JPH0758698B2 - 半導体ウエーハヘのボロン拡散方法 - Google Patents

半導体ウエーハヘのボロン拡散方法

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JPH0758698B2 JP2220672A JP22067290A JPH0758698B2 JP H0758698 B2 JPH0758698 B2 JP H0758698B2 JP 2220672 A JP2220672 A JP 2220672A JP 22067290 A JP22067290 A JP 22067290A JP H0758698 B2 JPH0758698 B2 JP H0758698B2
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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、OSF（酸化誘起積層欠陥）の発生を低減する
ことができるようにした半導体ウェーハへのボロン拡散
方法に関する。
〔従来の技術〕
従来、トランジスターのベース拡散等を行うのに、ソー
スとしてBN（ボロンナイトライド）、PBF（ポリボロン
フィルム）等が使用されることは知られている。
例えば、BNをソースとして用いる場合には、半導体ウェ
ーハをBNの両側にボート上に配置して拡散炉内に入れ、
熱を加えてBN表面のB2O3を半導体ウェーハ上に飛ばし、
半導体ウェーハ表面に均一な高濃度のボロンガラス層と
高濃度のボロン拡散層を形成し、ついでこのボロンガラ
ス層をエッチング除去し、次に再度拡散炉内でボロン拡
散層の表面を700℃の低温で酸化し、表面の汚染層を再
度のエッチングで除去し、最後に拡散炉で加熱しボロン
拡散（ドライブ・イン）を行うものであった。このBNを
ソースとしたボロン拡散においては、BN表面に形成され
たB2O3を半導体ウェーハ上に飛ばすものであるから、拡
散炉内のガスの影響を受け、シート抵抗のバラツキが大
きく、そのコントロールが難しく、OSF（酸化誘起積層
欠陥）も発生する（100個／cm2以上）という欠点があっ
た。なお、OSF密度の発生許容限度は20個／cm2以下と通
常考えられている。
一方、PBFとは、東京応化工業株式会社製の塗布液であ
り、半導体素子製造用の高濃度ボロンを拡散するために
用いられ、ボロン化合物と多価アルコール化合物とを反
応させて生成したポリマーをアルコール系溶媒に溶解さ
せたものである。
PBFをソースとしてボロン拡散を行う場合には、まず、P
BFをスピン塗布法で半導体ウェーハ上に塗布し溶剤を拡
散させた後に、デポ工程用の拡散炉に投入し、酸素を含
む雰囲気中450〜800℃で熱処理してB2O3層を形成する
（焼成）。
次に、半導体ウェーハを窒素中で900〜1000℃に昇温
し、B2O3層が変化して形成されるボロンガラス層から所
望濃度のボロンを半導体ウェーハ内へ浅く拡散させる
（デポ工程またはデポジション工程）。デポ工程中に半
導体ウェーハ内へ拡散されなかった余分なボロンが残存
するボロンガラス層は、デポ工程終了後に半導体ウェー
ハを拡散炉から取り出し、フッ酸水溶液等でエッチング
することにより除去される。
続いて、ボロンガラス層を除去した半導体ウェーハをド
ライブ・イン工程用の拡散炉に投入し、デポ工程で半導
体ウェーハ内へ浅く拡散させたボロンを所望の深さまで
引伸し拡散を行う（ドライブ・イン工程）。半導体ウェ
ーハをドライブ・イン工程用の拡散炉に投入する時の拡
散炉の温度（ドライブ・イン工程の投入温度）は、通常
800℃程度であり、デポ工程における拡散温度よりも低
い。
そして、半導体ウェーハをドライブ・イン工程用の拡散
炉に投入後、1100℃程度に昇温し、所定時間だけ一定温
度に保持してボロンを所望深さまでドライブ・インす
る。
PBFは、BNと異なり、半導体ウェーハ上に直接塗布で
き、焼成、デポ工程で生成するB2O3やボロンガラスの厚
さが均一でシート抵抗の均一性が良く、またその取扱い
が容易であることから、ボロンソースとして有効に用い
られている（特公平１−60932号、特開昭60−92610号
等）。しかし、このPBFを用いた場合でもOSFは100個／c
m2以上発生するのが通常であり、その発生を低減する効
果的な方法はいまだ知られていない。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明者は、上記した従来技術の問題点を解決するべく
鋭意研究を重ねた結果本発明を完成したものである。
本発明は、OSF（酸化誘起積層欠陥）の発生を20個／cm2
以下に低減することができるようにした半導体ウェーハ
へのボロン拡散方法を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記課題を解決するために、本発明は、半導体ウェーハ
上にボロン拡散ソースを塗布し、20％濃度以下の酸素中
450〜800℃で焼成後、窒素中900〜1000℃でデポ工程の
熱処理を行い、該熱処理中に形成された半導体ウェーハ
上のボロンガラス層を除去後、ドライブ・イン工程の熱
処理を行なう半導体ウェーハへのボロン拡散方法におい
て、ドライブ・イン工程の投入温度をデポ工程の温度と
同等かまたはデポ工程の温度よりも高温として熱処理を
行なうようにしたものである。
上記ドライブ・イン工程の投入温度は890℃〜1000℃の
温度範囲が好ましく、さらに好ましくは900℃〜950℃の
温度範囲である。
ボロン拡散ソースとしては、ポリボロンフィルムを用い
るのが好適である。
本発明方法は、直径が５インチ以上の半導体ウェーハに
対して特に好適に適用できる。
〔実施例〕
デポ温度とドライブ・イン投入温度がOSFに与える影響
を調べるために次の実験を行った。
１）使用半導体ウェーハ ５インチCZP型＜100＞及び＜111＞20Ω・cm ２）工程 PBF（東京応化製6M−10）スピン塗布コーター:4700rp
m 焼成・デポ（拡散炉） 焼成:700℃、５％O2／N2、30分 デポ：N2、30分、処理温度は936℃及び970℃の２水準で
行った。
ボロンガラス除去 ５％HF（１分） ドライブ・イン（拡散炉） 実験条件： ロット 投入温度（℃） A 800 B 900 C 950 D 1000 第１図にドライブ・インの熱処理条件を示した。
評価 ドライブ・イン処理を行った半導体ウェーハの酸化膜を
除去（HF処理）し、ライトエッチ（１分）を行って、光
学顕微鏡（100倍、十字スキャン）によってOSFの個数／
cm2をカウントし、その結果を第２図に示した。
この結果から、（ａ）OSF密度はドライブ・インの投入
温度のみに依存し、投入温度（本実験の範囲内の温度
で）が高いとOSF密度が低くなることが分かった。
（ｂ）OSF密度は本実験条件下のデポ温度（936〜970
℃）に依存しないことも分かった。（ｃ）ドライブ・イ
ンの投入温度を900℃〜1000℃の範囲とすることによりO
SF密度を20個／cm2以下に抑制できることが判明した。
（ｄ）これらの結果から、ドライブ・イン工程の投入温
度をデポ工程の温度と同等かまたはデポ工程の温度より
も高温として熱処理を行なうことにより、OSF密度を20
個／cm2以下に低減できることが明らかとなった。
ドライブ・イン投入温度が1000℃を越えると、OSFの発
生は抑制されるにしてもスリップが発生するために好適
とはいえない。また、ドライブ・イン投入温度が900℃
にみたない場合には、OSF発生の抑制効果は減少する
が、890℃程度までは本発明の効果を達成できるもので
ある。スリップの発生がなく、OSF密度も20個／cm2以下
の状態で安定して生産するための温度条件としては900
〜950℃が適当と言える。
上記の実験では、PBFを用いた例を示したが、ドライブ
・インの投入温度が900〜1000℃の範囲で、BNをソース
とした場合にもOSFの低減効果が達成できる。
〔発明の効果〕
以上のように、本発明によれば、半導体ウェーハへのボ
ロン拡散を行うにあたり、OSF（酸化誘起積層欠陥）の
発生を20個／cm2以下に低減することができるという大
きな効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第１図は前記実験の処理条件を示す図面及び第２図は前
記実験によって得られたドライブ・インの投入温度とOS
F密度との関係を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 篠宮 勝 群馬県安中市磯部２丁目13番１号 信越半 導体株式会社半導体磯部研究所内 (56)参考文献 特開 平４−53127（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】半導体ウェーハ上にボロン拡散ソースを塗
    布し、20％濃度以下の酸素中450〜800℃で焼成後、窒素
    中900〜1000℃でデポ工程の熱処理を行い、該熱処理中
    に形成された半導体ウェーハ上のボロンガラス層を除去
    後、ドライブ・イン工程の熱処理を行なう半導体ウェー
    ハへのボロン拡散方法において、ドライブ・イン工程の
    投入温度をデポ工程の温度と同等かまたはデポ工程の温
    度よりも高温として熱処理を行なうようにしたことを特
    徴とする半導体ウェーハへのボロン拡散方法。
  2. 【請求項２】上記ドライブ・イン工程の投入温度が890
    〜1000℃、好ましくは900〜950℃の温度範囲であること
    を特徴とする請求項（１）記載の半導体ウェーハへのボ
    ロン拡散方法。
  3. 【請求項３】ボロン拡散ソースがポリボロンフィルムで
    あることを特徴とする請求項（１）又は（２）記載の半
    導体ウェーハへのボロン拡散方法。
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