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発明の名称 拡散時間算出方法及びこれを用いた半導体製造装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平6−90012
公開日 平成6年(1994)3月29日
出願番号 特願平4−240351
出願日 平成4年(1992)9月9日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】筒井 大和
発明者 加賀美 清隆 / 伊藤 満夫 / 金子 哲夫
要約 目的
不純物拡散時間を自動的に算出することができるようにする。

構成
複数のバイアス電圧における初期接合容量の平均値(ステップ101)と記憶装置に格納された接合容量対不純物拡散時間の関係曲線のデータとの比較を行い、所望する接合容量の手前の任意接合容量に相当する不純物拡散時間を求め(ステップ104)、この後、所望の接合容量に到るまで数回の不純物拡散を実行し、その都度接合容量を計測(ステップ107)しながら不純物拡散時間を求め(ステップ109)、所望する接合容量までに数回の不純物拡散を行いながら所望の接合容量を得る。
特許請求の範囲
【請求項1】 不純物拡散時間の管理によって所望の接合容量を得る半導体装置の拡散時間算出方法であって、予め把握した接合容量対不純物拡散時間の関係を示すデータ及び前記半導体装置の初期接合容量に基づいて所望の接合容量の手前までの不純物拡散時間を算出し、この算出結果に基づく不純物拡散処理の経過後の接合容量計測結果に基づいて所望の接合容量までの不純物拡散時間を段階的に算出することを特徴とする拡散時間算出方法。
【請求項2】 不純物拡散時間の管理により所望の接合容量の半導体装置を得る半導体製造装置であって、計算または経験から求めた接合容量対不純物拡散時間の関係曲線データが格納される記憶装置と、前記半導体装置の初期接合容量及び所望する接合容量の形成段階における接合容量を探触針及びインピーダンス計測器を用いて計測する容量計測手段と、該手段による計測結果及び前記記憶装置から読み出した関係曲線データに基づいて所望する接合容量の手前までの不純物拡散時間を算出すると共に、この算出結果に基づいて実行した不純物拡散処理後の接合容量計測結果を用いて所望する接合容量までの不純物拡散時間を段階的に算出する処理装置とを具備することを特徴とする半導体製造装置。
【請求項3】 前記半導体装置は、可変容量ダイオード、高周波スイッチングダイオード、またはツェナーダイオードのいずれかであることを特徴とする請求項2記載の半導体製造装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置における接合容量の形成技術、特に、バリキャップダイオードなどの接合容量を不純物拡散により形成するために用いて効果のある技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】バリキャップダイオードなどの半導体装置における接合容量は、拡散開始時には最大容量を示し、拡散時間が経過するに伴って徐々に低下する特性をもっている。そこで、予め接合容量と不純物拡散時間の関係を把握しておき、得たい容量値の手前から(最初から所望容量値相当の時間まで拡散を行うと、拡散が過大に行われて所望容量より少なくなる恐れがあるため)数回に分けて拡散処理を行い、その都度接合容量を計測し、容量値の確認をとりながら製造を行っている。
【0003】この拡散工程は、ホトレジスト工程と電極形成工程の間に設けられており、まず初期接合容量の計測がプローブにより自動的に行われる。ついで、前記した得たい容量値の手前の時間t1 を電卓などで算出し、この値を用紙などに記録し、算出した不純物拡散時間t1 に基づいて電気炉による拡散が行われる。時間t1後に再び接合容量を計測し、これに基づいて次の不純物拡散時間t2 を算出し、この算出値に基づいて拡散を開始する。不純物拡散時間t2 が経過した後、再び初期接合容量を計測し、3度目の不純物拡散時間t3 を算出する。以降、同様にして所望の接合容量が得られるまで、計4〜5回の拡散処理を実行する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明者の検討によれば、従来の不純物拡散の処理に際しては、所望の接合容量が得られるまで数回行われる拡散時間の算出を人手に頼っているため、生産効率が悪いという問題がある。
【0005】そこで、本発明の目的は、不純物拡散時間を自動的に算出することのできる技術を提供することにある。
【0006】本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【0007】
【課題を解決するための手段】本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下の通りである。
【0008】すなわち、不純物拡散時間の管理によって所望の接合容量を得る半導体装置の接合容量製造装置であって、予め把握した接合容量対不純物拡散時間の関係を示すデータ及び前記半導体装置の初期接合容量に基づいて所望の接合容量の手前までの不純物拡散時間を算出し、この算出結果に基づく不純物拡散処理の経過後の接合容量計測結果に基づいて所望の接合容量までの不純物拡散時間を段階的に算出するようにしている。
【0009】
【作用】上記した手段によれば、複数のバイアス電圧における初期接合容量の平均値と記憶装置に格納された接合容量対不純物拡散時間の関係曲線のデータとの比較が行われ、所望する接合容量の手前の任意接合容量に相当する不純物拡散時間が求められ、この後、所望の接合容量に到るまで数回の不純物拡散を実行し、その都度接合容量を計測しながら不純物拡散時間を求め、所望する接合容量までに数回の不純物拡散を行いながら所望の接合容量を得る。これにより、拡散時間の割り出しを自動化して作業効率を高め、生産性の向上を図ることができる。
【0010】
【実施例】図1は本発明による拡散時間算出方法を示すフローチャートであり、図2は図1の拡散時間算出処理の前後の概略処理を示すフローチャートである。また、図3は本発明による半導体製造装置を示す概略構成図である。
【0011】まず、図3について説明する。処理装置1は本発明による拡散時間算出処理及び接合容量の計測処理を実行するもので、この処理装置1にはインピーダンス計測器2、接合容量を計測するための電気的接触針を備えたマニピュレータ3、処理の指示やデータなどを入力するための入力装置4、計測結果や処理結果を表示する表示装置5、接合容量対不純物拡散時間の関係曲線をテーブル化して格納する外部記憶装置6(フロッピーディスク装置など)、算出結果をプリントアウトする出力装置7(プリンタ)の各々が接続されている。
【0012】図4は拡散処理の対象となる半導体装置(例えば、可変容量ダイオード、高周波スイッチングダイオード、ツェナーダイオードなど)の半導体ウエハの断面図を示しており、半導体ウェハ8の表面の一部に不純物濃度をもった接合9が設けられている。この接合9に対し、マニピュレータ3の一部である探触針10の先端が接触して接合容量の計測が行われる。探触針10を通してインピーダンス計測器2により計測部のインピーダンスが計測され、このインピーダンス計測値が処理装置1によって接合容量値に変換される。この変換値に対し、外部記憶装置6に格納された接合容量対不純物拡散時間の関係曲線のテーブル値を参照して任意接合容量値(所望接合容量値より手前の接合容量値)に相当する不純物拡散時間(t1 )を算出する。その結果は表示装置5に表示されると共に出力装置7にプリントアウトされる。
【0013】図5は接合容量対不純物拡散時間の関係を示す特性図である。縦軸は接合容量を示し、横軸は不純物拡散時間を示している。図中、Aは初期接合容量値を示し、Bは所望容量値Cより手前の任意接合容量を示し、Dは任意接合容量Bに対応する不純物拡散時間であり、Eは所望容量値Cに到達するまでの不純物拡散時間Dからの不純物拡散時間である。所望容量値Cを得るに際しては、まず、不純物拡散時間Dを算出し、これに続く不純物拡散時間Eを数回分に分け、最終的に所望容量値Cを得る。処理装置1では不純物拡散時間Eを数回に分けて算出し、この算出結果に基づいて拡散処理を手動により行い、または処理装置1を用いて自動により実行する。
【0014】次に、図2の処理フローについて説明する。
【0015】まず、仕様、材料、バイアス値、所望接合容量値、製品名などが入力される(ステップ201)。ついで、接合容量対不純物拡散時間の関係曲線が数値データの形で読み込まれる(ステップ202)。ついで、マニピュレータ3を動作させてインピーダンス計測器2による計測が行われ、その計測値が読み込まれ、メモリに格納される(ステップ203)。計測した接合容量値と外部記憶装置6から読み出した接合容量対不純物拡散時間の関係曲線データとに基づいて演算が行われる(ステップ204)。この演算は、最大、最小、平均について、n個(例えば、バイアス電圧2V〜25Vの5点)の演算を行って不純物拡散時間を算出する(ステップ205)。この算出結果は、出力装置7よりプリントアウトされ(ステップ206)、同時に算出結果は外部記憶装置6に格納される(ステップ207)。
【0016】次に、図2のステップ205の詳細を示す図1の処理について説明する。ここでは、初期接合容量と任意接合容量の計測方法の2つについて示している。
【0017】まず、初期接合容量計測について説明する。最初に計測値の平均(Ave.1)をバイアス電圧毎に求め(ステップ101)、変化率(Variance)を求め(ステップ102)、目標とする接合容量値の手前の最初の点である任意値(Target) を算出する(ステップ103)。変化率は、図2に示す初期接合容量値A、任意接合容量B、任意不純物拡散時間Dを用いて次式から算出される。
【0018】(初期接合容量値A−任意接合容量B)/任意不純物拡散時間Dついで、任意不純物拡散時間(Time 1)を次式により算出し(ステップ104)、これを外部記憶装置6に格納し、処理を図2に示すステップ206へ移行させる。
【0019】Time 1=(Ave.1 −Target)/Varianceまた、任意接合容量の計測においては、まず、不純物拡散時間Dの終了時点の計測値の平均(Ave.2) を求め(ステップ107)、所望値(Target)を算出する(ステップ108)。ここでステップ104で求めた任意不純物拡散時間(Time1)及びステップ101で求めた計測値の平均(Ave.1)を読み出し(ステップ105,106)、これらとステップ108による所望値(Target)とに基づいて、次式により図5に示す不純物拡散時間E(Time 2)を求める。ステップ109の後、処理は図2のステップ206へ移行する。
【0020】
Time 2=Time 1×log(Ave.2 −Target)/log(Ave.1 −Ave.2)図6は本発明方法を適用した半導体装置の製造工程中の拡散工程の詳細を示す説明図である。
【0021】まず、初期接合容量の計測がプローブにより自動的に行われる(ステップ601)。ついで、図1に示したステップ104による任意不純物拡散時間(Time 1)を処理装置1で算出する(ステップ602)。この算出は、図1の左側のフローチャートに従って行われる。この結果は、出力装置7によってプリントアウトされる(ステップ603)。得られた任意不純物拡散時間に基づいて電気炉で拡散処理を実施する(ステップ604)。この拡散処理の終了後に接合容量を計測し(ステップ605)、これに基づいて追加の不純物拡散時間が図1の右側のフローチャートに従って処理装置1により算出され(ステップ606)、その算出結果が出力装置7によってプリントアウトされる(ステップ607)。ステップ604からステップ607に至る処理を数回繰り返し実行することにより、所望の接合容量を得ることができる。
【0022】以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【0023】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
【0024】すなわち、不純物拡散時間の管理によって所望の接合容量を得る半導体製造装置であって、予め把握した接合容量対不純物拡散時間の関係を示すデータ及び前記半導体装置の初期接合容量に基づいて所望の接合容量の手前までの不純物拡散時間を算出し、この算出結果に基づく不純物拡散処理の経過後の接合容量計測結果に基づいて所望の接合容量までの不純物拡散時間を段階的に算出するようにしたので、拡散時間の割り出しを自動化して作業効率を高め、生産性の向上を図ることができる。




 

 


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