボロン拡散を行う（ドライブイン）の
順で行っていた。
て拡散炉内に入れ、熱を加えてBN表面のB2O3をウェーハ
上に飛ばし、ウェーハ表面に均一な高濃度のボロンガラ
ス層と高濃度のボロン拡散層を形成する（デポジショ
ン）。高濃度のボロンガラス層と拡散層が形成された
ウェーハを拡散炉から取り出し、フッ酸中に浸漬し、上
層のボロンガラスを除去する（エッチング処理）。再
度拡散炉に入れて、ボロン拡散層の表面を700℃程度の
低温で酸化する（LTO）。拡散炉から再度取り出し
て、またエッチング処理を行い、表面の汚染層を除去す
る。表面に清浄な部分が形成されたウェーハを拡散炉
に入れて加熱し、ボロン拡散を行う（ドライブイン）の
順で行っていた。
ところが、上記の方法では、工程数が多く、拡散炉への
出し入れも何回か行われるので処理時間が長くなり、処
理ロット数が少なくなるという欠点があった。またソー
スにBNを使い、その表面に形成されたB2O3を飛ばすもの
であるから、拡散炉内のガスの影響を受け、シート抵抗
のバラツキが大きく、その制御が難しい上に結晶欠陥も
発生するという欠点があった。
出し入れも何回か行われるので処理時間が長くなり、処
理ロット数が少なくなるという欠点があった。またソー
スにBNを使い、その表面に形成されたB2O3を飛ばすもの
であるから、拡散炉内のガスの影響を受け、シート抵抗
のバラツキが大きく、その制御が難しい上に結晶欠陥も
発生するという欠点があった。
この問題を解決する方法として、特公平１−60932号公
報に記載のポリボロンフィルム（PBF）塗布拡散法が提
案されており、この方法では塗布剤が安定で変質しない
ため優れたシート抵抗（ρs）均一性が得られ、熱酸化
誘起結晶欠陥が発生せず、また工程数が簡略で生産性が
向上する。
報に記載のポリボロンフィルム（PBF）塗布拡散法が提
案されており、この方法では塗布剤が安定で変質しない
ため優れたシート抵抗（ρs）均一性が得られ、熱酸化
誘起結晶欠陥が発生せず、また工程数が簡略で生産性が
向上する。
PBF塗布拡散では塗布後の焼成とデポジションの両工程
が一般的なデポジション工程に相当する。焼成工程では
塗布剤のボロン化合物が酸化されB2O3となり、引き続い
て、昇温後のデポジション工程ではB2O3と単結晶シリコ
ンが反応してボロンガラス層と高濃度ボロン拡散層が形
成される。これら両工程は石英管内の一定温度、雰囲気
下で行なうことができることから本PBF塗布拡散法の特
徴はB2O3やボロンガラス層の厚さが均一で安定し、その
結果としてシート抵抗が容易に制御できることにある。
が一般的なデポジション工程に相当する。焼成工程では
塗布剤のボロン化合物が酸化されB2O3となり、引き続い
て、昇温後のデポジション工程ではB2O3と単結晶シリコ
ンが反応してボロンガラス層と高濃度ボロン拡散層が形
成される。これら両工程は石英管内の一定温度、雰囲気
下で行なうことができることから本PBF塗布拡散法の特
徴はB2O3やボロンガラス層の厚さが均一で安定し、その
結果としてシート抵抗が容易に制御できることにある。
［発明が解決しようとする課題］ ところが、前述のPBF塗布拡散法では、得られるボロン
拡散層16は、第６図に示すように周縁の拡散先端部が深
く不均一な形状、所謂、ドラゴンティースと呼ばれる形
状となり、横方向にも不必要に広がるため、半導体の微
細化に対応できないという問題があった。またボロン拡
散層16に表面起伏ができ表面に段差が生じるため、Al配
線等の際、断線を招くという問題もあった。
拡散層16は、第６図に示すように周縁の拡散先端部が深
く不均一な形状、所謂、ドラゴンティースと呼ばれる形
状となり、横方向にも不必要に広がるため、半導体の微
細化に対応できないという問題があった。またボロン拡
散層16に表面起伏ができ表面に段差が生じるため、Al配
線等の際、断線を招くという問題もあった。
本発明は上記の点を解決しようとするもので、その目的
は、深さが均一で横方向の広がりもなく、かつ表面起伏
の少ない不純物拡散層を形成できる半導体素子の不純物
拡散方法に関する。
は、深さが均一で横方向の広がりもなく、かつ表面起伏
の少ない不純物拡散層を形成できる半導体素子の不純物
拡散方法に関する。
［課題を解決するための手段］ 本発明者らは、上記PBF塗布拡散法によりボロン拡散を
行うと何故に不均一な拡散形状およびボロン拡散層の表
面起伏が生じるのかを考察し、実験の結果、以下のよう
な理由によるものと判断された。
行うと何故に不均一な拡散形状およびボロン拡散層の表
面起伏が生じるのかを考察し、実験の結果、以下のよう
な理由によるものと判断された。
すなわち、上記PBF塗布後、デポジション工程でボロン
ガラス層からボロンを拡散するときにすでに何らかの理
由でボロンガラス層に厚さの分布を生じ、それを反映し
た形状にボロン拡散層の分布および表面起伏が生じるの
ではないかと推察した。
ガラス層からボロンを拡散するときにすでに何らかの理
由でボロンガラス層に厚さの分布を生じ、それを反映し
た形状にボロン拡散層の分布および表面起伏が生じるの
ではないかと推察した。
更にこの推察を詳しく検討した結果、第５図（ａ）に示
すPBF塗布後、焼成すると第５図（ｂ）に示すように体
積の減少に伴う塗布面の流れ（リフロー）により、SiO2
層12の開口の周縁部でB2O3の溜りを生じ、B2O3層14の膜
厚が不均一となり、そのままN2中、高温で処理（デポジ
ション）すると、第５図（ｃ）に示すように深さが不均
一で、SiO2層12の開口の周縁部に深いボロンガラス層15
が形成される。この状態のままでボロンガラス層を除去
後、ドライブインを行うと周縁部のボロン供給量が増す
ため、得られるボロン拡散層16は、第６図に示すように
周縁部が深く不均一な形状、所謂、ドラゴンティースと
呼ばれる形状となることがわかった。さらには、SiO2除
去後の表面形状はドライブイン前と同形状で第５図
（ｃ）に示すボロンガラス層15がそのままえぐられた形
状になるものと判明した。
すPBF塗布後、焼成すると第５図（ｂ）に示すように体
積の減少に伴う塗布面の流れ（リフロー）により、SiO2
層12の開口の周縁部でB2O3の溜りを生じ、B2O3層14の膜
厚が不均一となり、そのままN2中、高温で処理（デポジ
ション）すると、第５図（ｃ）に示すように深さが不均
一で、SiO2層12の開口の周縁部に深いボロンガラス層15
が形成される。この状態のままでボロンガラス層を除去
後、ドライブインを行うと周縁部のボロン供給量が増す
ため、得られるボロン拡散層16は、第６図に示すように
周縁部が深く不均一な形状、所謂、ドラゴンティースと
呼ばれる形状となることがわかった。さらには、SiO2除
去後の表面形状はドライブイン前と同形状で第５図
（ｃ）に示すボロンガラス層15がそのままえぐられた形
状になるものと判明した。
本発明は以上の知見に基づいてなされたものである。す
なわち、本発明によれば、半導体ウェーハ上にスピン塗
布法でボロン化合物と多価アルコール化合物との反応生
成物と溶剤とからなり粘度が５〜20cpの塗布液を膜厚15
0nm以下に塗布し、450〜800℃の温度で20％以下の酸素
濃度で焼成後、窒素ガス中で加熱して該半導体ウェーハ
上にボロンガラス層を形成し、該ボロンガラス層を除去
後、再びH2OやO2中で加熱して該半導体ウェーハ中にボ
ロン拡散を行うことを特徴とする半導体素子の不純物拡
散方法が提供されるものである。
なわち、本発明によれば、半導体ウェーハ上にスピン塗
布法でボロン化合物と多価アルコール化合物との反応生
成物と溶剤とからなり粘度が５〜20cpの塗布液を膜厚15
0nm以下に塗布し、450〜800℃の温度で20％以下の酸素
濃度で焼成後、窒素ガス中で加熱して該半導体ウェーハ
上にボロンガラス層を形成し、該ボロンガラス層を除去
後、再びH2OやO2中で加熱して該半導体ウェーハ中にボ
ロン拡散を行うことを特徴とする半導体素子の不純物拡
散方法が提供されるものである。
次に本発明を詳しく説明する。第１図（ａ）〜（ｇ）に
本発明の不純物拡散方法の工程図を示す。
本発明の不純物拡散方法の工程図を示す。
本発明において不純物拡散のためのソースとして用いら
れれる塗布膜はボロン化合物と多価アルコール化合物と
の反応生成物を溶剤に溶解した塗布液を塗布して形成さ
れたものである。
れれる塗布膜はボロン化合物と多価アルコール化合物と
の反応生成物を溶剤に溶解した塗布液を塗布して形成さ
れたものである。
本発明に使用するホウ素化合物としては、ホウ酸、無水
ホウ酸、アルキルホウ酸エステル（アルキル基としては
メチル、エチル、プロピル、ブチル）および塩化ホウ素
である。一方、ホウ素化合物と反応させる多価アルコー
ル化合物としては、低分子化合物、高分子化合物のいず
れでもよいが、HO(C2H4O)nH（ｎは14以下）、ポリヒド
ロキシアルキルアクリレートまたはメタクリレート（ア
ルキル基はエチルまたはプロピル基）の単独重合体また
は共重合体、ポリピニルアルコール、ポリビニルアセタ
ール、ポリビニルブチラール、マンニトール等を挙げる
ことができる。
ホウ酸、アルキルホウ酸エステル（アルキル基としては
メチル、エチル、プロピル、ブチル）および塩化ホウ素
である。一方、ホウ素化合物と反応させる多価アルコー
ル化合物としては、低分子化合物、高分子化合物のいず
れでもよいが、HO(C2H4O)nH（ｎは14以下）、ポリヒド
ロキシアルキルアクリレートまたはメタクリレート（ア
ルキル基はエチルまたはプロピル基）の単独重合体また
は共重合体、ポリピニルアルコール、ポリビニルアセタ
ール、ポリビニルブチラール、マンニトール等を挙げる
ことができる。
ホウ素化合物と多価アルコール化合物との反応生成物は
両者の反応溶剤中、40℃以上の加熱反応させることが好
ましい。反応にて生成するものはホウ酸エステル類であ
る。
両者の反応溶剤中、40℃以上の加熱反応させることが好
ましい。反応にて生成するものはホウ酸エステル類であ
る。
また塗布液に使用する溶剤としてはメタノール、エタノ
ール、プロパノール、アミルアルコール、ベンジルアル
コール、フルフリルアルコール、テトラヒドロフルフリ
ルアルコール、エチレングリコールモノメチルエーテ
ル、エチレルグリコールモノエチルエーテル、エチレル
グリコールモノプロピルエーテル、エチレルグリコール
モノブチルエーテル、トリエチレルグリコールモノメチ
ルエーテル、トリエチレルグリコールモノエチルエーテ
ル、プロピレングリコール、トリエチレングリコール、
ジプロピレングリコール、ブタンジオール、グリセリ
ン、グリセリンモノブチレート等のアルコール系溶剤が
スピンオン塗布用に好適である。
ール、プロパノール、アミルアルコール、ベンジルアル
コール、フルフリルアルコール、テトラヒドロフルフリ
ルアルコール、エチレングリコールモノメチルエーテ
ル、エチレルグリコールモノエチルエーテル、エチレル
グリコールモノプロピルエーテル、エチレルグリコール
モノブチルエーテル、トリエチレルグリコールモノメチ
ルエーテル、トリエチレルグリコールモノエチルエーテ
ル、プロピレングリコール、トリエチレングリコール、
ジプロピレングリコール、ブタンジオール、グリセリ
ン、グリセリンモノブチレート等のアルコール系溶剤が
スピンオン塗布用に好適である。
その他に電気的特徴を持たせるためにアルコール可溶性
金属化合物を添加しても差し支えない。例えば、RnSi(O
H)4-n溶液（東京応化工業製,O.C.D.Si−Film溶液）、Rn
Ti(OH)4-n溶液（東京応化工業製,O.C.D.Si−Film溶
液）、Al,Fe,Ni,Au,Pt,Zn等の硝酸塩または塩化物、Al,
Cu,Ni,Zn,Inのアセチルアセトネート、リン酸、五塩化
リン、ヒ酸、ピロヒ酸または亜ヒ酸等が挙げられる。
金属化合物を添加しても差し支えない。例えば、RnSi(O
H)4-n溶液（東京応化工業製,O.C.D.Si−Film溶液）、Rn
Ti(OH)4-n溶液（東京応化工業製,O.C.D.Si−Film溶
液）、Al,Fe,Ni,Au,Pt,Zn等の硝酸塩または塩化物、Al,
Cu,Ni,Zn,Inのアセチルアセトネート、リン酸、五塩化
リン、ヒ酸、ピロヒ酸または亜ヒ酸等が挙げられる。
第１図（ａ），（ｂ）に示すようにボロン拡散ソースと
なる物質を含有した塗布液３をスピン塗布法でSiウェー
ハ１上に塗布する際、その膜厚としては150nm以下、よ
り好ましくは120nm以下である。これは、ボロン拡散ソ
ース塗膜層４の膜厚が小さい程、焼成後のB2O3層５の膜
厚も小さくなり、リフローによるB2O3の溜りが小さくな
るためである。またスピン塗布であるから、ボロン拡散
ソース塗膜形成用の塗布液３の粘度はボロン拡散ソース
塗膜層４の膜厚の大小に関係する。従って、ボロン拡散
ソース塗膜形成用の塗布液３の粘度は５〜20cpであるこ
とが好ましい。5cp未満では塗布液の濃度が薄すぎてρs
のバラツキが大きくなり、20cpを超えると表面起伏が大
きくなる。なお、粘度は溶剤の配合量により調整する。
なる物質を含有した塗布液３をスピン塗布法でSiウェー
ハ１上に塗布する際、その膜厚としては150nm以下、よ
り好ましくは120nm以下である。これは、ボロン拡散ソ
ース塗膜層４の膜厚が小さい程、焼成後のB2O3層５の膜
厚も小さくなり、リフローによるB2O3の溜りが小さくな
るためである。またスピン塗布であるから、ボロン拡散
ソース塗膜形成用の塗布液３の粘度はボロン拡散ソース
塗膜層４の膜厚の大小に関係する。従って、ボロン拡散
ソース塗膜形成用の塗布液３の粘度は５〜20cpであるこ
とが好ましい。5cp未満では塗布液の濃度が薄すぎてρs
のバラツキが大きくなり、20cpを超えると表面起伏が大
きくなる。なお、粘度は溶剤の配合量により調整する。
ボロン拡散ソース塗膜層４の形成後、第１図（ｃ）に示
すようにN2中、O2存在下、高温で焼成し、B2O3層５を形
成する。本発明では、ボロン拡散ソース塗膜層４の酸化
によるB2O3層５の形成の反応速度を遅くすることによっ
て、反応が急激に進んで反応物が収縮することによって
生じるリフローによるB2O3の溜りを小さくし、表面起伏
が少なく、深さが均一で横方向の広がりのないボロン拡
散層を形成する。本発明の焼成温度としては、好ましく
は450〜800℃、より好ましくは550〜650℃である。焼成
温度が450℃未満の場合、焼成に長時間を要し、また800
℃を超える場合、ボロン拡散ソース塗膜層４が酸化され
てB2O3層５となる反応速度が速くなるためにリフローが
起こりやすく、SiO2層２の開口の周縁部でのB2O3の溜り
が大きくなる。またB2O3とSiとの反応速度が大きくなっ
て部分的にボロンガラスが形成される。
すようにN2中、O2存在下、高温で焼成し、B2O3層５を形
成する。本発明では、ボロン拡散ソース塗膜層４の酸化
によるB2O3層５の形成の反応速度を遅くすることによっ
て、反応が急激に進んで反応物が収縮することによって
生じるリフローによるB2O3の溜りを小さくし、表面起伏
が少なく、深さが均一で横方向の広がりのないボロン拡
散層を形成する。本発明の焼成温度としては、好ましく
は450〜800℃、より好ましくは550〜650℃である。焼成
温度が450℃未満の場合、焼成に長時間を要し、また800
℃を超える場合、ボロン拡散ソース塗膜層４が酸化され
てB2O3層５となる反応速度が速くなるためにリフローが
起こりやすく、SiO2層２の開口の周縁部でのB2O3の溜り
が大きくなる。またB2O3とSiとの反応速度が大きくなっ
て部分的にボロンガラスが形成される。
また、本発明の焼成酸素濃度としては、好ましくはN2に
対して20％以下、より好ましくは５％以下である。焼成
酸素濃度が20％を超える場合、ボロン拡散ソース塗膜層
４が酸化されてB2O3層５となる反応速度が速くなるた
め、リフローによるSiO2の開口の周縁部でのB2O3の溜り
が大きくなる。またN2ガスのみで焼成を行うとB2O3層５
中に炭素が残存し、この炭素がSiウェーハ１中に拡散し
て電気的な問題を引き起こす。そのため焼成はO2存在下
で完全に酸化分解させる。
対して20％以下、より好ましくは５％以下である。焼成
酸素濃度が20％を超える場合、ボロン拡散ソース塗膜層
４が酸化されてB2O3層５となる反応速度が速くなるた
め、リフローによるSiO2の開口の周縁部でのB2O3の溜り
が大きくなる。またN2ガスのみで焼成を行うとB2O3層５
中に炭素が残存し、この炭素がSiウェーハ１中に拡散し
て電気的な問題を引き起こす。そのため焼成はO2存在下
で完全に酸化分解させる。
以上の焼成温度、焼成酸素濃度により10分〜数時間焼成
することが好ましい。これによりSiO2層２の開口の周縁
部のB2O3の溜りが小さくなるように焼成することができ
る。
することが好ましい。これによりSiO2層２の開口の周縁
部のB2O3の溜りが小さくなるように焼成することができ
る。
次に、第１図（ｄ）に示すようにB2O3層５をN2ガス中で
加熱することによってボロンガラス層６を形成する。ま
た、同時にボロンガラス層６からSiウェーハ１中にボロ
ンが拡散していき、ボロンシリサイド層７（SiXBY;X:Y
＝1:4〜1:6）やボロン拡散層８が形成される。この時の
加熱温度としては880〜1100℃が好ましく、また加熱時
間としては10分〜２時間が好ましい。ボロン拡散層８中
のボロン濃度は加熱温度および加熱時間によりコントロ
ールされ、またシート抵抗もコントロールされる。すな
わち、加熱温度が高く、また加熱時間が長いほど、ボロ
ン拡散層８中のボロン濃度が高くなり、従ってシート抵
抗は小さくなる。
加熱することによってボロンガラス層６を形成する。ま
た、同時にボロンガラス層６からSiウェーハ１中にボロ
ンが拡散していき、ボロンシリサイド層７（SiXBY;X:Y
＝1:4〜1:6）やボロン拡散層８が形成される。この時の
加熱温度としては880〜1100℃が好ましく、また加熱時
間としては10分〜２時間が好ましい。ボロン拡散層８中
のボロン濃度は加熱温度および加熱時間によりコントロ
ールされ、またシート抵抗もコントロールされる。すな
わち、加熱温度が高く、また加熱時間が長いほど、ボロ
ン拡散層８中のボロン濃度が高くなり、従ってシート抵
抗は小さくなる。
本発明では焼成工程でB2O3層５の溜りが小さくできたた
め、ボロンガラス層６は平坦で、また厚さが均一とな
り、ボロンシリサイド層７およびボロン拡散層８の表面
起伏も小さく厚さが均一となる。
め、ボロンガラス層６は平坦で、また厚さが均一とな
り、ボロンシリサイド層７およびボロン拡散層８の表面
起伏も小さく厚さが均一となる。
次に第１図（ｅ）に示すようにボロンガラス層６をフッ
化水素等でエッチングすることにより除去する。
化水素等でエッチングすることにより除去する。
次に、第１図（ｆ）に示すようにH2OやO2中、高温でド
ライブイン拡散を行うことにより、第１図（ｅ）のボロ
ンシリサイド層７とボロン拡散層８からボロンをSiウェ
ーハ１中に拡散させてボロン拡散層９を形成する。また
同時にSiウェーハ１の表面は酸化されてSiO2層10が形成
される。このSiO2層10はSiウェーハ１からボロンが放出
するのを防ぐキャップ膜の役目を果たす。
ライブイン拡散を行うことにより、第１図（ｅ）のボロ
ンシリサイド層７とボロン拡散層８からボロンをSiウェ
ーハ１中に拡散させてボロン拡散層９を形成する。また
同時にSiウェーハ１の表面は酸化されてSiO2層10が形成
される。このSiO2層10はSiウェーハ１からボロンが放出
するのを防ぐキャップ膜の役目を果たす。
ドライブイン拡散の加熱温度としては1050〜1280℃が好
ましい。加熱温度が1050℃未満の場合、ボロン拡散が不
十分でボロン拡散層９が浅い。また、加熱温度が1280℃
を超える場合、SiO2層10の膜厚が厚くなるため、SiO2層
10の除去後、Siウェーハ１の表面に大きな段差を生じ、
Al配線等の際、断線を招くおそれがあり、好ましくな
い。
ましい。加熱温度が1050℃未満の場合、ボロン拡散が不
十分でボロン拡散層９が浅い。また、加熱温度が1280℃
を超える場合、SiO2層10の膜厚が厚くなるため、SiO2層
10の除去後、Siウェーハ１の表面に大きな段差を生じ、
Al配線等の際、断線を招くおそれがあり、好ましくな
い。
また、加熱時間としては約10分〜数時間が適当である。
第１図（ｄ）のボロンシリサイド層７やボロン拡散層８
の表面起伏が小さく、また厚さが均一なため、第１図
（ｆ）のボロン拡散層９は表面起伏も小さく、深さも均
一でドラゴンティースは見られず、また、横方向への広
がりも見られない。
の表面起伏が小さく、また厚さが均一なため、第１図
（ｆ）のボロン拡散層９は表面起伏も小さく、深さも均
一でドラゴンティースは見られず、また、横方向への広
がりも見られない。
最後に第１図（ｇ）に示すようにSiO2層2,10を除去する
ことによってボロンが拡散されたSiウェーハ１を得るこ
とができる。
ことによってボロンが拡散されたSiウェーハ１を得るこ
とができる。
［作用］ ボロン拡散ソース塗膜の膜厚を小さくすることによっ
て、B2O3層の膜厚も小さくなるので、リフローによるB2
O3の溜りも小さくなる。また焼成温度を低くすることに
よって、ボロン拡散ソース塗膜が酸化されてB2O3となる
反応速度が小さくなるので、リフローが起こりにくく、
かつB2O3とSiとの反応速度も小さくなる。また焼成酸素
濃度を低くすることによって、ボロン拡散ソース塗膜が
酸化されてB2O3となる反応速度が小さくなるのでリフロ
ーが起こりにくくなる。
て、B2O3層の膜厚も小さくなるので、リフローによるB2
O3の溜りも小さくなる。また焼成温度を低くすることに
よって、ボロン拡散ソース塗膜が酸化されてB2O3となる
反応速度が小さくなるので、リフローが起こりにくく、
かつB2O3とSiとの反応速度も小さくなる。また焼成酸素
濃度を低くすることによって、ボロン拡散ソース塗膜が
酸化されてB2O3となる反応速度が小さくなるのでリフロ
ーが起こりにくくなる。
以上のように焼成工程でのリフローを起こりにくくする
ことによって、表面起伏が少なく、かつ深さが均一で横
方向の広がりもないボロン拡散層を形成することができ
る。
ことによって、表面起伏が少なく、かつ深さが均一で横
方向の広がりもないボロン拡散層を形成することができ
る。
［実施例］ 次に本発明を実施例を挙げて説明する。
実施例１ ホウ素化合物と多価アルコールとを反応させたポリマー
をメチルセルソルブに溶解させて粘度５〜60cpのボロン
拡散ソース塗膜形成用の塗布液とした。この塗布液をSi
ウェーハ上にスピン塗布法（3000rpm）により各々の膜
厚に塗布後、800℃、20％O2／N2中で30分間加熱して焼
成を行ない、その後、940℃、N2中で30分間加熱してボ
ロンガラス層を形成した。フッ化水素に浸漬してボロン
ガラス層を除去後、1100℃、H2O中で30分その後O2中で
２時間加熱してボロン拡散を行った。最後にフッ化水素
にてSiO2層を除去し、ボロンが拡散されたSiウェーハを
得た。得られたSiウェーハのボロン拡散層の表面起伏と
ボロン拡散ソース塗膜の膜厚の関係を調査した。その結
果を第２図に示す。なお表面起伏はボロン拡散層表面の
５点の平均で表した。
をメチルセルソルブに溶解させて粘度５〜60cpのボロン
拡散ソース塗膜形成用の塗布液とした。この塗布液をSi
ウェーハ上にスピン塗布法（3000rpm）により各々の膜
厚に塗布後、800℃、20％O2／N2中で30分間加熱して焼
成を行ない、その後、940℃、N2中で30分間加熱してボ
ロンガラス層を形成した。フッ化水素に浸漬してボロン
ガラス層を除去後、1100℃、H2O中で30分その後O2中で
２時間加熱してボロン拡散を行った。最後にフッ化水素
にてSiO2層を除去し、ボロンが拡散されたSiウェーハを
得た。得られたSiウェーハのボロン拡散層の表面起伏と
ボロン拡散ソース塗膜の膜厚の関係を調査した。その結
果を第２図に示す。なお表面起伏はボロン拡散層表面の
５点の平均で表した。
第２図よりボロン拡散ソース塗膜の膜厚が小さいほどボ
ロン拡散層の表面起伏が少なく、特に膜厚が100nm以下
ではボロン拡散層の表面起伏が2nm以下となる。ボロン
拡散ソースの膜厚と塗布液の粘度とはスピン回転速度一
定（本実施例では3000rpmで一定）では、ほぼ直線関係
にあり、粘度が高いほど膜厚は厚くなる。本実施例によ
り塗布液粘度５〜20cpの場合に、ρsのバラツキ、表面
起伏共に小さく、良好な結果が得られることが判明し
た。
ロン拡散層の表面起伏が少なく、特に膜厚が100nm以下
ではボロン拡散層の表面起伏が2nm以下となる。ボロン
拡散ソースの膜厚と塗布液の粘度とはスピン回転速度一
定（本実施例では3000rpmで一定）では、ほぼ直線関係
にあり、粘度が高いほど膜厚は厚くなる。本実施例によ
り塗布液粘度５〜20cpの場合に、ρsのバラツキ、表面
起伏共に小さく、良好な結果が得られることが判明し
た。
実施例２ ボロン拡散ソース塗膜の膜厚を120nmおよび390nmとし、
また焼成温度を変化させる他は実施例１と同様の方法で
Siウェーハにボロン拡散を行った。得られたSiウェーハ
のボロン拡散層の表面起伏と焼成温度の関係を調査し
た。その結果を第３図に示す。なお表面起伏はボロン拡
散層表面の５点の平均で表した。
また焼成温度を変化させる他は実施例１と同様の方法で
Siウェーハにボロン拡散を行った。得られたSiウェーハ
のボロン拡散層の表面起伏と焼成温度の関係を調査し
た。その結果を第３図に示す。なお表面起伏はボロン拡
散層表面の５点の平均で表した。
第３図より焼成温度が低いほどボロン拡散層の表面起伏
が少なく、特にボロン拡散ソース塗膜の膜厚が120nmの
場合、焼成温度が700℃以下ではボロン拡散層の表面起
伏が4nm以下となる。
が少なく、特にボロン拡散ソース塗膜の膜厚が120nmの
場合、焼成温度が700℃以下ではボロン拡散層の表面起
伏が4nm以下となる。
実施例３ ボロン拡散ソース塗膜の膜厚を120nmおよび390nmとし、
また焼成酸素濃度を変化させる他は実施例１と同様の方
法でSiウェーハにボロン拡散を行った。得られたSiウェ
ーハのボロン拡散層の表面起伏と焼成酸素濃度の関係を
調査した。その結果を第４図に示す。なお表面起伏はボ
ロン拡散層表面の５点の平均で表した。
また焼成酸素濃度を変化させる他は実施例１と同様の方
法でSiウェーハにボロン拡散を行った。得られたSiウェ
ーハのボロン拡散層の表面起伏と焼成酸素濃度の関係を
調査した。その結果を第４図に示す。なお表面起伏はボ
ロン拡散層表面の５点の平均で表した。
第４図より焼成酸素濃度が低いほどボロン拡散層の表面
起伏が少なく、特にボロン拡散ソース塗膜の膜厚が120n
mの場合、焼成酸素濃度が20％以下ではボロン拡散層の
表面起伏が4nm以下となる。
起伏が少なく、特にボロン拡散ソース塗膜の膜厚が120n
mの場合、焼成酸素濃度が20％以下ではボロン拡散層の
表面起伏が4nm以下となる。
［発明の効果］ 以上の説明で明らかなように本発明によれば、表面起伏
が少なく、かつ深さが均一で横方向への広がりもないボ
ロン拡散層を形成することができるので、断線がなく、
微細な半導体装置を製造することが可能となる。
が少なく、かつ深さが均一で横方向への広がりもないボ
ロン拡散層を形成することができるので、断線がなく、
微細な半導体装置を製造することが可能となる。
第１図（ａ）〜（ｇ）は本発明の半導体ウェーハの不純
物拡散方法の工程を示す断面図、第２図は実施例１のボ
ロン拡散ソース塗膜の膜厚とボロン拡散層の表面起伏の
関係を示すグラフ、第３図は実施例２の焼成温度とボロ
ン拡散層の表面起伏の関係を示すグラフ、第４図は実施
例３の焼成酸素濃度とボロン拡散層の表面起伏の関係を
示すグラフ、第５図（ａ）〜（ｃ）は従来の半導体ウェ
ーハの不純物拡散方法で生じるリフローの状態を示す断
面図、第６図は従来の半導体ウェーハの不純物拡散方法
で得られるボロン拡散層の断面図である。 １…Siウェーハ、２…SiO2層、３…ポリボロンフイルム
塗布液、４…ポリボロンフィルム層、５…B2O3層、６…
ボロンガラス層、７…ボロンシリサイド層、８…ボロン
拡散層、９…ボロン拡散層、10…SiO2層、11…Siウェー
ハ、12…SiO2層、13…ボロン拡散ソース塗膜塗膜、14…
B2O3層、15…ボロンガラス層、16…ボロン拡散層。
物拡散方法の工程を示す断面図、第２図は実施例１のボ
ロン拡散ソース塗膜の膜厚とボロン拡散層の表面起伏の
関係を示すグラフ、第３図は実施例２の焼成温度とボロ
ン拡散層の表面起伏の関係を示すグラフ、第４図は実施
例３の焼成酸素濃度とボロン拡散層の表面起伏の関係を
示すグラフ、第５図（ａ）〜（ｃ）は従来の半導体ウェ
ーハの不純物拡散方法で生じるリフローの状態を示す断
面図、第６図は従来の半導体ウェーハの不純物拡散方法
で得られるボロン拡散層の断面図である。 １…Siウェーハ、２…SiO2層、３…ポリボロンフイルム
塗布液、４…ポリボロンフィルム層、５…B2O3層、６…
ボロンガラス層、７…ボロンシリサイド層、８…ボロン
拡散層、９…ボロン拡散層、10…SiO2層、11…Siウェー
ハ、12…SiO2層、13…ボロン拡散ソース塗膜塗膜、14…
B2O3層、15…ボロンガラス層、16…ボロン拡散層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 諸我 伊左緒 群馬県安中市磯部２丁目13番１号 信越半 導体株式会社半導体磯部研究所内 (56)参考文献 特開 昭56−71933（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−92611（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】半導体ウェーハ上にスピンオン法でボロン
化合物と多価アルコール化合物との反応生成物と溶剤と
からなり粘度が５〜20cpの塗布液を膜厚150nm以下に塗
布し、450〜800℃の温度で20％以下の酸素濃度で焼成
後、窒素ガス中で加熱して該半導体ウェーハ上にボロン
ガラス層を形成し、該ボロンガラス層を除去後、再びH2
OやO2中で加熱して該半導体ウェーハ中にボロン拡散を
行うことを特徴とする半導体素子の不純物拡散方法。 - 【請求項２】半導体ウェーハ上のボロンガラス層形成時
の加熱温度が880〜1100℃で、かつ加熱時間が10分〜２
時間であることを特徴とする請求項１に記載の半導体素
子の不純物拡散方法。 - 【請求項３】半導体ウェーハ中のボロン拡散時の加熱温
度が1050〜1280℃であることを特徴とする請求項１に記
載の半導体素子の不純物拡散方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15847190A JPH0758697B2 (ja) | 1990-06-15 | 1990-06-15 | 半導体素子の不純物拡散方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15847190A JPH0758697B2 (ja) | 1990-06-15 | 1990-06-15 | 半導体素子の不純物拡散方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0453127A JPH0453127A (ja) | 1992-02-20 |
| JPH0758697B2 true JPH0758697B2 (ja) | 1995-06-21 |
Family
ID=15672472
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15847190A Expired - Lifetime JPH0758697B2 (ja) | 1990-06-15 | 1990-06-15 | 半導体素子の不純物拡散方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0758697B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3922337B2 (ja) * | 2000-08-28 | 2007-05-30 | サンケン電気株式会社 | 液状不純物源材料及びこれを使用した半導体装置の製造方法 |
| JP2002299268A (ja) * | 2001-03-30 | 2002-10-11 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | シリコンウェーハの製造方法 |
| JP2013001989A (ja) | 2011-06-21 | 2013-01-07 | Seiko Instruments Inc | 装飾部品、時計、及び装飾部品の製造方法 |
-
1990
- 1990-06-15 JP JP15847190A patent/JPH0758697B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0453127A (ja) | 1992-02-20 |
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