JPS58123722A - 半導体結晶への不純物のド−ピング法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体素子での不純物ドーピング技術の改良に
関するものである。

ダイオード、トランジスタおよび集積回路の製造におい
て、半導体結晶の所定の領域に選択的に所定の不純物を
拡散またはイオン注入によってドーピングする技術は最
も基礎的で重要なものである。所定の領域にのみ不純物
をドープするには、イオン注入法と拡散法とがある。例
えばイオン注入においては、フォトレジストをウェーバ
に塗布後、フォトレジストの窓を所定領域に設け、この
窓を通してイオン注入を行うのが最も普通である。

拡散においてはマスク材にＳ　ｉ０２．８　ｉ　３Ｎ４
　　等が通常用いられていて、このマスク材の窓からの
拡散を利用している。

いずれにせよドーピングのマスクは、正確に所定の位置
に窓が開けられていなければならないが、従来の方法に
おいては、どれだけ正確に所定領域の位置に窓開けが可
能かは、フォトマスクのパターンを７オトレジストに露
光転写する際の位置合わせ精度によって決まるが、従来
の露光装置では±１μｍが限界であり、これ以上の精度
を得るのは困難であった。近年半導体素子の高周波特性
の向上、集積度の向上への要求は、ますます強くなって
いるが、この要求を満すには、素子の大きさを小さくす
る必要があり、そのｋめ、不純物のドーピングにおいて
もより微小な領域に高精度の位置合わせで行うことが、
ますます強く求められている。

本発明は、このような状況を鑑みなされたものであり±
ｌ　ｐｘ以下の高精度の位置合わせて不純物のドーピン
グを行うことを目的とするものである。

以下に図を用いて詳細に本発明の説明を行う。

第１図においてｌは半導体結晶、例えば半絶縁性ＧａＡ
ｓ　　結晶基板、かかる結晶表面上にまず３のＴｉ層を
蒸着により形成する。

その上部に通常のフォトリングラフィでレジストパター
ン４を形成し、エツチング等の方法で、Ｔｉ　　層を加
工し、レジストを除去することにより第２図のＴｉマス
ク３′を形成する。かかる後に所望の第１回めの不純物
ドーピングを行なう。例えばＳｅをイオン注入により半
導体結晶中にドープし２のｎ＋領領域第２図の如く形成
する。次いでＴｉ　　マスク３′を等方的にエラ亭シダ
し所定の量例えば０．３μｍ縮少させる。エツチング法
としては高精度なプラズマエツチングが適している。第
３図に示すように縮少されたＴｉマスク３“をマスクと
して所望の第２回めの不純物ドーピングを行なう。

図示の例は２回目のＳｅのイオン注入が１回目のイオン
注入よりも深く、すなわち高エネルギで１回目よりも低
いドーズ量で行われた場合のものであり、２よりも厚い
ｎ領域２′が内側へ０．８μｍ出た状態で形成される。

この後第４図に示すように薄膜５を試料全面に形成しマ
スクパターン３″を除去し第４図に示すようなマスク用
パターン５′を得る。実施例としては真空蒸着法で０，
３μｍ厚の５ｉ０２　　膜を試料全面に堆積させＣＦ４
ガスプラズマによってＴｉマスクパターン３″を除去し
た。この後第３回めの不純物ドーピングを行ない第５図
に示すｎ領域を形成する。この後アニールにより注入元
素を活性化し互いに異なる３種類の専心型領域をもつ不
純物ドーピングが実現する。

本実施例は、２の゛ｎ型領域と７のｎ＋領領域の間に８
の深いｎ型領域を介在させた構造を与る例である。ここ
で２と２′との間隔はＴｉマスク３′と縮少されたＴｆ
マスク３″とのパターンサイズ差、すなわちエツチング
によるパターン縮少量によって決定されるが、Ｔｉは例
えばプラズマエツチング−こより高精度のエツチング加
工が可能であるため、サイドエッチ量を±１μ痛以下で
制御することができ、従って７と８との間隔は高精度で
制御できる。

さらに、２′と２“は同一マスクパターン３１の正逆反
転によって形成するため互いに相接して形成され何ら高
度な位置合わせは不要である。

明らかに本発明は上記例以外にも各種の変形、応用が可
能である。例えば３（８’、ｌ“）のＴｉはＭｏ、Ｔａ
　　等の高精度エツチングが可能な他の金属あるいはＳ
ｉ３Ｎ４等の無機化合物膜、フォトレジストポリイミド
等の有機樹脂膜といった絶縁物を用いることもできる。

この時、薄膜５はマスク８“が選択的に除去できる材料
ならば本発明の要求を満たすため、３“との任意の組合
せが可能であり、さらに金属膜を陽極酸化法等で絶縁膜
化しｋものも適用できる。

また、トープでする不純物は８ｅに限定されず、との組
合せにより熱拡散等信の不純物ドーピング法も可能であ
る。また結晶はＱａＡｓに限定されずにＳｉ、　Ｇｅ、
　ＩｎＰ等任意のものを用いることができる。

以上述べた如く本発明によれば、最初のパターンに対し
て第１回目のドーピングを行った後、前記パターンを所
定の量だけ小ざくして第２回目のドーピングを行ってい
るため、第１回目を第２回目のドーピングの相対位置を
極めて精密に設定することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は本発明の一実施例を示すための断面
図である。 ｌ　・・・・・・半導体結晶基板 ２・・・・・・第１不純物ドープ領域 ８・・・・・・マスク材料 ８′、３″・・・エツチング等しに後のマスク材料４　
・・・・・・フォトレジストパターン５・・・・・・薄
　膜 ５′・・・・・・マスク用パターン ２′　・・・第２不純物ドープ領域 ２“・・・・第３　　　〃

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体結晶中に選択的に不純物をドーピングする
   方法において、半導体結晶の表面に第１のマスク材を形
   成し、これをマスクとして第１回目の不純物ドーピング
   を行ないかかる後に、第２のマスク材を所定量縮少させ
   た後に第２回目の不純物ドーピングを行ないかかる後に
   第２のマスク材と正逆反転したマスク材を形成して第３
   回目の不純物ドーピングを行なうことを特徴とする半導
   体結晶への不純物のドーピング法。