JPH07321060A - 硼素の拡散方法 - Google Patents
硼素の拡散方法Info
- Publication number
- JPH07321060A JPH07321060A JP13648694A JP13648694A JPH07321060A JP H07321060 A JPH07321060 A JP H07321060A JP 13648694 A JP13648694 A JP 13648694A JP 13648694 A JP13648694 A JP 13648694A JP H07321060 A JPH07321060 A JP H07321060A
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- Japan
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- boron
- atmosphere
- heat treatment
- temperature
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 シリコン基板表面全体にわたって不純物濃度
は均一で、拡散深さが一定な、再現性の良好な硼素の拡
散方法を供する。 【構成】 不純物濃度低減処理工程と、不純物濃度再分
布処理工程とからなる二段拡散方法において、前者の不
純物濃度低減処理工程で、所定の熱処理温度に到達後
の、ドライＯ2に置換を開始する時間をずらせる。
は均一で、拡散深さが一定な、再現性の良好な硼素の拡
散方法を供する。 【構成】 不純物濃度低減処理工程と、不純物濃度再分
布処理工程とからなる二段拡散方法において、前者の不
純物濃度低減処理工程で、所定の熱処理温度に到達後
の、ドライＯ2に置換を開始する時間をずらせる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造工程におけ
る硼素の拡散方法に関するものである。
る硼素の拡散方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】シリコン基板に不純物を深く拡散させる
場合、例えば、ボロンナイトライド（ＢＮ）、又は三臭
化硼素を用いて、シリコン基板表面に硼素−ガラス層を
形成するプレデポジションを行った後、ウェットＯ2雰
囲気中にて１１００℃以上の温度で熱処理することによ
り、基板表面にドープされた不純物をシリコン基板中に
深く拡散させる方法が知られている。しかし、このよう
な方法は、比較的高濃度の表面濃度を得る場合には、特
別の問題は生じないが、比較的低い濃度、即ち、４.０
×１０19ｃｍ-3以下の表面濃度を、拡散深さをそれほど
減ずることなく得ようとする場合には、ウェットＯ2雰
囲気中で、１１００℃以上の温度で行う熱処理（不純物
再分布処理）工程の前に、９５０℃より高く、１１００
℃より低い温度領域の一定温度でドライＯ2雰囲気中に
て行う予備熱処理を施すことが用いられてきた。
場合、例えば、ボロンナイトライド（ＢＮ）、又は三臭
化硼素を用いて、シリコン基板表面に硼素−ガラス層を
形成するプレデポジションを行った後、ウェットＯ2雰
囲気中にて１１００℃以上の温度で熱処理することによ
り、基板表面にドープされた不純物をシリコン基板中に
深く拡散させる方法が知られている。しかし、このよう
な方法は、比較的高濃度の表面濃度を得る場合には、特
別の問題は生じないが、比較的低い濃度、即ち、４.０
×１０19ｃｍ-3以下の表面濃度を、拡散深さをそれほど
減ずることなく得ようとする場合には、ウェットＯ2雰
囲気中で、１１００℃以上の温度で行う熱処理（不純物
再分布処理）工程の前に、９５０℃より高く、１１００
℃より低い温度領域の一定温度でドライＯ2雰囲気中に
て行う予備熱処理を施すことが用いられてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この予
備熱処理を用いた場合、不純物濃度と拡散深さを、ドラ
イＯ2雰囲気の温度と時間を調整することによって制御
するが、その場合、拡散深さを一定に制御し難いという
欠点がある。又、拡散深さを一定に保ちながら、濃度を
０.１〜０.５×１０19ｃｍ-3単位で得ようとする場合、
シリコン基板内、基板間の不純物の濃度のばらつきが大
きくなって、所望の濃度の精度が確保できず、又、熱処
理時間の大幅な増大を強いられるといった問題がある。
備熱処理を用いた場合、不純物濃度と拡散深さを、ドラ
イＯ2雰囲気の温度と時間を調整することによって制御
するが、その場合、拡散深さを一定に制御し難いという
欠点がある。又、拡散深さを一定に保ちながら、濃度を
０.１〜０.５×１０19ｃｍ-3単位で得ようとする場合、
シリコン基板内、基板間の不純物の濃度のばらつきが大
きくなって、所望の濃度の精度が確保できず、又、熱処
理時間の大幅な増大を強いられるといった問題がある。
【０００４】本発明は、ドライＯ2雰囲気による予備熱
処理を行う際、再現性及び量産性に優れ、シリコン基板
全体にわたる不純物濃度の均一性を保ちつつ拡散深さを
一定に保つ拡散方法を提供することを課題とするもので
ある。
処理を行う際、再現性及び量産性に優れ、シリコン基板
全体にわたる不純物濃度の均一性を保ちつつ拡散深さを
一定に保つ拡散方法を提供することを課題とするもので
ある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記問題点を解決するた
めの手段として、９５０℃より高い所定の温度で予備熱
処理を行う際に、所定の温度に達した時点で雰囲気をド
ライＯ2に置換するのではなく、一定の時間経過後に、
ドライＯ2雰囲気に置換することによって、硼素−ガラ
ス層中の硼素イオン濃度を制御し、シリコン基板表面全
体の濃度を均一に保ちつつ、硼素濃度の微細制御を可能
とする。
めの手段として、９５０℃より高い所定の温度で予備熱
処理を行う際に、所定の温度に達した時点で雰囲気をド
ライＯ2に置換するのではなく、一定の時間経過後に、
ドライＯ2雰囲気に置換することによって、硼素−ガラ
ス層中の硼素イオン濃度を制御し、シリコン基板表面全
体の濃度を均一に保ちつつ、硼素濃度の微細制御を可能
とする。
【０００６】
【作用】本発明の硼素の拡散工程は、次のようになって
いる。即ち、シリコン基板表面に硼素−ガラス層を形成
したプレデポジション工程終了後の試料を図１に示す温
度分布、及びガス雰囲気構成に従って、Ｔ1（例えば、
１０２５℃）まで昇温する。Ｔ1に達した後、一定時間
（例えば、１分とか３分）経過してから、ガス雰囲気を
ドライＯ2に切り換える。Ｔ1の一定温度でドライＯ2雰
囲気にて予備熱処理を行い、その後、Ｎ2雰囲気中にて
Ｔ2（例えば、１１００℃）の温度まで昇温させ、ウエ
ットＯ2雰囲気に切り換え、一定温度Ｔ2に保持して不純
物の再分布処理を行うという二段の硼素拡散方法であ
る。このドライＯ2雰囲気中で行う予備熱処理（不純物
濃度低減処理）によって、不純物濃度の低減化を一定温
度下で広範囲に制御可能としている。
いる。即ち、シリコン基板表面に硼素−ガラス層を形成
したプレデポジション工程終了後の試料を図１に示す温
度分布、及びガス雰囲気構成に従って、Ｔ1（例えば、
１０２５℃）まで昇温する。Ｔ1に達した後、一定時間
（例えば、１分とか３分）経過してから、ガス雰囲気を
ドライＯ2に切り換える。Ｔ1の一定温度でドライＯ2雰
囲気にて予備熱処理を行い、その後、Ｎ2雰囲気中にて
Ｔ2（例えば、１１００℃）の温度まで昇温させ、ウエ
ットＯ2雰囲気に切り換え、一定温度Ｔ2に保持して不純
物の再分布処理を行うという二段の硼素拡散方法であ
る。このドライＯ2雰囲気中で行う予備熱処理（不純物
濃度低減処理）によって、不純物濃度の低減化を一定温
度下で広範囲に制御可能としている。
【０００７】本発明を用いずに、同じ不純物濃度を得よ
うとする場合、図２に示す温度及びガス雰囲気にて行う
が、Ｔ1’を下げるか、Ｔ1’でのドライＯ2処理時間を
長くすることが考えられるが、前者は拡散深さを減じ、
後者は大幅な時間増（ドライＯ2処理時間３０分以上）
となり、しかも、拡散深さがばらついてしまう。
うとする場合、図２に示す温度及びガス雰囲気にて行う
が、Ｔ1’を下げるか、Ｔ1’でのドライＯ2処理時間を
長くすることが考えられるが、前者は拡散深さを減じ、
後者は大幅な時間増（ドライＯ2処理時間３０分以上）
となり、しかも、拡散深さがばらついてしまう。
【０００８】本発明によるドライＯ2雰囲気の置換を遅
らせた予備熱処理法は、ドライＯ2雰囲気への置換を遅
らせることによって、雰囲気中への不純物の飛び出しを
制御することによるものと思われる。この点で、従来の
予備熱処理法よりも微細に広範囲にわたって濃度を制御
でき、かつ熱処理温度を一定に保つことにより、拡散深
さを一定に保つことができる。
らせた予備熱処理法は、ドライＯ2雰囲気への置換を遅
らせることによって、雰囲気中への不純物の飛び出しを
制御することによるものと思われる。この点で、従来の
予備熱処理法よりも微細に広範囲にわたって濃度を制御
でき、かつ熱処理温度を一定に保つことにより、拡散深
さを一定に保つことができる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
図１は、本発明の硼素の拡散処理工程における温度及び
ガス雰囲気の時間的構成の一例を示すものである。
図１は、本発明の硼素の拡散処理工程における温度及び
ガス雰囲気の時間的構成の一例を示すものである。
【００１０】プレデボジション終了後の試料を、図１に
示す温度及びガス雰囲気のプログラムに従って、Ｔ
1（１０２５℃）まで昇温する。Ｔ1に達した後、時間ｔ
＝１分間の時間をおいて、Ｎ2ガス雰囲気をドライＯ2雰
囲気に切り換える。温度Ｔ1で１０分間、５ｌ／ｍｉｎ
ドライＯ2雰囲気にて不純物濃度低減処理を行い、その
後、Ｎ2雰囲気中にてＴ2（１１００℃）の温度まで昇温
させ、続いて、温度Ｔ2で５０分間、５ｌ／ｍｉｎウェ
ットＯ2雰囲気にて不純物の再分布処理を行った場合、
不純物の表面濃度は３.０〜３.５×１０19ｃｍ-3とな
り、ｔ＝３分とした場合は３.５〜４.０×１０19ｃｍ-3
となる。
示す温度及びガス雰囲気のプログラムに従って、Ｔ
1（１０２５℃）まで昇温する。Ｔ1に達した後、時間ｔ
＝１分間の時間をおいて、Ｎ2ガス雰囲気をドライＯ2雰
囲気に切り換える。温度Ｔ1で１０分間、５ｌ／ｍｉｎ
ドライＯ2雰囲気にて不純物濃度低減処理を行い、その
後、Ｎ2雰囲気中にてＴ2（１１００℃）の温度まで昇温
させ、続いて、温度Ｔ2で５０分間、５ｌ／ｍｉｎウェ
ットＯ2雰囲気にて不純物の再分布処理を行った場合、
不純物の表面濃度は３.０〜３.５×１０19ｃｍ-3とな
り、ｔ＝３分とした場合は３.５〜４.０×１０19ｃｍ-3
となる。
【００１１】本発明を用いずに、同じ不純物濃度を得よ
うとする場合、Ｔ1を下げるか、Ｔ1でのドライＯ2処理
時間を長くすることが考えられるが、前者は拡散深さを
減じ、後者は大幅な時間増（ドライＯ2雰囲気中での処
理時間３０分以上）となり、しかも、拡散深さを制御す
るのが困難である。
うとする場合、Ｔ1を下げるか、Ｔ1でのドライＯ2処理
時間を長くすることが考えられるが、前者は拡散深さを
減じ、後者は大幅な時間増（ドライＯ2雰囲気中での処
理時間３０分以上）となり、しかも、拡散深さを制御す
るのが困難である。
【００１２】従って、本発明によれば、不純物低減化の
ための硼素−ガラス層の除去が不要であることから、金
属イオン等の汚染の心配がないという利点を保ちなが
ら、４.０×１０19ｃｍ-3以下の硼素の表面濃度と拡散
深さを微細に制御可能である。
ための硼素−ガラス層の除去が不要であることから、金
属イオン等の汚染の心配がないという利点を保ちなが
ら、４.０×１０19ｃｍ-3以下の硼素の表面濃度と拡散
深さを微細に制御可能である。
【００１３】又、反応管内のガスの乱流、及び多少の濃
度の変動等の影響を受けにくいことも確認された。
度の変動等の影響を受けにくいことも確認された。
【００１４】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の予備熱処理
（不純物低減処理）方法の所定の熱処理温度到達と同時
に、雰囲気をドライＯ2に切り換えるのではなく、一定
時間遅らせるという方法を用いた硼素拡散方法は、低濃
度の不純物の濃度調節が微細、かつ広範囲に行えるもの
であり、シリコン基板表面全体の不純物濃度はどこでも
一定で、拡散深さはほとんど変わらない。
（不純物低減処理）方法の所定の熱処理温度到達と同時
に、雰囲気をドライＯ2に切り換えるのではなく、一定
時間遅らせるという方法を用いた硼素拡散方法は、低濃
度の不純物の濃度調節が微細、かつ広範囲に行えるもの
であり、シリコン基板表面全体の不純物濃度はどこでも
一定で、拡散深さはほとんど変わらない。
【図１】本発明による硼素拡散熱処理法における温度と
ガス雰囲気の時間的構成を示す説明図。
ガス雰囲気の時間的構成を示す説明図。
【図２】従来の硼素拡散熱処理法における温度とガス雰
囲気の時間的構成を示す説明図。
囲気の時間的構成を示す説明図。
Claims (1)
- 【請求項１】 シリコン基板へ硼素を拡散させて、該基
板上に硼素−ガラス層を形成するプレデポジション工程
と、ドライＯ2雰囲気中で熱処理する予備熱処理工程
と、ウェットＯ2雰囲気中で熱処理する不純物再分布処
理工程とからなる硼素の拡散方法において、前記プレデ
ポジション工程終了後のシリコン基板を昇温して、９５
０℃より高い予備熱処理温度に到達せしめてから所定の
時間経過後に、雰囲気をドライＯ2に切り替えることを
特徴とする硼素の拡散方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13648694A JPH07321060A (ja) | 1994-05-25 | 1994-05-25 | 硼素の拡散方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13648694A JPH07321060A (ja) | 1994-05-25 | 1994-05-25 | 硼素の拡散方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07321060A true JPH07321060A (ja) | 1995-12-08 |
Family
ID=15176273
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13648694A Withdrawn JPH07321060A (ja) | 1994-05-25 | 1994-05-25 | 硼素の拡散方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07321060A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109671620A (zh) * | 2018-11-30 | 2019-04-23 | 中国电子科技集团公司第四十七研究所 | 半导体器件制备过程中的杂质扩散工艺 |
-
1994
- 1994-05-25 JP JP13648694A patent/JPH07321060A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109671620A (zh) * | 2018-11-30 | 2019-04-23 | 中国电子科技集团公司第四十七研究所 | 半导体器件制备过程中的杂质扩散工艺 |
| CN109671620B (zh) * | 2018-11-30 | 2022-12-27 | 中国电子科技集团公司第四十七研究所 | 半导体器件制备过程中的杂质扩散工艺 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20041222 |