JPH027516A - 半導体に於ける不純物の拡散方法 - 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、半導体に於けるドーピング技術に係り、特に
熱拡散により不純物を半導体基板中に拡散させる拡散方
法に係る。

（従来の技術） ＭＯＳＦＥＴやバイポーラトランジスタ等の半導体に於
けるドーピングの基本的な方法として、Ａｓ、Ｐ或いは
Ｂの如き元素を含む不純物の固体或いは気体を拡散源と
した熱拡散法がよく知られている。

この熱拡散法に於ては、不純物の拡散を受けるべき単結
晶シリコンウェハの如き半導体基板を拡散雰囲気を生成
するチューブ内に装填し、電気炉によって前記半導体基
板を高温に加熱することにより行われている。この場合
、チューブは、その内部にて高温処理される半導体基板
が高温処理中にチューブを構成する材料が含んでいるＦ
ｅの如き重金属成分のイオンにより汚染されないよう、
一般には、重金属含有量は極めて少ない高純度の石英に
より構成されている。また同じことからチューブ内にて
半導体基板を保持するボードも石英製のものが用いられ
ている。

（発明が解決しようとする課題） しかし、石英チューブ、石英ボードは１１５０℃以−り
の高温状態に長時間に亘−）で曝されると、石英自体の
軟化により変形を生じ、これはウェハサイズが大きくな
り、これに伴ないチューブの径が大きくなる程顕著なも
のになる。例えば、直径が１８０ｍｍ、肉厚が４ｍｍ程
度の石英チューブでは、１２００℃に加熱されると、数
１０時間で使用不能になる。

このなめに従来は熱拡散温度が制限され、比較的低い温
度にて長時間に亘って熱処理を行わないと、所要の深い
拡散層が得られないという問題があった。

例えば、熱拡散温度が１２００℃であれば、厚さ８〜１
０μｍ程度のＰ型拡散層は２０時間程度で得られるが、
拡散温度を１２００℃より４０℃下げると、同等のもの
を得るための拡散時間は拡散温度が１２００℃である時
の２．５倍に相当する５０時間必要になり、この拡散温
度を更に下げると、途方もない熱処理時間が必要になり
、８〜１０μｍ程度の深い拡散層は側底形成されなくな
る。

（発明の目的） 本発明は、従来の熱拡散法に於ける上述の如き問題点に
鑑み、拡散処理器具としてのチューブの耐久性を充分に
確保した上で、従来に比して高温状態にて且つ短時間に
て所要の厚さの拡散層を生成し、しかも半導体基板を重
金属イオンより汚染することがない改良された不純物の
拡散方法を提供することを目的としている。

（課題を解決するための手段） 上述の如き目的は、本発明によれば、表面に不純物を添
加された半導体基板を酸化膜を挾んでシリコンナイトラ
イド膜（Ｓ　ｉ　３　Ｎａ　）により被覆し、この被覆
体を石英に比して耐熱性に優れたＳｉＣの如き耐熱性材
料製のチューブ内で高温処理し、不純物を半導体基板中
へ拡散させる工程を含んでいることを特徴とする如き半
導体に於ける不純物の拡散方法によって達成される。

（実施例の説明） 次に添付の図を参照して本発明を実施例について詳細に
説明する。第１図は本発明による不純物の拡散方法の実
施に用いられる不純物拡散装置の一つの実施例を示して
いる。

第１図に於て、１０は電気炉を、１２は電気炉１０内に
設置されたチューブを、・１４は被拡散処理物である半
導体基板Ｗを担持するボードを各々示している。

本発明による拡散方法に於ては、チューブ１２及びボー
ド１４がＳｉＣの如き石英より耐熱性に優れた材料によ
り構成されている。

半導体基板Ｗは、第２−１図に示されている如く、チュ
ーブ１２内にての熱拡散処理に先立−）で、Ｎ型Ｓｉ単
結晶基板２０の表面の所定位置に不純物ボロンデポジッ
ド層２２をイオン注入法により形成されている。

本発明による拡散方法に於ては、上述の如くデポジット
層２２を形成された基板２０の全表面に酸化性ガス雰囲
気中、例えば酸素ガス雰囲気中にて１０００人程度０熱
酸化膜を１０５０℃以下の低温状！序にて石英チューブ
”ｌ−＋で成形し、続いてＬＰ　ＣＶ　Ｄ法によりシリ
コンナイトライド膜を１０００乃至２０００人程度全面
にコーティングする。

第２−１図に於ては、熱酸化膜は符号２４により、シリ
コンナイトライド膜は符号２６により各々示されており
、この図からも明らかな如く、基板２０は熱酸化膜２４
を挾んでシリコンナイトライド［２６により被覆される
ことになる。

上述の如く前処理された被覆体、すなわち半導体基板Ｗ
をＳｉＣボード１４上に並べ、これをＳｉＣチューブ１
２内に装填し、電気炉１０を作動させて１２００℃程度
以上の高温加熱を行う。

例えば、この加熱温度、即ち熱拡散温度が１２５０℃で
あれば、８〜１０μｍ程度の拡散層２８（第２−２図参
照）は約６時間で形成される。

ＳｉＣチューブは石英チューブに比して耐熱性に醍れて
いるが、その反面、高純度の石英チューブに比して重金
属含有量が多く、例えばＦｅは高純度石英チューブでは
０．３ｐｐｍ以下であるのに対し、ＳｉＣチューブでは
１０〜２０　Ｄｔ）ｍ程度になり、このため石英チュー
ブ使用時と同じ状態にて半導体基板を熱処理すると、重
金属イオンによりこれが汚染され、半導体基板を構成す
るＳｉ単結晶中に欠陥が発生し、半導体デバイスの特性
が劣化するようになる。

このことから本発明による拡散方法においては、重金属
イオンによる汚染を回避すべく、Ｓｉ単結晶基板２０を
酸化［２４を介してシリコンナイトライド膜２６により
被覆した状態にて熱処理することが行われる。Ｓｉ単結
晶基板２０が酸化膜２４を介してシリコンナイＩ・ライ
ド膜２６により被覆されていると、これが例えばＳｉＣ
チューブ１２内にて１２００℃程度にて数１０時間加熱
されてもＳｉ単結晶中に重金属イオンは達しない。即ち
、Ｓｉ単結晶基板２０が重金属イオンにより汚染される
ことがない。

シリコンナイ【・ライト膜は拡散のための熱処理後には
除去されればよく、これによりこれより以降は通常の処
理プロセスにて半導体デバイスの製造が行われ得るよう
になる。

基板２０とシリコンナイ；・う、イド膜２Ｇとの間の熱
酸化膜２４は、熱処理中に於て基板２０がシリコンナイ
トう、イド膜２６より受けるスｔ・レスの影響を低減す
るために必要とされ、この厚さは熱拡散処理温度、処理
時間等に応じて適正値を選定されればよく、通常これは
１０００人程度全島ってよい。

（発明の効果） 上述の如く、本発明による不純物の拡散方法に於ては、
半導体基板を酸化膜を介してシリコンナイトライド膜で
被覆した上で、これの熱拡散のための高温処理を行って
いるため、チューブがＳｉＣチューブの如く重金属成分
が比較的多いものであっても半導体基板が重金属イオン
により汚染されることがなく、前記チューブが石英等に
比してより耐熱性に優れた材料により構成され得ること
に応じて拡散処理温度を従来より高くすることが可能に
なる。このことから、特にＢＩＰＩＣプロセスに於ける
アイソレーシシン工程や、ＣＭＯ３ＩＣプロセスに於け
るウェル形成工程等に於て深い拡散層が従来に比して短
時間にて形成できるようになり、大幅な製造コストの低
減が図られるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による不純物の拡散方法の実施に用いら
れる拡散装置の具体例を示す概略構成図、第２−１図は
本発明による不純物の拡散方法の実施に用いられる半導
体基板の熱処理前の状態を示す断面図、第２−２図は同
じくそれの熱処理後の状態を示す断面図である。 １０・・・電気炉 １２・・・チューブ １４・・・ボード Ｗ・・・半導体基板 ２０・・・Ｎ型Ｓｉ単結晶基板 ２２・・・不純物ボロンデポジット層 ２４・・・熱酸化膜 ２６・・・シリコンナイｌ−ラ・イト）模２８・・・拡
散層 特許出願人　日産自動車株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、表面に不純物を添加された半導体基板を酸化膜を挾
   んでシリコンナイトライド膜により被覆し、この被覆体
   を耐熱性材料製のチューブ内で高温処理し、不純物を半
   導体基板中へ拡散させる工程を含んでいることを特徴と
   する半導体に於ける不純物の拡散方法。