JPH0586650B2 - - Google Patents
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- JPH0586650B2 JPH0586650B2 JP58052079A JP5207983A JPH0586650B2 JP H0586650 B2 JPH0586650 B2 JP H0586650B2 JP 58052079 A JP58052079 A JP 58052079A JP 5207983 A JP5207983 A JP 5207983A JP H0586650 B2 JPH0586650 B2 JP H0586650B2
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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
- 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
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は半導体基板に固体拡散源からの硼素を
拡散導入する工程の処理条件を改善した半導体へ
の硼素拡散方法に関する。
拡散導入する工程の処理条件を改善した半導体へ
の硼素拡散方法に関する。
従来例の構成とその問題点
半導体基板への硼素の拡散導入には、通常、固
定拡散源、たとえば窒化硼素（BN）からの硼素
供給方式が利用され、第１図に示すような製造装
置が用いられる。この製造装置は管状炉１内に石
英管２を配し、同管内の石英ボート３に半導体基
板４と窒化硼素板５とを並べて立て、これにガス
制御器６から所定の雰囲気ガスを供給するように
なつている。ガス制御器６では、窒素、酸素およ
び水素がガス注入口７，８，９より送られ、流量
計１０を用いて、所定混合ガスが形成される。製
造処理期間中の混合ガス供給プロセスは３段階に
分けられ、第１段階は、石英管２内の温度を拡散
条件に保持して、その中に、半導体基板４および
窒化硼素板５を並べて載置した石英ボート３を設
置し、同管内温度が平衡に達するまでの期間で、
これをリカバリーサイクルと呼び、第２段階は、
石英管２内における拡散用不純物源の安定化をは
かる処理期間で、これをソースサイクルと称し、
さらに、第３階段は、半導体基板４が所望濃度に
拡散導入されるまでの拡散処理期間で、これをソ
ークサイクルと呼ぶ。まず、第１段階のリカバリ
ーサイクルでは、窒素と酸素との混合キヤリアガ
スを供給する。第２段階のソースサイクルでは、
窒化硼素板５の表面部に形成される３酸化硼素
（B2O3）と水（H2Ｏ）との化合物でなる水酸化
硼素（HBO2）を石英管２内に形成し、不純物供
給源の安定化をはかるために、窒素と酸素の混合
キヤリアガスに加えて窒素と水素との混合ガスを
短時間供給する。そして、第３段階のソークサイ
クルでは、窒素のみをその拡散処理期間中供給す
る。
定拡散源、たとえば窒化硼素（BN）からの硼素
供給方式が利用され、第１図に示すような製造装
置が用いられる。この製造装置は管状炉１内に石
英管２を配し、同管内の石英ボート３に半導体基
板４と窒化硼素板５とを並べて立て、これにガス
制御器６から所定の雰囲気ガスを供給するように
なつている。ガス制御器６では、窒素、酸素およ
び水素がガス注入口７，８，９より送られ、流量
計１０を用いて、所定混合ガスが形成される。製
造処理期間中の混合ガス供給プロセスは３段階に
分けられ、第１段階は、石英管２内の温度を拡散
条件に保持して、その中に、半導体基板４および
窒化硼素板５を並べて載置した石英ボート３を設
置し、同管内温度が平衡に達するまでの期間で、
これをリカバリーサイクルと呼び、第２段階は、
石英管２内における拡散用不純物源の安定化をは
かる処理期間で、これをソースサイクルと称し、
さらに、第３階段は、半導体基板４が所望濃度に
拡散導入されるまでの拡散処理期間で、これをソ
ークサイクルと呼ぶ。まず、第１段階のリカバリ
ーサイクルでは、窒素と酸素との混合キヤリアガ
スを供給する。第２段階のソースサイクルでは、
窒化硼素板５の表面部に形成される３酸化硼素
（B2O3）と水（H2Ｏ）との化合物でなる水酸化
硼素（HBO2）を石英管２内に形成し、不純物供
給源の安定化をはかるために、窒素と酸素の混合
キヤリアガスに加えて窒素と水素との混合ガスを
短時間供給する。そして、第３段階のソークサイ
クルでは、窒素のみをその拡散処理期間中供給す
る。
ところで、上述のソースサイクルで供給する窒
素と水素との混合ガスは、その水素含有量によつ
て、その後の拡散処理の安定性に変動を与える。
素と水素との混合ガスは、その水素含有量によつ
て、その後の拡散処理の安定性に変動を与える。
すなわち、水素含有量は、通常、体積比で４％
以下というのが一応の目安であるが、この範囲で
も、拡散処理後の半導体基板シート抵抗値が大幅
なばらつきを呈し、とくに、水素含有量が多い
と、過剰のHBO2が生じ、これが半導体基板と石
英ボートに付着し、安定な拡散条件が得られな
い。
以下というのが一応の目安であるが、この範囲で
も、拡散処理後の半導体基板シート抵抗値が大幅
なばらつきを呈し、とくに、水素含有量が多い
と、過剰のHBO2が生じ、これが半導体基板と石
英ボートに付着し、安定な拡散条件が得られな
い。
発明の目的
本発明は、固体拡散源からの硼素拡散処理の安
定化をはかるもので、とくに、窒化硼素板を拡散
源とする処理過程における窒素と水素との混合ガ
スの適正条件を与えるものである。
定化をはかるもので、とくに、窒化硼素板を拡散
源とする処理過程における窒素と水素との混合ガ
スの適正条件を与えるものである。
発明の構成
本発明は、要約するに、半導体基板に隣接配置
された固体拡散源から、硼素を導入するにあた
り、水素の処理条件として、水素の体積比の下限
を拡散温度に関係なく0.6％とし、水素の体積比
の上限を910℃の拡散温度のとき1.7％、950℃の
拡散温度のとき1.2％とした半導体への硼素拡散
方法であり、これにより、量産過程における安定
性が顕著に向上した。
された固体拡散源から、硼素を導入するにあた
り、水素の処理条件として、水素の体積比の下限
を拡散温度に関係なく0.6％とし、水素の体積比
の上限を910℃の拡散温度のとき1.7％、950℃の
拡散温度のとき1.2％とした半導体への硼素拡散
方法であり、これにより、量産過程における安定
性が顕著に向上した。
実施例の説明
第２図は本発明の実施例によつて得られた特性
図であり、ソースサイクルにおける水素含有量と
シート抵抗値のばらつきおよび過剰HBO2による
付着状態の関係を示している。
図であり、ソースサイクルにおける水素含有量と
シート抵抗値のばらつきおよび過剰HBO2による
付着状態の関係を示している。
すなわち、第２図中の特性曲線Ｉは、体積比で
水素成分９％、残り91％が窒素でなる混合ガス
（以下、便宜上、グリーンガスと呼ぶ）を、流量
の多い方から順にＡ，Ｂ，ＣおよびＤと流量を変
化させたときのシート抵抗値のばらきつを示す。
なお、グリーンガスを流しているときには窒素と
酸素の混合キヤリアガスを同時に流しておく。た
だしグリーンガスの流量に対応して混合キヤリア
ガスの流量も変化させてある ここで、グリーンガス流量Ａは、水素含有量が
体積比で４％に相当し、同Ｂ点で1.7％、同Ｃ点
で1.2％、同Ｄ点で0.6％にあたる。また、グリー
ンガス流量が多いと、過剰HBO2の生成付着量が
急激に増大し、処理温度が910℃では特性に依
存し、同じく950℃の場合には特性に依存して、
それぞれ、HBO2の付着状態が著しく増加する。
この結果から、シート抵抗値のばらつきを最小限
に抑え、かつ、HBO2の付着がほとんど起こらな
いような水素含有量の範囲は、グリーンガス流量
で換算して、910℃のときは、Ｄ〜Ｂの範囲、950
℃のときは、Ｄ〜Ｃの範囲であることがわかる。
本発明実施例の具体的条件で言えば、リカバリー
サイクルでは、2l／分の窒素と1l／分の酸素流量
とを混合した混合キヤリアガスを供給しながら、
10分〜15分の処理を行なう。次に、ソースサイク
ルでは、拡散温度を910℃に設定したとき、グリ
ーンガス流量を200c.c.／分〜600c.c.／分でそれに対
応した混合キヤリアガスの流量を2900c.c.／分〜
2500c.c.／分の範囲内に、また、拡散温度950℃の
場合には、グリーンガス流量を200c.c.／分〜400
c.c.／分でそれに対応した混合キヤリアガスの流量
を2900c.c.／分〜2700c.c.／分の範囲内に、それぞれ
調節して、１分間の処理を行なう。そして、ソー
クサイクルでは、窒素流量3l／分の条件で所望の
シート抵抗値が得られるような拡散処理を行な
う。これによれば、シート抵抗値のばらつきが±
0.3〜0.5Ω／ロであり、石英管２の内壁あるいは
石英ボート３の周辺での水酸化硼素（HBO2）の
付着が認められず、再現性も良好であつた。
水素成分９％、残り91％が窒素でなる混合ガス
（以下、便宜上、グリーンガスと呼ぶ）を、流量
の多い方から順にＡ，Ｂ，ＣおよびＤと流量を変
化させたときのシート抵抗値のばらきつを示す。
なお、グリーンガスを流しているときには窒素と
酸素の混合キヤリアガスを同時に流しておく。た
だしグリーンガスの流量に対応して混合キヤリア
ガスの流量も変化させてある ここで、グリーンガス流量Ａは、水素含有量が
体積比で４％に相当し、同Ｂ点で1.7％、同Ｃ点
で1.2％、同Ｄ点で0.6％にあたる。また、グリー
ンガス流量が多いと、過剰HBO2の生成付着量が
急激に増大し、処理温度が910℃では特性に依
存し、同じく950℃の場合には特性に依存して、
それぞれ、HBO2の付着状態が著しく増加する。
この結果から、シート抵抗値のばらつきを最小限
に抑え、かつ、HBO2の付着がほとんど起こらな
いような水素含有量の範囲は、グリーンガス流量
で換算して、910℃のときは、Ｄ〜Ｂの範囲、950
℃のときは、Ｄ〜Ｃの範囲であることがわかる。
本発明実施例の具体的条件で言えば、リカバリー
サイクルでは、2l／分の窒素と1l／分の酸素流量
とを混合した混合キヤリアガスを供給しながら、
10分〜15分の処理を行なう。次に、ソースサイク
ルでは、拡散温度を910℃に設定したとき、グリ
ーンガス流量を200c.c.／分〜600c.c.／分でそれに対
応した混合キヤリアガスの流量を2900c.c.／分〜
2500c.c.／分の範囲内に、また、拡散温度950℃の
場合には、グリーンガス流量を200c.c.／分〜400
c.c.／分でそれに対応した混合キヤリアガスの流量
を2900c.c.／分〜2700c.c.／分の範囲内に、それぞれ
調節して、１分間の処理を行なう。そして、ソー
クサイクルでは、窒素流量3l／分の条件で所望の
シート抵抗値が得られるような拡散処理を行な
う。これによれば、シート抵抗値のばらつきが±
0.3〜0.5Ω／ロであり、石英管２の内壁あるいは
石英ボート３の周辺での水酸化硼素（HBO2）の
付着が認められず、再現性も良好であつた。
発明の効果
本発明によれば、半導体基板に固定拡散源、た
とえば窒化硼素板から、硼素を拡散導入するにあ
たり、雰囲気中の水素含有量を体積比の下限を
0.6％とし、上限を910℃の拡散温度のとき1.7％、
950℃の拡散温度のとき1.2％に限定することで、
拡散処理後の半導体基板のシート抵抗値が安定化
されるとともに、処理後の付着物の発生がなく、
再現性がよくなる。このことは半導体装置の特性
の安定化、品質保障に有益である。
とえば窒化硼素板から、硼素を拡散導入するにあ
たり、雰囲気中の水素含有量を体積比の下限を
0.6％とし、上限を910℃の拡散温度のとき1.7％、
950℃の拡散温度のとき1.2％に限定することで、
拡散処理後の半導体基板のシート抵抗値が安定化
されるとともに、処理後の付着物の発生がなく、
再現性がよくなる。このことは半導体装置の特性
の安定化、品質保障に有益である。
第１図は本発明実施例で用いた拡散処理装置の
概要図、第２図は実施例方法で得られた特性図で
ある。 １……管状炉、２……石英管、３……石英ボー
ト、４……半導体基板、５……窒化硼素板、６…
…ガス制御器、７，８，９……ガス注入口、１０
……流量計。
概要図、第２図は実施例方法で得られた特性図で
ある。 １……管状炉、２……石英管、３……石英ボー
ト、４……半導体基板、５……窒化硼素板、６…
…ガス制御器、７，８，９……ガス注入口、１０
……流量計。
Claims (1)
- １ 半導体基板に隣接配置された固体拡散源か
ら、硼素を導入するにあたり、水素処理条件とし
て、水素の体積比を、910℃の拡散温度のとき、
0.6％〜1.7％にし、950℃の拡散温度のとき、0.6
％〜1.2％にしたことを特徴とする半導体への硼
素拡散方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5207983A JPS59177923A (ja) | 1983-03-28 | 1983-03-28 | 半導体への硼素拡散方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5207983A JPS59177923A (ja) | 1983-03-28 | 1983-03-28 | 半導体への硼素拡散方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59177923A JPS59177923A (ja) | 1984-10-08 |
| JPH0586650B2 true JPH0586650B2 (ja) | 1993-12-13 |
Family
ID=12904808
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5207983A Granted JPS59177923A (ja) | 1983-03-28 | 1983-03-28 | 半導体への硼素拡散方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59177923A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA1244969A (en) * | 1986-10-29 | 1988-11-15 | Mitel Corporation | Method for diffusing p-type material using boron disks |
| JP2583681B2 (ja) * | 1991-03-20 | 1997-02-19 | 信越半導体株式会社 | 半導体ウェーハへの硼素拡散方法 |
| JP4827131B2 (ja) * | 2006-07-24 | 2011-11-30 | タカオカ化成工業株式会社 | モールド変圧器 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5538046A (en) * | 1978-09-12 | 1980-03-17 | Toshiba Corp | Transformer for condenser type meter |
| JPS56169322A (en) * | 1980-05-30 | 1981-12-26 | Fujikura Ltd | Selective diffusion of boron into silicon |
-
1983
- 1983-03-28 JP JP5207983A patent/JPS59177923A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5538046A (en) * | 1978-09-12 | 1980-03-17 | Toshiba Corp | Transformer for condenser type meter |
| JPS56169322A (en) * | 1980-05-30 | 1981-12-26 | Fujikura Ltd | Selective diffusion of boron into silicon |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59177923A (ja) | 1984-10-08 |
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