JPS5823927B2 - ハンドウタイソウチノセイゾウホウホウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体装置の製造方法に関し、とくに不純物の
拡散方法に関するものである。

半導体装置は、シリコンなどの半導体基板上に不純物を
選択的に導入して製造する。

半導体基板に不純物を選択的に導入せしめる一つの方法
として、半導体基板上にマスク材となる二酸化シリコン
（Ｓ１０□）膜を形成した後、不純物を拡散せしめる領
域の二酸化シリコン膜を除去して窓を作り、この窓から
不純物を拡散せしめる方法がある。

ところで、トランジスタのベース拡散の如く、拡散層の
表面濃度をあまり大きくしないような不純物拡散には、
不純物を含む絶縁膜、例えばシリコン酸化膜からなる拡
散源を前記窓上に被着した後、該拡散源中に含まれる不
純物を半導体基板の中に拡散（以下ドライブ・インと称
する）する２段拡散法がとられる。

また、最近は半導体装置の小型化が進められているので
、ベース拡散層も１５００（人〕というように非常にシ
ャロウになってきた。

前記２段拡散法によりこのようなシャロウな拡散層を形
成する場合、ドライブ・インを可成り低温で行なわなけ
ればならない。

このように低温でドライブ・インを行なうと、拡散濃度
のプロファイルは、第１図のへ曲線で示すように、なだ
らかになり、かつこの曲線もＡ細線の場合もあり、また
Ａ“曲線の場合もあるという具合に、再現性にとぼしく
、このような拡散を行なった半導体基板に８曲線で示す
ようなエミッタ拡散を行なってトランジスタを形成した
場合コミツク−ベース接合部分の不純物濃度がばらつく
ため、エミッターベース間の耐圧が一定値にならないと
いう欠点がある。

またベース抵抗も一定値にならず、その値も比較的に高
いものになるので、トランジスタのスイッチングスピー
ドも一定値にならずくそのスピードも遅くなるという欠
点もある。

本発明は上述の如き従来の欠点を改善した新規な発明で
あり、その目的はベース領域の不純物濃度分布の再現性
がよく、かつ不純物濃度もその深さ方向に対してあまり
変化が生じないような不純物拡散方法を提供することに
ある。

その目的を達成せしめるため、本発明の半導体装置の製
造方法は、半導体基板上に不純物を含む酸化膜からなる
拡散源を選択的に被着した後、該拡散源に含まれた不純
物を半導体基板に拡散せしめる半導体装置の製造方法に
おいて、前記拡散源の被着工程を終了した後、ドライブ
・インを行なつてから前記拡散源を除去し、その後、さ
らにドライブ・インを１回以上繰り返すことを特徴とす
るもので、以下実施例について詳細に説明する。

半導体基板中のＮ型コレクタ領域に、Ｐ型ベース層を従
来のボロンＢの拡散で形成する際に、２段拡散方法を用
いると、半導体基板上に不純物としてのボロンＢを含む
酸化膜を被着し、ドライブ・インにより拡散される不純
物の拡散の深さは、拡散で内部に侵入していくその深さ
と、ドライブ・インの際の加熱により拡散源としての酸
化膜の成長で半導体表面から削られて行く深さの差にな
る。

普通の高温によるドライブ・イン工程をとる場合には、
不純物が半導体基板内に侵入して行くスピードが早いの
で後者を無視することができるけれども、浅い拡散を得
ようとしてドライブ・イン工程の温度を低くした場合に
は無視できず、ある一定のドライブ・インの条件によっ
ては、酸化の深さが拡散の深さの増加を越えるようにな
る、つまりドライブ・インの時間を長くすればするほど
拡散の深さが浅くなることになる。

今ドライブ・イ。ンの条件を適当に選べば、拡散の深さ
はそれほど変化せず、不純物の分布プロファイルだけを
変化させ、同一の不純物濃度を有する部分を深さ方向に
拡げることができる。

しかし酸化膜がある程度成長すれば必ず拡散の深さは大
きくなるから、−１定の深さを得るためには、この酸化
膜を除去して次のドライブ・インを行なわなければなら
ない。

つまり不純物拡散源としての酸化膜の被着に続く（ドラ
イブ・イン＋酸化膜除去）という工程を少なくとも１回
以上繰返して行なうことにより、不。

細物拡散の深さがシャロウであり、かつ不純物濃度もそ
の深さ方向に対してあまり変化のない不純物分布を得る
ことができる。

実施例 シリコン半導体基板上にＮ型のエビクキシャル。

層を成長させ、該エピタキシャル層上にマスク材となる
熱酸化膜を形成し、ベース領域となる部分の熱酸化膜に
窓あけを行なったものを拡散炉の中に入れ、酸素（０２
）ガス、窒素（Ｎ２）ガス中に不純物としての臭化はう
素（ＢＢｒｓ）を含むガスを拡散炉に流しながらシリコ
ン半導体基板を約８００〔Ｃ〕に保って２５分間加熱し
、シリコン半導体基板上にほう素Ｂを含む絶縁膜（この
場合ボロシリケートガラス）を被着形成する。

この不純物源の沈着により、ベース領域の表面濃度は第
２図に曲線■で示すように、約３×１０２０〔個／ｃｒ
ｉｔ ）程度になり、また、この表面濃度も、拡散深さ
も一定値とはならず、ロフトによりばらつく。

次にこの工程を経たシリコン半導体基板を拡散炉から取
り出して加熱炉に移し、湿性酸素雰囲気中で約３０〔分
〕間９５０ （’Ｃ）に加熱して不純物をエピタキシャ
ル層中にドライブ・インする。

このドライブ・イン工程により、不純物分布は第２図の
曲線■の如く、その表面最大不純物濃度は約５Ｘ１０１
９（個／ｄ〕に低下するとともに、拡散深さも約１５０
０ （幻程度になる。

次にシリコン半導体基板を加熱炉から取り出した後、不
純物源としての酸化膜およびドライブ・イン工程時に、
被拡散領域表面に生じた酸化膜をエツチング除去する。

不純物源の酸化膜及びドライブ・イン工程時に生じた酸
化膜を除去したシリコン半導体基板をさらに加熱炉に入
れて、前記ドライブ・インと同じ条件で再びドライブ・
インを行なう。

この工程により、シリコン半導体基板に拡散した不純物
は、生成する酸化膜に一部吸収されるが、はとんど大部
分はシリコン半導体基板へ拡散していく。

しかし拡散の深さはほとんど深くならず、その不純物分
布は第２図曲線■の如くなる。

このように、ドライブ・イン＋酸化膜除去の工程をさら
に２回繰返して行ったところ、第２図の曲線■で示すよ
うに、表面最大不純物濃度は約１×１０１９陣／ｃＩ？
Ｌ〕で、深さｘ、ｏｏｏ（，４）までほとんど平たんな
不純物濃度分布を有し、拡散深さも約Ｌ ５００ ＣＡ
’）というシャロウなＰ型の拡散層を得ることができた
。

以上説明したように、本発明は従来の２段階拡散法を改
良し、これにドライブ・イン＋酸化膜除去という工程を
加えたので、低温によるドライブ・インにもかかわらず
、拡散層の深さはシャロウで、再現性もよく、しかも拡
散層の内部まで不純物濃度が均一な拡散層を得ることが
できる。

したがって、この拡散層をトランジスタのベース層とし
て用いた場合、エミッターベース間の耐圧特性が均一で
しかもその値も比較的大きく、且つ高速動作が可能なト
ランジスタを得ることができる。

なお、本発明のドライブ・イン工程において、高圧水蒸
気酸化を行なうと、拡散層の深さを上記実施例のものよ
り浅くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来方法による不純物拡散方法による不純物濃
度分布を示す図、第２図は本発明に係る方法の一実施例
の不純物濃度分布を示す図である。 図において曲線Ｉ−Ｖは不純物濃度分布の変化を示す曲
線である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 半導体基板上に不純物を含む酸化膜からなる拡散源
   を選択的に被着した後、該拡散源に含まれた不純物を半
   導体基板に拡散せしめる半導体装置の製造方法において
   、前記拡散源の被着工程を終了した後、ドライブ・イン
   を行なってから前記拡散源を除去し、その後、さらにド
   ライブ・インを１回以上繰り返すことを特徴とする半導
   体装置の製造方法。