JPS6117134B2 - - Google Patents
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- JPS6117134B2 JPS6117134B2 JP5806478A JP5806478A JPS6117134B2 JP S6117134 B2 JPS6117134 B2 JP S6117134B2 JP 5806478 A JP5806478 A JP 5806478A JP 5806478 A JP5806478 A JP 5806478A JP S6117134 B2 JPS6117134 B2 JP S6117134B2
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Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はAl（アルミニウム）の選択拡散方法
に関し、制御良く短時間で均一なAlの選択拡散
を可能とるもので、シリコン基板上に形成した
Alを構成元素として含む絶縁膜、例えば酸化ア
ルミニウム（Al2O3）や窒化アルミニウム（AlN）
等からノツクオン注入により、シリコン基板内に
Al原子を導入し、この導入層からAl原子をシリ
コン基板内部に拡散する拡散方法を特徴とするも
のである。
に関し、制御良く短時間で均一なAlの選択拡散
を可能とるもので、シリコン基板上に形成した
Alを構成元素として含む絶縁膜、例えば酸化ア
ルミニウム（Al2O3）や窒化アルミニウム（AlN）
等からノツクオン注入により、シリコン基板内に
Al原子を導入し、この導入層からAl原子をシリ
コン基板内部に拡散する拡散方法を特徴とするも
のである。
シリコンに対するＰ型不純物として、Alは通
常用いられるＢ（ホウ素）に比べて拡散速度が速
く、共有結合半径がシリコンのそれに近く、結晶
歪や欠陥を生成しにくいなどの長所がある。
常用いられるＢ（ホウ素）に比べて拡散速度が速
く、共有結合半径がシリコンのそれに近く、結晶
歪や欠陥を生成しにくいなどの長所がある。
しかし、Alは酸素、水蒸気と反応し易く、反
応生成物である酸化アルミニウムは安定でAlの
蒸気圧が小さくシリコン基板へ拡散しにくい。さ
たAlは、酸化物と反応して安定な酸化アルミニ
ウムを形成したり、SiO2膜を容易に拡散透過す
るなどの性質を有し、従来選択拡散は困難である
という欠点を有していた。そこでAlを選択拡散
する為に、拡散領域に選択的にAl膜を被着し、
500〜700℃の温度で加熱し、Alとシリコンとの
合金層を形成してから高温で加熱拡散する方法が
行なわれている。しかし、この方法では、Alと
シリコンの合金反応が均一に行なわれないため、
シリコン表面が荒れかつ拡散層が不均一になり易
いという欠点があつた。
応生成物である酸化アルミニウムは安定でAlの
蒸気圧が小さくシリコン基板へ拡散しにくい。さ
たAlは、酸化物と反応して安定な酸化アルミニ
ウムを形成したり、SiO2膜を容易に拡散透過す
るなどの性質を有し、従来選択拡散は困難である
という欠点を有していた。そこでAlを選択拡散
する為に、拡散領域に選択的にAl膜を被着し、
500〜700℃の温度で加熱し、Alとシリコンとの
合金層を形成してから高温で加熱拡散する方法が
行なわれている。しかし、この方法では、Alと
シリコンの合金反応が均一に行なわれないため、
シリコン表面が荒れかつ拡散層が不均一になり易
いという欠点があつた。
また、シリコン基板にイオン注入法によつて
Al+イオンを打ち込み、Alのドーピング層を形成
する方法も行なわれている。しかしながら、Al
を深く拡散させる場合、例えば、100μｍの深さ
で平均濃度1017／cm3のＰ型領域を形成するために
は1015〜1016／cm2程度のイオン注入量を必要と
し、このような高濃度イオン注入による方法は、
Alイオンビーム形成の効率が良くないため、注
入時間が多くかかること、また、Alが拡散時に
アウト拡散し易いこと、マスクであるSiO2膜を
透過して所定領域以外に拡散が行なわれ選択拡散
を不完全にするという欠点がある。更に、シリコ
ン基板にイオン注入されたAlを拡散する場合、
例えば1100℃以上の温度で通常行なわれるが、シ
リコン基板表面の荒れを防止するため、拡散の開
始直後に酸素ガス雰囲気でシリコンにSiO2膜を
形成したからドライブインをしなければならな
い。しかし、AlのSiO2−Si系における偏析係数
は10-3程度と著しく小さいため、ドライブイン過
程中にSi基板上のSiO2膜中に吸収されシリコン基
板内のAlの濃度が著しく低下するという問題点
がある。
Al+イオンを打ち込み、Alのドーピング層を形成
する方法も行なわれている。しかしながら、Al
を深く拡散させる場合、例えば、100μｍの深さ
で平均濃度1017／cm3のＰ型領域を形成するために
は1015〜1016／cm2程度のイオン注入量を必要と
し、このような高濃度イオン注入による方法は、
Alイオンビーム形成の効率が良くないため、注
入時間が多くかかること、また、Alが拡散時に
アウト拡散し易いこと、マスクであるSiO2膜を
透過して所定領域以外に拡散が行なわれ選択拡散
を不完全にするという欠点がある。更に、シリコ
ン基板にイオン注入されたAlを拡散する場合、
例えば1100℃以上の温度で通常行なわれるが、シ
リコン基板表面の荒れを防止するため、拡散の開
始直後に酸素ガス雰囲気でシリコンにSiO2膜を
形成したからドライブインをしなければならな
い。しかし、AlのSiO2−Si系における偏析係数
は10-3程度と著しく小さいため、ドライブイン過
程中にSi基板上のSiO2膜中に吸収されシリコン基
板内のAlの濃度が著しく低下するという問題点
がある。
本発明は、上記従来例の欠点に鑑みてなされた
もので、酸化アルミニウムや窒化アルミニウム等
のAlを含む絶縁膜がSiO2膜と比較して、Alの偏
析現象が少ない点に着目し、Alを構成元素に含
む絶縁膜をシリコン基板上に選択的に接触形成
し、さらに重イオンビームを照射してAlを基板
にノツクオン注入した後、ノツクオン領域から
Alを拡散して、Alの選択拡散を実現するもので
ある。
もので、酸化アルミニウムや窒化アルミニウム等
のAlを含む絶縁膜がSiO2膜と比較して、Alの偏
析現象が少ない点に着目し、Alを構成元素に含
む絶縁膜をシリコン基板上に選択的に接触形成
し、さらに重イオンビームを照射してAlを基板
にノツクオン注入した後、ノツクオン領域から
Alを拡散して、Alの選択拡散を実現するもので
ある。
以下、本発明の実施例を図面と共に説明する。
第１〜４図は本発明の一実施例のAlの選択拡
散を示す工程図である。第１図に於て１は例えば
ｎ形（100）40〜60Ωcmのシリコン基板で、２は
シリコン基板１をWet酸化して形成した約１μｍ
の膜厚を有するSiO2膜であり、３は前記SiO2膜
２を通常のホトエツチング法で選択的に除去し形
成した拡散窓である。しかるのち、第２図に示す
ごとくこの拡散窓３を覆つて全面に、Alを含む
絶縁膜４例えば酸化アルミニウム（Al2O3）を反
応性スパツタリング法1000Å〜2000Å程度の膜厚
に形成する。しかる後、ホトエツチング法を用い
て、酸化アルミニウムがシリコン基板に接触して
いる領域を残して選択的に酸化アルミニウムを除
去する。この際、酸化アルミニウムのエツチング
液として、三酸化クロムとリン酸と水の混合液を
80℃に熱した液を用いればよい。しかる後、第３
図のごとく例えば、150KeVのエネルギーで１×
1016／cm2Ar+（アルゴンイオン）等の重イオン５
を注入をすることにより、シリコン基板１内に
Al原子をノツクオン導入し、Al原子のノツクオ
ン層６を形成する。この時、シリコン基板１内に
は1015／cm2以上のAlが導入されることになる。
散を示す工程図である。第１図に於て１は例えば
ｎ形（100）40〜60Ωcmのシリコン基板で、２は
シリコン基板１をWet酸化して形成した約１μｍ
の膜厚を有するSiO2膜であり、３は前記SiO2膜
２を通常のホトエツチング法で選択的に除去し形
成した拡散窓である。しかるのち、第２図に示す
ごとくこの拡散窓３を覆つて全面に、Alを含む
絶縁膜４例えば酸化アルミニウム（Al2O3）を反
応性スパツタリング法1000Å〜2000Å程度の膜厚
に形成する。しかる後、ホトエツチング法を用い
て、酸化アルミニウムがシリコン基板に接触して
いる領域を残して選択的に酸化アルミニウムを除
去する。この際、酸化アルミニウムのエツチング
液として、三酸化クロムとリン酸と水の混合液を
80℃に熱した液を用いればよい。しかる後、第３
図のごとく例えば、150KeVのエネルギーで１×
1016／cm2Ar+（アルゴンイオン）等の重イオン５
を注入をすることにより、シリコン基板１内に
Al原子をノツクオン導入し、Al原子のノツクオ
ン層６を形成する。この時、シリコン基板１内に
は1015／cm2以上のAlが導入されることになる。
この後、上記Al原子のノツクオン層６を拡散
源として、1000℃以上例えば1100℃の温度で乾燥
窒素雰囲気中でAlを拡散して第４図のごとくＰ
型拡散層７を形成する。
源として、1000℃以上例えば1100℃の温度で乾燥
窒素雰囲気中でAlを拡散して第４図のごとくＰ
型拡散層７を形成する。
以上の方法によれば、ノツクオン導入により均
一で制御性良いAlノツクオン層を形成でき、
Al2O3膜はSiO2膜に比してAlの偏析現象が少ない
ので、Alがシリコン基板からアウト拡散してシ
リコン基板中のAl濃度が減少することを軽減で
きる。さらにAlはSi中の拡散係数がＢ（ボロン）
のそれに比べて一桁大きいことが知られており、
本発明によるAlの選択拡散法を用いることは、
Ｂを用いたＰ形領域形成法に比べて同一深さの拡
散層を得るための拡散時間を大幅に短縮すること
ができるため工業的に大きな効果を有する。なお
Alを含む絶縁膜としてはAl2O3の他にAlN膜も同
様に用いられることは言うまでもない。
一で制御性良いAlノツクオン層を形成でき、
Al2O3膜はSiO2膜に比してAlの偏析現象が少ない
ので、Alがシリコン基板からアウト拡散してシ
リコン基板中のAl濃度が減少することを軽減で
きる。さらにAlはSi中の拡散係数がＢ（ボロン）
のそれに比べて一桁大きいことが知られており、
本発明によるAlの選択拡散法を用いることは、
Ｂを用いたＰ形領域形成法に比べて同一深さの拡
散層を得るための拡散時間を大幅に短縮すること
ができるため工業的に大きな効果を有する。なお
Alを含む絶縁膜としてはAl2O3の他にAlN膜も同
様に用いられることは言うまでもない。
第１〜４図は本発明の一実施例にかるAlの選
択拡散を示す工程断面図である。 １……ｎ型シリコン基板、２……SiO2膜、３
……Al拡散窓、４……Al2O3膜、５……Ar+イオ
ンビーム、６……ノツクオンAl原子層、７……
AlによるＰ型拡散層。
択拡散を示す工程断面図である。 １……ｎ型シリコン基板、２……SiO2膜、３
……Al拡散窓、４……Al2O3膜、５……Ar+イオ
ンビーム、６……ノツクオンAl原子層、７……
AlによるＰ型拡散層。
Claims (1)
- １ 半導体基板の一主面に絶縁被膜を選択的に形
成する工程と、前記半導体基板全面にAlを構成
元素として含む絶縁膜を形成する工程と、前記
Alを含む絶縁膜が前記半導体基板と接する領域
を残して前記Alを含む絶縁膜を選択的に除去す
る工程と、重イオンをイオン注入してAl原子を
前記半導体基板内にノツクオン注入する工程と、
前記絶縁膜を残した状態で所定時間加熱して前記
ノツクオンAl原子を拡散する工程とを備えたこ
とを特徴とするアルミニウムの選択拡散方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5806478A JPS54149463A (en) | 1978-05-15 | 1978-05-15 | Selective diffusion method aluminum |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5806478A JPS54149463A (en) | 1978-05-15 | 1978-05-15 | Selective diffusion method aluminum |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS54149463A JPS54149463A (en) | 1979-11-22 |
| JPS6117134B2 true JPS6117134B2 (ja) | 1986-05-06 |
Family
ID=13073471
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5806478A Granted JPS54149463A (en) | 1978-05-15 | 1978-05-15 | Selective diffusion method aluminum |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS54149463A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8163635B2 (en) | 2009-12-07 | 2012-04-24 | Sen Corporation | Manufacturing method of semiconductor device |
| JP2012160570A (ja) * | 2011-01-31 | 2012-08-23 | Mitsubishi Materials Corp | プラズマエッチング用シリコン電極板 |
-
1978
- 1978-05-15 JP JP5806478A patent/JPS54149463A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8163635B2 (en) | 2009-12-07 | 2012-04-24 | Sen Corporation | Manufacturing method of semiconductor device |
| JP2012160570A (ja) * | 2011-01-31 | 2012-08-23 | Mitsubishi Materials Corp | プラズマエッチング用シリコン電極板 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS54149463A (en) | 1979-11-22 |
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