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半導体用語集

外方拡散

英語表記：out-diffusion

必要箇所に1度ドーピングした不純物が、その後の工程中に加わる熱などの影響によって、Si基板外またはSi基板内の別の箇所に移動してしまう現象を外方拡散という。外方拡散の代表例としては、Siのエピタキシャル成長中に起きるオートドーピングと、poly-Si電極中にドーピングしたB原子のSi基板への突き抜けがあるが、ともにSi基板中の不純物プロファイルを変動させ、デバイスの特性に影響を与える。Siデバイスの微細化とともに深刻さを増している。エピタキシャル成長中に、Si基板中にドーピングされた不純物が気相中に蒸発し、再びエピタキシャル層中に戻ってくることをオートドービングと呼んでいる。オートドーピングの程度は、基板中の不純物やエピタキシャル成長条件に大きく依存し、不純物がリンやホウ素の場合には多く、 Asは比較的少なく、Sbの場合には起こりにくい。また、エピタキシャル成長ガス 中にハロゲンを含んでいる場合や、成長温度が高い場合ほど、オートドーピングは起こりやすい。Siデバイスの素子寸法の縮小とともに、ゲート酸化膜の薄膜化が必要になっているが、ゲート酸化膜厚が4nm程度以下になると、ゲート電極中に不純物としてドープしたホウ素が、ドーピング後の工程中に加わる熱の影響で、ゲート酸化膜を突き抜け、Si基板に到達してしまうようになってきた。ホウ素がSi基板に到達すると、トランジスタのしきい値をシフトさせる上に、移動度を低下させるために、LSIの微細化を進めるうえでの障害となっている。酸化膜中に窒素原子を導入して、酸窒化膜とすることによって、ホウ素の酸化膜中の拡散を抑制することが有効な対策となっている。

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