JP2001185502A - 半導体素子製造工程における不純物拡散方法、同方法に用いる不純物拡散装置および同方法から製造された半導体素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 均一な不純物拡散層を形成し、性能や歩留ま
りの高い不純物拡散処理が可能な半導体素子製造工程に
おける不純物拡散処理方法および同方法に用いる不純物
拡散装置、並びに、歩留まりの高い太陽電池等を含む半
導体素子を得ること。 【解決手段】 ボート上に複数列配置する半導体素子用
基板の基板表面側の一番外側に、ガス流路を均一に保つ
ための流路板を設置する。この流路板としてはシリコン
で製作されたものを用いる。なお、ボートは、子ボート
と親ボートとの組み合わせとしても良い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、太陽電池を含む
半導体素子の製造工程における不純物拡散方法、同方法
に用いる不純物拡散装置および同方法から製造された半
導体素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】図９は、従来の半導体素子用基板、例え
ば、シリコン基板の製造に用いる不純物拡散装置の一例
を示した概略構成図、図１０は同装置における石英チュ
ーブ内の半導体素子用基板（シリコン基板）の配置を上
側から見た上面図である。

【０００３】これら図に示した従来の不純物拡散装置に
おいて、主構成部品である石英チューブ１は、円筒状に
構成されており、その外周面に石英チューブ１を加熱す
るためのヒータ１１、およびヒータ１１の熱を石英チュ
ーブ１に均一に伝えるための均熱管１２が円筒状に配置
されている。なお、石英チューブ１の大きさは、たとえ
ば、１５ｃｍ角のシリコン基板を処理する不純物拡散装
置（拡散炉）においては、外形２５０ｍｍ程度、長さ２
５００ｍｍ程度とされている。

【０００４】石英チューブ１の一方の端部は、後記する
ボート２の出入口として構成されている。また、この出
入口には、この出入口を開閉するための石英扉５と、こ
の石英扉５を開いた際のパージガス（石英チューブ１内
の残留ガス）を収集するための排気フード７とが取り付
けられている。なお、８は、排気フード７で収集したパ
ージガスを排気するための排気フード排気管である。ま
た、石英扉５の内側に位置する石英チューブ１の部分に
は、シリコン基板３と接触して不純物拡散処理に供した
後の拡散用ガス気流を排出するためのガス排気管１８が
接続されている。

【０００５】一方、石英チューブ１の他方の端部は、密
閉状とされ、後記する拡散用ガス気流導入管１５が接続
されている。

【０００６】拡散用ガス気流導入装置は、液体拡散源１
７を収容する液体拡散源容器１６、キャリヤガスを石英
チューブ１内に供給するためのキャリヤガス導入管１
３、液体拡散源１７をバブリングするためのソースガス
を液体拡散源容器１６に供給するソースガス導入管１
４、このバブリングにより液体拡散源１７の飽和蒸気を
ソースガスに含ませ、このソースガスをキャリアガスに
合流して拡散用ガス気流とし、この拡散用ガス気流を石
英チューブ１内に導入するための拡散用ガス気流導入管
１５等からなる。

【０００７】一般に、液体拡散源１７としてはオキシ塩
化リン（ＰＯＣｌ₃）が用いられるが、これ以外の液体
拡散源１７として、三ブロム化リン（ＰＢｒ₃）、三ブ
ロム化ほう素（ＢＢｒ₃）といった物質も使用される。
また、キャリアガスとしては窒素ガスに少量の酸素ガス
を混合させたものが用いられ、ソースガスとしては少量
の窒素ガスが用いられる。

【０００８】ボート２は、図１０に図示されるごとく、
シリコン基板３を、前記シリコン基板３の基板表面３ａ
が一定の向きとなり、かつ、石英チューブ１の中心軸の
方向と平行となる状態にして、この中心軸の方向および
これと直角の方向にそれぞれ等間隔に複数列並べて配置
可能として構成されたものである。なお、この基板表面
とは、太陽電池用シリコン基板のように、この不純物拡
散処理前の段階までは表裏面の区別がないものついて
は、この不純物拡散処理段階で任意の選定により基板表
面として取り扱う側の面をいう。また、この不純物拡散
処理以前の処理段階で基板表面が定まっている場合、例
えば、一方の面に施された二酸化シリコン皮膜をフォト
エッチングし、このフォトエッチング部分に不純物酸化
膜層を形成し、この不純物酸化膜層から不純物原子を基
板中に導入するようなシリコン基板については、このフ
ォトエッチング処理された側の面をいう。

【０００９】上記のように構成された不純物拡散装置の
不純物拡散方法について説明する。一例として、１５ｃ
ｍ角のシリコン基板３を処理する場合、均熱管１２（こ
の場合均熱管の長さは８００ｍｍ程度）の温度が、８０
０℃から１０００℃になるようにヒータ１１により石英
チューブ１を加熱する。一方、拡散用ガス気流導入装置
においては、キャリアガス導入管１３からキャリアガス
を流し、同時にソースガス導入管１４からソースガスを
液体拡散源容器１６に流して液体拡散源１７の中でバブ
リングさせ、液体拡散源容器１６部の温度における液体
拡散源１７の飽和蒸気をこのソースガス中に含ませ、こ
の液体拡散源１７の飽和蒸気を含むソースガスをキャリ
アガスに合流させて拡散用ガス気流を形成し、この拡散
用ガス気流を石英チューブ１の中に導入する。

【００１０】また、ボート２では、シリコン基板３を前
記のように石英チューブ１の中心軸と平行になるように
配置し、このようにシリコン基板３を配置したものを、
トレイ（図示せず）上から石英扉５を開いて石英チュー
ブ１内に挿入し、所定時間この石英チューブ１内の最も
温度の高い均熱部に設置し、不純物拡散処理を行う。

【００１１】この不純物拡散処理では、拡散用ガス気流
は、石英チューブ１の入口側（拡散用ガス気流導入管１
５側）から出口側（石英扉５側）へ石英チューブ１の中
心軸と略平行に流れ（図１０における右向き矢印参
照）、シリコン基板３周辺では、シリコン基板３間の間
隙を流れる。これにより、シリコン基板３の基板表面３
ａに不純物酸化膜層、例えば、液体拡散源１７としてＰ
ＯＣｌ₃を用いた場合はリンガラス（Ｐ₂Ｏ₅）層が形成
ざれ、この不純物酸化膜層から不純物原子（すなわち、
液体拡散源１７がＰＯＣｌ₃の場合はＰ原子）がシリコ
ン基板３中に導入され、ｎ型半導体が形成される。

【００１２】なお、この不純物拡散処理における反応は
次の通りとなる。 ４ＰＯＣｌ₃＋３Ｏ₂→２Ｐ₂Ｏ₅＋６Ｃｌ₂ ２Ｐ₂Ｏ₅＋５Ｓｉ→４Ｐ＋５ＳｉＯ₂ また、この不純物拡散処理において、不純物拡散処理に
供した後の拡散用ガス気流は、排気ガスとしてガス排気
管１８から放出される。また、石英扉５からの拡散用ガ
ス気流の漏れを防止するため、石英チューブ１内は１０
０Ｐａ程度の僅かな負圧とされている。したがって、石
英扉５と石英チューブ１との隙間から石英チューブ１内
に大気が侵入するが、この大気もガス排気管１８から排
出される。

【００１３】上記不純物拡散処理が完了した後は、ソー
スガスの流通を止めて液体拡散源１７の気化を停止し、
石英チューブ１への拡散用ガス気流の供給を止める。そ
して、石英チューブ１内をキャリアガスである窒素ガス
により十分にパージしてから、石英扉５を開いてボート
２をトレイ（図示せず）上に引き出し、ボート２を冷却
する。冷却されたボート２を別の場所に移動し、処理が
完了したシリコン基板３をボート２から取り出し、未処
理のシリコン基板３を再度ボート２上にセットして、次
回以降の処理を繰り返し行う。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の不純物拡散
方法および不純物拡散装置においては、シリコン基板３
が互いに対向する箇所では、並列に配置されたシリコン
基板３の間隔が一定寸法となるようにボート２にセット
されているので、シリコン基板３の基板表面３ａが面す
る流路は均一となっており、拡散用ガス気流の流れが一
定となっている。しかしながら、シリコン基板３の基板
表面３ａが一番外側となる最外側のシリコン基板３につ
いては、そのシリコン基板３の基板表面３ａの面する流
路が他のものと異なるため、拡散用ガス気流の流れが他
のシリコン基板３と異なることになり、拡散条件が異な
ることになる。特に、拡散用ガス気流の上流側の最も入
り口側に近い部分では、シリコン基板３がガス気流に対
する障害物となり、この部分で拡散用ガス気流が急拡大
する。このため、一番外側のシリコン基板３の基板表面
３ａでは、この急拡大部分の直後に淀み点ができて、拡
散用ガス気流が供給されず、リンガラス（Ｐ₂Ｏ₅）層が
形成されなくなり、正常な拡散が行われなくなる。

【００１５】一方、一番外側のシリコン基板３の基板表
面３ａにおける下流側部分では、内側のシリコン基板３
のものと比較すると、流路幅が充分あって圧力損失抵抗
が小さいため、拡散用ガス気流が多く供給される。この
ため、リンガラス（Ｐ₂Ｏ₅）層の形成が多くなって過剰
に拡散される。

【００１６】このように、一番端のシリコン基板３の基
板表面３ａは、上流側、下流側ともに拡散条件が異な
り、シート抵抗が異なるため、そのまま使用すると半導
体素子の必要な性能が得られない。この結果、全体の歩
留まりを低下させるという問題があった。

【００１７】この発明は、以上のような問題点を解決す
るためになされたもので、均一なシート抵抗を得て性能
のばらつきが少なく、歩留まりの高い不純物拡散処理が
可能な半導体素子製造工程における不純物拡散方法およ
び同方法に用いる不純物拡散装置、並びに、歩留まりの
高い太陽電池等を含む半導体素子を得ることを目的とす
る。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明に係る半導体素子製造工程における不純
物拡散方法は、ソースガスにより液体拡散源をバブリン
グさせ、液体拡散源の飽和蒸気を含むソースガスをキャ
リアガスに合流して拡散用ガス気流とし、この拡散用ガ
ス気流を前記石英チューブ内にその一端から導入する工
程と、半導体素子用基板を、その基板表面が一定の向き
となり、かつ、前記石英チューブの中心軸と平行となる
状態にして、この中心軸の方向およびこれと直角の方向
にそれぞれ等間隔に複数列並べてボート上に配置する工
程と、前記半導体素子用基板と同一外形寸法に形成され
た流路板を、前記半導体素子用基板の列群における半導
体素子用基板の基板表面側の最外側に、前記間隔と同じ
寸法を隔てて前記ボート上に配置する工程と、上記のよ
うに半導体素子用基板および流路板を配置したボートを
前記石英チューブ内に挿入して設置する工程と、この挿
入されたボート上の半導体素子用基板を、前記石英チュ
ーブ内で加熱しながら前記ガス気流に接触せしめること
により、不純物拡散処理する工程とを備えていることを
特徴とするものである。

【００１９】ここに、基板表面とは、太陽電池用半導体
素子用基板のように、この不純物拡散処理前の段階まで
は表裏面の区別がないものついては、この不純物拡散処
理段階で任意の選定により基板表面として取り扱う側の
面をいう。また、この不純物拡散処理以前の処理段階で
基板表面が定まる場合、例えば、一方の面に施された二
酸化シリコン皮膜をフォトエッチングし、このフォトエ
ッチング部分に不純物酸化膜層を形成し、この不純物酸
化膜層から不純物原子を基板中に導入するようなシリコ
ン基板については、このフォトエッチング処理された側
の面をいう。なお、基板表面の語は、この明細書におい
ては以下同じ意味に使用される。

【００２０】また、この発明に係る半導体素子製造工程
における不純物拡散方法は、前述の半導体素子用基板と
流路板とをボートに配置する工程およびこのボートを石
英チューブ内に挿入して設置する工程を次のようにして
もよい。すなわち、半導体素子用基板を、その基板表面
が一定の向きとなり、かつ、前記石英チューブの中心軸
と平行となる状態にして、この中心軸の方向およびこれ
と直角の方向に等間隔に複数列並べて子ボート上に配置
する工程と、前記半導体素子用基板と同一外形寸法に形
成された流路板を、前記半導体素子用基板の列群におけ
る半導体素子用基板の基板表面側の最外側に、前記間隔
と同じ寸法を隔てて前記子ボート上に配置する工程と、
このように半導体素子用基板および流路板が配置された
子ボートを、親ボート上に前記中心軸と同一方向に複数
列配置する工程としてもよい。なお、前記流路板として
は、シリコンで製作したものを用いてもよい。

【００２１】また、この発明に係る半導体素子製造工程
における不純物拡散装置は、外周に設けたヒータにより
加熱される石英チューブと、ソースガスにより液体拡散
源をバブリングさせ、液体拡散源の飽和蒸気を含むソー
スガスをキャリアガスに合流して拡散用ガス気流とし、
この拡散用ガス気流を前記石英チューブ内にその一端か
ら導入する装置と、半導体素子用基板を、その基板表面
が一定の向きとなり、かつ、前記石英チューブの中心軸
と平行となる状態にして、この中心軸の方向およびこれ
と直角の方向にそれぞれ等間隔に複数列並べて配置可能
とするとともに、前記半導体素子用基板と同一外形寸法
に形成された流路板を、前記半導体素子用基板の列群に
おける半導体素子用基板の基板表面側の最外側に、前記
間隔と同じ寸法を隔てて配置したボートとを備えている
ことを特徴とするものである。

【００２２】また、この発明に係る半導体素子製造工程
における不純物拡散装置は、前記ボートに代えて次のよ
うに構成しても良い。すなわち、半導体素子用基板を、
その基板表面が一定の向きとなり、かつ、前記石英チュ
ーブの中心軸と平行となる状態にして、この中心軸の方
向と直角の方向に等間隔に複数列並べて配置可能とする
とともに、前記半導体素子用基板と同一外形寸法に形成
された流路板を、前記半導体素子用基板列群における半
導体素子用基板の基板表面側の最外側に、前記間隔と同
じ寸法を隔てて配置した子ボートと、前記子ボートを前
記中心軸と同一方向に複数列配置可能としたボートとに
してもよい。

【００２３】なお、前記流路板としては、シリコンで製
作したものを用いてもよい。

【００２４】また、前記子ボートに、肉眼で方向を識別
可能とする識別部材を設けても良い。

【００２５】また、この発明に係る半導体素子は、前記
不純物拡散方法により不純物拡散処理された半導体素子
用基板から製造されたものである。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下この発明を具体化した実施の
形態を図面に基づき詳細に説明する。なお、以下の説明
を簡略化するために、前述の図９および図１０に記載し
た従来例と同一の要素には同一の符号を付してその説明
を省略し、前記従来例と異なる点を中心に説明する。

【００２７】実施の形態１．この発明の実施の形態１を
図１乃至図４に基づき説明する。図１は、実施の形態１
に係る半導体素子製造工程における不純物拡散方法およ
び不純物拡散装置の全体を概略説明するための図で、ボ
ート２部分を斜視図により表現している。また、図２
は、このボート２部分を上側から見た上面図である。図
３は、ボート２にセットする半導体素子用基板としての
シリコン基板３を交換するときの状態説明図であって、
同図において、上向き矢印はボート２から不純物拡散処
理済のシリコン基板３を取り出すときの方向を示し、下
向き矢印はボート２に新たなシリコン基板３をセットす
るときの方向を示す。図４は、ボート２の詳細構造図で
あって、半導体用基板としてのシリコン基板３および流
路板４をボート２にセットする状態を合わせて示してい
る。なお、この図４において下向き矢印は、シリコン基
板３および流路板４をセットするときの方向を示してい
る。

【００２８】実施の形態１は、従来の不純物拡散方法お
よび不純物拡散装置と比較し、ボートの構成およびボー
ト上におけるシリコン基板の配置の工程が相違する。以
下この点を中心に説明する。ボート２は、従来のものと
同様に、このボート２の長手方向が石英チューブ１の中
心軸の方向と一致するように、シリコン基板３が挿入さ
れ配置される。また、シリコン基板３が次のようにボー
ト２上に配置される。すなわち、シリコン基板３の基板
表面３ａが、石英チューブ１の中心軸と平行となり、か
つ、その向きを一定とする（この実施の形態１では、図
１における紙面の手前側を向くように配置する）。ま
た、石英チューブ１の中心軸の方向およびこれと直角の
方向それぞれに等間隔に複数列配置する。

【００２９】このようにシリコン基板３を配置できるよ
うにするためのボート２の具体的構造は、図４のように
形成されている。この図４に示すように、ボート２は、
石英棒を組み合わせて溶接し、略直方体の形状を成すよ
うに形成したものであって、シリコン基板３の両側と底
面２個所とを支えることができるように、横手方向に渡
された上下の各石英棒にシリコン基板３の周縁を挿入す
るシリコン基板挿入溝２ａ、２ｂを設けている。そし
て、これら各シリコン基板挿入溝２ａ、２ｂにシリコン
基板３の周縁を挿入することにより、前記のように、シ
リコン基板３を、石英チューブ１の中心軸の方向および
これと直角の方向それぞれに等間隔に複数列配置するこ
とができるように構成している。

【００３０】ただし、この実施の形態１では、シリコン
基板３を上記のように並べるときに、基板表面３ａが最
外側となるシリコン基板３の位置に（図１および図４で
は一番手前の位置に）、シリコン基板３に代わって、シ
リコン基板３と完全に同一外形寸法とされた流路板４を
配置している。この流路板４、シリコンキャスト板から
製造されたもの等のシリコンで製作されたものを用い
る。特に、半導体用基板が太陽電池用の場合であって、
流路板４をシリコンキャスト板から製造されたものとす
る場合は、この流路板４はシリコン基板３と同一のもの
になるという利便性がある。

【００３１】このように構成した不純物拡散装置は、次
のように不純物拡散処理を行う。まず、ヒータ１１によ
り石英チューブ１を所定温度まで加熱する。また、キャ
リアガス導入管１３からキャリアガスを流す。同時にソ
ースガス導入管１４からソースガスを液体拡散源容器１
６に流して液体拡散源１７の中でバブリングさせ、液体
拡散源１７を液体拡散源容器１６部の温度の飽和蒸気と
して気化させ、この液体拡散源１７の飽和蒸気を含むソ
ースガスをキャリアガスに合流させて拡散用ガス気流を
形成し、この拡散用ガス気流を石英チューブ１の中に導
入する。

【００３２】一方、前記シリコン基板３の列群における
シリコン基板３の基板表面３ａ側の最外側に流路板４を
配置したボート２を用意し、このボート２上において、
シリコン基板３を、シリコン基板３の基板表面３ａが一
定の向きとなり、かつ、前記石英チューブ１の中心軸と
平行となる状態（すなわち、流路板４と平行する状態）
にして、この中心軸の方向およびこれと直角の方向にそ
れぞれ等間隔に複数列並べて配置する(図２参照)。

【００３３】次に、このようにシリコン基板３および流
路板４を配置したボート２を、トレイ（図示せず）上か
ら石英扉５を開いて石英チューブ１内に挿入し、シリコ
ン基板３の基板表面３ａが石英チューブ１の中心軸と平
行となるように設置する(図１参照)。また、その位置
は、石英チューブ１内の最も温度の高い場所とする。そ
して、所定時間この状態を保持することにより不純物拡
散処理を行う。

【００３４】不純物拡散処理が終了した後は、ソースガ
スの流通を止めて液体拡散源１７の気化を停止し、石英
チューブ１への拡散用ガス気流の供給を止める。そし
て、石英チューブ１内をキャリアガスである窒素ガスに
より十分にパージしてから、石英扉５を開いて、ボート
２をトレイ（図示せず）上に引き出す。そして、このボ
ート２を冷却してから別の場所に移動し、図３における
上向き矢印のように、流路板４を残した状態で、不純物
拡散処理が完了したシリコン基板３をボート２から取り
出し、このシリコン基板３を次の工程へ渡す。その後、
図３の下向き矢印のように新しいシリコン基板３をボー
ト２にセットして、次の処理を開始する。上記のよう
に、不純物拡散処理完了後のシリコン基板３の交換時に
は、流路板４は毎回交換する必要がなく、図３のように
流路板４をボート２に残したまま繰り返し使用される。

【００３５】なお、ＰＯＣｌ₃ガスで不純物を拡散させ
るシステムの場合は、リンガラス（Ｐ₂Ｏ₅）が流路板４
上にも付着するため、繰り返し回数が増加すると、付着
したリンガラス（Ｐ₂Ｏ₅）の膜厚が増えてパーティクル
が発生しやすくなる。このため、定期的に、例えば、１
００回処理毎に、この流路板４を交換する必要がある。

【００３６】しかし、流路板４がシリコンで製作されて
いるので、例えば、濃度を５％程度に希釈した弗酸等で
流路板４に付着したリンガラスを容易に除去することが
可能である。このとき、シリコンは弗酸では浸食されな
いため、リンガラスのみを容易に除去することができ
る。

【００３７】実施の形態１における不純物拡散処理方法
および不純物拡散装置は以上のように構成されることに
より、次の効果を奏する。半導体素子用基板としてのシ
リコン基板３は、その基板表面３ａの面する流路が全て
等間隔に構成されているため、全ての基板表面３ａにお
いて同じ条件で不純物拡散処理が行われる。したがっ
て、半導体素子用基板としてのシリコン基板３における
不純物拡散結果が均一でばらつきが少なくなり、性能低
下がなく歩留まりの高い、太陽電池用等を含む半導体素
子用基板としてのシリコン基板を得ることができる。

【００３８】また、流路板４がシリコンで製作されてい
るので、使用回数が増加して流路板４にリンガラス（Ｐ
₂Ｏ₅）が付着しても、このリンガラス（Ｐ₂Ｏ₅）を希釈
した弗酸等により容易に除去することができ、きれいな
流路板４として再使用することができる。したがって、
流路板４にかかるコストの上昇を抑制することができ
る。

【００３９】実施の形態２．実施の形態２は、実施の形
態１におけるボート２を、子ボートと親ボートとの組み
合わせで構成したものに置き換えたものである。この実
施の形態２について図５乃至図８に基づき説明する。な
お、これら図において、実施の形態１と同一の要素には
同一の符号を付し、その説明を簡略化する。

【００４０】図５は、実施の形態１の場合と同様に、ボ
ート２を石英チューブ１内に設置した状態の斜視図であ
るが、この図に示されるように、ボート２は略長方形の
受け皿を成す親ボート２１の上に、略立方形状の子ボー
ト２２を石英チューブ１の中心軸方向に３個並べて構成
される。また、半導体素子用基板としてのシリコン基板
３は、その基板表面３ａが石英チューブ１の中心軸に平
行となり、かつ、その向きを一定とする（この実施の形
態２では、図５における紙面の手前側を向くように配置
する。この中心軸と直交する方向に等間隔に複数枚（図
面の都合上４枚）並べて各子ボート２２の中に配置す
る。また、シリコン基板と同一外形寸法に形成された流
路板４は、基板表面３ａ側の最外側にシリコン基板３間
の間隔と同一寸法隔てて１枚配置されている。これによ
りボート２全体としては前記実施の形態１の場合と同じ
ような配置構成とされる。

【００４１】図８は、親ボート２１と子ボート２２の詳
細構造図であって、半導体用基板としてのシリコン基板
３および流路板４を子ボート２２にセットするときの状
態を合わせて示している。この図に示されるように、子
ボート２２は、石英棒を組み合わせ、これを溶接して略
立方形状の枠体に構成されたものである。すなわち、石
英チューブ１の中心軸に直交する方向（ボート２の横方
向）に渡された上下の各石英棒に、シリコン基板３およ
び流路板４の周縁を挿入するシリコン基板挿入溝２２
ａ、２２ｂが設けられている。そして、この挿入溝２２
ａ、２２ｂにシリコン基板３および流路板４を挿入する
ことにより、前述のように配列されて、シリコン基板３
および流路板４が子ボート２２に配置される。

【００４２】また、親ボート２１は、石英棒を組み合わ
せ、これを溶接して略直方形、より具体的には梯子のよ
うに形成されている。すなわち、２本の長寸法の石英棒
２１ａに対して、ボート２の横方向に配置された３本の
短寸法の石英棒２１ｂ₁、２１ｂ₂、２１ｂ₃からなる位
置決め用石英棒２１ｂが連結されている。この石英棒２
１ｂ₁、２１ｂ₂、２１ｂ₃のうち、石英棒２１ｂ₂は、長
寸法の石英棒２１ａの中心高さ位置に連結されており、
子ボート２２の底面を受けるように意図されている。ま
た、石英棒２１ｂ₁、２１ｂ₃は、長寸法の石英棒２１ａ
の上側に連結されており、子ボート２２の石英チューブ
１の中心軸方向を規制している。なお、子ボート２２の
石英チューブの中心軸と直交する方向の位置は、子ボー
ト２２が２本の長寸法の石英棒２１ａ間に載置されるよ
うに形成されているため、この長寸法の石英棒２１ａに
より規制される。

【００４３】このように構成された親ボート２１の上
に、図８の下向き矢印で示したように子ボート２２が載
置されて、図５のようなボート２が構成される。なお、
子ボート２２の石英チューブ１の中心軸方向の一方の上
部石英棒には、突起部２２ｃが形成されており、この突
起部２２ｃにより流路板４の配置される側を容易に識別
できるように構成している。

【００４４】実施の形態２は、上記のように構成された
ものであり、上記親ボート２１と子ボート２２とが組み
合わされ、一組のボート２を構成し、これにシリコン基
板３と流路板４とが前述のように配置されて、図５のよ
うに石英チューブ１内に設置され、前記実施の形態１の
場合と同じように不純物拡散処理が行われる。

【００４５】不純物拡散処理が完了した場合、図６のよ
うに、ボート２は親ボート２１と子ボート２２とに分け
て、子ボート２２のみが払い出される（図６における上
向き矢印参照）。そして、図７のように、子ボート２２
に、流路板４を残したまま、子ボート２２から不純物拡
散処理済みのシリコン基板３を取り出し、新しいシリコ
ン基板３を子ボート２２にセットして、この子ボート２
２を再び親ボート２１に乗せて、再度不純物拡散処理に
移る。なお、図７において、上向き矢印は子ボート２２
から不純物拡散処理済のシリコン基板３を取り出すとき
の方向を示し、下向き矢印は子ボート２２に新たなシリ
コン基板３をセットするときの方向を示すが、交換回数
が所定回数以内のときは、いずれの状態においても流路
板４は子ボート２２内に配置されたままで行われる。

【００４６】このとき、流路板４は、シリコンで構成さ
れるとともに、シリコン基板３と同寸の外形寸法に仕上
げられているので、シリコン基板３と流路板４との区別
がつきにくく、間違った取り扱いがを起こす恐れがある
が、前述の図８のように、子ボート２２には、流路板４
を配置する側の側面に、肉眼で方向を識別できるように
するための識別部材として突起部２２ｃが設けられてい
るので、このような誤りを容易に回避することができ
る。

【００４７】実施の形態２における不純物拡散処理方法
および不純物拡散装置は以上のように構成されているこ
とにより、前記実施の形態１の場合と同様に、次の効果
を奏する。半導体素子用基板としてのシリコン基板３の
基板表面３ａは、その面する流路が等間隔に構成されて
いるため、全ての基板表面３ａにおいて同じ条件で不純
物拡散処理が行われる。したがって、半導体素子用基板
としてのシリコン基板３における不純物拡散結果が均一
でばらつきが少なくなり、性能低下がなく歩留まりの高
い、太陽電池用等を含む半導体素子用基板としてのシリ
コン基板を得ることができる。

【００４８】また、ボート２を親ボート２１と子ボート
２２とを組み合わせて構成しているので、不純物拡散処
理が完了した後シリコン基板３を取り出す際は、子ボー
ト２２のみを移送すればよく、ボート２の移動作業が容
易となる。また、子ボート２２に突起部２２ｃを設けて
いるので、流路板４を配置している側を容易に識別する
ことができるため、子ボート２２からシリコン基板３を
取り出す際、シリコン基板３と流路板４との間違いを防
止することができ、歩留まりの高いシリコン基板を得る
ことができる。

【００４９】以上のごとく上記各実施の形態により、性
能低下がなく歩留まりの高い不純物拡散処理された半導
体素子用基板としてのシリコン基板３を得ることができ
るので、このように不純物拡散処理された半導体素子用
基板としてのシリコン基板３を用いることにより、歩留
まりの高い太陽電池等を含む半導体素子の生産を行うこ
とができる。

【００５０】

【発明の効果】以上のように、本発明の半導体素子製造
工程における不純物拡散方法によれば、ソースガスによ
り液体拡散源をバブリングさせ、液体拡散源の飽和蒸気
を含むソースガスをキャリアガスに合流して拡散用ガス
気流とし、この拡散用ガス気流を前記石英チューブ内に
その一端から導入する工程と、半導体素子用基板を、そ
の基板表面が一定の向きとなり、かつ、前記石英チュー
ブの中心軸と平行となる状態にして、この中心軸の方向
およびこれと直角の方向にそれぞれ等間隔に複数列並べ
てボート上に配置する工程と、前記半導体素子用基板と
同一外形寸法に形成された流路板を、前記半導体素子用
基板の列群における半導体素子用基板の基板表面側の最
外側に、前記間隔と同じ寸法を隔てて前記ボート上に配
置する工程と、上記のように半導体素子用基板および流
路板を配置したボートを前記石英チューブ内に挿入して
設置する工程と、この挿入されたボート上の半導体素子
用基板を、前記石英チューブ内で加熱しながら前記ガス
気流に接触せしめることにより、不純物拡散処理する工
程とを備えているので、各半導体素子用基板に対し均一
な不純物拡散層を形成することが可能となり、性能のば
らつきが少なく歩留まりの高い半導体素子用基板を得る
ことができる。

【００５１】また、本発明の半導体素子製造工程におけ
る不純物拡散方法によれば、前述の半導体素子用基板と
流路板とをボートに配置する工程およびこのボートを石
英チューブ内に挿入して設置する工程を次のように変更
しても良い。すなわち、半導体素子用基板を、その基板
表面が一定の向きとなり、かつ、前記石英チューブの中
心軸と平行となる状態にして、この中心軸の方向および
これと直角の方向に等間隔に複数列並べて子ボート上に
配置する工程と、前記半導体素子用基板と同一外形寸法
に形成された流路板を、前記半導体素子用基板の列群に
おける半導体素子用基板の基板表面側の最外側に、前記
間隔と同じ寸法を隔てて前記子ボート上に配置する工程
と、このように半導体素子用基板および流路板が配置さ
れた子ボートを、親ボート上に前記中心軸と同一方向に
複数列配置する工程としてしてもよく、このように構成
することにより、不純物拡散処理が後に半導体素子用基
板を取り出す際、子ボートのみを移送すればよく、ボー
トの移動を容易にすることができる。

【００５２】また、本発明の半導体素子製造工程におけ
る不純物拡散方法によれば、前記流路板としてシリコン
を用いているので、安価で装置管理が容易な不純物拡散
方法を得ることができる。

【００５３】また、この発明に係る半導体素子製造工程
における不純物拡散装置によれば、外周に設けたヒータ
により加熱される石英チューブと、ソースガスにより液
体拡散源をバブリングさせ、液体拡散源の飽和蒸気を含
むソースガスをキャリアガスに合流して拡散用ガス気流
とし、この拡散用ガス気流を前記石英チューブ内にその
一端から導入する装置と、半導体素子用基板を、その基
板表面が一定の向きとなり、かつ、前記石英チューブの
中心軸と平行となる状態にして、この中心軸の方向およ
びこれと直角の方向にそれぞれ等間隔に複数列並べて配
置可能とするとともに、前記半導体素子用基板と同一外
形寸法に形成された流路板を、前記半導体素子用基板の
列群における半導体素子用基板の基板表面側の最外側
に、前記間隔と同じ寸法を隔てて配置したボートとを備
えているので、各半導体素子用基板の基板表面に対し拡
散源のガス気流を均一に接触させる不純物拡散処理を行
うことができる。これにより、各半導体素子用基板に対
し均一な不純物拡散層を形成することが可能となり、性
能のばらつきが少なく歩留まりの高い半導体素子用基板
を得ることができる。

【００５４】また、この発明に係る半導体素子製造工程
における不純物拡散装置によれば、前記ボートに代えて
次のように構成しても良い。すなわち、半導体素子用基
板を、その基板表面が一定の向きとなり、かつ、前記石
英チューブの中心軸と平行となる状態にして、この中心
軸の方向と直角の方向に等間隔に複数列並べて配置可能
とするとともに、前記半導体素子用基板と同一外形寸法
に形成された流路板を、前記半導体素子用基板の列群に
おける半導体素子用基板の基板表面側の最外側に、前記
間隔と同じ寸法を隔てて配置した子ボートと、前記子ボ
ートを前記中心軸と同一方向に複数列配置可能としたボ
ートとから構成してもよく、このように構成することに
より、拡散が完了した後に半導体素子用基板を取り出す
際、子ボートのみを移送すればよく、ボートの移動を容
易にすることができる。

【００５５】また、この発明に係る半導体素子製造工程
における不純物拡散装置によれば、前述の不純物拡散方
法について記述したように、流路板としてシリコンで製
作されたものを用いることにより、安価で装置管理が容
易な不純物拡散方法を得ることができる。

【００５６】また、この発明に係る半導体素子製造工程
における不純物拡散装置によれば、子ボートに、方向を
識別するための突起部を設けているので、子ボートにお
ける流路板の配置された側を容易に識別することがで
き、子ボートから半導体素子用基板を取り出す際、半導
体素子用基板と流路板との取り間違いを防止して歩留ま
りの高い半導体素子を得ることができる。

【００５７】また、この発明に係る半導体素子によれ
ば、前記不純物拡散方法により不純物拡散処理された半
導体用基板を用いて製造されるので、性能のばらつきが
少なく歩留まりの高い太陽電池等を含む半導体素子を生
産することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施の形態１の半導体素子製造工程における
不純物拡散装置の全体構成を説明するための概略構成図
で、ボート部分を斜視図により表現している。

【図２】 図１記載の不純物拡散処理装置におけるボー
ト部分を上側から見た上面図である。

【図３】 図１記載の不純物拡散処理装置において、ボ
ートに配置された半導体素子用基板を交換するときの状
態説明図である。

【図４】 図１記載の不純物拡散処理装置におけるボー
トの詳細説明図である。

【図５】 実施の形態２の不純物拡散処理装置に係り、
ボートを石英チューブ内に挿入した状態の説明図であ
る。

【図６】 図５記載の不純物拡散処理装置において、子
ボートを払い出すときの状態説明図である。

【図７】 図５記載の不純物拡散処理装置において、子
ボートに配置された半導体素子用基板を交換するときの
状態説明図である。

【図８】 図５記載の不純物拡散処理装置における親ボ
ートおよび子ボートの詳細説明図である。

【図９】 従来の半導体素子製造工程における不純物拡
散装置の全体構成を説明するための概略構成図で、ボー
ト部分を斜視図により表現している。

【図１０】 図１０に記載された不純物拡散処理におけ
るボート部分を上側から見た上面図である。

【符号の説明】

１ 石英チューブ、２ ボート、２ａ、２ｂ シリコン
基板挿入溝、３ 半導体素子用基板（シリコン基板）、
３ａ 基板表面、４ 流路板、１１ ヒータ、１３ キ
ャリアガス導入管、１４ ソースガス導入管、１５ 拡
散用気流ガス導入管、１６ 液体拡散源容器、１７ 液
体拡散源、２１ 親ボート、２２ 子ボート、２２ａ、
２２ｂ シリコン基板挿入溝、２２ｃ 突起部。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ソースガスにより液体拡散源をバブリン
   グさせ、液体拡散源の飽和蒸気を含むソースガスをキャ
   リアガスに合流して拡散用ガス気流とし、この拡散用ガ
   ス気流を前記石英チューブ内にその一端から導入する工
   程と、 半導体素子用基板を、その基板表面が一定の向きとな
   り、かつ、前記石英チューブの中心軸と平行となる状態
   にして、この中心軸の方向およびこれと直角の方向にそ
   れぞれ等間隔に複数列並べてボート上に配置する工程
   と、 前記半導体素子用基板と同一外形寸法に形成された流路
   板を、前記半導体素子用基板の列群における半導体素子
   用基板の基板表面側の最外側に、前記間隔と同じ寸法を
   隔てて前記ボート上に配置する工程と、 上記のごとく半導体素子用基板および流路板を配置した
   ボートを前記石英チューブ内に挿入して設置する工程
   と、 この挿入されたボート上の半導体素子用基板を、前記石
   英チューブ内で加熱しながら前記ガス気流に接触せしめ
   ることにより、不純物拡散処理する工程とを備えている
   ことを特徴とする半導体素子製造工程における不純物拡
   散方法。
2. 【請求項２】 ソースガスにより液体拡散源をバブリン
   グさせ、液体拡散源の飽和蒸気を含むソースガスをキャ
   リアガスに合流して拡散用ガス気流とし、この拡散用ガ
   ス気流を前記石英チューブ内にその一端から導入する工
   程と、 半導体素子用基板を、その基板表面が一定の向きとな
   り、かつ、前記石英チューブの中心軸と平行となる状態
   にして、この中心軸の方向と直角の方向に等間隔に複数
   列並べて子ボート上に配置する工程と、 前記半導体素子用基板と同一外形寸法に形成された流路
   板を、前記半導体素子用基板の列群における半導体素子
   用基板の基板表面側の最外側に、前記間隔と同じ寸法を
   隔てて前記子ボート上に配置する工程と、 このように半導体素子用基板および流路板が配置された
   子ボートを、親ボート上に前記中心軸と同一方向に複数
   列配置する工程と、 上記のように子ボートが配置された親ボートを前記石英
   チューブ内に挿入して設置する工程と、 この挿入された子ボート上の半導体素子用基板を、前記
   石英チューブ内で加熱しながら前記ガス気流に接触せし
   めることにより、不純物拡散処理する工程とを備えてい
   ることを特徴とする半導体素子製造工程における不純物
   拡散方法。
3. 【請求項３】 前記流路板がシリコンで製作されている
   ことを特徴とする請求項１または２記載の半導体素子製
   造工程における不純物拡散方法。
4. 【請求項４】 外周に設けたヒータにより加熱される石
   英チューブと、 ソースガスにより液体拡散源をバブリングさせ、液体拡
   散源の飽和蒸気を含むソースガスをキャリアガスに合流
   して拡散用ガス気流とし、この拡散用ガス気流を前記石
   英チューブ内にその一端から導入する装置と、 半導体素子用基板を、その基板表面が一定の向きとな
   り、かつ、前記石英チューブの中心軸と平行となる状態
   にして、この中心軸の方向およびこれと直角の方向にそ
   れぞれ等間隔に複数列並べて配置可能とするとともに、
   前記半導体素子用基板と同一外形寸法に形成された流路
   板を、前記半導体素子用基板の列群における半導体素子
   用基板の基板表面側の最外側に、前記間隔と同じ寸法を
   隔てて配置したボートとを備えていることを特徴とする
   半導体素子製造工程における不純物拡散装置。
5. 【請求項５】 外周に設けたヒータにより加熱される石
   英チューブと、 ソースガスにより液体拡散源をバブリングさせ、液体拡
   散源の飽和蒸気を含むソースガスをキャリアガスに合流
   して拡散用ガス気流とし、この拡散用ガス気流を前記石
   英チューブ内にその一端から導入する装置と、 半導体素子用基板を、その基板表面が一定の向きとな
   り、かつ、前記石英チューブの中心軸と平行となる状態
   にして、この中心軸の方向と直角の方向に等間隔に複数
   列並べて配置可能とするとともに、前記半導体素子用基
   板と同一外形寸法に形成された流路板を、前記半導体素
   子用基板列群における半導体素子用基板の基板表面側の
   最外側に、前記間隔と同じ寸法を隔てて配置した子ボー
   トと、 前記子ボートを前記中心軸と同一方向に複数列配置可能
   としたボートとを備えていることを特徴とする半導体素
   子製造工程における不純物拡散装置。
6. 【請求項６】 前記流路板がシリコンで製作されている
   ことを特徴とする請求項４または５記載の半導体素子製
   造工程における不純物拡散装置。
7. 【請求項７】 前記子ボートは、肉眼で方向を識別可能
   とする識別部材を有することを特徴とする請求項５記載
   の半導体素子製造工程における不純物拡散装置。
8. 【請求項８】 請求項１〜３のいずれか１項に記載の不
   純物拡散方法により不純物拡散処理された半導体素子用
   基板から製造されたことを特徴とする半導体素子。