JPS6351373B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6351373B2 JPS6351373B2 JP55168150A JP16815080A JPS6351373B2 JP S6351373 B2 JPS6351373 B2 JP S6351373B2 JP 55168150 A JP55168150 A JP 55168150A JP 16815080 A JP16815080 A JP 16815080A JP S6351373 B2 JPS6351373 B2 JP S6351373B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- boron
- silicon
- borosilicate glass
- sib
- 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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B31/00—Diffusion or doping processes for single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure; Apparatus therefor
- C30B31/02—Diffusion or doping processes for single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure; Apparatus therefor by contacting with diffusion materials in the solid state
-
- 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
-
- 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
- H10P50/00—Etching of wafers, substrates or parts of devices
- H10P50/20—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching
- H10P50/28—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of insulating materials
- H10P50/282—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of insulating materials of inorganic materials
- H10P50/283—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of insulating materials of inorganic materials by chemical means
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Weting (AREA)
- Surface Treatment Of Glass (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、シリコン基体へのホウ素の内方拡散
によりシリコン基体をドーピングする方法に関す
るものである。特に本発明では、第１の加熱処理
において、所定量のホウ素を含みしかも所定の量
的比をなすホウ素と酸素を含む混合ガスにシリコ
ン基体を晒すことにより、シリコン基体のうち多
くても部分的にマスクされた表面を覆つてホウ素
ガラスの層と、この層の真下でマスクされない領
域にSiB6層とを生じる。そして第２の加熱処理
に先立つて、SiB6層に実質的な影響を与えるこ
となくホウケイ酸ガラスが完全に取り除かれ、第
２の加熱処理において少なくともホウ素の部分を
シリコン中へドライブするものである。
によりシリコン基体をドーピングする方法に関す
るものである。特に本発明では、第１の加熱処理
において、所定量のホウ素を含みしかも所定の量
的比をなすホウ素と酸素を含む混合ガスにシリコ
ン基体を晒すことにより、シリコン基体のうち多
くても部分的にマスクされた表面を覆つてホウ素
ガラスの層と、この層の真下でマスクされない領
域にSiB6層とを生じる。そして第２の加熱処理
に先立つて、SiB6層に実質的な影響を与えるこ
となくホウケイ酸ガラスが完全に取り除かれ、第
２の加熱処理において少なくともホウ素の部分を
シリコン中へドライブするものである。
ホウ素をシリコン中へ拡散させるのは、ホウ素
源を含みかつ反応管を通つて流れるガスにシリコ
ン基体を晒すような方法と同様に良く知られたカ
プセル拡散の方法である。カプセル拡散方法で
は、非常に等質で再生可能な結果が得られる。し
かしながら、カプセル拡散方法は必要な量及び物
質の複雑さ並びに装置の点で欠点を有する。カプ
セル拡散と比べて、シリコン基体を通過するホウ
素源含有のガスの流れ、即ちいわゆる開拡散によ
るホウ素拡散は、非常に小さな装置と非常に少な
い物質で済む。これらの開拡散では、非常に加熱
されたシリコン基体を酸化するホウ素を含むガス
の流れに晒すことにより、ホウ素ガラスがホウ素
ドープされるシリコン基体の表面上に形成され
る。
源を含みかつ反応管を通つて流れるガスにシリコ
ン基体を晒すような方法と同様に良く知られたカ
プセル拡散の方法である。カプセル拡散方法で
は、非常に等質で再生可能な結果が得られる。し
かしながら、カプセル拡散方法は必要な量及び物
質の複雑さ並びに装置の点で欠点を有する。カプ
セル拡散と比べて、シリコン基体を通過するホウ
素源含有のガスの流れ、即ちいわゆる開拡散によ
るホウ素拡散は、非常に小さな装置と非常に少な
い物質で済む。これらの開拡散では、非常に加熱
されたシリコン基体を酸化するホウ素を含むガス
の流れに晒すことにより、ホウ素ガラスがホウ素
ドープされるシリコン基体の表面上に形成され
る。
このような方法は、例えばGerman
Offenlegungsschrift23 16 520に述べられてい
る。この方法では、第１加熱処理の間に不活性雰
囲気中でシリコン・ウエハ上にホウケイ酸ガラス
層が付着される。同時に、シリコンとホウ素を含
む相（SiB6）がこのホウケイ酸層とシリコン表
面との間に提供され、ホウ素で非常にドープされ
た薄い層がシリコン表面に形成される。第１加熱
処理の終り近くになると、所定期間の間酸化雰囲
気にシリコン・ウエハは晒され、SiB6相は酸化
される。ホウケイ酸ガラス層及び酸化された
SiB6相の層は食刻剤中で取り除かれる。続いて
薄い非常にドープされた層からのホウ素が第２加
熱処理中にシリコン中へドライブされる。この方
法は、シリコン基体の上及び全バツチ上に非常に
小さな公差内でドーピング拡散領域を製造する際
に、均質で再生可能な結果をもたらすが、この方
法で得られる結果はもはや、緻密に実装された高
集積回路へ増々向いつつあることを考えると、十
分に満足なものではない。
Offenlegungsschrift23 16 520に述べられてい
る。この方法では、第１加熱処理の間に不活性雰
囲気中でシリコン・ウエハ上にホウケイ酸ガラス
層が付着される。同時に、シリコンとホウ素を含
む相（SiB6）がこのホウケイ酸層とシリコン表
面との間に提供され、ホウ素で非常にドープされ
た薄い層がシリコン表面に形成される。第１加熱
処理の終り近くになると、所定期間の間酸化雰囲
気にシリコン・ウエハは晒され、SiB6相は酸化
される。ホウケイ酸ガラス層及び酸化された
SiB6相の層は食刻剤中で取り除かれる。続いて
薄い非常にドープされた層からのホウ素が第２加
熱処理中にシリコン中へドライブされる。この方
法は、シリコン基体の上及び全バツチ上に非常に
小さな公差内でドーピング拡散領域を製造する際
に、均質で再生可能な結果をもたらすが、この方
法で得られる結果はもはや、緻密に実装された高
集積回路へ増々向いつつあることを考えると、十
分に満足なものではない。
上記方法の他の欠点は、ホウ素酸化物の被覆後
の酸化処理の間にドープされたシリコン領域中
に、そしてむしろホウ素とヒ素でドープされたゾ
ーンの重複した領域中に結晶転位が存在すること
になるということである。しばしば、これらの転
位はバイポーラ・トランジスタ中で短絡回路の原
因となる。
の酸化処理の間にドープされたシリコン領域中
に、そしてむしろホウ素とヒ素でドープされたゾ
ーンの重複した領域中に結晶転位が存在すること
になるということである。しばしば、これらの転
位はバイポーラ・トランジスタ中で短絡回路の原
因となる。
これらの転位を改善するために、特願昭54−
114373号明細書はシリコンにホウ素をドーピング
する拡散方法を考案している。この方法は時間と
コストを節約し、非常に均質で高い再生可能な結
果をもたらす。この方法が発明されるまでは、高
拡散を達成するためには結果としてSiB6相は、
第２加熱処理でのホウ素のドライブ・インの前
に、取り除かれなければならないと考えられてい
た。（K.M.Busen et al.、J.Electrochem.Soc.、
Vol.115、March1968、pp.291） 驚くべきことに、シリコン基体のドーピングの
ための上記特願昭54−114373号明細書に述べられ
ている方法では、もし第２加熱処理の前にホウケ
イ酸ガラスのみが実質的にSiB6層に影響を及ぼ
すことなく完全に取り除かれるなら、高抵抗及び
低抵抗の領域の両方の製造において、非常に小さ
な公差内で非常に均質で非常に再生可能な結果を
達成できることがわかつた。上記明細書に述べら
れている方法の利点は、サブコレクタ領域と共に
サブアイソレーシヨン領域を有する構造体を形成
する場合はもちろん、ベース・ゾーンを形成する
場合に適用されるなら、公知の方法が適用され
る、小さな集積密度の回路の生産におけるより
も、バイポーラ・トランジスタ中のエミツタ・コ
レクタ短絡回路の数はさらに小さくなるという事
実から特に明らかになる。
114373号明細書はシリコンにホウ素をドーピング
する拡散方法を考案している。この方法は時間と
コストを節約し、非常に均質で高い再生可能な結
果をもたらす。この方法が発明されるまでは、高
拡散を達成するためには結果としてSiB6相は、
第２加熱処理でのホウ素のドライブ・インの前
に、取り除かれなければならないと考えられてい
た。（K.M.Busen et al.、J.Electrochem.Soc.、
Vol.115、March1968、pp.291） 驚くべきことに、シリコン基体のドーピングの
ための上記特願昭54−114373号明細書に述べられ
ている方法では、もし第２加熱処理の前にホウケ
イ酸ガラスのみが実質的にSiB6層に影響を及ぼ
すことなく完全に取り除かれるなら、高抵抗及び
低抵抗の領域の両方の製造において、非常に小さ
な公差内で非常に均質で非常に再生可能な結果を
達成できることがわかつた。上記明細書に述べら
れている方法の利点は、サブコレクタ領域と共に
サブアイソレーシヨン領域を有する構造体を形成
する場合はもちろん、ベース・ゾーンを形成する
場合に適用されるなら、公知の方法が適用され
る、小さな集積密度の回路の生産におけるより
も、バイポーラ・トランジスタ中のエミツタ・コ
レクタ短絡回路の数はさらに小さくなるという事
実から特に明らかになる。
しかしながら、上記明細書の方法の欠点は、ホ
ウケイ酸ガラスが希釈フツ化水素酸では完全に取
り除かれないこと、そしてその除去のために、最
初にシリコン・ウエハは希釈フツ化水素酸中に10
秒間浸され、それから10分間95℃まで加熱された
濃硝酸中に、そして最後にもう30秒の間希釈フツ
化水素酸中に各々浸されねばならないことであ
る。この除去プロセスではSiB6相は実際に作用
されないが、しかしホウケイ酸ガラスを取り除く
ために用いられる食刻溶液は幾つかの欠点を示
す。95℃に加熱された濃硝酸の使用は環境及び安
全性の間題を生じる。熱硝酸は食刻プロセスの間
に蒸発して飛散するので、窒素ガスが雰囲気中に
存在する。さらに、使用装置は腐食に晒される。
それ故に、ホウケイ酸ガラスを十分に取り除くた
めに今まで用いられた食刻サイクルはもつと危険
の少ないプロセスに取つて代られるべきである。
ウケイ酸ガラスが希釈フツ化水素酸では完全に取
り除かれないこと、そしてその除去のために、最
初にシリコン・ウエハは希釈フツ化水素酸中に10
秒間浸され、それから10分間95℃まで加熱された
濃硝酸中に、そして最後にもう30秒の間希釈フツ
化水素酸中に各々浸されねばならないことであ
る。この除去プロセスではSiB6相は実際に作用
されないが、しかしホウケイ酸ガラスを取り除く
ために用いられる食刻溶液は幾つかの欠点を示
す。95℃に加熱された濃硝酸の使用は環境及び安
全性の間題を生じる。熱硝酸は食刻プロセスの間
に蒸発して飛散するので、窒素ガスが雰囲気中に
存在する。さらに、使用装置は腐食に晒される。
それ故に、ホウケイ酸ガラスを十分に取り除くた
めに今まで用いられた食刻サイクルはもつと危険
の少ないプロセスに取つて代られるべきである。
それ故に、本発明の目的は、第２の加熱処理の
前にホウケイ酸ガラス及びわずかに溶解するホウ
素の多いホウケイ酸ガラス層が、SiB6相が影響
を受けることなく完全に取り除かれ、ホウ素の内
方拡散によりシリコン基体をドープする改良され
た方法を提供することである。
前にホウケイ酸ガラス及びわずかに溶解するホウ
素の多いホウケイ酸ガラス層が、SiB6相が影響
を受けることなく完全に取り除かれ、ホウ素の内
方拡散によりシリコン基体をドープする改良され
た方法を提供することである。
本発明の目的は、ホウケイ酸ガラスを取り除く
ために、シリコン基体を１：10の比で水に希釈し
たフツ化水素酸中に、続いて硫酸KMnO4水溶液
中に浸し、必要なら１：10の比で水に希釈したフ
ツ化水素酸中に浸すことを特徴とする上記タイプ
の方法により達成される。
ために、シリコン基体を１：10の比で水に希釈し
たフツ化水素酸中に、続いて硫酸KMnO4水溶液
中に浸し、必要なら１：10の比で水に希釈したフ
ツ化水素酸中に浸すことを特徴とする上記タイプ
の方法により達成される。
本発明により開示された好ましい実施例では、
シリコン基体は1.6ｇ／の過マンガン酸カリウ
ムを含む10％重量の硫酸水溶液中に浸される。シ
リコン基体は約10乃至30秒の間水で希釈したフツ
化水素酸中に置かれ、硫酸KMnO4水溶液中では
約１乃至３分の間置かれ、そして希釈フツ化水素
酸を用いるさらにプロセスが加えられ、上記基体
は約30乃至90秒の間当該フ化水素酸中に置かれ
る。重要な点は、全食刻サイクルが環境及び腐食
の問題を避けるため室温で、即ち20℃で行なわれ
得ることである。その上、化学関係のコストが20
分の１まで減少され、溶液は問題を生じることな
く準備され、そして最終的に表面抵抗の測定によ
ると、ベース拡散のプロフイールは影響されな
い。
シリコン基体は1.6ｇ／の過マンガン酸カリウ
ムを含む10％重量の硫酸水溶液中に浸される。シ
リコン基体は約10乃至30秒の間水で希釈したフツ
化水素酸中に置かれ、硫酸KMnO4水溶液中では
約１乃至３分の間置かれ、そして希釈フツ化水素
酸を用いるさらにプロセスが加えられ、上記基体
は約30乃至90秒の間当該フ化水素酸中に置かれ
る。重要な点は、全食刻サイクルが環境及び腐食
の問題を避けるため室温で、即ち20℃で行なわれ
得ることである。その上、化学関係のコストが20
分の１まで減少され、溶液は問題を生じることな
く準備され、そして最終的に表面抵抗の測定によ
ると、ベース拡散のプロフイールは影響されな
い。
以下、本発明により開示された方法がバイポー
ラ・トランジスタのベース・ゾーンに関連して述
べられる。
ラ・トランジスタのベース・ゾーンに関連して述
べられる。
約0.5乃至約1μｍの浸透を行なう第２の加熱処
理後に約300乃至700Ω／□のシート抵抗（RS）
を示すバイポーラ・トランジスタのベース・ゾー
ン１０を形成するために、Ｐ型に低ドープされた
５×1015ホウ素原子／cm3）のシリコン基板１が用
いられる。高ドーピングＮ型領域（1020ヒ素原
子／cm3）がサブコレクタ３として形成される。こ
のために用いられた二酸化シリコン・マスクの除
去の後に、エピタキシヤル層２が基体１の全表面
上に成長される。このエピタキシヤル層はＮ型低
ドーピングであり、約２×1016ヒ素原子／cm3であ
る。実施例に関連して詳細に述べられるのだが、
ヒ素原子は外方拡散され、サブコレクタ３の上に
提供されたエピタキシヤル層２の領域を経て入れ
られる。本発明により開示される方法の本質的な
適用を表わすバイポーラ・トランジスタのベー
ス・ゾーン１０を形成するために、約380nmの厚
さの二酸化シリコン層５がエピタキシヤル層２の
上に成長され、通常のフオトリソグラフイ方法に
より各マスク開孔６が形成される。約850乃至950
℃の温度で操作される第１の加熱処理では、被覆
温度に到達した後シリコン・ウエハはホウ素及び
酸素を含むガス雰囲気に晒される。このために、
BBr3を含み酸素が導入されたアルゴンがウエハ
上に向けられる。反応ガス中のO2：BBr3のモル
比は、約20乃至65であり、第２の加熱処理が酸化
雰囲気中で行なわれる場合には、約15乃至30mg
BBr3／分を加えて、全流量は約3.5／分であ
る。これらの条件の下で、SiB6相の層８が露出
したウエハ表面上に形成され、そしてマスク表面
を含む全表面上に、わずかに溶解するホウ素の多
いホウケイ酸ガラスが形成される。その上に付着
されたホウケイ酸ガラス７はその厚さ及びその食
刻能力については非常に均質である。正確に維持
される被覆時間は、一般に所望の表面抵抗、被覆
温度、及び第２の加熱処理において酸化もしくは
不活性の雰囲気のどちらが用いられるかにより決
定される。被覆後、シリコン・ウエハは約20分以
内に70乃至100℃まで冷却され、それから炉から
取り出される。ウエハが室温まで冷却されてか
ら、ホウケイ酸ガラス７は取り除かれる。その食
刻能力はその製造に用いられたO2：BBr3の比に
依存する。本発明による食刻サイクルの第１のス
テツプでは、１：10の比に水で希釈されたフツ化
水素酸が約10乃至30秒の間水と作用するように用
いられる。この間に、最後に付着されたホウケイ
酸ガラス層７が取り除かれる。食刻サイクルの次
のステツプでは、１乃至３分の間、1.6ｇ／の
過マンガン酸カリウムを含む10％重量の硫酸水溶
液により、シリコン・ウエハ及び二酸化シリコ
ン・マスクの表面からわずかに溶解するホウ素の
多いホウケイ酸ガラス層９が取り除かれる。開孔
６中のSiB6相はこの食刻剤によつては影響され
ない。わずかに溶解するホウケイ酸ガラス層９が
室温でしかも非常に希釈された酸溶液中で取り除
かれることが、重要な点である。必要ならば、硫
酸過マンガン酸カリウム溶液に続いて、約30乃至
90秒にわたる希釈フツ化水素酸（希釈度１：10）
で処理することも可能である。全食刻サイクルの
間に、二酸化シリコン・マスク５の層の厚さは約
380nmから約170nmまで減少される。食刻サイク
ルに続いて、酸化雰囲気中での第２の加熱処理が
行なわれる。925℃で1.5リツトル／分の酸素を10
分間、それから51分間蒸気に、そして最後にもう
10分間1.5リツトル／分の酸素が、二酸化シリコ
ン・マスクで覆われたウエハ表面上に向けられ
る。この加熱処理の間に、ホウ素は層８（SiB6
相）からエピタキシヤル層２へドライブされ、そ
してベース・ゾーン１０が形成される。同時に、
二酸化シリコン層は二酸化シリコン・マスク５の
上に熱的に成長し続けて、拡散マスクの上では冷
約300nmの厚さに、Ｐ型にドープされたベース・
ゾーン１０の上では約200nmの厚さの層に達す
る。
理後に約300乃至700Ω／□のシート抵抗（RS）
を示すバイポーラ・トランジスタのベース・ゾー
ン１０を形成するために、Ｐ型に低ドープされた
５×1015ホウ素原子／cm3）のシリコン基板１が用
いられる。高ドーピングＮ型領域（1020ヒ素原
子／cm3）がサブコレクタ３として形成される。こ
のために用いられた二酸化シリコン・マスクの除
去の後に、エピタキシヤル層２が基体１の全表面
上に成長される。このエピタキシヤル層はＮ型低
ドーピングであり、約２×1016ヒ素原子／cm3であ
る。実施例に関連して詳細に述べられるのだが、
ヒ素原子は外方拡散され、サブコレクタ３の上に
提供されたエピタキシヤル層２の領域を経て入れ
られる。本発明により開示される方法の本質的な
適用を表わすバイポーラ・トランジスタのベー
ス・ゾーン１０を形成するために、約380nmの厚
さの二酸化シリコン層５がエピタキシヤル層２の
上に成長され、通常のフオトリソグラフイ方法に
より各マスク開孔６が形成される。約850乃至950
℃の温度で操作される第１の加熱処理では、被覆
温度に到達した後シリコン・ウエハはホウ素及び
酸素を含むガス雰囲気に晒される。このために、
BBr3を含み酸素が導入されたアルゴンがウエハ
上に向けられる。反応ガス中のO2：BBr3のモル
比は、約20乃至65であり、第２の加熱処理が酸化
雰囲気中で行なわれる場合には、約15乃至30mg
BBr3／分を加えて、全流量は約3.5／分であ
る。これらの条件の下で、SiB6相の層８が露出
したウエハ表面上に形成され、そしてマスク表面
を含む全表面上に、わずかに溶解するホウ素の多
いホウケイ酸ガラスが形成される。その上に付着
されたホウケイ酸ガラス７はその厚さ及びその食
刻能力については非常に均質である。正確に維持
される被覆時間は、一般に所望の表面抵抗、被覆
温度、及び第２の加熱処理において酸化もしくは
不活性の雰囲気のどちらが用いられるかにより決
定される。被覆後、シリコン・ウエハは約20分以
内に70乃至100℃まで冷却され、それから炉から
取り出される。ウエハが室温まで冷却されてか
ら、ホウケイ酸ガラス７は取り除かれる。その食
刻能力はその製造に用いられたO2：BBr3の比に
依存する。本発明による食刻サイクルの第１のス
テツプでは、１：10の比に水で希釈されたフツ化
水素酸が約10乃至30秒の間水と作用するように用
いられる。この間に、最後に付着されたホウケイ
酸ガラス層７が取り除かれる。食刻サイクルの次
のステツプでは、１乃至３分の間、1.6ｇ／の
過マンガン酸カリウムを含む10％重量の硫酸水溶
液により、シリコン・ウエハ及び二酸化シリコ
ン・マスクの表面からわずかに溶解するホウ素の
多いホウケイ酸ガラス層９が取り除かれる。開孔
６中のSiB6相はこの食刻剤によつては影響され
ない。わずかに溶解するホウケイ酸ガラス層９が
室温でしかも非常に希釈された酸溶液中で取り除
かれることが、重要な点である。必要ならば、硫
酸過マンガン酸カリウム溶液に続いて、約30乃至
90秒にわたる希釈フツ化水素酸（希釈度１：10）
で処理することも可能である。全食刻サイクルの
間に、二酸化シリコン・マスク５の層の厚さは約
380nmから約170nmまで減少される。食刻サイク
ルに続いて、酸化雰囲気中での第２の加熱処理が
行なわれる。925℃で1.5リツトル／分の酸素を10
分間、それから51分間蒸気に、そして最後にもう
10分間1.5リツトル／分の酸素が、二酸化シリコ
ン・マスクで覆われたウエハ表面上に向けられ
る。この加熱処理の間に、ホウ素は層８（SiB6
相）からエピタキシヤル層２へドライブされ、そ
してベース・ゾーン１０が形成される。同時に、
二酸化シリコン層は二酸化シリコン・マスク５の
上に熱的に成長し続けて、拡散マスクの上では冷
約300nmの厚さに、Ｐ型にドープされたベース・
ゾーン１０の上では約200nmの厚さの層に達す
る。
本発明によりさらに改良された前記特願昭54−
114373号明細書の方法は、例えばバイポーラ・ト
ランジスタのベース・ゾーンのように低ドーピン
グ領域の製造においては、先行技術の場合よりも
非常に均質で再生可能な結果を達成することがで
きる。より容易な制御により、バイポーラ・トラ
ンジスタのベース幅は今まで公知の方法よりも小
さく形成される。即ちより大きな実装密度、より
高い集積性及びより高い信頼性の回路が形成され
る。バイポーラ・トランジスタを完成させるため
に、ベース拡散に続いて公知の方法によりＮ型の
高ドーピング領域１２及び１３が形成される。領
域１２はバイポーラ・トランジスタのエミツタと
して用いられ、領域１３はシリコン表面へのコレ
クタの接続を容易にするために用いられる。最終
的な構造体は、領域１０，１１，１２及び１３へ
の接続開孔を含む二酸化シリコン層で覆われる。
114373号明細書の方法は、例えばバイポーラ・ト
ランジスタのベース・ゾーンのように低ドーピン
グ領域の製造においては、先行技術の場合よりも
非常に均質で再生可能な結果を達成することがで
きる。より容易な制御により、バイポーラ・トラ
ンジスタのベース幅は今まで公知の方法よりも小
さく形成される。即ちより大きな実装密度、より
高い集積性及びより高い信頼性の回路が形成され
る。バイポーラ・トランジスタを完成させるため
に、ベース拡散に続いて公知の方法によりＮ型の
高ドーピング領域１２及び１３が形成される。領
域１２はバイポーラ・トランジスタのエミツタと
して用いられ、領域１３はシリコン表面へのコレ
クタの接続を容易にするために用いられる。最終
的な構造体は、領域１０，１１，１２及び１３へ
の接続開孔を含む二酸化シリコン層で覆われる。
本発明により開示された方法が実施例及び第１
Ａ図乃至第１Ｅ図を参考にして詳細に述べられ
る。第１Ａ図乃至第１Ｅ図は製造の種々の段階に
おける集積回路（縦型NPNトランジスタ）の部
分の概略断面図である。
Ａ図乃至第１Ｅ図を参考にして詳細に述べられ
る。第１Ａ図乃至第１Ｅ図は製造の種々の段階に
おける集積回路（縦型NPNトランジスタ）の部
分の概略断面図である。
第１Ａ図は、Ｐ型低ドーピングの基板１を示
す。シリコン基板１中には、通常のプロセス・ス
テツプ（マスキング・ドーピング）により、埋設
Ｎ＋層３（サブコレクタ）が形成される。Ｐ型の
高ドーピング領域４は、前記特願昭54−114373号
明細書に述べられている方法で形成される。マス
ク層の除去の後に、Ｎ型エピタキシヤル層２が基
板１の全表面上に成長される。エピタキシヤル層
２が成長している間に、ヒ素原子及びホウ素原子
が領域３及び４から外方拡散によりその上のエピ
タキシヤル層２の領域に部分的に浸入する。第１
Ａ図はまた、ヒ素の多いＮ型ドープ領域３とホウ
素の多いＰ型ドープ領域４との間の重なつた領域
３４を示している。
す。シリコン基板１中には、通常のプロセス・ス
テツプ（マスキング・ドーピング）により、埋設
Ｎ＋層３（サブコレクタ）が形成される。Ｐ型の
高ドーピング領域４は、前記特願昭54−114373号
明細書に述べられている方法で形成される。マス
ク層の除去の後に、Ｎ型エピタキシヤル層２が基
板１の全表面上に成長される。エピタキシヤル層
２が成長している間に、ヒ素原子及びホウ素原子
が領域３及び４から外方拡散によりその上のエピ
タキシヤル層２の領域に部分的に浸入する。第１
Ａ図はまた、ヒ素の多いＮ型ドープ領域３とホウ
素の多いＰ型ドープ領域４との間の重なつた領域
３４を示している。
第１Ａ図の構造体上に、二酸化シリコン層５が
公知の方法で、例えば、熱酸化により形成され
る。そしてサブコレクタ３及びＰ型の高ドープ領
域４の上の面領域にフオトレジスト・マスクを用
いて食刻することにより、上記層中に開孔６が形
成される。この構造体の部分的にマスクされた表
面上に（第１Ｂ図参照）、構成を異にするホウケ
イ酸を含む、全表面を覆う層（７，８及び９）が
形成される。前記特願昭54−114373号明細書の方
法により、約850乃至950℃の温度で第１の加熱処
理において被覆されるシリコン基体表面上に、キ
ヤリヤ・ガスとしてアルゴンを含むBBr3及び酸
素の混合ガスが向けられる。すでに指摘したよう
に、このステツプの重大な要因はBBrの量及び
O2：BBr3の比である。上記明細書の方法による
と、O2：BBr3のモル比は約20乃至65の間が優れ
ており、拡散結果の再生性及び食刻能力に関する
ホウケイ酸ガラスの均質性は、比較的低い酸素含
有によつて向上される。この第１の加熱処理の間
に、最初にエピタキシヤル層２の開孔６内に露出
された表面上にホウ素の多いシリコン相（SiB6）
の薄い層８が形成され、この層の上及び二酸化シ
リコン・マスク５の全表面上に、ホウ素の多い二
酸化シリコンの薄い層９が形成される。続いて、
所定の温度で層の厚さがシリコン基体の処理時間
及び混合ガスの反応成分の濃度に依存するホウケ
イ酸ガラス層７が付着される。
公知の方法で、例えば、熱酸化により形成され
る。そしてサブコレクタ３及びＰ型の高ドープ領
域４の上の面領域にフオトレジスト・マスクを用
いて食刻することにより、上記層中に開孔６が形
成される。この構造体の部分的にマスクされた表
面上に（第１Ｂ図参照）、構成を異にするホウケ
イ酸を含む、全表面を覆う層（７，８及び９）が
形成される。前記特願昭54−114373号明細書の方
法により、約850乃至950℃の温度で第１の加熱処
理において被覆されるシリコン基体表面上に、キ
ヤリヤ・ガスとしてアルゴンを含むBBr3及び酸
素の混合ガスが向けられる。すでに指摘したよう
に、このステツプの重大な要因はBBrの量及び
O2：BBr3の比である。上記明細書の方法による
と、O2：BBr3のモル比は約20乃至65の間が優れ
ており、拡散結果の再生性及び食刻能力に関する
ホウケイ酸ガラスの均質性は、比較的低い酸素含
有によつて向上される。この第１の加熱処理の間
に、最初にエピタキシヤル層２の開孔６内に露出
された表面上にホウ素の多いシリコン相（SiB6）
の薄い層８が形成され、この層の上及び二酸化シ
リコン・マスク５の全表面上に、ホウ素の多い二
酸化シリコンの薄い層９が形成される。続いて、
所定の温度で層の厚さがシリコン基体の処理時間
及び混合ガスの反応成分の濃度に依存するホウケ
イ酸ガラス層７が付着される。
ホウ素拡散をしシリコン基体を冷却した後、ホ
ウケイ酸ガラス層７及び９は第２の処理ステツプ
で完全に取り除かれる。以下述べられる食刻サイ
クルはSiB6層と反応をしない。ここでは本発明
の方法が用いられる。最初に、最後に付着された
ホウケイ酸ガラス７が希釈されたフツ化水素酸
（１：10の比）中で取り除かれる。これは約10乃
至30秒行なわれる。エピタキシヤル層２及び二酸
化シリコン・マスク５の表面を覆うホウ素の多い
二酸化シリコン層９は希釈されたフツ化水素酸と
は反応しない。しかしながら、この二酸化シリコ
ン層は以下の所与の食刻剤により完全に取り除か
れる。約1.6ｇ／のKMnO4を含む10％重量の硫
酸水溶液は約１乃至３分間ホウ素の多い二酸化シ
リコン層９と反応し、この間に完全に取り除かれ
る。SiB6層８、二酸化シリコン及びシリコン自
身はKMnO4を含む硫酸水溶液とは反応しない。
この処理に続いて、シリコン・ウエハは希釈フツ
化水素酸（１：10の比）中に約30乃至90秒の間も
う一度浸される。二酸化シリコンを不必要に食刻
剤へ晒すことを避けるために、この第３の食刻ス
テツプは無視される。ホウ素をドープした領域で
測定された表面抵抗値は、第３の食刻ステツプ以
外では影響されなかつた。本発明によりホウ素の
多いシリコン・ガラス層９は、以前に用いられた
95℃まで加熱された濃硝酸に代わる無害の食刻溶
液により、十分に取り除かれ得ることをもう一度
指摘しておく。
ウケイ酸ガラス層７及び９は第２の処理ステツプ
で完全に取り除かれる。以下述べられる食刻サイ
クルはSiB6層と反応をしない。ここでは本発明
の方法が用いられる。最初に、最後に付着された
ホウケイ酸ガラス７が希釈されたフツ化水素酸
（１：10の比）中で取り除かれる。これは約10乃
至30秒行なわれる。エピタキシヤル層２及び二酸
化シリコン・マスク５の表面を覆うホウ素の多い
二酸化シリコン層９は希釈されたフツ化水素酸と
は反応しない。しかしながら、この二酸化シリコ
ン層は以下の所与の食刻剤により完全に取り除か
れる。約1.6ｇ／のKMnO4を含む10％重量の硫
酸水溶液は約１乃至３分間ホウ素の多い二酸化シ
リコン層９と反応し、この間に完全に取り除かれ
る。SiB6層８、二酸化シリコン及びシリコン自
身はKMnO4を含む硫酸水溶液とは反応しない。
この処理に続いて、シリコン・ウエハは希釈フツ
化水素酸（１：10の比）中に約30乃至90秒の間も
う一度浸される。二酸化シリコンを不必要に食刻
剤へ晒すことを避けるために、この第３の食刻ス
テツプは無視される。ホウ素をドープした領域で
測定された表面抵抗値は、第３の食刻ステツプ以
外では影響されなかつた。本発明によりホウ素の
多いシリコン・ガラス層９は、以前に用いられた
95℃まで加熱された濃硝酸に代わる無害の食刻溶
液により、十分に取り除かれ得ることをもう一度
指摘しておく。
ホウケイ酸ガラスの除去後、シリコン・ウエハ
（第１Ｃ図参照）は第２の加熱処理に晒される。
バイポーラ・トランジスタのベース・ゾーン、即
ち低ドーピング領域の製造においては、ウエハが
所定の正確な時間の間酸化雰囲気に晒されるこ
と、及び一旦定められた温度は注意深く保たれる
ことが重要である。前記明細書の方法により行な
われるこの第２の加熱処理の間に、シリコン・ウ
エハは925℃で、10分間、1.5／分の酸素に晒さ
れ、それから51分間蒸気に、そして最後にもう10
分間、1.5／分の酸素に晒される。この処理の
間に、ホウ素はシリコン中へドライブされ、領域
１０及び１１が形成される。領域１０はバイポー
ラ・トランジスタのベース・ゾーンとして働き、
そして領域１１は領域３及び４と共に分離のため
に用いられる。これらのホウ素の低ドーピング領
域を形成する間に、マスク操作のために用いられ
る二酸化シリコン層５Ｄ（第１Ｄ図参照）が同時
に成長する。さらに、シリコン中に含まれるホウ
素の実質的な部分は酸化物中に溶け、それで表面
抵抗値はかなり増加する。続いて、Ｎ型の高ドー
ピング領域１２及び１３が公知の方法で形成され
る。領域１３は、コレクタ接続を容易にし、シリ
コン表面とサブコレクタ領域３の間の接続のため
に働き、領域１２は、バイポーラ・トランジスタ
のエミツタ・ゾーンとして働く。第１Ｅ図は、完
成した構造体を示す。これは領域１０，１１，１
２及び１３と接続するための開孔を有する二酸化
シリコン層（図示せず）を含む。
（第１Ｃ図参照）は第２の加熱処理に晒される。
バイポーラ・トランジスタのベース・ゾーン、即
ち低ドーピング領域の製造においては、ウエハが
所定の正確な時間の間酸化雰囲気に晒されるこ
と、及び一旦定められた温度は注意深く保たれる
ことが重要である。前記明細書の方法により行な
われるこの第２の加熱処理の間に、シリコン・ウ
エハは925℃で、10分間、1.5／分の酸素に晒さ
れ、それから51分間蒸気に、そして最後にもう10
分間、1.5／分の酸素に晒される。この処理の
間に、ホウ素はシリコン中へドライブされ、領域
１０及び１１が形成される。領域１０はバイポー
ラ・トランジスタのベース・ゾーンとして働き、
そして領域１１は領域３及び４と共に分離のため
に用いられる。これらのホウ素の低ドーピング領
域を形成する間に、マスク操作のために用いられ
る二酸化シリコン層５Ｄ（第１Ｄ図参照）が同時
に成長する。さらに、シリコン中に含まれるホウ
素の実質的な部分は酸化物中に溶け、それで表面
抵抗値はかなり増加する。続いて、Ｎ型の高ドー
ピング領域１２及び１３が公知の方法で形成され
る。領域１３は、コレクタ接続を容易にし、シリ
コン表面とサブコレクタ領域３の間の接続のため
に働き、領域１２は、バイポーラ・トランジスタ
のエミツタ・ゾーンとして働く。第１Ｅ図は、完
成した構造体を示す。これは領域１０，１１，１
２及び１３と接続するための開孔を有する二酸化
シリコン層（図示せず）を含む。
以上述べた本発明により開示された方法を用い
て、第１Ｅ図に示された構造体を製造するための
ホウ素拡散は、以前に用いられた方法に比べて
種々の本質的な利点を有する。わずかに溶解する
ホウケイ酸ガラス層９を溶解させるために今まで
用いられてきた、95℃まで加熱された濃硝酸に代
わつて、室温で適用できるKMnO4を含む硫酸水
溶液を用いることにより、環境の問題は除去さ
れ、安全係数は減少される。使用装置の腐食も存
在しない。化学関係のコストは約20分の１に減少
され、溶液は問題を生じることなく準備される。
さらに、表面抵抗値を測定することにより示され
ているように、ベース拡散のプロフイールは影響
されない。
て、第１Ｅ図に示された構造体を製造するための
ホウ素拡散は、以前に用いられた方法に比べて
種々の本質的な利点を有する。わずかに溶解する
ホウケイ酸ガラス層９を溶解させるために今まで
用いられてきた、95℃まで加熱された濃硝酸に代
わつて、室温で適用できるKMnO4を含む硫酸水
溶液を用いることにより、環境の問題は除去さ
れ、安全係数は減少される。使用装置の腐食も存
在しない。化学関係のコストは約20分の１に減少
され、溶液は問題を生じることなく準備される。
さらに、表面抵抗値を測定することにより示され
ているように、ベース拡散のプロフイールは影響
されない。
第１Ａ図乃至第１Ｅ図は、製造の種々の段階に
おける集積回路（縦型NPNトランジスタ）の部
分の概略断面図である。 １……シリコン基体、２……エピタキシヤル
層、５……SiO2層、６……開孔、７，８，９…
…ホウケイ酸ガラス層。
おける集積回路（縦型NPNトランジスタ）の部
分の概略断面図である。 １……シリコン基体、２……エピタキシヤル
層、５……SiO2層、６……開孔、７，８，９…
…ホウケイ酸ガラス層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ホウ素を半導体基体へ拡散させるため、上記
基体表面の拡散すべき領域にSiB6層を有し該
SiB6層に隣接する部分にホウ素含有量の多い部
分を含むように形成されたホウケイ酸ガラスを上
記SiB6層に影響を与えることなく食刻する方法
において、 水で希釈したフツ化水素酸に浸して上記ホウ素
含有量の多い部分以外のホウケイ酸ガラスを取り
除き、KMnO4を含む硫酸水溶液に浸して上記ホ
ウ素含有量の多い部分を取り除くことを特徴とす
る、ホウケイ酸ガラスの食刻方法。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19792951292 DE2951292A1 (de) | 1979-12-20 | 1979-12-20 | Verfahren zum dotieren von siliciumkoerpern durch eindiffundieren von bor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5694734A JPS5694734A (en) | 1981-07-31 |
| JPS6351373B2 true JPS6351373B2 (ja) | 1988-10-13 |
Family
ID=6089000
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16815080A Granted JPS5694734A (en) | 1979-12-20 | 1980-12-01 | Method of etching borosilicate glass |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4313773A (ja) |
| EP (1) | EP0032174B1 (ja) |
| JP (1) | JPS5694734A (ja) |
| DE (2) | DE2951292A1 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4666557A (en) * | 1984-12-10 | 1987-05-19 | Ncr Corporation | Method for forming channel stops in vertical semiconductor surfaces |
| US4588454A (en) * | 1984-12-21 | 1986-05-13 | Linear Technology Corporation | Diffusion of dopant into a semiconductor wafer |
| US4952446A (en) * | 1986-02-10 | 1990-08-28 | Cornell Research Foundation, Inc. | Ultra-thin semiconductor membranes |
| US4946735A (en) * | 1986-02-10 | 1990-08-07 | Cornell Research Foundation, Inc. | Ultra-thin semiconductor membranes |
| JP3438429B2 (ja) * | 1995-08-15 | 2003-08-18 | ソニー株式会社 | 半導体装置における膜平坦化方法 |
| US6333245B1 (en) | 1999-12-21 | 2001-12-25 | International Business Machines Corporation | Method for introducing dopants into semiconductor devices using a germanium oxide sacrificial layer |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2847287A (en) * | 1956-07-20 | 1958-08-12 | Bell Telephone Labor Inc | Etching processes and solutions |
| US3061495A (en) * | 1959-06-29 | 1962-10-30 | Standard Oil Co | Method of acid treating hollow glass spheres |
| GB1195944A (en) * | 1968-03-08 | 1970-06-24 | Ibm | Etching Silicon Oxide Material. |
| US3669775A (en) * | 1969-12-29 | 1972-06-13 | Bell Telephone Labor Inc | Removal of boron and phosphorous-containing glasses from silicon surfaces |
| US3751314A (en) * | 1971-07-01 | 1973-08-07 | Bell Telephone Labor Inc | Silicon semiconductor device processing |
| US3784424A (en) * | 1971-09-27 | 1974-01-08 | Gen Electric | Process for boron containing glasses useful with semiconductor devices |
| FR2374396A1 (fr) * | 1976-12-17 | 1978-07-13 | Ibm | Composition de decapage du silicium |
| US4149915A (en) * | 1978-01-27 | 1979-04-17 | International Business Machines Corporation | Process for producing defect-free semiconductor devices having overlapping high conductivity impurity regions |
| DE2838928A1 (de) * | 1978-09-07 | 1980-03-20 | Ibm Deutschland | Verfahren zum dotieren von siliciumkoerpern mit bor |
-
1979
- 1979-12-20 DE DE19792951292 patent/DE2951292A1/de not_active Withdrawn
-
1980
- 1980-11-14 DE DE8080107034T patent/DE3068722D1/de not_active Expired
- 1980-11-14 EP EP80107034A patent/EP0032174B1/de not_active Expired
- 1980-12-01 JP JP16815080A patent/JPS5694734A/ja active Granted
- 1980-12-03 US US06/212,304 patent/US4313773A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0032174B1 (de) | 1984-07-25 |
| DE2951292A1 (de) | 1981-07-02 |
| DE3068722D1 (en) | 1984-08-30 |
| EP0032174A1 (de) | 1981-07-22 |
| US4313773A (en) | 1982-02-02 |
| JPS5694734A (en) | 1981-07-31 |
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