JPH0228318A - 砒素拡散剤とその成形物の製法およびこれを使用した半導体装置の製造方法 - Google Patents

砒素拡散剤とその成形物の製法およびこれを使用した半導体装置の製造方法

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JPH0228318A
JPH0228318A JP63178836A JP17883688A JPH0228318A JP H0228318 A JPH0228318 A JP H0228318A JP 63178836 A JP63178836 A JP 63178836A JP 17883688 A JP17883688 A JP 17883688A JP H0228318 A JPH0228318 A JP H0228318A
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Toshiharu Matsueda
敏晴 松枝
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芳宏 久保田
Masaaki Iguchi
雅章 井口
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は砒素拡散剤およびその製法、特には成形がし易
く、取扱いが容易で、飛散し難く、したがって環境汚染
するおそれがなく、さらには拡散源としての寿命が長く
、安価であるということが−ら、半導体基板例えばシリ
コンなどの半導体装置の砒素拡散剤として有用とされる
新規な砒素拡散剤およびその製法に関するものであり、
さらにはこれを使用して半導体基板に砒素を拡散してな
る半導体装置の製造方法に関するものである。
(従来の技術) シリコンウェーハなどの半導体基板に砒素をドープする
方法としてはシリコンウェーハと粉末状砒素をカプセル
内に真空封入することによって行なわれているが、この
砒素表面が酸化されているとシリコンウェーハを予じめ
真空中で熱処理をしておく必要がある。
そのため、この砒素拡散用には砒化シリコン結晶を使用
することが提案されており(特公昭53−44789号
公報参照)、これによれば容易な前処理作業でウェーハ
表面に結晶欠陥を発生させることなく、正確にドープ量
も制御することができるとされており、これを使用した
半導体製造の製造方法についてはこの砒化シリコンを取
扱い容易な板状体として使用する方法、またはこれをペ
レット状にして使用する方法も提案されている(特公昭
57−22209号、特公昭57−22210号公報参
照)が、この砒化シリコン自体は薄層の多層積層状構造
をなすものであるために剥離し易く、柔らかいために作
業性がわるく、反覆使用がしにくいことから、その使用
が制限されるという不利がある。
(発明の構成) 本発明はこのような不利を解決した砒素拡散剤およびそ
の製法に関するものであり、これは砒化シリコンとシリ
カまたは砒化シリコン、酸化砒素およびシリカとからな
る砒素拡散剤および砒化シリコンとシリカまたは砒化シ
リコン、酸化砒素およびシリカの混合物を成形し、これ
を800〜1゜200℃に加熱し焼結してなることを特
徴とする製法に関する。
すなわち、本発明者らは砒化シリコンの取扱い方法につ
いて種々検討した結果、砒化シリコン(SiAs)をシ
リカ(Sin、)と混合するか、また砒化シリコンを酸
化砒素(As、05.AS20、など)およびシリカ(
S i O2)と混合し、成形してから加熱焼結すると
砒化シリコンがシリカとの混合物として、また砒化シリ
コンが酸化砒素。
シリカとの混合物として固形の成形体となり、したがっ
て砒化シリコンだけが剥離したり、気化することがなく
なるので、作業性のよいものになるということを見出す
と共に、このものを半導体基板例えばシリコンウェーハ
と共にカプセル内に封入して加熱処理すればこのものは
容易に砒素を放出するのでシリコンウェーハの砒素ドー
プが容易に行なわれることを確認し、この砒素拡散剤を
構成する各成分の種類、配合量、成形体の製造方法など
についての研究を進めて本発明を完成させた。
本発明の砒素拡散剤を構成する第1成分とじての砒化シ
リコンは公知のものでよく、したがってこれは砒素と金
属シリコンとを真空封入してシリコンを1,083℃以
上、砒素を640℃以上にそれぞれ加熱し溶融、冷却し
てS iAsとすればよい。
つぎにこの砒素拡散剤を構成する第2成分、とじてのシ
リカはこの砒素拡散剤の成形材とされるものであり、こ
れは公知のものとすればよいが、できれば粒度が1〜5
μm程度の微細なものとすることがよく、したがってこ
れにはヒユームドシリカ。
石英粉末などが好適とされる。なお、このシリカの添加
量は砒化シリコン100重量部に対して100重量部よ
り少なくすると焼結体の強度維持が困難となり、300
重量部より多くすると砒素(As)の含有率が不充分と
なるので100〜300重量部の範囲とすることがよい
また、この砒素拡散剤を構成する第3成分として酸化砒
素(As、05、As2O3等)はバインダーとして添
加されるものであるが、この添加量は砒化シリコン10
0重量部に対して200重量部より多くすると過剰な空
隙が多くなるので200重量部以下とすればよい。
この砒素拡散剤の成形は上記した砒化シリコン結晶とシ
リカを1:1〜3の重量比で、または砒化シリコン結晶
と酸化砒素およびシリカ粉末をに0.5〜2:1〜3の
重量比で混合し、ボールミルなどを用いて1〜30時間
粉砕して粒径が1岬程度の均質混合物としたのち;酸化
砒素を添加した場合は若干の水分を与えて酸化砒素に吸
湿させ、攪拌することによって径が約IIの凝集物とし
てから、プレス成形すればよい。このプレス成形は押圧
力が2t/a&以下では強度不足のものとなり、8t/
cJ以上としても意味がないので2〜8t/d押圧力で
成形すればよく、これによれば凝集物が湿潤されている
ので粉じん発生もなく、安全に適宜の厚さと外径を有す
る成形体を容易に得ることができる。
なお、この成形体はついで焼成する必要があるが、この
焼成は非酸化性雰囲気で200〜300℃に8〜15時
間加熱したのち、ゆっくり昇温して500〜600℃で
4〜8時間加熱し、ついで900〜1.050℃(こ1
0〜20時間加熱すればよいが、この時間は処理材料の
量、処理温度に応じて定めればよい。
このようにして得られた成形体はシリカ含有物を800
〜1,200℃で焼成したものであるので強度の強いも
のとなり、したがって工業的に取扱いの容易なものとな
るが、これは砒素分を少なくとも5重量%含有するもの
で、焼結体から適量の砒素が供給されるので、これは例
えばシリコンウェーハの砒素ドープ材として有用とされ
る。
この成形物を用いた半導体装置の製造は例えばシリコン
ウェーハなどのような半導体基板とこの砒素拡散剤の成
形体を電気炉内で900〜1,200℃に加熱するか、
不活性ガスまたは酸素を添加した不活性ガス気流中又は
減圧下で熱処理することによって砒素でドープされた3
0〜300Ω/口のシート抵抗をもつN型シリコンウェ
ーハを容易に得ることができる。
つぎに本発明の実施例をあげるが1例中の部は重量部を
示したものである。
実施例 砒化シリコン100部と純度が99.999%である五
酸化砒素100部および粒度が5即であるヒユームドシ
リカ200部とを混合し、ボールミル中で30時間粉砕
して平均粒径が1μ謬の混合物としたのち、これに水2
部(0,5%)を添加し攪拌して粒径が約1mの凝集体
とし、このものを2.5t/aJの押圧力でプレス成形
して直径6インチ、厚さ2mのウェーハ状成形体を作り
、これを260’Cで8時間、600℃で4時間、95
0℃で12時間加熱し焼結して砒素拡散剤を作った。
ついで、このようにして作った砒素拡散剤3種の表面お
よび内部におけるけい素と砒素の含有量をエネルギー分
散型X線分析装置でしらべたところ、第1表に示したと
おりの結果が得られ、このものの表面および内部を電子
顕微鏡でしらべたところ、このものは粒径が5μ謬程度
の微構造中期の粒成長であり、この成形体はマクロ的に
は合成石英多孔質中に砒素シリコン結晶が微粉末の形で
一様に含有されたものであることが確認され、強固で取
扱いが容易であり、安全性の高いものであることが判っ
た。
つぎに、この砒素拡散剤と直径6インチ、厚さ50oI
IImのシリコン半導体ウェーハを石英製ボートの上に
交互に3mの距離に配置し、窒素ガス雰囲気において1
,000℃で40分間加熱して砒素の拡散を行なったと
ころ、約150Ω/口のシート抵抗をもつN型のシリコ
ンウェーハが得られた。
第   1   表

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、砒化シリコンとシリカあるいは砒化シリコン、酸化
    砒素およびシリカからなることを特徴とする砒素拡散剤
    。 2、酸化シリコンとシリカあるいは砒化シリコン、酸化
    砒素およびシリカの混合物を成形し、800〜1,20
    0℃に加熱し焼結してなることを特徴とする砒素拡散剤
    成形物の製造方法。 3、半導体基板と砒化シリコンおよびシリカあるいは砒
    化シリコン、酸化砒素およびシリカからなる砒素拡散剤
    とを反応管中に対向配置し、不活性ガスまたは酸素ガス
    を添加した不活性ガス気流中又は減圧下において加熱し
    て、半導体基板に砒素を拡散させることを特徴とする半
    導体装置の製造方法。
JP63178836A 1988-07-18 1988-07-18 砒素拡散剤とその成形物の製法およびこれを使用した半導体装置の製造方法 Expired - Lifetime JPH0628250B2 (ja)

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