JPS5927521A - 半導体基体の製法 - Google Patents

半導体基体の製法

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JPS5927521A
JPS5927521A JP13626282A JP13626282A JPS5927521A JP S5927521 A JPS5927521 A JP S5927521A JP 13626282 A JP13626282 A JP 13626282A JP 13626282 A JP13626282 A JP 13626282A JP S5927521 A JPS5927521 A JP S5927521A
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impurity concentration
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裕 小林
Takaya Suzuki
誉也 鈴木
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深見 彰
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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、低不純物濃度の珍結晶層の下層に高下111
1物濃度の埋込層を有する構造の半2I?、体基体の製
法に関する。
トランジスタやバイポーラIC,へ、IO3−IC等を
製造するにあたって、表面層が圓不純物濃度(以下、1
1′lに低めrt、cと称する。)の半導体単結晶層で
あって、その単結晶層の1111分的又は全[aiの下
層に高不純物濃度(以下、単に高濃度と称する。)の埋
込層が形成されてなるrlr?造の半導体基体が用いら
れる。従来、このような構造の引を導体基体を形成する
には、高δ姐Wの表面層が形成された半導体基板上に、
似濃度の単結晶層を気;111エビタキンヤル法により
族1空させる方法が、広く行われている。
ところが、従来の気相成長法におりる気相エピタキ/ヤ
ル成艮ゴニ楳し11、約]、 i (l Ot、’以−
にの高温の還元性雰囲気ガス(一般に水素ガス)中にて
行われることから、高濃を仄層がぞの高温プjスにさら
されるだめ、その表面から不純物が気相に離脱され、そ
の不純物が気相成長層に71イ、大してし′まうという
、いわゆるオートドーピング現象が起きていた。そのた
め、従来の気相エピタキシャル成長法等の成長法では、
低濃度の単結晶層を得ることが困か1tであるという欠
点があった。
まだ、従来、上記したオートドーピング現象を阻止する
方法として、気相成長反応領域の気圧を下げ、高濃度層
表面から離脱した不純物を、逸早く成長に開力しない領
域に移動させるようにした、いわゆる減圧エピタキシャ
ル成長法が提案されている。、しかしながら、この方法
では、気圧を下げるだめの排気装置が必要となることか
ら、装置が大形なものになってしまうとともに、その排
気装置内に反応ガスが入るため、排気装置を定期的に補
修しなければならないという欠点があった。
本発明の目的は、低濃度層の成長工程において、減圧さ
せることなくオートドーピングを阻止させることができ
、簡単な方法で高品質の低濃度層を成長形成させること
ができる半導体基体の製法を提供することにある。
本発明は、低不純物濃度の半導体基板中へ不純物を打ち
込んで高不純物濃度層を形成するにあたって、その打ち
込み深度をHi制御して上表面に低不純物濃度の被4ノ
ー膜を形成するか、あるいは、露出して形成された高不
純物濃度層を有する低不純物濃度の半導体基板上表面を
高幅1で熱処理して上表。
面に低不純物一度の被々゛11膜を形成した後、成長法
により前記半導体基体上に低不純物濃度の単結晶成長層
を形成させることにより、メートドービン      
l:、、III、。
′1 グを担止させて、高品質の低不純物単結晶層を簡単に形
成させようとするものである。
以下、本発明製法によって前記目的が達成されるlIi
由について説明する。
寸ず、前述したオートドーピング現象について、第1及
び第2図を用いて詳説する。
第1図に示すような、高濃度(例えばN” )の埋込層
2を有する低濃度の半導体基体1を形成しようとする場
合、第2図に模式的に示したように、まず低濃度の半導
体基板3の表面から、不純物4をドープしてN0埋込層
2を形成する。次に高温の還元性雰囲気ガス(例えばH
Lガス)中にて、エピタキシャルによシ低濃度の成長層
5を形成させる。このとき、不純物4aがN+埋込層2
から離脱され、成長層5に混入されてしまうのである。
このようなオートドーピングが著しい場合には、N1埋
込層2間の成長層5にも不純物がドープされてしまい、
最悪の場合N+埋込層間がつながってし壕うということ
になる。
このようなオートドーピングによシ、成長層5に不純物
が混入される度合は、高濃度層から不純物が気相に離脱
される速度と、気相中における拡散速度とに関係してい
る。つまり、雰囲気温度が高い程離脱速度が大きく、ま
だ、固相に比べて気・  相における拡散速度が著しく
大きいこと等がオートドーピングの発生原因といえる。
従って、本発明の如く、エピタキシャル成長工程におい
て、高温写囲気ガスにさらされる高濃度層の表面を、低
濃度の被覆膜で覆っておけば、高濃度層の不純物は気相
へ直接離脱されることがなくなシ、シかも、被覆膜(固
相)における拡散速度が著しく低いものであることから
、成長層に不純物を混入させるオートドーピングが、阻
IL−,されることになるのである。
なお、本発明の効果は」二記した気相エピタキシャル成
長に限られるものではなく、表面にr+%(&1度1?
ηが形成された半導体基板−Lに、低蒲1のCV l)
(C11f!+1]1Cal vak>or 1Jel
)O5目10!四法により半導体多結晶層を形成し、こ
の多結晶層を融解させて液相エピタキシャル成長させる
方法にも同様の ・効果がある。つまシ、多結晶層をレ
ーザ照射して融解させるとき、高濃度層の部分′まで融
解させるだめ、副り竹された品7亨iから多数の不純物
が、エピタキシャル成長層に浸入することがS)つたが
、低副If、cの被覆膜があれば、この被I道膜の上部
にのみ達するtA’l!解条件にで、制御すれば、ii
l述と同様不純物の拡散は被ω膜で阻止され、液相の成
]f−:層にオートドープされることがなくなる。
以下、本発明の適用芒れたA、、 14、的な実施例に
基づいて、さらにti’l’ Ir1llにi;?1明
する。
第3図ta)−1bJ−(C)に本発明の第1¥施例の
工程が示されている。
第3図(a)に示された工程において、シリコン(Si
)基板11にレジスト膜12でマスクヲ′M5シた後、
加速電圧200kV、打ち込み方向<100>にて不純
物イオン打ち込みする。これによって、表面から0.2
μm〜1.0μfT1の領域にイオンが打ち込まれN+
の埋込J@13が形成される。その濃度は最大10 ”
 cm−3程度となるが、表面から0.2μmまでの領
域の不純物濃度は、10 ” cm−”以下の低濃度に
保持\される。
次に、第3図(b)の工程にてレジスト膜12を除去し
、第3図(Clに示された工程において、気相エピタキ
シャル成長法によシ、低濃度(NiのSi成長層14を
10μnl形成する。このときN+の埋込M′13は気
相と直4y接していないので、不純物が離脱されに<<
、成長層14には殆んど不純物がオートドーピングされ
ることがない。因に本実施例により形成された半導体基
体を用いて、断面の抵抗分布及び平面方向の抵抗分布か
らオートドーピング量を調べたところ、測定することが
不可能な程少なかった。
第3図(a)−1b)−((11−(e)に本発明の第
2実施例の工程が示されている。第3図(a)−(b 
)の工程は前述したので省略する。
第3図(d)に示された工程にて、0.2μ+n I’
dの被怪膜を有するN+吐込層13の形成された半カ゛
)、体基板11上に、600tZ’のN2ガス雰囲気中
にて0.51t m厚の多結晶81層15を形成する。
つづいて第3図(e)の1一工程にて、その多結晶8皿
層15に、エネルギ密度2.5 J’ / an’のQ
−スイッチパルスビーレーザを照射する。この照射へ に、Lつて表面から約()にμmまでのSi層75稀!
1;解され、その後降温しで液相成長さぜると、不純物
を含まない単結晶成長層16をイ4することができる。
つまり、()、2μm厚の被4″J(膜があるために 
N +の狸込層13と被覆膜の一部が#lll+ I1
1’(されず、融)lITl′されなかった低濃度の被
覆膜をMin結晶として、高品質の単結晶成長層16が
形成されるのである。
なお、同工程中N+の埋込層16が高温になることがあ
るが、その時間は数10 Q II 8と極めて短く、
シかも同相の状態であることから、不純物の拡散は殆ん
ど無視することができる。
第4図(a)〜(b)に本発明の第3実施例の各工程が
示されている。
本第3実施例にて製造される半嗜体基体は、MO8形L
Siに好適々ものの例である。近年、MO8形LSIの
微細化が進むにつれ、α線による誤動作や、CM OS
 (Complemen tarY MOS )のラッ
チアップ等の問題が発生している。その解決策として、
高不純物dL度の半導体基板上に、エピタキシャル成長
された低不純物濃度の、単結晶成長層を有する半導体基
体を用いることが提案されている。
第4図(al〜(d)に示されたように、本第3実施例
はGaが添加されだsi基板上に、高純度のBi成長層
を形成させる方法である。まず、第4図(a)において
、濃度10 ” cm−3のQaが添加されだSi基板
21をドライo2、温度1250 tl?の雰囲気中で
、4時間熱処理する。この工程によ!l1表面附近のQ
aは気相中に離脱され、Si基板21表面から0.5 
It +n程度の5IWt22は10 ” cm−” 
8度の不純物一度のtl′l、結晶層となる。次に、第
4図(1))の工程にお・いて、]二工程に形成された
5i02膜23を、フッ化水素酸液で除去した徒、65
0′Cで多結晶S1層24を約0.5μlli形成する
。つづいて、第4図(C)において、7と気中址たtよ
不活性ガス雰囲気中で、エネルギWE 度2.5 J 
/ on2のQ−スイッチパルスルビーレーザを照射す
る。これによって、多結晶S’層24は、表面から約0
.6μロ1まで溶融され、低不糾1物濃11J[の)1
つ結晶81層22を種結晶として単結晶化される。この
Aへ結晶化された81層25の不紳物汐i!i度をC−
V測定により測定し/Cところ、約10 ” on−”
であり、高不純物一度層からの(3aの拡散はほとんど
牛じていないことが4′IC認きれた。
以−ヒ、本発明の実hl!i例に基づいて陵、明しでき
たが、本究明は気相・液相のエピタキシャル成長に限ら
れるものでンよなく、固相エピタキシャル成長あるいは
他の成長法にも適用可能である。また、半導体にあって
も8i に限られるものではなく、G e 、 (li
 aA S 、 (j ;11’ 、 (3a S 1
1又は他の半導体すべてに適用可能である。さらに、前
述した多結晶Si層の融解に用いだQ−スイッチパルス
レーザは、CWレーザ等の他のレーザや、電子ビーム、
ランプ父は輻射熱であってもよい。
以上説明したように、本発明によれば、高濃度層を有す
る半埼体基板上に低濃度層を形成するにあたって、不純
物のオートドーピングを阻止させることができ、高品質
の単結晶低濃度層を簡単に形成させることができるとい
う効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明法に係る半導体基体の断面構成図、第2
図はオートドーピング現象の説明図、第3図(a )−
(b )−(C)は本発明の第1実施例二同図(a )
−(b )−(d )−(e )は本発明の第2実施例
の各工程図、第4図(a)〜(d)は本発明の第3実施
例の各工程図である。 l・・・半導体基体、2.13・・・埋込層、3・・・
半導体基板、4・・・不純物、5,14,16.25・
・・成長層、11.21・・・シリコン基板、15.2
4・・・多結晶S1層。 茅 1 図 第2 図 IP3  目 (琵) 2 第4 目

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、低不純物濃度の単結晶層を露出表面層とし、該単結
    晶層の下層に高不純物濃度の埋め込み層を具えた構造の
    半導体基体の製法において、不純物打ち込み深度を制御
    して低不純物濃度の半導体基板の上表面に低不純物濃度
    の被僚膜を有する高不純物濃度層を形成した後、成長法
    により前記半導体基板上に低不純物濃度の単結晶成長層
    を形成することを特徴とする半導体基体の製法っ2、低
    不純物濃度の単結晶層をβに出表面層とし、該単結晶層
    の下層に高不純物濃度の埋め込み層を具えだ構造の半導
    体基体の製法において、露出して形成された高不純物濃
    度層を有する低不純物濃度の半導体基板上表面を高温で
    熱処理した後、成長法により前記半導体基板上に低不純
    物濃度の単結晶成長層を形成することを特徴とする半導
    体基体の製法。
JP13626282A 1982-08-06 1982-08-06 半導体基体の製法 Granted JPS5927521A (ja)

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