JPH06314662A - 不純物拡散層の形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 不純物としてアンチモンを用いシリコン基板
４１に不純物拡散層４７を形成する際にローゼット（欠
陥）の発生を防止若しくは従来よりその発生数を低減で
きる方法を提供する。 【構成】 シリコン基板４１表面にシリコン酸化膜４３
を形成する。このシリコン酸化膜４３に選択的に開口部
４３ａを形成する。開口部４３ａが形成されたシリコ酸
化膜上方からこの試料にアンチモンをイオン注入法によ
り導入する。この導入されたアンチモンの活性化の熱処
理を行う前にシリコン酸化膜４３をその表面から少なく
ともアンチモンが導入されている領域を含む部分まで除
去する。この試料に所定の熱処理を施してＮ型不純物拡
散層４７を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、不純物拡散層の形成
方法に関するものであり、特に不純物としてアンチモン
を用いてシリコン基板に不純物拡散層を形成する方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置を製造する場合、半導体基板
の所定領域に所定の不純物を拡散させて不純物拡散層を
形成することが、頻繁に行われる。そして、シリコン基
板を用い製造される半導体装置のＮ型不純物拡散層を形
成する場合（Ｎ型領域をよりＮ型にする場合も含む）
は、不純物としてＰ（リン）、砒素（Ａｓ）またはアン
チモン（Ｓｂ）が良く用いられ、特に不純物の拡散領域
の広がり具合を小さくしたい場合は、上記例示の不純物
のうちの拡散速度が最も遅いアンチモンが用いられる。
バイポーラトランジスタやＢｉ−ＭＯＳのＮ型埋め込み
拡散層を形成する場合は、後者の典型例といえ、不純物
としてアンチモンがもっぱら用いられる。それは、Ｎ型
埋め込み拡散層からその上方のエピタキシャル層に不純
物が拡散するとバイポーラトランジスタの特性が損なわ
れることとなるのでそれを極力防止するためであった。

【０００３】次に、上述のような利点を有するアンチモ
ンを用いシリコン基板に不純物拡散層を形成するための
従来方法について、バイポーラトランジスタのＮ型埋め
込み拡散層を形成する例により、以下説明する。図７及
び図８（Ａ）〜（Ｄ）はその説明に供する図である。特
に、図７はバイポーラトランジスタの構造を概略的に示
した断面図である。この図７において、１１はＰ型シリ
コン基板、１３はＮ型埋め込み拡散層、１５はＮ型エピ
タキシャルシリコン層、１７は素子間分離用のＰ型拡散
層、１９はＮ型コレクタ層、２１はＰ型ベース層、２３
はＮ型エミッタ層をそれぞれ示す。また、図８（Ａ）〜
（Ｄ）は図７に示したバイポーラトランジスタ中のＮ型
埋め込み拡散層１３の従来の形成方法の要部を断面図に
よって示した工程図である。

【０００４】この従来のＮ型埋め込み拡散層（不純物拡
散層）の形成方法では、先ず、Ｐ型シリコン基板１１が
酸化されてその表面にシリコン酸化膜２５が形成される
（図８（Ａ））。

【０００５】次に、シリコン基板１１の、Ｎ型埋め込み
拡散層１３形成予定領域を露出するために、シリコン酸
化膜２５に周知のフォトリソグラフィ技術及びエッチン
グ技術を用い窓２５ａが形成される（図８（Ｂ））。

【０００６】次に、この試料上全面にアンチモンを含む
膜を形成するため、この試料上全面にアンチモンを含む
塗布液として例えばＳｂ−３０２１０ＳＧ（東京応化工
業（株）製の塗布液）がスピンコート法により塗布され
る。なお、この塗布液はＳｂ化合物及びケイ素化合物
［Ｒ_n Ｓｉ（ＯＨ）_4-n ］を主成分とするアルコール溶
液である。次に、この塗膜が３００℃の温度で加熱され
て塗膜中のアルコールが除去され、アンチモンを含む膜
（この場合Ｓｂシリカフィルム）２７が形成される（図
８（Ｃ））。

【０００７】次に、この試料が１１５０〜１２５０℃の
温度で処理される。この熱処理においてＳｂシリカフィ
ルム２７と接しているシリコン基板部分にはＳｂシリカ
フィルム２７中のアンチモンが拡散するので、シリコン
基板１１に選択的にＮ型埋め込み拡散層１３（ただし、
まだエピタキシャル層１５（図７参照）で覆われていな
いので埋め込み状態とはなっていない。）が形成される
（図８（Ｄ））。

【０００８】その後、エピタキシャル層１５、素子間分
離用Ｐ型拡散層１７、Ｐ型ベース層２１及びＮ型エミッ
タ層２３が公知の方法及び手順でそれぞれ形成される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図８を
参照して説明した従来の不純物拡散層の形成方法では、
Ｎ型埋め込み拡散層１３を形成するための工程でシリコ
ン酸化膜２５中にいわゆるローゼットと称される欠陥が
生じ易いという問題点があった（発生メカニズムについ
ての考察は後述する。）。ここで、ローゼットとは、図
９に示したように、六方晶系のＳｉＯの結晶体のことで
あり、平面形状が薔薇の花の形状になることからそう呼
ばれているものである。ただし、図９は、後述の比較例
の方法で不純物拡散層を形成した際に試料中に生じたロ
ーゼットを走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により撮影した
写真を模写した図である。この図９から明らかなよう
に、不純物の拡散防止膜であるシリコン酸化膜２５中に
ローゼット３１が生じている。ローゼットが生じると、
図１０に断面図をもって示したように、ローゼット３１
の下方のシリコン基板部分即ちシリコン基板１１のＮ型
埋め込み拡散層１３を形成した領域以外の部分に不要な
不純物拡散層３３が形成されてしまう。これは、詳細は
後述するが、ローゼットとシリコン酸化膜との界面を介
して、Ｓｂの拡散源であるＳｂシリカフィルム２７（図
１０参照）からＳｂがシリコン基板１１に拡散するため
であろうと思われる。このような不要な不純物拡散層３
３は、トランジスタの耐圧を低下させる原因や、半導体
装置の製造歩留を低下させる原因となるし、また、この
ような不要な不純物拡散層３３が素子間分離用のＰ型拡
散層１７（図７参照）直下に生じた場合は素子間分離が
満足に行えなくなる場合も生じるので、ローゼットの発
生を防止若しくは低減できる技術が望まれる。

【００１０】なお、ローゼットは、図８を用いて説明し
た形成方法においてのみ生じるのではなく、いわゆるツ
ーゾーン法と称される熱処理方法（第１の予備加熱炉で
Ｓｂ₂ Ｏ₃ のガスを発生させこれを第２の加熱炉へ送り
込みこの第２の加熱炉に予め入れておいた試料表面にこ
のＳｂ₂ Ｏ₃ ガスを付着させて熱処理する方法）におい
ても生じる。さらに、ローゼットはＮ型埋め込み拡散層
を形成する場合に限って生じるものではなくシリコン酸
化膜をマスクとしアンチモンを拡散させて不純物拡散層
を形成する場合に広く生じると考えられる。

【００１１】ここで、ローゼット３１及び不要な不純物
拡散層３３が生じるメカニズムは、以下に説明するよう
なものであろうと、この出願に係る発明者は考える。

【００１２】先ずローゼットの成因であるが、Ｓｂシリ
カフィルムを塗布した後の試料（図８（Ｃ）参照）に対
しなされる高温の熱処理においてシリコン酸化膜が一部
結晶化するためと考える。この結晶化は次のようなこと
が原因で生じると考えられる。Ｎ型埋め込み拡散層１３
を形成する際にアンチモンの拡散阻止膜とされるシリコ
ン酸化膜２５はもともとＰ型シリコン基板１１を酸化し
て形成したものであるからその組成はＳｉＯ₂ すなわち
ガラスである。このガラスは、相平衡図における液相温
度以下の温度では同組成の結晶体にくらべて熱力学的に
不安定な状態であるため、大なり小なり結晶体に変化す
る可能性を有している。従ってガラスを液相温度以下の
適当な温度範囲に保持すると結晶が析出する。ところ
が、ＳｉＯ₂ の融点は周知の通り１７１３℃であり、こ
れに対しアンチモンを基板に拡散させるための熱処理温
度は上述したように１１５０〜１２５０℃程度（高くも
１２８０℃）であるから、一見、この熱処理においては
シリコン酸化膜２５は融点に達しないように思える。し
かし、ＳｉＯ₂ −Ｓｂ₂ Ｏ₃ 系のガラスでは、図１１
（Ａ）に示したように、その融点（軟化点）がＳｉＯ₂
中のＳｂ₂ Ｏ₃ のモル濃度の増加と共に低下することが
知られている。そして、Ｓｂシリカフィルム２７とシリ
コン酸化膜２５（図１０参照）との界面ではＳｉＯ₂ −
Ｓｂ₂ Ｏ₃ 系ガラスが存在し、しかも、Ｓｂ₂ Ｏ₃ のモ
ル濃度が高い状態のＳｉＯ₂ −Ｓｂ₂ Ｏ₃系ガラスとし
て存在していると考えられ、かつ、そのガラスは液相状
態（粘度が極度に低下した状態）になっていると考えら
れる。したがって、試料の熱処理が進み上記ＳｉＯ₂ −
Ｓｂ₂ Ｏ₃ 系ガラス部分からそれ以外の領域にＳｂ₂ Ｏ
₃ が拡散してガラス部分のモル濃度が低下すると、この
ＳｉＯ₂ −Ｓｂ₂ Ｏ₃ 系ガラスは再び固化する。この固
化のとき、後に説明する「結晶核」という結晶化促進要
因と共にこのガラス部分は結晶化してローゼットとなる
ものと考えられる。また、このような結晶化が生じた部
分はその密度が増加（体積が減少）するためローゼット
とシリコン酸化膜との界面は脆弱となるからこの界面は
アンチモンの拡散経路になり易くなりここを介してアン
チモンがシリコン基板側に拡散し、この結果不要な不純
物拡散層が形成されると考える。

【００１３】また、上述のローゼットの発生メカニズム
から考えるに、ローゼットの発生を防止若しくは軽減す
る方法として次のようなことも考えられる。

【００１４】文献Ｉ（ガラス光学ハンドブック（朝倉書
店ｐ．２５５〜）によると、結晶の生成過程は、(1).結
晶核の形成、(2) 生じた結晶核の成長という、２つの過
程に分けて考えると良いとされている。さらに、(1) の
結晶核の形成は、過冷却度と原子の拡散との２つの因子
に支配され、そして、これら２つの因子はいずれも温度
の関数であるとされている。さらに、形成される結晶核
の数は図１１（Ｂ）に示したように液相温度より低いあ
る温度で極大値をとり、また結晶核の数が極大値を示す
温度は、Ｓｂをシリコン基板に拡散させる際の上記温度
１１５０〜１２５０℃に比べ充分低いと考えて良いとさ
れている。さらに、上記文献Ｉによると、ガラス中に
金、銀、銅、酸化チタン、酸化ジルコニウムなどの異種
物質が微細な粒子として存在する場合は、ガラスの結晶
化はその粒子の表面から容易に始まるとされている。ま
た、結晶化を促進するうえで上記異種物質は次の性質を
具えることが好ましいとされている。

【００１５】(a).異種物質とガラス相との間の界面エネ
ルギーが低いこと即ち異種物質粒子がガラスによって濡
らされ易いこと。

【００１６】(b).異種物質の結晶構造および格子間距離
がこの異種物質上に析出する結晶のそれと似ているこ
と。

【００１７】これは逆に言えば、このような異種物質粒
子が少ない程ローゼットの発生率は低下するといえる。
このことは、この出願に係る発明者がＮ型埋め込み拡散
層の形成に当たり試料を充分に洗浄して試料上のパーテ
イクルを減少させる努力を行うとローゼットの発生数が
減少したことからも、うかがえる。しかし、パーティク
ル（結晶核となる危険がある種物質粒子）を低減するこ
とでローゼットの発生を防止若しくは軽減するのは抜本
的な対策とはいえない。

【００１８】また、上記(2).で述べた結晶核の成長につ
いてであるが、上記文献Ｉによると、結晶成長速度Ａは
次の（１）式で示される。ただし、（１）式中χは凝固
熱、Ｕ’は原子の拡散に関係した活性化エネルギー、Ｔ
_l は液相温度、Ｔは処理温度、Ｃは定数である。

【００１９】

【数１】

【００２０】つまり、液相温度Ｔ_l と処理温度Ｔとの差
が少ないほど結晶は成長する訳である。これは逆に言え
ば、不純物拡散層を形成するためになされる熱処理にお
いて熱処理温度を、刻々と変化するＳｂ₂ Ｏ₃ のモル濃
度にあわせて（Ｔ_l −Ｔ）の値が大きくなるように制御
するようにすれば、結晶成長速度を抑えることができこ
の結果ローゼットの発生を防止若しくは軽減できること
になる。しかし、現実には不純物拡散層形成の為の熱処
理の途中でＳｂ₂ Ｏ₃ のモル濃度を知ることは難しく上
記温度制御をすることは困難である。

【００２１】この発明はこのような点に鑑みなされたも
のであり、従ってこの発明の目的は、不純物としてアン
チモンを用いシリコン基板に不純物拡散層を形成する際
にローゼットの発生を防止若しくは従来よりその発生数
を低減できる方法を提供することにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】この目的の達成を図るた
め、この発明では、不純物としてアンチモン（Ｓｂ）を
用いシリコン基板に不純物拡散層を形成するに当たり、
以下の３つの方法を主張する。

【００２３】（Ｉ）第一の方法として、シリコン基板表
面にシリコン酸化膜を形成する工程と、該シリコン酸化
膜上にレジスト層を形成する工程と、該レジスト層に前
述のシリコン酸化膜の所定部分を露出するための窓を形
成する工程と、該窓形成済みのレジスト層をマスクとし
て前述のシリコン酸化膜に開口部を形成する工程と、該
開口部が形成された試料であって前述のレジスト層を有
した状態の試料にアンチモンをイオン注入法により導入
する工程と、前述の導入されたアンチモンの活性化の熱
処理を行う前に前述のレジスト層を除去する工程とを含
むことを特徴とする不純物拡散層の形成方法。

【００２４】（II）第二の方法として、シリコン基板表
面にシリコン酸化膜を形成する工程と、該シリコン酸化
膜に選択的に開口部を形成する工程と、該開口部が形成
されたシリコ酸化膜上方からこの試料にアンチモンをイ
オン注入法により導入する工程と、前述の導入されたア
ンチモンの活性化の熱処理を行う前に前述のシリコン酸
化膜をその表面から少なくとも前述のアンチモンが導入
されている領域を含む部分まで除去する工程とを含むこ
とを特徴とする不純物拡散層の形成方法。

【００２５】（III ）第三の方法として、前述の第二の
方法において、シリコン酸化膜に選択的に開口部を形成
するための前述の工程と、アンチモンを導入するための
前述のイオン注入工程との間に、前述の開口部から露出
するシリコン基板部分表面に前述のシリコン酸化膜の膜
厚より薄い膜厚の第２のシリコン酸化膜を形成する工程
をさらに具えたことを特徴とする不純物層の形成方法。

【００２６】なお、この発明において、シリコン基板と
は、シリコン基板そのものの場合、シリコン基板上にエ
ピタキシャル層が形成されている基板の場合、シリコン
基板以外の基板上にシリコンエピタキシャル層が形成さ
れている基板の場合、これら基板に他の構成成分が作り
込まれている中間体の場合等、シリコン部分有し不純物
拡散層を形成したい種々のものであることができる。

【００２７】

【作用】この発明の第一〜第三の各方法では、不純物拡
散層形成の為の不純物であるアンチモンをイオン注入法
によってシリコン基板に導入し、かつ、この導入された
アンチモンの活性化の熱処理を行う前に、上記第一の方
法にあってはイオン注入のマスクとされたレジスト層を
除去し、また、上記第二の方法及び第三の方法にあって
はイオン注入のマスクとされたシリコン酸化膜を所定厚
さ分除去する。このため、アンチモンを活性化するため
の熱処理を行う前の段階で、試料の不純物拡散層形成予
定領域以外の領域からアンチモンを除去できる。

【００２８】また、第２のシリコン酸化膜を形成する工
程をさらに具えた第三の方法の構成では、この第２のシ
リコン酸化膜を通した状態でシリコン基板の不純物拡散
層形成予定領域にアンチモンをイオン注入できる。

【００２９】

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の不純物拡散
層の形成方法の実施例について説明する。しかしなが
ら、説明に用いる各図はこの発明を理解できる程度に各
構成成分の寸法、形状及び配置関係を概略的に示してあ
るにすぎない。また、説明に用いる各図において、同様
な構成成分については同一の符号を付して示しその重複
説明を省略する。また、以下の説明中で延べる処理時
間、温度、膜厚、イオン打ち込み条件などの数値的条件
はこの発明を理解するための一例にすぎないことは理解
されたい。

【００３０】１．第一の方法の説明 １−１．実施例 図１（Ａ）〜（Ｃ）及び図２（Ａ）〜（Ｃ）はこの発明
の第一の方法の実施例の説明に供する工程図である。い
ずれも主な工程での試料を基板の厚さ方向に沿って切っ
た断面図によって示したものである（以下の図３〜図６
において同じ。）。

【００３１】先ず、シリコン基板として例えばＰ型シリ
コン基板４１を用意する。次に、このＰ型シリコン基板
４１を１０００℃の温度のウエット酸素雰囲気中で１０
０分間処理して膜厚が５００ｎｍのシリコン酸化膜４３
を得る（図１（Ａ））。

【００３２】次に、このシリコン酸化膜４３上にレジス
ト層としてこの場合フォトレジスト層４５を２０００ｎ
ｍの膜厚となるように塗布する（図１（Ｂ））。

【００３３】次に、このレジスト層４５に、公知のフォ
トリソグラフィ技術を用いて前記シリコン酸化膜４３の
所定部分（シリコン基板の不純物拡散層形成予定領域と
対向する部分）を露出するための窓４５ａを、形成す
る。次いで、この窓４５ａ形成済みのレジスト層４５を
マスクとしてシリコン酸化膜４３に開口部４３ａを形成
する。ここまでの工程が終了すると、シリコン基板４１
の不純物拡散層形成予定領域４１ａが露出される（図１
（Ｃ））。

【００３４】次に、この開口部４５ａが形成された試料
であってレジスト層４５を有した状態の試料にアンチモ
ンをイオン注入法により導入する。このイオン注入をこ
の実施例では、エネルギー４０ＫｅＶでかつドーズ量２
×１０¹⁵ions／ｃｍ² の条件で行う。このイオン注入に
おいてアンチモンは、不純物拡散層形成予定領域４１ａ
にあってはシリコン基板中に所望の通り導入されるが、
それ以外の領域ではレジスト層４５中に導入される（図
２（Ａ））。なお、図２（Ａ）において、アンチモンは
Ｘ印によって模式的に示してある（以下の同様な図にお
いて同じ。）次に、レジスト層４５を除去する（図２
（Ｂ））。レジスト層４５に打ち込まれていたアンチモ
ンはこのレジスト層を除去する際にいっしょに除去され
るので、試料の不純物拡散層形成予定領域４１ａ以外の
領域からアンチモンを除去できる。したがって、シリコ
ン酸化膜４３上にアンチモンが残存することを防止でき
る。

【００３５】次に、この試料を１１５０℃の不活性ガス
雰囲気中で１２時間処理する（ドライブインする）。こ
の結果、シリコ基板４１の所定部分にＮ型不純物拡散層
４７が形成できる。この実施例で形成されたＮ型不純物
拡散層４７はシート抵抗ρ_Sが３０Ω／□で、深さｘ_j
が２．５μｍのものであった。また、この実施例の方法
でＮ型不純物拡散層４７を形成した後の試料についてロ
ゼットの発生個数を顕微鏡により観察したところ、０個
／ｃｍ² であることが分かった。

【００３６】１−２．比較例 比較例として、図８を用いて説明した従来方法（Ｓｂシ
リカフィルムをアンチモンの拡散源として用いる方法）
によりシリコン基板にＮ型不純物拡散層する。この比較
例の方法でＮ型不純物拡散層４７を形成した後の試料に
ついてロゼットの発生個数を顕微鏡により観察したとこ
ろ、４０．８個／ｃｍ² であることが分かった。

【００３７】２．第二の方法の説明 次に、この発明の第二の方法の実施例について説明す
る。図３（Ａ）〜（Ｃ）及び図４（Ａ）〜（Ｃ）はその
説明に供する工程図である。

【００３８】この第二の方法の実施例では、第一の方法
の実施例において図１（Ａ）〜（Ｃ）を参照して説明し
た手順と同様な手順によって、シリコン基板４１表面に
シリコン酸化膜４３を形成し、さらに、このシリコン酸
化膜４３に選択的に開口部４３ａを形成する。そして、
レジスト層４５を除去する（図３（Ａ）〜（Ｃ））。な
お、シリコン酸化膜４３の厚さは、後に行われるアンチ
モンのイオン注入においてこのシリコン酸化膜４３下の
シリコン基板部分にアンチモンが達することを阻止でき
る厚さとする。

【００３９】次に、この開口部４３ａが形成されたシリ
コン酸化膜４３上方からこの試料にアンチモンをイオン
注入法により導入する。このイオン注入をこの実施例で
は、第一の方法の実施例と同様に、エネルギー４０Ｋｅ
Ｖでかつドーズ量２×１０¹⁵ions／ｃｍ² の条件で行
う。このイオン注入においてアンチモンは、不純物拡散
層形成予定領域４１ａにあってはシリコン基板中に所望
の通り導入されるが、それ以外の領域ではシリコン酸化
膜４３中にある深さまで分布する。この場合（図のイオ
ン注入条件であると、シリコン酸化膜４３中のアンチモ
ンの分布のピーク領域Ｒ_p がシリコン酸化膜４３表面か
ら約１９ｎｍの深さの位置になるように分布する。

【００４０】次に、前記導入されたアンチモンの活性化
の熱処理を行う前にシリコン酸化膜４３をその表面から
少なくとも前記アンチモンが導入されている領域を含む
部分まで除去する（図４（Ｂ））。この実施例では、５
％のフッ酸中に試料を浸漬し、酸化膜４３の表面からア
ンチモン原子が上記イオン注入では達していない領域ま
で（シリコン酸化膜４３の厚さが図中ｔ₁ からｔ₂ （ｔ
₂ はｔ₂ ＜ｔ₁ を満足する所定の厚さとなるまで）シリ
コン酸化膜４３をエッチングする。シリコン酸化膜４３
に打ち込まれていたアンチモンはこのシリコン酸化膜の
一部除去においていっしょに除去されるので、試料の不
純物拡散層形成予定領域４１ａ以外の領域からアンチモ
ンを除去できる。なお、図４（Ｂ）以降において、表面
から所定厚さに部分エッチングされたシリコン酸化膜は
４３ｘを付して示す。

【００４１】次に、この試料を第一の方法の場合と同様
に１１５０℃の不活性ガス雰囲気中で１２時間処理する
（ドライブインする）。この結果、シリコン基板４１の
所定部分にＮ型不純物拡散層４７が形成できる（図４
（Ｃ））。この実施例で形成されたＮ型不純物拡散層４
７も、第一の方法の実施例と同様、シート抵抗ρ_S が３
０Ω／□で、深さｘ_j が２．５μｍのものであった。ま
た、この実施例の方法でＮ型不純物拡散層４７を形成し
た後の試料についてロゼットの発生個数を顕微鏡により
観察したところ、第一の方法と同様、０個／ｃｍ² であ
ることが分かった。

【００４２】この第二の方法の場合、アンチモンイオン
を注入する際にプロテクト膜としてレジスト層を用いな
いで済むのでレジスト中に含まれているＮａ（ナトリウ
ム）やカーボンがノックオン現象と称される現象によっ
てＮ型不純物拡散層形成予定領域４１ａに注入されるこ
とがない。その点で第一の方法よりさらに優れる。

【００４３】３．第三の方法の説明 上述の第二の方法の実施例ではシリコン基板４１の不純
物拡散層形成予定領域４１ａを露出した状態でアンチモ
ンイオンをこの領域４１ａに注入していた。この場合は
いわゆるチャネリング効果により不純物プロファイルが
制御しずらい場合が生じる。この第三の方法はそれを改
善する。図５（Ａ）〜（Ｃ）及び図６（Ａ）、（Ｂ）は
この第三の方法の実施例の説明に供する工程図である。

【００４４】先ず、第二の方法において図３（Ａ）〜
（Ｃ）を参照して説明した手順と同様な手順で、シリコ
ン基板４１にシリコン酸化膜４３を形成しさらにこのシ
リコン酸化膜４３に所定の開口部４３ａを形成する（図
５（Ａ））。

【００４５】次に、この試料を９５０℃の温度のドライ
酸素中で１５分間処理し膜厚が１０ｎｍの第２のシリコ
ン酸化膜４９を得る（図５（Ｂ））。なお、この第２の
シリコン酸化膜の膜厚は、イオン注入においてアンチモ
ンをシリコン基板に注入できる膜厚でかつチャネリング
の抑制に好適な膜厚であればこの１０ｎｍという膜厚に
限られない。

【００４６】次に、シリコン酸化膜４３上方からこの試
料にアンチモンをイオン注入法により導入する。このイ
オン注入をこの実施例では、第一及び第二の方法の実施
例と同様に、エネルギー４０ＫｅＶでかつドーズ量２×
１０¹⁵ions／ｃｍ² の条件で行う。このイオン注入にお
いてアンチモンは、不純物拡散層形成予定領域４１ａに
あっては第２のシリコン酸化膜４９を通してシリコン基
板中に所望の通り導入されるが、それ以外の領域では第
二の方法の実施例と同様シリコン酸化膜４３中に導入さ
れる（図５（Ｃ））。

【００４７】その後、上述の第二の方法の実施例と同様
に、シリコン酸化膜４３をその表面から少なくともアン
チモンが導入されている領域を含む部分まで除去し（図
６（Ａ））、その後、ドライブインすることにより、Ｎ
型不純物拡散層４７を得る（図６（Ｂ））。

【００４８】この第三の方法は、第二の方法に比べチャ
ネリング効果の影響を低減できるので、第二の方法の場
合より深さ方向の不純物プロファイルのバラツキが低減
できるという効果が得られる。

【００４９】上述においてはこの発明の不純物拡散層の
形成方法の各実施例について説明したが、この発明は上
述の実施例に限られない。たとえば、上述の実施例では
Ｐ型シリコン基板にＮ型不純物拡散層を形成する例を述
べたが、Ｎ型シリコン基板にこの基板のＮ型不純物濃度
よりさらに高濃度のＮ型領域を形成する場合、或いは既
に形成されているＮ型不純物拡散層中にさらに高濃度の
Ｎ型領域を形成する場合などにも広く適用できる。

【００５０】

【発明の効果】上述した説明から明らかなように、この
発明の不純物拡散層の形成方法によれば、アンチモンを
イオン注入法によってシリコン基板に導入し、かつ、こ
の導入されたアンチモンの活性化の熱処理を行う前にイ
オン注入の際に用いたマスクに所定の処理を行うので、
アンチモンを活性化するための熱処理を行う前の段階で
試料の不純物拡散層形成予定領域以外の領域すなわちマ
スクとされるシリコン酸化膜上からアンチモンを除去で
きる。このためＳｉＯ₂ −Ｓｂ₂ Ｏ₃ の界面で生じると
されるＳｉＯ₂ の結晶化はそもそも生じないと考えられ
るから、ローゼットの発生を防止若しくは従来より低減
できる。

【００５１】また、第２のシリコン酸化膜を形成する工
程をさらに具えた構成では、この第２のシリコン酸化膜
を通した状態でシリコン基板の不純物拡散層形成予定領
域にアンチモンをイオン注入できる。このため、チャネ
リング効果が低減できるので、ローゼツトの発生を防止
若しくは従来より低減できることに加え、不純物拡散層
の深さ方向のバラツキをより改善できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）〜（Ｃ）は、この発明の第一の方法の説
明に供する工程図である。

【図２】（Ａ）〜（Ｃ）は、この発明の第一の方法の説
明に供する図１に続く工程図である。

【図３】（Ａ）〜（Ｃ）は、この発明の第二の方法の説
明に供する工程図である。

【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は、この発明の第二の方法の説
明に供する図３に続く工程図である。

【図５】（Ａ）〜（Ｃ）は、この発明の第三の方法の説
明に供する工程図である。

【図６】（Ａ）及び（Ｂ）は、この発明の第三の方法の
説明に供する図５に続く工程図である。

【図７】従来技術の説明に供する図であり、アンチモン
を不純物として用いて形成されるＮ型不純物拡散層を有
する半導体装置例としてのバイポーラトランジスタを示
した断面図である。

【図８】（Ａ）〜（Ｄ）は、従来技術の説明に供する図
であり、従来の不純物拡散層の形成方法の説明に供する
工程図である。

【図９】従来技術の問題点の説明に供する図であり、ロ
ーゼットの説明に供する図である。

【図１０】従来技術の問題点の説明に供する図であり、
ローゼット及び不要な不純物拡散層の説明に供する図で
ある。

【図１１】（Ａ）及び（Ｂ）は、ローゼットの発生メカ
ニズムの説明に供する図である。

【符号の説明】

４１：シリコン基板 ４３：シリコン酸化膜 ４３ａ：シリコン酸化膜に形成された開口部 ４３ｘ：表面から所定厚さエッチングされたシリコン酸
化膜 ４５：レジスト層 ４５ａ：レジスト層に形成さ
れた窓 ４７：Ｎ型不純物拡散層 ４９：第２のシリコン酸化膜

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 不純物としてアンチモン（Ｓｂ）を用
   い、シリコン基板に不純物拡散層を形成するに当たり、 シリコン基板表面にシリコン酸化膜を形成する工程と、 該シリコン酸化膜上にレジスト層を形成する工程と、 該レジスト層に前記シリコン酸化膜の所定部分を露出す
   るための窓を形成する工程と、 該窓形成済みのレジスト層をマスクとして前記シリコン
   酸化膜に開口部を形成する工程と、 該開口部が形成された試料であって前記レジスト層を有
   した状態の試料にアンチモンをイオン注入法により導入
   する工程と、 前記導入されたアンチモンの活性化の熱処理を行う前に
   前記レジスト層を除去する工程とを含むことを特徴とす
   る不純物拡散層の形成方法。
2. 【請求項２】 不純物としてアンチモン（Ｓｂ）を用
   い、シリコン基板に不純物拡散層を形成するに当たり、 シリコン基板表面にシリコン酸化膜を形成する工程と、 該シリコン酸化膜に選択的に開口部を形成する工程と、 該開口部が形成されたシリコン酸化膜上方からこの試料
   にアンチモンをイオン注入法により導入する工程と、 前記導入されたアンチモンの活性化の熱処理を行う前に
   前記シリコン酸化膜をその表面から少なくとも前記アン
   チモンが導入されている領域を含む部分まで除去する工
   程とを含むことを特徴とする不純物拡散層の形成方法。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の不純物拡散層の形成方
   法において、 シリコン酸化膜に選択的に開口部を形成するための前記
   工程と、アンチモンを導入するための前記イオン注入工
   程との間に、 前記開口部から露出するシリコン基板部分表面に前記シ
   リコン酸化膜の膜厚より薄い膜厚の第２のシリコン酸化
   膜を形成する工程をさらに具えたことを特徴とする不純
   物拡散層の形成方法。