JPS6249981B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6249981B2 JPS6249981B2 JP55014564A JP1456480A JPS6249981B2 JP S6249981 B2 JPS6249981 B2 JP S6249981B2 JP 55014564 A JP55014564 A JP 55014564A JP 1456480 A JP1456480 A JP 1456480A JP S6249981 B2 JPS6249981 B2 JP S6249981B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat treatment
- impurity diffusion
- hydrogen
- oxygen
- boron
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P32/00—Diffusion of dopants within, into or out of wafers, substrates or parts of devices
- H10P32/10—Diffusion of dopants within, into or out of semiconductor bodies or layers
- H10P32/12—Diffusion of dopants within, into or out of semiconductor bodies or layers between a solid phase and a gaseous phase
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P32/00—Diffusion of dopants within, into or out of wafers, substrates or parts of devices
- H10P32/10—Diffusion of dopants within, into or out of semiconductor bodies or layers
- H10P32/17—Diffusion of dopants within, into or out of semiconductor bodies or layers characterised by the semiconductor material
- H10P32/171—Diffusion of dopants within, into or out of semiconductor bodies or layers characterised by the semiconductor material being group IV material
Description
この発明は、不純物拡散層の形成方法にかか
り、特にＰ型不純物拡散層の形成方法に関するも
のである。 従来たとえば、硼素の不純物拡散層の形成は、
窒素、酸素、水素、三塩化硼素を混合できるよう
にしたものを用い、担体ガスとして窒素、または
窒素に少量の水素ガスを加えた還元性ガスを用い
て、硼素を気相から単結晶シリコン、二酸化シリ
コン又はポリシリコン中へ拡散させる方法が用い
られていた。即ち、第１図に示すように、従来か
らの不純物拡散層の形成方法は、担体ガスとして
窒素と酸素が加熱処理の初期から末期まで導入さ
れており、初期にはシリコンウエーハの表面の酸
化を防ぐために水素を流す。水素は中期段階にお
ける拡散処理から半導体基板が加熱炉から脱出す
るまで導入が停止される。そして拡散段階では、
三塩化硼素と酸素が導入され、末期段階において
は、三塩化硼素の導入が停止されるが、三塩化硼
素が加熱処理装置内に残留しており、酸素によつ
て分解され、末期段階にも硼素が不純物拡散層へ
拡散されることになる。従つてかかる従来技術で
は、タイムスケジユールによる層抵抗のコントロ
ールが難しく、得られた不純物拡散層の均一性に
劣るという欠点があつた。 この発明の目的は、不純物拡散層の形成方法、
特にＰ型不純物拡散層の層抵抗の均一性を提供す
ることにある。 この発明は、不純物拡散層に不純物が拡散され
るのを妨げるには、水素等の還元性ガスの存在が
必要であるという知見に基づくものであり、この
発明の特徴は、不純物拡散のタイムスケジユール
のうち、初期段階と末期段階において水素ガスを
加熱処理装置内に導入するところにある。 このような本発明によれば、Ｐ型不純物を拡散
層へ拡散して不純物拡散層を形成する方法におい
て、加熱処理の初期段階及び末期段階に水素を含
む雰囲気で処理することにより、不純物拡散層の
均一な層抵抗を有する不純物拡散層の形成方法が
得られる。 以下、本発明を、図面を参照して説明する。第
２図は本発明の一実施例のタイムスケジユールを
示す概略図である。不純物拡散層を形成する際、
該加熱処理の全工程を３段階に区分して、夫々初
期段階、中期段階、末期段階とし、夫々異つた雰
囲気で加熱処理を施すものである。すなわち、加
熱処理の初期段階では、担体ガスとして窒素と酸
素に還元性ガスである水素が導入され、かかる状
態で処理すべき半導体基板が導入される。中期段
階では、拡散源である三塩化硼素、三塩化硼素を
分解して硼素を拡散源へ拡散させるための酸素、
担体ガスである窒素等に不活性ガスが導入され、
加熱処理の末期段階では、加熱処理装置内に残留
している三塩化硼素が酸素によつて分解され、拡
散層へ硼素が拡散されるのを防ぐための水素およ
び酸素と窒素とが導入され、不純物拡散源である
三塩化硼素の導入が停止され、半導体基板が加熱
炉から導出される。 この発明の効果として、Ｐ型不純物拡散層の均
一な層抵抗が得られ、層抵抗コントロールが行い
易いという点にある。つまり硼素が不純物として
拡散層に拡散されるのは、三塩化硼素が酸素によ
り分解されるためであり、水素ガスを流すことに
より、酸素と水素が結合して、加熱処理装置内に
残留する三塩化硼素の分解が止まり、必要以上に
硼素が拡散層へ拡散されるのを防ぐことができ
る。 表１は本発明の効果を示しており、990℃にお
ける従来方法の加熱処理によつて得られた不純物
拡散層の層抵抗の均一性と、本発明を適用した加
熱処理によつて得られた不純物拡散層の層抵抗の
均一性を比較対照して示した。
り、特にＰ型不純物拡散層の形成方法に関するも
のである。 従来たとえば、硼素の不純物拡散層の形成は、
窒素、酸素、水素、三塩化硼素を混合できるよう
にしたものを用い、担体ガスとして窒素、または
窒素に少量の水素ガスを加えた還元性ガスを用い
て、硼素を気相から単結晶シリコン、二酸化シリ
コン又はポリシリコン中へ拡散させる方法が用い
られていた。即ち、第１図に示すように、従来か
らの不純物拡散層の形成方法は、担体ガスとして
窒素と酸素が加熱処理の初期から末期まで導入さ
れており、初期にはシリコンウエーハの表面の酸
化を防ぐために水素を流す。水素は中期段階にお
ける拡散処理から半導体基板が加熱炉から脱出す
るまで導入が停止される。そして拡散段階では、
三塩化硼素と酸素が導入され、末期段階において
は、三塩化硼素の導入が停止されるが、三塩化硼
素が加熱処理装置内に残留しており、酸素によつ
て分解され、末期段階にも硼素が不純物拡散層へ
拡散されることになる。従つてかかる従来技術で
は、タイムスケジユールによる層抵抗のコントロ
ールが難しく、得られた不純物拡散層の均一性に
劣るという欠点があつた。 この発明の目的は、不純物拡散層の形成方法、
特にＰ型不純物拡散層の層抵抗の均一性を提供す
ることにある。 この発明は、不純物拡散層に不純物が拡散され
るのを妨げるには、水素等の還元性ガスの存在が
必要であるという知見に基づくものであり、この
発明の特徴は、不純物拡散のタイムスケジユール
のうち、初期段階と末期段階において水素ガスを
加熱処理装置内に導入するところにある。 このような本発明によれば、Ｐ型不純物を拡散
層へ拡散して不純物拡散層を形成する方法におい
て、加熱処理の初期段階及び末期段階に水素を含
む雰囲気で処理することにより、不純物拡散層の
均一な層抵抗を有する不純物拡散層の形成方法が
得られる。 以下、本発明を、図面を参照して説明する。第
２図は本発明の一実施例のタイムスケジユールを
示す概略図である。不純物拡散層を形成する際、
該加熱処理の全工程を３段階に区分して、夫々初
期段階、中期段階、末期段階とし、夫々異つた雰
囲気で加熱処理を施すものである。すなわち、加
熱処理の初期段階では、担体ガスとして窒素と酸
素に還元性ガスである水素が導入され、かかる状
態で処理すべき半導体基板が導入される。中期段
階では、拡散源である三塩化硼素、三塩化硼素を
分解して硼素を拡散源へ拡散させるための酸素、
担体ガスである窒素等に不活性ガスが導入され、
加熱処理の末期段階では、加熱処理装置内に残留
している三塩化硼素が酸素によつて分解され、拡
散層へ硼素が拡散されるのを防ぐための水素およ
び酸素と窒素とが導入され、不純物拡散源である
三塩化硼素の導入が停止され、半導体基板が加熱
炉から導出される。 この発明の効果として、Ｐ型不純物拡散層の均
一な層抵抗が得られ、層抵抗コントロールが行い
易いという点にある。つまり硼素が不純物として
拡散層に拡散されるのは、三塩化硼素が酸素によ
り分解されるためであり、水素ガスを流すことに
より、酸素と水素が結合して、加熱処理装置内に
残留する三塩化硼素の分解が止まり、必要以上に
硼素が拡散層へ拡散されるのを防ぐことができ
る。 表１は本発明の効果を示しており、990℃にお
ける従来方法の加熱処理によつて得られた不純物
拡散層の層抵抗の均一性と、本発明を適用した加
熱処理によつて得られた不純物拡散層の層抵抗の
均一性を比較対照して示した。
【表】
ここで比較対照に使用された半導体基板は結晶
面（5.1.1）、拡散済として硼素を使用し、不純拡
濃度を１〜1.5×1015（cm-3）に制御じたシリコン
基板を使用した。また層抵抗の測定には層抵抗測
定器を使用した。 表１より明らかな様に、層抵抗の均一性が良い
不純物拡散層が得られており、本発明は従来の方
法に比較して、層抵抗の均一性においてすぐれて
いるという大きな利点を有していることがわか
る。 第３図は加熱処理装置内に導入される酸素流量
に対する水素流量の割合と不純物拡散層へ拡散さ
れる硼素量との関係を示した図である。但し加熱
処理装置内に残留する硼素量は一定であり、中期
段階が終了すれば加熱処理装置内へは、硼素不純
物は供給されない。また、この場合の硼素拡散源
が常に供給されている場合に対する拡散量の比を
百分率で縦軸に表わし、横軸に加熱処理装置内へ
導入される酸素ガスの流量に対する酸素ガスの流
量に対する水素ガスの流量比を百分率で表わして
いる。この図より明らかな様に、酸素に対する水
素の流量比が１以上あれば硼素不純物の拡散層へ
の拡散が行なわれにくくなり、本発明の効果が顕
著に明われる。 上述の本発明の効果は、三塩化硼素による拡散
現象に限らず、三臭化硼素、三二酸化硼素等にお
いても同様な効果が認められる。以上本発明をＰ
型不純物拡散を代表させて説明したが、本発明は
半導体装置製造工程におけるソース・ドレイン領
域の形式、チヤンネルストツパー、ポリシリへの
ドープに対する加熱処理方法にも適用できるもの
である。
面（5.1.1）、拡散済として硼素を使用し、不純拡
濃度を１〜1.5×1015（cm-3）に制御じたシリコン
基板を使用した。また層抵抗の測定には層抵抗測
定器を使用した。 表１より明らかな様に、層抵抗の均一性が良い
不純物拡散層が得られており、本発明は従来の方
法に比較して、層抵抗の均一性においてすぐれて
いるという大きな利点を有していることがわか
る。 第３図は加熱処理装置内に導入される酸素流量
に対する水素流量の割合と不純物拡散層へ拡散さ
れる硼素量との関係を示した図である。但し加熱
処理装置内に残留する硼素量は一定であり、中期
段階が終了すれば加熱処理装置内へは、硼素不純
物は供給されない。また、この場合の硼素拡散源
が常に供給されている場合に対する拡散量の比を
百分率で縦軸に表わし、横軸に加熱処理装置内へ
導入される酸素ガスの流量に対する酸素ガスの流
量に対する水素ガスの流量比を百分率で表わして
いる。この図より明らかな様に、酸素に対する水
素の流量比が１以上あれば硼素不純物の拡散層へ
の拡散が行なわれにくくなり、本発明の効果が顕
著に明われる。 上述の本発明の効果は、三塩化硼素による拡散
現象に限らず、三臭化硼素、三二酸化硼素等にお
いても同様な効果が認められる。以上本発明をＰ
型不純物拡散を代表させて説明したが、本発明は
半導体装置製造工程におけるソース・ドレイン領
域の形式、チヤンネルストツパー、ポリシリへの
ドープに対する加熱処理方法にも適用できるもの
である。
第１図は従来の不純物拡散層の形成方法を示す
タイムスケジユールの概略図であり、第２図は本
発明の一実施例の加熱処理装置内への各種ガス導
入のタイムスケジユールを示したものである。ま
た第３図は加熱処理装置内へ導入される酸素に対
する水素流量比と、不純物拡散層へ拡散される硼
素量との関係を表わしている。第３図において、
縦軸は硼素拡散源が加熱処理装置内に常に供給さ
れている場合の不純物拡散層への拡散量に対する
拡散段階が終了した後、加熱処理装置内に残留し
ている不純物拡散源が拡散層へ拡散される場合の
不純物拡散量の百分率を表わし、横軸に加熱処理
装置内に導入される酸素ガスに対する水素ガスの
流量の百分率を表わしている。ここで拡散量は単
位時間、単位体積あたりのものを基準としてい
る。
タイムスケジユールの概略図であり、第２図は本
発明の一実施例の加熱処理装置内への各種ガス導
入のタイムスケジユールを示したものである。ま
た第３図は加熱処理装置内へ導入される酸素に対
する水素流量比と、不純物拡散層へ拡散される硼
素量との関係を表わしている。第３図において、
縦軸は硼素拡散源が加熱処理装置内に常に供給さ
れている場合の不純物拡散層への拡散量に対する
拡散段階が終了した後、加熱処理装置内に残留し
ている不純物拡散源が拡散層へ拡散される場合の
不純物拡散量の百分率を表わし、横軸に加熱処理
装置内に導入される酸素ガスに対する水素ガスの
流量の百分率を表わしている。ここで拡散量は単
位時間、単位体積あたりのものを基準としてい
る。
Claims (1)
- １ 加熱炉に半導体基板を導入し、所定の加熱処
理を完了してから、しかる後前記半導体基板を前
記可熱炉より導出させる半導体装置の製造方法に
おいて、加熱処理の初期段階として水素および酸
素を含む雰囲気で第一の加熱処理を行い、次に加
熱処理の中期段階として前記水素の流入を停止
し、酸素を流入したままとし、かつ所定の不純物
拡散源を流入して、この不純物拡散源が水素の存
在しない状態で酸素により分解されることにより
拡散処理を行い不純物拡散層を前記半導体基板に
形成する第二の加熱処理を行い、次に加熱処理の
末期段階として前記不純物拡散源の流入を停止し
てかつ再び水素を流入して第三の加熱処理を行
い、前記第一、第二および第三の加熱処理をもつ
て前記所定の加熱処理としたことを特徴とする半
導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1456480A JPS56112722A (en) | 1980-02-08 | 1980-02-08 | Manufacture of semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1456480A JPS56112722A (en) | 1980-02-08 | 1980-02-08 | Manufacture of semiconductor device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56112722A JPS56112722A (en) | 1981-09-05 |
| JPS6249981B2 true JPS6249981B2 (ja) | 1987-10-22 |
Family
ID=11864643
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1456480A Granted JPS56112722A (en) | 1980-02-08 | 1980-02-08 | Manufacture of semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS56112722A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6432830B1 (en) * | 1998-05-15 | 2002-08-13 | Applied Materials, Inc. | Semiconductor fabrication process |
| US7772097B2 (en) | 2007-11-05 | 2010-08-10 | Asm America, Inc. | Methods of selectively depositing silicon-containing films |
| JP6076615B2 (ja) * | 2012-04-27 | 2017-02-08 | 東京エレクトロン株式会社 | 不純物拡散方法、基板処理装置及び半導体装置の製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5438737B2 (ja) * | 1973-06-15 | 1979-11-22 |
-
1980
- 1980-02-08 JP JP1456480A patent/JPS56112722A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56112722A (en) | 1981-09-05 |
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