JPS62101026A - 不純物拡散源 - 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） 本発明は半導体基板にＰ型不純物をドープするための不
純物拡散源に関するものである。

（従来の技術） 従来、半導体基板にドープする拡散方法としては（１）
拡散源としてガス体を用いるガス拡散法、（２）金属を
イオン化して基板に打ち込むイオンブレーティング法、
（３）金属酸化物や金属窒化物の焼結体を用いる固体拡
散法が広く知られている。中でも固体拡散法は（１）及
び（２）に比して基板内のドーピング濃度の均一性が良
いこと、装置が簡便、安価で殖産性に優れていること、
さらには、ジポラン、などのｉＨ性カスを使用せず安全
であることなどから広く利用されている。

この固体拡散法の拡散源としては、これまで金属酸化物
や金属窒化物の粉末を固化焼結し半導体基板と類似の形
状、例えばウェハー状の円盤に成形加工したものが用い
られている。このため、拡散源中に原料となる金属酸化
物や金属窒化物の粉末中の不純物、特に全屈不純物の混
入が避けられないことやさらには焼結の際に一般的に用
いられる焼結バインダーの金属化合物が残存する０例え
ばシリコン又はゲルマニウム等にＰ型不純物としてドー
プする際に広く用いられる窒（ヒホウ素の拡散源（ドー
パント）は主原料である窒化ホウ素粉末中にその製法か
ら由来するリン酸ナトリウム、酸化ナトリウム、酸化鉄
、酸化カルシウムあるいは炭素などの分線物が混入して
いる。又、この窒化ホウ素粉末を焼結バインダーとして
無水ホウ酸、酸化カルシウム、酸化アルミニウム、酸化
ナトリウム、リン酸アルミニウム、二酸化珪素などが用
いられるため、窒化ホウ素ドーパント中にはこれ等の焼
結バインダーが残存している。これまで、半導体基板が
小さく、薄く、又それ程、高品質の要求がなされなかっ
た時には、ドーパント中の不純物や残存する焼結バイン
ダーはさほど問題にされなかった。

（発明の構成） 近年、半導体基板の大口径化と高品質化要求に伴ない、
これ等の不純物や残存するバインダーの影響が極めて大
きく５本発明者らは特に半導体基板中の結晶転位と格子
欠陥に及ぼす上記の不純物とバインダー存在が大きく関
与していることを見出した。

そこで、この知見をもとに本発明者等はこれ等の固体拡
散源の不都合を解決すべく鋭意、検討した結果、本３？
ｌ！　［Ｊｌに到達したものである。すなわち、本発明
は半導体基板にＰ型不純物をドープするだめの気相成長
法によって作られた金属化合物を用いてなる不純物拡散
源を特徴とするものである。

気相成長法は通常ＣＵＤと呼ばれ、高度に精製されたガ
ス原料を使用出来ること、さらには焼結工程無しに成形
体が得られるため、焼結バインダーの必要がないことな
どから前記した原料粉末に起因する不純物や残存バイン
ダーの心配がない。

Ｐ型不純物に用いられる金属化合物はホウ素、アルミニ
ウム、ガリウム、インジウム等の酸化物や窒化物より選
ばれ、上記のハロゲン化物、例えば、三塩化ホウ素、塩
化アルミニウム、弗化ガリウム、弗化インジウム等のガ
スを酸化物の場合は酸素又は水蒸気中で、窒化物の場合
は窒素又はアンモニア等と反応させる。気相成長法以外
の方法１例えば真空蒸若法、スパッター、イオンブレー
ティング法などの物理的な方法でも高純度金属化合物は
製造可俺であるが、拡散源として必要な厚みを得るには
極めて長時間を要し実用的でない。

一方、気相成長法による金属化合物の製造は成長速度が
速く、実際的である。中でも金属化合物として熱分解窒
化ホウ素（ＰＢＮ）は安価でしかも高純度な三塩化ホウ
素とアンモニアが使用でき気相成長速度が大きく、経済
的に製造ができ、ドーパントとして特に有利である。ド
ーピングする方法は通常、以下の方法によって行うこと
が出来る。即ち、前記した金属化合物、例えばＰＢＮを
ドーパントした場合は半導体基板とほぼ同一径のウェハ
ー状にしたものを、酸素又は水蒸気などで表面のみを酸
化した後、石英管内に半導体基板と交互に配置し、非酸
化性ガス中１例えば窒素、アルゴン、ヘリウム等の雰囲
気中で７００−１，３ｏｏ’ｃ程度の温度で処理する方
法が採られる。

本発明で特にＰ型不純物の拡散源として好適なＰＢＮは
従来から用いられている窒化ホウ素焼結体や酸化ホウ素
焼結体に比べて、極めて高純度でこれまでの焼結体に対
し不純物濃度が数百分の−から数十万分の−の程度であ
り、したがって、不純物１例えば、金属不純物や炭素な
どに依って生じると４５、われる転位や結晶の格子欠陥
を大ｔｉ１に減少させることか出来る。又さらに、焼結
バインダーを使用していないため、拡散工程でしばしば
問題になる焼結体ドーパント特有のバインダーの融解に
よるドーパントのゆがみや、ダレの発生もなくなり、又
、ドーパントを保持する石英製のポートとの融着を生ぜ
ず好都合である。

次に実施例を示し本発明を説明する。

［実施例−１］ シックスφナインの高純度三塩化ホウ素とファイブ・ナ
インの高純度アンモニアを２．０００℃で１０トールの
減圧下に高純度グラファイト上で気相成長させて直径ｌ
ｏｏｍ■、厚さ２ｍｍの熱分解窒化ホウ素（ＰＢＮ）ド
ーパントを１０枚作成した。このドーパント中の金属不
純物は合計で１０ｐｐｍ以下であった。このドーパント
を１，０００℃の酸素中で表面を酸化した後、シリコン
の半導体ウェハー（直径１００膳層、厚さ５００用ｍ）
と石英製ポートの上に交互に３ｍｍの距離に配置し、ア
ルゴン雰囲気中９５０℃で３０分間ポロンの拡散を行な
った。その結果、拡散後のシリコン基板は６０Ω／口の
シート抵抗を持ったＰ型のシリコン基板が得られた。又
、格子欠陥は１０枚のシリコン基板の平均が０．１ケ／
Ｃｒｎ″で又、転位密度も２ケ／ｃｒｎ’であった。な
お、比較のために従来、良く用いられている窒化ホウ素
焼結体のドーパント（カーポランダム社製、グレードＡ
、焼結バインダーＢ２．０３）を同一条件でポロンのド
ープを行なったところ、シリコン基板のシート抵抗は１
５０Ω／口で格子欠陥は平均３００ケ／ｃｍ’、転位密
度は１，０００ケ／ＣｍとＰＢＮ製ドーパントに比べ極
めて悪い物であった。又、拡散工程のハンドリングは石
英製のポートに窒化ホウ素焼結体のドーパントはダレか
つ融着し困難であったのに対し、ＰＢＮドーパントはポ
ートに融着せず、ダレも無く極めてハンドリングが容易
であった。これは石英ポートと焼結体中の焼結体バイン
ダーの反応によるものと考えられる。

［実施例−２］ ファイブ・ナインの高純度・塩化アルミニウムを石英ガ
ラス上で１，２００℃で水蒸気と気相成長させて実施例
−１と同様に直角５０＋ｓ層厚さ１．５＋ｕ＋の酸化ア
ルミニウムのドーパントを１５枚作成した。このドーパ
ントを用い１，２００℃で２０分で直径５０ｍｍ厚さ３
００ｐｍのゲルマニウム基板１５枚にアルミニウムの拡
散を行なった。ゲルマニウムの基板として１５０Ω／口
のシート抵抗を持ったＰ型のゲルマニウム基板が得られ
た。格子欠陥は平均０．５ケ／ｃｍ″で転移も５ケ／ｃ
ｒｎ’であり、比較として酸化アルミニウムの焼結体で
拡散したものはそれぞれ６５０ケ／Ｃゴ、３　、２００
ケ／ｃｒｎ’であり、気相成長法によるドーパントは極
めて優れていることが明らかとなった。又、実施例の酸
化アルミニウムのドーパントは石英製ポートとやや付着
し易く、実施例−１のＰＢＮ製ポートに比べ、ハンドリ
ングがやや困難であったが、得られたＰ型ゲルマニウム
基板は高品質であった。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体にＰ型不純物を付与するための、気相成長法
   で作られた金属化合物を用いてなる不純物拡散源。 ２、前記気相成長法で作られた金属化合物が熱分解窒化
   ホウ素である特許請求の範囲第１項記載の不純物拡散源
   。