JPS5936418B2 - シリコン基板に対する不純物拡散方法 - Google Patents
シリコン基板に対する不純物拡散方法Info
- Publication number
- JPS5936418B2 JPS5936418B2 JP12877075A JP12877075A JPS5936418B2 JP S5936418 B2 JPS5936418 B2 JP S5936418B2 JP 12877075 A JP12877075 A JP 12877075A JP 12877075 A JP12877075 A JP 12877075A JP S5936418 B2 JPS5936418 B2 JP S5936418B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- group
- silicon substrate
- diffusion
- solution
- oxide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はシリコン基板に対する不純物拡散方法に関し、
特にシリコン基板に欠陥の少い拡散を施す改良された不
純物拡散方法を提供するものである。
特にシリコン基板に欠陥の少い拡散を施す改良された不
純物拡散方法を提供するものである。
従来シリコン基板にたいする深い拡散は、たとえばシリ
コン整流素子形成における一電極預域の形成、三重拡散
トランジスタにおけるコレクタ領域形成、パワー素子の
エミッタ拡散に対しては、Ｂ、Ｏ。
コン整流素子形成における一電極預域の形成、三重拡散
トランジスタにおけるコレクタ領域形成、パワー素子の
エミッタ拡散に対しては、Ｂ、Ｏ。
、Ｐ２Ｏ、等１族、Ｖ族に属する不純物の酸化物を有機
溶剤、例えばエチルアルコール、メチルセルソルブ等に
溶解し、これをスブレ等の手段により塗着して行なうい
わゆるペイントオン（Ｐａｉｎｔｏｎ）拡散法が一般に
適用されている０、しかし上記の拡散法によれば上記エ
ミッタ層、コレクタ電極等高濃度層形成の場合、不純物
元素とシリコン原子の四面体半径の相違のため格子歪を
生じ、これから非常に多くの線欠陥の発生をみる。これ
ら欠陥は、ノイズ等半導体装置の電気的特性に悪影響を
与えるばかりでなく、欠陥によつてエミツタデイツプ、
ラテラル方向の拡散等を生じ、制御性が著るしく悪かつ
た。上記に対しボロンシリケートガラス（以下本明細書
においてはＢＳＧと略称する）拡散とか、燐一砒素拡散
等が提唱され、プレナトランジスタ、バイボーラＩＣ等
の浅い拡散に対しては低周波ノイズが減少する等の成果
がみられた。
溶剤、例えばエチルアルコール、メチルセルソルブ等に
溶解し、これをスブレ等の手段により塗着して行なうい
わゆるペイントオン（Ｐａｉｎｔｏｎ）拡散法が一般に
適用されている０、しかし上記の拡散法によれば上記エ
ミッタ層、コレクタ電極等高濃度層形成の場合、不純物
元素とシリコン原子の四面体半径の相違のため格子歪を
生じ、これから非常に多くの線欠陥の発生をみる。これ
ら欠陥は、ノイズ等半導体装置の電気的特性に悪影響を
与えるばかりでなく、欠陥によつてエミツタデイツプ、
ラテラル方向の拡散等を生じ、制御性が著るしく悪かつ
た。上記に対しボロンシリケートガラス（以下本明細書
においてはＢＳＧと略称する）拡散とか、燐一砒素拡散
等が提唱され、プレナトランジスタ、バイボーラＩＣ等
の浅い拡散に対しては低周波ノイズが減少する等の成果
がみられた。
しかしてＮ＋拡散に用いられる燐一砒素は砒素の拡散係
数が燐に比し一桁小さいため拡散が遅れ、特に深い拡散
、一例としてＸｊ＞１５μ（Ｘｊは層厚）のエミツタ拡
散にあつては歪相殺機構が働く程の充分な濃度が得られ
ない。一方ＢＳＧ拡散による無欠陥拡散も図における斜
線を施した範囲、即ちＮｓ（表面濃度）が４×１０２０
／一以下にしてかつ全ボロン量Ｑが２×１０１６／Ｃｆ
ｌｔ以下の範囲しか無欠陥とならない。上記範囲におけ
るＮｓ≦４×１０２０／（−JモVｉはＢＳＧによつて補
正できるも、Ｑ≦２×１０’６／ＣｉｌではＸｊが大き
く（深い拡散）なるとすぐ満足しなくなる。一例として
Ｎｓ＝４×１０２０／ｄのときＸｊが１μ前後で欠陥が
発生する領域に入るのである。本発明は上記従来の拡散
方法の欠点を改良する 一とともに容易に深い無欠陥拡
散を達成する方法を提供するものである。
数が燐に比し一桁小さいため拡散が遅れ、特に深い拡散
、一例としてＸｊ＞１５μ（Ｘｊは層厚）のエミツタ拡
散にあつては歪相殺機構が働く程の充分な濃度が得られ
ない。一方ＢＳＧ拡散による無欠陥拡散も図における斜
線を施した範囲、即ちＮｓ（表面濃度）が４×１０２０
／一以下にしてかつ全ボロン量Ｑが２×１０１６／Ｃｆ
ｌｔ以下の範囲しか無欠陥とならない。上記範囲におけ
るＮｓ≦４×１０２０／（−JモVｉはＢＳＧによつて補
正できるも、Ｑ≦２×１０’６／ＣｉｌではＸｊが大き
く（深い拡散）なるとすぐ満足しなくなる。一例として
Ｎｓ＝４×１０２０／ｄのときＸｊが１μ前後で欠陥が
発生する領域に入るのである。本発明は上記従来の拡散
方法の欠点を改良する 一とともに容易に深い無欠陥拡
散を達成する方法を提供するものである。
本発明のシリコン基板に対する不純物拡散方法はシリコ
ン基板に不純物のＩ族またはｖ族元素を族元素と同時に
拡散するにあたり、族元素をその酸化物から添加するこ
とを特徴とする。
ン基板に不純物のＩ族またはｖ族元素を族元素と同時に
拡散するにあたり、族元素をその酸化物から添加するこ
とを特徴とする。
また、上記において、族元素が酸化物で添加されると同
時にこの酸化物をＰＨｌ以下の酸溶液またはＰＨｌ３以
上のアルカリ溶液に溶解した溶液で添加することを特徴
とする。さらに、Ｉ族またはＶ族元素をシリコン基板に
結晶の欠陥少く拡散するために、上記元素と族元素のガ
ラス、シリコン間の偏析現象に留意して添加割合を決定
することを特徴とする。また、Ｉ族またはｖ族元素とも
その酸化物を水溶性有機溶媒に溶解した溶液となし、こ
れをシリコン基板に重ね塗り、または混液として塗布す
ることを特徴とする。さらに、上記有機溶媒がアルコー
ルおよびまたはメチルセルソルブであることを特徴とす
るものである。次に本発明の開発の経過とさらに実施例
について説明する。
時にこの酸化物をＰＨｌ以下の酸溶液またはＰＨｌ３以
上のアルカリ溶液に溶解した溶液で添加することを特徴
とする。さらに、Ｉ族またはＶ族元素をシリコン基板に
結晶の欠陥少く拡散するために、上記元素と族元素のガ
ラス、シリコン間の偏析現象に留意して添加割合を決定
することを特徴とする。また、Ｉ族またはｖ族元素とも
その酸化物を水溶性有機溶媒に溶解した溶液となし、こ
れをシリコン基板に重ね塗り、または混液として塗布す
ることを特徴とする。さらに、上記有機溶媒がアルコー
ルおよびまたはメチルセルソルブであることを特徴とす
るものである。次に本発明の開発の経過とさらに実施例
について説明する。
実施例ではボロン（Ｂ）、燐ヤ）等Ｓｉよ１ り四面体
半径の小さい原子によつて生ずるコムプレツシヨンを補
償するために不純物元素Ｇｅを同時に拡散することを案
出した。Ｇｅは族元素であつて電気的にほとんど素子特
性に影響を与えないという利点がある。しカルＧｅは元
素単体の形では拡散不純物源として使えず、Ｇｅｃｌ４
ではＳｉＨ４、Ｂ２Ｈ゜等と同時にＣＶＤ（ Ｃｈｅｍ
ｉｃａｌｖａｐＯｒｄｅｐＯｓｉｔｉＯｎ）することは
困難であり、またＣＶＤ装置を銹びさせる恐れがある。
またＧｅＨ４は作製、入手が困難であつたためにＧｅを
拡散することはほとんど実用化されていない状態である
。本発明においてはドナー不純物並びにアクセプタ不純
物としてＰ２Ｏ５並びにＢ２Ｏ３を、歪相殺用不純物と
してＧｅＯ２を用いる。
半径の小さい原子によつて生ずるコムプレツシヨンを補
償するために不純物元素Ｇｅを同時に拡散することを案
出した。Ｇｅは族元素であつて電気的にほとんど素子特
性に影響を与えないという利点がある。しカルＧｅは元
素単体の形では拡散不純物源として使えず、Ｇｅｃｌ４
ではＳｉＨ４、Ｂ２Ｈ゜等と同時にＣＶＤ（ Ｃｈｅｍ
ｉｃａｌｖａｐＯｒｄｅｐＯｓｉｔｉＯｎ）することは
困難であり、またＣＶＤ装置を銹びさせる恐れがある。
またＧｅＨ４は作製、入手が困難であつたためにＧｅを
拡散することはほとんど実用化されていない状態である
。本発明においてはドナー不純物並びにアクセプタ不純
物としてＰ２Ｏ５並びにＢ２Ｏ３を、歪相殺用不純物と
してＧｅＯ２を用いる。
現状において上記両者を同時に溶解する溶剤が見当らな
いので、各各を溶解する溶剤によつて溶解したのち互い
の溶液を混合するという方法によつた。一例としてＢ２
Ｏ３を用いるとき、これをメチルセルソルブ、またはエ
タノールを用い、ＧｅＯ２に対しては濃Ｈｃｌまたは濃
アルカリを用いて溶解したのち両者を混合し、スピン（
ＳｐｉｎＯｎ）方式、スプレ方式等によつて塗着を行な
い、のち拡散する方法を見出した。次に本発明の一実施
例につき説明する。
いので、各各を溶解する溶剤によつて溶解したのち互い
の溶液を混合するという方法によつた。一例としてＢ２
Ｏ３を用いるとき、これをメチルセルソルブ、またはエ
タノールを用い、ＧｅＯ２に対しては濃Ｈｃｌまたは濃
アルカリを用いて溶解したのち両者を混合し、スピン（
ＳｐｉｎＯｎ）方式、スプレ方式等によつて塗着を行な
い、のち拡散する方法を見出した。次に本発明の一実施
例につき説明する。
溶液囚〜ＩＣ）を次の如く調製する。
（調製された溶液（支）〜（Ｃ）は以下の各実施例に共
通）実施例 （１）溶誕囚を３“十溶液（Ｃ）を６７７
１１よりなる混合液を作製し、直径４３”φ、厚さ３５
０μ、比抵抗値３０〜５０Ω傭のＮ型ウエハにＳｐｉｎ
Ｏｎし、１２８５℃の拡散炉中にて酸素雰囲気（０２の
流量２１／Ｍｍ）にて３０時間拡散を行ない、２．３×
１０１９／ＤＣ７）Ｎｓを得た。
通）実施例 （１）溶誕囚を３“十溶液（Ｃ）を６７７
１１よりなる混合液を作製し、直径４３”φ、厚さ３５
０μ、比抵抗値３０〜５０Ω傭のＮ型ウエハにＳｐｉｎ
Ｏｎし、１２８５℃の拡散炉中にて酸素雰囲気（０２の
流量２１／Ｍｍ）にて３０時間拡散を行ない、２．３×
１０１９／ＤＣ７）Ｎｓを得た。
実施例 （２）
溶液Ｑ３）３ゴ十溶液（Ｃ）６ゴよりなる混合液を作製
し、使用ウエハ、塗着、拡散等実施例の如くしてＮｓ＝
６．５×１０１９／Ｃｌｄ．ｘｊ＝ ２７μを得た。
し、使用ウエハ、塗着、拡散等実施例の如くしてＮｓ＝
６．５×１０１９／Ｃｌｄ．ｘｊ＝ ２７μを得た。
実施例 （３）溶液（様３ｍｉ×溶液（Ｃ）９ゴよりな
る混合液を作製し、直径４３１７１Ｌφ、厚さ３５０μ
、比抵抗値３０〜５０Ω儂のＮ型ウエハに塗着し、１２
８５℃の拡散炉中にて、酸素２０ｃｃ／Ｍｉｎと窒素２
１／ＷＬｍの混合気雰囲気中で９０ＴＲｉ！ｔの拡散を
行ないＮｓ＝１．３×１０２で／（Ｖ７ｆ．Ｘｊ＝１５
．５μを得た。
る混合液を作製し、直径４３１７１Ｌφ、厚さ３５０μ
、比抵抗値３０〜５０Ω儂のＮ型ウエハに塗着し、１２
８５℃の拡散炉中にて、酸素２０ｃｃ／Ｍｉｎと窒素２
１／ＷＬｍの混合気雰囲気中で９０ＴＲｉ！ｔの拡散を
行ないＮｓ＝１．３×１０２で／（Ｖ７ｆ．Ｘｊ＝１５
．５μを得た。
上記実施例（１）〜（３）で得られたウエハの転位密度
を調べると（１）＞（２）＞（３）の順にあり、特に（
３）のものにあつては１０００個／ｄ以下でほとんど無
欠陥とみられた。次にＢ（７）Ｓｉ中の四面体半径は０
．８８λであるのに対し、Ｇｅは１．２２λであつてＳ
ｉの１．１７λに対し前者は小さく、後者は大きい。
を調べると（１）＞（２）＞（３）の順にあり、特に（
３）のものにあつては１０００個／ｄ以下でほとんど無
欠陥とみられた。次にＢ（７）Ｓｉ中の四面体半径は０
．８８λであるのに対し、Ｇｅは１．２２λであつてＳ
ｉの１．１７λに対し前者は小さく、後者は大きい。
理論的にはＧｅ：Ｂ＝５．３：１の割合で混合したとき
ＣＯｍｐｒｅｓｓｉＯｎ（５Ｅｘｐａｎｓｉ０ｎがバラ
ンスして無歪となるはずであるが、実際にはＧｅＯ２（
またはＳｉＯ２中）とＳｉ間の偏析係数の問題から拡散
雰囲気や拡散温度（いづれも酸化速度に影響する）によ
つて無欠陥拡散条件が異なる。実施例においても偏析現
象に留意して添加割合をＧｅＯ２：１／２Ｂ２０３＝３
：１の条件で欠陥が減少した。上述と同様にして深いド
ナー拡散に対しても無欠陥拡散する事ができる。すなわ
ちＰ２Ｏ，とＧｅＯ２を夫々エチルアルコールと有機ア
ルカリに溶解しその混合液を用いたスピンオン塗着、お
よび拡散により無欠陥化ができる。たゞしＰ２Ｏ５の気
化を防止するため、気化点（５９１℃）と融点（５６９
℃）の中間温度約５８０℃で加熱溶融後、拡散温度に上
げる。上述の実施例による説明で四面体半径の大小を選
択して無欠陥化拡散ができることは述べた通りであるが
、ＧｅＯ２：吉Ｂ２Ｏ３は３：１の例からしても、固溶
体を増加させることによつて欠陥が減少していることも
わかる。
ＣＯｍｐｒｅｓｓｉＯｎ（５Ｅｘｐａｎｓｉ０ｎがバラ
ンスして無歪となるはずであるが、実際にはＧｅＯ２（
またはＳｉＯ２中）とＳｉ間の偏析係数の問題から拡散
雰囲気や拡散温度（いづれも酸化速度に影響する）によ
つて無欠陥拡散条件が異なる。実施例においても偏析現
象に留意して添加割合をＧｅＯ２：１／２Ｂ２０３＝３
：１の条件で欠陥が減少した。上述と同様にして深いド
ナー拡散に対しても無欠陥拡散する事ができる。すなわ
ちＰ２Ｏ，とＧｅＯ２を夫々エチルアルコールと有機ア
ルカリに溶解しその混合液を用いたスピンオン塗着、お
よび拡散により無欠陥化ができる。たゞしＰ２Ｏ５の気
化を防止するため、気化点（５９１℃）と融点（５６９
℃）の中間温度約５８０℃で加熱溶融後、拡散温度に上
げる。上述の実施例による説明で四面体半径の大小を選
択して無欠陥化拡散ができることは述べた通りであるが
、ＧｅＯ２：吉Ｂ２Ｏ３は３：１の例からしても、固溶
体を増加させることによつて欠陥が減少していることも
わかる。
また、液を混合して沈澱を生ずる場合には別々に塗布し
乾燥させてもよい。
乾燥させてもよい。
上記別々に塗布するときにはＧｅＯ２を先に塗布し、Ｇ
ｅＯ２を溶解させているＨｃｌ，Ｎ（ ＣＨ３）４０Ｈ
等を分解蒸発せしめたのちＢ２Ｏ３を塗布し、後の液に
よつて影響を受けない様にすることを要する。
ｅＯ２を溶解させているＨｃｌ，Ｎ（ ＣＨ３）４０Ｈ
等を分解蒸発せしめたのちＢ２Ｏ３を塗布し、後の液に
よつて影響を受けない様にすることを要する。
図はＢＳＧ拡散における拡散を説明するためのものであ
る。
る。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ シリコン基板に不純物のIII族またはＶ族元素をIV
族元素と同時に拡散するにあたり、IV族元素をその酸化
物から添加することを特徴とするシリコン基板に対する
不純物拡散方法。 ２ IV族元素がその酸化物で添加されると同時にこの酸
化物をｐＨ１以下の酸溶液またはｐＨ１３以上のアルカ
リ溶液に溶解した溶液で添加することを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載のシリコン基板に対する不純物拡
散方法。 ３ シリコン基板にIII族またはＶ基元素を結晶の欠陥
少く拡散するために、予め上記元素とIV族元素のガラス
、シリコン間の偏析現像に留意して添加割合を決定する
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のシリコン
基板に対する不純物拡散方法。 ４ III族またはＶ族元素ともその酸化物を水溶性有機
溶媒に溶解した溶液となし、前記溶液を基板に重ね塗り
または混液を塗布することを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載のシリコン基板に対する不純物拡散方法。 ５ III族またはＶ族元素の酸化物の溶解に適用する水
溶性有機溶媒がアルコールおよびまたはメチルセルソル
ブである特許請求の範囲第４項記載のシリコン基板に対
する不純物拡散方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12877075A JPS5936418B2 (ja) | 1975-10-25 | 1975-10-25 | シリコン基板に対する不純物拡散方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12877075A JPS5936418B2 (ja) | 1975-10-25 | 1975-10-25 | シリコン基板に対する不純物拡散方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5252569A JPS5252569A (en) | 1977-04-27 |
| JPS5936418B2 true JPS5936418B2 (ja) | 1984-09-04 |
Family
ID=14993030
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12877075A Expired JPS5936418B2 (ja) | 1975-10-25 | 1975-10-25 | シリコン基板に対する不純物拡散方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5936418B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5691421A (en) * | 1979-12-25 | 1981-07-24 | Toshiba Corp | Method for diffusing impurities in semiconductor |
| EP2728624A4 (en) * | 2011-07-25 | 2015-05-27 | Hitachi Chemical Co Ltd | SEMICONDUCTOR SUBSTRATE, MANUFACTURING METHOD, SOLAR CELL ELEMENT AND SOLAR CELL |
-
1975
- 1975-10-25 JP JP12877075A patent/JPS5936418B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5252569A (en) | 1977-04-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4091169A (en) | Silicon oxide/silicon nitride mask with improved integrity for semiconductor fabrication | |
| Hsieh et al. | Silicon homoepitaxy by rapid thermal processing chemical vapor deposition (RTPCVD)—A review | |
| JPH02162720A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPS5936418B2 (ja) | シリコン基板に対する不純物拡散方法 | |
| JPH03119722A (ja) | ドーパントフィルム及びそれを使用した不純物拡散方法 | |
| US3986905A (en) | Process for producing semiconductor devices with uniform junctions | |
| JPS61194826A (ja) | 半導体製造方法 | |
| JP2730156B2 (ja) | 多結晶シリコン膜の形成方法 | |
| JPH0526326B2 (ja) | ||
| JPH01194416A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH0196923A (ja) | エピタキシャル成長方法 | |
| US3713910A (en) | Method for manufacturing a semiconductor device | |
| JP3295481B2 (ja) | アルミニウムドーパント分布の形成方法 | |
| JP2583962B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| TW201730934A (zh) | 半導體元件的製造方法及太陽電池的製造方法 | |
| Plauger | Etching studies of diffusion source boron glass | |
| JPS5856462A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| SU669695A1 (ru) | Раствор дл получени источника диффузии донорной примеси | |
| JPH05152236A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH043663B2 (ja) | ||
| JPH04291729A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH0499029A (ja) | 絶縁膜の形成方法 | |
| JPH07130676A (ja) | 半導体ウェーハのホウ素拡散方法 | |
| JPH02208920A (ja) | Ｓｏｉ構造の形成方法 | |
| JPS6074613A (ja) | 半導体装置の製造方法 |