JPS61128520A - 不純物拡散方法 - Google Patents

不純物拡散方法

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JPS61128520A
JPS61128520A JP59248795A JP24879584A JPS61128520A JP S61128520 A JPS61128520 A JP S61128520A JP 59248795 A JP59248795 A JP 59248795A JP 24879584 A JP24879584 A JP 24879584A JP S61128520 A JPS61128520 A JP S61128520A
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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】 〔産業上の利用分野］ 本発明は、不純物拡散方法に関し、特に、ＧａＡｓ（ガ
リウム・砒素）等の化合物半導体を用いた半導体装置が
実用化されてきており、このような化合物半導体装置を
製造するに際して、基板に対して選択的に不純物拡散を
行うことが必要とされる′　ことがある。
例えば、第４図において、ＧａＡｓ基板２１上に５ｉ０
２絶縁膜２２をＣ’ＶＤ法等により被着形成し、フォト
エツチング処理等により拡散窓部２３を形成し、このＳ
　ｉ　Ｏｚ絶縁膜２２を選択拡散マスクとしてＺｎ　（
亜鉛）等の不純物をＧａＡｓ基板２１に拡散して拡散領
域２４を形成している。このとき、拡散窓部２３周辺の
５ｉＣｈ膜２２とＧａＡｓ基板２１との界面においては
、上記不純物が横方向ｆこ比較的長い距離にわたって拡
散されてしまうようないわゆる異常拡散が生じ、拡散領
域２４の寸法制御が困難になるという欠点を有している
。ここで上記横方向の異常拡散とは、第４図に８いて、
基板との界面近傍における横方向の拡散距離Ｘと縦方向
の拡散深さｙとの比α、すなわち、が１より大きいこと
を意味し、上記５１０２膜２２の場合に、αは４程度あ
るいはそれ以上となってしまう。
これは、選択拡散マスクとして５１０２膜を用いた場合
のみならず、ＰＳＧ（燐シリケート・カラス）膜を用い
た場合や、通常の方法でＳ　ｒ　３　Ｎ４膜（シリコン
窒化膜）を被着形成した場合にも、上記横方向の異常拡
散が生じ、従来においてパターン寸法精度を要求される
不純物選択拡散は出来ないのが常識とされていた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
すなわち、従来においては、ＧａＡｓ等の化合物半導体
基板にＺｎ等の不純物を選択拡散しようとすると、上述
のような横方向の異常拡散が生じてしまい、パターン精
度が低下するという欠点があった。
そこで本発明は、上記横方向の異常拡散を抑え、化合物
半導体に対しても不純物の選択拡散を高いパターン精度
で可能とするような不純物拡散方法の提供を目的とする
。
〔問題点を解決するための手段〕
本件発明者等は、上記目的を達成せんものと鋭意研究の
結果、選択拡散マスクに含まれる酸素が原因により化合
物半導体と拡散マスクとの界面に変質層が形成され、こ
の酸素を含む変質層が上記横方向の異常拡散を起こす最
も大きな原因であることを解明するＣとによって本発明
を完成したものである。
すなわち、本発明に係る不純物拡散方法の特徴は、例え
ばＧａＡｓ等の化合物半導体基板に選択的にＺｎ等の不
純物を拡散する方法において、拡散マスクと上記化合物
半導体基板との界面における酸素含有層の厚さを２０尺
以下とした上記拡散マスクを用いて不純物拡散を行うこ
とである。
〔作用〕
このように、上記拡散マスクと化合物半導体基板との界
面における酸素含有層の厚みを２０Ａ以下に抑えること
により、上記横方向の異常拡散が防止され、パターン精
度を高く保ったまま不純物を選択拡散することが可能と
なる。
〔実施例〕
以下、本発明に係る不純物拡散方法の好ましい実施例に
ついて図面を参照しながら説明する。
先ず、本発明の実施例は、化合物半導体の一例であるＧ
ａＡｓ　（ガリウム・砒素）基板に対してＺｎ（亜鉛）
を選択拡散する場合を想定しているか、この他種々の■
−■族あるいは■−■Ｈ等の化合物半導体の基板に種々
の不純物を選択拡散する場合も同様であることは勿論で
ある。
第１図において、いわゆる前処理の施されたＧａＡｓ基
板１に対して、基板表面に存在する酸素含有層の厚みを
２０λ以下に抑えなから８ｉＮ（窒化シリコン）層２お
よびＳ」０２層３をこの順に被着形成する。
ここで、上記前処理は、例えば、アセトン、トリクロル
エチレン、アセトン、アルコールにてそれぞれ５分間程
度ずつ超音波洗浄し、水洗し、ＫＯＨ（水酸化カリウム
）溶液にてエノチンク処理すること等により行われる。
そして、この前処理を施したＧａＡｓ基板１については
、例えば、空気との接触時間が長いと表面に自然酸化膜
が形成されてしまうため、このような酸化膜の形成を極
力避けるようにして、ＳｉＮ層２を被着形成する。この
ときのＳｉＮ層２の形成は、プラズマＣＶ、Ｄ法により
行うことが好ましい。
次に、ＳｉＮ層２上２上１０層３は、必要に応じて設け
ればよく、この５ｉＯｚ層３を選択拡散マスクとする場
合には、上記ＳｉＮ層２の膜厚を数十λ程度以上、例え
ば５０Ａとし、Ｓ　ｉＯｚＯ２Ｏ３厚をまた、第２図に
示すように、ＳｉＮ層４のみを用い、５ｒＯｚ層を用い
ない場合には、ＳｉＮ層４の膜厚を数百〜数千へ、例え
ば２０００Ａとすればよい。
次に、拡散のための窓部５をフォトリンクラフィ技術等
により形成し、５ｉＣｈ　層３′Ｊ６よび８ｉＮ層２（
あるいはＳｉＮ層４のみ）をマスクとして、不純物、例
えばＺｎをＧａＡｓ基板１の表面より拡散し、拡散領域
６を形成する。
ここで第３図は、本実施例の拡散処理を行うために用い
られる拡散装置の一例を示している。この第３図におい
て、拡散不純物をＺｎとし、このＺｎ源として有機金属
の（ＣｚＨｓ　）　２　Ｚｎ　　いわゆるＤＥＺｎ（ジ
エチル亜鉛）を用いている。このＤＥＺｎが収容された
２°Ｃの恒温槽１１内にＨ２カス　・を導入していわゆ
るバブリングすることにより、ＤＥＺｎ　を反応管１０
に運んでいる。また、Ａｓ）Ｉ３（アルシン）ガスボン
ベ１２からのＡｓＨ３カスは、Ｈ２ガスと混合され、Ｈ
２ヘースの２９６　ＡｓＨａカスとして反応管１０に送
っている。これらのＤＥＺｎ流量忘よびＡｓＨａ流量は
、流量制御装置１３によってそれぞれ例えば３０ｃｃ／
分に調整されており、反応管１０内の基板表面の線速を
例えば約１４ｃｍ／秒としている。また、反応管１０内
部における拡散温度を例えば６００℃としている。この
ような条件においては、基板表面近傍の濃度が２〜３Ｘ
１０Ｃｍ　　となり、拡散係数は７×１０ｃｍ”／’秒
という値が得られる。なお、反応管１０からの排気ガス
は、例えばオイル・トラップ１４、焼却室１５、冷却器
１６等を介して排出される。
このようにして不純物、例えば３口をＧａＡｓ基板１に
拡散した場合には、前述のような異常拡散が生ずること
はない。すなわち、このときの拡散領域６の基板界面近
傍における横方向の拡散距離Ｘと縦方向（深さ方向）の
拡散深さｙとの比α（＝ｘ／ｙ）は、０．５〜１程度と
なり、パターン寸法積置を要求される不純物選択拡散も
可能となる。
ところで、上記ＳｉＮ層の場合、膜質および膜の純度、
特に酸素含有量が屈折率と関連している。
上記異常拡散を防止するための条件としては、ＳｉＮ層
の屈折率が２．０土０．０７以内とすることが必要であ
り、このときの酸素含有層の厚みは２０Ａ以下となる。
また、上記屈折率は、２．０±０，０５とすることが好
ましく、さらに好ましくは２．００±０．０３以内とす
ることである。
このような酸素含有量の少ないＳｉＮ層を得るための一
例としては、ＳｉＮ層を被着形成する前のＧａＡｓ基板
に対し、Ｈ２ガス雰囲気中でプラズマ放電を行いながら
アニール処理（例えば８５０℃。
１５分）することにより、ＧａＡｓ基板表面に存在して
いた酸化膜を還元して減少させることが挙げられ、さら
に、ＳｉＮ層をプラズマＣＶＤ法により被着形成するこ
とで、ＧａＡｓ基板との界面の酸素含有層を極めて薄く
できる。
〔発明の効果〕
本発明に係る不純物拡散方法によれば、ＧａＡｓ等の化
合物半導体の基板に対して、従来のような異常拡散を生
ずることなく選択拡散処理を施すことができ、パターン
寸法精度の高い不純物選択拡散が行える。
【図面の簡単な説明】
第１図および第２図はそれぞれ本発明の互いに異なる実
施例を説明するための断面図、第３図は本発明の不純物
拡散に使用される拡散装置の一例を示すブロック系統図
、第４図は従来例を説明するための断面図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 　化合物半導体基板に選択的に不純物を拡散する方法に
    おいて、拡散マスクと上記化合物半導体基板との界面に
    おける酸素含有層の厚さを２０Å以下とした上記拡散マ
    スクを用いて不純物拡散を行うことを特徴とする不純物
    拡散方法。
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