JPS60153119A - 不純物拡散方法 - Google Patents

不純物拡散方法

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JPS60153119A
JPS60153119A JP59008795A JP879584A JPS60153119A JP S60153119 A JPS60153119 A JP S60153119A JP 59008795 A JP59008795 A JP 59008795A JP 879584 A JP879584 A JP 879584A JP S60153119 A JPS60153119 A JP S60153119A
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electrode plate
impurity
immersed
lower electrode
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Yasukazu Seki
康和 関
Noritada Sato
則忠 佐藤
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Fuji Electric Corporate Research and Development Ltd
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    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
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    • H01L21/22—Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities
    • H01L21/225—Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities using diffusion into or out of a solid from or into a solid phase, e.g. a doped oxide layer
    • H01L21/2251—Diffusion into or out of group IV semiconductors
    • H01L21/2254—Diffusion into or out of group IV semiconductors from or through or into an applied layer, e.g. photoresist, nitrides
    • H01L21/2255—Diffusion into or out of group IV semiconductors from or through or into an applied layer, e.g. photoresist, nitrides the applied layer comprising oxides only, e.g. P2O5, PSG, H3BO3, doped oxides

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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】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、半導体不純物拡散方法に関する。
〔従来技術とその問題点〕
半導体基体の表面から不純物を拡散させる方法には、ま
ず第１に所望不純物を含む液体中に半導体基体を浸漬さ
せた後乾燥させ、これを不純物のいられている熱拡散法
やイオン注入法などがある。
半導体プロセスでは、不純物拡散方法が重要なプロセス
のひとつであり、プロセス技術は現在相当の水準に達し
ていると云える。たとえば、不純物の濃度制御やまた不
純物の拡散の深さな′どの制御も、現在ではそれ程困難
なものではなくなつ゛ている。
しかし現在用いられている上記方法は、いずれも８００
℃〜１２００℃の高温プロセスを用いるもので、高温プ
ロセスにより著しくその特性を劣化させてしまう半導体
素子には使用出来なかった。また高温プロセスは、温度
上昇及び温度下降などプロセス時間を多く要するばかり
でなく、その装置も大がかりなものとなり、かつまた使
用エネルギーも相当大きなものとなると云う様々な欠点
を有していた。さらに、最近ではＭＯＳデバイスや三次
元素子などの作製から、極薄の不純物層形成の要求が出
始めている。これに対処しつるには、従来のような熱拡
散法や、イオン注入方法では拡散深さが深すぎて、余り
良い方法とは云えない。
〔発明の目的〕
本発明は以上の点を考慮してなされたもので。
極めて簡便なプラズマ発生装置を用いて、低温で、しか
も再現性よく、極薄の不純物層を形成する方法を提供す
ることを目的とする。
〔発明の要点〕
本発明は、所望不純物を可溶性、ｉｓ発件のよい液体に
希釈し、その溶液中に半導体を浸漬させて乾燥させ、そ
の後不活性ガスプラズマ中に晒し、半導体中に３００℃
以下の低温で不純物を表面層に拡散させようとするもの
である。
〔発明の実施例〕
実施例１　、 第１の実施例として、シリコンウェハーにリン−′ を不純物として拡散させる方法について述べる。
不純物源としてリン酸を使用する。このリン酸を可溶性
、揮発性のよい液体、例えばメチルアルコール、エチル
アルコール、純水などに体積比０．０１／１０００−１
０／１０００の割合で希釈溶解させる。
次にこのリン酸の溶解液中にシリコンウェハーを浸漬さ
せた後、これを乾燥させる。したがって、リン酸溶解液
のアルコール分または水分が蒸発して一定量のリン酸が
シリコンウェハ上に刺着することになる。この方法Ｊど
よれば一常に一定量の不純物を付着させることが出来る
。例えば直径４゜卸φ、３００μｍのシリコンウェハー
　１枚に約０．０７ｃｃのリン酸を含んだ溶液が付着す
る。
次に、第１図に示すように、前述のようにして得られた
シリコンウェハーｌを反応槽２内の下部電極板３上に載
置する。反応槽２内を排気系５にて１０　’Ｔｏｒｒ以
下まで排気し、ヒータ１１を用いて下部電極板３を３０
０℃に加熱する。１２はヒータ用電源である。その後ア
ルゴンがスボンベ８からガス流針調整バルブｌＯを通し
て反応槽２内にアルゴンを流入させる。ここで９はガス
流量計、１４は減圧弁である。排気量調整バルブ６で排
気量を調整し、真空計１３で０．２〜０．７’ｌ’ｏｒ
ｒを確認した後、上部電極板４と下部電極板３の間に直
流電源ワを用いて４００〜１００ＯＶを印加し、両電極
３゜４間にグロー放電を発生させる。その結果シリコン
ウェハー１中にリンが拡散する。このようにリン拡散が
行われる理由は不詳であるが、次のとおりではないかと
推察する。即ち下部電極板３のすぐ上部には電界の極め
て強い部分が生じ、載置したシリコンウェハー１はアル
ゴンプラズマに晒されることになる。このためＡｒ　イ
オンがシリコンウェハー表面に作用し、表面に付着した
リンをシリコン内部に拡散させるのである。
イオンｅマイクロ・アナライザを用いて、シリコン中へ
のリンの侵入状態を調べた。第２図はその結果を示すも
ので、横軸にシリコン表面から内部への深さ、縦軸にリ
ン濃度をとっている。曲線■は、体積比１０／１０００
のリン酸／メチルアルコール溶液に浸漬した後、２時間
にわたり上述したプラズマプロセスを行ったシリコンウ
ェハーにおけるそして■は体積比０．０１／　１０００
のリン酸／メチルアルコールの溶液に浸漬させた後、同
一時間プラズマプロセスを行ったシリコンウェハーにお
ける不純物分布である。このようにシリコンウェハー中
にリンが侵入する結果、リン侵入領域は強いｎｆｉを示
す。
実施例２ 第２の実施例として、ボロンを不純物としてシリコンウ
ェハー中に拡散させる方法について述べる。
不純物源としてホウ酸を使用する。このホウ酸を可溶性
、揮発性のよい液体１例えばメチルアルコール純水など
に体積比０．０１　／　１０００〜１０／１０００の割
合で希釈溶解させる。次にこのホウ酸の溶解液中にシリ
コンウェハーを浸漬させた後、これを乾燥させる。した
がってホウ酸溶解液のアルコール分または水分が蒸発し
て、一定量のホウ酸がシリコンウェハ上に付着すること
になる。この方法によれば常に一定量の不純物を付着さ
せることが出来る。例えば直径４０ｍφ、　３００１１
ｍのシリコンウェハ１枚に約０．０６ｃｃのホウ酸を含
んだ溶液が付着するＯ このようにして得たシリコンウェハーを実施例１で述べ
たようにアルゴンプラズマ中に晒し、表面からシリコン
内部にボロンを拡散させる。イオン・マイクロ・アナラ
イザを用いてシリコン中のボロンの拡散について調べる
と第３図のようになる。第３図中曲線■及び＠は、それ
ぞれ体積比１０／１０００と０．０１　／１０００のホ
ウ酸／メチルアルコール溶液に浸漬させた後、２時間に
わたり前述したプラズマプロセスを行ったシリコンウェ
ハーを調べたものである。このようにシリコンウェハー
中にボロンが拡散している様子がわかる。この結果、ボ
ロン拡散領域は強いｐ　２！１１を示す。
〔発明の効果〕
本発明による不純物拡散方法は、所望不純物を可溶性、
揮発性のよい液体に希釈し、その溶液中に半導体基体を
浸漬した後乾燥させ、次に不活性ガスプラズマ中にその
シリコンウェハーを晒し、所望不純物をシリコン中に拡
散するもので、特に３００℃以下の低温プロセスである
ことから１）装置が従来の１０００℃以上の熱拡散方法
のものより極めて簡単になること、 ２）プロセス時間が炒縮出来ること、 ３）熱的な欠陥をシリコンウェハーに与えることがＩな
いこと などその効果は゛大きい。
また不純物を希釈する濃度を変えることで、所望不純物
拡散濃度を得るこさが容易、即ち濃度制御が容易である
ことも大きな効果である。さらに最近要望の強まってい
る椿薄の拡散層（〜０．１μｍ前後）を容易に形成しう
るためＭＯ８素子や、三次元素子などの作製にも用いる
ことが可能である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明により不純物を拡散させるためのプラズ
マ発生装置の構成図、第２図および第３図は本発明によ
る不純物拡散方法によるシリコン中の拡散不純物濃度を
示す線図である。 １・・・不純物付着後のシリコンウェハー、２・・・反
応槽、５・・・排気系、７・・・直流電源、８・・・ア
ルゴンガスボンベ。 ″・２＼ ・　１１ （（Ｊｒ・１．５　二　山　しＪ　、ρ箒１．−／ｑ、
１０ ′Ａ−１（２） 淫ご　（わ 才２区 才３区

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １）所望の不純物を、可溶性、揮発性のよい液体に希釈
    し、その溶液中に半導体基体を浸漬し苑後乾燥させ、次
    に不活性ガスプラズマ中に、該半導体基体を晒し、所望
    不純物を該半導体基体中に拡散せしめることを特徴とす
    る不純物拡散方法。
JP59008795A 1984-01-20 1984-01-20 不純物拡散方法 Pending JPS60153119A (ja)

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