JPH04349636A - 不純物拡散法 - Google Patents
不純物拡散法Info
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- JPH04349636A JPH04349636A JP3151109A JP15110991A JPH04349636A JP H04349636 A JPH04349636 A JP H04349636A JP 3151109 A JP3151109 A JP 3151109A JP 15110991 A JP15110991 A JP 15110991A JP H04349636 A JPH04349636 A JP H04349636A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はシリコン単結晶基板上に
形成した砒素イオン注入非晶質シリコン層を酸化するこ
とによってシリコン単結晶基板上から除去するに際して
、除去後のシリコン単結晶基板表面を平滑化し欠陥のな
いものとすることを特徴とする不純物拡散法に関するも
のである。
形成した砒素イオン注入非晶質シリコン層を酸化するこ
とによってシリコン単結晶基板上から除去するに際して
、除去後のシリコン単結晶基板表面を平滑化し欠陥のな
いものとすることを特徴とする不純物拡散法に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来シリコン単結晶基板上に堆積した多
結晶シリコン層や砒素イオン注入多結晶シリコン層を、
９５０℃〜１０５０℃程度の温度で、湿った酸素ガス雰
囲気中で酸化すると、結晶粒界近傍での酸化速度が増速
する結果、堆積シリコン膜を酸化膜除去後のシリコン単
結晶基板表面には凹凸が生じ易くなった。特に砒素イオ
ン注入多結晶シリコン層を酸化した場合には、砒素の粒
界への偏析が増大し、酸化後のシリコン単結晶基板表面
上により大きな凹凸を発生し、好ましくなかった。この
ために、多結晶シリコンのかわりに非晶質シリコン層を
用い、酸化除去後のシリコン単結晶基板表面の凹凸を改
善するよう試みてきたが、砒素イオン注入堆積シリコン
層を用いた場合には、９５０℃〜１０５０℃の酸化温度
の場合、砒素の粒界への偏析現象のため、酸化除去後の
シリコン表面の凹凸を軽減する程度にも限度があった。
結晶シリコン層や砒素イオン注入多結晶シリコン層を、
９５０℃〜１０５０℃程度の温度で、湿った酸素ガス雰
囲気中で酸化すると、結晶粒界近傍での酸化速度が増速
する結果、堆積シリコン膜を酸化膜除去後のシリコン単
結晶基板表面には凹凸が生じ易くなった。特に砒素イオ
ン注入多結晶シリコン層を酸化した場合には、砒素の粒
界への偏析が増大し、酸化後のシリコン単結晶基板表面
上により大きな凹凸を発生し、好ましくなかった。この
ために、多結晶シリコンのかわりに非晶質シリコン層を
用い、酸化除去後のシリコン単結晶基板表面の凹凸を改
善するよう試みてきたが、砒素イオン注入堆積シリコン
層を用いた場合には、９５０℃〜１０５０℃の酸化温度
の場合、砒素の粒界への偏析現象のため、酸化除去後の
シリコン表面の凹凸を軽減する程度にも限度があった。
【０００３】例えば９５０℃〜１０５０℃の酸化温度で
、湿った酸素ガス中で堆積多結晶シリコン膜を酸化する
と、酸化膜除去後のシリコン単結晶基板表面には、結晶
粒界効果によって凹凸が著しく形成される。多結晶シリ
コン層のかわりに堆積非晶質シリコン層を用いると、粒
界効果は緩和されて酸化後のシリコン単結晶基板面は極
めて平滑化するが、砒素を注入した砒素イオン注入堆積
非晶質シリコン層では、例えば９５０℃〜１０５０℃の
酸化温度で、湿った酸素ガス中で酸化した場合、酸化過
程で結晶粒界に砒素の偏析がおきるために、酸化膜除去
後のシリコン単結晶基板表面には凹凸が依然残る。この
凹凸の高低は１ｎｍ以上になる。しかしながら、酸化温
度を例えば１１５０℃の高温度にした場合、粒界への砒
素偏析は減少し、砒素イオン注入のない場合の酸化除去
後のシリコン単結晶表面状態（１ｎｍ以下）に近づく。
、湿った酸素ガス中で堆積多結晶シリコン膜を酸化する
と、酸化膜除去後のシリコン単結晶基板表面には、結晶
粒界効果によって凹凸が著しく形成される。多結晶シリ
コン層のかわりに堆積非晶質シリコン層を用いると、粒
界効果は緩和されて酸化後のシリコン単結晶基板面は極
めて平滑化するが、砒素を注入した砒素イオン注入堆積
非晶質シリコン層では、例えば９５０℃〜１０５０℃の
酸化温度で、湿った酸素ガス中で酸化した場合、酸化過
程で結晶粒界に砒素の偏析がおきるために、酸化膜除去
後のシリコン単結晶基板表面には凹凸が依然残る。この
凹凸の高低は１ｎｍ以上になる。しかしながら、酸化温
度を例えば１１５０℃の高温度にした場合、粒界への砒
素偏析は減少し、砒素イオン注入のない場合の酸化除去
後のシリコン単結晶表面状態（１ｎｍ以下）に近づく。
【０００４】しかしながら、砒素イオン注入堆積非晶質
シリコン層を例えば１１５０℃の高温度で酸化し、酸化
膜を除去した後のシリコン単結晶基板表面には結晶欠陥
が生じ易くなる傾向がある。
シリコン層を例えば１１５０℃の高温度で酸化し、酸化
膜を除去した後のシリコン単結晶基板表面には結晶欠陥
が生じ易くなる傾向がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこれらの欠点
を改善する目的で、シリコン単結晶基板上に堆積した砒
素イオン注入非晶質シリコン層を、例えば１１５０℃の
高温度で湿った酸素ガス中で酸化することにより、結晶
粒界に偏析し易かった砒素量を減少させ、結晶粒界にお
ける酸化速度の増大を緩和し、平滑なシリコン単結晶面
を得るところにある。また、高温度の酸化において発生
し易かった結晶欠陥の防止を、シリコン単結晶基板境界
とその上の堆積シリコン膜上に薄いシリコン酸化膜を導
入して、微小欠陥などのない平滑な表面をもつ拡散層を
形成するところにある。
を改善する目的で、シリコン単結晶基板上に堆積した砒
素イオン注入非晶質シリコン層を、例えば１１５０℃の
高温度で湿った酸素ガス中で酸化することにより、結晶
粒界に偏析し易かった砒素量を減少させ、結晶粒界にお
ける酸化速度の増大を緩和し、平滑なシリコン単結晶面
を得るところにある。また、高温度の酸化において発生
し易かった結晶欠陥の防止を、シリコン単結晶基板境界
とその上の堆積シリコン膜上に薄いシリコン酸化膜を導
入して、微小欠陥などのない平滑な表面をもつ拡散層を
形成するところにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】結晶欠陥発生を防止する
目的でシリコン単結晶基板とその上の堆積非晶質シリコ
ン層間に、例えば約３０Åの薄い二酸化シリコン膜を介
在させることと、更に砒素イオン注入層を酸化した時に
発生し易い微小欠陥の防止のために、砒素イオン注入前
の堆積非晶質シリコン膜上に、例えば６００℃の温度で
二酸化シリコン膜を約２００Å堆積したものを用いた。 イオン注入後、酸化処理し、更に拡散処理し酸化膜を除
去後、更に第２のドライブ拡散を行ない、目的の表面濃
度と拡散深さを得るようにする。
目的でシリコン単結晶基板とその上の堆積非晶質シリコ
ン層間に、例えば約３０Åの薄い二酸化シリコン膜を介
在させることと、更に砒素イオン注入層を酸化した時に
発生し易い微小欠陥の防止のために、砒素イオン注入前
の堆積非晶質シリコン膜上に、例えば６００℃の温度で
二酸化シリコン膜を約２００Å堆積したものを用いた。 イオン注入後、酸化処理し、更に拡散処理し酸化膜を除
去後、更に第２のドライブ拡散を行ない、目的の表面濃
度と拡散深さを得るようにする。
【０００７】このようなプロセスをとることによって、
結晶欠陥，微小欠陥などのない平滑化した高濃度砒素拡
散層を得ることができる。
結晶欠陥，微小欠陥などのない平滑化した高濃度砒素拡
散層を得ることができる。
【０００８】本発明の構成は下記に示す通りである。即
ち、本発明はシリコン単結晶基板上に堆積した非晶質シ
リコン膜中に砒素イオンを注入する第１の工程と、前記
砒素イオン注入非晶質シリコン層を、例えば１１５０℃
程度の高温度で、湿った酸素雰囲気中で酸化し、更にこ
の状態で砒素をシリコン単結晶基板中に拡散する第２の
工程と、次に前記酸化された砒素イオン注入非晶質シリ
コン層などの酸化層を除去後、所定の拡散深さまで拡散
し、拡散層を形成する第３の工程と、からなる不純物拡
散法において、シリコン単結晶基板とその上の堆積非晶
質シリコン膜間に極めて薄い二酸化シリコン膜を介在さ
せる工程と、堆積非晶質シリコン膜上に２００Å程度の
二酸化シリコン膜を低温で形成する工程の実施例後に第
１，第２，第３の工程を実施することにより、結晶欠陥
と微小欠陥のほとんどない高濃度砒素拡散層を形成する
ことを特徴とする不純物拡散法である。
ち、本発明はシリコン単結晶基板上に堆積した非晶質シ
リコン膜中に砒素イオンを注入する第１の工程と、前記
砒素イオン注入非晶質シリコン層を、例えば１１５０℃
程度の高温度で、湿った酸素雰囲気中で酸化し、更にこ
の状態で砒素をシリコン単結晶基板中に拡散する第２の
工程と、次に前記酸化された砒素イオン注入非晶質シリ
コン層などの酸化層を除去後、所定の拡散深さまで拡散
し、拡散層を形成する第３の工程と、からなる不純物拡
散法において、シリコン単結晶基板とその上の堆積非晶
質シリコン膜間に極めて薄い二酸化シリコン膜を介在さ
せる工程と、堆積非晶質シリコン膜上に２００Å程度の
二酸化シリコン膜を低温で形成する工程の実施例後に第
１，第２，第３の工程を実施することにより、結晶欠陥
と微小欠陥のほとんどない高濃度砒素拡散層を形成する
ことを特徴とする不純物拡散法である。
【０００９】
【実施例】以下図面を用いて本実施例を説明する。図２
は従来法に基づいた１実施例を示したものである。例え
ばシリコンＰ型（１１１）単結晶基板１，ボロン添加１
０Ω・ｃｍ上に約０．６μｍの選択拡散用二酸化シリコ
ン膜２を写真蝕刻法によって埋込拡散領域上６の二酸化
シリコン膜部２を除去する。次に例えば減圧気相成長に
よって、例えば堆積温度５２０℃で非晶質シリコン膜３
を約１０００Å堆積する。次に砒素イオン４を３０ｋＶ
で３×１０１５ｃｍ−２注入した後、湿った酸素ガス中
で９５０℃〜１０５０℃の酸化温度で完全に酸化した。 この後、拡散を１１５０℃で１０分間、Ｎ２ （４）：
Ｏ２ （１）の容量比の雰囲気中でそのままの状態で実
施し、酸化物を除去し、目標の表面濃度と拡散深さにな
るまで第２のドライブ拡散を行なう。砒素の埋込拡散の
後、シリコンのエピタキシャル成長を１．５μｍ行ない
、成長面のモホロジーと結晶欠陥について検討した時、
微小欠陥と粒界効果による凹凸５が見られる。
は従来法に基づいた１実施例を示したものである。例え
ばシリコンＰ型（１１１）単結晶基板１，ボロン添加１
０Ω・ｃｍ上に約０．６μｍの選択拡散用二酸化シリコ
ン膜２を写真蝕刻法によって埋込拡散領域上６の二酸化
シリコン膜部２を除去する。次に例えば減圧気相成長に
よって、例えば堆積温度５２０℃で非晶質シリコン膜３
を約１０００Å堆積する。次に砒素イオン４を３０ｋＶ
で３×１０１５ｃｍ−２注入した後、湿った酸素ガス中
で９５０℃〜１０５０℃の酸化温度で完全に酸化した。 この後、拡散を１１５０℃で１０分間、Ｎ２ （４）：
Ｏ２ （１）の容量比の雰囲気中でそのままの状態で実
施し、酸化物を除去し、目標の表面濃度と拡散深さにな
るまで第２のドライブ拡散を行なう。砒素の埋込拡散の
後、シリコンのエピタキシャル成長を１．５μｍ行ない
、成長面のモホロジーと結晶欠陥について検討した時、
微小欠陥と粒界効果による凹凸５が見られる。
【００１０】図１は本発明法による実施例の１例である
。第１に３０Å程度の薄い二酸化シリコン膜７をシリコ
ン単結晶基板１と堆積非晶質シリコン膜３間に介在させ
る。更にケイサンエチルの化学反応によって、６００℃
以下で約２００Å、５分間で堆積非晶質シリコン層３上
に酸化膜を堆積させた。これに砒素イオンを３０ｋＶで
３×１０１５ｃｍ−２注入し、湿った酸素雰囲気中で１
１５０℃で約１５分間酸化し、更にそのままで１０分間
程度、Ｎ２ （４）：Ｏ２ （１）の容量比の雰囲気で
拡散し、酸化膜２，３，７，８を除去後、Ｎ２ （４）
：Ｏ２ （１）の容量比の雰囲気中で、１１５０℃で２
時間第２ドライブ拡散した。この時の層抵抗は約３３Ω
／口であった。 図２の従来法の場合と同様、この砒素埋込拡散層上にシ
リコンのエピタキシャル成長を行ない、表面のモホロジ
ーと結晶欠陥について検討した。高温度酸化によって、
酸化後のシリコン表面の状態は極めて平滑化しており、
結晶欠陥（転位，積層欠陥）ならびに微小欠陥の発生は
著しく減少し、改善された。
。第１に３０Å程度の薄い二酸化シリコン膜７をシリコ
ン単結晶基板１と堆積非晶質シリコン膜３間に介在させ
る。更にケイサンエチルの化学反応によって、６００℃
以下で約２００Å、５分間で堆積非晶質シリコン層３上
に酸化膜を堆積させた。これに砒素イオンを３０ｋＶで
３×１０１５ｃｍ−２注入し、湿った酸素雰囲気中で１
１５０℃で約１５分間酸化し、更にそのままで１０分間
程度、Ｎ２ （４）：Ｏ２ （１）の容量比の雰囲気で
拡散し、酸化膜２，３，７，８を除去後、Ｎ２ （４）
：Ｏ２ （１）の容量比の雰囲気中で、１１５０℃で２
時間第２ドライブ拡散した。この時の層抵抗は約３３Ω
／口であった。 図２の従来法の場合と同様、この砒素埋込拡散層上にシ
リコンのエピタキシャル成長を行ない、表面のモホロジ
ーと結晶欠陥について検討した。高温度酸化によって、
酸化後のシリコン表面の状態は極めて平滑化しており、
結晶欠陥（転位，積層欠陥）ならびに微小欠陥の発生は
著しく減少し、改善された。
【００１１】
【発明の効果】以上説明してきたように、砒素イオン注
入非晶質シリコン層を１１５０℃程度の高温度で湿った
酸素ガス中で酸化することによって、酸化された砒素イ
オン注入非晶質シリコン層が除去された後に、平滑化し
たシリコン単結晶面が得られるだけでなく、酸化膜除去
後のシリコン表面に発生し易かった結晶欠陥や微小欠陥
を減少させることが可能であり、砒素を堆積シリコン中
にイオン注入し、酸化してそれを拡散源とする方法で、
高濃度砒素拡散層を形成するのに有効であり、バイポー
ラＬＳＩ系の埋込拡散層形成などに利用されればその実
用性は顕著なものがある。
入非晶質シリコン層を１１５０℃程度の高温度で湿った
酸素ガス中で酸化することによって、酸化された砒素イ
オン注入非晶質シリコン層が除去された後に、平滑化し
たシリコン単結晶面が得られるだけでなく、酸化膜除去
後のシリコン表面に発生し易かった結晶欠陥や微小欠陥
を減少させることが可能であり、砒素を堆積シリコン中
にイオン注入し、酸化してそれを拡散源とする方法で、
高濃度砒素拡散層を形成するのに有効であり、バイポー
ラＬＳＩ系の埋込拡散層形成などに利用されればその実
用性は顕著なものがある。
【図１】本発明法により形成された高濃度砒素拡散層を
示した断面図である。
示した断面図である。
【図２】従来法の砒素イオン注入法を用い形成された高
濃度拡散層を示した断面図である。
濃度拡散層を示した断面図である。
１ シリコン単結晶基板
２ 選択拡散マスク用二酸化シリコン膜３ 堆積非
晶質シリコン膜 ４ 砒素イオン注入用ビーム ５ 酸化・拡散後のシリコン表面 ６ 砒素埋込拡散領域
晶質シリコン膜 ４ 砒素イオン注入用ビーム ５ 酸化・拡散後のシリコン表面 ６ 砒素埋込拡散領域
Claims (1)
- 【請求項１】 シリコン単結晶基板上に堆積した非晶
質シリコン膜中に砒素イオンを注入する第１の工程と、
前記砒素イオン注入非晶質シリコン層を例えば１１５０
℃程度の高温度で、湿った酸素雰囲気中で酸化し、更に
この状態で砒素をシリコン単結晶基板中に拡散する第２
の工程と、次に前記酸化された砒素イオン注入非晶質シ
リコン層などの酸化層を除去後、所定の拡散深さまで拡
散し、拡散層を形成する第３の工程とからなる不純物拡
散法において、シリコン単結晶基板とその上の堆積非晶
質シリコン膜間に極めて薄い二酸化シリコン膜を介在さ
せる工程と、堆積非晶質シリコン膜上に２００Å程度の
二酸化シリコン膜を低温で形成する工程を行なった後に
第１，第２，第３の工程を実施することにより、結晶欠
陥と微小欠陥のほとんどない高濃度砒素拡散層を形成す
ることを特徴とする不純物拡散法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3151109A JPH04349636A (ja) | 1991-05-27 | 1991-05-27 | 不純物拡散法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3151109A JPH04349636A (ja) | 1991-05-27 | 1991-05-27 | 不純物拡散法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04349636A true JPH04349636A (ja) | 1992-12-04 |
Family
ID=15511553
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3151109A Pending JPH04349636A (ja) | 1991-05-27 | 1991-05-27 | 不純物拡散法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04349636A (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 |
-
1991
- 1991-05-27 JP JP3151109A patent/JPH04349636A/ja active Pending
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 |
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