JPH0724258B2 - 固体拡散源、ドープされたシリコンウェーハ並びにそれを作る方法 - Google Patents

固体拡散源、ドープされたシリコンウェーハ並びにそれを作る方法

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JPH0724258B2
JPH0724258B2 JP1064017A JP6401789A JPH0724258B2 JP H0724258 B2 JPH0724258 B2 JP H0724258B2 JP 1064017 A JP1064017 A JP 1064017A JP 6401789 A JP6401789 A JP 6401789A JP H0724258 B2 JPH0724258 B2 JP H0724258B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、Gd酸化物/P2O5である化合物からなる固体拡
散源並びにてそれを用いてドープされたシリコンウェー
ハを作る方法及びドープされたシリコンウェーハに関す
る。
従来の技術 ガラスセラミック又は多結晶粒子からなる固体拡散源
が、ラップ(Rapp)の米国特許第4,141,738号に開示さ
れている。米国特許第4,033,790号にはLa2O3/P2O5、Ce
2O3/P2O5又はY2O3/P2O5である化合物をホットプレス
することによって作られた固体拡散源が開示されてい
る。これらの2つの米国特許が、参考のために挙げられ
る。
発明が解決しようとする課題 ホットプレスすることなく容易に製造されかつ比較的低
温にてしかも比較的高速にてP2O5を放出する組成物から
作られる固体拡散源を提供することが望ましい。
課題を解決するための手段 本発明の目的は、被覆されたシリコンウェーハを作るた
めの固体拡散源であって、比較的低温にてしかも比較的
高速にてP2O5を放出するGd酸化物/P2O5である化合物か
らなる固体拡散源を提供することである。
本発明の目的はまた、固体拡散源を用いてドープされた
シリコンウェーハを作る方法であって、 A.Gd酸化物及びH3PO4を加熱してGd酸化物/P2O5固体拡
散源を作り、そして B.該固体拡散源を加熱してP2O5を比較的低温にてシリコ
ンウェーハへ放出させる ことからなる方法を提供することである。
本発明のこれらの目的及び他の目的は、以下の記載及び
特許請求の範囲から明らかであろう。
〔発明の要約〕
本発明は、比較的低温例えば700℃ないし1050℃にてし
かもシリコンウェーハ上への厚い被膜の付着により指摘
されるように比較的高速にて(該被膜は900℃にて1時
間で約1500〜2000Å(オングストローム)の厚さを有す
るのに対し、同じ温度にて同じ時間でLa2O3/P2O5を用
いる場合は500Åにすぎない。)P2O5を放出するGd酸化
物/P2O5である化合物からなる新規固体拡散源を提供す
る。
本発明はまた、固体拡散源を用いてドープされたシリコ
ンウェーハを作る方法であって、 A.Gd酸化物及びH3PO4を加熱してGd酸化物/P2O5固体拡
散源を作り、そして B.該固体拡散源を加熱してP2O5を比較的低温にてしかも
比較的高速にてシリコンウェーハへ放出させる ことからなる方法を提供する。
本発明はまた、この方法によりGd/P2O5である化合物か
ら製造されたドープされたシリコンウェーハを提供す
る。
〔発明の詳述〕
一般に、ガドリニウム酸化物/P2O5の拡散源用組成物
は、約1:1ないし1:5好ましくは1:3ないし1:5のGd酸化物
/P2O5のモル比を有する。通常、最良の結果は、メタリ
ン酸ガドリニウムの場合は約1/3そして五リン酸ガドリ
ニウムの場合は1/5のモル比を用いて得られる。
実施例 五リン酸ガリニウム拡散源を次のようにして製造した: 1)化学量論的割合のGd酸化物をリン酸(Gd酸化物/P2
O5のモル比1:5)と、過剰量のリン酸と混合する。
2)350℃に加熱して過剰の水を追い出す。
3)ふた付きルツボ中で750℃にて15時間加熱する。
4)物質を取り出しそて粉砕して微粉末(60メッシュま
たはそれより細かい。)にする。
5)所望するなら、X線回折(XRD)試験のため粉末の
サンプルを採取する。
6)粉末に水を混合して注入可能なスラリーを作り、そ
のスラリーを注型して未加工ウェーハの形態にする(15
gの粉末対5gの水)。
7)未加工ウェーハを焼結して源ウェーハ(拡散源ウェ
ーハ)である硬質の盤にする。
8)ドーピング特性について源ウェーハを試験し、そし
てこのウェーハを半導体デバイスに用いる。
銅管(未分解の銅α)及びわん曲結晶モノクロメーター
を備えたフィリップス社製3100X線回折計を、結晶相の
分析のために用いた。
五リン酸ガドリニウムのサンプルに関して得られたX線
パターンは、五リン酸ガドリニウムについて公表されて
いるデータと非常によく合致している。
XRDパターンからみて、Gd酸化物/P2O5の組成化合物
は、750℃にて15時間で充分に反応されると認められ
る。
五リン酸ガドリニウムに関するドーピング試験(900℃,
1時間,N2=3l/分)を、この拡散源ウェーハを用いてシ
リコンウェーハに不純物に拡散させることによって行っ
た。
五リン酸ガドリニウム源との比較のために、ランタン酸
化物:5P2O5の化合物拡散源も試験した。
五リン酸ガドリニウムは、予期されなかった厚いガラス
質の膜を生じた。
五リン酸ガドリニウムを用いて得られたデータを表1に
要約する。
驚くべきことに、Gd酸化物/P2O5の化合物源は、同じ温
度かつ同じ時間でLa酸化物/P2O5の源の3〜5倍厚い付
着膜厚をもたらした、ということがわかる。
Gd酸化物/P2O5の組成物源のP2O5の放出は、一般に所与
の温度における所与の時間でLa酸化物/P2O5の源の少な
くとも2倍通常3〜4倍又はそれ以上の速さである。
P2O5を放出させるための加熱サイクルは、一般に約1/4
時間ないし24時間又はそれ以上で好ましくは約1/2時間
ないし2時間で約700又は750℃から1000〜1050℃まで又
はそれ以上好ましくは750〜1050℃である。
ガドリニウム酸化物/P2O5である化合物は、注型及び焼
結する前は、好ましくは細かい粒子サイズ(一般に60メ
ッシュ又はそれより細かく好ましくは約100〜400メッシ
ュ)を有する。好ましくは、細かく分割された粒子は少
量の水と混合されて、源ウェーハ用モールド中で拡散源
ウェーハを作るための注入可能な混合物である粘性なス
ラリーを形成する。一般に、粉末/水の重量比は約5/1
ないし約1/1である。源ウェーハそれ自体は一般に、直
径に依り約5〜200ミル又はそれ以上の厚さを有する。
ドープされたシリコンウェーハが前記ガドリニウム酸化
物/P2O5からなる源ウェーハから作られる場合、ドープ
されたシリコンウェーハの面積抵抗率は、温度及び時間
に依り約1〜200オーム/平方である。900℃にて1時間
付着された一層厚い(1000〜1500から2000〜3000オング
ストロームまで)膜は、最終シリコンウェーハにおける
一層高いリン濃度をもたらす。
得られたドープされたウェーハは、典型的なエミッタ
ー、チャンネルMOS及びポリシリコン拡散体に用いられ
得る。
五リン酸ガドリニウム固体拡散源は、次の分解反応に従
って働く: GdP5O14(s)→Gd(PO3)3(s)+P2O5(g)↑ この反応は、約700〜1050℃にてドーパント源として用
いられるのに充分な速度で進行する。所与の温度(恒
温)における時間の関数としての放出速度(重量減量)
の特定値は、粒子サイズ、粒子の充填度、密度、多孔
度、サンプルの外形及び多くの他の因子に左右されよ
う。
五リン酸ガドリニウムは好ましくは、350℃のカーボン
ルツボ中でGd2O3を85%H3PO4に1:5の重量比にて溶解す
ることにより製造される。過剰の水が蒸発された後、該
ルツボはふたをされそして温度は750℃に24時間上げら
れる。五リン酸ガドリニウムの結晶が、溶液から成長す
る。該結晶は、細かい粉末が得られる(−60メッシュ)
までボールミルにかけられる。次いで:3:1の粉末対水の
重量比をもたらすように該粉末は蒸留水と混合され、こ
のスラリーがテフロン製モールド中で注型されそして50
℃にて乾燥され、アルミナ板の間で900℃にて1時間加
熱されそして次いで試験される。これらのウェーハは、
従来のリンドーパント源と比べて良好な熱衝撃性を示
す。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】シリコンウェーハ上に酸化リン被膜を付着
    させるための固体拡散源であって、Gd酸化物/P2O5であ
    る化合物からなる固体拡散源。
  2. 【請求項2】Gd酸化物/P2O5のモル比が1/1ないし1/5で
    ある、請求項1記載の固体拡散源。
  3. 【請求項3】Gd酸化物/P2O5のモル比が1/3ないし1/5で
    ある、請求項1記載の固体拡散源。
  4. 【請求項4】固体拡散源を用いてドープされたシリコン
    ウェーハを作る方法であって、 A.Gd酸化物及びH3PO4を加熱してGd酸化物/P2O5固体拡
    散源を作り、そして B.この固体拡散源を加熱してP2O5を放出させて、シリコ
    ンウェーハ上にリン含有被膜を付着させる ことからなる方法。
  5. 【請求項5】該リン含有被膜が900℃にて1時間の付着
    で1000〜3000オングストロームの厚さにある、請求項4
    記載の方法。
  6. 【請求項6】請求項4記載の方法に従って作られたドー
    プされたシリコンウェーハ。
  7. 【請求項7】固体拡散源を用いてドープされたシリコン
    ウェーハを作る方法であって、 (A)(a)Gd酸化物/P2O5のモル比が1/1ないし1/5で
    あるガドリニウム酸化物/P2O5である化合物の60メッシ
    ュ又はそれより小さい粒子及び (b)水 から粘性な注入可能なスラリーを作り、該注入可能なス
    ラリーを未加工ウェーハの形態にしそして該未加工ウェ
    ーハを焼結することにより、シリコンウェーハをリンで
    ドープするためのドーピング源ウェーハを作り、そして (B)該ドーピング源ウェーハを加熱してP2O5の蒸気相
    輸送によりシリコンウェーハ上にガラス質層を作ってリ
    ンをシリコンウェーハ中に拡散させることからなる方
    法。
  8. 【請求項8】注入可能なスラリーをフルオロカーボンポ
    リマー製モールド中に注入し、該モールド内で乾燥して
    未加工ウェーハを形成し、この未加工ウェーハを取り出
    して焼結することによりドーピング源ウェーハを作る、
    請求項7記載の方法。
  9. 【請求項9】請求項7記載の方法に従って作られたリン
    でドープされたシリコンウェーハ。
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