JPH07335584A - シリコン基板へのアルミニウム拡散方法 - Google Patents
シリコン基板へのアルミニウム拡散方法Info
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- JPH07335584A JPH07335584A JP6127288A JP12728894A JPH07335584A JP H07335584 A JPH07335584 A JP H07335584A JP 6127288 A JP6127288 A JP 6127288A JP 12728894 A JP12728894 A JP 12728894A JP H07335584 A JPH07335584 A JP H07335584A
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- Japan
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- silicon substrate
- aluminum
- sheet resistance
- aluminum diffusion
- diffusion
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Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は、均一性が良好な拡散ウェハが得られ
るアルミニウム拡散方法を提供することを目的とする。 【構成】石英管１内に、エッチ面を有するシリコン基板
２とアルミニウム線４を真空封入し、熱処理をする。 【効果】エッチ面を有するウェハを用いることによっ
て、従来のアルミニウム拡散に比べ、極めて均一性よ
く、かつ再現性よく実現でき、アルミニウム拡散工程の
歩留まりを大幅に改善できる。
るアルミニウム拡散方法を提供することを目的とする。 【構成】石英管１内に、エッチ面を有するシリコン基板
２とアルミニウム線４を真空封入し、熱処理をする。 【効果】エッチ面を有するウェハを用いることによっ
て、従来のアルミニウム拡散に比べ、極めて均一性よ
く、かつ再現性よく実現でき、アルミニウム拡散工程の
歩留まりを大幅に改善できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はシリコン基板へのアルミ
ニウム拡散方法に関する。
ニウム拡散方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体基板にｐ型導電性領域を形成する
場合は、通常、周期律表のIIIｂ 族元素であるボロンや
ガリウムを不純物として、熱拡散したりイオン注入を行
ったりする。しかしながら、シリコン半導体基板におけ
る不純物元素の拡散係数はアルミニウムが最も大きい。
このため、アルミニウムを不純物とすれば、ボロン及び
ガリウムを用いる場合に比較して、拡散時間が短縮でき
ること、及び低濃度で深い拡散層を容易に形成すること
などの利点がある。
場合は、通常、周期律表のIIIｂ 族元素であるボロンや
ガリウムを不純物として、熱拡散したりイオン注入を行
ったりする。しかしながら、シリコン半導体基板におけ
る不純物元素の拡散係数はアルミニウムが最も大きい。
このため、アルミニウムを不純物とすれば、ボロン及び
ガリウムを用いる場合に比較して、拡散時間が短縮でき
ること、及び低濃度で深い拡散層を容易に形成すること
などの利点がある。
【０００３】最近、電力用半導体装置の大容量化及び高
耐圧化が進み、濃度が低くかつ接合深さが深いｐ型拡散
層の要求が高まっている。これは、低濃度でかつ深い拡
散層を用いることにより、キャリアの注入効率を高くし
てオン電圧を低減できることや、表面電界強度を低減し
て高耐圧化がはかれることなどの利点があるからであ
る。したがって、このような低濃度でかつ深いｐ型拡散
層を得るために、均一なアルミニウム拡散の重要性が、
ますます増大している。
耐圧化が進み、濃度が低くかつ接合深さが深いｐ型拡散
層の要求が高まっている。これは、低濃度でかつ深い拡
散層を用いることにより、キャリアの注入効率を高くし
てオン電圧を低減できることや、表面電界強度を低減し
て高耐圧化がはかれることなどの利点があるからであ
る。したがって、このような低濃度でかつ深いｐ型拡散
層を得るために、均一なアルミニウム拡散の重要性が、
ますます増大している。
【０００４】従来のアルミニウム拡散方法としては、特
開昭54−73557 号公報または特開昭59−43088 号公報に
記載の技術が知られている。これらの公報には、石英管
にシリコン基板とアルミニウム拡散源を収納して熱処理
し、このとき得られるアルミニウム蒸気とシリコン基板
とを反応させるアルミニウム拡散方法が記載されてい
る。
開昭54−73557 号公報または特開昭59−43088 号公報に
記載の技術が知られている。これらの公報には、石英管
にシリコン基板とアルミニウム拡散源を収納して熱処理
し、このとき得られるアルミニウム蒸気とシリコン基板
とを反応させるアルミニウム拡散方法が記載されてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来の技術で
は、ロット間のシリコン基板のシート抵抗のバラツキが
±５％と大きく、このためロット間のシート抵抗を管理
するのに問題点があった。また、シリコン基板の大口径
化に伴い、シリコン基板面内のシート抵抗のバラツキが
大きくなるという問題点があった。
は、ロット間のシリコン基板のシート抵抗のバラツキが
±５％と大きく、このためロット間のシート抵抗を管理
するのに問題点があった。また、シリコン基板の大口径
化に伴い、シリコン基板面内のシート抵抗のバラツキが
大きくなるという問題点があった。
【０００６】本発明の目的は、アルミニウム拡散後のウ
ェハ面内及びロット間のシート抵抗のバラツキの少ない
アルミニウム拡散方法を提供することにある。
ェハ面内及びロット間のシート抵抗のバラツキの少ない
アルミニウム拡散方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的は、エッチ面を
有するシリコン基板を用いることにより達成される。さ
らに好ましくは、シリコン基板のエッチ面を、ラップ面
を１５ないし３０μｍエッチングしたものとする。
有するシリコン基板を用いることにより達成される。さ
らに好ましくは、シリコン基板のエッチ面を、ラップ面
を１５ないし３０μｍエッチングしたものとする。
【０００８】
【作用】ラップ面を有するシリコン基板は、シリコン基
板の表面に加工歪層が残り、シリコン基板の大口径化に
伴いシリコン基板内のシート抵抗のバラツキが大きくな
る。また、ミラー面を有するシリコン基板は、ラップ面
またはエッチ面を有するシリコン基板と比べ、基板表面
の凹凸が小さいので、表面積が小さい。このため、不純
物濃度が低いと、表面シート抵抗が高くなり、シート抵
抗のバラツキも大きくなる。これらに対し、エッチ面を
有するシリコン基板は加工歪層が少なく、エッチング面
の凹凸により基板の表面積が大きくなるので、均一な拡
散を得ることができる。
板の表面に加工歪層が残り、シリコン基板の大口径化に
伴いシリコン基板内のシート抵抗のバラツキが大きくな
る。また、ミラー面を有するシリコン基板は、ラップ面
またはエッチ面を有するシリコン基板と比べ、基板表面
の凹凸が小さいので、表面積が小さい。このため、不純
物濃度が低いと、表面シート抵抗が高くなり、シート抵
抗のバラツキも大きくなる。これらに対し、エッチ面を
有するシリコン基板は加工歪層が少なく、エッチング面
の凹凸により基板の表面積が大きくなるので、均一な拡
散を得ることができる。
【０００９】
（実施例１）以下、図面を参照して本発明を詳細に説明
する。
する。
【００１０】図１は、０.０１mm 以下の凹凸面状のラッ
プ面をエッチングしたシリコン基板における、アルミニ
ウム拡散後のシート抵抗値を示す。エッチング厚さが１
５μｍ以下および３０μｍ以上になると、シート抵抗が
高くなり、かつそのバラツキも大きくなる。
プ面をエッチングしたシリコン基板における、アルミニ
ウム拡散後のシート抵抗値を示す。エッチング厚さが１
５μｍ以下および３０μｍ以上になると、シート抵抗が
高くなり、かつそのバラツキも大きくなる。
【００１１】この図からわかるように、エッチング厚さ
が１５〜３０μｍの範囲とすることによりシート抵抗の
バラツキの少ないアルミニウム拡散ができる。
が１５〜３０μｍの範囲とすることによりシート抵抗の
バラツキの少ないアルミニウム拡散ができる。
【００１２】図２は、エッチング厚さが２０μｍのエッ
チ面を有するシリコン基板にアルミニウムを拡散した後
における、各シリコン基板ごとのシート抵抗値を示す。
チ面を有するシリコン基板にアルミニウムを拡散した後
における、各シリコン基板ごとのシート抵抗値を示す。
【００１３】シリコン基板２は、ＦＺ，ｎ型導電性で抵
抗率約３００Ω・cm，直径１２５mm，厚さ約１０００μ
ｍである。拡散源としては、純度９９.９９９％ のアル
ミニウム線４を使用する。アルミニウム線４を、アルミ
ナ容器３に収納し、１×１０の−６乗mmＨｇの真空下
で、シリコン基板２とともに石英管１中に封入する。次
に、シリコン基板２及び拡散源を９８０℃で３時間熱処
理した後、そのまま1020℃の温度に上昇させ、さらに１
０時間拡散処理したのち、石英管１を炉から取り出す。
この図は、拡散後のシリコン基板の拡散層シート抵抗を
四探針法で測定した結果である。図には、直径１２５mm
のシリコン基板の中心及び周辺の１２５個所のシート抵
抗測定値のバラツキを、各シリコン基板について示して
いる。図２からわかるようにロット内のシート抵抗は５
５±１.５Ω／□ と極めて均一性が良好であった。更
に、同様の実験を数ロットについて繰り返した結果、シ
ート抵抗のバラツキはいずれも±２％以下であり、再現
性も極めて良好であった。
抗率約３００Ω・cm，直径１２５mm，厚さ約１０００μ
ｍである。拡散源としては、純度９９.９９９％ のアル
ミニウム線４を使用する。アルミニウム線４を、アルミ
ナ容器３に収納し、１×１０の−６乗mmＨｇの真空下
で、シリコン基板２とともに石英管１中に封入する。次
に、シリコン基板２及び拡散源を９８０℃で３時間熱処
理した後、そのまま1020℃の温度に上昇させ、さらに１
０時間拡散処理したのち、石英管１を炉から取り出す。
この図は、拡散後のシリコン基板の拡散層シート抵抗を
四探針法で測定した結果である。図には、直径１２５mm
のシリコン基板の中心及び周辺の１２５個所のシート抵
抗測定値のバラツキを、各シリコン基板について示して
いる。図２からわかるようにロット内のシート抵抗は５
５±１.５Ω／□ と極めて均一性が良好であった。更
に、同様の実験を数ロットについて繰り返した結果、シ
ート抵抗のバラツキはいずれも±２％以下であり、再現
性も極めて良好であった。
【００１４】次に、比較の為に、ラップ面及びミラー面
を有するシリコン基板について、図２と同様にシート抵
抗のバラツキを検討した結果を示す。
を有するシリコン基板について、図２と同様にシート抵
抗のバラツキを検討した結果を示す。
【００１５】図３は、ラップ面を有するシリコン基板に
アルミニウムを拡散した後における、各ウェハごとのシ
ート抵抗値を示す。この図からわかるように、ロット内
のシート抵抗は５３±５Ω／□である。
アルミニウムを拡散した後における、各ウェハごとのシ
ート抵抗値を示す。この図からわかるように、ロット内
のシート抵抗は５３±５Ω／□である。
【００１６】図４は、ミラー面を有するシリコン基板に
アルミニウムを拡散した後における、各シリコン基板の
シート抵抗値を示す。この図からわかるようにロット内
のシート抵抗は５８±４Ω／□である。
アルミニウムを拡散した後における、各シリコン基板の
シート抵抗値を示す。この図からわかるようにロット内
のシート抵抗は５８±４Ω／□である。
【００１７】以上、図２〜図４から明らかなように、本
発明のようにエッチ面を有するシリコン基板を用いれ
ば、シート抵抗のバラツキを小さくできる。
発明のようにエッチ面を有するシリコン基板を用いれ
ば、シート抵抗のバラツキを小さくできる。
【００１８】
【発明の効果】このように本発明の拡散方法によれば、
従来のアルミニウム拡散方法に比べ、均一性及び再現性
を向上することができ、アルミニウム拡散工程の歩留ま
りを大幅に改善できる。
従来のアルミニウム拡散方法に比べ、均一性及び再現性
を向上することができ、アルミニウム拡散工程の歩留ま
りを大幅に改善できる。
【図１】ラップ面をエッチングしたシリコン基板におけ
る、アルミニウム拡散後のシート抵抗値を示す図であ
る。
る、アルミニウム拡散後のシート抵抗値を示す図であ
る。
【図２】エッチング厚さが２０μｍのエッチ面を有する
シリコン基板にアルミニウムを拡散した後における、各
シリコン基板ごとのシート抵抗値を示す図である。
シリコン基板にアルミニウムを拡散した後における、各
シリコン基板ごとのシート抵抗値を示す図である。
【図３】ラップ面を有するシリコン基板にアルミニウム
を拡散した後における、各ウェハごとのシート抵抗値を
示す図である。
を拡散した後における、各ウェハごとのシート抵抗値を
示す図である。
【図４】ミラー面を有するシリコン基板にアルミニウム
を拡散した後における、各シリコン基板のシート抵抗値
を示す図である。
を拡散した後における、各シリコン基板のシート抵抗値
を示す図である。
１…石英管、２…シリコン基板、３…アルミナ容器、４
…アルミニウム線。
…アルミニウム線。
Claims (2)
- 【請求項１】拡散容器である石英管内にシリコン基板及
びアルミニウム拡散源を収納して熱処理する、シリコン
基板へのアルミニウム拡散方法において、 エッチ面を有するシリコン基板を用いることを特徴とす
るシリコン基板へのアルミニウム拡散方法。 - 【請求項２】請求項１において、シリコン基板のエッチ
面は、ラップ面を１５ないし３０μｍエッチングしたも
のであることを特徴とするシリコン基板へのアルミニウ
ム拡散方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6127288A JPH07335584A (ja) | 1994-06-09 | 1994-06-09 | シリコン基板へのアルミニウム拡散方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6127288A JPH07335584A (ja) | 1994-06-09 | 1994-06-09 | シリコン基板へのアルミニウム拡散方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07335584A true JPH07335584A (ja) | 1995-12-22 |
Family
ID=14956264
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6127288A Pending JPH07335584A (ja) | 1994-06-09 | 1994-06-09 | シリコン基板へのアルミニウム拡散方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07335584A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6577005B1 (en) * | 1997-11-27 | 2003-06-10 | Kabushiki Kaishia Toshiba | Fine protuberance structure and method of production thereof |
-
1994
- 1994-06-09 JP JP6127288A patent/JPH07335584A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6577005B1 (en) * | 1997-11-27 | 2003-06-10 | Kabushiki Kaishia Toshiba | Fine protuberance structure and method of production thereof |
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