JP3144891B2 - 不純物拡散方法 - Google Patents
不純物拡散方法Info
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- JP3144891B2 JP3144891B2 JP15463592A JP15463592A JP3144891B2 JP 3144891 B2 JP3144891 B2 JP 3144891B2 JP 15463592 A JP15463592 A JP 15463592A JP 15463592 A JP15463592 A JP 15463592A JP 3144891 B2 JP3144891 B2 JP 3144891B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、シリコン基板中へ二種
の不純物を同時に再現性よく拡散させるのに適した不純
物拡散方法に関するものである。
の不純物を同時に再現性よく拡散させるのに適した不純
物拡散方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、シリコン基板に二種の不純物を拡
散させる方法として塗布拡散法、石英封管拡散法が知ら
れている。
散させる方法として塗布拡散法、石英封管拡散法が知ら
れている。
【０００３】塗布拡散法は、シリコン基板の両面に一種
類の不純物をそれぞれ塗布したのち、熱処理することに
よって両面から同時にシリコン基板中へ二種の不純物を
拡散させる方法である。
類の不純物をそれぞれ塗布したのち、熱処理することに
よって両面から同時にシリコン基板中へ二種の不純物を
拡散させる方法である。
【０００４】これに対し、封管拡散法は、二酸化珪素膜
の拡散に対するマスク効果を利用し、例えば、二酸化珪
素膜に対してマスク作用のないガリウムとマスク作用の
あるリンを封管中に入れた後、熱処理することによって
シリコン基板の片面に、ガリウムとリンを同時に拡散さ
せることができる。
の拡散に対するマスク効果を利用し、例えば、二酸化珪
素膜に対してマスク作用のないガリウムとマスク作用の
あるリンを封管中に入れた後、熱処理することによって
シリコン基板の片面に、ガリウムとリンを同時に拡散さ
せることができる。
【０００５】上述した二つの方法では、拡散不純物とし
ては、塗布拡散法においては、酸化物が、また、封管拡
散法においてはシリコン粉末に固溶した元素または単体
金属が用いられており、シリコン基板へ拡散させた時の
拡散層の表面濃度や拡散深さのばらつきを発生させる原
因の一つとなっていた。
ては、塗布拡散法においては、酸化物が、また、封管拡
散法においてはシリコン粉末に固溶した元素または単体
金属が用いられており、シリコン基板へ拡散させた時の
拡散層の表面濃度や拡散深さのばらつきを発生させる原
因の一つとなっていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の構成
では、封管拡散法によって、リンまたはボロンの不純物
源としては、シリコン中にリンもしくはボロンを添加さ
せた粉末が用いられているのに対し、シリコン基板中へ
リンと、ガリウムもしくはアルミニウムを拡散させる場
合、ガリウムもしくはアルミニウムは金属状の元素で用
いられる場合が多い。しかし、ガリウムやアルミニウム
の蒸気圧は低いため、封管内に金属元素を配置し、熱処
理した場合、蒸発が進まず封管内で濃度差を生じ、その
結果、ガリウムやアルミニウムの拡散深さ、拡散長にば
らつきを生じやすかった。
では、封管拡散法によって、リンまたはボロンの不純物
源としては、シリコン中にリンもしくはボロンを添加さ
せた粉末が用いられているのに対し、シリコン基板中へ
リンと、ガリウムもしくはアルミニウムを拡散させる場
合、ガリウムもしくはアルミニウムは金属状の元素で用
いられる場合が多い。しかし、ガリウムやアルミニウム
の蒸気圧は低いため、封管内に金属元素を配置し、熱処
理した場合、蒸発が進まず封管内で濃度差を生じ、その
結果、ガリウムやアルミニウムの拡散深さ、拡散長にば
らつきを生じやすかった。
【０００７】本発明の目的は、シリコン基板へ二種類の
不純物を同時に封管拡散させる際の拡散層のばらつき、
すなわち表面濃度や拡散深さについて、特にガリウムも
しくはアルミニウムの拡散深さのばらつきを減少させる
方法を提供するものである。
不純物を同時に封管拡散させる際の拡散層のばらつき、
すなわち表面濃度や拡散深さについて、特にガリウムも
しくはアルミニウムの拡散深さのばらつきを減少させる
方法を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の不純物拡散方法は、石英管と、前記石英管
内に設置されたシリコン基板と、前記石英管内に設置さ
れた拡散源を備え、前記拡散源をリンもしくはボロンを
添加したシリコン粉末、および、ガリウムもしくはアル
ミニウムのハロゲン化物として真空封入し、次に、熱処
理を行うことによって、リンとガリウムもしくはアルミ
ニウム、またはボロンとガリウムもしくはアルミニウム
を同時にシリコン基板中に拡散させることを特徴とす
る。
に、本発明の不純物拡散方法は、石英管と、前記石英管
内に設置されたシリコン基板と、前記石英管内に設置さ
れた拡散源を備え、前記拡散源をリンもしくはボロンを
添加したシリコン粉末、および、ガリウムもしくはアル
ミニウムのハロゲン化物として真空封入し、次に、熱処
理を行うことによって、リンとガリウムもしくはアルミ
ニウム、またはボロンとガリウムもしくはアルミニウム
を同時にシリコン基板中に拡散させることを特徴とす
る。
【０００９】
【作用】本発明の不純物拡散方法によれば、ガリウムも
しくはアルミニウムの不純物源として、それぞれのハロ
ゲン化物、すなわち、ハロゲン化ガリウムまたはハロゲ
ン化アルミニウムを用いることにより、金属元素の蒸気
圧よりも高い蒸気圧となり、封管内での分圧を高めるこ
とができ、封管内での濃度差を少なくし、拡散深さのば
らつきを極めて少なくするものである。また、熱処理に
よってハロゲン化ガリウムおよびハロゲン化アルミニウ
ムは熱分解し、分解生成物である金属状のガリウムもし
くはアルミニウムがシリコン基板中に拡散する。
しくはアルミニウムの不純物源として、それぞれのハロ
ゲン化物、すなわち、ハロゲン化ガリウムまたはハロゲ
ン化アルミニウムを用いることにより、金属元素の蒸気
圧よりも高い蒸気圧となり、封管内での分圧を高めるこ
とができ、封管内での濃度差を少なくし、拡散深さのば
らつきを極めて少なくするものである。また、熱処理に
よってハロゲン化ガリウムおよびハロゲン化アルミニウ
ムは熱分解し、分解生成物である金属状のガリウムもし
くはアルミニウムがシリコン基板中に拡散する。
【００１０】化学式で表わすと、ガリウム及びアルミニ
ウム等のハロゲン化物ＭＸ3は、熱分解によって、 ２ＭＸ3→３Ｘ2↑＋２Ｍ のように、ハロゲン分子と金属元素に分解し、金属元素
はシリコン基板中に拡散する。
ウム等のハロゲン化物ＭＸ3は、熱分解によって、 ２ＭＸ3→３Ｘ2↑＋２Ｍ のように、ハロゲン分子と金属元素に分解し、金属元素
はシリコン基板中に拡散する。
【００１１】表１にはガリウム、アルミニウム及びそれ
らの代表的なハロゲン化物の温度１１００℃における蒸
気圧を示す。
らの代表的なハロゲン化物の温度１１００℃における蒸
気圧を示す。
【００１２】
【表１】
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。
ながら説明する。
【００１４】図１、図２は本発明の第１の実施例を示
す。図１において、１は弗化アルミニウム、２はボロン
添加シリコン粉末、３はシリコン基板、４は石英管、５
は真空容器である。図２において、６はエミッタ電極、
７はベース電極、８は二酸化珪素膜、９はエミッタ領
域、１０はベース領域、１１、１２はコレクタ領域、１
３はコレクタ電極である。
す。図１において、１は弗化アルミニウム、２はボロン
添加シリコン粉末、３はシリコン基板、４は石英管、５
は真空容器である。図２において、６はエミッタ電極、
７はベース電極、８は二酸化珪素膜、９はエミッタ領
域、１０はベース領域、１１、１２はコレクタ領域、１
３はコレクタ電極である。
【００１５】直径３インチ、比抵抗２０ΩｃｍのＮ型の
シリコン基板３を１００枚と、ボロンを１０19ｃｍ-3添
加したシリコン粉末２を２０ｇ、弗化アルミニウム１を
５０ｍｇを石英管４の真空容器５中に真空封入する。
シリコン基板３を１００枚と、ボロンを１０19ｃｍ-3添
加したシリコン粉末２を２０ｇ、弗化アルミニウム１を
５０ｍｇを石英管４の真空容器５中に真空封入する。
【００１６】この後、１２００℃で８時間熱処理する。
この熱処理によって得られたＰ型のベース領域１０の表
面濃度は１０19ｃｍ-3であり、ボロンの拡散深さは１
１.０μｍ、アルミニウムの拡散深さは１５.２μｍであ
った。上記ベース拡散が完了した後、選択的にエミッタ
領域９を形成した。しかる後、エミッタ電極６、ベース
電極７およびコレクタ電極１３を形成することで、三重
拡散プレーナ型トランジスタを得る。
この熱処理によって得られたＰ型のベース領域１０の表
面濃度は１０19ｃｍ-3であり、ボロンの拡散深さは１
１.０μｍ、アルミニウムの拡散深さは１５.２μｍであ
った。上記ベース拡散が完了した後、選択的にエミッタ
領域９を形成した。しかる後、エミッタ電極６、ベース
電極７およびコレクタ電極１３を形成することで、三重
拡散プレーナ型トランジスタを得る。
【００１７】図３は本発明の第２の実施例を示す。図３
において、６はエミッタ電極、７はベース電極、８は二
酸化珪素膜、９はエミッタ領域、１０はベース領域、１
１、１２はコレクタ領域、１３はコレクタ電極、１４は
絶縁膜、１５はＮ型領域である。
において、６はエミッタ電極、７はベース電極、８は二
酸化珪素膜、９はエミッタ領域、１０はベース領域、１
１、１２はコレクタ領域、１３はコレクタ電極、１４は
絶縁膜、１５はＮ型領域である。
【００１８】直径３インチ、比抵抗１０ΩｃｍのＰ型の
シリコン基板３を熱酸化し、ホトエッチングにより、部
分的に二酸化珪素膜８を除去する。このようなシリコン
基板３を１００枚と、リンを１０21ｃｍ-3添加したシリ
コン粉末を２０ｇ、ヨウ化ガリウムを３０ｍｇを石英管
の真空容器中に真空封入する。
シリコン基板３を熱酸化し、ホトエッチングにより、部
分的に二酸化珪素膜８を除去する。このようなシリコン
基板３を１００枚と、リンを１０21ｃｍ-3添加したシリ
コン粉末を２０ｇ、ヨウ化ガリウムを３０ｍｇを石英管
の真空容器中に真空封入する。
【００１９】その後、１２００℃で６時間熱処理する。
この熱処理によって得られた拡散層、即ち、二酸化珪素
膜８の存在しないＮ型領域１５の表面濃度は１０21ｃｍ
-3で、リンの拡散深さは１７.２μｍであった。
この熱処理によって得られた拡散層、即ち、二酸化珪素
膜８の存在しないＮ型領域１５の表面濃度は１０21ｃｍ
-3で、リンの拡散深さは１７.２μｍであった。
【００２０】また、二酸化珪素膜８の存在するＰ型のシ
リコン基板３の表面濃度は５×１０ 17ｃｍ-3、そして拡
散深さは１２.１μｍであった。ベース領域１０、エミ
ッタ領域９を選択的に形成した後、ベース領域１０を分
割するためにメサエッチングを行った。しかるのち、エ
ミッタ電極６、ベース電極７及びコレクタ電極１３を形
成することで、三重拡散メサ型トランジスタが得られ
る。
リコン基板３の表面濃度は５×１０ 17ｃｍ-3、そして拡
散深さは１２.１μｍであった。ベース領域１０、エミ
ッタ領域９を選択的に形成した後、ベース領域１０を分
割するためにメサエッチングを行った。しかるのち、エ
ミッタ電極６、ベース電極７及びコレクタ電極１３を形
成することで、三重拡散メサ型トランジスタが得られ
る。
【００２１】本実施例の効果として、第１の実施例の拡
散層をＮＰＮトランジスタのベース領域として利用した
場合の直流電流増幅率のばらつきを図４に示す。
散層をＮＰＮトランジスタのベース領域として利用した
場合の直流電流増幅率のばらつきを図４に示す。
【００２２】なお、従来例、即ち、不純物源としてボロ
ンを１０19ｃｍ-3添加したシリコン粉末と金属アルミニ
ウムを用いて拡散したベース拡散層とを比較して示し
た。
ンを１０19ｃｍ-3添加したシリコン粉末と金属アルミニ
ウムを用いて拡散したベース拡散層とを比較して示し
た。
【００２３】明らかに本発明によると、直流電流増幅率
のばらつきは小さくなり、製造歩留を向上させることが
できる。
のばらつきは小さくなり、製造歩留を向上させることが
できる。
【００２４】次に、第２の実施例で示したシリコン粉末
とヨウ化ガリウムを用いた本実施例でも、Ｐ型シリコン
粉末と金属ガリウムを用いる従来法で行ったものに比べ
て、直流電流増幅率のばらつきは大幅に減少されてい
た。
とヨウ化ガリウムを用いた本実施例でも、Ｐ型シリコン
粉末と金属ガリウムを用いる従来法で行ったものに比べ
て、直流電流増幅率のばらつきは大幅に減少されてい
た。
【００２５】
【発明の効果】本発明は、蒸気圧の高いハロゲン化ガリ
ウムまたはハロゲン化アルミニウムを不純物源とするこ
とで封管内での濃度差を少なくでき、極めてばらつきの
少ない拡散深さを得られる。
ウムまたはハロゲン化アルミニウムを不純物源とするこ
とで封管内での濃度差を少なくでき、極めてばらつきの
少ない拡散深さを得られる。
【図１】本発明の一実施例の石英管による拡散熱処理の
構成を示す断面図
構成を示す断面図
【図２】本発明の第１の実施例で得られたトランジスタ
の断面図
の断面図
【図３】本発明の第２の実施例で得られたトランジスタ
の断面図
の断面図
【図４】本発明の第１の実施例で得られたトランジスタ
直流電流増幅率のばらつきを示す図
直流電流増幅率のばらつきを示す図
１ 弗化アルミニウム ２ ボロン添加シリコン粉末 ３ シリコン基板 ４ 石英管 ５ 真空容器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭48−28177（ＪＰ，Ａ) 特公 昭47−22418（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭48−28107（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/22 - 21/24 H01L 21/38 - 21/40
Claims (1)
- 【請求項１】石英管と、前記石英管内に設置されたシリ
コン基板と、前記石英管内に設置された拡散源を備え、
前記拡散源をリンもしくはボロンを添加したシリコン粉
末、および、ガリウムもしくはアルミニウムのハロゲン
化物として真空封入し、次に、熱処理を行うことによっ
て、リンとガリウムもしくはアルミニウム、またはボロ
ンとガリウムもしくはアルミニウムを同時にシリコン基
板中に拡散させることを特徴とする不純物拡散方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15463592A JP3144891B2 (ja) | 1992-06-15 | 1992-06-15 | 不純物拡散方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15463592A JP3144891B2 (ja) | 1992-06-15 | 1992-06-15 | 不純物拡散方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05347264A JPH05347264A (ja) | 1993-12-27 |
| JP3144891B2 true JP3144891B2 (ja) | 2001-03-12 |
Family
ID=15588515
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15463592A Expired - Lifetime JP3144891B2 (ja) | 1992-06-15 | 1992-06-15 | 不純物拡散方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3144891B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109616512A (zh) * | 2018-12-26 | 2019-04-12 | 瑞能半导体有限公司 | 半导体器件及其制造方法 |
-
1992
- 1992-06-15 JP JP15463592A patent/JP3144891B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05347264A (ja) | 1993-12-27 |
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