JP3441653B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は，フィルム状拡散ソ
ースを用いてウェハに不純物を拡散して，半導体層を形
成させる半導体装置の製造方法に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】フィルム状拡散ソースを用いてウェハに
不純物を拡散して，半導体層を形成させる半導体装置の
製造方法（以下フィルム拡散法という）は，Ｐ型不純物
とＮ型不純物とを同時に拡散できる利点を有している
が，拡散後，ウェハに残さが残りこの残さを除く必要が
ある。 【０００３】フィルム拡散法を用いてダイオードと形成
させる場合，例えば図２のようにＮ型で低濃度のウェハ
４１の上にＰ型で高濃度のフィルム状拡散ソース４２を
搭載し，このフィルム状拡散ソース４２の上にＮ型で低
濃度のウェハ４３を搭載する。さらに，このウェハ４３
の上にＮ型で高濃度のフィルム状拡散ソース４４を搭載
する。このフィルム状拡散ソース４４の上に，Ｎ型で低
濃度のウェハ４５を搭載する。さらに，このウェハ４５
の上にＰ型で高濃度のフィルム状拡散ソース４６を搭載
し，このフィルム状拡散ソース４６の上にＮ型で低濃度
のウェハ４７を搭載する。さらにこのウェハ４７の上に
Ｎ型で高濃度のフィルム状拡散ソース４８を搭載し，こ
のフィルム状拡散ソース４８の上にＮ型で低濃度のＮ型
のウェハー４９を搭載する。 【０００４】このようにウェハとフィルム状拡散ソース
を重ねたブロックは，拡散炉に入れられ，高温，例えば
１２５０℃で９０分拡散される。例えば下から３段目の
ウェハ４５は，図３に示すように低濃度のＮ型の半導体
基板４５ａの下側に高濃度のＮ型半導体層４５ｂが形成
し，上側には高濃度のＰ型半導体層４５ｃが形成され
る。 さらに，Ｎ＋半導体層４５ｂの下部には非常に高
濃度のＮ＋＋半導体層４５ｄと，Ｐ＋半導体層４５ｃの
上部に非常に高濃度のＰ＋＋半導体層４５ｅが約数μｍ
で形成されている。 【０００５】フィルム状拡散ソースの拡散後，フィルム
状拡散ソースは，フィルム残さとしてウェハとウェハと
の間に残っている。このため，図４の１に示すように，
ウェハのブロックをフッ酸に，例えば約２４時間浸漬さ
せると，フィルム残さが除かれる。この時，ウェハとウ
ェハとの間に上記フッ酸が残り，隣り合うウェハが貼り
付いた状態となっている。このため，図４の２に示すよ
うに，水中で超音波放射しつつ洗浄を行い，図４の３に
示すように手作業により隣り合うウェハを分離させてい
る。 【０００６】このようにして形成されたウェハは，図３
に示すように，Ｎ＋＋半導体層４５ｄの下部及びＰ＋＋
半導体層４５ｅの上部には，それぞれフィルムの有機物
を含み，半導体特性に供しない不純物層４５ｆと４５ｇ
が形成されている。このため，図４の４で示すように弱
酸を用いて半導体特性を供しない薄い不純物層４５ｆ，
４５ｇを含み，半導体層４５ｄ，４５ｅをシリコンエッ
チングする。これにより，不純物層４５ｆと非常に高濃
度のＮ＋＋半導体層４５ｄとは，高濃度のＮ型半導体層
４５ｂから浮き上がった状態の被膜となっている。ま
た，不純物層４５ｇと非常に高濃度のＰ＋＋半導体層４
５ｅとは，高濃度のＰ型半導体層４５ｃから浮き上がっ
た状態の被膜となっている。このシリコンエッチング
後，図４の５で示すように洗浄を行う。 【０００７】シリコンエッチングされ洗浄されたウェハ
のＮ＋半導体層４５ｂの下部と，Ｐ＋半導体層４５ｃの
上部に薄い皮膜が形成されており，この被膜は図４の６
に示すようにスクラブされて除かれ，さらに図４の７に
示すように洗浄される。この後，図４の８に示すように
ウェハはドライブ拡散され，所定のウェハが得られる。 【０００８】 【発明が解決しようとする課題】ところが，スクラブは
ウェハ一枚一枚行われるため，作業工数のかかる工程で
あった。また，不純物層４５ｆ，４５ｇの除去精度は，
図４の４のシリコンエッチング時のエッチング量に大き
く影響されるため，エッチング量の管理が必要である。
このエッチング量の管理は非常に難しく，工程の安定が
困難であった。 【０００９】 【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は，低濃度のウェハと高濃度のフィルム状拡散ソ
ースとを積み重ねて加熱する拡散工程と，上記拡散後フ
ッ酸により上記フィルム拡散ソースのフィルム残さを除
き，上記ウェハを分離する工程と，上記ウェハを分離
後，低温で酸化しウェハの表面に酸化膜を形成する工程
と，上記酸化膜形成後希フッ酸により上記酸化膜を除去
する工程と，上記酸化膜除去後シリコンエッチングする
エッチング工程と，エッチング後ドライブ拡散する工程
からなるものである。 【００１０】低濃度のウェハと，高濃度のフィルム状拡
散ソースとを積み重ねて加熱し，フィルム状拡散ソース
から不純物をウェハに拡散する。拡散後，フィルム状拡
散ソースのフィルム残さを取り除き，ウェハを一枚一枚
に分離する。分離後各ウェハを低温で酸化し，ウェハの
表面に酸化膜を形成する。酸化膜形成後希フッ酸により
酸化膜とともにウェハ表面の不純物層を除去する。酸化
膜を除去後ウェハ表面の非常に高濃度に拡散された半導
体層をエッチングにより除去する。さらにエッチング後
ドライブ拡散し安定したウェハの半導体装置を得る。 【００１１】 【発明の実施の形態】本発明を，その実施の形態を示し
た図１に基づいて説明する。図１において，図４と異な
る点は，従来の図４のものはＮ＋半導体層４５ｂの下部
に形成された薄い被膜と，Ｐ＋半導体層４５ｃの上部に
形成された薄い被覆をシリコンエッチング後にスクラブ
によって除かれていたのに対し，図１のものは各ウェハ
を分離した後，低温でＮ＋半導体層４５ｂの下部及びＰ
＋半導体層４５ｃの上部まで酸化膜を形成し，この酸化
膜とともに不純物を希フッ酸により除くものである。 【００１２】すなわち，図２に示すように，ウェハと高
濃度のＮ型フィルム状拡散ソースと，ウェハと高濃度の
Ｐ型フィルム状拡散ソースとを交互に重ねたブロック
を，図１の１に示すように高温，例えば１２５０℃で９
０分拡散する。拡散後，図１の２に示すようにブロック
をフッ酸に，例えば２４時間浸漬させると，フィルム状
拡散ソースの残さが除かれる。さらに図１の３に示すよ
うに，純水中で超音波照射しつつ洗浄を行い，手作業に
より隣り合うウェハ同志を一枚一枚を分離させる。この
時，例えば図３に示すように中央の低濃度のＮ型半導体
層４５ａと，その下側に高濃度のＮ＋型半導体層４５ｂ
が形成され，Ｎ型半導体層４５ａの上側に高濃度のＰ＋
型半導体層４５ｃが形成される。さらにＮ＋半導体層４
５ｂの下部及びＰ＋半導体層４５ｃの上部には，それぞ
れ厚みが数μｍで非常に高濃度のＮ＋＋半導体層４５ｄ
及び非常に高濃度のＰ＋＋半導体層４５ｅが形成され，
さらにＮ＋＋半導体層４５ｄの下部及びＰ＋＋半導体層
４５ｅの上部にはそれぞれフィルム状拡散ソースの有機
物を含めた半導体特性に供しない不純物層４５ｆ，４５
ｇが形成されている。 【００１３】このウェハを図１の４に示すように，低濃
度，例えば８００℃で約１時間低温酸化させる。この
時，Ｎ＋＋半導体層４５ｄの表面及びＰ＋＋半導体層４
５ｅの表面に酸化膜が形成される。この後，図１の５に
示すように，希フッ酸に約５分間浸漬すると，酸化膜と
ともに不純物層４５ｆ，４５ｇが取り除かれる。 【００１４】不純物４５ｆ，４５ｇが除かれたウェハ
は，図１の６に示すようにシリコンエッチングされる
と，Ｎ＋＋半導体層４５ｄ及びＰ＋＋半導体層４５ｅが
除かれ，図１の７に示すように洗浄される。この後，図
１の８に示すように，ウェハはドライブ拡散されて，所
定の安定した半導体のウェハが得られる。 【００１５】このようにして得られたウェハは，不純物
層並びに非常に高濃度で半導体特性に供しないＮ＋＋半
導体層及びＰ＋＋半導体層の除去がバッチによって数多
くのウェハを一度に処理することができる。 【００１６】上記実施の形態では，フィルム状拡散ソー
スをＮ型半導体の拡散ソースと，Ｐ型の拡散ソースを交
互に行っているが，これに限定されることがなくウェハ
の両面をＮ型の拡散ソースにすることも，また，ウェハ
の両面をＰ型の拡散ソースにすることもできる。また，
上記実施の形態では，ダイオードについて説明したが，
他の半導体装置にも適用することができる。 【００１７】 【発明の効果】本発明の半導体の製造方法によれば，不
純物層並びに半導体特性に供しない非常に高濃度の半導
体層の除去を一度に数多く行うことができ，製造工程が
簡潔化され安価な半導体装置を提供することができる。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION [0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device in which a semiconductor layer is formed by diffusing impurities into a wafer using a film-like diffusion source. . 2. Description of the Related Art A method of manufacturing a semiconductor device in which a semiconductor layer is formed by diffusing impurities into a wafer by using a film-like diffusion source (hereinafter referred to as a film diffusion method) includes a P-type impurity and an N-type impurity. Have the advantage that they can be simultaneously diffused, but after the diffusion, a residue remains on the wafer and it is necessary to remove this residue. When a diode is formed by the film diffusion method, for example, as shown in FIG. 2, a P-type high-concentration film-type diffusion source 42 is mounted on an N-type low-concentration wafer 41, and this film-type diffusion source is mounted. An N-type low-concentration wafer 43 is mounted on the diffusion source 42. Further, the wafer 43
An N-type high-concentration film-like diffusion source 44 is mounted thereon. An N-type low-concentration wafer 45 is mounted on the film-like diffusion source 44. Further, the wafer 45
A P-type high-concentration film-type diffusion source 46 is mounted on the substrate, and an N-type low-concentration wafer 47 is mounted on the film-type diffusion source 46. Further, an N-type high-concentration film-type diffusion source 48 is mounted on the wafer 47, and an N-type low-concentration N-type wafer 49 is mounted on the film-type diffusion source 48. [0004] The block in which the wafer and the film-like diffusion source are overlapped in this manner is placed in a diffusion furnace and diffused at a high temperature, for example, 1250 ° C for 90 minutes. For example, in the third wafer 45 from the bottom, as shown in FIG. 3, a high-concentration N-type semiconductor layer 45b is formed below a low-concentration N-type semiconductor substrate 45a, and a high-concentration P-type semiconductor layer 45b is formed on the upper side. The semiconductor layer 45c is formed. Further, a very high-concentration N ++ semiconductor layer 45d is formed below the N + semiconductor layer 45b, and a very high-concentration P ++ semiconductor layer 45e is formed about several μm above the P + semiconductor layer 45c.
It is formed with. After diffusion of the film-form diffusion source, the film-form diffusion source remains between the wafers as a film residue. Therefore, as shown in FIG.
When the block of the wafer is immersed in hydrofluoric acid, for example, for about 24 hours, the film residue is removed. At this time, the hydrofluoric acid remains between the wafers, and the adjacent wafers are stuck. Therefore, as shown in FIG. 4B, cleaning is performed while radiating ultrasonic waves in water, and adjacent wafers are manually separated as shown in FIG. [0006] The wafer thus formed is shown in FIG.
As shown in the figure, the lower part of the N ++ semiconductor layer 45d and P ++
Above the semiconductor layer 45e, impurity layers 45f and 45g each containing a film organic substance and not providing semiconductor characteristics are provided.
Are formed. For this reason, as shown by 4 in FIG. 4, a thin impurity layer 45f which does not provide semiconductor characteristics by using a weak acid is used.
The semiconductor layers 45d and 45e are etched by silicon, including 45g. As a result, the impurity layer 45f and the very high-concentration N ++ semiconductor layer 45d form a coating that is raised from the high-concentration N-type semiconductor layer 45b. Further, the impurity layer 45g and the very high concentration P ++ semiconductor layer 4
5e is a film in a state of being lifted from the high concentration P-type semiconductor layer 45c. After this silicon etching, cleaning is performed as shown by 5 in FIG. [0007] Thin films are formed on the lower portion of the N + semiconductor layer 45b and on the upper portion of the P + semiconductor layer 45c of the silicon-etched and cleaned wafer.
Then, it is scrubbed away as shown in FIG. 4 and further washed as shown in FIG. Thereafter, the wafer is drive-diffused as shown at 8 in FIG. 4 to obtain a predetermined wafer. However, since the scrubbing is performed one by one, the process requires a lot of man-hours. The removal accuracy of the impurity layers 45f and 45g is as follows.
Since the amount of etching at the time of silicon etching of 4 in FIG. 4 is greatly affected, it is necessary to control the amount of etching.
It was very difficult to control the amount of etching, and it was difficult to stabilize the process. According to the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a diffusion step in which a low-concentration wafer and a high-concentration film diffusion source are stacked and heated; Removing the film residue from the film diffusion source, separating the wafer, oxidizing at a low temperature after separating the wafer, and forming an oxide film on the surface of the wafer; The method comprises a step of removing an oxide film, an etching step of etching silicon after removing the oxide film, and a step of drive diffusion after etching. A low-concentration wafer and a high-concentration film-form diffusion source are stacked and heated to diffuse impurities from the film-form diffusion source to the wafer. After the diffusion, the film residue of the film-form diffusion source is removed, and the wafers are separated one by one. After the separation, each wafer is oxidized at a low temperature to form an oxide film on the surface of the wafer. After the oxide film is formed, the impurity layer on the wafer surface is removed together with the oxide film using diluted hydrofluoric acid. After removing the oxide film, the semiconductor layer diffused to a very high concentration on the wafer surface is removed by etching. Further, after etching, drive diffusion is performed to obtain a stable wafer semiconductor device. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described with reference to FIG. 1 showing an embodiment thereof. In FIG. 1, the point different from FIG. 4 is that the conventional thin film shown in FIG. 4 is formed by scrubbing a thin film formed under the N + semiconductor layer 45b and a thin film formed above the P + semiconductor layer 45c after silicon etching. On the other hand, in the case of FIG. 1, after separating each wafer, the lower part of the N + semiconductor layer 45b and the P
+ An oxide film is formed up to the upper portion of the semiconductor layer 45c, and impurities are removed together with the oxide film by dilute hydrofluoric acid. That is, as shown in FIG. 2, a block in which a wafer and a high-concentration N-type film-like diffusion source and a wafer and a high-concentration P-type film-like diffusion source are alternately stacked is shown in FIG. As shown, 9 ° C at high temperature, eg 1250 ° C
Spread for 0 minutes. After diffusion, the block is immersed in hydrofluoric acid, for example, for 24 hours as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 1C, cleaning is performed while irradiating ultrasonic waves in pure water, and adjacent wafers are manually separated one by one. At this time, for example, as shown in FIG. 3, a low-concentration N-type semiconductor layer 45a at the center and a high-concentration N +
Is formed, and a high concentration of P + is formed on the upper side of the N-type semiconductor layer 45a.
A type semiconductor layer 45c is formed. Further, N + semiconductor layer 4
5b and an upper part of the P + semiconductor layer 45c, each having a thickness of several μm and a very high concentration of the N ++ semiconductor layer 45d.
And a very high concentration P ++ semiconductor layer 45e is formed,
Further, impurity layers 45f and 45 which are not used for semiconductor characteristics including an organic substance of a film-form diffusion source are provided below the N ++ semiconductor layer 45d and above the P ++ semiconductor layer 45e, respectively.
g is formed. The wafer is oxidized at a low concentration, for example, at 800 ° C. for about 1 hour at a low temperature, as shown in FIG. At this time, the surface of the N ++ semiconductor layer 45d and the P ++
An oxide film is formed on the surface of 5e. Thereafter, as shown by 5 in FIG. 1, when the substrate is immersed in dilute hydrofluoric acid for about 5 minutes, the impurity layers 45f and 45g are removed together with the oxide film. The wafer from which the impurities 45f and 45g have been removed is subjected to silicon etching as shown at 6 in FIG. 1, so that the N ++ semiconductor layer 45d and the P ++ semiconductor layer 45e are removed and the wafer is cleaned as shown at 7 in FIG. Is done. Thereafter, as shown at 8 in FIG. 1, the wafer is drive-diffused to obtain a predetermined stable semiconductor wafer. In the wafer thus obtained, a large number of wafers can be processed at one time in batches by removing impurity layers and N ++ semiconductor layers and P ++ semiconductor layers which do not provide semiconductor characteristics at a very high concentration. In the above embodiment, the film-type diffusion source is an N-type semiconductor diffusion source and a P-type diffusion source alternately. However, the present invention is not limited to this. A diffusion source can be used, or both sides of the wafer can be P-type diffusion sources. Also,
In the above embodiment, the diode has been described.
The present invention can be applied to other semiconductor devices. According to the method of manufacturing a semiconductor of the present invention, a large number of impurity layers and very high-concentration semiconductor layers that do not contribute to semiconductor characteristics can be removed at once, and the manufacturing process can be simplified. Thus, an inexpensive semiconductor device can be provided.

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の半導体装置の製造方法の一実施の形態
の工程のフローチャートである。 【図２】図１の工程中のブロックの説明図である。 【図３】図１により製造される半導体装置の概略断面図
である。 【図４】従来の半導体装置の製造方法の工程フローチャ
ートである。 【符号の説明】 ４１，４３，４５，４７，４９ ウェハ ４２，４６ （高濃度のＰ型の）フィルム状拡散ソース ４４，４８ （高濃度のＮ型の）フィルム状拡散ソース ４５ａ （低濃度の）Ｎ型半導体層 ４５ｂ （高濃度の）Ｎ＋型半導体層 ４５ｃ （高濃度の）Ｐ＋型半導体層 ４５ｄ （非常に高濃度の）Ｎ＋＋型半導体層 ４５ｅ （非常に高濃度の）Ｐ＋＋型半導体層 ４５ｆ，４５ｇ 不純物層BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a flowchart of a process in an embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention. FIG. 2 is an explanatory diagram of a block in the process of FIG. 1; FIG. 3 is a schematic sectional view of the semiconductor device manufactured according to FIG. 1; FIG. 4 is a process flowchart of a conventional semiconductor device manufacturing method. DESCRIPTION OF SYMBOLS 41, 43, 45, 47, 49 Wafers 42, 46 (high-concentration P-type) film-like diffusion sources 44, 48 (high-concentration N-type) film-like diffusion sources 45a (low-concentration ) N type semiconductor layer 45b (high concentration) N + type semiconductor layer 45c (high concentration) P + type semiconductor layer 45d (very high concentration) N ++ type semiconductor layer 45e (very high concentration) P ++ type semiconductor layer 45f , 45g impurity layer

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 低濃度のウェハと高濃度のフィルム状拡
散ソースとを積み重ねて加熱する拡散工程と，上記拡散
後フッ酸により上記フィルム拡散ソースのフィルム残さ
を除き，上記ウェハを分離する工程と，上記ウェハを分
離後低温で酸化し，ウェハの表面に酸化膜を形成する工
程と，上記酸化膜形成後希フッ酸により上記酸化膜を除
去する工程と，上記酸化膜除去後シリコンエッチングす
るエッチング工程と，エッチング後ドライブ拡散する工
程からなる半導体装置の製造方法。(57) [Claims 1] A diffusion step of stacking and heating a low-concentration wafer and a high-concentration film-like diffusion source, and removing the film residue of the film diffusion source with hydrofluoric acid after the diffusion. Removing the wafer, oxidizing the wafer at a low temperature after the separation to form an oxide film on the surface of the wafer, and removing the oxide film with diluted hydrofluoric acid after the oxide film is formed. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: an etching step of performing silicon etching after removing an oxide film; and a drive diffusion step after etching.