DE112014005277T5 - Vorrichtung zum Einbringen von Verunreinigungen, Verfahren zum Einbringen von Verunreinigungen und Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterelements - Google Patents

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Haruo Nakazawa
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Abstract

Eine Vorrichtung (1) zum Dotieren mit Verunreinigungen wird bereitgestellt mit: einer Trägerplatte (3), welche ein Halbleitersubstrat (2) trägt; einem wandartigen Block (10), welcher über der Trägerplatte (3) angeordnet ist und in einem Abstand von dem Halbleitersubstrat (2) schwimmt, wobei im Inneren des wandartigen Blocks (10) eine Aussparung (12) realisiert ist, um einen Raum für eine Lösungszone (B) einzurichten, welche Verunreinigungselemente enthält, wobei die Lösungszone (B) auf einer oberen Fläche des Halbleitersubstrats (2) lokalisiert ist, wobei die obere Fläche einer unteren Fläche gegenüberliegt, die der Trägerplatte (3) zugewandt ist; und einem laseroptischen System (30), welches so konfiguriert ist, dass es einen Laserstrahl (32) durch die von dem wandartigen Block (10) umgebene Lösungszone (B) hindurch auf die obere Fläche des Halbleitersubstrats (2) strahlt, wobei die Verunreinigungselemente durch die Bestrahlung mit dem Laserstrahl (32) in einen Teil des Halbleitersubstrats (2) dotiert werden.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Dotieren mit Verunreinigungen, ein Verfahren zum Dotieren mit Verunreinigungen und ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung.
  • Stand der Technik
  • Von Halbleitervorrichtungen, bei welchen Siliciumcarbid (SiC) verwendet wird, insbesondere 4H-Siliciumcarbid (4H-SiC), wird erwartet, dass sie Leistungshalbleiter sind. 4H-SiC-Halbleitervorrichtungen werden typischerweise hergestellt, indem ein Halbleitersubstrat, welches eine kristalline 4H-SiC-Schicht umfasst, die epitaxial mit einer gewünschten Konzentration angewachsen ist, durch Ionenimplantation von Verunreinigungselementen wie Phosphor (P) oder Aluminium (Al) dotiert wird. Speziell werden Verunreinigungselement-Ionen beschleunigt und auf ein Halbleitersubstrat gestrahlt und in das Halbleitersubstrat implantiert. Anschließend wird ein Verfahren zum Tempern des Halbleitersubstrats durchgeführt, um die kristalline Struktur des Halbleitersubstrats wiederherzustellen, die durch die Ionenimplantation beschädigt ist, und die Verunreinigungselemente zu aktivieren.
  • Wenn eine hohe Dosis an Ionen, beispielsweise etwa 1015/cm2, in eine (0001)-Fläche ((000-1)-Fläche) eines 4H-SiC-Halbleitersubstrats implantiert wird, ist es notwendig, das Halbleitersubstrat vorab auf etwa 300°C bis 800°C zu erwärmen. Wenn die Erwärmung nicht vorab durchgeführt wird, werden die Neukristallisation von 4H-SiC und die Aktivierung der Verunreinigungselemente nicht effektiv durchgeführt.
  • Das Tempern des SiC wird bei etwa 1.600°C bis 1.800°C durchgeführt, was höher als im Falle von Si ist. Es ist bekannt, dass durch ein solches Hochtemperaturtempern bewirkt wird, dass an der Oberfläche der Halbleitervorrichtung Si-Atome aus dem SiC abfallen und die Oberfläche der Halbleitervorrichtung durch Migration aufgeraut wird. Entsprechend wird das Tempern durchgeführt, nachdem ein Schutzfilm aus Aluminiumnitrid/AlN), Kohlenstoff (C) oder dergleichen auf der Oberfläche der Halbleitervorrichtung abgeschieden ist. Das Bilden und das Entfernen des Schutzfilms jedoch erhöht die Anzahl der Schritte und der Herstellungskosten. Darüber hinaus besteht die Gefahr einer Verunreinigung der Umgebung durch das Aluminium (Al) oder den Kohlenstoff (C).
  • Als ein Verfahren, um die obigen Probleme zu lösen, wird in der Nicht-Patentliteratur (NPTL) 1 und NPTL 2 eine Technologie der Laser-Dotierung vorgeschlagen. In NPTL 1 und NPTL 2 ist das Dotierungsverfahren das folgende: ein 4H-SiC-Halbleitersubstrat wird in eine Lösung getaucht, z. B. eine wässrige Lösung, die Verunreinigungselemente enthält, und eine Grenzflächenzone zwischen der Fläche des Halbleitersubstrats und der Lösung wird mit Laserlicht bestrahlt. Entsprechend wird das Halbleitersubstrat lokal erwärmt und durch die Verunreinigungselemente in der Lösung dotiert. Bei dem Laserlicht, das bei dem in NPTL 1 und NPTL 2 vorgeschlagenen Verfahren verwendet wird, handelt es sich um optische Strahlen einer Wellenlänge im Ultraviolettbereich, welche einen hohen Absorptionskoeffizienten in SiC bewirken. Gemäß den Techniken nach NPTL 1 und NPTL 2 werden die Implantation der Verunreinigungselemente und die Aktivierung des Halbleitersubstrats gleichzeitig in einer Umgebung im Wesentlichen bei Raumtemperatur durchgeführt. Außerdem ist es nicht notwendig, das Halbleitersubstrat vorab zu erwärmen und nach der Implantation des Verunreinigungselements zu tempern.
  • Im Fall der Technologie in NPTL 1 und NPTL 2 muss jedoch das Halbleitersubstrat vollständig in die Lösung getaucht werden. Entsprechend entsteht das Problem, dass eine große Menge der Lösung benötigt wird, die ausreichend ist, um das Halbleitersubstrat vollständig in die Lösung einzutauchen.
  • Literaturliste
    • NPTL 1: Ikeda Akihiro u. a., „Phosphorus doping of 4H SiC by liquid immersion excimerlaserirradiation”, Applied Physics Letters, Bd. 102, S. 052104-1~052104-4, Januar 2013;
    • NPTL 2: Nishi Koji u. a., „Phosphorus Doping into 4H-SiC by Irradiation of Excimer Laser in Phosphoric Solution”, JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS, Bd. 52, Nr. 6, S. 06GF02-1-4, Juni 2013.
  • Kurzdarstellung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • In Anbetracht des vorstehenden Problems wurde die vorliegende Erfindung gemacht und es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Dotieren mit Verunreinigungen, ein Verfahren zum Dotieren mit Verunreinigungen und ein Verfahren zum Herstellen von Halbleitervorrichtungen bereitzustellen, wobei bei einer Laserdotierung eine Menge der Lösung zur Verwendung verringert werden kann, während Verunreinigungselemente in der Lösung verwendet werden.
  • Lösung des Problems
  • Um das vorstehende Problem zu lösen, umfasst eine Erscheinungsform der Vorrichtung zum Dotieren mit Verunreinigungen gemäß der vorliegenden Erfindung: eine Trägerplatte, welche ein Halbleitersubstrat trägt; einen wandartigen Block, welcher über der Trägerplatte angeordnet ist und in einem Abstand von dem Halbleitersubstrat schwimmt, wobei im Inneren des wandartigen Blocks eine Aussparung realisiert ist, um einen Raum für eine Lösungszone einzurichten, welche Verunreinigungselemente enthält, wobei die Lösungszone auf einer oberen Fläche des Halbleitersubstrats lokalisiert ist, wobei die obere Fläche einer unteren Fläche gegenüberliegt, die der Trägerplatte zugewandt ist; und ein laseroptisches System, welches so konfiguriert ist, dass es einen Laserstrahl durch die von dem wandartigen Block umgebene Lösungszone hindurch auf die obere Fläche des Halbleitersubstrats strahlt, wobei die Verunreinigungselemente durch die Bestrahlung mit dem Laserstrahl in einen Teil des Halbleitersubstrats dotiert werden.
  • Außerdem umfasst eine Erscheinungsform des Verfahrens zum Dotieren mit Verunreinigungen gemäß der vorliegenden Erfindung die Schritte: Bilden einer Lösungszone, wo eine Lösung lokalisiert ist, die Verunreinigungselemente enthält, auf einer oberen Fläche eines Halbleitersubstrats und Strahlen eines Laserstrahls durch die Lösungszone hindurch auf die obere Fläche des Halbleitersubstrats, wobei die Verunreinigungselemente in einen Teil des Halbleitersubstrats dotiert werden.
  • Außerdem umfasst eine Erscheinungsform des Verfahrens zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Schritte: Bilden einer Lösungszone, wo eine Lösung lokalisiert ist, die Verunreinigungselemente eines ersten Leitfähigkeitstyps enthält, in einem Teil einer oberen Fläche eines Halbleitersubstrats eines ersten oder zweiten Leitfähigkeitstyps und Strahlen eines Laserstrahls durch die Lösungszone hindurch auf das Halbleitersubstrat, um eine erste Halbleiterzone des ersten Leitfähigkeitstyps in der Fläche des Halbleitersubstrats zu bilden.
  • Vorteilhafte Effekte der Erfindung
  • Dann kann gemäß der Vorrichtung zum Dotieren mit Verunreinigungen, dem Verfahren zum Dotieren mit Verunreinigungen und dem Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung der vorliegenden Erfindung die Menge der Lösung zur Verwendung bei einer Laserdotierung verringert werden, während Verunreinigungselemente in der Lösung verwendet werden.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine seitliche Teil-Querschnittsansicht zum schematischen Erläutern einer Struktur der Vorrichtung zum Dotieren mit Verunreinigungen gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 2 ist eine Draufsicht zum Erläutern eines wandartigen Blocks, der in der Vorrichtung zum Dotieren mit Verunreinigungen gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist;
  • 3 ist eine Draufsicht zum Erläutern von Fließwegen einer Lösung in einem Innenraum des wandartigen Blocks, der in der Vorrichtung zum Dotieren mit Verunreinigungen gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist;
  • 4 ist ein schematisches Schaubild zum Erläutern mehrerer Systeme, die in der Vorrichtung zum Dotieren mit Verunreinigungen gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten sind;
  • 5 ist eine Seitenansicht zum Erläutern eines Verfahrens zum Dotieren mit Verunreinigungen gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 6 ist eine Teil-Querschnittsansicht zum Erläutern des Verfahrens zum Dotieren mit Verunreinigungen gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 7 ist eine Teil-Querschnittsansicht zum Erläutern des Verfahrens zum Dotieren mit Verunreinigungen gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 8 ist eine Teil-Querschnittsansicht zum Erläutern des Verfahrens zum Dotieren mit Verunreinigungen gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 9 ist eine Teil-Querschnittsansicht zum Erläutern des Verfahrens zum Dotieren mit Verunreinigungen gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 10 ist eine Draufsicht zum Erläutern des Verfahrens zum Dotieren mit Verunreinigungen gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 11 ist eine Teil-Querschnittsansicht zum Erläutern des Verfahrens zum Dotieren mit Verunreinigungen gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 12 ist eine Teil-Querschnittsansicht zum Erläutern des Verfahrens zum Dotieren mit Verunreinigungen gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 13 ist eine Draufsicht zum Erläutern des Verfahrens zum Dotieren mit Verunreinigungen gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 14 ist eine Teil-Querschnittsansicht zum Erläutern des Verfahrens zum Dotieren mit Verunreinigungen gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 15 ist eine Draufsicht zum Erläutern des Verfahrens zum Dotieren mit Verunreinigungen gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 16 ist ein charakteristisches Schaubild zum Erläutern der Beziehung zwischen einer Konzentration und einer Tiefe von Verunreinigungselementen, die in eine Halbleitervorrichtung dotiert werden, die durch ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erhalten wird;
  • 17 ist ein schematisches Schaubild zum Veranschaulichen einer Schaltung zum Untersuchen einer elektrischen Eigenschaft der Halbleitervorrichtung, die durch das Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erhalten wird;
  • 18 ist ein charakteristisches Schaubild zum Veranschaulichen der Variation sowohl der Stromstärke als auch der Spannung, die durch die Schaltung in 17 erhalten werden;
  • 19 ist eine Draufsicht zum Erläutern eines wandartigen Blocks, der in der Vorrichtung zum Dotieren mit Verunreinigungen gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist;
  • 20 ist eine Draufsicht zum Erläutern eines wandartigen Blocks, der in der Vorrichtung zum Dotieren mit Verunreinigungen gemäß noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist;
  • 21 ist eine Draufsicht zum Erläutern eines wandartigen Blocks, der in der Vorrichtung zum Dotieren mit Verunreinigungen gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist;
  • 22 ist eine Draufsicht zum Erläutern eines wandartigen Blocks, der in der Vorrichtung zum Dotieren mit Verunreinigungen gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist; und
  • 23 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie XXIII-XXIII in 22.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • Hierin wird im Folgenden eine Beschreibung einer Vorrichtung zum Dotieren mit Verunreinigungen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gegeben. In den Darstellungen sind die Formen, Größen und Proportionen von Einheiten und Elementen, aus welchen die Vorrichtung zum Dotieren mit Verunreinigungen in den Figuren aufgebaut ist, zur Erläuterung entsprechend vereinfacht oder vergrößert dargestellt.
  • Eine Vorrichtung 1 zum Dotieren mit Verunreinigungen gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst eine Trägerplatte 3, welche ein Halbleitersubstrat 2 trägt, und einen wandartigen Block 10, welcher über der Trägerplatte 3 angeordnet ist und in einem Abstand von dem Halbleitersubstrat 2 schwimmt. Im Inneren des wandartigen Blocks 10 ist eine Aussparung 12 realisiert, um einen Raum für eine lokalisierte Lösungszone B einzurichten. In der lokalisierten Lösungszone B wird durch den wandartigen Block 10 eine Lösung 4, die Verunreinigungselemente enthält, an der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 2 lokalisiert, veranschaulicht als die obere Fläche in 1.
  • Die Vorrichtung 1 zum Dotieren mit Verunreinigungen umfasst eine Trägereinheit 20 und ein laseroptisches System 30. Die Trägereinheit 20 fixiert und trägt den wandartigen Block 10 über der Trägerplatte 3. Das laseroptische System 30 strahlt einen Laserstrahl 32 durch die Lösung 4 hindurch, die von dem wandartigen Block 10 umgeben ist, auf die obere Fläche des Halbleitersubstrats 2. Die Vorrichtung 1 zum Dotieren mit Verunreinigungen umfasst ferner ein Zirkulationssystem 40, welches die Lösung 4 dem wandartigen Block 10 zuführt und die Lösung 4, die von dem wandartigen Block 10 umgeben ist, so zirkulieren lässt, dass die Lösung 4 mit der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 2 in Kontakt bleibt. Die Vorrichtung 1 zum Dotieren mit Verunreinigungen umfasst einen X-Y-Bewegungstisch 8, welcher das Halbleitersubstrat 2 in Richtung der X- und Y-Achse frei bewegt. Die X- und Y-Achse sind in einer Ebene definiert, welche parallel zu der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 2 verläuft.
  • Die Vorrichtung 1 zum Dotieren mit Verunreinigungen dotiert Verunreinigungselemente durch eine Bestrahlung mit dem Laserstrahl 32 in einen Teil des Halbleitersubstrats 2. In 1 ist der wandartige Block 10 in einer kombinierten Querschnittsansicht entlang der Querschnittslinie I-I der 2 veranschaulicht
  • In der folgenden Beschreibung wird angenommen, dass das Halbleitersubstrat 2 aus SiC hergestellt ist. Das Material des Halbleitersubstrats 2 ist jedoch nicht auf SiC beschränkt. Das Halbleitersubstrat kann aus 4H-SiC hergestellt sein, wenn zum Beispiel eine Verwendung in Leistungs-Halbleitern erwartet wird. In der folgenden Beschreibung wird angenommen, dass das Halbleitersubstrat 2 eine kristalline 4H-SiC-Schicht umfasst, die durch ein Verfahren wie zum Beispiel epitaxiales Anwachsen gebildet wird. Dann soll in der Fläche des Halbleitersubstrats 2, die mit dem Laserstrahl 32 bestrahlt, eine (0001)-Ebene (oder (000-1)-Ebene) des 4H-SiC zugewiesen sein.
  • Die Lösung 4 ist eine Lösung, in welcher die Verunreinigungselemente gelöst sind, die in das Halbleitersubstrat 2 zu dotieren sind. Wenn es sich in der Vorrichtung 1 zum Dotieren mit Verunreinigungen, die in 1 veranschaulicht ist, bei den Verunreinigungselementen um Phosphor (P) handelt, kann die Lösung 4 eine Phosphorsäure(H3PO4)-Lösung von 85 Gewichts-% sein. Die Verunreinigungselemente sind nicht auf Phosphor beschränkt und können auch ein anderes Element wie Bor (B), Aluminium (Al) oder Stickstoff (N) sein. Die Lösung 4 wird gut durch eine Borsäurelösung realisiert, wenn es sich bei den Verunreinigungselementen um Bor handelt, eine Aluminiumchloridlösung, wenn es sich bei den Verunreinigungselementen um Bor handelt, und eine Ammoniaklösung, wenn es sich bei den Verunreinigungselementen um Stickstoff handelt.
  • Die Trägerplatte 3 ist auf dem X-Y-Bewegungstisch 8 montiert. Der X-Y-Bewegungstisch 8 trägt die Trägerplatte 3 horizontal von unten. Der X-Y-Bewegungstisch 8 ist mit einem nicht dargestellten Antrieb verbunden und bewegt das Halbleitersubstrat 2 frei in X- und Y-Richtung in einer horizontalen Ebene. Grobe Bewegungen in den Richtungen der X- und Y-Achse werden beispielsweise durch einen Schrittmotor angetrieben und Bewegungen im Sub-Mikrometer-Maßstab werden durch Magnetschweben realisiert, um die Reibung zu eliminieren. Das Bewegen des X-Y-Bewegungstisches 8 durch Magnetantrieb ohne Reibungskraft ermöglicht eine Positionssteuerung im Nanometer-Maßstab. Die Positionssteuerung kann beispielsweise durch Rückkoppeln der Ausgabe aus einem Laser-Interferometer erfolgen.
  • Der X-Y-Bewegungstisch 8 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise so organisiert, dass er ferner in die Richtung der Z-Achse angetrieben wird, welche vertikal zu den Richtungen der X- und Y-Achse verläuft, wodurch ein Drei-Achsen-Bewegungstisch realisiert wird, welcher das Halbleitersubstrat 2 so trägt, dass sich das Halbleitersubstrat 2 in den Richtungen der X-, Y- und Z-Achse bewegt. Speziell umfasst die Vorrichtung 1 zum Dotieren mit Verunreinigungen eine Tischantriebseinheit, welche nicht dargestellt ist und dafür konfiguriert ist, den X-Y-Bewegungstisch 8 in Richtung der Z-Achse zu bewegen. Durch Verwendung des X-Y-Bewegungstisches 8, welcher sich entlang den drei Achsen bewegen kann, um das Halbleitersubstrat 2 frei in eine vorgegebene Position gemäß der Bestrahlungszielposition des Laserstrahls 32 zu bewegen, kann ein gewünschtes Muster der Verunreinigungs-dotierten Zone direkt auf dem Halbleitersubstrat umrissen werden.
  • Auf einer der Seite das Halbleitersubstrats 2 zugewandten oberen Fläche der Trägerplatte 3, welche in 1 als die obere Seite veranschaulicht ist, können mehrere Ausrichtungsmarken ausgebildet sein, was nicht dargestellt ist. Die Ausrichtungsmarken können als Bestrahlungszielpositionen auf der Seite der Trägerplatte 3 verwendet werden, welche jeweils Bestrahlungszielpositionen entsprechen können, die vorab in dem Halbleitersubstrat 2 definiert sind.
  • Wie in 2 veranschaulicht, umfasst der wandartige Block 10 einen rechtwinklig geformten Gehäusekasten 11 und ein Durchlassfenster 13, welches den Gehäusekasten 11 überbrückt. In dem Gehäusekasten 11 ist eine Aussparung 12 realisiert, welche, in einer Draufsicht, in den Gehäusekasten 11 in der Mitte eindringt. Das Durchlassfenster 13 ist in dem Gehäusekasten 11 horizontal so gelegen, dass es den unteren Teil der Aussparung 12 bedeckt, die in den Gehäusekasten 11 eindringt (vgl. 1). Wenn der Gehäusekasten 11 einen Laserstrahl durchlassen kann, muss die Aussparung 12 nicht so ausgebildet sein, dass sie in den wandartigen Block 10 eindringt, und das Durchlassfenster 13 ist ebenfalls unnötig. Außerdem ist zwischen dem wandartigen Block 10 und der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 2 ein Spalt G ausgebildet. Der Spalt G ist durch eine Höhe h definiert, welche so gewählt wird dass die Lösung 4, die in einen Innenraum V in dem wandartigen Block 10 injiziert wird, durch die Oberflächenspannung nicht nach außen austritt. Der wandartige Block 10 umgibt die Lösung 4 über dem Halbleitersubstrat 2, um eine Schicht der Lösung 4 auf der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 2 zu bilden, so dass die Verunreinigungselemente selektiv mit dem Halbleitersubstrat 2 in Kontakt stehen.
  • Der Gehäusekasten 11 kann aus einem Kunstharz hergestellt sein. Der Gehäusekasten 11 weist insgesamt eine im Wesentlichen würfelförmige Erscheinung auf. Der Gehäusekasten 11 in 1 weist in einer Draufsicht eine quadratische Form mit einer Seitenlänge von etwa 150 Millimetern auf – wobei jede Länge entlang den Richtungen der X- und Y-Achse gemessen ist – und weist in vertikaler Richtung eine Höhe von etwa 50 Millimetern auf – wobei die Länge entlang der Richtung der Z-Achse gemessen ist. Die Länge des Gehäusekastens 11 in den Richtungen der X- und Y-Achse sind kürzer als die Längen des Halbleitersubstrats 2 in den Richtungen der X- bzw. Y-Achse.
  • Die Aussparung 12 des Gehäusekastens 11 dringt in der vertikalen Richtung der 1 ein. Der wandartige Block 10 ist über dem Halbleitersubstrat 2 so angeordnet, dass die Achse der Aussparung 12 parallel zu der optischen Achse des Laserstrahls 32 verläuft, und steht nicht mit dem Halbleitersubstrat 2 in Kontakt. Der Laserstrahl wird durch die Aussparung 12 des Gehäusekastens 11 auf das Halbleitersubstrat 2 gestrahlt. Wie in 2 durch eine schraffierte Zone veranschaulicht, ist eine Öffnungsfläche S der Aussparung 12 des Gehäusekastens 11 eine Fläche, die in einer Draufsicht an der Vorderseite definiert ist, oder die Fläche, die in der horizontalen Querschnittsansicht des Gehäusekastens 11 definiert ist. Die Öffnungsfläche S der Aussparung 12 ist größer als die horizontale Querschnittsfläche des Laserstrahls 32, der durch die Aussparung 12 strahlt.
  • Wenn der horizontale Querschnitt des Laserstrahls 32, der die Aussparung 12 optisch durchdringt, ein Rechteck mit jeder Seite in der Größenordnung von hundert Mikrometern ist, ist der horizontale Querschnitt des Gehäusekastens 11 ein Quadrat mit beispielsweise jeder Seite von einem Millimeter oder mehr. Wenn jede Seite des horizontalen Querschnitts des Laserstrahls 32 auf mehr als die Größenordnung von hundert Mikrometern vergrößert wird, wird auch die Öffnungsfläche S der Aussparung 12 entsprechend dem vergrößerten horizontalen Querschnitt des Laserstrahls 32 vergrößert.
  • In dem Gehäusekasten 11 sind mehrere Zuführkanäle 14 und 15 und mehrere Auslasskanäle 16 bis 19 ausgebildet, wie durch die Öffnungen angezeigt, die in 2 schematisch dargestellt sind. Die Zuführkanäle 14 und 15 ermöglichen, dass die Lösung 4 von der Außenseite des wandartigen Blocks 10 in den Innenraum V injiziert wird. Die Auslasskanäle 16 bis 19 ermöglichen, dass die Lösung 4 aus dem Innenraum V nach außen abfließen kann. Die mehreren Zuführkanäle 14 und 15 und die mehreren Auslasskanäle 16 bis 19 sind mit dem Zirkulationssystem 40 verbunden.
  • Auf der linken Seite des Rechtecks, das in 2 veranschaulicht ist, welche einer von zwei in Rechts-Links-Richtung gegenüberliegenden Seiten von vier Seiten des Rechtecks entspricht, das durch die obere Fläche 11a des Gehäusekastens 11 realisiert ist, sind der Zuführkanal 14 und zwei Auslasskanäle 17 und 19 geöffnet. Der Zuführkanal 14 und die zwei Auslasskanäle 17 und 19 in der einen Seite des Rechtecks des Gehäusekastens 11 sind in einer geraden Linie entlang der einen Seite geöffnet. Die Öffnung des Zuführkanals 14 ist zwischen den Öffnungen der zwei Auslasskanäle 17 und 19 angeordnet und weist von den zwei Auslasskanälen 17 und 19 den gleichen Abstand auf.
  • Auf der rechten Seite des Rechtecks, das in 2 veranschaulicht ist, welche der anderen Seite des Rechtecks, das durch die obere Fläche 11a realisiert ist, gegenüber der einen Seite über die Aussparung 12 des Gehäusekastens 11 hinweg entspricht, sind in ähnlicher Weise wie auf der einen Seite des Rechtecks der andere Zuführkanal 15 und die zwei anderen Auslasskanäle 16 und 18 geöffnet. Der Zuführkanal und die Auslasskanäle auf der einen Seite des Rechtecks des Gehäusekastens 11 sind zu dem Zuführkanal und den Auslasskanälen des Gehäusekastens 11 auf der anderen Seite in Bezug auf die Aussparung 12 des Gehäusekastens 11 symmetrisch.
  • Wie in 1 veranschaulicht, wird durch eine Öffnung, die als ein Ende des Zuführkanals 14 auf der einen Seite des Rechtecks in der oberen Fläche 11a des Gehäusekastens 11 definiert ist, die Lösung 4 eingegossen. Durch die gegenüberliegende Öffnung, die als ein anderes Ende des Zuführkanals 14 auf der einen Seite des Rechtecks definiert ist, welcher eine untere Fläche 11b des Gehäusekastens 11 und die Wandfläche der Aussparung 12 des Gehäusekastens 11 schneidet, wobei die gegenüberliegende Öffnung an einer Ecke des Gehäusekastens 11 angeordnet ist, lässt man die Lösung abfließen. Mit anderen Worten, der Zuführkanal 14 ist eine Leitung, welche den Gehäusekasten 11 von der Außenseite zur Innenseite des Gehäusekastens 11 durchdringt, und die Leitung fällt schräg von der Oberseite zur Unterseite des Gehäusekastens 11 ab. Der Zuführkanal 15 auf der anderen Seite des Rechtecks ist ebenfalls eine schräg abfallende Leitung, welche in ähnlicher Weise wie der Zuführkanal 14 auf der einen Seite des Rechtecks den Gehäusekasten 11 von der oberen Außenseite zur unteren Innenseite durchdringt.
  • Der Zuführkanal 14 des Gehäusekastens 11, der in 1 veranschaulicht ist, ist zum Beispiel ein kreisförmiger Zylinder mit einem konstanten Innendurchmesser von der Einlassöffnung bis zur Auslassöffnung der Lösung 4. Ein Behälter, der nicht dargestellt ist, kann in einem oberen Teil in dem Gehäusekasten 11 ausgebildet sein. Der Behälter weist eine Fläche auf, die größer als die Querschnittsfläche des Zuführkanals 14 ist, und ist zu der Prozesskammer geöffnet. Der Behälter steht mit dem Zuführkanal 14 derart in Verbindung, dass die Lösung 4 problemlos unter Verwendung des Atmosphärendrucks in der Kammer aus dem Zuführkanal 14 in den Innenraum V in dem wandartigen Block 10 injiziert wird.
  • Die zwei Auslasskanäle 16 und 18 auf der anderen Seite des Rechtecks sind Leitungen, die jeweils vertikal den Gehäusekasten 11 zwischen der oberen und unteren Fläche 11a und 11b des Gehäusekastens 11 durchdringen, wie in 1 veranschaulicht. Die Öffnung des Auslasskanals 16 auf der anderen Seite des Rechtecks in der unteren Fläche 11b des Gehäusekastens 11 ist der Einlass für die Lösung 4 und die Öffnung des Auslasskanals 16 auf der anderen Seite des Rechtecks in der oberen Fläche 11a des Gehäusekastens 11 ist der Auslass für die Lösung 4. Die zwei Auslasskanäle 17 und 19 auf der einen Seite des Rechtecks sind Leitungen, die in einer ähnlichen Weise wie die zwei Auslasskanäle 16 und 18 auf der anderen Seite des Rechtecks jeweils vertikal den Gehäusekasten 11 zwischen der oberen und unteren Fläche 11a und 11b des Gehäusekastens 11 durchdringen.
  • Wie in 1 veranschaulicht, steht die Lösung 4 nur mit der Zone an der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 2 in Kontakt, die von dem wandartigen Block 10 umgeben ist. Die lokalisierte Lösungszone ist in der Rechts-Links-Richtung in 1 auf der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 2 nur zwischen der Auslassöffnung des Zuführkanals 14 auf der einen Seite des Rechtecks des Gehäusekastens 11 und der Einlassöffnung des Auslasskanäls 16 auf der anderen Seite definiert.
  • Die Lösung, die durch den Zuführkanal 14 auf der einen Seite des Rechtecks des Gehäusekastens 11 injiziert wird, lässt man durch die zwei Auslasskanäle 16 und 18 auf der anderen Seite abfließen, wie durch die durchgezogenen Pfeile in 3 veranschaulicht. Mit anderen Worten, der Zuführkanal 14 auf der einen Seite des Rechtecks des Gehäusekastens 11 und die zwei Auslasskanäle 16 und 18 auf der anderen Seite des Rechtecks des Gehäusekastens korrespondieren miteinander, um einen Fließweg der Lösung 4 in einer bestimmten Richtung zu bilden, von links nach rechts in 1.
  • Die Lösung, die durch den Zuführkanal 15 auf der anderen Seite des Rechtecks des Gehäusekastens 11 injiziert wird, wird durch die zwei Auslasskanäle 17 und 19 auf der einen Seite ausgestoßen, wie durch die gestrichelten Pfeile in 3 veranschaulicht. Mit anderen Worten, der Zuführkanal 15 auf der anderen Seite des Rechtecks des Gehäusekastens 11 und die zwei Auslasskanäle 17 und 19 auf der einen Seite des Rechtecks des Gehäusekastens korrespondieren miteinander, um einen anderen Fließweg der Lösung 4 in der Richtung zu bilden, die dem einen Fließweg entgegengesetzt ist, von rechts nach links in 1.
  • Auf zwei Seiten des Rechtecks, die in Rechts-Links-Richtung über die Aussparung 12 des Gehäusekastens 11 hinweg einander gegenüberliegen, werden zwei Kombinationen von einem auf einer Seite gebildeten Zuführkanal und zwei auf der anderen Seite gebildeten Auslasskanälen, die mit dem Zuführkanal korrespondieren, symmetrisch bereitgestellt. Die Rechts-Links-Richtung des Rechtecks ist die Bewegungsrichtung der Trägerplatte 3 in Richtung der X-Achse. Die in 1 veranschaulichte Vorrichtung 1 zum Dotieren mit Verunreinigungen umfasst zwei Kombinationen des Zuführkanals und der Auslasskanäle, so dass der wandartige Block 10 zwei Wege umfasst, in welchen die Lösung 4 in den entsprechenden einander entgegengesetzten Richtungen fließt.
  • Es kann eine Architektur eingesetzt werden, bei welcher der wandartige Block 10 nur eine Kombination von Zuführ- und Auslasskanälen umfasst und sich der wandartige Block 10 um 180 Grad dreht, um die Fließrichtung der Lösung zu ändern. Eine solche Architektur macht jedoch die Strukturen des wandartigen Blocks 10 und der Trägereinheit 20 komplizierter und erhöht die Verarbeitungszeit der Laser-Dotierung. Daher wird die Vorrichtung 1 zum Dotieren mit Verunreinigungen bevorzugt, die zwei Wege umfasst, durch welche die Lösung 4 in den entsprechenden entgegengesetzten Richtungen fließt, wie bei dem wandartigen Block 10, der in 3 veranschaulicht ist.
  • Wie in 1 veranschaulicht, definiert die untere Fläche 11b des Gehäusekastens 11, die über der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 2 angeordnet ist, eine Ebene des wandartigen Blocks 10, die parallel der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 2 zugewandt ist. Die rechteckige untere Fläche 11b des Gehäusekastens 11 umfasst einen wasserabweisenden Abschnitt. Der wasserabweisende Abschnitt verhindert, dass die Lösung 4 durch den Spalt G zwischen der unteren Fläche 11b des Gehäusekastens 11 und der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 2 aus dem wandartigen Block 10 austritt.
  • Der wasserabweisende Abschnitt ist zum Beispiel an der Außenseite der Öffnungen der mehreren Auslasskanäle 16 bis 19 in der unteren Fläche 11b des Gehäusekastens 11 angeordnet. Der wasserabweisende Abschnitt kann aus einem wasserabweisenden Material des Gehäusekastens 11 selbst oder durch Beschichten einer vorgegebenen Zone der unteren Fläche des Gehäusekastens 11 mit dem wasserabweisenden Material realisiert sein.
  • Das Durchlassfenster 13 ist so geformt, dass es zu der Aussparung 12 des Gehäusekastens 11 passt und mit dieser in engen Kontakt kommt. Die Höhe oder die Länge, gemessen entlang der vertikalen Richtung in 1, des Durchlassfensters 13 ist geringer als die Höhe des Gehäusekastens 11. In 1 ist das Durchlassfenster 13 an einer Seite einer lichtaufnehmenden Einheit 39 oder an der oberen Seite in der Aussparung 12 des Gehäusekastens 11 bereitgestellt, so dass der obere Abschnitt der Aussparung 12 abgeschirmt ist, und ein winzig kleiner Innenraum V ist in der Aussparung 12 durch den wandartigen Block 10 auf der Seite des Halbleitersubstrats 2 definiert, welche in 1 als die untere Seite dargestellt ist. Durch das Durchlassfenster 13 wird „ein Fensterelement” der vorliegenden Erfindung realisiert.
  • Das Durchlassfenster 13 ist aus Quarz hergestellt und lässt den Laserstrahl 32 aus dem laseroptischen System 30 durch. Der Laserstrahl 32 wird durch das Durchlassfenster 13 durchgelassen und wird dann in den durch den wandartigen Block 10 definierten Innenraum V eingebracht. Wenn die Lösung 4 in den Innenraum V in dem wandartigen Block 10 injiziert wird, steht die Flüssigkeitsoberfläche der Lösung 4 in engem Kontakt mit der unteren Fläche des Durchlassfensters 13, welche in 1 als die Fläche dargestellt ist, die der Trägerplatte 3 zugewandt ist, um die Stabilisierung der Flüssigkeitsoberfläche der Lösung 4 zu verbessern. Der Kontakt der Lösung 4 mit dem Durchlassfenster 13 kann die Brechung und Streuung des Laserstrahls 32 verringern, der auf die lokalisierte Lösungszone gestrahlt wird.
  • Der wandartige Block 10 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst den rechtwinklig geformten Gehäusekasten 11, welcher ein bodenloser rechteckiger Zylinder ist, und das Durchlassfenster 13, welches den oberen Abschnitt des Zylinderinneren abschirmt. Der wandartige Block 10 schwimmt in einer Höhe h in einem geringen Abstand von der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 2, um den Spalt G zwischen dem wandartigen Block 10 und dem Halbleitersubstrat 2 zu definieren.
  • Die Höhe h des Spalts G, gemessen von der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 2 bis zu dem wandartigen Block 10 wird auf einen Wert gesetzt, der nicht mehr als die maximale Länge beträgt, mit der die Lösung 4 gehalten werden kann, um den Innenraum V in dem wandartigen Block 10 zu erhalten. Speziell wird die Höhe h auf der Basis der Viskosität der Lösung 4 und des Drucks innerhalb der Prozesskammer für die Laserdotierung bestimmt. Wenn es sich bei der Lösung 4 zum Beispiel um eine Phosphorsäurelösung handelt, wird die Beziehung zwischen der Phosphorkonzentration in der Phosphorsäurelösung und der Viskosität der Phosphorsäurelösung vorab durch Experimente oder dergleichen erhalten und der Wert der Viskosität wird gemäß der Konzentration der Phosphorsäurelösung erhalten, die beider Laserdotierung verwendet wird. Unter Verwendung des erhaltenen Werts der Viskosität und des atmosphärischen Drucks in der Prozesskammer wird die Höhe h bestimmt.
  • Wenn es sich bei der Lösung 4 beispielweise um Phosphorsäurelösung von 85 Gew.-% gemäß der Bedingung handelt, die in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird, beträgt die Höhe h vorzugsweise nicht mehr als 200 μm. Da der wandartige Block 10 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung den Spalt G mit der Höhe h umfasst, welcher die Lösung 4 mit Hilfe der Oberflächenspannung halten kann, kann für den wandartigen Block 10 und die obere Fläche des Halbleitersubstrats 2 die kontaktfreie Bedingung realisiert werden, bei der sie voneinander getrennt sind, während im Innenraum V kontinuierlich die Schicht der Lösung 4 ausgebildet ist.
  • Wie in 1 veranschaulicht, umfasst das laseroptische System 30 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Laserstrahlquelle 31 und einen veränderbaren Schlitz 33, welcher den Laserstrahl 32, der aus der Laserstrahlquelle 31 emittiert wird, in eine vorgegebene Form formt. Das laseroptische System 30 strahlt vorzugsweise einen Laserstrahl einer Wellenlänge aus, die eine höhere Energie als die Bandlückenenergie des Halbleitersubstrats 2 liefert. Zum Beispiel kann die Laserstrahlquelle 31 einen Laserstrahl im Ultraviolettbereich emittieren, wie von einem KrF-Laser (= 248 nm) oder ArF-Laser (= 198 nm). Die von dem Halbleitersubstrat 2 absorbierte Energie erwärmt nur die bestrahlte Fläche auf eine hohe Temperatur, wodurch eine Bewegung der Verunreinigungselemente in Zwischengitterpositionen in der Kristallstruktur von 4H-SiC erleichtert wird.
  • Das laseroptische System 30 umfasst einen ersten Spiegel 36 und einen zweiten Spiegel 37, welche den durch den veränderbaren Schlitz 33 geformten Laserstrahl 32 reflektieren und zu der lichtaufnehmenden Einheit 39 leiten. Das laseroptische System 30 umfasst ferner eine Bildaufnahmevorrichtung 34, z. B. eine CCD-Kamera, welche ein Bild einer Ausrichtungsmarke auf der Trägerplatte 3 aufnimmt, eine Belichtungseinheit 35, welche Beleuchtungslicht projiziert, einen dritten Spiegel 38, welcher das Beleuchtungslicht reflektiert und durchlässt, und einen nicht dargestellten Ausrichtungsmechanismus.
  • Der zweite Spiegel 37 lässt Beleuchtungslicht aus der Belichtungseinheit 35 durch. Die lichtaufnehmende Einheit 39 wird beispielsweise durch mehrere Kondensorlinsen realisiert. Der Ausrichtungsmechanismus stellt die Position der Trägerplatte 3 auf der Basis von Positionsinformationen der Ausrichtungsmarken der Trägerplatte 3, die von der Bildaufnahmevorrichtung 34 aufgenommen und erfasst wurden, zur Ausrichtung ein, so dass die Bestrahlungszielzone des Halbleitersubstrats 2 mit der optischen Achse der lichtaufnehmenden Einheit 39 zusammenfällt.
  • Die Trägereinheit 20 umfasst mehrere Trägerarme 21 und 22, welche abnehmbar mit der äußeren Seitenfläche des wandartigen Blocks 10 verbunden sind, wie in 1 veranschaulicht. Die Trägereinheit 20 wird verwendet, um die relative Höhe h zwischen der unteren Fläche des wandartigen Blocks 10 und der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 2 zu halten. 1 veranschaulicht zwei der Trägerarme 21 und 22, die in der Vorderansicht der Zeichnung an der Rückseite des wandartigen Blocks 10 angeordnet sind. Die Trägereinheit 20 ist mit einer Antriebseinheit für den wandartigen Block 10 verbunden, welche nicht dargestellt ist, und trägt den wandartigen Block 10 so, dass der wandartige Block 10 in der Richtung der optischen Achse bewegbar ist, welche als vertikale Richtung entlang der Richtung der Z-Achse verläuft.
  • Durch Kombinieren der Bewegung des wandartigen Blocks 10 in der Richtung der Z-Achse durch die Trägereinheit 20 und der Bewegung des X-Y-Bewegungstisches 8, auf welchem die Trägerplatte 3 montiert ist und welcher entlang der drei Achsen bewegbar ist, in der Richtung der Z-Achse wird die Höhe h zwischen der unteren Fläche 11b des wandartigen Blocks 10 und der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 2 eingestellt. Mit anderen Worten, die Trägereinheit 20 steuert die Bewegung des wandartigen Blocks 10, während der X-Y-Bewegungstisch 8 die Bewegung des Halbleitersubstrats 2 steuert, derart, dass der Spalt G mit der eingestellten Höhe h zwischen dem wandartigen Block 10 und dem Halbleitersubstrat 2 gebildet wird.
  • Der wandartige Block 10 und die Trägereinheit 20 realisieren ein später noch zu beschreibendes System des wandartigen Blocks 25 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und die Antriebseinheit für den wandartigen Block und die Tischantriebseinheit realisieren ein später noch zu beschreibendes Antriebssystem 9.
  • Das Zirkulationssystem 40 lässt die Lösung 4 zwischen dem Tank 41 und dem wandartigen Block 10 zirkulieren. Wie in 1 veranschaulicht, umfasst das Zirkulationssystem 40 einen Tank 41, in dem die Lösung 4 aufbewahrt wird, einen Injektionsschlauch 44 und einen Auslassschlauch 45. Der Injektions- und Auslassschlauch 44 und 45 verbinden den Tank 41 und den wandartigen Block 10. Das Zirkulationssystem 40 umfasst ein Ventil 43, welches für den Injektionsschlauch 44 bereitgestellt wird, und eine Pumpe 42, welche für den Auslassschlauch 45 bereitgestellt wird. Der Injektionsschlauch 44 ist mit dem Zuführkanal 14 des wandartigen Blocks 10 verbunden und der Auslassschlauch 45 ist mit dem Auslasskanal 16 des wandartigen Blocks 10 verbunden.
  • Da der wandartige Block 10 die mehreren Zuführkanäle 14 und 15 undmehreren Auslasskanäle 16 bis 19 (vgl. 2) umfasst, werden mehrere Injektionsschläuche, welche nicht dargestellt sind, und mehrere Auslassschläuche, welche nicht dargestellt sind, bereitgestellt, welche den mehreren Zuführkanälen 14 und 15 und mehreren Auslasskanälen 16 bis 19 entsprechen. Die Ventile und Pumpen werden ebenso entsprechend den mehreren Injektionsschläuchen und den mehreren Auslassschläuchen bereitgestellt.
  • Das Injektionsrohr 44 ist ein Schlauch, welcher einen Hinweg der Lösung 4 von dem Tank 41 bis zu dem wandartigen Block 10 in dem Zirkulationssystem 40 bildet. Das Auslassrohr 45 ist ein Schlauch, welcher einen Rückweg der Lösung 4 von dem wandartigen Block 10 bis zu dem Tank 41 bildet. Der Injektions- und Auslassschlauch 44 und 45 werden durch flexible Schläuche realisiert, die aus einem flexiblen Material einer vorgegebenen Stärke hergestellt sind. Die Pumpe 42 pumpt die Lösung 4 aus dem Tank 41 zu dem wandartigen Block 10. An den Öffnungen der mehreren Zuführkanäle 14 und 15 und den mehreren Auslasskanälen 16 bis 19 in der oberen Fläche 11a des Gehäusekastens 11 des wandartigen Blocks 10 können Verbindungselemente bereitgestellt sein, welche den Injektions- und Auslassschlauch fest mit dem entsprechenden Zuführ- und Auslasskanal verbinden.
  • Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 4 eine Beschreibung der Konfiguration der Vorrichtung 1 zum Dotieren mit Verunreinigungen gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Form von sechs Begriffssystemen gegeben. Die in 4 veranschaulichte Vorrichtung 1 zum Dotieren mit Verunreinigungen umfasst: ein Probensystem 5, welches ein Objekt ist, das mit dem Laserstrahl 32 zu bestrahlen ist, umfassend das Halbleitersubstrat 2; und ein Trägerplattensystem 7, welches das Probensystem 5 fixiert und die in Richtungen der X- Y- und Z-Achse bewegbare Trägerplatte 3 realisiert. Die Vorrichtung 1 zum Dotieren mit Verunreinigungen umfasst: das laseroptische System 30, welches den Laserstrahl 32 auf das Probensystem 5 strahlt; und das System des wandartigen Blocks 25, in welchem der wandartige Block 10 so zwischen dem laseroptischen System 30 und dem Probensystem 5 angeordnet ist, dass er nicht mit dem Probensystem 5 in Kontakt steht.
  • Die in 4 veranschaulichte Vorrichtung 1 zum Dotieren mit Verunreinigungen umfasst ferner das Zirkulationssystem 40, welches die Lösung 4 von der Außenseite dem Innenraum V in dem wandartigen Block 10 zuführt und die Lösung 4 zwischen dem Innenraum V in dem wandartigen Block 10 und der Außenseite zirkulieren lässt. Die Vorrichtung 1 zum Dotieren mit Verunreinigungen umfasst ein Antriebssystem 9, welches das Trägerplattensystem 7 und das System des wandartigen Blocks 25 bewegt.
  • Das laseroptische System 30 gemäß der vorliegenden Erfindung muss lediglich einen Laserstrahl ausstrahlen, welcher zu einer Laserdotierung des Verunreinigungselements in der flüssigen Phase in das Halbleitersubstrat 2 zumindest in der lokalisierten Lösungszone auf der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 2 fähig ist. Das Antriebssystem 9 umfasst vorzugsweise: die Tischantriebseinheit, welche nicht dargestellt ist und den X-Y-Bewegungstisch 8 in Richtung der Z-Achse bewegt, welche vertikal zu der X- und Y-Achse verläuft; und eine Antriebseinheit für den wandartigen Block, welche nicht dargestellt ist und den wandartigen Block 10 des Systems des wandartigen Blocks 25 in Richtung der Z-Achse bewegt. Die Vorrichtung 1 zum Dotieren mit Verunreinigungen kann so konfiguriert sein, dass sie nur eine der Antriebseinheiten des Tisches und des wandartigen Blocks umfasst, sofern die Vorrichtung 1 zum Dotieren mit Verunreinigungen die Höhe h zwischen der unteren Fläche 11b des wandartigen Blocks 10 und der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 2 steuern kann.
  • Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 5 bis 15 eine Beschreibung des Betriebs der Vorrichtung 1 zum Dotieren mit Verunreinigungen gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gegeben. In jeder Zeichnung sind richtiger Weise Darstellungen einiger Teile des laseroptischen Systems 30, der Trägereinheit 20 und des Zirkulationssystems 40 zu Zwecken der Verdeutlichung weggelassen. Der wandartige Block 10 ist in jeder Zeichnung und das Halbleitersubstrat 2 ist in einigen Zeichnungen in Querschnittsansichten dargestellt.
  • Wie in 5 veranschaulicht, ist das Halbleitersubstrat 2 auf der Trägerplatte 3 angeordnet und fixiert, wobei in 5 die Fläche des Halbleitersubstrats 2, welche der oberen Seite zugewandt ist, der Trägerplatte 3 gegenüberliegt. Das Innere der Kammer, wo sich die Trägerplatte 3 befindet, ist auf Atmosphärendruck eingestellt.
  • Als Nächstes wird die Trägerplatte 3 derart um vorgegebene Strecken in die Richtungen der X- und Y-Achse bewegt, dass die Position der Ausrichtungsmarke, die einer Bestrahlungszielzone 2x in dem Halbleitersubstrat 2 entspricht, wo die Verunreinigungselemente zu dotieren sind, mit einer optischen Achse 32s der lichtaufnehmenden Einheit 39 zusammenfällt. Wie in 6 veranschaulicht, wird die Trägerplatte 3 so bewegt, dass die Bestrahlungszielzone 2x in dem Halbleitersubstrat 2 genau unter der Aussparung 12 des wandartigen Blocks 10 angeordnet wird.
  • Unter Verwendung der Trägerplatte 3 oder der Trägereinheit 20 werden der wandartige Block 10 und das Halbleitersubstrat 2 voneinander getrennt, um den Spalt G mit der Höhe h zwischen dem Halbleitersubstrat 2 und dem wandartigen Block 10 zu bilden. Beim Bilden des Spalts G kann der wandartige Block 10 in Richtung der Z-Achse bewegt werden, indem nur eine der Trägerplatte 3 und der Trägereinheit 20 benutzt wird, oder er kann in Richtung der Z-Achse bewegt werden, indem sowohl die Trägerplatte 3 als auch die Trägereinheit 20 bewegt werden.
  • Als Nächstes wird, wie in 7 veranschaulicht, die Pumpe 42, die mit dem Auslasskanal 16 auf der anderen Seite des Rechtecks des Gehäusekastens 11 verbunden ist, welche in 3 als die rechte Seite dargestellt ist, so betrieben, dass sie die Lösung 4 in dem Tank 41 zu dem Zuführkanal 14 auf der einen Seite des Rechtecks zwingt. Der Auslasskanal 18, der auf der anderen Seite des Rechtecks zusammen mit dem Auslasskanal 16 bereitgestellt ist, ist ebenfalls mit einer nicht dargestellten Pumpe verbunden, welche zur gleichen Zeit wie die Pumpe 42 betrieben wird, die mit dem Auslasskanal 16 verbunden ist. Das Ventil 43, das mit dem Zuführkanal 14 auf der einen Seite des Rechtecks des Gehäusekastens 11 verbunden ist, ist geöffnet, während ein Ventil, welches nicht dargestellt ist und mit dem Zuführkanal 15 auf der anderen Seite des Rechtecks verbunden ist, geschlossen ist.
  • Somit wird der Fließweg von der einen Seite des Rechtecks des Gehäusekastens 11 zu der anderen Seite in dem Innenraum V in dem wandartigen Block 10 gebildet. Die Richtung von der einen Seite des Rechtecks zu der anderen Seite wird bei der anschließenden Laserdotierung als die Bewegungsrichtung der Trägerplatte 3 eingestellt. Die Lösung 4, die aus dem Tank 41 heraus gezwungen wird, fließt durch den Injektionsschlauch 44 zu dem Zuführkanal 14 des wandartigen Blocks 10 und erreicht dann durch den Zuführkanal 14 den Innenraum V.
  • Die Lösung 4, die zu dem Innenraum V in dem wandartigen Block 10 gepumpt wird, ist von dem wandartigen Block 10 umgeben und füllt den Innenraum V, so dass die Flüssigkeitsoberfläche die untere Fläche des Durchlassfensters 13 erreicht. Die Lösung 4 bildet somit eine Schicht der Lösung 4 auf der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 2, welche dem Innenraum V zugewandt ist
  • Als Nächstes wird der Laserstrahl 32 auf die lokalisierte Lösungszone auf der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 2 gestrahlt. Wenn der Laserstrahl 32 auf die Bestrahlungszielzone 2x auf der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 2 gestrahlt wird, wird die Bestrahlungszielzone 2x dann zu einer bestrahlten Zone 2a mit dem dotierten Verunreinigungselement, wie in 8 veranschaulicht.
  • Der Laserstrahl 32 kann mehrere Male auf jede Bestrahlungszielzone auf dem Halbleitersubstrat 2 gestrahlt werden. Durch das mehrfache Strahlen des Laserstrahls 32 auf das Halbleitersubstrat 2 wird die Menge des dotierten Verunreinigungselements erhöht und die Tiefe erhöht, in welche die Verunreinigungselemente von der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 2 diffundieren. Wenn jedoch die Anzahl der Bestrahlungen steigt, steigt die Verarbeitungszeit und die Fläche des Halbleitersubstrats 2 wird rauer. Die Anzahl der Bestrahlungen wird wünschenswerter Weise auf eine moderate Anzahl eingestellt, um die Herstellungszeit der Halbleitervorrichtungen zu verkürzen oder die Rauheit der Fläche des Halbleitersubstrats 2 zu verringern.
  • Während der mehreren Bestrahlungen mit dem Laserstrahl 32 werden die Pumpen, die mit den Auslasskanälen 16 und 18 auf der anderen Seite des Gehäusekastens 11 verbunden sind, weiter betrieben. So wird die Lösung richtiger Weise aus dem Tank 41 in Richtung des wandartigen Blocks 10 gezwungen. Der folgende Teil der Lösung 4 wird kontinuierlich durch den Injektionsschlauch 44 dem Innenraum V in dem wandartigen Block 10 zugeführt, während der Teil der Lösung 4, der sich in dem Innenraum V in dem wandartigen Block 10 befindet, durch den folgenden Teil der Lösung 4 gezwungen wird, durch die zwei Auslasskanäle 16 und 18 zu fließen, und kontinuierlich zur Außenseite des wandartigen Blocks 10 abfließt. Die abgeflossene Lösung 4 fließt durch den Auslassschlauch 45 wieder zurück zum Tank 41. In dem wandartigen Block, der in 8 veranschaulicht ist, lässt man die Lösung 4 zwischen dem Innenraum V in dem wandartigen Block 10 und der Außenseite zirkulieren, wie in 8 durch einen gegen den Uhrzeigersinn laufenden Pfeil angezeigt.
  • Nach einer vorgegebenen Anzahl von Bestrahlungen einer Bestrahlungszielzone mit dem Laserstrahl 32 wird die Trägerplatte 3 in einer Richtung der X-Achse bewegt, wie in 9 durch einen nach rechts zeigenden Pfeil angezeigt. Mit der Bewegung der Trägerplatte 3 bewegt sich die Bestrahlungszielzone auf dem Halbleitersubstrat 2 relativ in die andere Richtung, in 9 von rechts nach links entlang der X-Achse. Der Laserstrahl 32 wird dann auf die Bestrahlungszielzone neben der bestrahlten Zone 2a mit dem dotierten Verunreinigungselement gestrahlt, wodurch nacheinander bestrahlte Zonen 2b, 2c, 2d ..., wo die Verunreinigungselemente dotiert sind, in der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 2 gebildet werden.
  • Während der Bewegung der Trägerplatte 3 in der einen Richtung der X-Achse zirkuliert die Lösung 4 zwischen dem Innenraum V in dem wandartigen Block 10 und der Außenseite. Der Teil der Lösung 4, der bei der Laserdotierung an der vorhergehenden Bestrahlungszielposition verwendet wird, wird durch einen neuen Teil der Lösung 4, der dem Innenraum V in dem wandartigen Block 10 zugeführt wird, aus dem wandartigen Block 10 gezwungen. An der folgenden Bestrahlungszielposition bildet der neu zugeführte Teil der Lösung 4 eine Lösungsschicht. In der lokalisierten Lösungszone B auf der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 2 wird ein alter Teil der Lösung 4 entfernt und es wird kontinuierlich eine Schicht eines neuen Teils der Lösung 4 gebildet, welcher eine Konzentration aufweist, die für die Laserdotierung notwendig ist.
  • Wenn sich die Bestrahlungszielzone auf dem Halbleitersubstrat 2 relativ in Richtung des Zuführkanals 14 bewegt, der auf der einen Seite des Rechtecks des Gehäusekastens 11 bereitgestellt, bewegt sich der alte Teil der Lösung 4, der bei der vorhergehenden Laserdotierung verwendet wurde, in Richtung der zwei Auslasskanäle 16 und 18 auf der anderen Seite des Rechtecks. Zusätzlich zu der Zirkulation der Lösung 4 bewegt sich der alte Teil der Lösung 4 mit der sich bewegenden Trägerplatte 3. Die Lösung kann entsprechend problemloser zirkulieren.
  • Die mehreren bestrahlten Zonen 2a, 2b, 2c, 2d, ..., welche nacheinander gebildet werden, realisieren eine bestrahlte Linie als eine Zone, die sich in Richtung der X-Achse erstreckt Die Strecke, um welche sich die Trägerplatte 3 in Richtung der X-Achse bewegt, kann richtiger Weise entsprechend dem Fortschritt des Bestrahlungsverfahrens mit dem Laserstrahl 32 konfiguriert werden. Mit anderen Worten, die bestrahlte Linie kann entweder kontinuierlich oder diskontinuierlich gebildet werden. Die bestrahlte Linie kann auf solche Weise gebildet werden, dass die mehreren bestrahlten Zonen die benachbarten bestrahlten Zonen um etwa eine Hälfte der Bewegung der Trägerplatte 3 überlappen, wie in 10 veranschaulicht.
  • Im Fall der bestrahlten Linie der 10 wird die bestrahlte Zone 2b, die von einer gestrichelt-gepunkteten Linie umrissen ist, links von der bestrahlten Zone 2a gebildet, die von einer durchgezogenen Linie umrissen ist. Links von der bestrahlten Zone 2b, die von der gestrichelt-gepunkteten Linie umrissen ist, wird die bestrahlte Zone 2c gebildet, die von einer gestrichelten Linie umrissen ist. Links von der bestrahlten Zone 2c, die durch die gestrichelte Linie angezeigt ist, wird die bestrahlte Zone 2d gebildet, die durch eine gepunktete Linie angezeigt ist.
  • Die bestrahlten Zonen werden wiederholt gebildet, wie in 6 bis 10 veranschaulicht, bis zu der bestrahlten Zone 2f am Ende einer bestimmten bestrahlten Linie in Richtung der X-Achse, wie in 11 veranschaulicht. Dann wird die Fließrichtung der Lösung 4 umgekehrt und die Trägerplatte 3 wird um eine bestimmte Strecke in der Y-Richtung bewegt. Die Änderung der Fließrichtung der Lösung 4 und die Bewegung der Trägerplatte 3 in Richtung der Y-Achse können in beliebiger Reihenfolge oder gleichzeitig durchgeführt werden. Hierin werden im Folgenden die Änderung der Fließrichtung der Lösung 4 und die Bewegung der Trägerplatte 3 in Richtung der Y-Achse getrennt unter Bezugnahme auf 12 und 13 beschrieben. Der wandartige Block 10 wird in 12 in einer Kombinations-Querschnittsansicht entlang einer Linie XII-XII der 2 veranschaulicht.
  • Speziell wird die Fließrichtung der Lösung 4 wie folgt geändert. Zuerst wird das Ventil 43 (vgl. 11), welches für den Injektionsschlauch 44 bereitgestellt ist, der mit dem Zuführkanal 14 auf der einen Seite des Rechtecks des Gehäusekastens 11 verbunden ist, geschlossen. Als Nächstes werden die zwei Pumpen (vgl. 11), die mit den zwei Auslasskanälen 16 und 18 auf der anderen Seite des Rechtecks des Gehäusekastens 11 verbunden sind, so betrieben, dass sie die Lösung 4 aus dem Innenraum V in dem wandartigen Block 10 zu dem Tank 41 ansaugen. 11 veranschaulicht nur die Pumpe 42, welche mit dem Auslasskanal 16 auf der anderen Seite des Rechtecks des Gehäusekastens 11 verbunden ist.
  • Nachdem die Lösung 4 des Innenraums V in dem wandartigen Block 10 angesaugt ist, wie in 12 veranschaulicht, wird das Ventil 53 geöffnet, das für den Injektionsschlauch 54 bereitgestellt ist, welcher mit dem Zuführkanal 15 auf der einen Seite des Rechtecks des Gehäusekastens 11 verbunden ist. Die zwei Pumpen, die mit dem Injektionsschlauch 55 verbunden sind, welcher mit dem Auslasskanal 17 auf der einen Seite des Rechtecks des Gehäusekastens 11 verbunden ist, werden betrieben. In 12 ist nur die Pumpe 52 veranschaulicht, welche mit dem Auslasskanal 17 auf der einen Seite des Rechtecks des Gehäusekastens 11 verbunden ist.
  • Durch Betreiben der Pumpe 52 fließt die Lösung 4 aus dem Zuführkanal 15 auf der anderen Seite des Rechtecks des Gehäusekastens 11 zu den zwei Auslasskanälen 17 und 19 auf der einen Seite, was in 3 als die Fließrichtung veranschaulicht ist, die durch gestrichelte Pfeile angezeigt ist. So lässt man die Lösung 4 zwischen dem Innenraum V in dem wandartigen Block 10 und der Außenseite zirkulieren, wie in 12 durch einen im Uhrzeigersinn laufenden Pfeil angezeigt. Im Fall des wandartigen Blocks 10, der in 12 veranschaulicht ist, wird ein anderer Fließweg in der Richtung gebildet, die dem einen Fließweg der Lösung 4 in dem Innenraum V in dem wandartigen Block 10 entgegengesetzt ist, der in 11 veranschaulicht ist.
  • Die Strecke, um welche sich die Trägerplatte 3 in Richtung der Y-Achse bewegt, kann richtiger Weise ähnlich wie bei der Bewegung in Richtung der X-Achse entsprechend dem Fortschritt des Bestrahlungsverfahrens mit dem Laserstrahl 32 konfiguriert werden. Bei der Bewegung, die in 13 veranschaulicht ist, bewegt sich die Trägerplatte 3 nach oben. Die Bewegungsbahn der bestrahlten Zonen geht nach einer Positionsverschiebung von der letzten bestrahlten Zone 2f der zuvor bestrahlten Linie X1 zu einer ersten bestrahlten Zone 2g der folgenden bestrahlten Linie von rechts-links auf links-rechts über, wie in 13 durch einen nach unten zeigenden Pfeil angezeigt. In 13 ist die letzte bestrahlte Zone 2f der zuvor bestrahlten Linie X1 von einer gestrichelt-gepunkteten Linie umrissen und die erste bestrahlte Zone 2g der folgenden bestrahlten Linie ist von einer durchgezogenen Linie umrissen. Die letzte bestrahlte Zone 2f der zuvor bestrahlten Linie X1 überlappt die erste bestrahlten Zone 2g der folgenden bestrahlten Linie um etwa eine Hälfte der Strecke jeder Bewegung der Trägerplatte 3.
  • Nach dem Abschluss der Änderung der Fließrichtung der Lösung 4 und der Bewegung der Trägerplatte 3 in Y-Richtung wird die Trägerplatte 3 in X-Richtung parallel zu der zuvor bestrahlten Linie X1 bewegt, wie in 14 durch einen nach links zeigenden Pfeil angezeigt. Die Lösung 4 zirkuliert, wie in 14 durch einen im Uhrzeigersinn laufenden Pfeil angezeigt, während die Lösung 4 in dem Innenraum V in dem wandartigen Block 10 von dem Zuführkanal 15 auf der anderen Seite des Rechtecks des Gehäusekastens 11 zu den zwei Auslasskanälen 17 und 19 auf der einen Seite fließt. Die Bewegung der Trägerplatte 3 und die Bestrahlung mit dem Laserstrahl 32 werden wiederholt durchgeführt, wie in 6 bis 14 veranschaulicht, wodurch die folgende bestrahlte Linie X2 gebildet wird, wie in 15 veranschaulicht.
  • Im Fall der bestrahlten Linie X2 der 15 werden die bestrahlten Zonen gebildet, wie in 15 durch einen nach rechts zeigenden Pfeil angezeigt. Rechts von der bestrahlten Zone 2g, die in 15 von einer durchgezogenen Linie umrissen ist, wird eine bestrahlte Zone 2h gebildet, die von einer gestrichelt-gepunkteten Linie umrissen ist. Rechts von der bestrahlten Zone 2h, die in 15 von der gestrichelt-gepunkteten Linie umrissen ist, wird eine bestrahlte Zone 2i gebildet, die von einer gestrichelten Linie umrissen ist. Die bestrahlte Linie X2 überlappt die zuvor bestrahlte Linie X1.
  • Wie in 5 bis 15 veranschaulicht, umfasst ein Verfahren zum Dotieren mit Verunreinigungen gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung:
    • (i) einen Schritt des Bildens einer Zone, wo die Lösung 4 lokalisiert ist, welche die Verunreinigungselemente enthält, auf der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 2;
    • (ii) einen Schritt des Strahlens des Laserstrahls 32 durch die Lösung hindurch auf die obere Fläche des Halbleitersubstrats 2 und
    • (iii) einen Schritt des Bewegens des Halbleitersubstrats 2 in Richtungen der X- und Y-Achse, welche in einer Ebene parallel zu der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 2 definiert sind.
  • Die Schritte (i) bis (iii) werden richtiger Weise wiederholt, um direkt ein Muster mit dem Verunreinigungselement zu zeichnen, das innerhalb eines Teils des Halbleitersubstrats 2 hinzugefügt wird. So wird die mit dem Verunreinigungselement dotierte Fläche gebildet.
  • Es wird nun ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung unter Anwendung des Verfahrens zum Dotieren mit Verunreinigungen gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Speziell wird zuerst in einem oberen Teil des Halbleitersubstrats 2 eines ersten (p-Typ oder n-Typ) oder zweiten (n-Typ oder p-Typ) Leitfähigkeitstyps eine Halbleiterzone (eine zweite Halbleiterzone der vorliegenden Erfindung) des ersten Leitfähigkeitstyps (p-Typ oder n-Typ) gebildet, so dass die obere Fläche des Halbleitersubstrats 2 frei liegt. Als Nächstes wird innerhalb der zweiten Halbleiterzone auf der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 2 in einem planaren Muster eine Zone gebildet, wo die Lösung 4 lokalisiert ist, die das Verunreinigungselement des ersten Leitfähigkeitstyps (p-Typ oder n-Typ) enthält.
  • Als Nächstes wird der Laserstrahl 32 durch die Lösung 4 hindurch auf die zweite Halbleiterzone gestrahlt, um in einem oberen Teil der zweiten Halbleiterzone als eine „erste Halbleiterzone” der vorliegenden Erfindung eine Halbleiterzone des ersten Leitfähigkeitstyps (p-Typ oder n-Typ) mit einer Konzentration zu bilden, die höher ist als die der zweiten Halbleiterzone. Als Nächstes wird in der ersten Halbleiterzone eine Ohm'sche Elektrodenzone gebildet, wodurch die Halbleitervorrichtung gebildet wird.
  • Unter Bezugnahme auf 16 bis 18 wird eine Beschreibung der Eigenschaften der Halbleitervorrichtung gegeben, die durch das Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt wird. In der hergestellten Halbleitervorrichtung nimmt, wie in 16 veranschaulicht, die Konzentration des dotierten Verunreinigungselements mit der Tiefe von der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 2 aus ab. Dies erklärt, dass die Verunreinigungselemente von der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 2 aus eingeführt werden und diffundieren.
  • Ein Vergleich zwischen einer Kurve α mit einem Schuss des Laserstrahls 32 und einer Kurve β mit 100 Schüssen zeigt, dass das Profil der Konzentration des dotierten Verunreinigungselements und die Tiefe von der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 2 von der Anzahl der Schüsse abhängen. Dies zeigt, dass die Halbleitervorrichtung, die unter Verwendung der Vorrichtung 1 zum Dotieren mit Verunreinigungen gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt wird, für den Fall einer Hochkonzentrationsdotierung in der Nähe der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 2 geeignet ist
  • Unter Verwendung der Vorrichtung 1 zum Dotieren mit Verunreinigungen gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie in 17 veranschaulicht, wird der Laserstrahl 32 durch die Lösung 4, welche das Verunreinigungselement des zweiten Leitfähigkeitstyps (p-Typ) enthält, auf einen Teil des Halbleitersubstrats 2 der ersten Leitfähigkeit (n-Typ) gestrahlt, um eine Halbleitervorrichtung mit einer gebildeten Verunreinigungszone 2z des p-Typs herzustellen. Zwischen dem Halbleitersubstrat 2 des n-Typs und der Verunreinigungszone 2z des p-Typs in der hergestellten Halbleitervorrichtung ist eine Schaltung konfiguriert, welche eine Ohm'sche Kathode C, ein Amperemeter A und eine Gleichspannungsversorgung umfasst, die in Reihe geschaltet sind. Dann wird über die n-Schicht der Halbleitervorrichtung und die Verunreinigungszone 2z des p-Typs eine Spannung angelegt.
  • Die hergestellte Halbleitervorrichtung zeigt Gleichrichter-Eigenschaften in Vorwärtsrichtung, wie in 18 veranschaulicht, und es wird bestätigt, dass zwischen der n-Schicht der Halbleitervorrichtung und der Verunreinigungszone 2z des p-Typs ein pn-Übergang ausgebildet ist. Mit anderen Worten, die Verunreinigungszone 2z des p-Typs fungiert wirksam als eine Anodenzone einer Diode, wie bei der Herstellung der Halbleitervorrichtung beabsichtigt. Durch Bilden einer Source-Zone des p-Typs und einer Drain-Zone des p-Typs in dem Halbleitersubstrat 2 des n-Typs kann auch ein Feldeffekttransistor realisiert werden. Der p-Typ und der n-Typ können umgekehrt werden.
  • Als Nächstes wird eine Beschreibung von wandartigen Blöcken einer Vorrichtung zum Dotieren mit Verunreinigungen gemäß anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gegeben. Die Vorrichtung zum Dotieren mit Verunreinigungen gemäß jeder Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die nachstehend beschrieben wird, unterscheidet sich von der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darin, dass das Zirkulationssystem einen wandartigen Block umfasst, der sich von dem wandartigen Block 10 der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unterscheidet. Jede Vorrichtung zum Dotieren mit Verunreinigungen gemäß anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich von derjenigen der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung insbesondere in den Konfigurationen der Zuführ- und Auslasskanäle des wandartigen Blocks. Die Konfigurationen der Injektions- und Auslassschläuche, Pumpen, Ventile und Tanks, die mit den Zuführ- und Auslasskanälen verbunden sind, sind dieselben wie jene des Zirkulationssystems gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Unterschiede zwischen den wandartigen Blöcken gemäß anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und dem wandartigen Block 10 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf 19 bis 23 beschrieben und gleiche Konfigurationen werden nicht beschrieben.
  • Wie in 19 veranschaulicht, umfasst ein wandartiger Block 60 gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung: einen rechtwinklig geformten Gehäusekasten 61 und ein Durchlassfenster 13. Der Gehäusekasten 61 umfasst eine nach innen eindringende Aussparung 62. Das Durchlassfenster 13 ist horizontal so innerhalb des Gehäusekastens 61 gelegen, dass es die Aussparung 62 bedeckt.
  • In einem Bereich in der Nähe der Aussparung 62 auf der linken Seite des Rechtecks, das in 19 veranschaulicht ist, welche einer von zwei in Rechts-Links-Richtung gegenüberliegenden Seiten von vier Seiten des Rechtecks entspricht, das durch die obere Fläche 61a des Gehäusekastens 61 realisiert ist, sind entlang der Aussparung 62 des Gehäusekastens 61 fünf Zuführkanäle zum Injizieren von Lösung bereitgestellt. Die Öffnungen der fünf Zuführkanäle realisieren eine erste Zuführkanal-Öffnungslinie Li1. Die Öffnungen der fünf Zuführkanäle der ersten Zuführkanal-Öffnungslinie Li1 sind in der oberen Fläche 61a des Gehäusekastens 61 in regelmäßigen Abständen in einer geraden Linie entlang der einen Seite ausgerichtet.
  • Auf der einen Seite des Gehäusekastens 61 sind außerhalb der ersten Zuführkanal-Öffnungslinie Li1 sechs Auslasskanäle zum Ausfließen der Lösung bereitgestellt. Die Öffnungen der sechs Auslasskanäle realisieren eine zweite Auslasskanal-Öffnungslinie Ld2. Die Öffnungen der sechs Auslasskanäle der zweiten Auslasskanal-Öffnungslinie Ld2 sind in regelmäßigen Abständen in einer geraden Linie entlang der einen Seite parallel zu der ersten Zuführkanal-Öffnungslinie Li1 ausgerichtet.
  • In einem Bereich in der Nähe der Aussparung 62 auf der rechten Seite des Rechtecks, das in 19 veranschaulicht ist, welche der anderen Seite in der Rechts-Links-Richtung entspricht, sind entlang der Aussparung 62 des Gehäusekastens 61 fünf Zuführkanäle zum Injizieren der Lösung bereitgestellt. Die Öffnungen der fünf Zuführkanäle realisieren eine zweite Zuführkanal-Öffnungslinie Li2. Die Öffnungen der fünf Zuführkanäle der zweiten Zuführkanal-Öffnungslinie Li2 sind in regelmäßigen Abständen in einer geraden Linie entlang der anderen Seite ausgerichtet.
  • Auf der anderen Seite des Gehäusekastens 61 sind außerhalb der zweiten Zuführkanal-Öffnungslinie Li2 sechs Auslasskanäle zum Ausfließen der Lösung bereitgestellt. Die Öffnungen der sechs Auslasskanäle realisieren eine erste Auslasskanal-Öffnungslinie Ld1. Die Öffnungen der sechs Auslasskanäle der ersten Auslasskanal-Öffnungslinie Ld1 sind in der oberen Fläche 61a des Gehäusekastens 61 in regelmäßigen Abständen in einer geraden Linie entlang der anderen Seite parallel zu der zweiten Zuführkanal-Öffnungslinie Li2 ausgerichtet.
  • In dem wandartigen Block 60, der in 19 veranschaulicht ist, bilden die erste Zuführ- und Auslasskanal-Öffnungslinie Li1 und Ld1 einen Fließweg der Lösung. Die zweite Zuführ- und Auslasskanal-Öffnungslinie Li2 und Ld2 bilden einen anderen Fließweg der Lösung in der Richtung, die der des einen Fließwegs entgegengesetzt ist.
  • In dem wandartigen Block 10, der in 3 veranschaulicht ist, sind die zwei Auslasskanäle 16 und 18 auf der anderen Seite des Rechtecks in Innen-Außen-Richtung oder in Richtung der X-Achse in der Mitte der Seite bereitgestellt. In dem wandartigen Block 60, der in 19 veranschaulicht ist, sind die erste und zweite Auslasskanal-Öffnungslinie Ld1 und Ld2 in Innen-Außen-Richtung außerhalb der Mitten der entsprechenden Seiten angeordnet. Bei der Bewegung der Trägerplatte von der einen Seite des Rechtecks zu der anderen Seite, welche in 19 als von links nach rechts veranschaulicht ist, ist auf der anderen Seite in der unteren Fläche des Gehäusekastens 61 die Zone, in welcher sich die Lösung bewegt, bevor man sie aus der ersten Auslasskanal-Öffnungslinie Ld1 abfließen lässt, größer als diejenige in dem Fall des wandartigen Blocks 10, der in 3 veranschaulicht ist. Hierdurch kann verhindert werden, dass die Lösung im Innenraum des wandartigen Blocks 60 aus dem wandartigen Block 60 austritt, wenn sie sich in Richtung der X-Achse der Trägerplatte von der einen Seite des Rechtecks zu der anderen Seite bewegt.
  • Bei der Bewegung der Trägerplatte von der anderen Seite des Rechtecks zu der einen Seite, welche in 19 als von rechts nach links veranschaulicht ist, ist die Zone, in welcher sich die Lösung bewegt, bevor man sie aus der zweiten Auslasskanal-Öffnungslinie Ld2 abfließen lässt, größer als diejenige in dem Fall des wandartigen Blocks 10, der in 3 veranschaulicht ist. Hierdurch kann verhindert werden, dass die Lösung im Innenraum des wandartigen Blocks 60 aus dem wandartigen Block 60 austritt, wenn sie sich in Richtung der X-Achse der Trägerplatte von der anderen Seite des Rechtecks zu der einen Seite bewegt.
  • Als Nächstes umfasst, wie in 20 veranschaulicht, ein wandartiger Block 70 gemäß noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen rechtwinklig geformten Gehäusekasten 71 und ein Durchlassfenster 13. Der Gehäusekasten 71 umfasst eine Aussparung 72, welche nach innen eindringt. Das Durchlassfenster 13 ist horizontal so innerhalb des Gehäusekastens 71 gelegen, dass es die Aussparung 72 bedeckt.
  • In einem Bereich in der Nähe der Aussparung 72 auf der linken Seite des Rechtecks, das in 20 veranschaulicht ist, welche einer von zwei in Rechts-Links-Richtung gegenüberliegenden Seiten in der oberen Fläche 71a des Gehäusekastens 71 entspricht, sind entlang der Aussparung 72 des Gehäusekastens 71 sechs Zuführkanäle 74 und sechs Auslasskanäle 77 bereitgestellt. Die Öffnungen der sechs Zuführkanäle 74 und der sechs Auslasskanäle 77 realisieren eine erste gemischte Zuführ-Auslass-Öffnungslinie LM1. Die Öffnungen der sechs Zuführkanäle 74 und der sechs Auslasskanäle 77 der ersten gemischten Zuführ-Auslass-Öffnungslinie LM1 sind in der oberen Fläche 71a des Gehäusekastens 71 in regelmäßigen Abständen abwechselnd auf einer geraden Linie entlang der einen Seite ausgerichtet.
  • In einem Bereich in der Nähe der Aussparung 72 auf der rechten Seite des Rechtecks, das in 20 veranschaulicht ist, welche der anderen Seite von vier Seiten des Rechtecks entspricht, das durch die obere Fläche 11a des Gehäusekastens 11 realisiert ist.
  • Sechs Zuführkanäle 75 und sechs Auslasskanäle 76 sind entlang der Aussparung 72 des Gehäusekastens 71 bereitgestellt. Die Öffnungen der sechs Zuführkanäle 75 und der sechs Auslasskanäle 76 realisieren eine zweite gemischte Zuführ-Auslass-Öffnungslinie LM2. Die Öffnungen der sechs Zuführkanäle 75 und der sechs Auslasskanäle 76 der zweiten gemischten Zuführ-Auslass-Öffnungslinie LM2 sind in der oberen Fläche 71a des Gehäusekastens 71 in regelmäßigen Abständen abwechselnd auf einer geraden Linie entlang der anderen Seite ausgerichtet.
  • In dem wandartigen Block 70, der in 20 veranschaulicht ist, bilden die sechs Zuführkanäle 74, aus welchen die erste gemischte Zuführ-Auslass-Öffnungslinie LM1 aufgebaut ist, und die sechs Auslasskanäle 76, aus welchen die zweite gemischte Zuführ-Auslass-Öffnungslinie LM2 aufgebaut ist, einen Fließweg der Lösung. Die sechs Zuführkanäle 75, aus welchen die zweite gemischte Zuführ-Auslass-Öffnungslinie LM2 aufgebaut ist, und die sechs Auslasskanäle 77, aus welchen die erste gemischte Zuführ-Auslass-Öffnungslinie LM1 aufgebaut ist, bilden einen anderen Fließweg der Lösung in der Richtung, die dem einen Fließweg entgegengesetzt ist. Die erste und zweite gemischte Zuführ-Auslass-Öffnungslinie LM1 und LM2 sind in Bezug auf die Aussparung 72 symmetrisch zueinander.
  • Als Nächstes umfasst, wie in 21 veranschaulicht, ein wandartiger Block 80 gemäß noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen rechtwinklig geformten Gehäusekasten 81 und ein Durchlassfenster 13. Der Gehäusekasten 81 umfasst eine Aussparung 82, welche nach innen eindringt. Das Durchlassfenster 13 ist horizontal so innerhalb des Gehäusekastens 81 gelegen, dass es die Aussparung 82 bedeckt In einem Bereich in der Nähe der Aussparung 82 auf der linken Seite des Rechtecks, das in 21 veranschaulicht ist, welche einer von zwei in Rechts-Links-Richtung gegenüberliegenden Seiten von vier Seiten des Rechtecks entspricht, das durch die obere Fläche 81a des Gehäusekastens 81 realisiert wird, ist eine erste gemischte Zuführ-Auslass-Öffnungslinie LM1 ausgebildet, welche durch sechs Zuführkanäle 74 und sechs Auslasskanäle 77 realisiert wird. Die erste gemischte Zuführ-Auslass-Öffnungslinie LM1 weist dieselbe Konfiguration auf wie die erste gemischte Zuführ-Auslass-Öffnungslinie LM1 in dem wandartigen Block 70, der in 20 veranschaulicht ist. In einem Bereich in der Nähe der Aussparung 82 auf der rechten Seite des Rechtecks, das in 21 veranschaulicht ist, welche der anderen Seite in der oberen Fläche 81a des Gehäusekastens 81 entspricht, ist eine zweite gemischte Zuführ-Auslass-Öffnungslinie LM2 ausgebildet, welche durch sechs Zuführkanäle 75 und sechs Auslasskanäle 76 realisiert wird. Die zweite gemischte Zuführ-Auslass-Öffnungslinie LM2 weist dieselbe Konfiguration auf wie die zweite gemischte Zuführ-Auslass-Öffnungslinie LM2 in dem wandartigen Block 70, der in 20 veranschaulicht ist.
  • In dem wandartigen Block 80 an der oberen Seite des Rechtecks, das in 21 veranschaulicht ist, welche einer von zwei in Richtung von oben nach unten gegenüberliegenden Seiten von vier Seiten des Rechtecks entspricht, das den Gehäusekasten 81 realisiert wird, sind entlang der Aussparung 82 des Gehäusekastens 81 sechs Auslasskanäle zum Abfließen der Lösung bereitgestellt. Die Öffnungen der sechs Auslasskanäle realisieren eine dritte Auslasskanal-Öffnungslinie Ld3. Die Öffnungen der sechs Auslasskanäle der dritten Auslasskanal-Öffnungslinie Ld3 sind in der oberen Fläche 81a des Gehäusekastens 81 in regelmäßigen Abständen in einer geraden Linie entlang der oberen Seite des Rechtecks ausgerichtet.
  • An der unteren Seite des Rechtecks, das in 21 veranschaulicht ist, welche der anderen Seite der zwei in Richtung von oben nach unten gegenüberliegenden Seiten des Gehäusekastens 81 entspricht, sind entlang der Aussparung 82 des Gehäusekastens 81 sechs Auslasskanäle zum Abfließen der Lösung bereitgestellt. Die Öffnungen der sechs Auslasskanäle realisieren eine vierte Auslasskanal-Öffnungslinie Ld4. Die Öffnungen der sechs Auslasskanäle der vierten Auslasskanal-Öffnungslinie Ld4 sind in der oberen Fläche 81a des Gehäusekastens 81 in regelmäßigen Abständen in einer geraden Linie entlang der unteren Seite des Rechtecks ausgerichtet. Die dritte und vierte Auslasskanal-Öffnungslinie Ld3 und Ld4 sind in Bezug auf die Aussparung 82 symmetrisch zueinander.
  • In dem wandartigen Block 80, der in 21 veranschaulicht ist, korrespondieren die sechs Zuführkanäle 74, aus welchen die erste gemischte Zuführ-Auslass-Öffnungslinie LM1 aufgebaut ist, mit den sechs Auslasskanälen 76, aus welchen die zweite gemischte Zuführ-Auslass-Öffnungslinie LM2 aufgebaut ist, den sechs Auslasskanälen, aus denen die dritte Auslasskanal-Öffnungslinie Ld3 aufgebaut ist, und den sechs Auslasskanälen, aus denen die vierte Auslasskanal-Öffnungslinie Ld4 aufgebaut ist. Mit anderen Worten, es wird ein Fließweg gebildet, in welchem die Lösung, die auf der linken Seite des Rechtecks des Gehäusekastens 81 injiziert wird, von den drei Seiten der rechten, oberen und unteren Seite des Rechtecks abgezogen wird.
  • Die sechs Zuführkanäle 75, aus welchen die erste gemischte Zuführ-Auslass-Öffnungslinie LM2 aufgebaut ist, korrespondieren mit den sechs Auslasskanälen 77, aus welchen die erste gemischte Zuführ-Auslass-Öffnungslinie LM1 aufgebaut ist, den sechs Auslasskanälen, aus denen die dritte Auslasskanal-Öffnungslinie Ld3 aufgebaut ist, und den sechs Auslasskanälen, aus denen die vierte Auslasskanal-Öffnungslinie Ld4 aufgebaut ist. Mit anderen Worten, es wird ein anderer Fließweg gebildet, in welchem die Lösung, die auf der rechten Seite des Rechtecks des Gehäusekastens 81 injiziert wird, von den drei Seiten der linken, oberen und unteren Seite des Rechtecks abgezogen wird.
  • In dem wandartigen Block 80 sind mehrere Auslasskanäle, aus welchen die vier Öffnungslinien LM1, LM2, Ld3 und Ld4 aufgebaut sind, auf der oberen, unteren, rechten und linken Seite am Rand des Rechtecks des Gehäusekastens 81 angeordnet. Der wandartige Block 80 wird entsprechend derart für die Vorrichtung zum Dotieren mit Verunreinigungen bereitgestellt, dass beispielsweise die Rechts-Links-Richtung des Rechtecks mit der Richtung der X-Achse der Trägerplatte zusammenfällt und die Richtung von oben nach unten des Rechtecks mit der Richtung der Y-Achse der Trägerplatte zusammenfällt. Zusätzlich zu dem Effekt durch den wandartigen Block 10, der in 3 dargestellt ist, kann zuverlässiger verhindert werden, dass die Lösung austritt, wenn sich die Trägerplatte entlang der X- oder Y-Achse bewegt.
  • Als Nächstes umfasst, wie in 22 veranschaulicht, ein wandartiger Block 90 gemäß noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen rechtwinklig geformten Gehäusekasten 91 und ein Durchlassfenster 13. Der Gehäusekasten 91 umfasst eine Aussparung 92, welche nach innen eindringt. Das Durchlassfenster 13 ist horizontal so innerhalb des Gehäusekastens 91 gelegen, dass es die Aussparung 92 bedeckt In einem Bereich in der Nähe der Aussparung 92 auf der linken Seite des Rechtecks, das in 22 veranschaulicht ist, welche einer von zwei in Rechts-Links-Richtung gegenüberliegenden Seiten von vier Seiten des Rechtecks entspricht, das durch die obere Fläche 91a des Gehäusekastens 91 realisiert ist, sind ein Zuführkanal 94 und zwei Auslasskanäle 97 und 99 ausgebildet. Der Zuführkanal 94 und die zwei Auslasskanäle 97 und 99 sind in regelmäßigen Abständen in einer geraden Linie entlang der einen Seite ausgerichtet und geöffnet, so dass der Zuführkanal 94 zwischen den Auslasskanälen 97 und 99 angeordnet ist.
  • In einem Bereich in der Nähe der Aussparung 92 auf der rechten Seite des Rechtecks, das in 22 veranschaulicht ist, welche der anderen Seite in der oberen Fläche 91a des Gehäusekastens 91 entspricht, sind ein Zuführkanal 95 und zwei Auslasskanäle 96 und 98 ausgebildet. Der Zuführkanal 95 und die zwei Auslasskanäle 96 und 98 sind in regelmäßigen Abständen in einer geraden Linie entlang der anderen Seite ausgerichtet und geöffnet, so dass der Zuführkanal 95 zwischen den Auslasskanälen 96 und 98 angeordnet ist.
  • Der eine Zuführkanal 94 auf der einen Seite des Gehäusekastens 91 und die zwei Auslasskanäle 96 und 98 auf der anderen Seite realisieren einen Fließweg der Lösung. Der eine Zuführkanal 95 auf der anderen Seite und die zwei Auslasskanäle 97 und 99 auf der einen Seite realisieren einen anderen Fließweg der Lösung in der Richtung, die dem einen Fließweg entgegengesetzt ist.
  • Sowohl der Zuführkanal 94 als auch die zwei Auslasskanäle 97 und 99 durchdringen den Gehäusekasten 91 von der oberen Fläche 91a zur unteren Fläche. Der Zuführkanal 94 und die zwei Auslasskanäle 97 und 99 sind unabhängig mit Auskehlungen 94a, 97a bzw. 99a versehen, welche untere Teile der entsprechenden Öffnungen mit dem Innenraum des Gehäusekastens 91 verbinden. Jede der drei Auskehlungen 94a, 97a und 99a weist in der Querschnittsansicht des Gehäusekastens 91, wie in 23 veranschaulicht, eine gleichschenklige Trapezform auf, wobei die untere Grundseite länger ist als die obere Grundseite.
  • Sowohl der Zuführkanal 95 als auch die zwei Auslasskanäle 96 und 98 durchdringen den Gehäusekasten 91 vertikal von der oberen Fläche 91a zur unteren Fläche. Der Zuführkanal 95 und die zwei Auslasskanäle 96 und 98 sind unabhängig mit Auskehlungen 95a, 96a bzw. 98a versehen, welche untere Teile der entsprechenden Öffnungen mit dem Innenraum des Gehäusekastens 91 verbinden. Jede der drei Auskehlungen 95a, 96a und 98a weist in ähnlicher Weise wie die drei Auskehlungen 94a, 97a und 99a auf der einen Seite des Gehäusekastens 91 in der Querschnittsansicht des Gehäusekastens 91 eine gleichschenklige Trapezform auf, wobei die untere Grundseite länger ist als die obere Grundseite.
  • Der Zuführkanal 94 und die zwei Auslasskanäle 97 und 99 auf der einen Seite des Gehäusekastens 91 und der Zuführkanal 95 und die zwei Auslasskanäle 96 und 98 auf der anderen Seite sind in Bezug auf die Aussparung 92 symmetrisch zueinander.
  • Gemäß dem wandartigen Block 90, der in 22 und 23 veranschaulicht ist, sind die mehreren Zuführkanäle 94 und 95 und mehreren Auslasskanäle 96 bis 99 mit den unabhängigen Auskehlungen versehen, welche die entsprechenden Öffnungen mit dem Innenraum des Gehäusekastens 91 verbinden. Hierdurch wird ermöglicht, dass die Lösung problemloser in den Innenraum fließt, wodurch eine effiziente Zirkulation realisiert wird.
  • Durch Verwendung der Vorrichtung 1 zum Dotieren mit Verunreinigungen gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können die folgenden Effekte erhalten werden.
  • Bei der Vorrichtung 1 zum Dotieren mit Verunreinigungen gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird die lokalisierte Lösungszone, wo die Lösung 4 lokalisiert ist, welche die Verunreinigungselemente enthält, durch den wandartigen Block 10 auf der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 2 gebildet. Die obere Fläche des Halbleitersubstrats 2 kommt nur mit der Lösung 4 in Kontakt, die von dem wandartigen Block 10 umgeben ist, und wird nicht vollständig in die Lösung 4 getaucht. Hierdurch kann im Vergleich zu dem Fall, dass das Halbleitersubstrat 2 vollständig in die Lösung 4 getaucht wird, die Menge der Lösung 4 verringert werden, die bei der Laserdotierung benötigt wird. Außerdem kann die zirkulierende Menge der Lösung 4 verringert werden und die Pumpen 42 und 53, die in dem Zirkulationssystem 40 verwendet werden, können miniaturisiert werden, so dass das Zirkulationssystem 40 kompakter sein kann.
  • Bei der Vorrichtung 1 zum Dotieren mit Verunreinigungen gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es unnötig, das gesamte Halbleitersubstrat 2 in die Lösung 4 zu tauchen. Entsprechend wird verhindert, dass Teile, die nicht der Laserdotierung ausgesetzt werden müssen, zum Beispiel die Rückfläche des Halbleitersubstrats 2, dadurch verunreinigt werden, dass sie der Lösung 4 ausgesetzt werden. Es ist entsprechend möglich, die Verfahren zum Bilden und Entfernen eines Schutzfilms, welcher eine Verunreinigung der Teile verhindert, die nicht der Laserdotierung ausgesetzt werden müssen, wegzulassen. Außerdem ist es möglich, die Beschränkung der Materialien des Halbleitersubstrats 2 auf Materialien, die gegen eine Verunreinigung durch die Lösung 4 widerstandsfähig sind, fortfallen zu lassen, und die Flexibilität bei der Auswahl der Materialien wird erhöht.
  • Bei der Vorrichtung 1 zum Dotieren mit Verunreinigungen gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung lässt man die Lösung 4, die dem Innenraum V in dem wandartigen Block 10 zugeführt wird, unter Verwendung der Zuführ- und Auslasskanäle ansaugen und zirkulieren, die in dem wandartigen Block 10 ausgebildet sind. Man lässt richtiger Weise den Teil der Lösung 4 in dem Innenraum V in dem wandartigen Block 10 abfließen und der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 2 wird kontinuierlich ein Teil der Lösung 4 zugeführt, der frischer ist als der abgeflossene Teil. Sogar bei einer kontinuierlichen Bestrahlung durch den Laserstrahl 32 ist es möglich, Schwankungen bei der Dotierung aufgrund von Schwankungen der Konzentration oder einer Verschlechterung der Lösung 4, die der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 2 zugeführt wird, zu verringern, wodurch eine stabile Laserdotierung realisiert wird.
  • Bei der Vorrichtung 1 zum Dotieren mit Verunreinigungen gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Höhe des Spalts G, der zwischen dem wandartigen Block 10 und der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 2 gebildet wird, so konfiguriert, dass durch die Oberflächenspannung verhindert wird, dass die Lösung 4 austritt. Hierdurch kann eine Laserdotierung realisiert werden, wobei der wandartige Block 10 von der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 2 getrennt bleibt, ohne dass die Lösung 4 aus dem wandartigen Block 10 austritt. Es ist entsprechend möglich zu verhindern, dass der wandartige Block 10 mit dem Halbleitersubstrat 2 in Kontakt kommt und die Fläche des Halbleitersubstrats 2 beschädigt, während sich das Halbleitersubstrat 2 mit der Bewegung der Trägerplatte 3 bewegt. Außerdem bewegt sich das Halbleitersubstrat 2 problemlos, da der wandartige Block 10 nicht mit der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 2 in Kontakt steht.
  • Bei der Vorrichtung 1 zum Dotieren mit Verunreinigungen gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die untere Fläche 11b des Gehäusekastens 10 einen wasserabweisenden Teil und der wasserabweisende Teil übt die Kraft zum Halten der Lösung 4 im Inneren aus. Es wird entsprechend effizient verhindert, dass die Lösung 4 im Innenraum V in dem wandartigen Block 10 aus dem wandartigen Block 10 austritt.
  • Hierin werden vorstehend die Vorrichtung zum Dotieren mit Verunreinigungen und das Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen beschränkt. Zum Beispiel kann die Vorrichtung zum Dotieren mit Verunreinigungen so konfiguriert sein, dass der Laserstrahl 32 auf die lokalisierte Lösungszone gestrahlt wird, während die Lösung, welche das Verunreinigungselement enthält, mit der unteren Fläche des Halbleitersubstrats 2 in Kontakt gebracht wird. In der vorliegenden Erfindung ist es notwendig, selektiv eine Zone, wo die Lösung lokalisiert ist, welche Verunreinigungselemente enthält, auf der Fläche einer Probe, z. B. eines Halbleitersubstrats, zu bilden, und die Konfigurationen der vorstehenden Ausführungsformen können in angemessener Weise geändert oder kombiniert werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Vorrichtung zum Dotieren mit Verunreinigungen
    2
    Halbleitersubstrat
    3
    Trägerplatte
    4
    Lösung
    8
    X-Y-Bewegungstisch
    9
    Antriebssystem
    10
    Wandartiger Block
    11b
    Untere Fläche
    12
    Aussparung
    13
    Durchlassfenster
    14, 15
    Zuführkanal
    16, 17, 18, 19
    Auslasskanal
    30
    Laseroptisches System
    32
    Laserstrahl
    40
    Zirkulationssystem
    h
    Höhe
    B
    Lokalisierte Lösungszone
    G
    Spalt
    V
    Innenraum

Claims (12)

  1. Vorrichtung zum Dotieren mit Verunreinigungen, umfassend: eine Trägerplatte, welche ein Halbleitersubstrat trägt; einen wandartigen Block, welcher über der Trägerplatte angeordnet ist und in einem Abstand von dem Halbleitersubstrat schwimmt, wobei im Inneren des wandartigen Blocks eine Aussparung realisiert ist, um einen Raum für eine Lösungszone einzurichten, welche Verunreinigungselemente enthält, wobei die Lösungszone auf einer Fläche des Halbleitersubstrats gegenüber der Trägerplatte lokalisiert ist; und ein laseroptisches System, welches so konfiguriert ist, dass es einen Laserstrahl durch die von dem wandartigen Block umgebene Lösungszone hindurch auf die Fläche des Halbleitersubstrats strahlt, wobei die Verunreinigungselemente durch die Bestrahlung mit dem Laserstrahl in einen Teil des Halbleitersubstrats dotiert werden.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend einen X-Y-Bewegungstisch, welcher die Trägerplatte in Richtung der X- und Y-Achse frei bewegt, die in einer Ebene definiert sind, welche parallel zu der Fläche des Halbleitersubstrats verläuft.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Fläche des wandartigen Blocks, welche dem Halbleitersubstrat zugewandt ist, parallel zu der Fläche des Halbleitersubstrats verläuft, wobei die Vorrichtung ferner ein Antriebssystem umfasst, welches so konfiguriert ist, dass es den X-Y-Bewegungstisch senkrecht zu der X- und Y-Richtung bewegt, um eine Lücke zwischen der Fläche des wandartigen Blocks, die dem Halbleitersubstrat zugewandt ist, und der Fläche des Halbleitersubstrats zu steuern.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, ferner umfassend ein Zirkulationssystem, welches die von dem wandartigen Block umgebene Lösung zirkulieren lässt, während die Lösung mit der Fläche des Halbleitersubstrats in Kontakt gehalten wird.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei der von dem laseroptischen System emittierte Laserstrahl eine Wellenlänge aufweist, die eine höhere Energie als die Bandlückenenergie des Halbleitersubstrats aufweist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Fläche des wandartigen Blocks, die dem Halbleitersubstrat zugewandt ist, wasserabweisend ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Aussparung in den wandartigen Block eindringt, ferner umfassend ein Fensterelement in der Aussparung, welches den Laserstrahl durchlässt und einführt.
  8. Verfahren zum Dotieren mit Verunreinigungen, umfassend: Bilden einer Lösungszone, wo eine Lösung lokalisiert ist, die Verunreinigungselemente enthält, auf einer Fläche eines Halbleitersubstrats; und Strahlen eines Laserstrahls durch die Lösungszone hindurch auf die Fläche des Halbleitersubstrats, wobei die Verunreinigungselemente in einen Teil des Halbleitersubstrats dotiert werden.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, ferner umfassend: Bewegen des Halbleitersubstrats in X- und Y-Richtung, welche in einer Ebene parallel zu der Fläche des Halbleitersubstrats definiert sind, wobei direkt ein Muster gezeichnet wird, in welchem die Verunreinigungselemente in einen Teil des Halbleitersubstrats dotiert sind.
  10. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung, umfassend: Bilden einer Lösungszone, wo eine Lösung lokalisiert ist, die Verunreinigungselemente eines ersten Leitfähigkeitstyps enthält, in einem Teil einer Fläche eines Halbleitersubstrats eines ersten oder zweiten Leitfähigkeitstyps und Strahlen eines Laserstrahls durch die Lösungszone hindurch auf das Halbleitersubstrat, um eine erste Halbleiterzone des ersten Leitfähigkeitstyps in der Fläche des Halbleitersubstrats zu bilden.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei an der Fläche des Halbleitersubstrats vorab eine zweite Halbleiterzone des ersten Leitfähigkeitstyps gebildet wird und die erste Halbleiterzone in der zweiten Halbleiterzone so gebildet wird, dass die erste Halbleiterzone mit einer höheren Konzentration als jene der zweiten Halbleiterzone dotiert wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend: Bilden einer Ohm'schen Elektrodenschicht in der ersten Halbleiterzone.
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