JPS6199328A - 拡散保護膜形成方法 - Google Patents

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） この発明は半導体基板に不純物を拡散させて拡散層を形
成するために用いる拡散保護膜を形成する方法に関する
。

従来から半導体基板に拡散層を形成して種々の構造の半
導体素子を製造している。この拡散層を形成するに際し
、例えばプレーナ型発光素子や或いは高密度発光素子の
場合には、拡散保護膜としてＮ２Ｏ３膜或いは常圧ＣＶ
Ｄ法により作られた窒化珪素膜を用いて、熱拡散による
不純物の選択拡散を行っていた。

これらＮ２Ｏ３膜及び窒化珪素ｍのような絶縁膜の形成
方法は１例えば文献（「半導体ハンドブック（第２版）
」（昭和５６年６月３０日）、オーム社ｐｐ２８１３〜
２９１）に開示されている。

Ｍ２Ｏ３膜の場合には、拡散窓の形成に乾式エツチング
が困難であるため、通常は熱リン酸を用いた湿式エツチ
ングを行っていた。

一方常圧ＧＶＤ法による窒化珪素膜の場合には、成長さ
せた窒化珪素膜を拡散保護膜として用いるために、成長
温度を通常は５００〜８００℃或いはそれ以上の高温に
して行っていた。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、湿式エツチングは乾式エツチングに比べ
てＡＱｚｈ膜のエツチング形状の制御が劣っているため
、不純物拡散層の領域の形状の制御が困難であり、素子
の高密度化が達成することが出来ず、しかも、各素子間
での発光出力にバラツキが生じてしまうという欠点があ
った。

又、湿式エツチングでは、エツチング工程後、エツチン
グ液が基板面上に残留するため、次工程に悪影響を及ぼ
し、これがため、製造歩留が低下してしまうという欠点
もあった。

一方、窒化珪素膜の場合には、上述したような高温成長
により得られた窒化珪素膜の室温での内部応力は〜１０
　　ｄｙｎ／ｃｍ２程度とかなり大きいので、クラック
が発生したり、この応力によって下地の基板結晶に結晶
欠陥が生じ易く、よって得られた素子・の信頼性が低下
するという欠点があった。

この発明の目的はこのような従来の欠点、に鑑み、エツ
チング形状を正確かつ容易に制御出来。

素子の信頼性を向上させ、しかも、製造歩留りを向上さ
せる拡散保護膜形成方法を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） この目的の達成を図るため、この発明によれば、半導体
基板に不純物の拡散を行うための拡散保護膜を形成する
に当り。

反応ガスに酸素を適量添加した条件でプラズマ気相成長
を行ってこの基板上に酸素添加の窒化珪素膜を形成し、 この酸素添加の窒化珪素膜に拡散窓を開けて拡散保護膜
を形成したことを 特徴とする。

この発明の実施に当って、反応ガス中のモノシランと酸
素の流量比をｌ　：０．Ｉ　Ｎｌ　：０．８とするのが
好適である。

さらに、この発明の実施に当って、プラズマ気相成長を
２５０〜３００℃の基板温度で行うのが好適である。

（作用） このように構成することにより、プラズマ気相成長によ
り成長させた酸素添加の窒化珪素膜を拡散保護膜として
用いるので、乾式エツチングを行え、エツチング形状の
制御が極めて正確にかつ容易となる。

さらに、得られた酸素添加の窒化珪素膜の室温における
内部応力は〜１０　　ｄｙｎ／ａｍ２以下と小さいので
、基板結晶に応力の悪影響はなく、従って、この窒化珪
素膜を介して不純物熱拡散を行って得られた拡散層の領
域の状態が良好となり、よって素子の信頼性が高まる。

さらに、拡散窓の形成に際し、乾式エツチングを用いる
ことが出来るので、従来のようなエツチング液の残留と
いう問題は生ぜず、従って、素子の製造歩留りが向上す
る。

（実施例） 以下、図面を参照して、この発明の実施例につき説明す
る。

第１図（Ａ）〜（Ｅ）はこの発明の拡散保護Ｉｌり形成
方法の一実施例を説明するため、半導体素子の製造工程
を示す図である。これら図はこ主要段階でのウェハの状
態を路線的に示している。また、これら図において、同
一構成成分については同一の符合を付して示すと共に、
断面を表わすハツチング等を一部分省略して示している
。

半導体基板として、ｎ型のＧａＡｓＰ／ＧａＡｓ基板を
用いた例につき説明する。

先ず、基板ｌのＧａＡｓ層１ａに積層させたＧａＡ＋Ｐ
層ｌｂ上に、プラズマ気相成長によって、酸素添加の窒
化珪素膜２を成膜して、第１図（Ａ）に示すような構造
のウェハを得る。この酸素添加の窒化珪素膜２の成膜は
１例えば次のようにして行う。

この成膜に際し、ス（板１のＧａＡｓＰ　層１ｂの表面
の残留歪層を除去するため、トリクロルエチレン、メタ
ノールアルコール等を用いて表面の有機洗浄を行った後
、Ｈ２ＳＯ４：　Ｈ２Ｏ：　Ｈ２ＯＺ＝　４　：　１　
：　１のエツチング液で室温で数分間エツチングを行っ
て清浄する。

次に、プラズマＣＶＤ装置の反応室内に基板１をセット
した後、反応ガスと、添加用の酸素とを流す、その場合
、反応ガスのモノシランと純アンモニアとのガス流量比
をｌ：０．８〜ｌ：ｌとし及びモノシランと酸素とのガ
ス流量比を１：０．１〜１　：　０．８とし、反応室の
ガス圧を０．４　ｗ　ｌ　Ｔｏｒｒとし、基板温度を２
５０〜３００℃という低温とし、高周波出力パワーを０
゜１〜Ｉ　Ｗ　／　ｃｍ２という条件の下で成長を行わ
せる。モノシランと酸素とのガス流量比をこのように設
定したのは、酸素量がこれ以下となると、酸素添加の窒
化珪素膜２が従来の窒化珪素膜に近くなってクラックが
生じ易くなり、又、これ以上の酸素量とすると拡散が横
方向に拡がってしまい選択拡散の拡散保護膜として作用
しなくなるからである。上述したような範囲内の流量比
であると、断面が奇麗な所望な選択拡散領域が得られる
。

基板温度を上述の温度よりも低くすると、拡散が横方向
に拡がり、奇麗な拡散領域が得られなかったり、クラッ
クが発生してすし、又、上述の温度よりも高い温度にす
ると、品質の良い半導体素子が得られない。

このようにして形成された酸素添加の窒化珪素膜２はド
ライエツチングが可能であり、ピンホールが発生しない
良質の膜であり・、内部応力も〜１０’ｄｙｎ／ｃｍ２
程度と従来の窒化珪素膜の約１７１０以下となっている
ので下地の基板に及ぼす影響が小さくなっている。

次に、酸素添加の窒化珪素１ｔｌＩ２の全面にホトレジ
ストを塗布した後、ホトリソグラフィー技術を用いてこ
のホトレジストに、酸素添加の窒化珪素膜２に形成され
るべき選択拡散のため拡散窓用の穴４を開けて第１図（
Ｂ）に示したようなレジストパターン３を有するウェハ
構造を得る。

次に、例えばＣＦ４ガ不とかその他の好適な反応性ガス
を用いた乾式エツチング法により、このレジストパター
ン３をマスクとして用いて、エッチ　　　　　　１ング
を行って、下側の酸素添加の窒化珪素Ｈ２に選択拡散用
の拡散窓・５を形成し、拡雌保護１ｉ２ａ′ｔ−形成す
る。然る後、残留しているレジストパターン３を除去し
て第１図（Ｇ）に示すようなウェハ構造を得る。

次に、この発明の方法により形成されこの拡散窓５が形
成された酸素添加の窒化珪素膜からなる拡散保護膜２ａ
を用いて、適当な熱拡散法、例えば封管熱拡散法、によ
りこの拡散窓５を介してこの場合ｐ型不純物（例えば、
亜鉛その他の不純物）を基板ｌのＧａＡａＰ　ＪｉＪｌ
ｂに拡散し、この層１ｂ中にｐ型拡散層６を形成する。

この拡散層はｐ型半導体層であるので、ｎ型基板ｌとｐ
ｎ接合を形成する。この場合の拡散条件は所要に応じて
適切に設定することが出来る。続いて、拡散保護膜２ａ
の全面に、適当な方法、例えばＣＶＤ法により、絶縁膜
７を形成し、続いて、この絶縁膜７の表面から拡散層６
に達する深さの、ｐ側電極形成用の溝８をエツチングし
て形成し、第１図ＣＤ）に示すようなウェハ構造を得る
。

次に、一方の電極であるｐ側電極９として層電極を蒸着
すると共に、基板１の反対側の面に他方の電極であるｎ
側電極１０としてＡｕ−Ｇｅ−旧等を蒸。

着してこれらを合金化する。

尚、上述した実施例では基板としてＧａＡｓ系の半導体
素子につき説明したが、これに限定されるものではなく
、例えばＩｎＰ系、Ｓｉ系、その他の半導体素子であっ
ても良く、さらに、素子構造も上述した構造のものに限
定されるものではない、又。

導電型も半導体素子に適合した任意の導電型の組み合わ
せであっても良い・ （発明の効果） 上述した説明からも明らかなように、この発明によれば
、プラズマＣＶＤ法により、低温で成長させた酸素添加
の窒化珪素膜を拡散保護膜として利用しているので、乾
式エツチングを行うことが出来る。従って、エツチング
制御が正確かつ容易となり、よって、拡散窓の形成が設
計通りの形状に出来ると共に、拡散窓を介する不純物の
拡散、特に、熱拡散により得られる拡散層の領域の断面
形状も正確かつ奇麗となる。これがため、例えば。

発光素子を従来よりも高密度化出来ると共に、各素子間
の発光出力のバラツキを従来よりも著しく低減すること
が出来る。

さらに、酸素添加の窒化珪素膜を拡、散層護膜として利
用しているので、ピンホールのない良質の拡散層１Ｉｎ
ｓが得られると共に、内部応力が従来の拡散保ＩＩ膜の
内部応力の約十分の一程度かそれ以下となるので、−ク
ラックの発生成いは結晶欠陥の発生が著しく減少する。

これがため、拡散により得られた拡散層の領域が良質な
状態となり、よって素子の信頼性が従来よりも著しく向
上する。

さらに、この発明によれば、乾式エツチングが可能であ
るので、湿式エツチングの場合のような基板上にエツチ
ング液が残留することがなく、従って、エツチング工程
がその後の半導体素子の製造工程に悪影響を及ぼずこと
がないので、結局は素子の製造歩留りは従来よりも著し
く向上する。このようにして得られた拡散保護膜は、上
述した熱拡散にのみ使用が限定されるものではなく、イ
オン注入による場合にも使用出来ること勿論である。

この発明は上述したような利点を有するので、プレーナ
型の半導体素子、特に半導体発光素子や高密度発光素子
の製造の際に適用して好適であシ る。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）〜（Ｅ）はこの発明の拡散保ｗ１膜形成方
法を説明に供する、半導体素子の製造工程を示す工程図
である。 １・・・半導体基板（ＧａＡｓＰ／ＧａＡｓ基板）ｌａ
−−−ＧａＡｓ層、　　　　　ｌｂ・・・ＧａＡｓＰ層
２・・・斂素添加の窒化珪素膜 ２ａ・・・拡散保護膜、　　　３・・・レジストパター
ン４・・・穴、　　　　　　　　５・・・拡散窓６・・
・拡散層、　　　　　　７・・・絶縁膜８・・・溝、　
　　　　　　　９・・・一方の電極１０・・・他方の電
極。 ζ 特許出願人　　　　　沖電気工業株式会社’ｓ、　１　
　　　　　　　　　　　　　　　　”ｗ−１？− ；り Ｎ、／ 〆１Ｎ ζ； ＼ユＩ ）に１ ／１＼゛ 一 一ユ／ 手続補正書 昭和８０年ｆ１月２ｑ日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体基板に不純物の拡散を行うための拡散保護膜
   を形成するに当り、 反応ガスに酸素を適量添加した条件でプラズマ気相成長
   を行って前記基板上に酸素添加の窒化珪素膜を形成し、 該酸素添加の窒化珪素膜に拡散窓を開けて拡散保護膜を
   形成したことを 特徴とする拡散保護膜形成方法。 ２、前記反応ガス中のモノシランと酸素の流量比を１：
   ０．１〜１：０．８としたことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の拡散保護膜形成方法。 ３、前記プラズマ気相成長を２５０〜３００℃で基板温
   度で行うことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の
   拡散保護膜形成方法。