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発明の名称 半導体製造方法
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6−232142
公開日 平成6年(1994)8月19日
出願番号 特願平5−13242
出願日 平成5年(1993)1月29日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】筒井 大和
発明者 桜井 義彦 / 青柳 良一
要約 目的
高抵抗層の抵抗率の均一化、その厚さの制御性の向上及び高抵抗を得ることが可能な半導体製造方法を提供する。

構成
SiCカーボンサセプタ1の表面にボロンをドーピングしたシリコン層2を堆積させ、このシリコン層2上にN型不純物を含むシリコン基板3を載置し、HClガスを導入してエッチングをした後、シリコン基板3上にN型のエピタキシャル層4を成長させ、その過程で雰囲気中に拡散されたボロン5によって前記雰囲気中のN型不純物を打ち消すことで、高抵抗のエピタキシャル層4を形成する。
特許請求の範囲
【請求項1】 治具表面にP型の不純物をドーピングしたシリコン層を堆積させ、このシリコン層上にN型不純物を含むシリコン基板を載置し、HClガスを導入してエッチングをした後、シリコン基板上にN型のエピタキシャル層を成長させることを特徴とする半導体製造方法。
【請求項2】 前記P型の不純物は、ボロンであることを特徴とする請求項1記載の半導体製造方法。
【請求項3】 前記エピタキシャル層の成長は、シリコンを含むガスを導入して行うことを特徴とする請求項1記載の半導体製造方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体の製造技術、特に、ピン(PIN)ダイオードやアバランシェ・フォト・ダイオード(APD)の製造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】例えばマイクロ波領域のスイッチング、リミッタ、可変減衰器、位相器などに用いられるPINダイオードは、低抵抗のP層とN層の間に高抵抗の半導体(I層)を設けたP−I−Nの3層構造を有している。このダイオードの製造に際しては、I層を形成する場合、ドープ剤の添加によりシリコン基板上にエピタキシャル層を形成させることにより行われる。
【0003】上記エピタキシャル層は、高周波動作抵抗が所定の抵抗値内にあることが、所望の性能を得るために必要であり、例えば、数百オーム〜千オーム程度の範囲にあることが望ましい。この抵抗は比較的高い値が望まれるが、高すぎると後工程において表面から不純物が入り易くなるため、所望の性能が得られなくなる。
【0004】ところで、エピタキシャル層を形成する他の手段として、ドープ剤を用いず、シリコン系のソースガスを高温雰囲気に置かれたN型のシリコン基板に供給し、このシリコン基板上にN型の高抵抗のエピタキシャル層を成長させることにより高抵抗層を形成する方法がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明者の検討によれば、シリコン系のソースガスを用いてエピタキシャル層を成長させる技術は、ソースガスが僅かな不純物を含んでおり、このために不純物をドーピングしない状態で得られるエピタキシャル層の抵抗を200〜400(Ω−cm)程度以上に上げることができないという問題がある。
【0006】また、FZ (Floating Zone)結晶を用いた場合、デバイス特性に直結する高抵抗層の抵抗率の均一性及びその厚さの制御性が悪いという問題がある。さらに、基板となる部分の形成は、長時間の熱処理によって行わねばならないという問題もある。
【0007】そこで、本発明の目的は、高抵抗層の抵抗率の均一化、その厚さの制御性の向上及び高抵抗を得ることが可能な技術を提供することにある。
【0008】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。
【0009】
【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。
【0010】すなわち、治具表面にP型の不純物をドーピングしたシリコン層を堆積させ、このシリコン層上にN型不純物を含むシリコン基板を載置し、HClガスを導入してエッチングをした後、シリコン基板上にN型のエピタキシャル層を成長させるようにしている。
【0011】
【作用】上記した手段によれば、ボロンをドーピングしたシリコン層を治具上に堆積させ、その治具上にシリコン基板を載置し、HClガスでエッチングすることにより、シリコン層からボロンが処理雰囲気中に拡散され、さらに、この状態でソースガスを導入してエピタキシャル層を成長させると、拡散されたボロンがP型であることからソースガス中のN型不純物を打ち消し、エピタキシャル層を高抵抗のN型層にすることができる。したがって、膜厚及び抵抗率の制御性を向上させることができ、歩留りを向上させることが可能になる。
【0012】
【実施例】図1は本発明による半導体製造方法を説明する断面図である。
【0013】シリコン層2が表面に形成されたSiCカーボンサセプタ1は、シリコン基板3が載置される凹部を有している。この凹部内にシリコン基板3を載置し、高温雰囲気に置き、さらに以下に述べる方法でエピタキシャル層4(=高抵抗層)を成長させる。
【0014】まず、シリコン基板3を載置しない状態のもとで、SiCカーボンサセプタ1の表面にドープ剤(B2 6 :ジボラン)を用いてP型の不純物としてのボロン(B)をドーピングしながらシリコン層2を形成する。このときのボロンのドーピング量により、後で形成されるN型のエピタキシャル層4の抵抗率を制御することができる。
【0015】ついで、SiCカーボンサセプタ1の凹部にシリコン基板3を載置して不図示の反応室内にセットし、この状態で昇温(SiCカーボンサセプタ1に電流を流すか、あるいはランプにより加熱し、SiCカーボンサセプタ1自体を1100℃程度に加熱させることで行う)を行い、さらにHCl(塩化水素)ガスを導入する。このHClガスにより、シリコン層2及びシリコン基板3のエッチングが行われる。このときのエッチング量は、例えば1〜10μm程度にする。
【0016】この状態でドープ剤を添加せずに、ソースガス(例えば、Si H2 Cl2 :ジクロルシラン、Si HCl3 :3塩化シラン、Si Cl4 :4塩化シラン、SiH4 :モノシランなど)を導入してエピタキシャル層4を成長させる。この過程で先にエッチングにより反応室内に拡散させたボロン5の持つP型がソースガス中のN型不純物を相殺するように機能する結果、N型の高抵抗エピタキシャル層を得ることができる。
【0017】本発明者らの実施結果によれば、ボロン5のドーピング量をコントロールすることにより、200〜1500オーム程度の広範囲に及ぶ抵抗率の制御が可能であることが確かめられた。
【0018】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。
【0019】例えば、上記の説明においては、PINダイオードを例にしたが、このほか、APD(アバランシェ・フォト・ダイオード)にも適用可能である。
【0020】
【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。
【0021】すなわち、治具表面にP型の不純物をドーピングしたシリコン層を堆積させ、このシリコン層上にN型不純物を含むシリコン基板を載置し、HClガスを導入してエッチングをした後、シリコン基板上にN型のエピタキシャル層を成長させるようにしたので、膜厚及び抵抗率の制御性を向上させることができ、歩留りを向上させることが可能になる。




 

 


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