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半導体用語集

バーティカルオートドーピング

英語表記：vertical autodoping

　エピタキシャル成長中に基板外に放出されたドーパントが再びエピタキシャル成長膜中に取り込まれることをオートドーピングというが、特に基板から深さ方向（垂直方向）へのドーピングに対してバーティカルオートドーピングという。高濃度基板上のエピタキシャル膜のドーパントの深さ方向分布を測定すると基板から表面側に向かって、ドーパント濃度がシャープに低減する部分と、それに続く緩やかに低減する部分、および一定にドーピングされた領域に分かれる。このうち、シャ ープな部分は固相拡散によるもので、緩やかに低減する部分がバーティカルオートドーピングによる。バーティカルオートドーピングは基板中のドーパ ント種、エピタキシャル装置、エピタキシャル条件などによって影響を受ける。ドーパントはp型ではBが、n型ではSb、As、Pが用いられるが、バーティカルオートドーピング抑制の観点からはSbの使用が望ましい。しかし、SbはSiへの固溶限が小さく、パワーMOSのようなオン抵抗低減化のために低抵抗基板を必要とするデバイスでは、固溶限の大きいAsが使われるようになってきている。Asのオートドーピングは成長温度が高いほど低減し、成長温度が～1,050℃以下になると10～100×10¹⁵ atoms/cm³ にも達する。また、減圧下での成長でも低減し、1/10気圧程度の減圧成長で顕著な効果がえられている。Sbの場合も成長温度、圧力に対しAsと同様な傾向を示すが、Asより依存性は少ない。これらと逆に、Bのオートドーピングは成長温度が高いほど、また成長圧力が低いほど増加する傾向にある。オートドーピングには装置依存性もあり、縦型エピタキシャル装置がシリンダ型エピタキシャル装置より、オートドープを抑制しやすく、特に高抵抗領域で顕著である。これはシリンダ型ではランプ加熱のため裏面エッチングされやすく、裏面からドーパントが放出されるからである。オートドーピングは制御されたドーピングではないため、ドーパント、エピタキシャル装置、成長条件の最適化で可能な限り低減することが必要である。

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