半導体用語集
オートドーピング
英語表記：autodoping
オートドーピングとは基板中のドーパントがいったん気相中に飛び出してそれが再び成長層中に取り込まれる現象であり、ディスクリート用などの高濃度基板や高濃度埋め込み層を有するバイポーラデバイス用基板で問題となる。意図的に、制御されたドーピングと異なるため、設計どおりのエピタキ シャル特性がえられず、デバイス特性の劣化を引き起こす場合がある。エピタキシャル成長は、通常 SiCl4やSiHCI3などのシランの塩素化物をキャリアガスである水素とともに、~1,100℃以上に加熱された基板上に供給し単結晶成長させる。反応ガス中に塩素(CI)と水素(H2)を含むため、HCIなど基板をエッチングするガスが副成生物として共存し、これらによる基板のエッチングが起こりオー トドーピングの原因となる。オートドーピングは基板中のドーパント種、エ ピタキシャル成長温度・圧力、エピタキシャル成長ガス種など、多くのエピ 成長条件に依存する。たとえば、N タイプの基板中ドーパントはSb、As、Pがあるが、これらの中ではSbのオートドーピングが最も少なく、ガス種では C1を含まないSiH4、が一般 に少ない。オートドーピングの低減には、使用するウェハの特性に応じてエ ピタキシャル条件の最適化を図る必要がある。オートドーピングは高濃度基 板では基板周辺でのエピタキシャル層 抵抗だれと、深さ方向ドーパント分布、埋め込みエピタキシャル基板では水平方向ドーパント分布と深さ方向ドーパント分布が問題になる。基板周辺での抵抗だれの原因は基板の裏面エッチングである。裏面エッチングは裏面にCVD-SiO、をコートすることで防止できる。オートドーピングによる深さ方向のだれは基板中のドーパント種の影響が大きく、前述したように SD が有利である。ただし、SDはSi への固溶限が小さいため、0.01Ω・cm 以下の基板では通常ドーパントとして Asが用いられる。深さ方向の分布はエピタキシャル界面からの固相拡散による分布とオートドーピングによる分布の重ね合わせになる。As基板の場合、Asは基板/エピ界面近傍でのシャ ープな立ち下がりの固相分布成分に続いて、制御すべき抵抗までの、比較的だれたオートドーピング分布成分が顕著に現われる。このオートドーピングの成分は減圧、高温ほど減少し、また原料ガスでは SiH4による低減効果が確認されている。
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