JPS62264619A - 不純物ド−ピング法 - 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】 以下の順序に従って本発明を説明する。

Ａ、産業上の利用分野 Ｂ１発明の概要 （＋　　　　　４￥　雷　を七　！ｔ Ｄ１発明が解決しようとする問題点 Ｅ８問題点を解決するための手段 Ｆ１作用 Ｇ、実施例［第１図、第２図コ Ｈ１発明の効果 （Ａ、産業上の利用分野） 本発明は不純物ドーピング法、特に基板表面に不純物含
有層を形成し該不純物含有層中の不純物を基板表面部に
拡散させる不純物ドーピング法に関する。

（Ｂ、発明の概要） 本発明は、基板表面に形成した不純物含有層を形成し、
該不純物含有層中の不純物を基板表面部に拡散させる不
純物ドーピング法において、ドーピングの制御性を良く
するため、 不純物含有層を気相成長させるためのドーピングガスの
分解を基板表面と平行な光により行い、不鋪物今友屓山
ｎ宋鮎編ち−ま砿上面頷へ杷鮎ン・１るための加熱を基
板表面を照射することにより行うようにしたものであり
、 従って、本発明不純物ドーピング法によれば、不純物含
有層の形成と不純物含有層内の不純物の基板表面部への
拡散とを分離してそれぞれを独立して制御することがで
き、不純物含有層形成中に不純物が基板表面にドーピン
グされることを回避することかできる。従って、ドーピ
ングの制御性を良くすることができる。

（Ｃ，従来技術） 半導体基板の表面部に不純物をドーピングして高不純物
濃度の半導体領域を形成する等の不純物ドーピング法と
して、不純物を多く含有した不純物含有層を半導体基板
表面上にＣＶＤにより形成し、該不純物含有層中の不純
物を半導体基板表面部に拡散させるドーピング方法が知
られている。

そして、ＣＶＤ及び拡散をするため半導体基板表面をレ
ーザ光等で照射して加熱する技術も既に開発されている
。

（Ｄ、発明が解決しようとする問題点）ところで、上述
した従来の不純物ドーピング法においてはＣＶＤの形成
も不純物含有層中の不純゛　物の半導体基板表面部への
ドーピングも半導体基板表面ヘレーザ光の照射による加
熱をしながら行われたため、不純物含有層のＣＶＤによ
る形成段階で不純物の半導体基板表面部へのドーピング
が始まり、ドーピングの制御は容易ではなかった。

即ち、不純物含有層の形成に際しては半導体基板表面付
近の不純物含有ガスさえ光励起して分離させれば半導体
基板表面上に不純物含有層を気相成長させることができ
るのであるが、従来においては半導体基板表面にレーザ
光を照射して加熱することによりＣＶＤを行っていたた
めその加熱によって半導体基板表面部の温度も非常に高
くなり、そのため、気相成長途中の段階でドーピングが
開始されてしまう。従って、所望のドーピングを行うた
めに最もふされしい不純物含有層をきちんと形成したあ
と、その不純物含有層から半導体基板の表面部へ所望の
ドーピングを行うために最もふされしい条件で不純物の
引延し拡散を行うというようにすることができず、オー
トドーピングが生じドーピングの制御性が非常に悪かっ
た。

本発明はこのような問題点を解決すべく為されたもので
あり、不純物ドーピングの制御性を良くすることを目的
とする。

（Ｅ、問題点を解決するための手段） 本発明不純物ドーピング法は上記問題点を解決するため
、不純物含有層を気相成長させるためのドーピングガス
の分解を基板表面と平行な光により行い、不純物含有層
中の不純物を拡散させるための加熱を基板表面を照射す
る光により行うようにしたことを特徴とするものである
。

（Ｆ、作用） 本発明不純物ドーピング法によれば、不純物含大ＩＮ、
／ｌ＋ＩＶ−シＴ針ル人セ圀出＾〒し１−硅一一一の拡
散とを分離して行い、不純物含有層の形成に際しては基
板表面を照射しないで基板表面と平行な光によって気相
成長用のガスのみを照射することができる。従って、不
純物含有層の形成の際に基板が高い温度に加熱されるこ
とを避けることができ、延いては不純物含有層形成時に
不純物含有層中の不純物が半導体基板表面部に拡散して
しまうことを防止することができる。依って、所望の不
純物含有層を形成し、その後、その不純物含有層に光を
照射して半導体基板表面部を加熱することにより不純物
含有層中の不純物を半導体基板表面部に拡散させて所望
のドーピング行うことができる。

即ち、本発明不純物ドーピング法によれば、不純物含有
層の形成と不純物含有層内の不純物の基板内へのドーピ
ングとを分離してそれぞれ独立して制御することができ
、不純物含有層形成中に不純物が基板表面にドーピング
されることを回避することができる。従って、ドーピン
グの制御性を自イすス：″シＭ？−キスのイ訊ス （Ｇ、実施例）［第１図、第２図］ 以下、本発明不純物ドーピング法を図示実施例に従って
詳細に説明する。

第１図は本発明不純物ドーピング法の実施に用いる不純
物ドーピング装置の一例１をしめすものである。同図に
おいて、２は表面部に不純物がドーピングされるシリコ
ン半導体基板で、該半導体基板２は不純物ドーピング装
置１の反応室３に収納される。４は反応室３の天井に取
り付けられた石英窓、５は反応室３の側壁に取り付けら
れた石英窓、６は反応室３に形成された給気口、７は反
応室３に形成された排気口で、上記給気口６からドーピ
ングガス（例えばＰ　Ｈ３、Ｂ２　Ｈａ　）が供給され
、そのガスは上記排気ロアから排気される。８は反応室
３の上方に配置されたドーピング用加熱光源で、例えば
波長が４００ｎｍかあるいはそれよりも短かなレーザ光
すを発生し、上記石英窓４越しに半導体基板２表面を照
射する。このドーピング用加熱光源８が発生するレーザ
光の波長が４００ｎｍ以下に設定されているのはレーザ
光がシリコン半導体基板２に吸収されて該基板２を加熱
することができるようにするためである。

９は反応室３の石英窓５の側方に配置されたガス分解用
光源で、例えば２５０ｎｍ以下のレーザ光ａを発生し、
上記石英窓Ｓ越しに反応室３内に照射されるこのレーザ
光すは半導体基板２の表面に対して平行な方向に向けら
れており、そして半導体基板２上方のガスを光励起によ
り分解させる。

この第１図に示す不純物ドーピング装置１を用いて不純
物ドーピングを次のようにしておこなう。

先ず、給気口６からＰＨ３あるいはＢ２Ｈ６等のドーピ
ングガスを供給し、そのガスが排気ロアから排気され、
反応室３内が常に新鮮なドーピングガスで満たされる状
態にする。それと共に、ガス分解用光源９によりパルス
レーザ光ａを反応室３内に石英窓５越しに照射する。す
ると、半導体基板２表面上に存在するドーピングガスに
レーザ光ａが吸収され、その結果ドーピングガスがその
レーザ光ａによって分解され、分解された不純物が半導
体基板２上にデポジションされる。２ａはそのデポジシ
ョンにより形成された不純物含有層である。この不純物
含有層２ａのドーパント濃度はガス分解用光源９の出力
（パワー）及びレーザ光ａの照射時間のコントロールに
より適宜調節することができる。従って、所望のドーピ
ングを行うための前提としての所望の不純物含有層２ａ
の形成が可能になる。

尚、不純物ＰＨ３及びＢ２ｈ６は第２図に示すような光
透過性（イがＰＨ，、口が８２　Ｈ６）を有しており、
２５０ｎｍ以下の波長の光でなければ光励起による分解
は生じないが、不純物が変ればそれに応じて光励起する
ことのできる光の波長も変るので、ガス分解用レーザ光
すの波長は２５０ｎｍ以下に限定されるものではない。

このような不純物含有層２ａの形成が為されている間ド
ーピング用加熱光源８からはレーザ光すは照射されない
。従フて、その間に半導体基板２の表面部がレーザ光に
より強く加熱されて非常に高い温度になりドーピングが
進行しまうというような虞れはない。勿論、ガス分解用
光源９からのレーザ光ａによって半導体基板２表面上方
のドーピングカスが若干加熱され、その熱が半導体基板
２にも若干伝わる可能性はあるが、それによる半導体基
板２の温度上昇は激しくなくそれによって無視できない
量の不純物がドーピングされてしまうような虞れは全く
ない。

上述したようにして所望の不純物含有層２ａを形成する
と次にドーピング用加熱光源８により石英窓４越しに半
導体基板２表面をレーザ光すで照射し、半導体基板２表
面部を加熱する。すると、その半導体基板２にレーザ光
すが吸収され、そのレーザ光すによって半導体基板２表
面が加熱され、半導体基板２表面に形成された不純物含
有層２ａ内の不純物か半導体基板２表面部に熱拡散によ
りドーピングされる。尚、基板２を加熱するとき反応室
３内にはガスを供給する必要はない。よりドーピングの
制御性を良くするため反応室３内を真空にしても良い。

基板２の加熱に用いるレーザ光すは波長が４００ｎｍ以
下であるが、これは不純物ドーピングされる半導体基板
２がシリコン半導体から成るためであり、半導体基板の
材質が変れば加熱用レーザ光の波長も変る。このように
して不純物ドーピングを終える。

このような不純物ドーピング法によれば非常にドーピン
グ量を多くすることが可能になる。仮に、反応室３の容
量を１リツトルとし、その反応室３内に毎秒１ｃｃのド
ーピングガスを導入するものとし、更にそのガスの分解
効率が１０％で、分解した不純物が反応室３内各部分に
均等に付着すると仮定すると、半導体基板２上には下記
の量の不純物が堆積することになる。

＝５ｘｌＯ１５ａｔｏｍ／ｃｒｎ”−５ｅｃ尚、上記式
において１は毎秒のドーピングガス供給量（ｃｃ）、０
．１は分解効率、６００は反応室３の面積（Ｃば）、２
２Ｘ１０３はモル体積、６．３Ｘ１０”　　はアボガド
ロ数である。

従って、毎秒５　Ｘ　１０　”　　ａｔｏｍ／　ｃｍ”
の不純物を堆積させることが可能である。そして、ドー
ピング効率を仮に１００％とすると加熱用のパルスレー
ザ光すを１発照射するだけで１０１５ａｔｏｍ／ｃｍ″
台の高濃度ドーピングが可能になる。

そして、不純物含有層２ａを気相成長させるためのガス
分解と不純物含有層２ａ中の不純物を熱拡散させるため
の加熱とをそれぞれ別の光源を用いて独立して行い、ガ
ス分解の際に半導体基板２表面がレーザ光すにより照射
されないようにしているので、ガス分解中に半導体基板
２表面が高い濃度になる虞れがない。従って、不純物含
有層２ａの気相成長途中に不純物ドーピングが始まり、
オートドピングするという虞れはない。依って、不純物
含有層２ａを所望どうりに形成したのちその不純物含有
層２ａから半導体基板２表面部に不純物を所望どおりに
ドーピングすることができ、不純物ドーピングの制御性
か非常に良くなる。

尚、ガス分解用光源９によりレーザ光ａを照射してドー
ピングガスを分解する場合において、半導体基板２の表
面のきわめて近くにレーザ光ａを集光し、レーザ光ａの
集光位置を適宜変えて半導体基板２表面のやや上方をス
キャンしながらガス分解用光′！！、９を適宜に点滅さ
せることにより半導体基板２上に不純物含有層２ａを選
択的に形成することができ、延いては半導体基板２の表
面部に選択的に不純物をドーピングをすることができる
。

（Ｈ，発明の効果） 以上に述べたように、本発明不純物ドーピング法は、基
板表面に不純物含有層を気相成長させるためのドーピン
グガスの分解を基板表面と平行な方向の光により行い、
そのドーピングガスの分解により形成された不純物含有
層から上記基板の表面部へ不純物をドーピングさせるド
ーピング用の加熱を基板表面を照射する光により行うこ
とを特徴とするものである。

従って、本発明不純物ドーピング法によれば、木鈷癲今
訂尾ｎ■シ晴〉木鈷極今訂閥力ｎ木鈷脂ｎ基板表面内へ
のドーピングとを分離して行い、不純物含有層の形成に
際しては基板表面を照射しないで基板表面と平行な光に
よって気相成長用のガスのみを照射して光励起すること
ができる。従って、不純物含有層の形成の際に基板が高
い温度に加熱されることを避けることかでき、延いては
不純物含有層の形成時に不純物含有層中の不純物が半導
体基板表面部に拡散してしまうことを防止することがで
きる。依って、所望の不純物含有層を形成した後その不
純物含有層に光を照射して半導体基板表面部を加熱する
ことにより不純物含有層中の不純物を半導体基板表面部
に拡散させて所望のドーピングを行うことができる。

即ち、本発明不純物ドーピング法によれば、不純物含有
層の形成と不純物含有層内の不純物の基板表面部へのド
ーピングとを分離してそれぞれ独立して制御することが
でき、不純物含有層形成中に不純物が基板表面にドーピ
ングされることを回避することができる。従って、ドー
ピングの制御性を良くすることができるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明不純物ドーピング法の一つの
実施例を説明するためのもので、第１図は不純物ドーピ
ング装置の概略構成図、第２図は不純物の透過スペクト
ルである。 符号の説明 ２・・・基板、２ａ・・・不純物含有層、ａ・・・基板
表面と平行な光、 ｂ・・・基板表面を照射する光。 鹸２

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板表面に不純物含有層を気相成長させるための
   ドーピングガスの分解を基板表面と平行な方向の光によ
   り行い、 上記ドーピングガスの分解により形成された不純物含有
   層から上記基板の表面部へ不純物を拡散させるための加
   熱を基板表面を照射する光により行う ことを特徴とする不純物ドーピング法