JP2014045168A - 不純物拡散方法 - Google Patents
不純物拡散方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014045168A JP2014045168A JP2013101309A JP2013101309A JP2014045168A JP 2014045168 A JP2014045168 A JP 2014045168A JP 2013101309 A JP2013101309 A JP 2013101309A JP 2013101309 A JP2013101309 A JP 2013101309A JP 2014045168 A JP2014045168 A JP 2014045168A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- processed
- boron
- diffusion method
- impurity diffusion
- 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.)
- Pending
Links
- 239000012535 impurity Substances 0.000 title claims abstract description 71
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 36
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 85
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 83
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 70
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 53
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 claims abstract description 46
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 85
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 48
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 48
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 40
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 36
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 claims description 36
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims description 35
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 31
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 18
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 14
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 8
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 6
- FAQYAMRNWDIXMY-UHFFFAOYSA-N trichloroborane Chemical compound ClB(Cl)Cl FAQYAMRNWDIXMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 abstract description 39
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical compound [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 3
- 238000010923 batch production Methods 0.000 abstract 1
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 152
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 68
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 46
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 27
- 101100476210 Caenorhabditis elegans rnt-1 gene Proteins 0.000 description 18
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 17
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 17
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 15
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 12
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 9
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 6
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 5
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 5
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 4
- 238000004833 X-ray photoelectron spectroscopy Methods 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- PZPGRFITIJYNEJ-UHFFFAOYSA-N disilane Chemical compound [SiH3][SiH3] PZPGRFITIJYNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AHOUBRCZNHFOSL-YOEHRIQHSA-N (+)-Casbol Chemical compound C1=CC(F)=CC=C1[C@H]1[C@H](COC=2C=C3OCOC3=CC=2)CNCC1 AHOUBRCZNHFOSL-YOEHRIQHSA-N 0.000 description 1
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004308 accommodation Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000003028 elevating effect Effects 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 239000011553 magnetic fluid Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- -1 silicon nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 238000004876 x-ray fluorescence Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/22—Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/22—Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities
- H01L21/223—Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities using diffusion into or out of a solid from or into a gaseous phase
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/324—Thermal treatment for modifying the properties of semiconductor bodies, e.g. annealing, sintering
- H01L21/3245—Thermal treatment for modifying the properties of semiconductor bodies, e.g. annealing, sintering of AIIIBV compounds
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
- H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
- H01L21/67109—Apparatus for thermal treatment mainly by convection
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
【課題】 ダミーの被処理基板を使用しても、バッチ処理単位間で不純物導入量の安定性を取ることが可能な不純物拡散方法を提供すること。
【解決手段】 (1)基板載置治具に、被処理基板およびダミーの被処理基板DW(SiO2)を載置する工程と、(2)被処理基板およびダミーの被処理基板DW(SiO2)が載置された基板載置治具を、処理装置の処理室に収容する工程と、(3)基板載置治具が収容された処理室内において、被処理基板の被拡散部位に対し、不純物を気相拡散させる工程とを具備し、上記(3)工程において、気相拡散させる不純物がボロンであるとき、ダミーの被処理基板(DW(SiO2))として、ダミーの被処理基板の外表面が、ボロンを吸着しない性質を持つ物質(シリコン酸化物膜12)であるものを使用する。
【選択図】図6
【解決手段】 (1)基板載置治具に、被処理基板およびダミーの被処理基板DW(SiO2)を載置する工程と、(2)被処理基板およびダミーの被処理基板DW(SiO2)が載置された基板載置治具を、処理装置の処理室に収容する工程と、(3)基板載置治具が収容された処理室内において、被処理基板の被拡散部位に対し、不純物を気相拡散させる工程とを具備し、上記(3)工程において、気相拡散させる不純物がボロンであるとき、ダミーの被処理基板(DW(SiO2))として、ダミーの被処理基板の外表面が、ボロンを吸着しない性質を持つ物質(シリコン酸化物膜12)であるものを使用する。
【選択図】図6
Description
この発明は、不純物拡散方法に関する。
バッチ式熱処理装置において、被処理基板未載置の空き領域があっても、熱処理の面内、面間均一性および再現性を高く維持するために、ダミーウエハを用いる熱処理方法が、特許文献1に記載されている。
特許文献1においては、空き領域があった場合、製品ウエハを処理ガスの流れ方向の上流側に寄せた状態で保持し、この製品ウエハ群の直ぐ下流側にダミーウエハを保持させる。これにより、空き領域があった場合であっても、熱処理の面内、面間均一性及び再現性を高く維持できる、という利点を得ている。
近時、トランジスタの微細化に伴って、不純物導入量のより厳密な制御が求められるようになってきている。トランジスタの微細化が進むと、今までは微視的過ぎて問題とならなかったような不純物導入量のわずかなばらつきであっても、例えば、仕事関数の変動や、抵抗値の変動として顕著に現れるようになってきたためである。
バッチ式熱処理装置においてダミーの被処理基板、いわゆるダミーウエハを使用することは、不純物導入量のより厳密な制御のために有効な手法の一つである。ダミーウエハを使用することで、ダミーウエハを使用しない場合に比較して、不純物導入量の面内均一性、並びにバッチ処理単位中の複数の製品ウエハ間での面間均一性を向上させることができる。
しかしながら、バッチ式熱処理装置においてダミーウエハを使用しつつ、不純物、例えば、ボロンを気相拡散させた場合、気相拡散を繰り返すごとに製品ウエハへのボロン導入量が微量ながらも増えていく、という現象が確認された。このため、バッチ処理単位間で不純物導入量の安定性が取り難い、という新たな事情が生じている。
この発明は、ダミーの被処理基板を使用しても、バッチ処理単位間で不純物導入量の安定性を取ることが可能な不純物拡散方法を提供する。
この発明の一態様に係る不純物拡散方法は、ダミーの被処理基板を使用しつつ、被処理基板が有する被拡散部位に対し、不純物を気相拡散させる不純物拡散方法であって、(1)基板載置治具に、前記被処理基板および前記ダミーの被処理基板を載置する工程と、(2)前記被処理基板および前記ダミーの被処理基板が載置された前記基板載置治具を、処理装置の処理室に収容する工程と、(3)前記基板載置治具が収容された処理室内において、前記被処理基板の前記被拡散部位に対し、不純物を気相拡散させる工程とを具備し、前記(3)工程において、前記気相拡散させる不純物がボロンであるとき、前記ダミーの被処理基板として、前記ダミーの被処理基板の外表面が、ボロンを吸着しない性質を持つ物質であるものを使用する。
この発明によれば、ダミーの被処理基板を使用しても、バッチ処理単位間で不純物導入量の安定性を取ることが可能な不純物拡散方法を提供できる。
以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。なお、全図にわたり、共通の部分には共通の参照符号を付す。
(第1の実施形態)
<モニタウエハ作成>
製品ウエハを模擬したモニタウエハを作成する。
図1Aおよび図1Bは、モニタウエハの一作成例を示す断面図である。
まず、図1Aに示すように、シリコン基板1上にシリコン酸化物膜2を形成した後、原料ガスとしてモノシラン又はジシランを用いたCVD法により、膜厚約20nmのノンドープアモルファスシリコン膜3を形成する。
<モニタウエハ作成>
製品ウエハを模擬したモニタウエハを作成する。
図1Aおよび図1Bは、モニタウエハの一作成例を示す断面図である。
まず、図1Aに示すように、シリコン基板1上にシリコン酸化物膜2を形成した後、原料ガスとしてモノシラン又はジシランを用いたCVD法により、膜厚約20nmのノンドープアモルファスシリコン膜3を形成する。
次いで、図1Bに示すように、ノンドープアモルファスシリコン膜3に対して、温度850度、窒素雰囲気、30分間のアニールを行い、ノンドープアモルファスシリコン膜3を結晶化させてノンドープポリシリコン膜3aとする。このようにしてモニタウエハMWが作成される。
第1の実施形態においては、モニタウエハMWのノンドープポリシリコン膜3aに対して、不純物、例えば、ボロンを気相拡散させる。ノンドープポリシリコン膜3aは、不純物が拡散される被拡散部位である。
<モニタウエハ洗浄>
気相拡散を行う前、モニタウエハMWを十分に洗浄する。このために、まず、モニタウエハMWを濃度1%の希フッ酸で3分間洗浄する。次いで、モニタウエハMWを10分間水洗し、希フッ酸を十分に洗い流す。この後、さらにモニタウエハMWを10分間水洗する。次いで、モニタウエハMWを10分間スピンドライする。スピンドライ後、10分以内に、ウエハボートに載置して熱処理装置の処理室に収容した。
気相拡散を行う前、モニタウエハMWを十分に洗浄する。このために、まず、モニタウエハMWを濃度1%の希フッ酸で3分間洗浄する。次いで、モニタウエハMWを10分間水洗し、希フッ酸を十分に洗い流す。この後、さらにモニタウエハMWを10分間水洗する。次いで、モニタウエハMWを10分間スピンドライする。スピンドライ後、10分以内に、ウエハボートに載置して熱処理装置の処理室に収容した。
このようにボロンを気相拡散させる前に、モニタウエハMWを十分に洗浄しておくこと、および洗浄後から処理室に収容するまでの時間を管理(自然酸化膜の成長管理)することで、後述するモニタ評価における精度、並びに信頼性を高めておく。
<モニタウエハおよびダミーウエハ載置>
図2は、モニタウエハおよびダミーウエハのウエハボートへの一載置例を示す断面図である。
図2は、モニタウエハおよびダミーウエハのウエハボートへの一載置例を示す断面図である。
第1の実施形態においてはモニタウエハMWが複数作成される。
十分に洗浄された複数のモニタウエハMWは、図2に示すように、基板載置治具であるウエハボートWBに高さ方向に積層されて載置される。高さ方向は、水平方向に対して、例えば、垂直な方向である。さらに、ウエハボートWBには複数のモニタウエハMWに加え、複数のダミーウエハDWが載置される。図2においては、一載置例として、ウエハボートWBの上段側に複数のモニタウエハMWが載置され、下段側に複数のダミーウエハDWが載置された例が示されている。
十分に洗浄された複数のモニタウエハMWは、図2に示すように、基板載置治具であるウエハボートWBに高さ方向に積層されて載置される。高さ方向は、水平方向に対して、例えば、垂直な方向である。さらに、ウエハボートWBには複数のモニタウエハMWに加え、複数のダミーウエハDWが載置される。図2においては、一載置例として、ウエハボートWBの上段側に複数のモニタウエハMWが載置され、下段側に複数のダミーウエハDWが載置された例が示されている。
このように、ウエハボートWBに、複数のモニタウエハMWと、複数のダミーウエハDWとを載置した状態で処理室内に収容し、処理室内において、モニタウエハMWそれぞれのノンドープポリシリコン膜3aに対してボロンを同時に気相拡散する。
<モニタウエハ評価>
モニタウエハ評価として、次の4つを行った。
評価例1
気相拡散温度 : 700℃
気相拡散時間 : 60分
ダミーウエハ : シリコンダミーウエハ
酸素ガスパージ: 無し
上記条件のボロン気相拡散を5つのバッチ処理単位(Run1〜Run5)で連続して行い、5つのバッチ処理単位毎にノンドープポリシリコン膜3aのボロンドーズ量を計測した。
また、シリコンダミーウエハの入れ換えはせず、バッチ処理単位毎にモニタウエハMWを入れ換えた。
モニタウエハ評価として、次の4つを行った。
評価例1
気相拡散温度 : 700℃
気相拡散時間 : 60分
ダミーウエハ : シリコンダミーウエハ
酸素ガスパージ: 無し
上記条件のボロン気相拡散を5つのバッチ処理単位(Run1〜Run5)で連続して行い、5つのバッチ処理単位毎にノンドープポリシリコン膜3aのボロンドーズ量を計測した。
また、シリコンダミーウエハの入れ換えはせず、バッチ処理単位毎にモニタウエハMWを入れ換えた。
評価例2
気相拡散温度 : 700℃
気相拡散時間 : 60分
ダミーウエハ : シリコンダミーウエハ
酸素ガスパージ: 有り
上記条件のボロン気相拡散を3つのバッチ処理単位(Run1〜Run3)で連続して行い、3つのバッチ処理単位毎にノンドープポリシリコン膜3aのボロンドーズ量を計測した。
また、シリコンダミーウエハの入れ換えはせず、バッチ処理単位毎にモニタウエハMWを入れ換えた。
気相拡散温度 : 700℃
気相拡散時間 : 60分
ダミーウエハ : シリコンダミーウエハ
酸素ガスパージ: 有り
上記条件のボロン気相拡散を3つのバッチ処理単位(Run1〜Run3)で連続して行い、3つのバッチ処理単位毎にノンドープポリシリコン膜3aのボロンドーズ量を計測した。
また、シリコンダミーウエハの入れ換えはせず、バッチ処理単位毎にモニタウエハMWを入れ換えた。
評価例3
気相拡散温度 : 700℃
気相拡散時間 : 60分
ダミーウエハ : シリコン酸化物ダミーウエハ
酸素ガスパージ: 有り
上記条件のボロン気相拡散を3つのバッチ処理単位(Run1〜Run3)で連続して行い、3つのバッチ処理単位毎にノンドープポリシリコン膜3aのボロンドーズ量を計測した。
また、シリコン酸化物ダミーウエハの入れ換えはせず、バッチ処理単位毎にモニタウエハMWを入れ換えた。
気相拡散温度 : 700℃
気相拡散時間 : 60分
ダミーウエハ : シリコン酸化物ダミーウエハ
酸素ガスパージ: 有り
上記条件のボロン気相拡散を3つのバッチ処理単位(Run1〜Run3)で連続して行い、3つのバッチ処理単位毎にノンドープポリシリコン膜3aのボロンドーズ量を計測した。
また、シリコン酸化物ダミーウエハの入れ換えはせず、バッチ処理単位毎にモニタウエハMWを入れ換えた。
評価例4
気相拡散温度 : 700℃
気相拡散時間 : 20分
ダミーウエハ : シリコン酸化物ダミーウエハ
酸素ガスパージ: 無し
上記条件のボロン気相拡散を5つのバッチ処理単位(Run1〜Run5)で連続して行い、5つのバッチ処理単位毎にノンドープポリシリコン膜3aのボロンドーズ量を計測した。
また、シリコン酸化物ダミーウエハの入れ換えはせず、バッチ処理単位毎にモニタウエハMWを入れ換えた。
気相拡散温度 : 700℃
気相拡散時間 : 20分
ダミーウエハ : シリコン酸化物ダミーウエハ
酸素ガスパージ: 無し
上記条件のボロン気相拡散を5つのバッチ処理単位(Run1〜Run5)で連続して行い、5つのバッチ処理単位毎にノンドープポリシリコン膜3aのボロンドーズ量を計測した。
また、シリコン酸化物ダミーウエハの入れ換えはせず、バッチ処理単位毎にモニタウエハMWを入れ換えた。
<酸素ガスパージ無しのプロセスレシピ>
酸素ガスパージ無しのプロセスレシピのタイミングチャートの一例を図3に示す。
酸素ガスパージ無しのプロセスレシピのタイミングチャートの一例を図3に示す。
図3に示すように、まず、時刻t0において、モニタウエハMWおよびダミーウエハDWが載置されたウエハボートWBを処理室内に収容する。収容する際のロード温度は、例えば、400℃とする。
次に、時刻t1において、処理室内の圧力を大気圧から下げ、処理室内を真空引きする。
次に、時刻t2において、処理室内に供給する不活性ガスの流量、本例では窒素(N2)ガスの流量を650sccmとし、処理室内の圧力を真空引きの圧力から、9310Pa(約70Torr:1Torrを133Paとして計算)に上げる。
次に、時刻t3において、処理室内の圧力が9310Paに達したら、昇温速度10℃/minで、処理室内の温度をロード温度400℃から気相拡散温度700℃まで昇温する。
次に、時刻t4において、処理室内の温度が700℃に達したら、処理室内の圧力を9310Paから5998Pa(約45.1Torr)に下げる。
次に、時刻t5において、処理室内の圧力が5998Paに達したら、不純物ソースガス、本例では三塩化ボロン(BCl3)ガスを流量1sccmで処理室内に流す。これにより、ボロン気相拡散処理が開始される。
次に、時刻t6において、ボロン気相拡散の予定処理時間、本例では60分が経過したら、三塩化ボロンガスの供給を止める。これにより、ボロン気相拡散工程が終了される。また、ボロン気相拡散工程の終了とともに、処理室内の圧力を5998Paから下げ、処理室内を真空引きする。
次に、時刻t7において、処理室内に、再度、窒素ガスを供給するとともに、処理室内の圧力を真空引きの圧力から、133Pa(約1Torr)に上げる。
次に、時刻t8において、処理室内の圧力が133Paに達したら、処理室内の温度を700℃からアンロード温度、例えば、400℃に下げる。
次に、時刻t9において、処理室内の温度が400℃に達したら、処理室内の圧力を133Paから下げ、真空引きする。
次に、時刻t10において、処理室内の圧力を真空引きの圧力から大気圧に上昇させる。
次に、時刻t11において、処理室内の圧力が大気圧に達したら、モニタウエハMWおよびダミーウエハDWが載置されたウエハボートWBを処理室内から搬出する。
このようにして、酸素ガスパージ無しのプロセスレシピの一例に基づいた、モニタウエハMWへの気相拡散処理が終了する。
<酸素ガスパージ有りのプロセスレシピ>
酸素ガスパージ有りのプロセスレシピのタイミングチャートの一例を図4に示す。
酸素ガスパージ有りのプロセスレシピのタイミングチャートの一例を図4に示す。
図4に示すように、酸素ガスパージ有りのプロセスレシピは、酸素ガスパージ無しのプロセスレシピと、時刻t6までは同一である。時刻t6の後に酸素ガスパージ処理が追加される。
まず、時刻t6の後の時刻t12において、処理室内の圧力を真空引きの圧力から、133Paに上げるとともに、処理室内に、窒素ガスを流量1000sccmで供給する。これにより、処理室内は窒素ガスでパージされる。
次に、時刻t13において、窒素ガスパージの予定処理時間が経過したら、窒素ガスの供給を止めるとともに、処理室内に、酸素(O2)ガスを流量1000sccmで供給する。これにより、処理室内は酸素ガスでパージされる。
次に、時刻t14において、酸素ガスパージの予定処理時間、本例では5分が経過したら、酸素ガスの供給を止めるとともに、処理室内の圧力を133Paから下げ、処理室内を真空引きする。
次に、時刻t7において、処理室内に、再度、窒素ガスを供給するとともに、処理室内の圧力を真空引きの圧力から、133Pa(約1Torr)に上げる。これ以降の処理は、酸素ガスパージ無しのプロセスレシピの時刻t8から時刻t11までの処理と同一である。
<シリコンダミーウエハおよびシリコン酸化物ダミーウエハ>
図5はシリコンダミーウエハの一例を示す断面図、図6はシリコン酸化物ダミーウエハの一例を示す断面図である。
図5はシリコンダミーウエハの一例を示す断面図、図6はシリコン酸化物ダミーウエハの一例を示す断面図である。
図5に示すように、シリコンダミーウエハDW(Si)には、シリコン基板10の外表面に、ノンドープアモルファスシリコン膜11が形成されている。ノンドープアモルファスシリコン膜11は、例えば、モニタウエハMWのノンドープアモルファスシリコン膜3と同様に、原料ガスとしてモノシラン又はジシランを用い、CVD法にて形成したものである。
また、図6に示すように、シリコン酸化物ダミーウエハDW(SiO2)には、シリコン基板10の外表面に、シリコン酸化物膜12が形成されている。シリコン酸化物膜12は、原料ガスとして、例えばTEOSを用い、シリコン基板10の外表面上にCVD法により形成したもの、又はシリコン基板10の外表面を熱酸化して形成したものである。
<評価結果>
評価例1〜評価例4の結果を、図7〜図10に示す。
評価例1〜評価例4の結果を、図7〜図10に示す。
・評価例1の結果
図7に、評価例1の結果を示す。
図7に示すように、評価例1においては、最初のバッチ処理単位Run1から、2回目のバッチ処理単位Run2、…、5回目のバッチ処理単位Run5と、ボロン気相拡散を行うごとにノンドープポリシリコン膜3a中のボロンドーズ量が増えている。
図7に、評価例1の結果を示す。
図7に示すように、評価例1においては、最初のバッチ処理単位Run1から、2回目のバッチ処理単位Run2、…、5回目のバッチ処理単位Run5と、ボロン気相拡散を行うごとにノンドープポリシリコン膜3a中のボロンドーズ量が増えている。
図7に示す評価結果においては、バッチ処理単位Run1では1.36×1014atoms/cm2であったボロンドーズ量が、バッチ処理単位Run5では1.95×1014atoms/cm2まで増加している。
なお、本明細書において、ボロンドーズ量は、1cm2あたりにあるボロン原子の数、と定義する。ボロン原子の数は、蛍光X線分析法(XRF:X−ray Fluorescence analysis)を用いて、ボロン気相拡散後のノンドープポリシリコン膜3aのボロンの蛍光X線強度を測定し、測定された蛍光X線強度から求めた。
・評価例2の結果
図8に、評価例2の結果を示す。
図8に示すように、評価例2においても、評価例1と同様に、最初のバッチ処理単位Run1、2回目のバッチ処理単位Run2、そして、3回目のバッチ処理単位Run3と、ボロン気相拡散を行うごとにノンドープポリシリコン膜3a中のボロンドーズ量が増えている。
図8に、評価例2の結果を示す。
図8に示すように、評価例2においても、評価例1と同様に、最初のバッチ処理単位Run1、2回目のバッチ処理単位Run2、そして、3回目のバッチ処理単位Run3と、ボロン気相拡散を行うごとにノンドープポリシリコン膜3a中のボロンドーズ量が増えている。
図8に示す評価結果においては、バッチ処理単位Run1では1.24×1014atoms/cm2であったボロンドーズ量が、バッチ処理単位Run3では2.03×1014atoms/cm2まで増加している。
なお、評価例1と評価例2とは、酸素ガスパージを行うか否かが相違する。酸素ガスパージを行わない評価例1のボロンドーズ量の面内均一性は7.8〜10.2%であったが、酸素ガスパージを行う評価例2のボロンドーズ量の面内均一性が4.2〜6.4%となった。この結果から、酸素ガスパージを行うことで、ボロンドーズ量の面内均一性を向上できることがわかった。
また、評価例1と評価例2とは、ダミーウエハDWとして、図5に示したシリコンダミーウエハDW(Si)を用いる点で一致している。シリコンダミーウエハDW(Si)を用いると、ノンドープポリシリコン膜3aのボロンドーズ量は、ボロン気相拡散を行うごとに増加する傾向がある。
この知見を元に、ダミーウエハDWを、図6に示したシリコン酸化物ダミーウエハDW(SiO2)に変更し、評価を続けた。
・評価例3の結果
図9に、評価例3の結果を示す。
図9に、評価例3の結果を示す。
図9に示すように、ダミーウエハDWをシリコン酸化物ダミーウエハDW(SiO2)とした評価例3においては、評価例1、2に比較して、最初のバッチ処理単位Run1、2回目のバッチ処理単位Run2、3回目のバッチ処理単位Run3において、ノンドープポリシリコン膜3aのボロンドーズ量が安定した。
図9に示す評価結果においては、以下のようにボロンドーズ量が安定した。
バッチ処理単位Run1: 3.64×1014atoms/cm2
バッチ処理単位Run2: 3.87×1014atoms/cm2
バッチ処理単位Run3: 3.87×1014atoms/cm2
このように、ダミーウエハDWをシリコン酸化物ダミーウエハDW(SiO2)とすることで、バッチ処理単位Run1〜Run3間で、不純物導入量、本例ではボロンドーズ量の安定性を取ることが可能となる。
バッチ処理単位Run1: 3.64×1014atoms/cm2
バッチ処理単位Run2: 3.87×1014atoms/cm2
バッチ処理単位Run3: 3.87×1014atoms/cm2
このように、ダミーウエハDWをシリコン酸化物ダミーウエハDW(SiO2)とすることで、バッチ処理単位Run1〜Run3間で、不純物導入量、本例ではボロンドーズ量の安定性を取ることが可能となる。
また、ボロンドーズ量の面内均一性についても、0.9〜2.7%となり、同じく酸素ガスパージを行う評価例2と比較してもさらに向上している。
さらに、ボロン気相拡散処理の条件は、評価例1、2と同じ700℃、60分であるが、最初のバッチ処理単位Run1のボロンドーズ量が、評価例1、2と比較して約3倍に増加している。
このような評価例3の結果、つまりボロンドーズ量がバッチ処理単位間で安定すること、並びに同じ気相拡散条件ならばボロンドーズ量が増加することを考慮すると、処理室内においてシリコンダミーウエハDW(Si)に起因したオートドーピングが発生しているのではないか、との推測がなりたつ。
図11A〜図11Dは、オートドーピングのモデル例を示す断面図である。
図11Aおよび図11Bに示すように、最初のバッチ処理単位Run1においてボロンを気相拡散すると、シリコンダミーウエハDW(Si)の表面にボロン13が吸着する。
図11Aおよび図11Bに示すように、最初のバッチ処理単位Run1においてボロンを気相拡散すると、シリコンダミーウエハDW(Si)の表面にボロン13が吸着する。
次に、図11Cおよび図11Dに示すように、ボロン13が吸着されたシリコンダミーウエハDW(Si)をそのまま次のバッチ処理単位Run2に用いると、シリコンダミーウエハDW(Si)の表面からボロン13の一部が脱離し、脱離したボロン13がモニタウエハMWのノンドープポリシリコン膜3aに導入されてしまう。
このようにして、処理室内に供給される不純物ソースガス、例えば、三塩化ボロンガスに、さらにシリコンダミーウエハDW(Si)の表面から脱離したボロン13が加わることで、バッチ処理単位Run2におけるノンドープポリシリコン膜3aへのボロンドーズ量は、その前のバッチ処理単位Run1に比較して増加する。
このようなシリコンダミーウエハDW(Si)に起因したオートドーピングに対し、シリコン酸化物ダミーウエハDW(SiO2)の場合には、その表面にボロンが吸着されず、よって、オートドーピングが発生していない、と考えることができる。
そこで、ボロン気相拡散後のシリコンダミーウエハおよびシリコン酸化物ダミーウエハの表面組成を、X線光電子分光法(XPS:X−ray Photoelectron Spectroscopy)を用いて調べてみた。
図12はボロン気相拡散後のシリコンダミーウエハの表面組成を調べた結果を示す図、図13はボロン気相拡散後のシリコン酸化物ダミーウエハの表面組成を調べた結果を示す図である。
図12に示すように、ボロン気相拡散後のシリコンダミーウエハDW(Si)の表面組成は、ボロン83.9%、シリコン12.0%、酸素4.1%であった。このように、シリコンダミーウエハDW(Si)表面のボロン:シリコンの割合は7:1であり、表面のほぼ全てがボロンで覆われていることが分かる。
対して、図13に示すように、ボロン気相拡散後のシリコン酸化物ダミーウエハDW(SiO2)の表面組成は、シリコン34.7%、酸素65.3%であり、ボロンは検出されなかった。即ち、シリコン酸化物ダミーウエハDW(SiO2)は、その外表面がシリコン酸化物膜12で覆われており、シリコン酸化物膜12の表面には、ボロンが吸着されないことが分かる。つまり、シリコン酸化物膜12は、ボロンを吸着しない性質を持つ膜である。
したがって、評価例3のように、ボロンを気相拡散させる際、ダミーウエハDWとしてシリコン酸化物ダミーウエハDW(SiO2)を用いることで、ダミーウエハDWを使用することに起因したオートドーピングを抑制することができる。この結果、ダミーウエハDWを使用しても、バッチ処理単位間で不純物導入量の安定性を取ることが可能な不純物拡散方法を得ることができる。
さらに、評価例3では、処理室内に供給される不純物ソースガス、例えば、三塩化ボロンガスに含まれたボロンが、シリコンダミーウエハDW(Si)の表面に吸着されて消費されてしまうことがない。このため、ノンドープポリシリコン膜3aへの、単位時間当たりのボロンドーズ量を増加させることができる、という利点についても同時に得ることができる。
・評価例4の結果
評価例4においては、評価例3の知見に基づき、評価例3に対して以下の考慮(1)、(2)をさらに施した。
評価例4においては、評価例3の知見に基づき、評価例3に対して以下の考慮(1)、(2)をさらに施した。
考慮(1) 評価例3においては、ボロンドーズ量の良好な面内均一性が得られることから、酸素ガスパージ無しでも良好な面内均一性を得ることはできないか。
考慮(2) 評価例3においては、単位時間当たりのボロンドーズ量を増加できることから、ボロン気相拡散処理時間を短縮することはできないか。
図14に、評価例4のプロセスレシピの一例を示す。
図14に示すように、評価例4においては、上記考慮(1)および考慮(2)を採用し、酸素ガスパージを省略し、ボロン気相拡散時間を20分に短縮としている。
なお、図14中の時刻t0〜t11は、図3を参照して説明した時刻t0〜t11に対応する。
図10に、評価例4の結果を示す。
図10に示すように、評価例4においても、評価例3と同様に、バッチ処理単位Run1〜Run5間で、ノンドープポリシリコン膜3aのボロンドーズ量は安定している。
具体的には、以下の通りである。
バッチ処理単位Run1: 1.53×1014atoms/cm2
バッチ処理単位Run2: 1.53×1014atoms/cm2
バッチ処理単位Run3: 1.45×1014atoms/cm2
バッチ処理単位Run4: 1.47×1014atoms/cm2
バッチ処理単位Run5: 1.47×1014atoms/cm2
また、ボロンドーズ量の面内均一性についても、1.1〜2.2%であり、酸素ガスパージが無くても、評価例3と同様に良好な面内均一性が得られている。
バッチ処理単位Run2: 1.53×1014atoms/cm2
バッチ処理単位Run3: 1.45×1014atoms/cm2
バッチ処理単位Run4: 1.47×1014atoms/cm2
バッチ処理単位Run5: 1.47×1014atoms/cm2
また、ボロンドーズ量の面内均一性についても、1.1〜2.2%であり、酸素ガスパージが無くても、評価例3と同様に良好な面内均一性が得られている。
もちろん、酸素ガスパージは不要ということではなく、さらに良好な面内均一性を得るために、評価例3のように酸素ガスパージを行なうことも可能である。
反対に、例えば、スループットを向上させるために、処理時間を短縮したい場合には、評価例4のように、酸素ガスパージを省略することが可能であることが評価例4によって実証された。つまり、酸素ガスパージを行うか否かは、適宜選択することが可能な事項である。
反対に、例えば、スループットを向上させるために、処理時間を短縮したい場合には、評価例4のように、酸素ガスパージを省略することが可能であることが評価例4によって実証された。つまり、酸素ガスパージを行うか否かは、適宜選択することが可能な事項である。
さらに、評価例4においては、気相拡散処理の条件を評価例1〜3の700℃、60分間に対し、700℃、20分間と気相拡散時間を1/3に短縮した。ボロンドーズ量であるが、評価例4においては1.45×1014atoms/cm2〜1.53×1014atoms/cm2であり、気相拡散時間を60分とした評価例1、2のバッチ処理単位Run1に対して同レベル以上の値が得られている。
このような評価例4であると、ボロンを気相拡散させる際、ダミーウエハDWとしてシリコン酸化物ダミーウエハDW(SiO2)を用いるので、評価例3と同様にノンドープポリシリコン膜3aのボロンドーズ量を、バッチ処理単位Run1〜Run5間で安定させることができる。
また、シリコン酸化物ダミーウエハDW(SiO2)を用いることで、酸素ガスパージを省略しても、ボロンドーズ量の良好な面内均一性を維持することができる。
さらに、シリコン酸化物ダミーウエハDW(SiO2)にはボロンが吸着しないので、ボロンがダミーウエハDWで消費されないので、単位時間あたりのボロンドーズ量を向上させることができる。
したがって、所望のボロンドーズ量とするための気相拡散時間を、シリコンダミーウエハDW(Si)を用いる評価例1、2に比較して短縮することができ、気相拡散処理のスループットを向上させることができる。さらに、上述した通り、酸素ガスパージを省略すると、よりスループットを向上させることも可能である。
(第2の実施形態)
第2の実施形態は、第1の実施形態に係る不純物拡散方法を実施することが可能な処理装置の例に関する。
第2の実施形態は、第1の実施形態に係る不純物拡散方法を実施することが可能な処理装置の例に関する。
図15は、第1の実施形態に係る不純物拡散方法を実施することが可能な縦型バッチ式熱処理装置の一例を概略的に示す断面図である。
図15に示すように、縦型バッチ式熱処理装置(以下熱処理装置という)100は、有天井で円筒状の外壁101を備えている。外壁101は、例えば、石英製であり、外壁101の内側を、複数の被処理体を収容し、複数の被処理体に対して一括して熱処理を施す処理室102とする。本例では、被処理体としてシリコンウエハのような半導体ウエハWを例示し、処理室102内において、半導体ウエハWに対し、一括した熱処理、本例では不純物の気相拡散処理が施される。不純物の一例は、第1の実施形態において説明したようにボロンである。また、半導体ウエハWは、第1の実施形態において説明したモニタウエハMWに対応する。
外壁101の下端は開口となっており、この開口には円筒状のマニホールド103が連結される。マニホールド103は、例えば、ステンレススチールである。外壁101の下端とマニホールド103の上端とは、Oリング等のシール部材104を介して連結される。マニホールド103の下端は開口となっており、この開口を介してウエハボートWBが処理室102の内部に挿入される。ウエハボートWBは、例えば、石英製であり、複数本の支柱105を有している。支柱105には、図示せぬ溝が形成されており、この溝により、複数枚の半導体ウエハWが、例えば、複数枚のシリコン酸化物ダミーウエハDW(SiO2)とともに一度に支持される。これにより、ウエハボートWBは、半導体ウエハWおよびシリコン酸化物ダミーウエハDW(SiO2)を、複数枚、例えば、50〜150枚を多段に載置することができる。
ウエハボートWBは、石英製の保温筒106を介してテーブル107の上に載置される。テーブル107は、例えば、ステンレススチール製の蓋部108を貫通する回転軸109上に支持される。蓋部108は、マニホールド103の下端の開口を開閉する。蓋部108の貫通部には、例えば、磁性流体シール110が設けられ、回転軸109を気密にシールしつつ回転可能に支持している。また、蓋部108の周辺部とマニホールド103の下端との間には、例えば、Oリングよりなるシール部材111が介設され、処理室102の内部のシール性を保持している。回転軸109は、例えば、ボートエレベータ等の昇降機構(図示せず)に支持されたアーム112の先端に取り付けられている。これにより、ウエハボートWBおよび蓋部108等は、一体的に鉛直方向に昇降されて処理室102に対して挿脱される。
外壁101の天井部には、排気管113が接続されている。排気管113は排気装置114に接続されている。排気装置114は図示せぬ真空ポンプ等を含んで構成され、熱処理に使用したガスを処理室102の内部から排気し、また、処理室102の内部の圧力を処理に適切な圧力となるように調節する。
外壁101の外側には、加熱装置115が、処理室102の周囲を取り囲むように設けられている。加熱装置115は、処理室102の内部の温度を処理に適切な温度となるように調節し、被処理体、本例では複数の半導体ウエハWを加熱する。
熱処理装置100は、処理室102の内部に、熱処理に使用するガスを供給する処理ガス供給機構130を有している。
本例の処理ガス供給機構130は、不純物ソースガス供給源131a、および不活性ガス供給源131bを含んでいる。不純物ソースガスは、本例では三塩化ボロン(BCl3)ガスが用いられている。また、不活性ガスには窒素(N2)ガスが用いられている。不純物ソースガスは、第1の実施形態で説明した気相拡散処理に用いられ、不活性ガスは、パージに用いられるパージガスや、また、気相拡散処理における希釈ガスとして用いられる。
不純物ソースガス供給源131aは、流量制御器(MFC)132aおよび開閉弁133aを介してガス供給口134aに接続されている。同様に、不活性ガス供給源131bは、流量制御器(MFC)132bおよび開閉弁133bを介してガス供給口134bに接続されている。ガス供給口134a、134bはそれぞれ、マニホールド103の側壁を水平方向に沿って貫通するように設けられ、供給されたガスを、マニホールド103上方にある処理室102の内部に向けて拡散させる。
熱処理装置100には、制御部150が接続されている。制御部150は、例えば、マイクロプロセッサ(コンピュータ)からなるプロセスコントローラ151を備えており、熱処理装置100の各構成部の制御は、プロセスコントローラ151が行う。プロセスコントローラ151には、ユーザーインターフェース152と、記憶部153とが接続されている。
ユーザーインターフェース152は、オペレータが熱処理装置100を管理するためにコマンドの入力操作等を行うためのタッチパネルディスプレイやキーボードなどを含む入力部、および熱処理装置100の稼働状況を可視化して表示するディスプレイなどを含む表示部を備えている。
記憶部153は、熱処理装置100で実行される各種処理をプロセスコントローラ151の制御にて実現するための制御プログラムや、熱処理装置100の各構成部に処理条件に応じた処理を実行させるためのプログラムを含んだ、いわゆるプロセスレシピが格納される。記憶媒体は、ハードディスクや半導体メモリであってもよいし、CD-ROM、DVD、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、プロセスレシピは、他の装置から、例えば専用回線を介して適宜伝送させるようにしてもよい。
プロセスレシピは、必要に応じてユーザーインターフェース152からのオペレータの指示等にて記憶部153から読み出され、読み出されたプロセスレシピに従った処理をプロセスコントローラ151が実行することで、熱処理装置100は、プロセスコントローラ151の制御のもと、要求された処理を実行する。本例では、熱処理装置100は、プロセスコントローラ151の制御のもと、上記第1の実施形態において説明した不純物拡散方法を実行する。本例においては、処理ガス供給機構130は、酸素ガス供給源を有していない。このため、図15に示す熱処理装置100は、第1の実施形態中の評価例4に従った処理を実行する。特に図示はしないが、処理ガス供給機構130に酸素ガス供給源を持たせると、第1の実施形態中の評価例3に従った処理を実行することができる。
上記第1の実施形態に係る不純物拡散方法は、例えば、図15に示すような縦型バッチ式熱処理装置100によって実施することができる。
以上、この発明を第1、第2の実施形態に従って説明したが、この発明は、上記第1、第2の実施形態に限定されることは無く、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。
例えば、上記第1の実施形態においては、処理条件を具体的に例示したが、処理条件は、上記具体的な例示に限られるものではなく、適宜変更が可能である。
また、上記第2の実施形態においては、縦型バッチ式熱処理装置を例示したが、第1の実施形態に係る不純物拡散方法は、縦型以外のバッチ式熱処理装置を用いて実施することも可能である。
また、上記第1の実施形態においては、不純物が拡散される被拡散部位、例えば、不純物を拡散させる膜としてノンドープポリシリコン膜3aを例示したが、不純物を拡散させる膜は、ノンドープアモルファスシリコン膜であってもよいし、ノンドープ単結晶シリコン膜であってもよい。
このように被拡散部位が、例えば、シリコンのような半導体材料であるときには、半導体材料の状態は、“アモルファス”および“結晶”のどちらの状態であってもよい。さらに、半導体材料の状態が“結晶”であるときには、その“結晶”は、“単結晶”であっても、“多結晶”であってもどちらでもよい。
また、被拡散部位は、ノンドープに限られるものでもなく、予め不純物が含有されていてもかまわない。この場合には、被拡散部位に対し、不純物を追加で拡散させることになる。
また、被拡散部位は、ノンドープポリシリコン膜3aのような膜に限られることはなく、被処理基板自体、例えば、半導体ウエハW(シリコン基板1)自体が被拡散部位となっていてもよい。
また、上記第1の実施形態においては、ダミーウエハDWとして、外表面が、シリコン酸化物膜で覆われているシリコン酸化物ダミーウエハDW(SiO2)を用いた。しかし、ダミーウエハDWは、その外表面がシリコン酸化物膜で覆われているものに限られるものではない。ダミーウエハDWとしては、その外表面が、ボロンを吸着しない性質を持つ膜で覆われているものであれば、上記第1の実施形態で述べた利点と同様の利点を得ることができる。つまり、ボロンの気相拡散に際し、ダミーウエハDWを使用したとしても、バッチ処理単位間で不純物導入量の安定性を取ることができる。
ボロンを吸着しない性質を持つ膜を構成することが可能な物質としては、上記第1の実施形態で述べた酸化物の他、例えば、窒化物を挙げることができる。
酸化物の例としては、上記第1の実施形態で述べたシリコンの酸化物の他、例えば、金属の酸化物を挙げることができる。
窒化物の例としては、シリコンの窒化物を挙げることができる。
窒化物の例としては、シリコンの窒化物を挙げることができる。
さらに、ダミーウエハDWの基板として、第1の実施形態においては、シリコン基板10を用いたが、シリコン基板10の他、SiC基板や化合物半導体基板なども用いることができる。この場合、SiC基板や化合物半導体基板などのシリコン以外の基板の外表面は、ボロンを吸着しない性質を持つ膜で覆っておく。そのためには、例えば、シリコン以外の基板の外表面上に、CVDシリコン酸化物やCVD金属酸化物などの酸化物、あるいはCVDシリコン窒化物などの窒化物を堆積する。このようにして、シリコン以外の基板の外表面を、ボロンを吸着しない性質を持つ膜で覆えばよい。
また、ダミーウエハDWとして、石英基板を用いることも可能である。図16に石英基板を用いたダミーウエハDW(Quartz)の一例を示す。石英はシリコンの酸化物である。このため、図16に示すように、石英基板20の外表面は、ボロンを吸着しない性質を持つ物質になっている。したがって、石英基板20を用いたダミーウエハDW(Quartz)においては、その該表面を、必ずしもボロンを吸着しない性質を持つ膜で覆う必要はない。
このようにダミーウエハDWは、その外表面を、ボロンを吸着しない性質を持つ膜で覆うばかりでなく、その全体を、例えば、ダミーウエハDW(Quartz)が持つ石英基板20のように、ボロンを吸着しない性質を持つ物質としてもよい。
また、上記第2の実施形態おいて説明した熱処理装置であるが、熱処理装置においては、処理室内の構成材料、代表例としては、外壁101に対応するプロセスチューブ、ウエハボートWB、保温筒106などを石英製とする他、処理室内の構成材料のうち、処理室の内部に露呈される外表面を、シリコン酸化物や金属酸化物などの酸化物、又はシリコン窒化物などの窒化物で覆っておくことが好ましい。処理室内の構成材料を上記酸化物で覆っておくことで、処理室内の構成材料に起因したオートドーピングを抑制することができ、バッチ処理単位間での不純物導入量の安定性を、さらに向上させることが可能となる。
その他、この発明はその要旨を逸脱しない範囲で様々に変形することができる。
その他、この発明はその要旨を逸脱しない範囲で様々に変形することができる。
1…シリコン基板、2…シリコン酸化物膜、3…ノンドープアモルファスシリコン膜、3a…ノンドープポリシリコン膜、10…シリコン基板、11…ノンドープアモルファスシリコン膜、12…シリコン酸化物膜、WB…ウエハボート、MW…モニタウエハ、DW(SiO2)…シリコン酸化物ダミーウエハ、W…半導体ウエハ。
Claims (12)
- ダミーの被処理基板を使用しつつ、被処理基板が有する被拡散部位に対し、不純物を気相拡散させる不純物拡散方法であって、
(1) 基板載置治具に、前記被処理基板および前記ダミーの被処理基板を載置する工程と、
(2) 前記被処理基板および前記ダミーの被処理基板が載置された前記基板載置治具を、処理装置の処理室に収容する工程と、
(3) 前記基板載置治具が収容された処理室内において、前記被処理基板の前記被拡散部位に対し、不純物を気相拡散させる工程とを具備し、
前記(3)工程において、前記気相拡散させる不純物がボロンであるとき、前記ダミーの被処理基板として、前記ダミーの被処理基板の外表面が、ボロンを吸着しない性質を持つ物質であるものを使用することを特徴とする不純物拡散方法。 - 前記(1)工程から前記(3)工程までを、バッチ処理単位の複数の被処理基板で行った後、
次のバッチ処理単位の複数の被処理基板に対して前記(1)工程から前記(3)工程まで行う際、前記ダミーの被処理基板は入れ換えないことを特徴とする請求項1に記載の不純物拡散方法。 - 前記(3)工程の後、酸素ガスパージを行うことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の不純物拡散方法。
- 前記(3)工程の後、酸素ガスパージを行わずに処理を終了することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の不純物拡散方法。
- 前記ボロンを吸着しない性質を持つ物質は、
酸化物
窒化物
のいずれかであることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の不純物拡散方法。 - 前記酸化物は、
シリコンの酸化物
金属の酸化物
のいずれかから選ばれることを特徴とする請求項5に記載の不純物拡散方法。 - 前記窒化物は、
シリコンの窒化物
であることを特徴とする請求項5に記載の不純物拡散方法。 - 前記ダミーの被処理基板は、石英であることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の不純物拡散方法。
- 前記被処理基板の前記被拡散部位が半導体材料であり、前記(3)工程において、前記ボロンが前記半導体材料に気相拡散されることを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の不純物拡散方法。
- 前記半導体材料の状態は、
アモルファス
結晶
のいずれかの状態であることを特徴とする請求項9に記載の不純物拡散方法。 - 前記半導体材料の状態が前記結晶であるとき、前記結晶は、
単結晶
多結晶
のいずれかの状態であることを特徴とする請求項10に記載の不純物拡散方法。 - 前記気相拡散に使用される不純物ソースガスが、三塩化ボロンガスであることを特徴とする請求項1から請求項11のいずれか一項に記載の不純物拡散方法。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013101309A JP2014045168A (ja) | 2012-07-30 | 2013-05-13 | 不純物拡散方法 |
KR1020130089723A KR20140016193A (ko) | 2012-07-30 | 2013-07-29 | 불순물 확산 방법 |
CN201310325943.7A CN103578939A (zh) | 2012-07-30 | 2013-07-30 | 杂质扩散方法 |
US13/954,472 US9478423B2 (en) | 2012-07-30 | 2013-07-30 | Method of vapor-diffusing impurities |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012168724 | 2012-07-30 | ||
JP2012168724 | 2012-07-30 | ||
JP2013101309A JP2014045168A (ja) | 2012-07-30 | 2013-05-13 | 不純物拡散方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014045168A true JP2014045168A (ja) | 2014-03-13 |
Family
ID=49995293
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013101309A Pending JP2014045168A (ja) | 2012-07-30 | 2013-05-13 | 不純物拡散方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9478423B2 (ja) |
JP (1) | JP2014045168A (ja) |
KR (1) | KR20140016193A (ja) |
CN (1) | CN103578939A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012069738A (ja) * | 2010-09-24 | 2012-04-05 | Lapis Semiconductor Co Ltd | 半導体素子の製造方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1131639A (ja) * | 1997-07-10 | 1999-02-02 | Kokusai Electric Co Ltd | 半導体製造装置 |
JP2004022919A (ja) * | 2002-06-19 | 2004-01-22 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 半導体装置の製造方法 |
JP2006024758A (ja) * | 2004-07-08 | 2006-01-26 | Denso Corp | 半導体装置の製造方法および半導体装置 |
JP2012069738A (ja) * | 2010-09-24 | 2012-04-05 | Lapis Semiconductor Co Ltd | 半導体素子の製造方法 |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4381213A (en) * | 1980-12-15 | 1983-04-26 | Motorola, Inc. | Partial vacuum boron diffusion process |
US5268062A (en) * | 1990-03-05 | 1993-12-07 | Northrop Corporation | Method and apparatus for carbon coating and boron-doped carbon coating a porous refractory substrate |
JPH1140570A (ja) * | 1997-07-17 | 1999-02-12 | Toshiba Microelectron Corp | 半導体汚染基板の製造装置及び製造方法 |
JPH1187250A (ja) | 1997-09-01 | 1999-03-30 | Inotetsuku Kk | 気相成長装置 |
JP3152215B2 (ja) | 1998-09-07 | 2001-04-03 | 日本電気株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
US6548378B1 (en) | 1998-12-17 | 2003-04-15 | Vishay Semiconductor Itzehoe Gmbh | Method of boron doping wafers using a vertical oven system |
JP4232307B2 (ja) | 1999-03-23 | 2009-03-04 | 東京エレクトロン株式会社 | バッチ式熱処理装置の運用方法 |
US6863733B1 (en) * | 1999-07-15 | 2005-03-08 | Nec Corporation | Apparatus for fabricating thin-film semiconductor device |
WO2003058644A2 (en) * | 2001-10-11 | 2003-07-17 | Arizona Board Of Regents | Superhard dielectric compounds and methods of preparation |
KR100718180B1 (ko) * | 2004-03-29 | 2007-05-15 | 가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키 | 반도체 장치의 제조 방법 및 기판 처리 장치 |
JP2011059021A (ja) * | 2009-09-11 | 2011-03-24 | Tokyo Electron Ltd | 基板検査装置及び基板検査装置における位置合わせ方法 |
DE102010006725B4 (de) | 2010-02-03 | 2016-03-03 | Siltronic Ag | Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterscheibe aus Silizium mit einer epitaktisch abgeschiedenen Schicht |
JP5314664B2 (ja) * | 2010-12-24 | 2013-10-16 | 東京エレクトロン株式会社 | 物理量計測装置及び物理量計測方法 |
-
2013
- 2013-05-13 JP JP2013101309A patent/JP2014045168A/ja active Pending
- 2013-07-29 KR KR1020130089723A patent/KR20140016193A/ko not_active Application Discontinuation
- 2013-07-30 US US13/954,472 patent/US9478423B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2013-07-30 CN CN201310325943.7A patent/CN103578939A/zh active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1131639A (ja) * | 1997-07-10 | 1999-02-02 | Kokusai Electric Co Ltd | 半導体製造装置 |
JP2004022919A (ja) * | 2002-06-19 | 2004-01-22 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 半導体装置の製造方法 |
JP2006024758A (ja) * | 2004-07-08 | 2006-01-26 | Denso Corp | 半導体装置の製造方法および半導体装置 |
JP2012069738A (ja) * | 2010-09-24 | 2012-04-05 | Lapis Semiconductor Co Ltd | 半導体素子の製造方法 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012069738A (ja) * | 2010-09-24 | 2012-04-05 | Lapis Semiconductor Co Ltd | 半導体素子の製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN103578939A (zh) | 2014-02-12 |
US20140030879A1 (en) | 2014-01-30 |
KR20140016193A (ko) | 2014-02-07 |
US9478423B2 (en) | 2016-10-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6267080B2 (ja) | シリコン窒化物膜の成膜方法および成膜装置 | |
JP5661262B2 (ja) | 成膜方法および成膜装置 | |
JP5202372B2 (ja) | 成膜装置のメタル汚染低減方法、半導体装置の製造方法、記憶媒体及び成膜装置 | |
JP5692842B2 (ja) | 半導体装置の製造方法及び基板処理装置 | |
US8871655B2 (en) | Method of forming silicon oxycarbonitride film | |
JP5693348B2 (ja) | 成膜方法および成膜装置 | |
US7691208B2 (en) | Cleaning method | |
JP5902073B2 (ja) | 半導体装置の製造方法、基板処理方法及び基板処理装置 | |
JP2008258595A (ja) | 基板処理装置 | |
JP2011135044A (ja) | 成膜方法および成膜装置 | |
US20110281443A1 (en) | Film formation method and film formation apparatus | |
JP2013206989A (ja) | ボロン含有シリコン酸炭窒化膜の形成方法およびシリコン酸炭窒化膜の形成方法 | |
US20150275356A1 (en) | Cleaning method of apparatus for forming amorphous silicon film, and method and apparatus for forming amorphous silicon film | |
JP2013179321A (ja) | 成膜方法および成膜装置 | |
JP6340251B2 (ja) | SiCN膜の成膜方法 | |
JP6076615B2 (ja) | 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 | |
JP2014045168A (ja) | 不純物拡散方法 | |
JP5201934B2 (ja) | 基板処理装置のメタル汚染低減方法 | |
JP2016178224A (ja) | シリコン窒化膜の形成方法、および、シリコン窒化膜の形成装置 | |
JP5457287B2 (ja) | 基板処理装置、基板処理方法及び半導体デバイスの製造方法 | |
JP6211941B2 (ja) | 成膜方法および成膜装置 | |
JP6340332B2 (ja) | 薄膜形成方法、および、薄膜形成装置 | |
JP6211973B2 (ja) | 成膜装置 | |
JP2014064039A (ja) | 成膜方法および成膜装置 | |
JP2012209411A (ja) | 薄膜形成装置の洗浄方法、薄膜形成方法及び薄膜形成装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20141205 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20151215 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160126 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20160906 |