JPH09199439A

JPH09199439A - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JPH09199439A
Application number: JP413496A
Authority: JP
Inventors: Saigou Sai; 宰豪崔; Takeshi Yokota; 武司横田; Yutaka Sato; 佐藤　　裕; Tokuo Watanabe; 篤雄渡辺
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-01-12
Filing date: 1996-01-12
Publication date: 1997-07-31
Anticipated expiration: 2016-01-12
Also published as: JP3170561B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】アルミニウムのイオン注入後、アウトディー
ヒュウジョン防止膜を使用することなく熱処理を行っ
て、所定の拡散プロフィルを得ることのできる半導体装
置の製造方法を得る。【解決手段】シリコン基板に注入エネルギー０．５Ｍ
ｅＶ以上、ドーズ量１×１０¹⁵ケ／cm²のアルミニウム
のイオンを注入する。これにより、アウトディーヒュウ
ジョン防止膜を使用することなく熱処理を行った場合に
も、拡散深さ６５μｍ以上、シート抵抗７００Ω／□以
下のｐ型拡散層を形成することができる。また、注入エ
ネルギー０．８ＭｅＶ以上、ドーズ量１×１０¹⁵ケ／cm
²のアルミニウムのイオンを注入することによって、ア
ウトディーヒュウジョン防止膜を使用することなく熱処
理を行った場合にも、拡散深さ１００μｍ以上、シート
抵抗１０００Ω／□以下のｐ型拡散層を形成することが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シリコン基板にｐ
型拡散層を形成して構成される半導体装置の製造方法に
係り、特に、アルミニウムを不純物とするｐ型拡散層を
有する半導体装置の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体基板にｐ型導電性領域を
形成する場合、ボロン、アルミニウム、ガリウム等の周
期律表の３ｂ族元素を不純物として使用し、これらの元
素を熱拡散によりまたはイオン注入により半導体基板内
に形成する方法が使用されている。アルミニウムは、拡
散係数が最も大きいため、アルミニウムを不純物として
使用すると、ボロンまたはガリウムを用いる場合に比較
して、拡散時間を短縮することができ、低濃度で深い拡
散層を形成することが容易である等の利点を得ることが
できる。

【０００３】最近、電力用半導体素子の大容量化及び高
耐圧化が進み、不純物濃度が低く、かつ、深いｐ型拡散
層を形成したいという要求が高まっている。これは、不
純物濃度が低く、かつ、深いｐ型拡散層を有する半導体
素子は、表面電界強度を低減することができ、高耐圧化
を図ることができる等の利点があるからである。従っ
て、このような低濃度でかつ深いｐ型拡散層を得るため
に、均一にアルミニウムの拡散を行うことの重要性が益
々増大している。

【０００４】アルミニウムの拡散法としては、イオン注
入法、閉管法、外管法、真空外管法等が一般に知られて
いる。

【０００５】イオン注入法は、アルミニウム原子を加速
して半導体内に打ち込み、その後、高温で熱処理し、所
定の不純物濃度分布を得る方法である。この方法に関す
る従来技術として、例えば、特開昭５４−１０１６６３
号公報、特開昭６１−２５１１３０号公報等に記載され
た技術が知られている。

【０００６】閉管法は、シリコン基板とアルミニウム供
給源とを同一の石英管の中に置き、この石英管を真空と
した後、溶封することによりアンプル状となった石英管
を電気炉に挿入し、所定の温度で加熱するものである。
この方法に関する従来技術として、例えば、特開昭５４
−７３５５７号公報、特開昭５７−１０２２９号公報等
に記載された技術が知られている。

【０００７】外管法は、石英管に酸化アルミニウムの円
板とシリコン基板とを数mm間隔で交互に厚さ方向に対向
するように立てて並べ、または、アルミニウム供給源を
配置し、不活性ガス雰囲気中で加熱することにより、酸
化アルミニウムからアルミニウムを飛散させ、飛散した
アルミニウムをシリコン基板表面に付着させながら内部
に侵入拡散させる方法である。この方法に関する従来技
術として、例えば、特開昭５４−１１２４７３号公報等
に記載された技術が知られている。

【０００８】真空外管法は、シリコン基板とアルミニウ
ム供給源とを同一の石英管の中に置き、この石英管を真
空排気装置で排気し、石英管の内部を真空状態に保ちな
がら熱処理を行うものである。この方法に関する従来技
術として、例えば、特開昭５７−３６８３０号公報等に
記載された技術が知られている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前述した従来技術は、
それぞれ次のような問題点を有している。

【００１０】閉管法は、シリコン基板とアルミニウム供
給源とが同一の石英管の中に置かれるため、作業性が悪
く、拡散終了後に石英管を割ってシリコン基板を取り出
さなければならないため、高価な石英管の材料費の負担
が多くなって低コストの製品を提供することが困難であ
るという問題点を有している。

【００１１】外管法は、酸化アルミニウムに含まれてい
る重金属がアルミニウムと一緒に飛散し、その重金属が
シリコン基板中に拡散されるため、半導体基板のライフ
タイムを低下させてしまうという問題点を有している。

【００１２】真空外管法は、シリコン基板とアルミニウ
ム供給源とが同一の石英管の中に置かれるため、シリコ
ン基板の枚数を増加させて拡散枚数を増加させようとす
ると、石英管を長くしなければならず、これにより、石
英管内部の温度分布が均一でなくなり、拡散後の半導体
基板のウェハ面内での拡散濃度のバラツキ及びロッド間
での拡散濃度のバラツキが大きくなるという問題点を有
している。

【００１３】前述した各従来技術の問題は、アルミニウ
ムをイオン注入法を用いて半導体基板に拡散させること
によって解決することができる。しかし、従来技術によ
るアルミニウムのイオン注入法は、注入エネルギーが３
００ｋｅＶ以下であり、イオン注入時のアルミニウム原
子分布のピークの深さＲｐが、シリコン基板の表面より
０．５μｍ以下であった。このため、シリコン基板にイ
オン注入されたアルミニウムは、その後のこれらを活性
化させるための熱処理工程で追い出される、いわゆる、
アウトディーヒュウジョンが生じる。このため、従来技
術によるアルミニウムのイオン注入法は、所望の不純物
濃度分布を得ることができないという問題点を有し、従
来、アルミニウムのイオン注入法を使用した後の不純物
の拡散は、非常に困難とされていた。

【００１４】また、アウトディーヒュウジョンを防止す
るため、その防止膜として酸化膜と窒化膜との組み合わ
せ膜を成形し、熱処理を行う方法があるが、この方法に
よっても、拡散層の１００μｍ以上の拡散深さと１００
０Ω／□以下のシート抵抗を得ることができず、また、
この場合、熱処理中にシリコン基板と窒化膜とが反応
し、酸化膜と窒化膜との除去を行う工程が増えるという
問題点を生じてしまう。

【００１５】本発明の目的は、前述した従来技術の問題
点を解決し、アルミニウムの高エネルギーイオン注入法
を用いることにより、アウトディーヒュウジョン防止膜
を使用することなく熱処理を行うことを可能にし、熱処
理後、所定の拡散プロフィルを得ることができる半導体
装置の製造方法を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば前記目的
は、シリコン半導体基板内にｐ型拡散層を形成する半導
体装置の製造方法において、注入エネルギーを０．５Ｍ
ｅＶ以上、ドーズ量を１×１０¹⁵ケ／cm² 以上とし、ア
ルミニウムのイオンを前記シリコン基板に注入してｐ型
拡散層を形成することにより、また、アルミニウムイオ
ン注入時、汚れ防止膜として０．１μｍ以下の酸化膜を
前記シリコン半導体基板の表面に形成しておくことによ
り達成される。

【００１７】また、前記目的は、前記アルミニウムイオ
ンの注入後、窒素、ヘリウム、ネオン等の不活性ガス雰
囲気内、または、酸素を含むガス雰囲気内で熱処理を行
うことにより達成される。

【００１８】前述により、本発明によれば、熱処理時、
アウトディーヒュウジョン防止膜を用いなくても、６５
μｍ以上の拡散深さと、７００Ω／□以下のシート抵抗
とを持つｐ型拡散層を得ることができる。

【００１９】さらに、本発明は、注入エネルギー０．８
ＭｅＶ以上、ドーズ量１×１０¹⁵ケ／cm² のアルミニウ
ムのイオンを注入することによって、熱処理時、アウト
ディーヒュウジョン防止膜を用いなくても、１００μｍ
以上の拡散深さと、１０００Ω／□以下のシート抵抗と
を持つｐ型拡散層を得ることができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明による半導体装置の
製造方法の実施形態を図面により詳細に説明する。

【００２１】一般に、ｐ型拡散層を形成する場合、イオ
ン注入したままの状態での不純物原子は、結晶格子の隙
間、あるいは、イオン注入時に発生した結晶欠陥の中に
入り込んでいてほとんどキャリアとして活性化していな
いため、熱処理を行って注入した不純物の活性化を図る
必要がある。

【００２２】本発明の実施形態の説明の前に、まず、イ
オン注入の後、所定の熱処理を行った場合のイオン注入
エネルギーと形成された拡散層のシート抵抗との関係、
及び、不純物の拡散深さと不純物濃度との関係について
説明する。

【００２３】図１はイオン注入エネルギーと形成された
拡散層のシート抵抗との関係を説明する実験結果を示す
図である。

【００２４】図１に示す例は、１２００℃、７５時間、
酸素雰囲気の熱処理条件で、ドーズ量を１×１０¹⁵ケ／
cm² と一定にし、イオン注入エネルギーを種々に変化さ
せた場合の各アルミニウムイオン注入深さにおける熱処
理後のシート抵抗値を測定したものである。

【００２５】図１から、従来と同様の注入条件であるイ
オン注入エネルギーが１２０ＫｅＶでの場合のシート抵
抗値は２９８００Ω／□であるのに対して、イオン注入
エネルギーを増加させて０．８ＭｅＶとした場合、シー
ト抵抗値は９６５Ω／□となり、拡散深さは１０７μｍ
となることが判った。そして、イオン注入エネルギーを
０．８ＭｅＶからさらに増加させても、シート抵抗値は
イオン注入エネルギーが０．８ＭｅＶの場合とほとんど
同一であった。

【００２６】図２は不純物の拡散深さと不純物濃度との
関係を説明する実験結果を示す図である。

【００２７】図２に示す例は、イオンの注入エネルギー
を１ＭｅＶ、ドーズ量を１×１０¹⁵ケ／cm² としてアル
ミニウムイオンを注入し、１２００°Ｃ、７５時間、酸
素雰囲気の条件で熱処理を行った後のアルミニウム不純
物の深さ方向の濃度分布の実験結果とＦｉｃｋの拡散方
程式で解いた計算結果とを示すものである。

【００２８】図２において、丸印で示す曲線が実験値
で、実線で示す曲線がアウトディーヒュウジョンが生じ
ないとした場合の計算値である。そして、アルミニウム
の場合、図２に斜線を施した部分が熱処理中にアウトデ
ィーヒュウジョンされることを意味する。そして、アル
ミニウムは拡散係数が大きく、深い接合をもつｐ形半導
体の形成に適した不純物であるが、熱処理中におけるア
ルミニウムのアウトディーヒュウジョンが大きいため、
熱処理後の電気特性として測定できる基板内の不純物濃
度は熱処理前に注入されたアルミニウムの１０％以下と
なってしまう。また、図２から、ある拡散深さ以上にま
で注入されたアルミニウムは、殆どアウトディーヒュウ
ジョンされないことが判る。

【００２９】一般に、半導体中の不純物拡散は、Ｆｉｃ
ｋの拡散方程式にある一定の境界条件を設定することに
より計算を行うことができる。すなわち、熱処理中のア
ルミニウムのアウトディーヒュウジョンのメカニズム
は、以下のような式を用いることにより解析することが
できる。

【００３０】 Fickの拡散方程式： ∂Ｎ／∂ｔ＝Ｄ（∂²Ｎ／∂ｘ²）ここで、ｔ：時刻、Ｎ：濃度、ｘ：距離、Ｄ：拡散係数
である。

【００３１】また、境界条件としては、アウトディーヒ
ュウジョンが表面濃度に比例することにすると、境界条
件は次のように表わされる。

【００３２】境界条件：Ｄｓ（∂Ｎ（０，ｔ）／∂ｘ）＝ＫＮ（０，ｔ）ここで、Ｄｓ：表面での拡散係数、Ｎ（０，ｔ）：時刻
ｔでの表面濃度Ｋ：アウトディーヒュウジョン係数であ
る。

【００３３】前記式において、アルミニウムのアウトデ
ィーヒュウジョン量を決めるＤｓとＫとの条件を選ぶこ
とにより、実験結果と計算結果とをほぼ一致させること
ができる。従って、まず、アウトディーフュウジョンに
与えるＫとＤｓとの影響を調べることにする。

【００３４】アウトディーフュウジョン係数Ｋについて
考えて見ると、Ｋがある程度以上大きくなると濃度が変
化しなくなり、実験結果と計算結果とが一致しない。す
なわち、Ｋをいくら大きくとしも全体のアウトディーヒ
ュウジョン量を説明することはできない。そこで、表面
付近での拡散係数Ｄｓを大きくするとシリコン基板表面
に到るアルミニウム不純物量が増加し、アウトディーヒ
ュウジョンが増加することになる。そこで、表面での拡
散係数の増加部分の深さを０．１μｍにすると表面での
拡散係数をいくら大きくしても不純物濃度はほとんど低
下しなかった。これに対して、表面での拡散係数の増加
部分の深さを０．７μｍにすると表面での拡散係数の増
加に対して濃度が低下し始めた。

【００３５】前述で説明したことから、アルミニウムの
アウトディーヒュウジョンの主な原因は、熱処理中アウ
トディーヒュウジョン係数のみならず、表面近傍でのア
ルミニウムの拡散係数が大きくなることにある。すなわ
ち、従来のアルミニウムのイオン注入により形成される
拡散層は、注入エネルギーが３００ＫｅＶ以下であった
ため、イオン打込みが浅い不純物濃度プロフィルをもつ
ため、アウトディーヒュウジョンが大きくなり、図１に
示すように１２０ＫｅＶでのシート抵抗値が２９８００
Ω／□になったと考えられる。

【００３６】この結果、イオン注入時のドーズ量が１×
１０¹⁵ケ／cm² 以上とし、イオン注入時のアルミニウム
原子分布のピーク深さＲｐを、基板表面近傍での拡散係
数が大きくなる０．７μｍより深くすることによって、
アウトディーヒュウジョン防止膜なしに熱処理を行っ
て、アルミニウムのイオンの拡散を行うことが可能にな
り、さらに、光サイリスタのような５０μｍ以上の深い
拡散層を必要とするパワーデバイスに応用可能なアルミ
ニウムの拡散プロフィルを得ることができることが判っ
た。

【００３７】従って、本発明は、イオン注入エネルギー
を０．５ＭｅＶ以上にすることにより、すなわち、イオ
ン注入時のアルミニウム原子分布のピーク深さＲｐを
０．８μｍ以上とすることにより、熱処理後に所定の拡
散濃度を持つ拡散層を形成することができるようにし
た。

【００３８】以下、本発明による半導体装置の製造方法
の第１の実施形態を図面により詳細に説明する。

【００３９】図３は本発明の第１の実施形態を説明する
注入エネルギーによるイオン注入時のアルミニウム原子
分布のピーク深さＲｐと熱処理後のシリコン基板表面の
シート抵抗値との関係を説明する図、図４は熱処理部の
拡散深さとＲｐとの関係を説明する図である。

【００４０】本発明の第１の実施形態に用いたシリコン
基板は、基板製法がＦＺ型で、ｎ型導電性の抵抗率が４
００Ω−cm、直径１５０mm、厚さが１０００μｍのもの
である。アルミニウムイオンの注入条件は、ドーズ量を
１×１０¹⁵ケ／cm² 一定にし、注入エネルギーを０.０
９、０.２、０.５、０.８、１.０、２.０、３.０、５.
０、７.０ＭｅＶとした。前述の条件でアルミニウムイ
オンの注入を行った後、シリコン基板を熱処理した。そ
の条件は、１２００℃、酸素雰囲気内での熱処理時間が
３０時間である。

【００４１】このような処理後の結果を示す図３、図４
から判るように、注入エネルギーが０.５ＭｅＶ場合、
拡散深さ６７μｍ、シート抵抗６７４Ω／□となり、注
入エネルギーが２.０ＭｅＶ場合、拡散深さ７５μｍ、
シート抵抗は３３１Ω／□を得ることができた。このこ
とは、熱処理後の拡散深さとシート抵抗値とが注入エネ
ルギーに依存していることを意味し、熱処理時間３０時
間の場合、イオン注入エネルギーを多くすることによっ
てイオン注入時の注入深さを大きくすることができ、熱
処理後も低いシート抵抗値を得ることができた。

【００４２】図５は熱処理後のシート抵抗値の時間変化
を説明する図、図６は本発明の第２の実施形態を説明す
る注入エネルギーによるイオン注入時のアルミニウム原
子分布のピーク深さＲｐと熱処理後のシリコン基板表面
のシート抵抗値との関係を説明する図である。

【００４３】図５に示す例は、アルミニウムイオンの注
入条件として、ドーズ量１×１０¹⁵ケ／cm² 、注入エネ
ルギー１ＭｅＶとし、熱処理の条件として、１２００
℃、酸素雰囲気中で３０時間とした。そして、この例で
は、汚れ防止膜として酸化膜を形成せずにイオン注入を
行った。

【００４４】この例の場合、図５に示すように、熱処理
後、熱処理中に形成された酸化膜を除去した後、時間の
経過によりシート抵抗が変動している。これは、この例
が、汚れ防止膜として酸化膜を形成せずにイオン注入を
行ったので、イオン注入時、シリコン基板を固定するホ
ルダー部分にシリコン基板が触れ、油などの汚れがシリ
コン基板に付着し、これが熱処理中のシリコン基板と反
応し、シート抵抗値が変動したものと考えられる。この
ため、イオン注入の前処理として０.０６μｍの厚みの
酸化膜を形成して、アルミニウムのイオン注入を行い、
イオン注入時の汚れを取る目的で酸化膜を０．０１μｍ
除去した後、シリコン基板の熱処理を行った。この場
合、熱処理後のシート抵抗値の変動は見られなかった。

【００４５】次に、このイオン注入前にシリコン基板に
酸化膜を形成し、その後にイオン注入を行った本発明の
第２の実施形態について図６により説明する。

【００４６】本発明の第２の実施形態に用いたシリコン
基板は、基板製法がＦＺ型で、ｎ型導電性の抵抗率が４
００Ω−cm、直径１５０mm、厚さが１０００μｍのもの
である。イオン注入前のシリコン基板に対する処理とし
て、熱酸化法により０.０６μｍの厚みの酸化膜を形成
し、その後にアルミニウムイオンの注入を行った。アル
ミニウムイオンの注入条件は、図３により説明した本発
明の第１の実施形態の場合と同様に、ドーズ量を１×１
０¹⁵ケ／cm² 一定とし、注入エネルギーを０.０９、０.
２、０.５、０.８、１.０、２.０、３.０、５.０、７.
０ＭｅＶとした。前述の条件でアルミニウムイオンの注
入を行った後、さらに、イオン注入時の汚れを取る目的
で酸化膜を０.０１μｍ除去し、その後、シリコン基板
の熱処理を行った。その条件は、第１の実施形態の場合
と同様に、１２００℃、酸素雰囲気内での熱処理時間が
３０時間である。

【００４７】この本発明の第２の実施形態の場合も、図
６に示すように、図３に示した本発明の第１の実施形態
の酸化膜を付けない状態でイオン注入を行った場合との
とほぼ同様の結果を得ることができた。すなわち、酸化
膜の厚みが０.０５μｍ程度に薄く、また、アルミニウ
ムイオン注入を高エネルギーで行う場合、注入後のアル
ミニウムの深さの差は、ほとんど誤差の範囲であり、注
入後のアルミニウムのプロフィルには影響を与えない。

【００４８】なお、熱処理による拡散中の雰囲気を、窒
素、ヘリウムあるいはネオンとた場合にも、ほぼ同様の
拡散結果を得ることができた。

【００４９】図７は本発明の方法により製作したダイオ
ードの耐圧特性を説明する図であり、次に、前述したア
ルミニウムイオン注入法を用いたダイオードの製作につ
いて説明する。

【００５０】この例に用いたシリコン基板は、基板製法
がＦＺ型で、ｎ型導電性の抵抗率が４００Ω−cm、直径
１５０mm、厚さが１０００μｍのものである。イオン注
入前のシリコン基板に対する処理として、熱酸化法によ
り０.０６μｍの厚みの酸化膜を形成し、その後にアル
ミニウムイオンの注入を行った。アルミニウムイオンの
注入条件は、ドーズ量を１×１０¹⁵ケ／cm² 一定にし、
注入エネルギーを１.０ＭｅＶとした。前述の条件でア
ルミニウムイオンの注入を行った後、さらに、イオン注
入時の汚れを取る目的で酸化膜を０.０１μｍ除去し、
その後、シリコン基板の熱処理を行った。その条件は、
１２００℃、酸素雰囲気内での熱処理時間が３０時間で
ある。

【００５１】前述で形成されたアルミニウムを不純物と
するｐ型拡散層には、さらにボロンのイオン注入を行
い、ｐ+層を形成し、ｎ型拡散層にはリンのイオン注入
を行い、ｎ+層を形成した後、スパッタ法を用いてアル
ミニウム電極形成後、ホト工程と断面加工工程とを行っ
てダイオードを作製した。

【００５２】前述のように作製したダイオードは、イオ
ン注入によるシリコン基板へのダメージが懸念された
が、図７に示すこのダイオードの耐圧特性に示すよう
に、イオン注入時のダメージが、熱処理中に回復し、耐
圧特性には影響を与えていないことが判る。

【００５３】図８は本発明の方法により製作したサイリ
スタの耐圧特性を説明する図であり、次に、前述したア
ルミニウムイオン注入法を用いたサイリスタの製作につ
いて説明する。

【００５４】この例に用いたシリコン基板は、基板製法
がＦＺ型で、ｎ型導電性の抵抗率が４００Ω−cm、直径
１５０mm、厚さが１０００μｍのものである。イオン注
入前のシリコン基板に対する処理として、熱酸化法によ
り０.０６μｍの厚みの酸化膜を形成し、その後にアル
ミニウムイオンの注入を行った。アルミニウムイオンの
注入条件は、ドーズ量を１×１０¹⁵ケ／cm² 一定にし、
注入エネルギーを０.５、１.０、３.０、５.０、７.０
ＭｅＶとした。前述の条件でアルミニウムイオンの注入
を行った後、さらに、イオン注入時の汚れを取る目的で
酸化膜を０.０１μｍ除去し、その後、シリコン基板の
熱処理を行った。その条件は、１２００℃、酸素雰囲気
内での熱処理時間が５０時間である。

【００５５】前述で形成されたアルミニウムを不純物と
する一方のｐ型拡散層には、リンのイオン注入を行って
ｎ層を形成し、また、他方のｐ型拡散層には、さらにボ
ロンのイオン注入を行ってｐ+層を形成し、ｎ型拡散層
にはリンのイオン注入を行ってｎ+層を形成した後、ス
パッタ法を用いてアルミニウム電極形成後、ホト工程と
断面加工工程とを行ってダイオードを作製した。

【００５６】前述のように作製したサイリスタは、図８
に示すような耐圧特性となった、この図８において、イ
オン注入エネルギー０.５ＭｅＶの場合が■印で、７.０
ＭｅＶの場合が□印で示されている。そして、１.０、
３.０、５.０ＭｅＶの場合、前述の間に収まった。

【００５７】図８から判るように、アルミニウムの注入
エネルギーが変化した場合にも、サイリスタの耐圧特性
が同程度となり、ほぼ同一の拡散深さが得られている。
注入エネルギーが異なってもサイリスタの特性に影響を
与えていないことから、イオン注入時のダメージは、熱
処理中に回復し、耐圧特性に影響を与えていないことが
判る。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように本発明の方法によれ
ば、熱処理時にアウトディーヒュウジョン防止膜を用い
ることなく、アルミニウムを不純物とする拡散層を所定
のプロフィルで形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】イオン注入エネルギーと形成された拡散層のシ
ート抵抗との関係を説明する実験結果を示す図である。

【図２】不純物の拡散深さと不純物濃度との関係を説明
する実験結果を示す図である。

【図３】本発明の第１の実施形態を説明する注入エネル
ギーによるイオン注入時のアルミニウム原子分布のピー
ク深さＲｐと熱処理後のシリコン基板表面のシート抵抗
値との関係を説明する図である。

【図４】熱処理部の拡散深さとＲｐとの関係を説明する
図である。

【図５】熱処理後のシート抵抗値の時間変化を説明する
図である。

【図６】本発明の第２の実施形態を説明する注入エネル
ギーによるイオン注入時のアルミニウム原子分布のピー
ク深さＲｐと熱処理後のシリコン基板表面のシート抵抗
値との関係を説明する図である。

【図７】本発明の方法により製作したダイオードの耐圧
特性を説明する図である。

【図８】本発明の方法により製作したサイリスタの耐圧
特性を説明する図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者渡辺篤雄茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリコン半導体基板内にｐ型拡散層を形
成する半導体装置の製造方法において、注入エネルギー
０．５ＭｅＶ以上、ドーズ量１×１０¹⁵ケ／cm² 以上
で、アルミニウムのイオンを前記シリコン基板に注入し
てｐ型拡散層を形成し、その後、アウトディーヒュウジ
ョン防止膜を使用することなく熱処理を行うことを特徴
とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】前記アルミニウムイオン注入時、汚れ防
止膜として０．１μｍ以下の酸化膜を前記シリコン半導
体基板の表面に形成しておくことを特徴とする請求項１
記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】前記熱処理は、ヘリウムまたはネオンに
よる不活性ガス雰囲気内、または、酸素または窒素によ
るガス雰囲気内で行われることを特徴とする請求項１ま
たは２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】前記アルミニウムイオン注入時のアルミ
ニウム原子分布のピーク深さを、０．７μｍより深くす
ることを特徴とする請求項１、２または３記載の半導体
装置の製造方法。
【請求項５】前記熱処理を行った後の拡散層は、その
拡散深さが６５μｍ以上、シート抵抗１０００Ω／□以
下であることを特徴とする請求項１ないし４のうち１記
載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】請求項１ないし５のうち１記載の半導体
装置の製造方法を使用してサイリスタまたはダイオード
のｐ型拡散層を形成することを特徴とする半導体装置の
製造方法。