JPS5935425A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPS5935425A JP57145980A JP14598082A JPS5935425A JP S5935425 A JPS5935425 A JP S5935425A JP 57145980 A JP57145980 A JP 57145980A JP 14598082 A JP14598082 A JP 14598082A JP S5935425 A JPS5935425 A JP S5935425A
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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】 〔発明の技術分野〕 この発明は半導体装置の製造方法に係り、特に深いPN
接合を形成するためのアルミニウム友)の拡散に関する
〔発明の技術的背景〕
アルミニウムは、シリコン(Sl)中のP型不純物とし
ては最も大きな拡散定数りをもっている(一般に計算処
理の都合上拡散りは5で表わされ、アルミニウムは12
00℃和圧二2.5μβである。ただしhは時間の単位
である。この値はほう素(B)の約3.8倍となってい
る)0このため、A/は数10μの深いP型頭域を形成
するために広く用いられている。
この際、アルミニウムの導入方法としては、(1)ルツ
ボ法(第1図(a)) 、(2)蒸着法(第1図(b)
)、(3)イオン注入法(第1図(c))、また拡散方
法としては、(1)封管拡散法(第1図(a))、(a
真空拡散法(第1図(d))などが知られており、これ
らの導入方法及び拡散方法の組合せによりP型頭域を形
成している。
〔背景技術の問題点〕
しかしながら、これらの各方法において、アルミニウム
導入法は各々次の様な欠点がある。(1)ルツボ法は温
度、圧力によってAIの蒸気圧及びMの表面状態が変化
し、濃度の制御が困難である〇オた、(2)蒸着法は通
常A/とStの合金化を防止するためSi基板上にPo
1y−8t等の薄膜を介してAIを蒸着しこれを拡散源
としているが、濃度の制御がやはり困難である。更に、
(3)イオン注入法は導入不純物量の精密制御が可能で
あるが固溶限(2XIO”儂 )を越えるAIの導入が
不可能なため、適用が低濃度拡散(〜10 l7ca−
” )に限定甜てしまう。
また、従来の拡散法においては、(1)封管拡散法及び
(2)真空拡散法共に特殊な設備と技能が必要であり、
工程も複雑である。
〔発明の目的〕
この発明は、以上の従来技術の欠点を除去しようとして
成されたものであり、簡便で濃度制御性が良く、しかも
結晶性に優れたAIの導入が行なえる半導体装置の製造
方法を提供することを目的とするC 〔発明の概要〕 この目的を達成するため、この発明によれば、半導体基
板上にこの基板の一部もしくは全面に直接液するように
アルミナ膜を被着する工程と、アルミナ膜を介して半導
基板中にアルミニウム及びシリコンをイオン注入する工
程と、このイオン注入した半導体基板を熱処理する工程
とを具えるようにする。
〔発明の実施例〕
以下、添付図面に従ってこの発明の実施例を説する。
第2図はこの発明の実施例に係る工程図である。
この実施例によれば、結晶軸N (111)、直径76
朋、厚さ80μ、比抵抗P=100〜150Ω−CnL
のStウェーハ20を用いる。
先づ、第2図(a) K示す様1cstウェーハ加の一
生面にCVD法又はスパッタ法により101)OA7)
アルミナ(AII、oa)膜2】を被着する。
次に、A40s膜21を介して、第2図(b)vc示す
様にSiウェーハ茄中にAI及びStのイオン注入四を
行う。イオン注入の条件は、AII: 0.5〜5 X
 10”ffi”<150 KeV) 、 Sl : 
10′s〜10′6cm−” (150KeV) トし
たOAlとSiは質量数が近いため、同一エネルギ〜 
(150KeV)でイオン注入した場合ピーク位置はほ
ぼ等しくなる0尚、ドーズ量Qy = 5 X LCI
’論−′の場合、注入後のピークa度は約5 X 40
”c+n−”となり既に固溶限(2X10”cWL″″
2)を越えている。
ここで、更に開管拡散法により、第2図(c)に示す様
に、1200’C= 60時間の拡散をN!雰囲気中で
行なった結果、Pa =加Ω/口、接合深さ約100μ
のPN接合ハが得られた。ただし、AI;v)1゛−ズ
蛮%4=5X1014cIn(150KeV)−91の
ドーズ量Qsi=IX10”crrL(150KeV)
である。
この様な方法によれば、第3図に示す様に、AIの固溶
限を増大させることができることが分かった。すなわち
、kAの固溶限をAIのドーズ量と電子顕微鏡によるい
わゆるTEM観察による結晶欠陥密度から決定したのが
、第3図に示すStのドーズ量と固溶限との関係である
。これによればドーズ量Qsi = 1 x 10”7
−”のときAIの固溶限は約7X10’−であり、ドー
ズi Qsi= I X 10”crIL  のとき固
溶限は約3 X 10”m−”であり、前述の従来値(
2X 10”(雇−3)に比べて増大し、高濃度の無欠
陥拡散がこの発明によって可能であることが確認できる
また、この実施例に係る半導体装置は、次の様な実験に
よってAIのアウトディフュージョン防止効果を確認す
ることができた。すなわち、Si基板上に100OAの
A/gon膜を被着したサンプル上にそれぞれ純A/を
被着したウェーハ(5)及びAI −81合金な被着し
たウェーハ(B)をサンプルとして、これらを1200
’l1llA60時間窒素N2中で熱処理した後7mm
口の小部分に分割してリーク電流を測定する。IOVの
バイアス電圧をかけ1μA以上のリーク電流が流れたも
のを不良品としてカウントし、アウトディフュージョン
阻止能力を比較したのが第4図である。同図によれば、
サンプルA (1)の良品率78%に対してサンプルB
(Al−8t)の良品率98係と大幅な改善が見られ、
SlがA−/gos膜中の拡散を抑制することが確認さ
れた。
〔発明の効果〕
この発明は、81基板中にA i !03膜を介してA
I及びStをイオン注入した後開管拡散によってPN接
合を形成することにより、簡便で制御性の良いAIの導
入が行なえる半導体装置の製造方法を提供することがで
きる。また、Mと同時にSiケ注入することにより、 
A10Si中での固7a限を増大させると共に、Sl再
結晶化の際の關析核としてAIの偏析を制御し結晶性を
改善することができる。更に、A II 5OaX’t
 AAのアウトディフュージョン防止膜として用いるが
、SiはA lx O3中のA/拡散を制御しAAtO
s膜のA/拡散阻止能力を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のAIの導入法及び拡散法を示す図、第2
区はこの発明の実施例を示す工程図、第3図はこの発明
によりAIの固溶限が増大することを示す説明図、第4
図はこの発明によりアウトディフュージョンが防止され
ることを示す説明図である。 加・・・S1ウエーハ、2]・・・A/!α膜、η・・
・イオン注入、田・・・PN接合。 出願人代理人   猪  股     清馬3図 第4図 手続補正書 昭和団年8月l?日 特許庁長官   若 杉 和 夫 殿 1、事件の表示 昭和57年特許願第145980号 2、発明の名称 半導体装置の製造方法 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 (307)東京芝浦電気株式会社

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、半導体基板の一生面にアルミナ膜を積層被着する工
    程と、前記アルミナ膜を介して半導体基板中にアルミニ
    ウム及びシリコンをイオン注入する工程と、このイオン
    注入した半導体基板を熱処理する工程とを具えて成る半
    導体装置の製造方法。 2、特許請求の範囲第1項記載の方法において、前記ア
    ルミナ膜の厚さは100OA まで積層被着する様にし
    て成る半導体装置の製造方法。 3、特許請求の範囲第1項又は第2項記載の方法におい
    て、前記イオン注入は150KeVTアルミニウムを0
    .5757−5X10 まfc’/す’ 7 lx 1
    0 ” 〜101@cIrL−”だけ注入して行うよう
    にして成る半導体装置の製造方法。 4、特許請求の範囲第1項乃至第3項のいずれかに記載
    の方法において、前記熱処理は開管拡散であるようにし
    て成る半導体装置の製造方法05、特許請求の範囲第4
    項記載の方法において、前記開管拡散による熱処理は窒
    素ガスをもって1200℃、60時時間性するようにし
    て成る半導体装置の製造方法。
JP57145980A 1982-08-23 1982-08-23 半導体装置の製造方法 Granted JPS5935425A (ja)

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