JPS5935425A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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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。
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
。
接合を形成するためのアルミニウム友)の拡散に関する
。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
。
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。
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。
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。
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。
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
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)
- 【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。
Priority Applications (4)
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---|---|---|---|
JP57145980A JPS5935425A (ja) | 1982-08-23 | 1982-08-23 | 半導体装置の製造方法 |
US06/525,484 US4515642A (en) | 1982-08-23 | 1983-08-22 | Method of forming deep aluminum doped silicon by implanting Al and Si ions through alumina layer and device formed thereby |
DE8383108255T DE3380237D1 (en) | 1982-08-23 | 1983-08-22 | Method of producing a semiconductor device by ion-implantation and device produced by the method |
EP83108255A EP0103767B1 (en) | 1982-08-23 | 1983-08-22 | Method of producing a semiconductor device by ion-implantation and device produced by the method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP57145980A JPS5935425A (ja) | 1982-08-23 | 1982-08-23 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPS5935425A true JPS5935425A (ja) | 1984-02-27 |
JPS6256653B2 JPS6256653B2 (ja) | 1987-11-26 |
Family
ID=15397409
Family Applications (1)
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JP57145980A Granted JPS5935425A (ja) | 1982-08-23 | 1982-08-23 | 半導体装置の製造方法 |
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EP (1) | EP0103767B1 (ja) |
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-
1982
- 1982-08-23 JP JP57145980A patent/JPS5935425A/ja active Granted
-
1983
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- 1983-08-22 US US06/525,484 patent/US4515642A/en not_active Expired - Lifetime
- 1983-08-22 DE DE8383108255T patent/DE3380237D1/de not_active Expired
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EP0103767B1 (en) | 1989-07-19 |
EP0103767A2 (en) | 1984-03-28 |
EP0103767A3 (en) | 1986-06-11 |
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