JPH0260124A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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、半導体装置の製造方法に関し、特にエピタキ
シャル層の成長方法を含む半導体装置の製造方法に関す
る。

〔従来の技術ゴ 第３図（ａ）乃至（Ｃ）は、従来例を説明するための工
程順に示した半導体チップの断面図である。

まず、第３図（ａ）に示す如く、Ｐ型シリコン基板１表
面の所望の位置にボロン等のＰ型不純物およびヒソ、ア
ンモニア、リン等のＮ型不純物を拡散又はイオン注入し
、酸化埋込みを行い、Ｐ空高濃度埋込層３およびＮ型高
濃度埋込層２を形成する。

次に、第３図（ｂ）に示す如くＰ型シリコン基板１表面
に、Ｎ型エピタキシャル層４を成長し、その後、第３図
（Ｃ）に示す如くＮ型エピタキシャル層表面からボロン
等のＰ型不純物を拡散又はイオン注入し、酸化埋込みを
行い、前記Ｐ空高濃度埋込層に接続するようにＰ型窩濃
度層５を形成していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来の半導体装置の製造工程において特にエピ
タキシャル成長では、例えば、縦型炉で成長温度１１８
０℃、ソースガスＳ　ｉ　Ｃｎａで成長すると、成長開
始時にＰ空高濃度埋込層３からホウ素がオートドープさ
れる。即ち、Ｐ型高濃度埋込層３からホウ素が蒸発し、
蒸発したホウ素はふたたびＰ型シリコン基板１に付着す
る。そして第３図（ｂ）に示すようにＰ型シリコン基板
ｌとＮ型エピタキシャル層４との界面付近のエピタキシ
ャル層にＰ現反転層６ができる。その後、Ｐ型分離層５
形成時の高温の熱処理によりＰ型反転層のホウ素がＮ型
エピタキシャル層４とＰ型シリコン基板ｌに拡散され、
第４図に第３図（ｃ）のＡ−Ａ′線断面の濃度プロファ
イルを示すように、Ｐ現反転層６がさらに拡がる。従っ
て実効的なエピタキシャル層厚さを減少させてしまい、
Ｐ型シリコンをコレクタとするサブストレートＰＮＰ　
）ランジスタを形成する場合、耐圧を低下させてしまう
。又、第３図（ｃ）のＢ−Ｂ’線断面では第５図に、濃
度プロファイルを示すようにＮ型エピタキシャル層４と
Ｎ型高濃度埋込層２との境界付近のＮ型エピタキシャル
層にＰ型不純物であるホウ素が拡散され結果としてＮ型
濃度が低下したいわゆるデイツプ層ができる。デイツプ
層ができると縦型ＮＰＮ）ランジスタの直列コレクタ抵
抗を増大させ、横形ＰＮＰ　）ランジスタの電流増幅率
を大幅に低下させてしまう。Ｐ空高濃度埋込層３の濃度
及び面積が大きい程、又はエピタキシャル層４の成長温
度が高い程、Ｐ空高濃度埋込層３からのポロンの蒸発量
が多くなり、Ｐ現反転層６の濃度が高くなる。例えば、
Ｐ空高濃度埋込層３の表面濃度がＩ　Ｘ　Ｉ　Ｏ”ｃｍ
−３、Ｐ空高濃度埋込層３の面積がウェハー面積の約３
０％、又エピタキシャル層を縦型炉で成長温度１１５０
乃至１２００℃、ソースガスＳ　ｉＣｆｌ　４で成長し
、その後、１２００℃で３時間熱処理するとピーク濃度
が５Ｘ１０”ＣＴｌｌ−３のＰ現反転層６ができる。一
般に半導体装置の耐圧が高くなるほど、使用されるＮ型
エピタキシャル層４の濃度は低くなる。従ってＮ型エピ
タキシャル層４の濃度が低くなるほどオートドープの影
響を受ける。前記の例ではＮ型エピタキシャル層４の濃
度が２乃至３　×１０１５ｃｍ−１３以下になると不具
合を生じる。

エピタキシャル成長時のポロンのオートドープ対策とし
ては、ソースガスにＳｉＨ４を用い、成長温度を低温化
する方法がある。ＳｉＨ４ガスを用いた場合、成長温度
は、９５０〜１０５０℃に下げられ、エピタキシャル成
長時のポロンのオートドープを低減できる。しかし、Ｓ
ｉＨ４ガスを用いた場合、Ｓ　ｉ　Ｃｎ　４を用いた場
合より成長速度が遅く、ＳｉＣρ４ガスの場合の約７０
％でありスループットが悪くコストｕｐになる。又、膜
厚が厚くなると、表面が荒れ、１５μｍ以上では表面が
梨地状にくもるという問題がある。従って高耐圧の半導
体装置用のエピタキシャル成長には使用できないという
欠点がある。

本発明の目的は、エピタキシャル成長時の不純物のオー
トドープによる特性劣化を防止できる半導体装置の製造
方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の半導体装置の製造方法は、Ｐ型不純物のオート
ドープに対しては、Ｐ型窩濃度埋込層を表面に選択的に
有する半導体基板をＮ型不純物を有するＮ型高濃度基板
とともに一緒にエピタキシャル成長装置内にローディン
グしてＮ型エピタキシャル層を成長するという特徴を有
している。

又、Ｎ型不純物のオートドープに対しては、Ｎ型高濃度
埋込層を表面に選択的に有する基板をＰ型不純物を有す
るＰ型高濃度基板とともに一諸にエピタキシャル成長装
置内にローディングしてＮ型エピタキシャル層を成長す
るという特徴を有している。

〔実施例〕

次に、本発明について図面を参照して説明する。

第１図は本発明の第１の実施例を説明するためのエピタ
キシャル成長装置の概略図で、第１図（ａ）はエピタキ
シャル成長装置のベルジャ内部の断面図、第１図（ｂ）
は、サセプタの平面図を示している。第１図のエピタキ
シャル成長装置は、縦型炉でパンケーキ型と呼ばれてい
るものである。

ベルジャ７内にサセプタ８．ヒータ一部９及びソースガ
スの吹き出し口１０が設けられ、サセプタ８上に製品ウ
ェハー１１．エピタキシャル層の厚さ測定用チップ１２
及びエピタキシャル層の比抵測定用のチップ１３が設置
され、エビタキシャル成長を行なう。Ｐ型不純物、例え
ばポロンのオートドープに対しては、第１図（ｂ）に示
すようにＰ空高濃度埋込層を含むＰ型シリコン基板又は
Ｐ型窩濃度シリコン基板である製品ウェハーと製品ウェ
ハーの間にＮ型、例えばリンの高濃度基板１４をローデ
ィングし、−緒にエピタキシャル成長する。不純物の蒸
発は、分子の質量が小さい程しやすい。従って、Ｎ型高
濃度基板に含まれる不純物はボロンの質量に近いものが
望ましい。

本実施例により、エピタキシャル成長時、Ｎ型とＰ型の
不純物が同量ドープされるため、結果としてエピタキシ
ャル層にＰ現反転層が形成されず、オートドープによる
特性劣化を防止することができる。

第２図は本発明の第２の実施例を説明するためのシリン
ダ炉のベルジャ内部の断面図である。第１の実施例と同
じ部分には同じ番号を付記しである。この例はＮ型不純
物のオートドープに対する実施例である。第２図に示す
ように製品ウェハーと製品ウェハーの間にＰ空高濃度基
板１５をローディングして、−緒にエピタキシャル成長
する。

Ｐ型不純物は、Ｎ型不純物と質量が近いものを選ぶ。こ
れにより、第１の実施例と同様にエピタキシャル層にＮ
型の反転層が形成されず、オートドープによる特性劣化
が防止できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、エピタキシャル成
長時に、Ｐ型不純物のオー、トドーブに対してはＮ型高
濃度基板を、又、Ｎ型不純物のオートドープに対しては
、Ｐ型高濃度基板を一緒にローディングしてエピタキシ
ャル成長させることにより、エピタキシャル層にＰ型不
純物とＮ型不純物の両方のドープを行ない、お互いにコ
、ソペンセイトさせることにより、Ｐ型又はＮ型の反転
層がエピタキシャル層に形成されることが防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）および（ｂ）はそれぞれ本発明の第１の実
施例を説明するためのエピタキシャル成長装置の断面図
および平面図、第２図は本発明の第２の実施例を説明す
るためのエピタキシャル装置の断面図、第３図（ａ）〜
（ｃ）は従来例による絶縁分離領域の形成方法を工程順
に示した半導体チップの断面図、第４図は第３図（ｃ）
のＡ−Ａ’線断面の不純物濃度分布図、第５図は第３図
（ｃ）のＢ−Ｂ′線断面の不純物濃度分布図である。 １・・・・・・Ｐ型シリコン基板、２・・・・・・Ｎ型
高濃度埋込層、３・・・・・・Ｐ空高濃度埋込層、４・
・・・・・Ｎ型エピタキシャル層、５・・・・・・Ｐ型
絶縁分離領域、６・・・・・・Ｐ現反転層、７・・・・
・・ベルジャ、８・・・・・・サセプタ、９・・・・・
・ヒータ一部、１０・・・・・・ソースガスの吹き出し
口、１１・・・・・・製品ウェハー　１２・・・・・・
エピタキシャル厚測定用チップ、１３・・・・・・エピ
タキシャル層の比抵抗測定用チップ、１４・・・・・・
Ｎ型高濃度基板、１５・・・・・・Ｐ型高濃度基板。 代理人　弁理士　　内　原　　　晋 Ｘ胃図ｒａフ 第　１１Ｄ（＆ン ２ｓ撃乱崖β埋八居 Ｊコ°３Ｔシ］（の

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　一導電型の不純物の高濃度層が表面に選択的に設けら
   れた半導体基板にエピタキシャル層を形成する工程にお
   いて、逆導電型の不純物を有する高濃度基板を前記半導
   体基板とともにエピタキシャル成長装置内に一緒にロー
   ディングして前記エピタキシャル層を形成することを特
   徴とする半導体装置の製造方法。