JP3282265B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
Method for manufacturing semiconductor deviceInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造プロセスで
行われる不純物を拡散する工程を備えた半導体装置の製
造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device having a step of diffusing impurities in a semiconductor manufacturing process .
It relates to a manufacturing method.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の高濃度P型不純物層の形成方法の
一例として、イオン注入によって、シリコン基板に不純
物として例えばホウ素を導入し、さらに熱処理を行っ
て、導入したホウ素を拡散して高濃度P型不純物層を形
成する方法が提案されている。この方法では、イオン注
入した領域に結晶欠陥等の欠陥が生じるため、その部分
で接合リークが発生する。そこで、上記欠陥を発生しな
くするために、高濃度BSG膜〔例えばホウ素の濃度が
4.5w%の膜〕を拡散のソース源として用いて、拡散
処理を行う方法が提案されている。2. Description of the Related Art As an example of a conventional method of forming a high-concentration P-type impurity layer, boron is introduced as an impurity into a silicon substrate by ion implantation, and heat treatment is performed to diffuse the introduced boron to obtain a high-concentration P-type impurity layer. A method for forming a P-type impurity layer has been proposed. In this method, a defect such as a crystal defect occurs in the region where the ion is implanted, so that a junction leak occurs in that portion. In order to prevent the above defects from occurring, a method has been proposed in which a diffusion treatment is performed using a high-concentration BSG film (for example, a film having a boron concentration of 4.5 w%) as a diffusion source.
【0003】次に上記高濃度BSG膜を用いる拡散処理
を図6により説明する。図6の(1)に示すように、通
常の酸化法によって、シリコン基板61の表面に酸化膜
62を形成する。次いで、通常のホトリソグラフィー技
術とエッチングとによって、シリコン基板61の拡散層
を形成しようとする領域63上の酸化膜62(2点鎖線
で示す部分)を除去する。その後、例えば化学的気相成
長法によって、高濃度BSG膜64を成膜する。この高
濃度BSG膜64は、例えばホウ素を4.5w%含む。Next, a diffusion process using the high-concentration BSG film will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 6A, an oxide film 62 is formed on the surface of the silicon substrate 61 by a normal oxidation method. Next, the oxide film 62 (the portion indicated by the two-dot chain line) on the region 63 where the diffusion layer is to be formed on the silicon substrate 61 is removed by ordinary photolithography and etching. Thereafter, a high-concentration BSG film 64 is formed by, for example, a chemical vapor deposition method. The high concentration BSG film 64 contains, for example, 4.5 w% of boron.
【0004】次いで図6の(2)に示すように、例えば
窒素雰囲気中で、高温拡散処理を行い、高濃度BSG膜
64中のホウ素をシリコン基板61の上層に拡散して、
高濃度のホウ素拡散層65を形成する。このときの拡散
温度は、例えば1200℃に設定される。上記拡散処理
では、シリコン基板61の裏面に窒化膜66が形成され
る。[0006] Then, as shown in FIG. 6 (2), for example, a high-temperature diffusion process is performed in a nitrogen atmosphere to diffuse boron in the high-concentration BSG film 64 into the upper layer of the silicon substrate 61.
A high concentration boron diffusion layer 65 is formed. The diffusion temperature at this time is set to, for example, 1200 ° C. In the diffusion process, a nitride film 66 is formed on the back surface of the silicon substrate 61.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記高
濃度BSG膜を用いる拡散処理を酸素雰囲気中で行った
場合には、シリコン基板と高濃度BSG膜との界面に酸
化膜が成長し、その酸化膜がホウ素の拡散の妨げにな
る。また窒素雰囲気中で上記拡散処理を行った場合に
は、シリコン基板と高濃度BSG膜との界面にホウ素が
析出し、シリコン基板の表面が親水性になる。この状態
で、例えばウェット処理を行った場合には、親水性にな
った面は異物を付着し易くなっているので、シリコン基
板に異物が付着して、当該シリコン基板の清浄度を低下
させる。また熱処理を行った場合には、ホウ素によるア
ウトディフュージョンが発生し、シリコン基板がホウ素
に汚染される。さらにシリコン基板の裏面側には窒化膜
が形成されるので、例えばウェット処理中に上記窒化膜
が剥離して、塵埃の原因になる。上記課題は全て歩留り
を低下させることになる。However, when the above-described diffusion treatment using the high-concentration BSG film is performed in an oxygen atmosphere, an oxide film grows at the interface between the silicon substrate and the high-concentration BSG film, and the oxide film grows. The film prevents boron diffusion. Further, when the above-described diffusion treatment is performed in a nitrogen atmosphere, boron precipitates at the interface between the silicon substrate and the high-concentration BSG film, and the surface of the silicon substrate becomes hydrophilic. In this state, when, for example, a wet process is performed, foreign matter easily adheres to the hydrophilic surface, so that foreign matter adheres to the silicon substrate, thereby lowering the cleanliness of the silicon substrate. When heat treatment is performed, out diffusion due to boron occurs, and the silicon substrate is contaminated with boron. Further, since a nitride film is formed on the back surface side of the silicon substrate, the nitride film peels off during wet processing, for example, and causes dust. All of the above problems will reduce the yield.
【0006】本発明は、清浄度に優れていて、アウトデ
ィフュージョンの発生がないように不純物の拡散を行う
半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。[0006] The present invention is excellent in cleanliness, carry out the diffusion of impurities so that there is no occurrence of the out-diffusion
It is an object to provide a method for manufacturing a semiconductor device .
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされた半導体装置の製造方法である。す
なわち、第1の工程で、シリコン系基板の被拡散領域の
表面を除く当該シリコン系基板の表面に拡散防止マスク
を形成した後、少なくとも被拡散領域の表面に不純物を
含む膜を成膜し、第2の工程で、少なくとも被拡散領域
の表層に前記拡散防止マスクより厚さが薄い酸化膜を形
成する。その後第3の工程で、熱拡散処理によって、不
純物を含む膜中の不純物を薄い酸化膜を通して被拡散領
域中に拡散して不純物拡散層を形成し、その後、第4の
工程で前記シリコン系基板をウエット処理する半導体装
置の製造方法である。または第1の工程を行った後、第
2の工程で、被拡散領域の表層と当該シリコン系基板の
裏面とに前記拡散防止マスクより厚さが薄い酸化膜を形
成し、その後第3の工程を行う半導体装置の製造方法で
ある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is a method for manufacturing a semiconductor device which has been made to achieve the above object. That is, in the first step, after forming a diffusion prevention mask on the surface of the silicon-based substrate except for the surface of the diffusion region of the silicon-based substrate, a film containing impurities is formed on at least the surface of the diffusion region, In the second step, an oxide film having a thickness smaller than that of the diffusion prevention mask is formed at least on a surface layer of the diffusion region. Thereafter, in a third step, the impurities in the film containing the impurities are diffused into the diffusion region through the thin oxide film by a thermal diffusion process to form an impurity diffusion layer .
Semiconductor device for wet-treating the silicon-based substrate in a process
It is a manufacturing method of the device. Alternatively, after performing the first step, in a second step, an oxide film having a thickness smaller than that of the diffusion prevention mask is formed on the surface layer of the diffusion target region and the back surface of the silicon-based substrate. Is a method for manufacturing a semiconductor device .
【0008】上記熱酸化処理は、例えば酸素を含む不活
性な気体雰囲気中で、900℃以下の酸化可能な温度で
行い、上記熱拡散処理は、不活性な気体雰囲気中で、1
050℃以上1250℃以下の温度範囲の任意の温度で
行う。The thermal oxidation treatment is performed at an oxidizable temperature of 900 ° C. or less, for example, in an inert gas atmosphere containing oxygen, and the thermal diffusion treatment is performed in an inert gas atmosphere.
This is performed at an arbitrary temperature in a temperature range of 050 ° C. to 1250 ° C.
【0009】また第1の工程で、シリコン系基板の被拡
散領域の表面を除く当該シリコン系基板の表面に拡散防
止マスクを形成した後、少なくとも被拡散領域の表面に
前記拡散防止マスクより厚さ薄い酸化膜を形成し、第2
の工程で、少なくとも薄い酸化膜の表面に不純物を含む
膜を成膜する。その後第3の工程で、熱拡散処理によっ
て、不純物を含む膜中の不純物を薄い酸化膜を通して被
拡散領域中に拡散して不純物拡散層を形成し、その後、
第4の工程で前記シリコン系基板をウエット処理する半
導体装置の製造方法である。あるいは第1の工程で、シ
リコン系基板の被拡散領域の表面を除く当該シリコン系
基板の表面に拡散防止マスクを形成した後、被拡散領域
の表層と当該シリコン系基板の裏面とに前記拡散防止マ
スクより厚さが薄い酸化膜を形成し、その後第2の工程
と第3の工程とを行う。In the first step, after forming a diffusion prevention mask on the surface of the silicon-based substrate except for the surface of the diffusion region of the silicon-based substrate, at least the surface of the diffusion region is formed.
Forming an oxide film thinner than the diffusion prevention mask ;
In this step, a film containing impurities is formed on at least the surface of the thin oxide film. Thereafter, in a third step, the impurities in the film containing the impurities are diffused into the diffusion region through the thin oxide film by a thermal diffusion process to form an impurity diffusion layer .
In a fourth step, a half of the silicon-based substrate is wet-processed .
It is a manufacturing method of a conductor device . Or in the first step, after forming the diffusion preventing mask on a surface of the silicon substrate except the surface of the diffusion region of the silicon substrate, preventing the diffusion into the surface layer and the back surface of the silicon substrate of the diffusion region Ma
An oxide film having a thickness smaller than that of the mask is formed, and then the second step and the third step are performed.
【0010】上記各半導体装置の製造方法では、薄い酸
化膜を1nm以上〜10nm以下の厚さに形成する。In each of the above-described methods for manufacturing a semiconductor device , a thin oxide film is formed with a thickness of 1 nm to 10 nm.
【0011】[0011]
【作用】上記半導体装置の製造方法では、熱拡散処理を
行う前に、被拡散領域の表面に拡散防止マスクより厚さ
が薄い酸化膜を形成したことにより、被拡散領域として
例えばシリコン基板と不純物を含む膜として例えばBS
G膜との界面にホウ素が析出しなくなる。この結果、被
拡散領域の表面の疎水性が保たれる。またシリコン系基
板の裏面に薄い酸化膜を形成したことにより、熱拡散処
理時にシリコン系基板の裏面に窒化シリコン膜が形成さ
れない。さらに薄い酸化膜を1nm〜10nmの厚さに
形成したことにより、熱拡散処理時に、薄い酸化膜によ
って阻まれることなく不純物を含む膜より被拡散領域に
不純物が拡散するとともに、シリコン系基板の裏面には
窒化シリコン膜が形成されない。In the method of manufacturing a semiconductor device , before performing the thermal diffusion process, the thickness of the diffusion prevention mask is set on the surface of the diffusion target region.
By was formed a thin oxide film, for example BS as a film containing, for example, silicon substrate and the impurity as the diffusion region
Boron does not precipitate at the interface with the G film. As a result, the hydrophobicity of the surface of the diffusion region is maintained. Further, since a thin oxide film is formed on the back surface of the silicon-based substrate, no silicon nitride film is formed on the back surface of the silicon-based substrate during the thermal diffusion process. Since the thin oxide film is formed to a thickness of 1 nm to 10 nm, the impurities diffuse from the film containing the impurities into the diffusion region without being hindered by the thin oxide film during the thermal diffusion process. Is not formed with a silicon nitride film.
【0012】[0012]
【実施例】本発明の第1の実施例を図1の拡散工程図に
より説明する。図1の(1)に示すように、第1の工程
では、例えば通常の化学的気相成長法によって、シリコ
ン系基板11の表面に酸化シリコン膜12を形成する。
次いで通常のホトリソグラフィー技術とエッチングとに
よって、被拡散領域13上の酸化シリコン膜12(2点
鎖線で示す部分)を除去して、残した酸化シリコン膜1
2で拡散防止マスク14を形成する。その後、通常の化
学的気相成長法によって、少なくとも被拡散領域13の
表面に、例えばホウ素を4.5w%含む高濃度のホウ素
シリケートガラス(BSG)よりなる不純物を含む膜1
5を成膜する。この不純物を含む膜15は、ホウ素シリ
ケートガラスの他に、例えば、リンシリケートガラス
(PSG)またはホウ素リンシリケートガラス(BPS
G)等のホウ素やリン等の不純物を含む酸化シリコンを
用いることも可能である。また上記シリコン系基板11
は、例えば単結晶シリコンまたは多結晶シリコンあるい
はそれらに不純物を含ませたものよりなる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described with reference to a diffusion step diagram of FIG. As shown in FIG. 1A, in a first step, a silicon oxide film 12 is formed on the surface of a silicon-based substrate 11 by, for example, a normal chemical vapor deposition method.
Next, the silicon oxide film 12 (the portion indicated by the two-dot chain line) on the diffusion region 13 is removed by the usual photolithography technique and etching, and the remaining silicon oxide film 1 is removed.
2, a diffusion prevention mask 14 is formed. Thereafter, a film 1 containing impurities of high concentration boron silicate glass (BSG) containing, for example, 4.5% by weight of boron is formed on at least the surface of the diffusion region 13 by a normal chemical vapor deposition method.
5 is formed. The film 15 containing this impurity may be made of, for example, phosphorus silicate glass (PSG) or boron phosphorus silicate glass (BPS) in addition to the boron silicate glass.
It is also possible to use silicon oxide containing impurities such as boron and phosphorus such as G). The silicon-based substrate 11
Is made of, for example, single-crystal silicon or polycrystal silicon, or those containing impurities.
【0013】次いで図1の(2)に示すように、第2の
工程を行う。この工程では、酸素を含む窒素雰囲気中で
熱酸化処理することにより、少なくとも被拡散領域13
の表層に薄い酸化膜16を形成する。このとき、当該シ
リコン系基板11の裏面にも薄い酸化膜17を形成する
ことも可能である。上記各薄い酸化膜16,17は、例
えば1nm〜10nmの膜厚に形成する。Next, as shown in FIG. 1B, a second step is performed. In this step, at least the region to be diffused 13 is subjected to a thermal oxidation treatment in a nitrogen atmosphere containing oxygen.
A thin oxide film 16 is formed on the surface layer of. At this time, it is also possible to form a thin oxide film 17 on the back surface of the silicon-based substrate 11. Each of the thin oxide films 16 and 17 is formed to a thickness of, for example, 1 nm to 10 nm.
【0014】続いて図1の(3)に示すように、窒素雰
囲気中における熱拡散処理によって、不純物を含む膜1
5中の不純物(図示せず)を薄い酸化膜16を通して被
拡散領域13中に拡散して、不純物拡散層18を形成す
る。Subsequently, as shown in FIG. 1C, the film 1 containing impurities is subjected to a thermal diffusion process in a nitrogen atmosphere.
5 is diffused into the diffusion region 13 through the thin oxide film 16 to form an impurity diffusion layer 18.
【0015】上記不純物の拡散方法では、熱拡散処理を
行う前に、被拡散領域13の表面に薄い酸化膜16を形
成したことにより、被拡散領域13と不純物を含む膜1
5との界面に、例えばホウ素が析出しなくなる。この結
果、被拡散領域13の表面の疎水性が保たれる。またシ
リコン系基板11の裏面に薄い酸化膜17を形成したこ
とにより、熱拡散処理時にシリコン系基板11の裏面に
窒化シリコン膜が形成されない。In the above-described impurity diffusion method, a thin oxide film 16 is formed on the surface of the diffusion region 13 before performing the thermal diffusion process, so that the diffusion region 13 and the impurity-containing film 1 are formed.
For example, boron does not precipitate at the interface with the substrate 5. As a result, the hydrophobicity of the surface of the diffusion region 13 is maintained. Further, since the thin oxide film 17 is formed on the back surface of the silicon-based substrate 11, no silicon nitride film is formed on the back surface of the silicon-based substrate 11 during the thermal diffusion process.
【0016】その後、図1の(4)に示すように、例え
ばエッチングによって、不純物を含む膜15(2点鎖線
で示す部分)と拡散防止膜14(1点鎖線で示す部分)
と薄い酸化膜16,17(破線で示す部分)とを除去す
る。Then, as shown in FIG. 1D, the film 15 containing impurities (portion indicated by a two-dot chain line) and the diffusion preventing film 14 (portion indicated by a one-dot chain line) are etched, for example.
And the thin oxide films 16 and 17 (portions indicated by broken lines) are removed.
【0017】次に、上記不純物の拡散方法における熱処
理シーケンス制御を、図2により説明する。図では、縦
軸に処理温度を示し、横軸に処理時間を示す。まず図に
示すように、熱酸化処理21では、シリコン系基板(図
示せず)を拡散装置(図示せず)に挿入する際に、例え
ば酸素を含む窒素雰囲気にて、以下の条件で、図1で説
明した薄い酸化膜(16),(17)を形成する。この
条件は、例えば酸化雰囲気を、流量が0.50dm3 /
分の酸素と流量が6.0dm3/分の窒素との混合ガス
雰囲気とし、雰囲気の温度を900℃に設定する。また
酸化時間は、薄い酸化膜(16)が1nm〜10nmの
厚さに形成されるまでの時間とする。Next, the heat treatment sequence control in the above impurity diffusion method will be described with reference to FIG. In the figure, the vertical axis indicates the processing temperature, and the horizontal axis indicates the processing time. First, as shown in the figure, in the thermal oxidation process 21, when a silicon-based substrate (not shown) is inserted into a diffusion device (not shown), for example, in a nitrogen atmosphere containing oxygen under the following conditions: The thin oxide films (16) and (17) described in 1 are formed. This condition is such that, for example, an oxidizing atmosphere is applied at a flow rate of 0.50 dm 3 /
And a flow rate of 6.0 dm 3 / min., And the temperature of the atmosphere is set to 900 ° C. The oxidation time is a time required for forming a thin oxide film (16) to a thickness of 1 nm to 10 nm.
【0018】上記熱酸化処理21の温度は、例えば90
0℃以下でかつ薄い酸化膜(16),(17)が形成さ
れる温度であればい。もし900℃を越える温度で行っ
た場合には、不純物を含む膜(15)より不純物の拡散
が進行し、このとき、被拡散領域13と不純物を含む膜
(15)との間に不純物(例えばホウ素)の析出が起き
る。The temperature of the thermal oxidation treatment 21 is, for example, 90
The temperature may be 0 ° C. or lower and a temperature at which thin oxide films (16) and (17) are formed. If the heat treatment is performed at a temperature exceeding 900 ° C., the diffusion of the impurity proceeds from the film containing the impurity (15), and at this time, the impurity (for example, between the region to be diffused 13 and the film containing the impurity (15)) Deposition of boron) occurs.
【0019】次いで薄い酸化膜(16),(17)が所
定の膜厚に形成された後、雰囲気を窒素雰囲気にし、温
度上昇期間22を経て、熱拡散処理23を行う。この熱
拡散処理23では、例えば窒素の流量を6.0dm3 /
分に設定する。また雰囲気の温度を例えば1200℃に
設定する。そして不純物拡散層(18)が所定の深さに
達するまで、熱拡散処理23を行う。その後不純物拡散
層(18)が所定の深さに達してから、冷却期間24に
移行して、熱拡散処理23を終了させる。この冷却期間
24では、温度を例えば900℃に低下させる。Next, after the thin oxide films (16) and (17) are formed to a predetermined thickness, the atmosphere is changed to a nitrogen atmosphere, and after a temperature rise period 22, a thermal diffusion process 23 is performed. In the thermal diffusion process 23, for example, the flow rate of nitrogen is set to 6.0 dm 3 /
Set to minutes. The temperature of the atmosphere is set to, for example, 1200 ° C. Then, the thermal diffusion process 23 is performed until the impurity diffusion layer (18) reaches a predetermined depth. Thereafter, after the impurity diffusion layer (18) reaches a predetermined depth, the process proceeds to the cooling period 24, and the thermal diffusion process 23 is completed. In the cooling period 24, the temperature is reduced to, for example, 900 ° C.
【0020】上記熱拡散処理23の温度は、例えば10
50℃以上1250℃以下の温度範囲の任意の温度で行
えばよい。例えば1050℃より低い温度で行った場合
には、拡散がほとんど起こらない。また1250℃を越
える温度では、シリコン系基板(11)が軟化して変形
するという課題を生じる。The temperature of the thermal diffusion process 23 is, for example, 10
What is necessary is just to perform at arbitrary temperature of the temperature range of 50 to 1250 degreeC. For example, when performed at a temperature lower than 1050 ° C., diffusion hardly occurs. At a temperature exceeding 1250 ° C., there arises a problem that the silicon-based substrate (11) is softened and deformed.
【0021】次に上記薄い酸化膜(16)の膜厚につい
て、図3に示す不純物拡散層の表面比抵抗と薄い酸化膜
の膜厚との関係図により説明する。図では縦軸に不純物
拡散層の表面比抵抗ρsを示し、横軸に薄い酸化膜の膜
厚tを示す。Next, the thickness of the thin oxide film (16) will be described with reference to FIG. 3 showing the relationship between the surface resistivity of the impurity diffusion layer and the thickness of the thin oxide film. In the figure, the vertical axis shows the surface resistivity ρs of the impurity diffusion layer, and the horizontal axis shows the thickness t of the thin oxide film.
【0022】図に示すように、薄い酸化膜(16)の膜
厚が10nmを越えると、不純物拡散層(18)の表面
比抵抗ρsの値は急に高くなる。その原因は、熱拡散処
理において、薄い酸化膜(16)が拡散マスクとして作
用するので、不純物が被拡散領域(13)に十分に拡散
されないためである。As shown in the figure, when the thickness of the thin oxide film (16) exceeds 10 nm, the value of the surface resistivity ρs of the impurity diffusion layer (18) suddenly increases. The reason is that in the thermal diffusion process, the impurity is not sufficiently diffused into the diffusion region (13) because the thin oxide film (16) acts as a diffusion mask.
【0023】また薄い酸化膜(17)の膜厚が1nmよ
りも薄い場合には、熱拡散処理22のときに、シリコン
系基板(11)の裏面に窒化シリコン膜が形成されてし
まう。したがって、各薄い酸化膜(16),(17)を
同時に形成した場合には、当該各薄い酸化膜(16),
(17)は、1nm〜10nmの膜厚に形成されなけれ
ばならない。If the thickness of the thin oxide film (17) is less than 1 nm, a silicon nitride film is formed on the back surface of the silicon-based substrate (11) during the thermal diffusion process 22. Therefore, when the thin oxide films (16) and (17) are simultaneously formed, the thin oxide films (16) and (17)
(17) must be formed to a thickness of 1 nm to 10 nm.
【0024】このように薄い酸化膜(16),(17)
を1nm〜10nmの厚さに形成することにより、熱拡
散処理22のときに、薄い酸化膜(16)によって阻ま
れることなく不純物を含む膜(15)より被拡散領域
(13)に不純物が拡散するとともに、シリコン系基板
(11)の裏面には窒化シリコン膜が形成されない。Such thin oxide films (16) and (17)
Is formed to a thickness of 1 nm to 10 nm, so that the impurity diffuses from the film (15) containing the impurity into the diffusion region (13) without being hindered by the thin oxide film (16) during the thermal diffusion process 22. At the same time, no silicon nitride film is formed on the back surface of the silicon-based substrate (11).
【0025】次に第2の実施例を、図4の拡散工程図に
より説明する。なお図において、上記第1の実施例で説
明したと同様の構成部品には同一符号を付す。図4の
(1)に示すように、第1の実施例で説明したと同様に
して、シリコン系基板11の被拡散領域13の表面を除
く当該シリコン系基板11の表面に拡散防止マスク14
を形成する。その後、例えば熱酸化処理によって、少な
くとも被拡散領域13の表面に薄い酸化膜16を形成す
る。このとき、同時にシリコン系基板11の裏面にも、
薄い酸化膜17を形成する。上記各薄い酸化膜16,1
7は1nm以上〜10nm以下の膜厚に形成される。Next, a second embodiment will be described with reference to the diffusion step diagram of FIG. In the figure, the same components as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. As shown in FIG. 4A, a diffusion preventing mask 14 is formed on the surface of the silicon-based substrate 11 except for the surface of the diffusion region 13 of the silicon-based substrate 11 in the same manner as described in the first embodiment.
To form Thereafter, a thin oxide film 16 is formed on at least the surface of the diffusion region 13 by, for example, thermal oxidation. At this time, also on the back surface of the silicon-based substrate 11,
A thin oxide film 17 is formed. Each of the thin oxide films 16 and 1
7 is formed to a thickness of 1 nm or more and 10 nm or less.
【0026】次いで図4の(2)に示すように、第1の
実施例で説明したと同様にして、薄い酸化膜16の表面
を含む拡散防止マスク14の表面に不純物を含む膜15
を成膜する。Next, as shown in FIG. 4 (2), in the same manner as described in the first embodiment, the surface of the diffusion prevention mask 14 including the surface of the thin oxide film 16 is covered with the film 15 containing impurities.
Is formed.
【0027】その後図4の(3)に示すように、第1の
実施例で説明したと同様にして、熱拡散処理によって、
不純物を含む膜15中の不純物(図示せず)を薄い酸化
膜16を通して被拡散領域13中に拡散して不純物拡散
層18を形成する。Thereafter, as shown in FIG. 4C, in the same manner as described in the first embodiment, by the thermal diffusion process,
Impurities (not shown) in the impurity-containing film 15 are diffused into the diffusion region 13 through the thin oxide film 16 to form the impurity diffusion layers 18.
【0028】次に、上記第2の実施例における熱拡散処
理のシーケンス制御を、図5により説明する。図では、
縦軸に処理温度を示し、横軸に処理時間を示す。まず図
に示すように、シリコン系基板(11)を拡散装置(図
示せず)に挿入するローディング期間31では、例えば
流量が6.0dm3 /分の窒素雰囲気とし、その雰囲気
の温度を900℃に設定する。Next, the sequence control of the thermal diffusion process in the second embodiment will be described with reference to FIG. In the figure,
The vertical axis indicates the processing temperature, and the horizontal axis indicates the processing time. First, as shown in the figure, in a loading period 31 in which the silicon-based substrate (11) is inserted into a diffusion device (not shown), for example, a nitrogen atmosphere having a flow rate of 6.0 dm 3 / min is used, and the temperature of the atmosphere is 900 ° C. Set to.
【0029】そしてローディングが終了した後、温度上
昇期間32を経て、雰囲気の温度を例えば1200℃に
する。この状態で熱拡散処理33を行う。そして不純物
拡散層(18)が所定の深さに達してから、冷却期間3
4に移行して、熱拡散処理33を終了させる。この冷却
期間34では、温度を例えば900℃に低下させる。上
記熱拡散処理33の温度は、第1の実施例で説明したと
同様に、1050℃以上1250℃以下の温度範囲の任
意の温度で行えばよい。After the loading is completed, the temperature of the atmosphere is set to, for example, 1200 ° C. after a temperature rise period 32. The thermal diffusion process 33 is performed in this state. After the impurity diffusion layer (18) reaches a predetermined depth, the cooling period 3
Then, the process goes to 4 to end the thermal diffusion process 33. In the cooling period 34, the temperature is reduced to, for example, 900 ° C. The temperature of the heat diffusion process 33 may be any temperature in the range of 1050 ° C. or more and 1250 ° C. or less, as described in the first embodiment.
【0030】[0030]
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
熱拡散処理を行う前に、被拡散領域の表面に拡散防止マ
スクより厚さが薄い酸化膜を形成したことにより、被拡
散領域と不純物を含む膜との界面に不純物が析出しなく
なる。この結果、被拡散領域の表面の疎水性が保たれる
ので、その後、洗浄処理を行った場合に、シリコン系基
板に塵埃が付着しにくくなる。よって、シリコン系基板
の清浄度が保持できる。またシリコン系基板の裏面に薄
い酸化膜を形成したことにより、熱拡散処理時にシリコ
ン系基板の裏面に窒化シリコン膜が形成されない。この
ため、後工程において、窒化シリコン膜の離脱による汚
染が防げる。また不純物のアウトディフュージョンを防
ぐことができるので、シリコン系基板の電気的特性の向
上が図れる。As described above, according to the present invention,
Before performing the thermal diffusion treatment, apply a diffusion prevention
By forming the oxide film thinner than the mask, impurities do not deposit at the interface between the diffusion region and the film containing the impurities. As a result, since the hydrophobicity of the surface of the diffusion target region is maintained, dust is less likely to adhere to the silicon-based substrate when a cleaning process is performed thereafter. Therefore, the cleanliness of the silicon-based substrate can be maintained. Further, since a thin oxide film is formed on the back surface of the silicon-based substrate, no silicon nitride film is formed on the back surface of the silicon-based substrate during the thermal diffusion process. Therefore, in a later step, contamination due to detachment of the silicon nitride film can be prevented. Further, since the out-diffusion of impurities can be prevented, the electrical characteristics of the silicon-based substrate can be improved.
【図1】第1の実施例の拡散工程図である。FIG. 1 is a diffusion process diagram of a first embodiment.
【図2】第1の実施例の熱処理シーケンス制御の説明図
である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a heat treatment sequence control of the first embodiment.
【図3】不純物拡散層の表面比抵抗と薄い酸化膜の膜厚
との関係図である。FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the surface resistivity of an impurity diffusion layer and the thickness of a thin oxide film.
【図4】第2の実施例の拡散工程図である。FIG. 4 is a diffusion process diagram of the second embodiment.
【図5】第2の実施例における熱拡散処理のシーケンス
制御の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of a sequence control of a heat diffusion process in the second embodiment.
【図6】従来例の拡散工程図である。FIG. 6 is a diffusion process diagram of a conventional example.
11 シリコン系基板 13 被拡散領域 14 拡散防止マスク 15 不純物を含む膜 16 薄い酸化膜 17 薄い酸化膜 18 不純物拡散層 21 熱酸化処理 23 熱拡散処理 33 熱拡散処理 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Silicon-based substrate 13 Diffusion area 14 Diffusion prevention mask 15 Film containing impurities 16 Thin oxide film 17 Thin oxide film 18 Impurity diffusion layer 21 Thermal oxidation process 23 Thermal diffusion process 33 Thermal diffusion process
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤田 政治 鹿児島県国分市野口北5番地1号 ソニ ー国分株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−160718(JP,A) 特開 昭49−27169(JP,A) 特公 昭48−31378(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/225 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Politics Fujita 5-1, Noguchikita, Kokubu-shi, Kagoshima Sonny Kokubu Co., Ltd. (56) References JP-A-62-160718 (JP, A) JP-A-49 -27169 (JP, A) JP 48-31378 (JP, B1) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/225
Claims (6)
く当該シリコン系基板の表面に拡散防止マスクを形成し
た後、少なくとも前記被拡散領域の表面に不純物を含む
膜を成膜する第1の工程と、 少なくとも前記被拡散領域の表層に前記拡散防止マスク
より厚さが薄い酸化膜を形成する第2の工程と、 熱拡散処理によって、前記不純物を含む膜中の不純物を
前記薄い酸化膜を通して前記被拡散領域中に拡散し、不
純物拡散層を形成する第3の工程と、 前記第3の工程後、前記シリコン系基板をウエット処理
する第4の工程と を行うことを特徴とする半導体装置の
製造方法。1. A first method comprising: forming a diffusion prevention mask on a surface of a silicon-based substrate except for a surface of a diffusion region of the silicon-based substrate; and forming a film containing an impurity on at least a surface of the diffusion-target region. And a diffusion prevention mask on at least a surface layer of the diffusion target region.
A second step of forming an oxide film having a smaller thickness, and an impurity in the film containing the impurity is diffused into the diffusion region through the thin oxide film by a thermal diffusion process to form an impurity diffusion layer. after the third step, the third step, the wet process the silicon substrate
A semiconductor device according to the fourth means performs the step of
Manufacturing method.
おいて、 前記第1の工程を行った後、前記第2の工程で、前記被
拡散領域の表層と当該シリコン系基板の裏面とに前記拡
散防止マスクより厚さが薄い酸化膜を形成し、 その後前記第3の工程を行うことを特徴とする半導体装
置の製造方法。2. A method according to claim 1, wherein, after performing the first step, in the second step, the said in the surface layer and the back surface of the silicon substrate of the diffusion region Expansion
Thickness from diffusing prevention mask to form a thin oxide film, a semiconductor instrumentation to thereafter characterized in that said third step
Method of manufacturing location.
く当該シリコン系基板の表面に拡散防止マスクを形成し
た後、少なくとも前記被拡散領域の表面に不純物を含む
膜を成膜する第1の工程と、 熱酸化処理を、酸素を含む不活性な気体雰囲気中でかつ
900℃以下の酸化可能な温度で行って、少なくとも前
記被拡散領域の表層に薄い酸化膜を形成する第2の工程
と、 熱拡散処理を不活性な気体雰囲気中でかつ1050℃以
上1250℃以下の温度範囲の任意の温度で行って、前
記不純物を含む膜中の不純物を前記薄い酸化膜を通して
前記被拡散領域中に拡散し、不純物拡散層を形成する第
3の工程とを行うことを特徴とする半導体装置の製造方
法。3. A method for removing a surface of a diffusion region of a silicon-based substrate.
Forming a diffusion prevention mask on the surface of the silicon-based substrate.
After that, at least the surface of the diffusion region contains impurities.
The first step of forming a film and the thermal oxidation treatment are performed in an inert gas atmosphere containing oxygen and at an oxidizable temperature of 900 ° C. or less, so that at least the diffusion region Second step of forming a thin oxide film on the surface layer
And performing a thermal diffusion treatment in an inert gas atmosphere and at an arbitrary temperature in a temperature range of 1050 ° C. or more and 1250 ° C. or less to pass impurities in the film containing the impurities through the thin oxide film.
The diffused into the diffusion region, the second to form the impurity diffusion layer
3. A method for manufacturing a semiconductor device , comprising the steps of:
く当該シリコン系基板の表面に拡散防止マスクを形成し
た後、少なくとも前記被拡散領域の表面に前記拡散防止
マスクより厚さが薄い酸化膜を形成する第1の工程と、 少なくとも前記薄い酸化膜の表面に不純物を含む膜を成
膜する第2の工程と、 熱拡散処理によって、前記不純物を含む膜中の不純物を
前記薄い酸化膜を通して前記被拡散領域中に拡散し、不
純物拡散層を形成する第3の工程と、 前記第3の工程後、前記シリコン系基板をウエット処理
する第4の工程と を行うことを特徴とする半導体装置の
製造方法。4. After the formation of the diffusion preventing mask on a surface of the silicon substrate except the surface of the diffusion region of the silicon substrate, the diffusion barrier on the surface of at least said the spread region
A first step of forming an oxide film having a thickness smaller than that of the mask, a second step of forming a film containing an impurity on at least a surface of the thin oxide film, diffusing the impurities in the diffusion target region through the thin oxide film, a third step of forming an impurity diffusion layer, after the third step, the wet process the silicon substrate
A semiconductor device according to the fourth means performs the step of
Manufacturing method.
おいて、 前記第1の工程で、シリコン系基板の被拡散領域の表面
を除く当該シリコン系基板の表面に拡散防止マスクを形
成した後、前記被拡散領域の表層と当該シリコン系基板
の裏面とに前記拡散防止マスクより厚さが薄い酸化膜を
形成し、その後前記第2の工程と前記第3の工程とを行
うことを特徴とする半導体装置の製造方法。5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein, in the first step, after forming a diffusion prevention mask on a surface of the silicon-based substrate except for a surface of a diffusion region of the silicon-based substrate, An oxide film having a thickness smaller than that of the diffusion prevention mask is formed on a surface layer of the diffusion target region and a back surface of the silicon-based substrate, and thereafter, the second step and the third step are performed. A method for manufacturing a semiconductor device .
項に記載の半導体装置の製造方法において、 前記薄い酸化膜を1nm以上〜10nm以下の膜厚に形
成したことを特徴とする半導体装置の製造方法。6. One of claims 1 to 5
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim A method of manufacturing a semiconductor device characterized by the formation of the thin oxide film is ~10nm thickness of less than 1 nm.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP02197293A JP3282265B2 (en) | 1993-01-14 | 1993-01-14 | Method for manufacturing semiconductor device |
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| JPH06216059A JPH06216059A (en) | 1994-08-05 |
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