JPH0228246B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0228246B2 JPH0228246B2 JP58200534A JP20053483A JPH0228246B2 JP H0228246 B2 JPH0228246 B2 JP H0228246B2 JP 58200534 A JP58200534 A JP 58200534A JP 20053483 A JP20053483 A JP 20053483A JP H0228246 B2 JPH0228246 B2 JP H0228246B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- boron
- diffusion
- wafer
- gas
- glass layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- 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
- H10P32/14—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
Landscapes
- Formation Of Insulating Films (AREA)
- Bipolar Transistors (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、半導体ウエハのボロン拡散量の制
御方法、特にポリボロンフイルム（PBF）を用
いてボロンを拡散する場合のボロン拡散量の制御
方法に関する。
御方法、特にポリボロンフイルム（PBF）を用
いてボロンを拡散する場合のボロン拡散量の制御
方法に関する。
従来、トランジスタのベース拡散等を行うの
に、ソースとしてBN（ボロンナイトライド）を
使用していた。しかしBNは熱容量が大きい等の
原因から、形成されたウエハに結晶欠陥が発生す
るという欠点があつた。そこでこの欠点を解消す
るために、有機ポリマー内にボロンを含んだ
PBFをスピンオン法でウエハに塗布し、この
PBFが塗布されたウエハを拡散炉に入れて、窒
素ガスと微量の酸素ガス雰囲気中で加熱し、拡散
する方法が試みられている。
に、ソースとしてBN（ボロンナイトライド）を
使用していた。しかしBNは熱容量が大きい等の
原因から、形成されたウエハに結晶欠陥が発生す
るという欠点があつた。そこでこの欠点を解消す
るために、有機ポリマー内にボロンを含んだ
PBFをスピンオン法でウエハに塗布し、この
PBFが塗布されたウエハを拡散炉に入れて、窒
素ガスと微量の酸素ガス雰囲気中で加熱し、拡散
する方法が試みられている。
しかしながらこの方法では、ボロンの拡散中は
拡散量を制御することが出来ず、ある所定の拡散
量とするためには、シート抵抗値が所定値になつ
たらウエハを拡散炉から取出さねばならなかつ
た。
拡散量を制御することが出来ず、ある所定の拡散
量とするためには、シート抵抗値が所定値になつ
たらウエハを拡散炉から取出さねばならなかつ
た。
またPBFの塗布時に、ウエハのパターンの凹
凸等のために、拡散領域の上に膜厚のむらがで
き、そのまま拡散を続けると拡散領域の底面両端
に突起が出来たり、横広がりが不均一になるとい
う欠点があつた。そのためこのPBFによるボロ
ン拡散法は、ベース拡散等、素子形成には使用し
にくいという問題があつた。
凸等のために、拡散領域の上に膜厚のむらがで
き、そのまま拡散を続けると拡散領域の底面両端
に突起が出来たり、横広がりが不均一になるとい
う欠点があつた。そのためこのPBFによるボロ
ン拡散法は、ベース拡散等、素子形成には使用し
にくいという問題があつた。
この発明の目的は、PBFを用いて結晶欠陥の
少ないものを得るとともに、拡散領域の底面両端
に突起や、横広がりの不均一の生じないウエハが
得られ、その上シート抵抗を容易に制御可能なボ
ロン拡散量の制御方法を提供することである。
少ないものを得るとともに、拡散領域の底面両端
に突起や、横広がりの不均一の生じないウエハが
得られ、その上シート抵抗を容易に制御可能なボ
ロン拡散量の制御方法を提供することである。
上記目的を達成するために、この発明のボロン
拡散量の制御方法は、拡散炉内の雰囲気を第１の
段階で、窒素ガスと微量の酸素ガスとし、第２の
段階でボロンガラス層を残したままで酸素ガスに
切替え、ボロン拡散層内の引伸し拡散を行い、前
記第１の段階の時間を制御することによりボロン
の拡散を制御するようにしている。
拡散量の制御方法は、拡散炉内の雰囲気を第１の
段階で、窒素ガスと微量の酸素ガスとし、第２の
段階でボロンガラス層を残したままで酸素ガスに
切替え、ボロン拡散層内の引伸し拡散を行い、前
記第１の段階の時間を制御することによりボロン
の拡散を制御するようにしている。
以下、実施例により、この発明をさらに詳細に
説明する。
説明する。
この発明の１実施例として、トランジスタのベ
ース拡散を行う場合を説明する。
ース拡散を行う場合を説明する。
まず第１図ａに示すように、シリコン（Si）基
板１上に二酸化シリコン（SiO2）層２が形成さ
れ、この二酸化シリコン層２にベース開口３が設
けられてなるウエハ４のパターン上に、第１図ｂ
に示すようにPBF５を塗布する。この塗布はス
ピンオン法で行われる。
板１上に二酸化シリコン（SiO2）層２が形成さ
れ、この二酸化シリコン層２にベース開口３が設
けられてなるウエハ４のパターン上に、第１図ｂ
に示すようにPBF５を塗布する。この塗布はス
ピンオン法で行われる。
ウエハ４を拡散炉に入れた状態を第２図に示し
ている。第２図において、拡散炉１１は加熱部１
２を有し、この加熱部１２に石英管１３が挿入さ
れるようになつており、石英管１３には、ボート
１４上に数十枚のウエハ４が立てて配置され収納
されている。石英管１３には、側方より窒素ガス
N2や酸素ガスO2や水蒸気H2Oが供給されるよう
になつており、また加熱部１２は温度制御が可能
なように構成されている。もつともここに示した
拡散炉１１自体は、すでによく知られたものであ
る。
ている。第２図において、拡散炉１１は加熱部１
２を有し、この加熱部１２に石英管１３が挿入さ
れるようになつており、石英管１３には、ボート
１４上に数十枚のウエハ４が立てて配置され収納
されている。石英管１３には、側方より窒素ガス
N2や酸素ガスO2や水蒸気H2Oが供給されるよう
になつており、また加熱部１２は温度制御が可能
なように構成されている。もつともここに示した
拡散炉１１自体は、すでによく知られたものであ
る。
拡散炉１１に入れられたウエハ４は、第３図に
示す順にしたがい、温度制御及びガス制御が行わ
れる。
示す順にしたがい、温度制御及びガス制御が行わ
れる。
拡散炉１１内は、最初800℃に保たれており、
この拡散炉１１内に石英管１３が入れられ、石英
管１３に窒素ガスN2と酸素ガスO2が送られると、
そのガス雰囲気でウエハ４のPBF層５は燃焼し
て、第１図ｃに示すように、ボロンガラス層６と
なる。
この拡散炉１１内に石英管１３が入れられ、石英
管１３に窒素ガスN2と酸素ガスO2が送られると、
そのガス雰囲気でウエハ４のPBF層５は燃焼し
て、第１図ｃに示すように、ボロンガラス層６と
なる。
第１のプロセスpr1では、上記ガス雰囲気で温
度をさらに加熱して800℃から900℃にすると、ボ
ロンガラス層６からシリコン基板１中にボロンが
拡散していき、ボロン拡散領域７が形成される。
この第１のプロセスpr1は、約10分ないし２時間
程度なされるが、この時間によつてボロン濃度
が、したがつてシート抵抗Rsがコントロールさ
れる。この時間を長くすればボロン濃度が濃くな
り、したがつてシート抵抗Rsは小さくなり、逆
に時間を短くすればシート抵抗Rsは大となる。
度をさらに加熱して800℃から900℃にすると、ボ
ロンガラス層６からシリコン基板１中にボロンが
拡散していき、ボロン拡散領域７が形成される。
この第１のプロセスpr1は、約10分ないし２時間
程度なされるが、この時間によつてボロン濃度
が、したがつてシート抵抗Rsがコントロールさ
れる。この時間を長くすればボロン濃度が濃くな
り、したがつてシート抵抗Rsは小さくなり、逆
に時間を短くすればシート抵抗Rsは大となる。
また、このプロセスpr1の時間が小さい間は、
ボロンガラス層６からのボロンの供給が均一であ
るため、たとえばボロン拡散領域７の深さが300
Åとなる程度の時間では、ボロン拡散領域７の底
面は均一となる。このことは第４図ａと第４図ｂ
の比較で明らかである。第４図ａは、従来方法に
よるものを、第４図ｂは、本発明による場合を示
しており、各図において、Ａ部分はウエハの上面
図を、Ｂ部分はＣ−Ｃ線でウエハを斜断した側面
図を示している。第４図ａでは、ボロン拡散領域
７の底面に凹凸があるに対し、第４図ｂではボロ
ン拡散領域の底面７ａがはるかに平坦、つまり均
一であることがわかる。また、プロセスpr1の時
間が小さい間は、やはりボロン拡散領域７の横広
がりも、均一なものが得られることを確認してい
る。すなわち第５図に示すように黒線で示される
ボロン拡散領域７の線幅が一定であり、このこと
はボロン拡散領域７の横広がりも不均一が生じて
いないことを示している。
ボロンガラス層６からのボロンの供給が均一であ
るため、たとえばボロン拡散領域７の深さが300
Åとなる程度の時間では、ボロン拡散領域７の底
面は均一となる。このことは第４図ａと第４図ｂ
の比較で明らかである。第４図ａは、従来方法に
よるものを、第４図ｂは、本発明による場合を示
しており、各図において、Ａ部分はウエハの上面
図を、Ｂ部分はＣ−Ｃ線でウエハを斜断した側面
図を示している。第４図ａでは、ボロン拡散領域
７の底面に凹凸があるに対し、第４図ｂではボロ
ン拡散領域の底面７ａがはるかに平坦、つまり均
一であることがわかる。また、プロセスpr1の時
間が小さい間は、やはりボロン拡散領域７の横広
がりも、均一なものが得られることを確認してい
る。すなわち第５図に示すように黒線で示される
ボロン拡散領域７の線幅が一定であり、このこと
はボロン拡散領域７の横広がりも不均一が生じて
いないことを示している。
次に、第２のプロセスpr２で温度を1100℃に上
昇するとともに、ガスをN2 +微量O2からO2に切
替える。一般に、ボロン拡散を行う過程で、拡散
度合、つまりシート抵抗Rsと、酸素ガスの割合
（＝O2／N2＋O2×100％）との関係は、実験の結果、 第６図に示すように、O2％とシート抵抗Rsはリ
ニアになることがわかつた。つまりO2を100％と
するとシートRsは無限大近くになる。したがつ
て、N2＋微量O2からO2に切替えることによりボ
ロンガラス層６からの拡散は停止し、ボロン拡散
領域７内のみの拡散が進行する。すなわち、ガス
雰囲気をN2＋O2から02に切替えることにより、
ボロンガラス層６からのエラー関数で表されるボ
ロンの拡散を打切り、ガウス分布で表される引き
伸し拡散に移る。
昇するとともに、ガスをN2 +微量O2からO2に切
替える。一般に、ボロン拡散を行う過程で、拡散
度合、つまりシート抵抗Rsと、酸素ガスの割合
（＝O2／N2＋O2×100％）との関係は、実験の結果、 第６図に示すように、O2％とシート抵抗Rsはリ
ニアになることがわかつた。つまりO2を100％と
するとシートRsは無限大近くになる。したがつ
て、N2＋微量O2からO2に切替えることによりボ
ロンガラス層６からの拡散は停止し、ボロン拡散
領域７内のみの拡散が進行する。すなわち、ガス
雰囲気をN2＋O2から02に切替えることにより、
ボロンガラス層６からのエラー関数で表されるボ
ロンの拡散を打切り、ガウス分布で表される引き
伸し拡散に移る。
続いて、第３のプロセスでは温度は1100℃のま
まで、石英管１３内にH2Oを送り、ボロン拡散
領域７上にボロン拡散のSiO2膜を形成し、高濃
度ボロンガラスの濃度を落とし、その影響をなく
するようにしている。そしてプロセスpr4では、
同温度でガスをN2＋O2にもどして形成された
SiO2層のアニールを行つている。
まで、石英管１３内にH2Oを送り、ボロン拡散
領域７上にボロン拡散のSiO2膜を形成し、高濃
度ボロンガラスの濃度を落とし、その影響をなく
するようにしている。そしてプロセスpr4では、
同温度でガスをN2＋O2にもどして形成された
SiO2層のアニールを行つている。
なお、実施例における雰囲気ガスは、第１のプ
ロセスで窒素ガスN2、第３のプロセス以降で酸
素ガスO2＋水蒸気H2O、水蒸気H2Oのみまたは
窒素ガスN2＋酸素ガスO2多量などが適用可能で
ある。
ロセスで窒素ガスN2、第３のプロセス以降で酸
素ガスO2＋水蒸気H2O、水蒸気H2Oのみまたは
窒素ガスN2＋酸素ガスO2多量などが適用可能で
ある。
以上のように、この発明によれば、第１の段階
でガス雰囲気を窒素ガスと微量の酸素ガスとして
ボロンガラス層からのボロンの供給拡散を行い、
第２の段階でボロンガラス層を残したままで、酸
素ガスに切替えて、ボロンガラス層からのボロン
供給を停止し、ボロン拡散領域内の引伸し拡散の
みにとどめ、そして第１の段階の時間を制御する
ものであるから、この第１の段階から第２の段階
への切替を適正に行うことにより、拡散領域の底
面の両端の突起の発生や横広がりの不均一の発生
を未然に抑えることができる。したがつてPBF
のボロン拡散を素子の形成、たとえばベース拡散
に適用でき、結晶欠陥の発生が少ないという
PBFの特質を有効に利用した素子ウエハを得る
ことができる。また任意の時間にボロンガラス層
からのボロンの拡散を中断できるので、シート抵
抗の制御も簡単であり、そのバラツキも小さくで
きる。
でガス雰囲気を窒素ガスと微量の酸素ガスとして
ボロンガラス層からのボロンの供給拡散を行い、
第２の段階でボロンガラス層を残したままで、酸
素ガスに切替えて、ボロンガラス層からのボロン
供給を停止し、ボロン拡散領域内の引伸し拡散の
みにとどめ、そして第１の段階の時間を制御する
ものであるから、この第１の段階から第２の段階
への切替を適正に行うことにより、拡散領域の底
面の両端の突起の発生や横広がりの不均一の発生
を未然に抑えることができる。したがつてPBF
のボロン拡散を素子の形成、たとえばベース拡散
に適用でき、結晶欠陥の発生が少ないという
PBFの特質を有効に利用した素子ウエハを得る
ことができる。また任意の時間にボロンガラス層
からのボロンの拡散を中断できるので、シート抵
抗の制御も簡単であり、そのバラツキも小さくで
きる。
第１図はこの発明の１実施例の各段階における
ウエハの断面図、第２図はこの発明の実施に使用
される拡散炉を示す図、第３図はこの発明の１実
施例の各工程における温度制御とガス制御の状
態、第４図ａは、従来方法によつて形成されたボ
ロン拡散領域の底面状態を説明するための図、第
４図ｂは、この発明の方法によつて形成されたボ
ロン拡散領域の底面状態を説明するための図、第
５図は、この発明の方法によつて形成されたボロ
ン拡散領域の横広がりを説明するためのウエハ平
面図、第６図は、ボロン拡散における酸素濃度と
シート抵抗との関係を示す図である。 １：シリコン基板、４：半導体ウエハ、５：ポ
リボロンフイルム層、１１：拡散炉。
ウエハの断面図、第２図はこの発明の実施に使用
される拡散炉を示す図、第３図はこの発明の１実
施例の各工程における温度制御とガス制御の状
態、第４図ａは、従来方法によつて形成されたボ
ロン拡散領域の底面状態を説明するための図、第
４図ｂは、この発明の方法によつて形成されたボ
ロン拡散領域の底面状態を説明するための図、第
５図は、この発明の方法によつて形成されたボロ
ン拡散領域の横広がりを説明するためのウエハ平
面図、第６図は、ボロン拡散における酸素濃度と
シート抵抗との関係を示す図である。 １：シリコン基板、４：半導体ウエハ、５：ポ
リボロンフイルム層、１１：拡散炉。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 半導体ウエハ上にポリボロンフイルムを塗布
し、塗布後の半導体ウエハを拡散炉内に収納して
加熱して前記半導体ウエハ上にボロンガラス層を
形成し、ボロン拡散を行う場合のボロン拡散量の
制御方法であつて、 前記拡散炉内の雰囲気を第１の段階で、窒素ガ
スと微量の酸素ガスとし、第２の階段で前記ボロ
ンガラス層を残したままで、酸素ガスに切替え、
ボロン拡散層内に引伸し拡散を行い、前記第１の
段階の時間を制御することによりボロンの拡散を
制御するようにしたことを特徴とするボロン拡散
量の制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58200534A JPS6092610A (ja) | 1983-10-26 | 1983-10-26 | ボロン拡散量の制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58200534A JPS6092610A (ja) | 1983-10-26 | 1983-10-26 | ボロン拡散量の制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6092610A JPS6092610A (ja) | 1985-05-24 |
| JPH0228246B2 true JPH0228246B2 (ja) | 1990-06-22 |
Family
ID=16425900
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58200534A Granted JPS6092610A (ja) | 1983-10-26 | 1983-10-26 | ボロン拡散量の制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6092610A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL8600022A (nl) * | 1986-01-08 | 1987-08-03 | Philips Nv | Werkwijze voor het vervaardigen van een halfgeleiderinrichting waarbij een doteringselement vanuit zijn oxide in een halfgeleiderlichaam wordt gediffundeerd. |
| JPH0758698B2 (ja) * | 1990-08-22 | 1995-06-21 | 信越半導体株式会社 | 半導体ウエーハヘのボロン拡散方法 |
| US5753530A (en) * | 1992-04-21 | 1998-05-19 | Seiko Instruments, Inc. | Impurity doping method with diffusion source of boron-silicide film |
| JP6135666B2 (ja) | 2012-05-31 | 2017-05-31 | 富士電機株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| RU2594652C1 (ru) * | 2014-02-25 | 2016-08-20 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дагестанский Государственный Технический Университет" (Дгту) | Способ формирования затворной области силового транзистора |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5674924A (en) * | 1979-11-26 | 1981-06-20 | Toshiba Corp | Method of manufacturing semiconductor element |
| US4571366A (en) * | 1982-02-11 | 1986-02-18 | Owens-Illinois, Inc. | Process for forming a doped oxide film and doped semiconductor |
-
1983
- 1983-10-26 JP JP58200534A patent/JPS6092610A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6092610A (ja) | 1985-05-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |