JPH0142490B2 - - Google Patents

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JPH0142490B2
JPH0142490B2 JP57031832A JP3183282A JPH0142490B2 JP H0142490 B2 JPH0142490 B2 JP H0142490B2 JP 57031832 A JP57031832 A JP 57031832A JP 3183282 A JP3183282 A JP 3183282A JP H0142490 B2 JPH0142490 B2 JP H0142490B2
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JP
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silicon dioxide
covering
silicon
doping
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Furazaku Toomasu
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ASEA BURAUN BOERI AG
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Publication of JPH0142490B2 publication Critical patent/JPH0142490B2/ja
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P76/00—Manufacture or treatment of masks on semiconductor bodies, e.g. by lithography or photolithography
    • H10P76/20—Manufacture or treatment of masks on semiconductor bodies, e.g. by lithography or photolithography of masks comprising organic materials
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P32/00—Diffusion of dopants within, into or out of wafers, substrates or parts of devices
    • H10P32/10—Diffusion of dopants within, into or out of semiconductor bodies or layers
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    • H10P32/1408—Diffusion of dopants within, into or out of semiconductor bodies or layers within a single semiconductor body or layer in a solid phase; between different semiconductor bodies or layers, both in a solid phase from or through or into an external applied layer, e.g. photoresist or nitride layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10P32/10—Diffusion of dopants within, into or out of semiconductor bodies or layers
    • H10P32/17—Diffusion of dopants within, into or out of semiconductor bodies or layers characterised by the semiconductor material
    • H10P32/171—Diffusion of dopants within, into or out of semiconductor bodies or layers characterised by the semiconductor material being group IV material
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S438/00—Semiconductor device manufacturing: process
    • Y10S438/914—Doping

Landscapes

  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Recrystallisation Techniques (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 半導体製造において、例えば集積回路、電力用
半導体素子及び同種のものを製造するためには、
珪素から成る平面状基板（以下には、略してSi基
板と記載する）に必要なドーピングは少なくとも
部分的に一般に拡散法（不純物拡散）と称される
方法によつて行われるものが通例である。
製造される半導体のその都度の種類及び用途に
基づいて、適用される拡散法は、種類の異なつた
ドーパント、ドーピングの局所的制限もしくは制
御のための種々異なつた方法並びに種々異なつた
工程順序で実施することができる。
公知のドーパントの例は、砒素、アンチモン及
び燐（ドナーもしくはｎ−ドーパント）及びアル
ミニウム（アクセプタもしくはｐ−ドーパント）
であり、これらは元素状で又は場合によつては化
学的に結合した、例えば酸化型で蒸発させかつ基
板に施すことができる。
ドーピングを局所的に制限するための公知方法
の典型的な例は、一つの方法ではドープすべきで
ない領域上でのSi基板のカバリング又はマスキン
グであり、かつ他の方法では先に平坦にドープし
た領域を後から局所的かつ選択的に除去し、場合
により引き続き選択的除去後に尚残留する領域内
にドーパントを一層深くSi基板内に拡散侵入させ
るために、熱処理［ドライブイン（Drive−in）
工程］することより成る。
前記の両者の局所的選択的ドーピング法のうち
でも、カバリング又はマスキングが一般に後から
除去する方法に比較して簡単な方法である。更
に、拡散侵入によつて形成されたSi／ドーパント
相を局所的に剥離するためには、その下にある
層、即ちSi／ドーパント相の後からの除去によつ
て露出した層は所定の特性を有するべきである
が、この特性は常には達成不可能であるか又は達
成するのが極めて困難である。最後に又、Si／ド
ーパント相を後から除去する際には、たいていの
場合生じる溝構造が、さもなければ実質的に平坦
である表面に比して、Si基板にとつては不利であ
る。
しかし、複数の理由から比較的有利である、Si
基板のドープすべきでない領域のカバリング（即
ち、所定の関連性のある面のマスキング）もしく
はマスキング（即ち、面の所定の部分領域のカバ
リング）の前提条件は、ドーパントが操作条件下
でカバリング又はマスキング層の下にある基板部
分へ侵入するのを有効に阻止ないし遅延させるカ
バリング又はマスキング層を形成することであ
る。拡散によるドーピングは典型的には500℃以
上の高温で行われるので、有機成分を有する公知
のカバリング又はマスキング層、例えば常用のホ
トラツカーマスクは、熱分解する可能性があるの
で、この場合には原則的に不適当である。
拡散法のための自体公知のかつ熱安定性のカバ
リング又はマスキング層は、例えばSi基板上で
“成長”しかつ例えば痕跡量の酸素の存在下に珪
素から成る基板上に二酸化珪素を蒸着させること
により得られた層の形、又は二酸化珪素をベース
とする溶融した、例えばガラス状層の形の二酸化
珪素から成るものである。
しかし、常用のｐ−ドーパントのうちでは硼素
だけが二酸化珪素内で十分に小さい拡散係数を有
しており、従つて硼素の場合にはSi基板の有効な
カバリング又はマスキングのために二酸化珪素か
ら成る付着したカバリング又はマスキング層を使
用することができることが公知である［B.R.M.
Burger及びP.P.Donovan著、“Fundamentals of
Silicon Integrated Device Technology”、
Prentice−Hall、USA、19670、第１巻、153〜
155頁参照］。
それに対して、ガリウムは800〜1300℃の範囲
内の典型的な拡散温度で珪素内におけるよりも約
400倍の速度で二酸化珪素内に拡散侵入する。こ
れとほぼ同じことがアルミニウムに関してもあて
はまる。従つて、アルミニウムはその際利用され
る温度条件下で珪素内におけるよりも二酸化珪素
内では少なくとも100倍の速度で拡散するという
事実から出発することができる。
マスキング層として付着した二酸化珪素を有す
るSi基板に対して拡散法でガリウム又はアルミニ
ウムをドープすると、該ドーピングは、前記文献
に記載されているように、二酸化珪素の下にある
Si基板における上記ドーパントの拡散効果は、付
着した二酸化珪素を有しないSi基板で達成される
拡散効果と同じであるとの仮定の下で行われる。
このことは、アルミニウム又はガリウムをドー
プするための拡散の際にSi基板上に存在する、付
着した二酸化珪素から成るカバリング又はマスキ
ング層は、その他の先行せるないしは後続の処理
工程にとつては利用できるか又はそのまま残留し
ていてもよいが、アルミニウ又はガリウムを局所
的選択的にドープする場合の有効なマスキング又
はカバリング層としては全く不適当であることを
意味する。
二酸化珪素と異なり、窒化珪素はｐ−ドーパン
ト例えばアルミニウムに対しても、Si基板の局所
的選択的ドーピングのためのカバリング又はマス
キング層として好適であると見なされる程度に不
透過性である。しかし、珪素基板の上に窒化珪素
層を形成するために必要な操作法及び装置にかか
る費用は極めて高く、かつ再現性は該手段がいず
れにせよ工業的製造にとつては殆ど不適当である
程に不確実である。
従つて、現今の技術水準は、Si基板の局所的選
択的ｐ−ドーピングによつて工業的に半導体を製
造するためには、二酸化珪素から成るマスキング
又はカバリング層は、アルミニウム又はガリウム
ではなく、硼素をドープする際にのみ使用するこ
とができる、それというのもアルミニウム又はガ
リウムによつて十分に不透過性でありかつ採算の
取れる費用で施すことができるマスキング又はカ
バリング層は従来知られていないからである。
アルミニウムはｐ−ドーパントとしてはそれ自
体有利である、それというのも珪素内で他のドー
パントに比較して急速に拡散しかつ簡単に取り扱
われるからである。しかしながら、アルミニウム
は従来は拡散法による局所的選択的ｐ−ドーピン
グのためには、蒸着もしくは拡散において生じた
アルミニウム／珪素層を後から除去するという比
較的不利な方法によるか、又はSi基板のカバリン
グ又はマスキングために技術的費用のかかる窒化
珪素層を用いる際にのみ適当であつたにすぎな
い。
本発明の課題は、カバリング又はマスキング層
の直ぐ下になるSi基板の領域におけるアルミニウ
ムの拡散侵入を実質的に阻止する、即ち操作条件
下で処理過程中にSi基板と少なくとも同程度の拡
散速度を有するカバリング又はマスキング層を使
用して、拡散法によつてアルミニウムをSi基板に
局所的にかつ選択的にドープする方法を提供する
ことであつた。
前記課題は、本発明により、カバーを基板に付
着した二酸化珪素層と、該二酸化珪素層に圧着さ
れたカバリング板又はマスキング板から構成する
ことにより解決される。この場合、“圧着された”
とは２つの面の間の機械的かつ解離可能な接触で
あつて、一般に重力又は圧縮力のような外的力の
作用によつて惹起されかつ適当な反力、例えば持
上げ力によつて、又は外的力の作用を止める、例
えば圧縮力の作用を解除することにより解離する
ことができることを意味する。
本発明は、以下の実験的所見を基礎としてい
る： (a) 拡散室内でアルミニウムのドーピング条件下
で、二酸化珪素から成る被膜を有する、平坦か
つ平滑な試料のSi基板と、該被膜を有しないも
のとを互いに間隔を置いて処理した場合、露出
したシリコン表面でも又二酸化珪素で被覆した
表面においても、実質的に同等のアルミニウム
ドーピングが確認された。このことは当該技術
水準の思想と合致し、かつ二酸化珪素から成る
層は、二酸化珪素層の下にあるSi基板のカバリ
ング又はマスキングのためには効果が無いこと
を立証している。
(b) 又同じ形式で二酸化珪素被膜を有しない２つ
の試料Si基板を密着させて処理した場合にも、
総ての基板面、従つて境界面で接触した基板対
の表面にアルミニウムがドープされていた。
(c) 前記とは異なり、基板対の境界面で接触した
両者の表面の一方に予め二酸化珪素から成る層
を施した場合には、二酸化珪素で被覆した基板
においては二酸化珪素層の下ではアルミニウム
ドーピングは確認されなかつたが、それに対し
て総ての露出した表面及び又二酸化珪素層に機
械的に圧着した、但し付着した二酸化珪素層で
被覆されていない基板表面はドープされてい
た。
(d) 一方のSi基板上の二酸化珪素層の一部分を他
方の基板によつて覆わなかつた場合、この覆わ
れていない二酸化珪素層の付着した部分の下で
は同様にSi基板のアルミニウムドーピングが確
認された。
(e) 対を形成するSi基板の、機械的に接触した
面、即ち接触境界面にそれぞれ付着する二酸化
珪素層で被覆した場合には、両者の基板のいず
れにおいてもそれぞれの二酸化珪素層の下では
アルミニウムドーピングは確認されなかつた。
上記事実は、基板の機械的接合はアルミニウム
をドープする際には、その接合によつて覆われた
領域内の少なくとも一方の表面に付着した二酸化
珪素層が施されている際にのみ有効な遮蔽を可能
にすることを意味する。意想外の所見(c)及び(e)を
惹起する原因は未だ解明されていないが、しかし
部分所見(b)及び(d)に基づき、アルミニウムのドー
ピングを阻止するためには純粋機械的な遮蔽で十
分であるとも言えないし、またカバリングされて
いない付着した二酸化珪素が有効であるとも言え
ない。恐らく、この場合機械的に覆われたSiO2
層は一種のゲツターとして作用すると見なされ
る。
自体ではアルミニウム拡散に対する遮蔽のため
に効果が無い二酸化珪素層と、遮蔽体として自体
では同様に無効果の機械的カバリングとの組合せ
が、付着した二酸化珪素層を透過してその下にあ
るSi基板領域内へのアルミニウム拡散を有効に阻
止することができることは、全く予測され得なか
つたことであり、しかもSi基板にアルミニウムを
ドープする際のカバリング又はマスキング層とし
て使用することは明確に不適当であると開示され
かつ例えば薄膜の蒸着技術から公知の機械的マス
クの使用（例えばL.I.Maissel他著、“Handbook
of Thin Film Technology”、MacGraw Hill、
1970 ７−２〜７−４頁参照）は、Si基板の被覆
領域内におけるカバー拡散を阻止する実験におけ
る実験的部分所見(b)に基づきそれだけでは無効で
あることが立証されている事実から見ても意想外
のことである。
機械的カバリング又はマスキングが施されかつ
基板の遮蔽すべき面領域に付着した二酸化珪素
が、カバリングされた二酸化珪素層の下にある基
板領域内へのアルミニウムの拡散を阻止するため
の手段として好適であるという本発明による技術
思想は、尚以下に詳細に説明するが、半導体製造
のためのSi基板のｐ−ドーピングの著しい簡単化
を提供する。
本発明に基づき処理したSi基板は、大体におい
て、即ち一般にその重量の50重量％より多く、特
に90重量％より多く、例えば少なくとも99％が、
十分な純度及び適当な結晶構造を有する半導体製
造にとつて常用の元素の形の珪素から成る。該Si
基板は“平面状”である、即ち拡散過程中に遮蔽
又はマスクすることができる、少なくとも１つの
実質的に平坦な表面を有する。珪素から成る常用
の平面状基板は、２つの実質的に平行な主面を有
する多角形、例えば矩形、又は丸形、例えば円形
の板片である。適当なSi基板の典型的な例は、厚
さ100μｍ〜３mm及び重量0.2〜50ｇを有する珪素
から成る円形の板片である。
上記のようなかつそれに類似した、片面又は両
面に付着した成長したSiO2層、例えば50nｍ〜
10μｍの層厚さのSiO2を有するSi基板は、工業的
に入手されるか、又は公知方法に基づき製造しか
つ本発明による方法のために使用することができ
る。
片方の面（主面）に≧50nｍの厚さを有する成
長したSiO2層を有する板片状Si基板が、本発明
の目的にとつては有利である。
拡散法は、一般に公知の拡散炉内で、即ち適当
な数又は装入量の相互に間隔を持つて配置された
基板を受容するように設計されかつ基板を典型的
には800〜1300℃の温度に加熱することが可能で
ある真空シールされた処理室内で実施する。
ｐ−ドーパントとしては、自体公知方法でアル
ミニウム、特に純粋な元素の形のアルミニウムを
使用しかつ自体公知方法で拡散処理過程で蒸発さ
せる。この場合には、たいていは高真空内で、例
えば10-3mmHgで、有利には例えば10-5mmHg又は
それ以上の真空度で作業する。所望により、真空
化前に拡散炉内に存在する空気を窒素又は希ガス
で掃気することができる。
本発明方法は、800〜1300℃、有利には1000〜
1250℃の範囲内の拡散方法にとつて常用の温度で
所定の時間に亙つて実施することができる。処理
時間はドーパントの所望の拡散深さに基づいて決
定されかつ典型的には１分〜10時間の範囲内、例
えば10〜200分間の範囲内にある。典型的には、
Si基板内で2μｍのアルミニウム拡散深さのために
は約1000℃で約100分間の時間で十分である。
カバリング板又はマスキング板としては、操作
条件下で実質的に不活性であるだけでなく、更に
Si基板に対していかなる不純物を含有しない、即
ち意図しないで存在するドーパントをも含有しな
い材料から成る、平面状の、即ち少なくとも１つ
の平坦な面を有する成形体が有利である。有利な
カバリング板又はマスキング板は、Si基板と同様
に有利には２つの実質的に平行な主面を有する。
カバリング板又はマスキング板の厚さは、一般
的にカバリング板又はマスキング板の材料内での
ドーパントの拡散速度に左右される、即ちこの厚
さは特に操作条件下でアルミニウムがカバリング
板又はマスキング板を透過拡散するために必要な
時間が、Si基板に完全に拡散するために必要な時
間と少なくとも同じになるように決定すべきで
る。多くの目的にとつては、元素の珪素から成る
カバリング板又はマスキング板が有利である。こ
の場合には、カバリング板又はマスキング板の厚
さを、Si基板の厚さと少なくともほぼ同じように
設定するのが有利である。
カバリング板又はマスキング板のために、別の
材料、例えばセラミツクを使用する際には、この
材料内での操作条件下でのアルミニウムの拡散速
度が珪素内よりも大きい場合には、それに対応す
る厚さの板を選択するのが有利である。従つて、
二酸化珪素、又は石英もしくは石英ガラスから成
るカバリング又はマスキング板を本発明に基づき
使用することができる、但しこれらの板はSi基板
内での所定の拡散深さよりも少なくとも500倍、
例えば1000倍の厚さを有するべきである。
強調すべきことは、カバリング板又はマスキン
グ板は本発明による方法においては機械的に、即
ち解離自在に二酸化珪素層に圧着し、該二酸化珪
素層はカバリングもしくはマスキングされた基板
に、例えば成長した又は溶着した二酸化珪素層と
して固着されかつそのままでは剥離不能に付着し
ていることである。実地においては、ある程度の
面圧、例えば少なくとも1Pa、有利には5Pa又は
それ以上の面圧で二酸化珪素層に圧着されている
のが有利である。
有利にはカバリング板又はマスキング板はアル
ミニウムの拡散侵入が遮蔽されるべきでありかつ
付着したSiO2層が施されたSi基板の表面領域に
おいてはできるだけ接近しているべきである。こ
のことは量的には、基板に付着した二酸化珪素
と、該二酸化珪素に機械的に圧着するカバリング
板又はマスキング板の表面とが有利には、ISO規
格1302に基づき測定して、□5μｍよりも良好な
平坦性値及び同様にISO規格1302に基づき測定し
てRa＝0.4μｍよりも良好な表面あらさを有すべ
きことを意味する。
実地においては、十分な圧着力はたいていは既
に、付着した二酸化珪素層を有する多角形又は丸
形の板片状のSi基板がその自重の圧力下に平坦な
カバリング板又はマスキング板の上に載つている
ことにより達成される。
工業的半導体製造、特に電力用半導体の製造の
ために特に有利な、本発明による１実施態様によ
れば、厚さが同じでありかつ片方の面に成長した
二酸化珪素層を有する、２枚の板状もしくは板片
状の同じ大きさのSi基板を、二酸化珪素層が接着
するようにしてサイドウイツチ構造の対を構成
し、該対のそれぞれ一方の基板を他方の基板のカ
バリング板として作用させる。本発明を実施した
後には、Si基板に付着したSiO2層は、例えば常
用のエツチング法によつて完全に除去することが
できるが、多くの使用ないしは製造目的にとつて
は、SiO2はSi基板に残しておいてもよい。
次に、図面に示した実施例により本発明を詳細
に説明する。
第１図は、２つの面平行な主面１１０，１１１
を有する珪素から成る円板状基板１１の拡大した
略示横断面図を示す。一方の主面１１１は、0.2
〜2μｍの厚さを有する成長したSiO2から成る
（誇張して厚く示した）付着した平滑な層１０に
よつて形成され、該層は例えば元素の珪素から成
るカバリング板１４の平坦な平滑な表面１４０の
上に載つている。基板の主面１１１と、カバリン
グ板の表面１４０との間の一点鎖線で示した境界
面１３は、有利には実質的に測定不可能な小さな
厚さを有する。
拡散炉内で約10-5mmHg及び約1000℃でアルミ
ニウムのドーピングを実施すると、基板１１の上
方の、即ち露出した主面１１０のバツ印で示した
領域１１５と、基板の同様に露出した外周面がド
ーフされ、この場合拡散深さは処理時間及び処理
温度の自在の変更に左右される。
又、カバリング板１４のバツ印を付けた領域も
アルミニウムでドープされる。
カバリング板１４の上方表面も境界層１３にお
いて基板によつて覆われた表面領域がアルミニウ
ムでドープされるが、基板１１のSiO2の背後に
ある領域１１６においてはアルミニウムによるド
ーピングが行われなかつたことが判明した。
SiO2の外周領域においては境界面１３内への
アルミニウムの“横方向拡散”は、基板の露出表
面１１０，１１２に対して垂直方向でかつ該露出
面を透過して基板内に侵入するような“垂直方向
拡散”とたいていの場合同じであるが、表面品質
が悪くなるに伴い２〜５倍大きくなることがあ
る、しかしそのことが得られる製品の使用可能性
を害することはない。最終製品のその都合の使用
目的に応じて、有効のマスキングもしくはカバリ
ングされた領域の、横方向拡散によつてドープさ
れる領域に対する割合が大きく又は（及び）境界
面の所定の表面品質に関して簡単な実験によつて
予め確認された横方向拡散がドープするべきでな
い領域の設計に当たつて考慮させておれば、垂直
方向の10倍又はそれ以上である横方向拡散を認容
することもできる。
拡散処理後には、基板１１をカバリング板１４
から持ちあげ、その状態で公知方法に基づく後処
理に供給することができる。
カバリング板１４を新たに本発明による方法の
ために使用する場合には、その接触表面から通常
のエツチング方法によつて拡散侵入したアルミニ
ウムを除去するのが有利である。
第２図は、珪素から成りかつ成長したSiO2層
２０を備えた円形状主面２２１がカバリング板又
はガリウム板２４の上に載つた基板２１の略示拡
大横断面図を示す。該カバリング板又はマスキン
グ板２４は珪素から成りかつ基板２１と実質的に
同じ厚さ及び同じ外径を有する。
この場合も、前記条件下で拡散によつてアルミ
ニウムをドープすると基板の露出領域の、バツ印
を付けた部分は、カバリング板２４の全表面と同
様にアルミニウムでドープされる。
マスキングアパーチヤとして働く貫通口２３の
領域では、基板２１のSiO2の部分２０３は遮蔽
されない、従つてアルミニウムを拡散侵入させる
ことができ、従つてこの場合には基板２１は拡散
処理後に、付着した、但しカバリングされていな
いSiO2層２０３の背後においては、その他はド
ープされていない領域２１６の中央部にアルミニ
ウムがドープされた部分領域２１３を示す。
横方向拡散、基板２１の後処理及びカバリング
板２４の再使用に関しては、第１図に関して言及
したことがあてはまる。
第３図に示す略示断面図においては、多数の基
板３１が、そのそれぞれの下方の主面に設けられ
たSiO2を向けて、例えば珪素から成る共通の平
坦なかつ平滑なカバリング板に載つている。この
方法は、本発明による方法を工業的に実施するた
めに好適な実施態様であり、この方法においては
単数又は複数のカバリング板をその上にSi基板３
１を載せて拡散炉に装入し、例えば前記の操作条
件下で、局所的かつ選択的に、即ち基板３１のカ
バリングした主面が実質的にドープされないよう
に保持してアルミニウムを拡散させることができ
る。
第１〜３図に示した実施態様においては、基板
１１，２１及び３１はそれぞれそれらの自重の圧
力で、典型的には約5Paの圧力でカバリング板又
はマスキング板１４，２４及び３４に圧着されて
いることに留意されるべきである。
第４図及び第５図に略示側面図及び平面図で示
した基板対配置は、本発明による方法の特に有利
な実施態様を説明するものである。この場合の共
通の特徴は、それぞれ２枚の同一のSi基板４１と
４２及び５１と５２が基板対４及び５に合わさ
れ、それぞれ一方の主面に成長したSiO2層が設
けられた基板４１，４２及び５１，５２が接合す
るSiO2層を有するサンドウイツチ構造で、フレ
ーム部材４９，５９の該サンドウイツチ構造に適
合する切欠き４９１，５９１に嵌合されている点
である。
第４図の基板対４は、各対のそれぞれ上方（第
４図においては、左側）に位置する基板の尚一部
分有効な自重によつて圧着される。第５図に示し
たフレーム部材５９は、選択的に“直立状態”、
即ち基板対５がほぼ水平な状態、又は“横にした
状態”、即ち基板対５がほぼ垂直な状態、又はそ
れらの中間を成す状態で拡散炉内に配置すること
ができる。
基板対が水平線に対して0゜と約80゜の間の角度
を成す場合には、その都度上方に位置する基板の
自重が圧着圧のために尚十分である。基板対がほ
ぼ垂直状態（90゜±10゜）で立つている場合には、
フレーム部材５９の切欠きは、それぞれの押し込
まれた基板対の両者の基板や圧着し合うように形
成するのが有利である。この目的は、簡単に例え
ば切欠き５９１の横断面形が目的に適つた（図示
されていない）台形もしくは円錐形で先細になる
ように形成するか、又は楔形挿入体もしくはその
他の圧縮保持部材を設けることによつて達成する
ことができる。
フレーム部材４９，５９は、一体又は数個構成
成形体であつてもよくかつ一般的に操作条件下で
不活性でありかつ好ましくない異種元素不含の材
料から成る。フレーム部材４９，５９のための有
利な材料の１例は珪素である。
第４図及び第５図で説明した基板の対配置は、
他の配置形式に比較して拡散炉内での極めて高い
充填密度を可能にする、それというのも別個のカ
バリング板を使用するのではなく、その都度対の
一方の基板が他方の基板のカバリングとして働く
からである、又カバリング板を浄化する必要もな
い、更に拡散処理の間にフレーム部材４９，５９
の拡散侵入したアルミニウムの定量的除去が重要
ではなくなる、それというのもフレーム部材は周
辺領域でのみ基板と接触するに過ぎないからであ
る。
従つて、片面にもしくは別の形式で選択的に
SiO2で被覆されたSi基板は市販されているので、
被覆された面を除いた、局所的かつ選択的アルミ
ニウムでのドーピングを、従来必要であつたアル
ミニウムでドーピングされたSi基板の面又は面部
分の後からの剥離に比較して、大量生産において
最低の付加的費用で達成することができる。主面
だけにアルミニウムがドープされたSi基板の製造
は、特に電力用半導体の大量生産のために有意義
である。しかし、前記の第２図について説明した
ように、面の部分的領域をカバリングもしくはマ
スキングすることもできる、その際には適当なマ
スクを用いて約１mm程度の微細構造を実現するこ
とができる、このことは実地においては境界面領
域におけるその都度達成可能な表面品質（平坦
性、表面あらさ）によつて左右される。
【図面の簡単な説明】
第１図はカバリング板の上に配置されたSi基板
の略示断面図、第２図はカバリング板に接触した
Si基板の略示断面図、第３図は共通のカバリング
板の上に配置された多数の基板の略示断面図、第
４図は簡単な基板対の周辺部保持装置における多
数のサンドウイツチ構造に組合わされたSi基板対
の略示側面図及び第５図はサンドウイツチ構造に
組合わされたSi基板対が嵌合された保持装置の略
示平面図である。 ４，５……基板対、１０，４０，５０……
SiO2層、１１，２１，３１，４１，４２，５１
……基板、１１０，１１１，２１０，２１１……
主面、１１５，２１３，２１５……ドーピング領
域、１１６，２１６……非ドーピング領域、１３
……境界面、１４，２４，３４……カバリング板
又はマスキング板、１４０……カバリング板の表
面、１４５，２４５……拡散領域、２０……
SiO2層、２０３……非カバリング領域、２１２
……周辺領域、２３……貫通口、４１，５９……
フレーム部材（保持部材）、４９１，５９１……
切欠き。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ ドーパントとしてのアルミニウムを真空中で
    500℃以上の温度で基板のドープすべき領域の表
    面に蒸着させかつ基板内に拡散させる拡散法で、
    基板の表面の一部分にカバーを施し、該カバーの
    下にある基板のドーピングを阻止することによ
    り、半導体製造用の珪素から成る平面状基板を局
    所的かつ選択的にドープする方法において、カバ
    ーを、基板に付着した二酸化珪素層と該二酸化珪
    素層に圧着されたカバリング板又はマスキング板
    から形成することを特徴とする、拡散法で半導体
    用基板を局所的かつ選択的にドープする方法。 ２ カバリング板又はマスキング板が珪素から成
    るものである特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ カバリング板又はマスキング板が、珪素基板
    に二酸化珪素被膜形成させたものであり、その圧
    着面が二酸化珪素被膜側である特許請求の範囲第
    １項記載の方法。 ４ ドーパントとしてのアルミニウムを真空中で
    500℃以上の温度で基板のドープすべき領域の表
    面に蒸着させかつ基板内に拡散させる拡散法で、
    基板の表面の一部分にカバーを施し、該カバーの
    下にある基板のトーピングを阻止することによ
    り、半導体製造用の珪素から成る平面状基板を局
    所的かつ選択的にドープする装置において、二酸
    化珪素層を付着した基板の一対を互いの二酸化珪
    素層が対向するように圧接して保持するための切
    欠きが設けられたフレーム部材を有しており、該
    切欠きの幅がそれぞれ１つの基板対の厚さに等し
    いことを特徴とする、拡散法で半導体用基板を局
    所的かつ選択的にドープする装置。 ５ フレーム部材が珪素から成つている特許請求
    の範囲第４項記載の装置。
JP57031832A 1981-03-02 1982-03-02 Method of doping carrier made of silicon to produce semiconductor and device for carrying out same method Granted JPS57202728A (en)

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CH137281 1981-03-02

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