JP3282265B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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Description
行われる不純物を拡散する工程を備えた半導体装置の製
造方法に関するものである。
一例として、イオン注入によって、シリコン基板に不純
物として例えばホウ素を導入し、さらに熱処理を行っ
て、導入したホウ素を拡散して高濃度P型不純物層を形
成する方法が提案されている。この方法では、イオン注
入した領域に結晶欠陥等の欠陥が生じるため、その部分
で接合リークが発生する。そこで、上記欠陥を発生しな
くするために、高濃度BSG膜〔例えばホウ素の濃度が
4.5w%の膜〕を拡散のソース源として用いて、拡散
処理を行う方法が提案されている。
を図6により説明する。図6の(1)に示すように、通
常の酸化法によって、シリコン基板61の表面に酸化膜
62を形成する。次いで、通常のホトリソグラフィー技
術とエッチングとによって、シリコン基板61の拡散層
を形成しようとする領域63上の酸化膜62(2点鎖線
で示す部分)を除去する。その後、例えば化学的気相成
長法によって、高濃度BSG膜64を成膜する。この高
濃度BSG膜64は、例えばホウ素を4.5w%含む。
窒素雰囲気中で、高温拡散処理を行い、高濃度BSG膜
64中のホウ素をシリコン基板61の上層に拡散して、
高濃度のホウ素拡散層65を形成する。このときの拡散
温度は、例えば1200℃に設定される。上記拡散処理
では、シリコン基板61の裏面に窒化膜66が形成され
る。
濃度BSG膜を用いる拡散処理を酸素雰囲気中で行った
場合には、シリコン基板と高濃度BSG膜との界面に酸
化膜が成長し、その酸化膜がホウ素の拡散の妨げにな
る。また窒素雰囲気中で上記拡散処理を行った場合に
は、シリコン基板と高濃度BSG膜との界面にホウ素が
析出し、シリコン基板の表面が親水性になる。この状態
で、例えばウェット処理を行った場合には、親水性にな
った面は異物を付着し易くなっているので、シリコン基
板に異物が付着して、当該シリコン基板の清浄度を低下
させる。また熱処理を行った場合には、ホウ素によるア
ウトディフュージョンが発生し、シリコン基板がホウ素
に汚染される。さらにシリコン基板の裏面側には窒化膜
が形成されるので、例えばウェット処理中に上記窒化膜
が剥離して、塵埃の原因になる。上記課題は全て歩留り
を低下させることになる。
ィフュージョンの発生がないように不純物の拡散を行う
半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
成するためになされた半導体装置の製造方法である。す
なわち、第1の工程で、シリコン系基板の被拡散領域の
表面を除く当該シリコン系基板の表面に拡散防止マスク
を形成した後、少なくとも被拡散領域の表面に不純物を
含む膜を成膜し、第2の工程で、少なくとも被拡散領域
の表層に前記拡散防止マスクより厚さが薄い酸化膜を形
成する。その後第3の工程で、熱拡散処理によって、不
純物を含む膜中の不純物を薄い酸化膜を通して被拡散領
域中に拡散して不純物拡散層を形成し、その後、第4の
工程で前記シリコン系基板をウエット処理する半導体装
置の製造方法である。または第1の工程を行った後、第
2の工程で、被拡散領域の表層と当該シリコン系基板の
裏面とに前記拡散防止マスクより厚さが薄い酸化膜を形
成し、その後第3の工程を行う半導体装置の製造方法で
ある。
性な気体雰囲気中で、900℃以下の酸化可能な温度で
行い、上記熱拡散処理は、不活性な気体雰囲気中で、1
050℃以上1250℃以下の温度範囲の任意の温度で
行う。
散領域の表面を除く当該シリコン系基板の表面に拡散防
止マスクを形成した後、少なくとも被拡散領域の表面に
前記拡散防止マスクより厚さ薄い酸化膜を形成し、第2
の工程で、少なくとも薄い酸化膜の表面に不純物を含む
膜を成膜する。その後第3の工程で、熱拡散処理によっ
て、不純物を含む膜中の不純物を薄い酸化膜を通して被
拡散領域中に拡散して不純物拡散層を形成し、その後、
第4の工程で前記シリコン系基板をウエット処理する半
導体装置の製造方法である。あるいは第1の工程で、シ
リコン系基板の被拡散領域の表面を除く当該シリコン系
基板の表面に拡散防止マスクを形成した後、被拡散領域
の表層と当該シリコン系基板の裏面とに前記拡散防止マ
スクより厚さが薄い酸化膜を形成し、その後第2の工程
と第3の工程とを行う。
化膜を1nm以上〜10nm以下の厚さに形成する。
行う前に、被拡散領域の表面に拡散防止マスクより厚さ
が薄い酸化膜を形成したことにより、被拡散領域として
例えばシリコン基板と不純物を含む膜として例えばBS
G膜との界面にホウ素が析出しなくなる。この結果、被
拡散領域の表面の疎水性が保たれる。またシリコン系基
板の裏面に薄い酸化膜を形成したことにより、熱拡散処
理時にシリコン系基板の裏面に窒化シリコン膜が形成さ
れない。さらに薄い酸化膜を1nm〜10nmの厚さに
形成したことにより、熱拡散処理時に、薄い酸化膜によ
って阻まれることなく不純物を含む膜より被拡散領域に
不純物が拡散するとともに、シリコン系基板の裏面には
窒化シリコン膜が形成されない。
より説明する。図1の(1)に示すように、第1の工程
では、例えば通常の化学的気相成長法によって、シリコ
ン系基板11の表面に酸化シリコン膜12を形成する。
次いで通常のホトリソグラフィー技術とエッチングとに
よって、被拡散領域13上の酸化シリコン膜12(2点
鎖線で示す部分)を除去して、残した酸化シリコン膜1
2で拡散防止マスク14を形成する。その後、通常の化
学的気相成長法によって、少なくとも被拡散領域13の
表面に、例えばホウ素を4.5w%含む高濃度のホウ素
シリケートガラス(BSG)よりなる不純物を含む膜1
5を成膜する。この不純物を含む膜15は、ホウ素シリ
ケートガラスの他に、例えば、リンシリケートガラス
(PSG)またはホウ素リンシリケートガラス(BPS
G)等のホウ素やリン等の不純物を含む酸化シリコンを
用いることも可能である。また上記シリコン系基板11
は、例えば単結晶シリコンまたは多結晶シリコンあるい
はそれらに不純物を含ませたものよりなる。
工程を行う。この工程では、酸素を含む窒素雰囲気中で
熱酸化処理することにより、少なくとも被拡散領域13
の表層に薄い酸化膜16を形成する。このとき、当該シ
リコン系基板11の裏面にも薄い酸化膜17を形成する
ことも可能である。上記各薄い酸化膜16,17は、例
えば1nm〜10nmの膜厚に形成する。
囲気中における熱拡散処理によって、不純物を含む膜1
5中の不純物(図示せず)を薄い酸化膜16を通して被
拡散領域13中に拡散して、不純物拡散層18を形成す
る。
行う前に、被拡散領域13の表面に薄い酸化膜16を形
成したことにより、被拡散領域13と不純物を含む膜1
5との界面に、例えばホウ素が析出しなくなる。この結
果、被拡散領域13の表面の疎水性が保たれる。またシ
リコン系基板11の裏面に薄い酸化膜17を形成したこ
とにより、熱拡散処理時にシリコン系基板11の裏面に
窒化シリコン膜が形成されない。
ばエッチングによって、不純物を含む膜15(2点鎖線
で示す部分)と拡散防止膜14(1点鎖線で示す部分)
と薄い酸化膜16,17(破線で示す部分)とを除去す
る。
理シーケンス制御を、図2により説明する。図では、縦
軸に処理温度を示し、横軸に処理時間を示す。まず図に
示すように、熱酸化処理21では、シリコン系基板(図
示せず)を拡散装置(図示せず)に挿入する際に、例え
ば酸素を含む窒素雰囲気にて、以下の条件で、図1で説
明した薄い酸化膜(16),(17)を形成する。この
条件は、例えば酸化雰囲気を、流量が0.50dm3 /
分の酸素と流量が6.0dm3/分の窒素との混合ガス
雰囲気とし、雰囲気の温度を900℃に設定する。また
酸化時間は、薄い酸化膜(16)が1nm〜10nmの
厚さに形成されるまでの時間とする。
0℃以下でかつ薄い酸化膜(16),(17)が形成さ
れる温度であればい。もし900℃を越える温度で行っ
た場合には、不純物を含む膜(15)より不純物の拡散
が進行し、このとき、被拡散領域13と不純物を含む膜
(15)との間に不純物(例えばホウ素)の析出が起き
る。
定の膜厚に形成された後、雰囲気を窒素雰囲気にし、温
度上昇期間22を経て、熱拡散処理23を行う。この熱
拡散処理23では、例えば窒素の流量を6.0dm3 /
分に設定する。また雰囲気の温度を例えば1200℃に
設定する。そして不純物拡散層(18)が所定の深さに
達するまで、熱拡散処理23を行う。その後不純物拡散
層(18)が所定の深さに達してから、冷却期間24に
移行して、熱拡散処理23を終了させる。この冷却期間
24では、温度を例えば900℃に低下させる。
50℃以上1250℃以下の温度範囲の任意の温度で行
えばよい。例えば1050℃より低い温度で行った場合
には、拡散がほとんど起こらない。また1250℃を越
える温度では、シリコン系基板(11)が軟化して変形
するという課題を生じる。
て、図3に示す不純物拡散層の表面比抵抗と薄い酸化膜
の膜厚との関係図により説明する。図では縦軸に不純物
拡散層の表面比抵抗ρsを示し、横軸に薄い酸化膜の膜
厚tを示す。
厚が10nmを越えると、不純物拡散層(18)の表面
比抵抗ρsの値は急に高くなる。その原因は、熱拡散処
理において、薄い酸化膜(16)が拡散マスクとして作
用するので、不純物が被拡散領域(13)に十分に拡散
されないためである。
りも薄い場合には、熱拡散処理22のときに、シリコン
系基板(11)の裏面に窒化シリコン膜が形成されてし
まう。したがって、各薄い酸化膜(16),(17)を
同時に形成した場合には、当該各薄い酸化膜(16),
(17)は、1nm〜10nmの膜厚に形成されなけれ
ばならない。
を1nm〜10nmの厚さに形成することにより、熱拡
散処理22のときに、薄い酸化膜(16)によって阻ま
れることなく不純物を含む膜(15)より被拡散領域
(13)に不純物が拡散するとともに、シリコン系基板
(11)の裏面には窒化シリコン膜が形成されない。
より説明する。なお図において、上記第1の実施例で説
明したと同様の構成部品には同一符号を付す。図4の
(1)に示すように、第1の実施例で説明したと同様に
して、シリコン系基板11の被拡散領域13の表面を除
く当該シリコン系基板11の表面に拡散防止マスク14
を形成する。その後、例えば熱酸化処理によって、少な
くとも被拡散領域13の表面に薄い酸化膜16を形成す
る。このとき、同時にシリコン系基板11の裏面にも、
薄い酸化膜17を形成する。上記各薄い酸化膜16,1
7は1nm以上〜10nm以下の膜厚に形成される。
実施例で説明したと同様にして、薄い酸化膜16の表面
を含む拡散防止マスク14の表面に不純物を含む膜15
を成膜する。
実施例で説明したと同様にして、熱拡散処理によって、
不純物を含む膜15中の不純物(図示せず)を薄い酸化
膜16を通して被拡散領域13中に拡散して不純物拡散
層18を形成する。
理のシーケンス制御を、図5により説明する。図では、
縦軸に処理温度を示し、横軸に処理時間を示す。まず図
に示すように、シリコン系基板(11)を拡散装置(図
示せず)に挿入するローディング期間31では、例えば
流量が6.0dm3 /分の窒素雰囲気とし、その雰囲気
の温度を900℃に設定する。
昇期間32を経て、雰囲気の温度を例えば1200℃に
する。この状態で熱拡散処理33を行う。そして不純物
拡散層(18)が所定の深さに達してから、冷却期間3
4に移行して、熱拡散処理33を終了させる。この冷却
期間34では、温度を例えば900℃に低下させる。上
記熱拡散処理33の温度は、第1の実施例で説明したと
同様に、1050℃以上1250℃以下の温度範囲の任
意の温度で行えばよい。
熱拡散処理を行う前に、被拡散領域の表面に拡散防止マ
スクより厚さが薄い酸化膜を形成したことにより、被拡
散領域と不純物を含む膜との界面に不純物が析出しなく
なる。この結果、被拡散領域の表面の疎水性が保たれる
ので、その後、洗浄処理を行った場合に、シリコン系基
板に塵埃が付着しにくくなる。よって、シリコン系基板
の清浄度が保持できる。またシリコン系基板の裏面に薄
い酸化膜を形成したことにより、熱拡散処理時にシリコ
ン系基板の裏面に窒化シリコン膜が形成されない。この
ため、後工程において、窒化シリコン膜の離脱による汚
染が防げる。また不純物のアウトディフュージョンを防
ぐことができるので、シリコン系基板の電気的特性の向
上が図れる。
である。
との関係図である。
制御の説明図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 シリコン系基板の被拡散領域の表面を除
く当該シリコン系基板の表面に拡散防止マスクを形成し
た後、少なくとも前記被拡散領域の表面に不純物を含む
膜を成膜する第1の工程と、 少なくとも前記被拡散領域の表層に前記拡散防止マスク
より厚さが薄い酸化膜を形成する第2の工程と、 熱拡散処理によって、前記不純物を含む膜中の不純物を
前記薄い酸化膜を通して前記被拡散領域中に拡散し、不
純物拡散層を形成する第3の工程と、 前記第3の工程後、前記シリコン系基板をウエット処理
する第4の工程と を行うことを特徴とする半導体装置の
製造方法。 - 【請求項2】 請求項1記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 前記第1の工程を行った後、前記第2の工程で、前記被
拡散領域の表層と当該シリコン系基板の裏面とに前記拡
散防止マスクより厚さが薄い酸化膜を形成し、 その後前記第3の工程を行うことを特徴とする半導体装
置の製造方法。 - 【請求項3】 シリコン系基板の被拡散領域の表面を除
く当該シリコン系基板の表面に拡散防止マスクを形成し
た後、少なくとも前記被拡散領域の表面に不純物を含む
膜を成膜する第1の工程と、 熱酸化処理を、酸素を含む不活性な気体雰囲気中でかつ
900℃以下の酸化可能な温度で行って、少なくとも前
記被拡散領域の表層に薄い酸化膜を形成する第2の工程
と、 熱拡散処理を不活性な気体雰囲気中でかつ1050℃以
上1250℃以下の温度範囲の任意の温度で行って、前
記不純物を含む膜中の不純物を前記薄い酸化膜を通して
前記被拡散領域中に拡散し、不純物拡散層を形成する第
3の工程とを行うことを特徴とする半導体装置の製造方
法。 - 【請求項4】 シリコン系基板の被拡散領域の表面を除
く当該シリコン系基板の表面に拡散防止マスクを形成し
た後、少なくとも前記被拡散領域の表面に前記拡散防止
マスクより厚さが薄い酸化膜を形成する第1の工程と、 少なくとも前記薄い酸化膜の表面に不純物を含む膜を成
膜する第2の工程と、 熱拡散処理によって、前記不純物を含む膜中の不純物を
前記薄い酸化膜を通して前記被拡散領域中に拡散し、不
純物拡散層を形成する第3の工程と、 前記第3の工程後、前記シリコン系基板をウエット処理
する第4の工程と を行うことを特徴とする半導体装置の
製造方法。 - 【請求項5】 請求項4記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 前記第1の工程で、シリコン系基板の被拡散領域の表面
を除く当該シリコン系基板の表面に拡散防止マスクを形
成した後、前記被拡散領域の表層と当該シリコン系基板
の裏面とに前記拡散防止マスクより厚さが薄い酸化膜を
形成し、その後前記第2の工程と前記第3の工程とを行
うことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項6】 請求項1〜請求項5のうちのいずれか1
項に記載の半導体装置の製造方法において、 前記薄い酸化膜を1nm以上〜10nm以下の膜厚に形
成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 |
---|---|---|---|
JP02197293A JP3282265B2 (ja) | 1993-01-14 | 1993-01-14 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP02197293A JP3282265B2 (ja) | 1993-01-14 | 1993-01-14 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06216059A JPH06216059A (ja) | 1994-08-05 |
JP3282265B2 true JP3282265B2 (ja) | 2002-05-13 |
Family
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP02197293A Expired - Fee Related JP3282265B2 (ja) | 1993-01-14 | 1993-01-14 | 半導体装置の製造方法 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP3282265B2 (ja) |
-
1993
- 1993-01-14 JP JP02197293A patent/JP3282265B2/ja not_active Expired - Fee Related
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