JPH0254522A - 半導体層の不純物拡散方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置とくに集積回路装置に半導体層とく
にグラフト構造や二重拡散構造として従来から知られて
いる二重構造の半導体層と等価な半導体層をより簡単に
作り込むに適する半導体層の不純物拡散方法、より正確
には同じ導電形をもち互いに不純物濃度および拡散深さ
が異なる複数個の半導体層用に不純物を半導体表面から
拡散する方法に関する。

〔従来の技術〕

集積回路装置はもちろん個別半導体装置において、前述
のように同じ導電形で不純物濃度および拡散深さが異な
る半導体層が複数個作り込まれるのは当然であるが、最
近では集積回路装置が数十■以上の電圧下で使用される
ことも少な（ないので、そのトランジスタやダイオード
を高耐圧化するため半導体層に前述の二重構造を採用す
ることが多（なって来た０例えば、バイポーラトランジ
スタのコレクタ・ベース間耐圧を上げるために前述のグ
ラフトベース構造が、電界効果トランジスタの耐圧をあ
げるために前述の二重拡散構造のソース・ドレイン層が
用いられる。

一般に半導体層用の不純物拡散法にはふつうのガス拡散
法や固体拡散法のほかに種々の方法があるが、よく知ら
れているように最近ではイオン注入法を利用することが
ますます多くなって来た。

しかし、これらの不純物拡散方法はあまりにもよく知ら
れているので、以下ではイオン注入法を利用して二重構
造の半導体層を作り込む方法について従来技術を述べる
こととする。

二重構造の半導体層は、一般に同じ導電形′をもつ外側
半導体層と内側半導体層とからなり、外側半導体層内の
不純物濃度が内側半導体層内より低められるので、内側
半導体層がそれと逆導電形の半導体領域に直接に接する
場合よりはｐｎ接合付近に空乏層が延びやすく、従って
この接合の耐圧を上げることができる。内側半導体層と
外側半導体層との関係は、上述のソース・ドレイン履用
の二重拡散構造では前者が後者の中に作り込まれる構造
とされるが、グラフトベース構造では両者は一部のみが
重なり合う構造とされる。第４図（ｅ）はグラフトベー
ス構造をもつバイポーラトランジスタの断面を示すもの
である。

第４図（ｅ）のバイポーラトランジスタＢＴはｎｐｎ形
であって、例えばエピタキシャル層であるｎ形の半導体
領域３ａをコレクタ領域としてその中に作り込まれる。

ｐ形のグラフトベース層８は外側ベース層６と内側ベー
ス層７とからなり、外側ベースＮ６は環状であってこの
環の内孔を埋めかつ環の一部と重なり合うように内側ベ
ースＮ７が拡散される。外側ベース層６は低い不純物濃
度で深く拡散され、内側ベース層７は高い不純物濃度で
浅く拡散される。ｎ形のエミツタ層９はグラフトベース
Ｊσ８内に拡散される。

このエミッタＪ！ｉ９の下の内側ベース７の厚みがベー
ス幅であって、よ（知られているようにこのベース幅に
よってバイポーラトランジスタＢＴの電流増幅率がほぼ
決まる。また、コレクタ・ベース間電圧は拡散深さの大
きい外側ベース層６の方に掛かり、この不純物濃度の低
い外側ベース層６と半導体領域３ａとの間のｐｎ接合が
もつ高い耐圧値によって負！旦される。これかられかる
ように、グラフトベースＮ８をもつバイポーラ、トラン
ジスタでは、外側ベース層６によって高い耐圧値を得る
とともに、内側ベース７１７によって所望の電流増幅率
を得ることができる。

次にこのグラフトベース層をイオン注入法を利用して半
導体領域内に作り込む従来方法の代表例を第４図（ａ）
〜（ｄ）を参ＩＩゼして述べる。

同図（ａ）に示すように、例えばｐ形の半導体基板１の
所定の表面範囲にｎ形の埋込層２を拡散した上でエピタ
キシャル層３をｎ形で成長させ、その表面からｐ形の分
離層を半導体基板１に達するまで深く拡散させてエピタ
キシャル層３を互いに接合分離された半導体９■域３ａ
に分割し、このｎ形の半導体領域３ａをコレクタ領域と
してバイポーラトランジスタＢＴを作り込む、４Ｊ、積
回路では、コレクタ電極との接続用にｎ形のコレクタ電
極接続層５ないしはコレクタウオール層が半導体領域３
ａの表面から埋込Ｎ２に達するように深く拡散される。

なお４Ｊｉ積回路の場合、最近では上の分ｊ！１ＨＩ４
およびコレクタ電極接続Ｍ５用の不純物をイオン注入法
で導入した上で熱拡散させることが多い。

第１図（ａ）はグラフトベース中の外側ベース層用の不
純物のイオン注入工程で、半導体領域３ａのグラフトベ
ースを設けるべき表面範囲から酸化ｗＪ、５０を取り除
いたのち、外側ベース層用の環状パターンの窓が明けら
れたフォトレジストＩＩ！１６０をマスクとしてボロン
Ｂ等のｐ形不純物をイオン注入して注入層６ａを作り込
む、同図（ｂ）は熱拡散工程であって、高温下で注入層
６ａの不純物を比較的深く拡散させて外側ベースＮ６と
する。

同図（Ｃ）は内側ベース層用不純物のイオン注入工程で
、それ用のパターンをもつ窓が明けられたフォトレジス
ト１１１６０をマスクとしてボロンＢ等のＰ形不純物を
イオン注入することにより、注入層７ｍを図示のように
外側ベース層６の環の内孔を埋めかつ環の一部と重なる
ように作り込む、同図（ロ）の熱拡散工程では、この注
入層７ａ内の不純物の拡散によって内側ベース層７を外
側ベースＮ６よりも浅く作り込む、これによって、外側
ベース１！６と内側分離Ｎ７とをいわば一体化したグラ
フトベース層８が得られる。

同図（ｅ）の状態にするには、グラフトベース層８の内
側ベースＪ！！７の範囲内にｎ形のエミツタ層９を燐の
イオン注入とその熱拡散によりてまず作り込んだ上で、
酸化Ｈ５２を全面に付けてそれに窓を明け、接続１１！
７０をエミッタ層９．グラフトベース層８およびコレク
タ電極接続層５とそれぞれ導電接触するように設けて、
それぞれエミッタｅ、ベースｂおよびコレクタＣ用の端
子とする。

〔発明が解決しようとする謀匙〕

以上、グラフトベース層の外側および内側ベース層を例
にとって説明したように、複数個の半導体層が同じ導電
形であっても、それらの不純物濃度や拡散深さが異なる
と、半導体層の個数と同じ回数のイオン注入工程と熱拡
散工程とをそれぞれ要する。すなわち上の例では、二重
構造のグラフトベース層の作り込みに２回のイオン注入
工程と２回の熱拡散工程を要している。

このため、と（に集積回路装置のように種々の半導体層
を作り込まねばならない場合、イオン注入および熱拡散
工程の総回数が増えることが避は難く、製作の手間が工
程のつどに掛かってコスト高につくほか、熱拡散工程が
増えると後工程の熱拡散時に前工程で作り込まれた半導
体層の拡散深さや不純物濃度が変わりやすくなるので、
熱拡散工程数が増えるにつれて各工程条件の設定や管理
かむつかしくなり、また熱拡散条件の変動が累積して半
導体層の拡散深さや不純物濃度に、従って集積回路の回
路要素の特性にばらつきが発生しやすくなる問題がある
。

本発明はかかる問題点を極力軽減するため、拡散深さや
不純物濃度が異なっていても、複数個の半導体層の作り
込みに要する熱拡散工程数を減らすことができる半導体
層の不純物拡散方法を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この目的は本発明によれば、第１の半導体層を作り込む
べき半導体表面範囲に高電圧で加速されたイオンを深く
注入して第１の半導体層内の主要部分を非晶質化する第
１のイオン注入工程と、第２の半導体層を作り込むべき
半導体表面範囲および第１の半導体層用に不純物イオン
を第１のイオン注入工程より浅く注入する第２のイオン
注入工程と、第２のイオン注入工程で注入された不純物
を加熱条件下で第１および第２の半導体層内に熱拡散さ
せるとともに第１の半導体層を結晶質化させる加熱工程
とを経て、互いに不純物濃度および拡散深さが異なる第
１および第２の半導体層用の不純物を結晶質の半導体の
表面から拡散することによって達成される。

また、不純物の拡散により作り込むべき半導体層が、同
じ導電形をもち互いに不純物濃度および拡散深さが異な
りかつ少なくとも一部が半導体表面で重なり合う第１お
よび第２の半導体層からなる二重構造の半導体層である
場合は、第１の半導体層を作り込むべき半導体表面範囲
に高電圧で加速されたイオンを深く注入して第１の半導
体層内の主要部分を非晶質化する第１のイオン注入工程
と、第２の半導体層を作り込むべき半導体表面範囲に不
純物イオンを第１のイオン注入工程より浅く注入する第
２のイオン注入工程と、第２のイオン注入工程で注入さ
れた不純物を加熱条件下で第１および第２の半導体層内
に熱拡散させるとともに第１の半導体層を結晶質化させ
る加熱工程と、を経てこの二１ｔｔｌｌｉ造の半導体層
用の不純物を結晶質の半導体の表面から拡散することに
より上述の目的が達成される。

〔作用〕

上記の構成かられかるように、本発明方法は非晶質半導
体内の不純物拡散速度が結晶質半導体内の不純物拡散速
度と異なることを利用して、従来から導電形が同じであ
っても不純物濃度や拡散深さが異なる半導体層の数と同
じ回数だけ必要であった熱拡散工程を、単一の加熱工程
で済ませることに成功したものである。半導体がシリコ
ンの場合、完全に非晶πの半導体内の不純物２例えばボ
ロンの拡散係数は３３０’Ｃの温度で２　ｘ　１０”ｃ
ｄ／　’Ｃであって、同温度下の結晶質半導体内のそれ
より１０′！倍程度と格段に大きい。

本発明ではこの大きな不純物拡散係数の違いを利用する
ため、上記構成にいう第１のイオン注入工程においてま
ず第１の半導体層を作り込むべき半導体表面範囲に高電
圧で加速されたイオンを深く注入して第１の半導体層内
の主要部分を非晶π化する。この工程で注入すべきイオ
ンは第１の半導体層内に拡散すべき不純物そのものとす
ることもできるが、不純物濃度の制御上は半導体材料と
同じ原子のイオンつまり半導体がシリコンのときはシリ
コンイオンとするのが望ましい、ただし、このイオンの
加速電圧は通常のイオン注入時よりはかなり高電圧、ふ
つう少なくともＩＭｅＶ以上として、イオンのもつ高い
エネルギによって半導体の結晶構造を乱すことにより、
第１の半導体層内の主要部分を非晶質化する。

もちろん、この際に第１の半導体層内を完全に非晶質に
する要はなく、むしろ不完全な非晶質状態として不純物
拡散係数を所望の程度に制御するのが望ましい、後の加
熱工程において、不純物は非晶質化された主要部分内を
このように制御ｎされた拡散係数によって決まる速度で
拡散し、さらに非晶質化されていないその周囲部にも拡
散して第１の半導体層を形成する。

つぎに上記構成にいう第２のイオン注入工程において、
第２の半導体層を作り込むべき半導体表面範囲に不純物
イオンを注入するのであるが、この際に第２の半導体層
用にも同じ不純物イオンを注入する。この第２のイオン
注入工程における不純物のドーズ量は、もちろん第２の
半導体層に必要な不純物量により設定されるが、第１の
半導体層に注入ないしは追加すべき不純物量はそれに対
するイオン注入面積の選択によって設定することができ
る。二重構造半導体層の場合は、第１および第２の半導
体層の重なり合い部の面積の選択によって第２の半導体
層用の注入不純′＃量を設定することができる。いずれ
にせよこの第２のイオン注入工程では、不純物イオンは
通常のイオン注入時と同じ程度の電圧で加速され、従っ
て上記の構成にいうように不純物イオンは第１のイオン
注入工程時より浅く注入される。

加熱工程においては、上の第２のイオン注入工程で注入
された不純物を加熱条件下で第１および第２の半導体層
内に熱拡散させるだけでなく、この工程中の高温を利用
して第１の半導体層を結晶質化させる。第１の半導体層
内では、前述のようにその非晶質化された部分内で不純
物が速やかに熱拡散した後、さらにその周囲の結晶π半
導体層にまで拡散するので、第１の半導°体層の拡散深
さは第２の半導体層よりも大きくなり、第１の半導体層
内の不純物濃度は逆に第２の半導体層よりも低くなる。

この加熱工程中の温度は、結晶質の半導体内に第２の半
導体層用不純物を拡散させるために通常のように１００
０°Ｃ以上の高温を要するが、半導体の温度が８００’
Ｃ以上になると第１の半導体層の非晶質化していた部分
の結晶π化が始まるため、その内部の不純物拡散速度が
落ちて来ることになる。

この拡散速度を高く保つには、ふつうこの加熱工程時の
昇温速度を通常よりやや遅くする程度でよいが、第１お
よび第２の半導体層の拡散深さや不純物濃度に大きく差
をつけたい場合には、２段加熱炉などを利用して低温側
加熱と高温加熱とからなる２段加熱工程とするのが望ま
しい、この場合の低温側加熱温度は５００〜７００°Ｃ
とするのが適当である。いずれにせよ、高温加熱後の第
１の半導体層は結晶質化されて、通常の半導体層と実質
上表わりなく機能することができる。

〔実施例〕

以下、図を参照しながら本発明の若干の具体実施例を説
明する。これらの実施例においては、二重構造の半導体
層用の不純物が拡散されるものとするが、本発明方法は
第１および第２の半導体層が二ｆｆｉ構造でない場合に
も、第１の半導体層が複数個ある場合を含めて、もちろ
ん同様に実施をすることができる。

第１図はバイポーラトランジスタのグラフトベース層の
拡散に本発明方法を適用した実施例を示し、図中前に説
明した第４図と同じ部分には同じ符号がつけられている
。以下、前と重複する説明は省くこととする。

同図（ａ）の第１のイオン注入工程が始まる前の状態は
第４図の場合と同じで、エピタキシャル層３の厚みはふ
つう５〜１０ＪＩｍとされる。この厚みが薄い場合には
、コレクタ電株接＆ＮＪＩ５ないしはコレクタウオール
層を本発明にいう第１の半導体層とし、ここには図示さ
れていないｎ形の半導体層を第２の半導体層として本発
明方法を適用することができるが、この実施例では第４
図の場合と同様にすでに拡散済みであるものとする。イ
オン注入開始前に、エピタキシャルＮ３から分離Ｎ４に
よヮて分割されたｎ形の半導体領域３ａの表面のグラフ
トベース層を設けるべき表面範囲から酸化膜５０をまず
取り除いた上で、フォトレジスト［６０を塗着してグラ
フトベースの外側ベース層用に第４図の場合と同様に環
状パターンの窓を抜く。

この第１のイオン注入工程で注入されるイオンとしては
、この実施例ではシリコンイオンが用いられ、上述のフ
ォトレジスト膜６０をマスクとして１〜２ＭｅＶの加速
電圧で１〜２−の深さに打ち込まれる。ドーズ量は第１
の半導体層を非晶質化させる度合いおよびイオン加速電
圧によって異なるが例えば１ｘｌＯ”原子／Ｃシ程度と
される。これによって、フォトレジストＨ６０の環状窓
部内に非晶質化ＪｉｌＯａが形成される。

第１図（ハ）は第２のイオン注入工程を示す、イオン注
入に入る前に・フォトレジスト１１１６０をつけ直した
上で、グラフトベースの内側ベース層用の窓を明ける。

この実施例ではグラフトベースはｐ形なので、この第２
のイオン注入工程における不純物イオンにはｐ形不純物
として例えばボロンＢのイオンを用い、これを通常のイ
オン注入と同様の５０　Ｋ　ｅＶ程度の加速電圧下で例
えばｌＸｌ０”原子／ｄのドーズ量で打ち込むことによ
り、不純物注入層２０ａを０．５−前後の厚みに形成す
る。

この実施例では、不純物注入Ｍ　２０　ａは図示のよう
に環状パターンの非晶質化ｊＢｌＯａの環の内側をすべ
て埋めた上で、さらに環と一部が重なり合うパターンで
形成され、この重なり合い部の面積は非晶質化Ｎｌ０ａ
内に拡散させたい不純物濃度に応じて設定される。

この実施例における第１図（Ｃ）の加熱工程では、外側
ベース層をできるだけ深く拡散するため、まず６００°
Ｃ前後の温度で数時間保持して非品質化層１０ａ内に不
純物を完全に拡散させた後、１１００°Ｃに昇温して１
時間程度保持することにより、さらに不純物を非晶質化
Ｎｌ０ａおよび不純物注入層２０ａの周囲に拡散させて
、外側ベース層としての第１の半導体７１１１０と内側
ベース層としての第２の半導体層２０とを形成する。こ
れにより、第１の半導体７１１０の拡散深さは３〜４−
に、第２の半導体Ｎ２゜の拡散深さは２〜２．５．にな
る、不純物濃度は、前者が例えば５　ｘ　１０′＆原子
／Ｃ−程度、後者が１ｘ１０１４原子／Ｃ−程度以下と
される。この加熱工程によって、拡散が保く不純物濃度
が低い第１の半導体７１１１０を外側ベース層とし、拡
散がこれより浅（不純物濃度が高い第２の半導体層２０
を内側ベース層として、ｐ形のグラフトベースＮ８がｎ
形の半導体領域３ａ内に作り込まれる。

同図（ｄ）は完成時の状態を示す、エミッタ１ｉ９を拡
散する要領は従来と同じで、ｎ形不純物としての例えば
燐を加速電圧９０ＫｅＶ、　　ドーズ量３ｘｌＯ”原子
／Ｃ−程度の条件でイオン注入して、１１００’Ｃ。

１時間前後の熱拡散によって１〜１．５−の深さに拡散
させる。以後は第４図と同様に別の酸化膜５２を付けた
上で接続ｗＡ７０を設け、縦形のｎｐｎ　）ランジスタ
ＢＴのエミッタＣ，ベースｂおよびコレクタＣ用の端子
とすればよい。

第２図は本発明方法をダイオード用の半導体層の拡散に
適用した実施例を示す、この実施例の第１および第２の
イオン注入工程並びに加熱工程における条件はすべて前
の実施例２同じとする。

同図（ａ）は第１のイオン注入工程である。ｎ形のエピ
タキシャル層３の図の左側部分にはｐ形のウェル３１が
例えば５−程度の深さにあらかじめ拡散されているもの
とする。酸化膜５０上に付けられたフォトレジスト膜６
０をマスクとしてシリコンイオンＳｔをウェル３１およ
びエピタキシャル層３にイオン注入し、環状の非晶質化
Ｊｌｌｌａおよび１２ａをそれぞれ形成する。同図（ｂ
）の第２のイオン注入工程では、図の左側部には燐Ｐを
ｎ形の不純物とし、右側部にはボロンＢをｐ形の不純物
として用い、付は直されたフォトレジスト膜６０をマス
クとしてイオン注入することにより、不純物゛注入層２
１ａおよび２２ａをそれぞれ形成する。

同図（Ｃ）は加熱工程で、この単一の加熱工程により前
工程で注入されたｎ形の不純物を拡散させて第１の半導
体ＪＷＩＩおよび第２の半導体層２１からなるグラフト
構造のｎ形層３２を形成するとともに、ｐ形の不純物を
拡散させて第１の半導体層１２および第２の半導体層２
２からなるグラフト構造のｐ形層３３を形成する。同図
（ｄ）の２個のダイオードＤ１およびＤ２の完成状態に
するには、ウェル３１内にはＰ形の電極接ＭＪｉ３４を
、エピタキシャル１！Ｉ３にはｎ形の電極接Ｍ［３５を
それぞれイオン注入と熱拡散工程を経て作り込み、酸化
ｌＢＩ３２を付けた上で接続Ｗｉ７０を設けて正負の端
子Ｐおよびｎとする。

このようにして作り込まれたダイオードＤ１およびＤ２
は、それぞれそのｐｎ接合がウェル３１とグラフト構造
のｎ形層３２との間およびグラフト構造のＰ形層３３と
エピタキシャル層３との間に形成されており、いずれの
ダイオードにも高い耐電圧値を持たせることができる。

またこの実施例では、２種のダイオード０１およびＤ２
のグラフト構造のｎ形層３２およびｐ形層３３を、それ
ら用の第１および第２の半導体層１１および２１と１２
および２２との導電形が異なるにも拘わらず、本発明方
法の適用により１回の第１のイオン注入工程、２回の第
２のイオン注入工程および１回の加熱工程の計４回の工
程で作り込むことができる。

第３図は本発明方法を集積回路内の高電圧用の電界効果
トランジスタの二重拡散構造のソース・ドレイン層に通
用した実施例を完成時の状態で示すものである０図の左
側にはｎチャネル電界効果トランジスタＦＥＴｎが、右
側にはｐチャネル電界効果トランジスタＰＥＴｐがそれ
ぞれ示されており、それぞれ二重拡散構造の１対のソー
ス・ドレイン層４３および４４を備える。ｎ形の二重拡
散構造のソース・ドレイン層４３はいずれもｎ形の第１
の半導体Ｎ１３および第２の半導体層２３からなり、ｐ
形の二重拡散構造のソース・ドレイン層４４はいずれも
ｐ形の第１の半導体１１１４および第２の半導体Ｊ！！
１２４からなるが、いずれの二重拡散構造のソース・ド
レイン層においても図示のように第２の半導体層は第１
の半導体層の内部に、ただし図示のようにチャネル形成
部の方に偏らせて作り込まれる。

これらの二重拡散構造のソース・ドレイン１の拡散に先
立ち、エピタキシャル層３内にｎチャネル電界効果トラ
ンジスタＦ［！Ｔｎ用にまずｐ形のウェル４１が拡散さ
れ、両電界効果トランジスタを作り込むべき表面範囲に
薄いゲート酸化膜５１を付けてその上にゲート４２を設
け、第１および第２のイオン注入工程に当たってはこの
ゲート４２をマスクの一部に利用する。この例では、ソ
ース・ドレイン層４３および４４用の第１の半導体層１
３および１４の深さは２−程度なので、第１のイオン注
入工程時のイオン加速電圧は５００　Ｋ　ｅＶ〜ＩＭｅ
Ｖ程度でよい。

また、第２の半導体層２３および２４の深さは１−足ら
ずで、第２のイオン注入工程の条件は従来とまったく同
じでよく、加熱工程に要する時間は第１図の場合の半分
程度で済む。

二重拡散構造のソース・ドレイン層４３および４４を作
り込んだ後は、ゲート４２を覆うように酸化膜５２を付
け、さらに接ｍ１ｉ１７０を設けて図示のようにドレイ
ンｄ、ゲートｇおよびソースＳ用の端子とする。よく知
られているように、この実施例のようにソース−・ドレ
イン層を二重拡散構造にすることにより、両電界効果ト
ランジスタＰＩ！ＴｎおよびＦＥｔｐに高い耐圧値をも
たせることができる。

この実施例においても、加熱工程はｐ形およびｎ形のソ
ース・ドレイン層４３および４４に対して共通な１回で
よく、従って１回の第１のイオン注入工程、２回の第２
のイオン注入工程および共通の１回の加熱工程の計４回
の工程により、２種の二重拡散構造のソース・ドレイン
層４３および４４を作り込むことができる。

〔発明の効果〕

以上の説明からすでに明らかなように本発明方法では、
第１のイオン注入工程により第１の半導体層を作り込む
べき゛半導体表面範囲に高電圧で加速されたイオンを深
く注入してその主要部分を非晶質化させ、第２のイオン
注入工程により第２の半導体層を作り込むべき半導体表
面範囲のばか第１の半導体層にも不純物イオンを第１の
イオン注入工程より浅く注入して置いた上で、つぎの加
熱工程において第２のイオン注入工程で注入された不純
物を非晶質化半導体と結晶質半導体との間の拡散係数の
差を利用して第１および第２の半導体層内にそれぞれ異
なる深さおよび不純物濃度に熱拡散させるとともに第１
の半導体層を結晶質化させるようにしたので、互いに異
なる不純物濃度および拡散深さを与えるべき複数個の半
導体層に不純物を単一の加熱工程によって同時熱拡散す
ることができる。

本発明方法においてもイオン注入工程には従来と同じ回
数を要するが、加熱工程の共通化は上記の第１および第
２の半導体層がその拡散深さや不純物濃度にあまり大き
な差がない限り、それぞれ複数個ずつあっても、また実
施例かられかるようにそれらの導電形が異なる場合にも
可能なので、本発明の実施によって集積回路装置などの
製作に当たって従来から最も長時間を要する熱拡散工程
の回数を減少させることにより、製作コストを下げ、製
作に要する時間を短縮することができる。

またこの熱拡散工程の回数の減少により、後工程におけ
る熱拡散時に前工程で拡散された半導体層の拡散深さや
不純物濃度が変わるおそれを少なくすることができるの
で、本発明の実施により製作工程条件の管理を容易にし
、拡散深さや不純物濃度のばらつきを減少させて歩留ま
りを向上することができる。

本発明のこれらの特長は半導体層用の不純物拡散が比較
的浅くてよい集積回路装置の製作時にとくに有効で、本
発明を集積回路装置に適用して経済性と性能の両面で著
効を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図までが本発明に関し、第１図は本発明
による半導体層の不純物拡散方法をグラフトベース構造
のバイポーラトランジスタに適用した実施例を主な工程
ごとの状態で示す半導体装置の断面図、第２図は本発明
方法を高耐圧ダイオードに適用した実施例を上と同じ要
領で示す半導体装置の断面図、第３図は本発明方法を電
界効果トランジスタに通用した実施例を完成時の状態で
示す半導体Ｉｆｆの断面図である。第４図は従来の半導
体層の不純物拡散方法によるグラフトベース構造のバイ
ポーラトランジスタ製作工程を示す半導体装置の断面図
である０図において、ｌ８半導体基板、２：埋込層、３
：エピタキシャル層、３ａ：半導体領域、４：公開Ｌ５
　：コレクタ電極接続層、６８外側ベ一ス層、６ａ；不
純物注入層、７：内側ベース層、７ａ：不純物注入層、
８ニゲラフトベ一ス層、９：エミツタ層、１０：第１の
半導体層ないしは外側ベース層、ｌＯａ：非晶質化層、
１１〜１４：第１の半導体層、１１ａ〜１２ａ：非晶質
化層、２０：第２の半導体層ないしは内側ベース層、２
０ａ：不純物注入層、２１〜２４：第２の半導体層、２
１ａｘ２２ａ＋不純物注入層、３１；ダイオード用ウェ
ル、３２ニゲラフト構造のｎ形層、３３ニゲラフト構造
のｐ形層、４１：電界効果トランジスタ用ウェル、４２
：ゲート、４３．４４：二重拡散構造のソース・ドレイ
ン層、５０．５２　：　＃化膜、５１：ゲート酸化膜、
６０：フォトレジスト股、７０：接続膜ないし端子、Ｂ
；不純物イオンとしてのボロン、ＢＴ：バイポーラトラ
ンジスタ、ｂ−ベース端子、Ｃ：コレクタ端子、ロ１．
Ｄ２：ダイオード、ｄ；ドレイン端子、ｅ：エミッタ端
子、ＦＥＴｎ：ｎチャネル電界効果トランジスタ、ＦＥ
Ｔｐ　：　Ｐチャネル電界効果トランジスタ、ｇ：ゲー
ト端子、ｎ：ダイオードの正側端子、Ｐ：不純物イオン
としての燐、ｐ：ダイオードの負側端子、Ｓｌ：第１の
半導体層への注入イオンとしてのシリコン、Ｓ：ソース
端第１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）互いに不純物濃度および拡散深さが異なる第１お
   よび第２の半導体層用の不純物を結晶質の半導体の表面
   から拡散する方法であって、第１の半導体層を作り込む
   べき半導体表面範囲に高電圧で加速されたイオンを深く
   注入して第１の半導体層内の主要部分を非晶質化する第
   １のイオン注入工程と、第２の半導体層を作り込むべき
   半導体表面範囲および第１の半導体層用に不純物イオン
   を第１のイオン注入工程より浅く注入する第２のイオン
   注入工程と、第２のイオン注入工程で注入された不純物
   を加熱条件下で第１および第２の半導体層内に熱拡散さ
   せるとともに第１の半導体層を結晶質化させる加熱工程
   とを含むことを特徴とする半導体層の不純物拡散方法。
2. （２）同じ導電形をもち互いに不純物濃度および拡散深
   さが異なりかつ少なくとも一部が半導体表面で重なり合
   う第１および第２の半導体層からなる二重構造の半導体
   層用の不純物を結晶質の半導体の表面から拡散する方法
   であって、第１の半導体層を作り込むべき半導体表面範
   囲に高電圧で加速されたイオンを深く注入して第１の半
   導体層内の主要部分を非晶質化する第１のイオン注入工
   程と、第２の半導体層を作り込むべき半導体表面範囲に
   不純物イオンを第１のイオン注入工程より浅く注入する
   第２のイオン注入工程と、第２のイオン注入工程で注入
   された不純物を加熱条件下で第１および第２の半導体層
   内に熱拡散させるとともに第１の半導体層を結晶質化さ
   せる加熱工程とを含むことを特徴とする二重構造半導体
   層の不純物拡散方法。