JPH09246199A - 半導体装置におけるドーパントの高濃度拡散方法 - Google Patents

半導体装置におけるドーパントの高濃度拡散方法

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JPH09246199A
JPH09246199A JP7535496A JP7535496A JPH09246199A JP H09246199 A JPH09246199 A JP H09246199A JP 7535496 A JP7535496 A JP 7535496A JP 7535496 A JP7535496 A JP 7535496A JP H09246199 A JPH09246199 A JP H09246199A
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JP
Japan
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wafer
dopant
oxide film
layer
boron
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Application number
JP7535496A
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English (en)
Inventor
Kazuaki Makita
和明 牧田
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 表層に形成した高濃度のドーパントを熱拡散
する際にオートドーピングが発生しにくい半導体装置に
おけるドーパントの高濃度拡散方法の提供にある。 【解決手段】 ウエハSiの表面にプリデポジションに
てドーパントBを含む物質B2 3 を堆積させ、次に表
面に堆積したドーパントを含む物質をウエットエッチン
グして除去し、続いて低温熱酸化によって表面に所定の
厚さの酸化膜を形成し、その後にドライブインしてウエ
ハ内部にドーパントBを拡散させるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置におけ
るドーパントの高濃度拡散方法に関し、詳しくはプレデ
ポジションにてドーパントを含む物質をウエハ面に堆積
させた後、このドーパントをウエハ内部に拡散させると
きに、オートドーピングの発生を防止したドーパントの
高濃度拡散方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】集積回路では、多くの素子がウエハ(半
導体基板)の同一平面に配置されるので、素子間での相
互干渉による誤動作を防止するため、素子間を電気的に
絶縁する必要がある。この場合、通常、素子と素子の間
のウエハ表面に厚い酸化膜を形成すると同時に、内部に
高濃度P+ 領域からなるアイソレーション領域を形成し
て、素子間を分離している。
【0003】濃度P+ 領域をウエハ内に形成するには、
ボロン(ホウ素、B)のようなシリコン(Si)より価
原子が1個少ない3価の原子を注入する必要がある。注
入の方法としては、従来、イオン注入法が用いられてい
た。イオン注入法は、ウエハの表面に高速に加速された
イオンを照射することにより、ウエハの内部までイオン
を入り込ませる方法である。
【0004】イオン注入法は、イオンビームの電流と形
状、加速電圧、注入時間の制御を正確に行うことができ
るので、不純物の濃度分布、拡散の深さを高い精度で制
御でき、かつ不純物ドーズ量も精度よく制御できる利点
を有している。
【0005】しかしながら、イオン注入法の場合、注入
されたイオンが、ウエハの結晶格子に組み込まれた原子
をはじきとばして、結晶にダメージを与えてしまう欠点
があり、また注入の深さにも限界もある。さらに、装置
が大型で高価であり、かつウエハの処理能力が比較的小
さいという欠点がある。
【0006】そこで、最近では、このような場合に、熱
拡散によってドーパントの高濃度拡散を行っている。そ
の一例を、図4及び図5を参照して説明する。図4
(a)に示すように、シリコン基板(ウエハ)の素子A
と素子Bとの境目のところの酸化膜(SiO2 )をエッ
チングなどにより除去しておき、850℃前後の温度で
表面にホウ素ガラス(B2 3 )を堆積させプレデポジ
ション層を形成する。温度が低いので、ボロンはシリコ
ン基板Siの表層部分にのみ拡散して高濃度ボロン層を
形成している。
【0007】次に、ウエットエッチングにより、図4
(b)に示すように、プレデポジション層及び不要とな
った酸化膜(SiO2 )を選択的に除去する。
【0008】続いて、図4(c)に示すように、O2
ス雰囲気中で、温度を850℃程度から1200℃程度
まで上昇させて、ドライブイン拡散法によりシリコン基
板Si内にボロンの拡散を行う。このとき、O2 ガスと
接触するシリコン基板(Si)の表面は、LOCOSに
基づき二酸化シリコン(SiO2 )の酸化膜ができる
が、最初は温度が低いので膜厚は薄く3nm程度であ
る。
【0009】次第に、温度が上がり、シリコン基板内に
高濃度P+ 領域が形成される頃には、酸化膜も高温によ
るLOCOSによって、図4(d)に示すように厚くな
る。なお、図5は、この拡散方法のシーケンスを表した
ものである。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】ところが、図3(c)
で示すように、ドライブインするため温度を上昇させる
と、表層部分の高濃度ボロン層からシリコン基板内部に
+ 領域を形成するためのボロンの拡散が行われはじめ
るのであるが、ボロン層が高濃度であるため、ボロンは
シリコン基板内に拡散する以外に、外部へも飛散しよう
とする。酸化膜が3nm程度でキャッピング効果が殆ど
現れ無い状態なので、ボロンは酸化膜を一度突き抜けて
2 ガス雰囲気中に飛散し、再度酸化膜を突き抜けて、
シリコン基板内に突入する。いわゆるオートドーピング
が発生する。
【0011】このため、シリコン基板の表面が、図3
(d)に示すように、P化されて(P−Nジャンクショ
ンが崩れ)、接合リークが発生し、特性異常、歩留まり
低下の問題となっていた。
【0012】本発明はの課題は、表層に形成した高濃度
のドーパントを熱拡散する際に、オートドーピングが発
生しにくい半導体装置におけるドーパントの高濃度拡散
方法の提供にある。
【0013】
【課題を解決するための手段】上述課題を解決するため
に、本発明は、次のような手段を採用した。すなわち、
本発明に係る半導体装置におけるドーパントの高濃度拡
散方法は、ウエハの表面にプレデポジションにてドーパ
ントを含む物質を堆積させ、次に表面に堆積したドーパ
ントを含む物質をウエットエッチングして除去し、続い
て低温熱酸化によって表面に所定の厚さの酸化膜を形成
し、その後にドライブインしてウエハ内部にドーパント
を拡散させるようにしたことを特徴としている。
【0014】
【作用】本発明は、上述のように構成されているので、
例えば半導体ウエハ形成した素子と素子との間に、アイ
ソレーションを形成するため、ドーパントを高濃度に拡
散する際に、先ずウエハの表面にプレデポジションして
ドーパントを含む物質を堆積させてウエハの表層部に高
濃度のドーパント層を形成する。
【0015】そして、表面の堆積物を除去した後、次に
低温熱酸化によって表面に所定の厚さの酸化膜を形成す
る。その後で、ドライブインによって、ウエハの表層部
にある高濃度のドーパント層から、ドーパントをウエハ
内部に拡散させてアイソレーション領域を形成する。
【0016】このときに、ウエハの表面に形成された所
定厚の酸化膜によって、ドーパントのウエハ表面からの
飛散を防ぐことができ、オートドーピングを防ぐことが
できる。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。
【0018】図1及び図2は、本発明の一実施の形態で
ある半導体装置におけるドーパントの高濃度拡散方法を
示した図である。図1(a)に示すように、ウエハの素
子Aと素子Bとの境目のアイソレーションを形成すると
ころの酸化膜(SiO2 )をエッチングなどにより除去
しておき、850℃前後の温度で表面にホウ素ガラス
(BCl3 )を堆積させプレデポジション層を形成す
る。
【0019】プレデポジション層の堆積は、先ずキャリ
アガスN2 に少量のO2 と不純物ガス(B2 6 )を8
50℃前後の反応炉に導入すると、内部に設置したウエ
ハの表面にホウ素ガラス(B2 3 )が堆積する。温度
が低いので、ボロンはシリコン基板Siの表層部分にの
み拡散して高濃度ボロン層を形成している。
【0020】次に、ウエットエッチングにより、図1
(b)に示すように、プレデポジション層及び不要とな
った酸化膜(SiO2 )を選択的に除去する。
【0021】次に、この発明の特徴であるところの低温
熱酸化を行う。図1(c)に示すように、850℃前後
の温度でウエハの表面に酸化シリコン(SiO2 )の酸
化膜を形成する。低温であるので酸化膜の成長速度は遅
いが10nm以上になるまで継続する。なお、低温であ
るので、ボロンの拡散や飛沫はその際には殆ど行われな
い。
【0022】酸化膜が10nm以上になったなら、続い
て850℃前後であった温度を、図2(d)に示すよう
に、1200℃前後まで上昇させる。このとき、ウエハ
の表層部に形成されていた高濃度のボロン層からは、ア
イソレーションとしてのP+領域を形成する領域にボロ
ンが拡散していく。ウエハの表面から、O2 ガス雰囲気
中に飛散しようとするボロンは、酸化膜が10nm以上
と厚いので突き抜けることができないので、オートドー
ピングは発生しない。
【0023】1200℃前後の高温が続くと、ボロンが
ウエハの内部まで拡散して高濃度P+ 領域が形成される
とともに、左右に形成された窒化シリコン膜(Si3
4 )をマスクとして、図2(e)に示すように、酸化膜
(SiO2 )が選択的に増幅される。厚い酸化膜(Si
2 )は、フィールド膜として素子間の表面部分のアイ
ソレーションの働きを行い、高濃度P+ 領域はウエハ内
部の素子相互のアイソレーションを行う。
【0024】なお、図3は、本発明の実施形態における
高温拡散シーケンスを示したもので、ドライブインした
後はN2 ガス雰囲気中で温度を下げていく。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ドーパントを高濃度に拡散する際に、先ずウエハの表面
にプレデポジションしてドーパントを含む物質を堆積さ
せてウエハの表層部に高濃度のドーパント層を形成す
る。そして、表面の堆積物を除去した後、低温熱酸化に
よって表面に所定の厚さの酸化膜を形成する。その後
で、ドライブインによって、ウエハの表層部にある高濃
度のドーパント層から、ドーパントをウエハ内部に拡散
させてアイソレーション領域を形成するので、ドライブ
インするときに、ウエハの表面に形成された所定厚の酸
化膜によって、ドーパントのウエハ表面からの飛散を防
ぐことができ、オートドーピングを防ぐことができる
【図面の簡単な説明】
【図1】図1(a)から(c)は、それぞれ本発明の一
実施形態を示す図で、(a)→(b)→(c)の順序で
拡散工程を行う工程を示す。
【図2】図2(d)及び(e)は、それぞれ本発明の一
実施形態を示す図で、図1(c)に続いて(c)→
(d)→(e)の順序で拡散工程を示す。
【図3】拡散工程の温度シーケンスを示す図である。
【図4】従来の拡散工程を示す図で、(a)→(b)→
(c)→(d)の順序で拡散工程を行う。
【図5】従来の拡散工程の温度シーケンスを示す図であ
る。
【符号の説明】
A……素子、B……素子、Si……シリコン基板(ウエ
ハ)、SiO2 ……酸化膜、Si3 4 ……窒化膜、B
2 3 ……ホウ素ガラス、LOCOS……選択酸化技
術。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ウエハの表面にプレデポジションにてド
    ーパントを含む物質を堆積させ、次に表面に堆積したド
    ーパントを含む物質をウエットエッチングして除去し、
    続いて低温熱酸化によって表面に所定の厚さの酸化膜を
    形成し、その後にドライブインしてウエハ内部にドーパ
    ントを拡散させるようにしたことを特徴とする半導体装
    置におけるドーパントの高濃度拡散方法。
JP7535496A 1996-03-05 1996-03-05 半導体装置におけるドーパントの高濃度拡散方法 Pending JPH09246199A (ja)

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Effective date: 20040622

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