JPH02194531A - 埋込拡散層を有する半導体集積回路の製造方法 - Google Patents
埋込拡散層を有する半導体集積回路の製造方法Info
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- JPH02194531A JPH02194531A JP1012627A JP1262789A JPH02194531A JP H02194531 A JPH02194531 A JP H02194531A JP 1012627 A JP1012627 A JP 1012627A JP 1262789 A JP1262789 A JP 1262789A JP H02194531 A JPH02194531 A JP H02194531A
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は所定の導電型を有するシリコン単結晶基板の所
定の２１域に、その主表面の一方の側からＮ型埋込拡散
層を形成する方法に関するもので、結晶欠陥の発生がな
く、層抵抗の制御性が容易でかつ表面状態の良好な拡散
面をもフ埋込拡散層の製造方法の改良に関するものであ
る。
定の２１域に、その主表面の一方の側からＮ型埋込拡散
層を形成する方法に関するもので、結晶欠陥の発生がな
く、層抵抗の制御性が容易でかつ表面状態の良好な拡散
面をもフ埋込拡散層の製造方法の改良に関するものであ
る。
砒素を不純物イオンとするイオン注入法を用いて半導体
集積回路の埋込コレクタ拡散層を形成する方法について
はすでに多く提案がなされている。
集積回路の埋込コレクタ拡散層を形成する方法について
はすでに多く提案がなされている。
その第１の方法として所定のシリコン単結晶基板に砒素
イオンを注入し、注入によって生じた損傷を酸化・拡散
処理によって除去しながら欠陥のない埋込拡散層を形成
する方法が提案されている。
イオンを注入し、注入によって生じた損傷を酸化・拡散
処理によって除去しながら欠陥のない埋込拡散層を形成
する方法が提案されている。
また他の第２．第３の方法として、２酸化シリコンや多
結晶シリコン中に砒素イオンをシリコン単結晶基板にま
で注入損傷が及ばない範囲の加速エネルギーと不純物ド
ーズ量で注入し、それらを拡散源として所定のシリコン
単結晶中に拡散させる方法も提案されている。
結晶シリコン中に砒素イオンをシリコン単結晶基板にま
で注入損傷が及ばない範囲の加速エネルギーと不純物ド
ーズ量で注入し、それらを拡散源として所定のシリコン
単結晶中に拡散させる方法も提案されている。
ここで第１の方法で得られた拡散面は平滑で極めて良好
ではあるが、欠陥除去という点では再現性が悪く、均質
な欠陥のない埋込拡散層を得るのは実用上相当な困難が
ある。
ではあるが、欠陥除去という点では再現性が悪く、均質
な欠陥のない埋込拡散層を得るのは実用上相当な困難が
ある。
第２の方法では２酸化シリコン中の砒素の拡散速度がシ
リコン単結晶中の砒素の拡散速度に比較して２桁近く小
さいために高濃度砒素を拡散するには高温度でかつ長時
間を必要とする欠点がある。
リコン単結晶中の砒素の拡散速度に比較して２桁近く小
さいために高濃度砒素を拡散するには高温度でかつ長時
間を必要とする欠点がある。
第３の方法から埋込拡散層を形成するには、多結晶シリ
コン層を拡散後除去する必要がある。酸化・拡散処理に
よって、砒素注入多結晶シリコンを除去できるように完
全に酸化しながら砒素拡散を行ない、高濃度砒素拡散層
を形成した場合、砒素の高濃度拡散によるゲッタリング
効果によって結晶欠陥の発生を相当程度防止できるが、
わずかに欠陥が残存し易く、また拡散面にはわずかでは
あるが凹凸を発生し、かならずしも充分な拡散層を得る
ことは難しい。この場合、欠陥の発生を抑えるために所
定のシリコン単結晶基板の埋込拡散領域と多結晶シリコ
ン層間に薄い２酸化シリコン膜を介在させる方、法も提
案されている。しかしながら砒素イオン注入を行なった
多結晶シリコンを酸化・拡散処理した後のシリコン単結
晶基板の埋込拡散領域のシリコン拡散表面にはわずかに
凹凸が発生し、かならずしも充分とは言えないところが
あった。
コン層を拡散後除去する必要がある。酸化・拡散処理に
よって、砒素注入多結晶シリコンを除去できるように完
全に酸化しながら砒素拡散を行ない、高濃度砒素拡散層
を形成した場合、砒素の高濃度拡散によるゲッタリング
効果によって結晶欠陥の発生を相当程度防止できるが、
わずかに欠陥が残存し易く、また拡散面にはわずかでは
あるが凹凸を発生し、かならずしも充分な拡散層を得る
ことは難しい。この場合、欠陥の発生を抑えるために所
定のシリコン単結晶基板の埋込拡散領域と多結晶シリコ
ン層間に薄い２酸化シリコン膜を介在させる方、法も提
案されている。しかしながら砒素イオン注入を行なった
多結晶シリコンを酸化・拡散処理した後のシリコン単結
晶基板の埋込拡散領域のシリコン拡散表面にはわずかに
凹凸が発生し、かならずしも充分とは言えないところが
あった。
本発明はこれらの欠点を解決するために、前記多結晶シ
リコンの代りに非晶質シリコンを用い、前記シリコン単
結晶基板の埋込拡散領域上の非晶質シリコン層をすくな
くとも界面近くで同相エビタキャル成長させる温度で砒
素イオン注入された非晶質シリコン層を完全に酸化し、
更に砒素を埋込拡散領域中に拡散処理し、注入損傷が発
生しないでかつシリコン拡散面の平滑な埋込拡散層を有
する半導体集積回路の製造方法に関するもので１、以下
図面を用いて詳細にこの方法について説明する。
リコンの代りに非晶質シリコンを用い、前記シリコン単
結晶基板の埋込拡散領域上の非晶質シリコン層をすくな
くとも界面近くで同相エビタキャル成長させる温度で砒
素イオン注入された非晶質シリコン層を完全に酸化し、
更に砒素を埋込拡散領域中に拡散処理し、注入損傷が発
生しないでかつシリコン拡散面の平滑な埋込拡散層を有
する半導体集積回路の製造方法に関するもので１、以下
図面を用いて詳細にこの方法について説明する。
例えば、不純物としてボロンを添加された抵抗率２０〜
３０Ω・ｃｍＯＰ型シリコン単結晶（１１１）基板１上
に砒素拡散マスク用の２酸化シリコン膜２を、例えば１
１００°Ｃで、湿った酸素雰囲気中で厚さ６０００人形
成する（第１の工程）。
３０Ω・ｃｍＯＰ型シリコン単結晶（１１１）基板１上
に砒素拡散マスク用の２酸化シリコン膜２を、例えば１
１００°Ｃで、湿った酸素雰囲気中で厚さ６０００人形
成する（第１の工程）。
その後埋込拡散層領域が形成されるべき領域上の２酸化
シリコン膜２を写真蝕刻法により除去する（第２の工程
）。次に例えば減圧気相成長法を用いて成長温度５７５
℃で非晶質シリコン膜３を厚さ約９５０人堆積した（第
３の工程）。この時堆積されたシリコン層３は非晶質状
態である。この非晶質シリコン層３上に砒素イオン４を
例えば加速電圧３０ｋＶでドーズ量５ ｘ １０ ”ｃ
ｍ、−”で全面にイオン注入する（第４の工程）。こ
こまでの第１から第４の工程は第１図に図示されている
。
シリコン膜２を写真蝕刻法により除去する（第２の工程
）。次に例えば減圧気相成長法を用いて成長温度５７５
℃で非晶質シリコン膜３を厚さ約９５０人堆積した（第
３の工程）。この時堆積されたシリコン層３は非晶質状
態である。この非晶質シリコン層３上に砒素イオン４を
例えば加速電圧３０ｋＶでドーズ量５ ｘ １０ ”ｃ
ｍ、−”で全面にイオン注入する（第４の工程）。こ
こまでの第１から第４の工程は第１図に図示されている
。
加速電圧は注入による結晶の注入損傷がシリコン単結晶
基板ｌに影響を及ぼさない範囲以内でなければならない
。
基板ｌに影響を及ぼさない範囲以内でなければならない
。
次に第５の工程としてシリコン単結晶基板１上の非晶質
シリコン３を固相エピタキシャル成長させながら酸化し
ていくが、酸化性雰囲気中で熱処理するためにシリコン
単結晶基板１と非晶質シリコン膜３間に２酸化シリコン
が形成されて固相成長の障害にならないようにする必要
がある。もし不活性ガスの雰囲気中であらかじめ熱処理
するならば９００℃以下の温度でも固相エピタキシャル
成長は充分可能である。また全膜厚にわたって固相エピ
タキシャル成長を行なわせる必要はない。
シリコン３を固相エピタキシャル成長させながら酸化し
ていくが、酸化性雰囲気中で熱処理するためにシリコン
単結晶基板１と非晶質シリコン膜３間に２酸化シリコン
が形成されて固相成長の障害にならないようにする必要
がある。もし不活性ガスの雰囲気中であらかじめ熱処理
するならば９００℃以下の温度でも固相エピタキシャル
成長は充分可能である。また全膜厚にわたって固相エピ
タキシャル成長を行なわせる必要はない。
あらかじめ低温で固相エピタキシャル成長させても、砒
素イオンを注入したシリコン層３を次に酸化する温度は
９５０℃〜１０５０℃で行なう必要がある。この理由は
、酸化による砒素の偏析現象を本発明の半導体集積回路
の製造方法では利用するからであり、砒素をイオン注入
したシリコン層３を完全に酸化した時点で、注入された
砒素は再分布してシリコン単結晶基板１と非晶質シリコ
ン３の界面５近くに偏析している状態である必要がある
からで、これは次の拡散の際の層抵抗の低下を容易なら
しめる効果を示す。
素イオンを注入したシリコン層３を次に酸化する温度は
９５０℃〜１０５０℃で行なう必要がある。この理由は
、酸化による砒素の偏析現象を本発明の半導体集積回路
の製造方法では利用するからであり、砒素をイオン注入
したシリコン層３を完全に酸化した時点で、注入された
砒素は再分布してシリコン単結晶基板１と非晶質シリコ
ン３の界面５近くに偏析している状態である必要がある
からで、これは次の拡散の際の層抵抗の低下を容易なら
しめる効果を示す。
第２図は湿った酸素雰囲気中で、１０００“Ｃで約５０
分間スチーム酸化し、非晶質シリコン膜３を完全に酸化
する第５の工程の途中段階の様子を示したものである。
分間スチーム酸化し、非晶質シリコン膜３を完全に酸化
する第５の工程の途中段階の様子を示したものである。
ここで３′は同相エピタキシャル成長した層を示し、３
は多結晶化したシリコン膜を示し、６は砒素イオン注入
非結晶シリコンが酸化した部分を示している。非晶質シ
リコン膜３が完全に酸化した時点（第５の工程）で湿っ
た酸素雰囲気中での酸化を終える。本実施例の場合には
この時点での埋込拡散領域７上での２酸化シリコンの膜
厚は２３００人であった。この第５の工程での酸化を必
要以上に行なうと、次の拡散工程（第６の工程）での砒
素拡散の障害にもなるため、可能な限りコントロールし
て酸化することが望ましい。
は多結晶化したシリコン膜を示し、６は砒素イオン注入
非結晶シリコンが酸化した部分を示している。非晶質シ
リコン膜３が完全に酸化した時点（第５の工程）で湿っ
た酸素雰囲気中での酸化を終える。本実施例の場合には
この時点での埋込拡散領域７上での２酸化シリコンの膜
厚は２３００人であった。この第５の工程での酸化を必
要以上に行なうと、次の拡散工程（第６の工程）での砒
素拡散の障害にもなるため、可能な限りコントロールし
て酸化することが望ましい。
次に第３図に示すように、砒素イオンをイオン注入した
非晶質シリコン層３が完全に酸化されたら、これを拡散
源として拡散を実施し層抵抗を下る（第６の工程）。
非晶質シリコン層３が完全に酸化されたら、これを拡散
源として拡散を実施し層抵抗を下る（第６の工程）。
この場合酸化の進行は極力抑え、例えば、窒素（４）：
酸素（１）の容量比の雰囲気中で１１５０℃で４５分熱
処理した時の層抵抗は１８Ω／口であった。この時の埋
込拡散領域７上の２酸化シリコン膜厚は２４５０人であ
った。
酸素（１）の容量比の雰囲気中で１１５０℃で４５分熱
処理した時の層抵抗は１８Ω／口であった。この時の埋
込拡散領域７上の２酸化シリコン膜厚は２４５０人であ
った。
以上説明したように埋込拡散領域７上に非晶質シリコン
３を堆積し、シリコン単結晶基板１に注入損傷が達しな
いように非晶質シリコン３中に砒素イオンをイオン注入
後、埋込拡散領域７上に固相エピタキシャル成長層３′
が形成されかつ酸化によって砒素の偏析が界面５′に生
じるような温度、例えば９５０ ’ｃ〜１０５０℃で湿
った酸素雰囲気中で酸化を行なった後、砒素を更に拡散
させた場合の拡散層の表面は平滑で、欠陥のない埋込拡
散領域７を形成できた。拡散温度１１５０℃で拡散時間
が３０分〜４５分程度で、充分目標とする低い層抵抗を
有する埋込拡散層が得られ、横方向拡散の小さな埋込拡
散層を容易に得ることができる。
３を堆積し、シリコン単結晶基板１に注入損傷が達しな
いように非晶質シリコン３中に砒素イオンをイオン注入
後、埋込拡散領域７上に固相エピタキシャル成長層３′
が形成されかつ酸化によって砒素の偏析が界面５′に生
じるような温度、例えば９５０ ’ｃ〜１０５０℃で湿
った酸素雰囲気中で酸化を行なった後、砒素を更に拡散
させた場合の拡散層の表面は平滑で、欠陥のない埋込拡
散領域７を形成できた。拡散温度１１５０℃で拡散時間
が３０分〜４５分程度で、充分目標とする低い層抵抗を
有する埋込拡散層が得られ、横方向拡散の小さな埋込拡
散層を容易に得ることができる。
以上説明したように、本発明による製造方法によって形
成された埋込拡散層を有する半導体集積回路の製造方法
を用いれば、再現性良く結晶欠陥のない、拡散面の平滑
な埋込拡散層７を得ることができ、その層抵抗も酸化に
よる砒素の偏析効果を利用できるため短時間の拡散で充
分下げることができ、微細パターンの埋込拡散領域７を
形成できる利点がある。
成された埋込拡散層を有する半導体集積回路の製造方法
を用いれば、再現性良く結晶欠陥のない、拡散面の平滑
な埋込拡散層７を得ることができ、その層抵抗も酸化に
よる砒素の偏析効果を利用できるため短時間の拡散で充
分下げることができ、微細パターンの埋込拡散領域７を
形成できる利点がある。
ウェーハ上の２酸化シリコン膜を除去した後のシリコン
単結晶基板１上のシリコン表面５′は極めて平滑であっ
た。またこのシリコン基板上にシリコンエピタキシャル
成長を行ない埋込拡散領域７の表面上の結晶性の評価を
行なったところ、欠陥の発生は認められなかった。
単結晶基板１上のシリコン表面５′は極めて平滑であっ
た。またこのシリコン基板上にシリコンエピタキシャル
成長を行ない埋込拡散領域７の表面上の結晶性の評価を
行なったところ、欠陥の発生は認められなかった。
第１図１第２図、第３図はそれぞれ本発明による埋込拡
散層を有する半導体集積回路の製造方法を説明するため
の図である。 第１図は非晶質シリコン膜３へ砒素イオン注入を行なっ
た状態を示したものであり、第２図は砒素イオン注入さ
れた非晶質シリコンの酸化中の状態を示したものである
。第３図は砒素イオン注入された非晶質シリコンを完全
に酸化した後、更に拡散処理を実施し、埋込拡散層を形
成したところの図である。 １・・・シリコン単結晶基板、２・・・マスク用２酸化
シリコン膜、３・・・非晶質シリコン膜、３′・・・固
相エピタキシャル成長した層、３″・・・多結晶化した
シリコン膜、４・・・砒素イオン、５・・・シリコン単
結晶基仮と非晶質シリコン界面、５′・・・酸化・拡散
後の埋込拡散層表面、６・・・砒素イオン注入非晶質シ
リコンが酸化した部分、７・・・埋込拡散層特許出願人
日本電信電話株式会社 代理人 弁理士 玉 蟲 久方部 （外１名）
散層を有する半導体集積回路の製造方法を説明するため
の図である。 第１図は非晶質シリコン膜３へ砒素イオン注入を行なっ
た状態を示したものであり、第２図は砒素イオン注入さ
れた非晶質シリコンの酸化中の状態を示したものである
。第３図は砒素イオン注入された非晶質シリコンを完全
に酸化した後、更に拡散処理を実施し、埋込拡散層を形
成したところの図である。 １・・・シリコン単結晶基板、２・・・マスク用２酸化
シリコン膜、３・・・非晶質シリコン膜、３′・・・固
相エピタキシャル成長した層、３″・・・多結晶化した
シリコン膜、４・・・砒素イオン、５・・・シリコン単
結晶基仮と非晶質シリコン界面、５′・・・酸化・拡散
後の埋込拡散層表面、６・・・砒素イオン注入非晶質シ
リコンが酸化した部分、７・・・埋込拡散層特許出願人
日本電信電話株式会社 代理人 弁理士 玉 蟲 久方部 （外１名）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 所定の導電型を有するシリコン単結晶基板上に酸化シリ
コン膜を形成する第１の工程、 前記第１の工程後、埋込層形成領域上の前記酸化シリコ
ン膜を除去する第２の工程、 前記第２の工程後、前記シリコン単結晶基板上の全面に
非晶質シリコンを形成する第３の工程、前記第３の工程
後、砒素でなるＮ型不純物イオンを前記非晶質シリコン
中に損傷が前記シリコン単結晶基板中に及ばない程度に
注入する第４の工程、 前記第４の工程後、熱酸化処理によって前記非晶質シリ
コンが固相エピタキシャル成長する温度で、前記非晶質
シリコンを完全に酸化する第５の工程、 前記第５の工程後、さらに、前記不純物を前記埋込層形
成領域中に拡散する第６の工程からなることを特徴とす
る埋込拡散層を有する半導体集積回路の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1012627A JP2747919B2 (ja) | 1989-01-21 | 1989-01-21 | 埋込拡散層を有する半導体集積回路の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1012627A JP2747919B2 (ja) | 1989-01-21 | 1989-01-21 | 埋込拡散層を有する半導体集積回路の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02194531A true JPH02194531A (ja) | 1990-08-01 |
| JP2747919B2 JP2747919B2 (ja) | 1998-05-06 |
Family
ID=11810613
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1012627A Expired - Fee Related JP2747919B2 (ja) | 1989-01-21 | 1989-01-21 | 埋込拡散層を有する半導体集積回路の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2747919B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011077066A (ja) * | 2009-09-29 | 2011-04-14 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 半導体基板の製造方法 |
-
1989
- 1989-01-21 JP JP1012627A patent/JP2747919B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011077066A (ja) * | 2009-09-29 | 2011-04-14 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 半導体基板の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2747919B2 (ja) | 1998-05-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |