JP2005150573A - Impurity diffusion device - Google Patents
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Abstract
Description
本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装置に関する。 The present invention relates to an impurity diffusion device in a manufacturing process of a semiconductor element including a solar cell.
従来の半導体ウェハーの不純物拡散装置の代表例を図7に示す。 A typical example of a conventional semiconductor wafer impurity diffusion apparatus is shown in FIG.
横型のプロセスチューブ1の一端にはガス導入口1a、他端にはガス排気口1bが備えられ、外部からヒータ(不図示)などによって高温加熱されている。このプロセスチューブ1内に単結晶シリコンや多結晶シリコンなどの半導体ウェハー2を積載したボート3を収容し、ガス導入口1aから、例えばリンやホウ素などの不純物を含むガスを導入することによって半導体ウェハー2の表面に不純物拡散層を形成する(例えば、特許文献1参照)。
The
なお、半導体ウェハー2は図7に示すように、プロセスチューブ1内でガスの流れに対し平行に載置される場合(例えば特許文献1参照)もあるし、ガスの流れに対し垂直に載置される場合(例えば特許文献2参照)もある。
As shown in FIG. 7, the
上記に記載した従来の不純物拡散装置においては、ボート3に積載された半導体ウェハー2は、ガス導入口1aに近い方から順番に、ガスの雰囲気に曝されて不純物拡散が行われるので、ガス導入口1a側とガス排気口1b側では、不純物拡散が開始される時間に差が生じる。これによって、半導体ウェハー2の表面に形成される被膜の厚みや内部表層に形成される不純物拡散層の深さが不均一となり、そのまま半導体素子とした場合に、半導体素子としての性能の低下や歩留りの低下につながるという問題があった。
In the conventional impurity diffusion apparatus described above, since the semiconductor wafers 2 loaded on the
この問題を回避するため、例えば、特許文献3において、プロセスチューブ1内に多数のガス噴出孔を有するガス導入ノズルを複数設けることが提案されている。この方法によれば、半導体ウェハー2にほぼ同時に不純物を含んだガスが到達するため、半導体ウェハー2の表面に形成される被膜の厚みや内部表層に形成される不純物拡散層の深さに不均一が発生するという問題はある程度解消される。しかしながら、この方法では半導体ウェハー2はガス導入ノズルからの距離が異なるため、半導体ウェハー2の面内均一性に問題が残る。
In order to avoid this problem, for example,
そこで出願人は、特許文献4において記載したようにガス導入ノズルを複数本設け、さらにガス導入ノズル毎にガス流量制御装置を設ける方法を提案した。この方法によれば半導体ウェハー2にほぼ同時に不純物を含んだガスが到達することになるため、半導体ウェハー2の表面に形成される被膜の厚みや内部表層に形成される不純物拡散層の深さに不均一が発生するという問題が解消されるとともに、ノズル毎にガスに含まれる不純物の濃度を調整したり、ガスを流し始めたり、止めたりする時間を調整することができるので、半導体ウェハー2の面内均一性についても確保することができる。
しかし、特許文献3や特許文献4で示された、従来のプロセスチューブ1内に多数のガス噴出孔を有するガス導入ノズルを複数設ける方法では、ガス導入ノズルは高温のプロセスチューブ1内で使用するため、ノズルが曲がったり割れたりするという問題が発生することがあった。また装置が高価なものとなるうえ、ガスの設定が煩雑になってしまうという問題があった。
However, in the method of providing a plurality of gas introduction nozzles having a large number of gas ejection holes in the
また、上記半導体ウェハー2に対する不純物拡散開始時間の差は、ボート3に積載した半導体ウェハー2の間隔を広く設けることでも緩和されるが、その場合は、半導体ウェハー2の間隔を広げた分に相当する処理枚数を削減するか、プロセスチューブ1の直径を大きくする必要があり、生産性の低下、または、設備の大型化に伴う設備設置面積や設備投資コストの大幅な増大を伴うという問題があった。
Further, the difference in the impurity diffusion start time with respect to the
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、生産性の低下や設備コストの大幅な増大を伴うことなく、簡易な方法で半導体ウェハーに均一な不純物拡散層を形成することのできる不純物拡散装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and a uniform impurity diffusion layer can be formed on a semiconductor wafer by a simple method without a decrease in productivity and a significant increase in equipment cost. An object is to provide an impurity diffusion device that can be formed.
上記目的を達成するために本発明の請求項1にかかる不純物拡散装置は、一端にガス導入口を、他端側にガス排気口を備える高温加熱された横型のプロセスチューブ内に、半導体ウェハーを積載したボートを収容し、前記ガス導入口から不純物を含むガスを導入して、前記半導体ウェハーに不純物を拡散させる不純物拡散装置であって、前記ガス排気口と前記半導体ウェハーとの間に排気口側ガス遮蔽板を備えてなる。通常はガス導入口からプロセスチューブ内に導入された、不純物を含むガスはガス排気口に近付くにつれその流速が早くなるが、本発明の構成によれば、排気のスピードを弱めることができるため、プロセスチューブ内において半導体ウェハーがガスに曝されている時間の差を抑制することができる。
In order to achieve the above object, an impurity diffusing apparatus according to
本発明の請求項2にかかる不純物拡散装置は、請求項1に記載の不純物拡散装置において、前記ガス導入口と前記半導体ウェハーとの間に導入口側ガス遮蔽板を備えてなるようにしたので、ガス導入口からプロセスチューブ内に導入される不純物を含むガスは、直接半導体ウェハーに当たることはなくなり、ガス遮蔽板にぶつかってからプロセスチューブ内に広がるので、ガス導入口からの距離の影響をなくすことができる。
The impurity diffusion device according to
本発明の請求項3にかかる不純物拡散装置は、請求項1または2に記載の不純物拡散装置において、前記排気口側ガス遮蔽板は、その外周端縁が前記プロセスチューブの内壁と接触しないように配置されてなるようにしたので、半導体ウェハーの領域を通過したガスが、一方向に集中することがなく、プロセスチューブの壁面側のあらゆる方向から抜けて下流側へと向かうようになる。
The impurity diffusing device according to
本発明の請求項4にかかる不純物拡散装置は、請求項2または3に記載の不純物拡散装置において、前記導入口側ガス遮蔽板は、その外周端縁が前記プロセスチューブの内壁と接触しないように配置されてなるようにしたので、プロセスチューブの壁面側のあらゆる方向から、半導体ウェハーに不純物を含んだガスが向かうようになる。
The impurity diffusing device according to
本発明の請求項5にかかる不純物拡散装置は、請求項1または2に記載の不純物拡散装置において、前記排気口側ガス遮蔽板および前記導入口側ガス遮蔽板は、これらの外周端縁に切欠部が設けられてなるようにしたので、不純物を含んだガスをいったんガス遮蔽板により滞留させた後にこの切欠部を通して導くことができ、ガス導入口やガス排気口の距離の影響を受けることなく、自在にガスの流れを制御することができる。
The impurity diffusing device according to
本発明の請求項6にかかる不純物拡散装置は、請求項5に記載の不純物拡散装置において、前記排気口側ガス遮蔽板および前記導入口側ガス遮蔽板は、これらを前記プロセスチューブの長手方向に重ね合わせて投影したときに、その投影形状に隙間が存在しないように配置されてなるようにしたので、これらのガス遮蔽板によって挟まれた領域内を不純物を含んだガスが十分に拡散されるようになる。
The impurity diffusion device according to
本発明の請求項7にかかる不純物拡散装置は、請求項1から6のいずれかに記載の不純物拡散装置において、前記半導体ウェハーを積載したボートと前記プロセスチューブの内壁との間に、複数の孔を有する板状の第1の抵抗整流板と、略同一の形状を有する第2の抵抗整流板とを、前記ボートを両側から挟み込むように前記プロセスチューブの長手方向と同一方向に配置してなるようにしたので、この抵抗整流板を通って方向付けられた不純物を含有するガスが半導体ウェハーを通過する割合を上昇させることができる。
The impurity diffusion device according to
本発明の請求項8にかかる不純物拡散装置は、請求項5または6に記載の不純物拡散装置において、前記半導体ウェハーを積載したボートと前記プロセスチューブの内壁との間に、複数の孔を有する板状の第1の抵抗整流板と、略同一の形状を有する第2の抵抗整流板とを、前記ボートを両側から挟み込むように前記プロセスチューブの長手方向と同一方向に配置するとともに、前記排気口側ガス遮蔽板は、その切欠部を前記第1の抵抗整流板に対応させて配置し、前記導入口側ガス遮蔽板は、その切欠部を前記第2の抵抗整流板に対応させて配置してなるようにしたので、不純物を含んだガスをいったんガス遮蔽板により滞留させた後にこの切欠部を通して、抵抗整流板の入口へあるいは出口から導くことができる。 An impurity diffusion device according to an eighth aspect of the present invention is the impurity diffusion device according to the fifth or sixth aspect, wherein a plate having a plurality of holes between a boat loaded with the semiconductor wafers and an inner wall of the process tube. A first resistance rectifying plate having a shape and a second resistance rectifying plate having substantially the same shape are arranged in the same direction as the longitudinal direction of the process tube so as to sandwich the boat from both sides, and the exhaust port The side gas shielding plate is arranged with its notch corresponding to the first resistance rectifying plate, and the inlet side gas shielding plate is arranged with its notch corresponding to the second resistance rectifying plate. Therefore, after the gas containing impurities is once retained by the gas shielding plate, it can be led to the inlet or the outlet of the resistance rectifying plate through this notch.
本発明の請求項9にかかる不純物拡散装置は、請求項7または8に記載の不純物拡散装置において、前記第1の抵抗整流板および前記第2の抵抗整流板はいずれも、前記ボートに積載された半導体ウェハーと略垂直となるように設置されてなるようにしたので、不純物を含有するガスは、抵抗整流板の間に設置された各半導体ウェハーの間を均一に流れるようになる。
The impurity diffusion device according to claim 9 of the present invention is the impurity diffusion device according to
以上詳細に説明したように、本発明の請求項1にかかる不純物拡散装置によれば、通常はガス導入口からプロセスチューブ内に導入された、不純物を含むガスはガス排気口に近付くにつれその流速が早くなるが、本発明の構成によれば、排気のスピードを弱めることができるため、プロセスチューブ内において半導体ウェハーがガスに曝されている時間の差を抑制することができ、半導体ウェハーの拡散の均一性を簡易な方法で向上させることができるようになる。 As described above in detail, according to the impurity diffusion device of the first aspect of the present invention, the gas containing impurities, which is normally introduced from the gas inlet into the process tube, has a flow velocity as it approaches the gas outlet. However, according to the configuration of the present invention, since the exhaust speed can be reduced, the difference in the time during which the semiconductor wafer is exposed to the gas in the process tube can be suppressed, and the diffusion of the semiconductor wafer can be suppressed. The uniformity can be improved by a simple method.
なお、排気手段が強制排気でなく自然排気であった場合も、ガスの導入口から半導体ウェハーの間を通って流れてきた不純物を含むガスが、ガス遮蔽板に当たり押し戻されるため、拡散開始時間の遅い、ガス排気口側にある半導体ウェハーが再度不純物を含むガスに曝されることになる。よって半導体ウェハーの拡散の均一性を簡易な方法で向上させることができるようになる。 Even when the exhaust means is natural exhaust instead of forced exhaust, the gas containing impurities flowing between the semiconductor wafers from the gas inlet is pushed back against the gas shielding plate, so that the diffusion start time Slow semiconductor wafers on the gas exhaust side will be exposed to the gas containing impurities again. Therefore, the uniformity of diffusion of the semiconductor wafer can be improved by a simple method.
また、本発明の請求項2にかかる不純物拡散装置によれば、ガス導入口からプロセスチューブ内に導入される不純物を含むガスは、直接半導体ウェハーに当たることはなくなり、ガス遮蔽板にぶつかってからプロセスチューブ内に広がるので、ガス導入口からの距離の影響をなくすことができる。そのため、半導体ウェハーのガス導入口に近い部分のみの拡散が急激に進むという問題は簡易な方法で解消される。
According to the impurity diffusing apparatus according to
さらに、本発明の請求項3にかかる不純物拡散装置によれば、半導体ウェハーの領域を通過したガスが、一方向に集中することがなく、プロセスチューブの壁面側のあらゆる方向から抜けて下流側へと向かうようになる。また、本発明の請求項4にかかる不純物拡散装置によれば、プロセスチューブの壁面側のあらゆる方向から、半導体ウェハーに不純物を含んだガスが向かうようになる。したがって、これらの不純物拡散装置によれば、半導体ウェハーの拡散の面内均一性を適切に確保することができる。
Furthermore, according to the impurity diffusing apparatus according to
そして、本発明の請求項5にかかる不純物拡散装置によれば、不純物を含んだガスをいったんガス遮蔽板により滞留させた後にこの切欠部を通して導くことができ、ガス導入口やガス排気口の距離の影響を受けることなく、自在にガスの流れを制御することができる。
According to the impurity diffusing device according to
また、本発明の請求項6にかかる不純物拡散装置によれば、これらのガス遮蔽板によって挟まれた領域内を不純物を含んだガスが十分に拡散されるようになるので、半導体ウェハーに形成される拡散層の均一性が向上する。 Further, according to the impurity diffusion device of the sixth aspect of the present invention, the gas containing impurities is sufficiently diffused in the region sandwiched between these gas shielding plates, so that the impurity diffusion device is formed on the semiconductor wafer. This improves the uniformity of the diffusion layer.
そして、本発明の請求項7にかかる不純物拡散装置によれば、この抵抗整流板を通って方向付けられた不純物を含有するガスが半導体ウェハーを通過する割合を上昇させることができるので、ガスの利用効率が向上する。 According to the impurity diffusion device of the seventh aspect of the present invention, since the gas containing impurities directed through the resistance rectifying plate can increase the rate of passing through the semiconductor wafer, Use efficiency improves.
さらに、本発明の請求項8にかかる不純物拡散装置によれば、不純物を含んだガスをいったんガス遮蔽板により滞留させた後にこの切欠部を通して、抵抗整流板の入口へあるいは出口から導くことができる。これによって、ガス導入口やガス排気口の距離の影響を受けることなく、全ての半導体ウェハーについてほぼ同時に不純物拡散を開始することができるので、半導体ウェハーに均一な拡散層を形成することができる。また、ガスの利用効率を上げることができる。 Further, according to the impurity diffusing device according to the eighth aspect of the present invention, the gas containing impurities can be once retained by the gas shielding plate and then led to the inlet or the outlet of the resistance rectifying plate through the notch. . Thus, impurity diffusion can be started almost simultaneously for all the semiconductor wafers without being affected by the distance between the gas inlet and the gas outlet, so that a uniform diffusion layer can be formed on the semiconductor wafer. Moreover, the utilization efficiency of gas can be raised.
そして、本発明の請求項9にかかる不純物拡散装置によれば、不純物を含有するガスは、抵抗整流板の間に設置された各半導体ウェハーの間を均一に流れるので、半導体ウェハーに均一な拡散層を形成することができるようになる。 According to the impurity diffusion device of claim 9 of the present invention, the gas containing impurities flows uniformly between the semiconductor wafers installed between the resistance rectifying plates, so that a uniform diffusion layer is formed on the semiconductor wafer. Can be formed.
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づき詳細に説明する。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
図1に本発明にかかる不純物拡散装置の一実施形態例を示す。(a)は斜視図であり、(b)は(a)のX−X方向から見た断面構造図、(c)は(a)のY−Y方向から見た断面構造図である。 FIG. 1 shows an embodiment of an impurity diffusion apparatus according to the present invention. (A) is a perspective view, (b) is a cross-sectional structure diagram viewed from the XX direction of (a), and (c) is a cross-sectional structure diagram viewed from the Y-Y direction of (a).
図において1はプロセスチューブ、1aはガス導入口、1bはガス排気口、3はボート、4は排気口側ガス遮蔽板、5は導入口側ガス遮蔽板、6は第1の抵抗整流板である下流側抵抗整流板、7は第2の抵抗整流板である上流側抵抗整流板を示す。
In the figure, 1 is a process tube, 1a is a gas introduction port, 1b is a gas exhaust port, 3 is a boat, 4 is an exhaust side gas shielding plate, 5 is an introduction side gas shielding plate, and 6 is a first resistance rectifying plate. A certain downstream
横型のプロセスチューブ1は、一端にガス導入口1aを、他端側にガス排気口1bを有し、ヒーター(不図示)によって、高温に加熱されている。そして、ガス導入口1aから不純物を含むガスを導入することにより、プロセスチューブ1の内部に収容されたボート3に積載された半導体ウェハー2に不純物を拡散させることができる。
The
本発明の不純物拡散装置は、ガス排気口1bと半導体ウェハー2の間に、プロセスチューブ1の長手方向に対してほぼ垂直に配置された排気口側ガス遮蔽板4、ガス導入口1aと半導体ウェハー2の間に、プロセスチューブ1の長手方向に対してほぼ垂直に配置された導入口側ガス遮蔽板5を有している。これらの排気口側ガス遮蔽板4と導入口側ガス遮蔽板5には、それぞれ外周端部に切欠部4a、切欠部5aが設けられている。
The impurity diffusing apparatus of the present invention includes an exhaust port side
そして、半導体ウェハー2を積載したボート3とプロセスチューブ1の内壁との間に、下流側抵抗整流板6(第1の抵抗整流板)と上流側抵抗整流板7(第2の抵抗整流板)が設けられている。これらの抵抗整流板は、いずれも複数の孔を有する板状の形状を有しており、ボート3を両側から挟み込むようにプロセスチューブ1の長手方向に配置されている。このとき、図1(b)、図1(c)に示すように、排気口側ガス遮蔽板4は、その外周端部の切欠部4aを下流側抵抗整流板6に対応させて配置され、導入口側ガス遮蔽板5は、その外周端部の切欠部5aを上流側抵抗整流板7に対応させて配置されている。
A downstream resistance rectifying plate 6 (first resistance rectifying plate) and an upstream resistance rectifying plate 7 (second resistance rectifying plate) are provided between the
次に、図2に、本発明にかかる不純物拡散装置にガスを導入した際の流れ図を示す。 Next, FIG. 2 shows a flowchart when gas is introduced into the impurity diffusion device according to the present invention.
不純物をプロセスチューブ1内に運ぶキャリアガスとしては、通常、窒素と酸素が用いられる。例えば、半導体ウェハー2にリンを拡散させる場合、液体のPOCl3を窒素ガスでバブリングしてPOCl3を気化させて窒素ガスおよび酸素ガスとともにプロセスチューブ1内に導入する。またボロンを拡散させる場合には液体のBBr3上に窒素ガスを流して窒素ガスおよび酸素ガスとともにプロセスチューブ1内に導入する。
Nitrogen and oxygen are usually used as a carrier gas for carrying impurities into the
ガス導入口1aから導入されたガスは、矢印A方向に流れ、導入口側ガス遮蔽板5に遮蔽されていったん滞留する。その後、切欠部5aを経由して矢印Bに示すように上流側抵抗整流板7の上部に流れ込み、排気口側ガス遮蔽板4によって遮蔽される。この上流側抵抗整流板7の上部空間に滞留し一定の圧力に達すれば、上流側抵抗整流板7に形成した開口部を通して半導体ウェハー2の方へ上部から矢印C方向に均一に流れ出る。さらに半導体ウェハー2の隙間を流れたガスは、下流側抵抗整流板6を抜けて、その下部に到達する。ここで、プロセスチューブ1のガス導入口1a側は導入口側ガス遮蔽板5によって遮蔽されているので、ガスは矢印D方向に流れ、排気口側ガス遮蔽板4に設けられた切欠部4aを経由してガス排気口1bより外部へ排出される。
The gas introduced from the gas introduction port 1a flows in the direction of arrow A, is shielded by the introduction port side
したがって、ガス導入口1aおよびガス排気口1bとの距離に関わりなく、ボート3に積載された半導体ウェハー2に対して、ガスが全て同時に間隙を流れることになり、全ての半導体ウェハー2について同時に不純物拡散が開始され、半導体ウェハーに均一な拡散層を形成することができる。
Therefore, regardless of the distance between the gas introduction port 1a and the gas exhaust port 1b, all the gas flows through the gap at the same time with respect to the
ここで、下流側抵抗整流板6、上流側抵抗整流板7としては、千鳥または格子状に複数個の貫通穴を形成した多孔板となっている。そして、これらの厚みおよび開口率は、ボート3に積載される半導体ウェハー2の列数に応じて設計されるが、通常は、厚さ5〜20mm、開口率40〜60%程度である。
Here, the downstream
上流側抵抗整流板7は、半導体ウェハー2の上部全面を覆う形でプロセスチューブ1の内壁にできるだけ近づけて配置することが望ましく、下流側抵抗整流板6はボート3の下部全面を覆う形でプロセスチューブ1の内壁にできるだけ近づけて配置することが望ましい。さらに、上流側抵抗整流板7と下流側抵抗整流板6は、それぞれの端面と、導入口側ガス遮蔽板5および排気口側ガス遮蔽板4の隙間を極力小さくなるように設置することが望ましい。
The upstream
また、導入口側ガス遮蔽板5、排気口側ガス遮蔽板4としては、プロセスチューブ1の内断面形状と相似した形状を有することが望ましい。また、切欠部4a、5aを設ける場合は、これらの切欠部からのガスの流入、流出を促進させるため、プロセスチューブ1の内壁にできるだけ近づけて配置することが望ましい。
Further, it is desirable that the inlet side
図3に、排気口側ガス遮蔽板4と導入口側ガス遮蔽板5の各々に切欠部4a、5aを設けた場合の組合せについて説明する。図はプロセスチューブ1の長手方向からこれらの遮蔽板4、5とこれらをプロセスチューブ1の長手方向に重ね合わせて投影したときの投影形状8を示す。図3(a)は、図1および図2の例を示す。また、図3(b)および図3(c)は導入口側ガス遮蔽板5については、図3(a)と同じとし、排気口側ガス遮蔽板4を回転させた時を示す。
FIG. 3 illustrates a combination in the case where notches 4a and 5a are provided in the exhaust port side
図3(a)と図3(b)は、排気口側ガス遮蔽板4と導入口側ガス遮蔽板5の投影形状8に隙間が存在していない場合であり、このとき、切欠部4aおよび切欠部5aの間でガスがうねりながら流れるため、これらの遮蔽板4、5によって挟まれた領域内を不純物を含んだガスが十分に拡散され、半導体ウェハーに均一な拡散層を形成することができるようになる。特に、図3(a)に示したように、遮蔽板4、5の切欠部4a、5aを、プロセスチューブ1の中心軸に対してほぼ対称の位置に配置したときに、上述のガスの拡散の効果が最も顕著に得られるので、より好ましい。
3 (a) and 3 (b) show a case where there is no gap in the projected
それに対して、図3(c)に示す投影形状8に隙間部8aが存在している場合は、遮蔽板4、5にそれぞれ設けられた切欠部4a、5aを通して、不純物を含んだガスがそのままストレートに流れようとするため、ガス拡散が促進されない。
On the other hand, when the gap 8a is present in the
また、ガス遮蔽板を抵抗整流板と組み合わせて用いるときに、これらの切欠部を抵抗整流板の位置に対応させて配置することは上述したとおりであるが、このとき、図1(b)、図1(c)に示したように、ガス導入口1aから流入したガスが、導入口側ガス遮蔽板5の切欠部5aを通して流入して上流側抵抗整流板7の入口側に導かれるように配置し、また、下流側抵抗整流板6の出口側から流出したガスが、排気口側ガス遮蔽板4の切欠部4aを通してガス排気口1bから流出するように配置することが望ましい。このように配置することにより、ガスを無駄なく効率的に利用することができるからである。
Further, when the gas shielding plate is used in combination with the resistance rectifying plate, it is as described above that the notch portions are arranged corresponding to the position of the resistance rectifying plate, but at this time, FIG. As shown in FIG. 1 (c), the gas flowing in from the gas inlet 1 a flows through the notch 5 a of the inlet-side
なお、図1および図2に示した例では、導入口側ガス遮蔽板5の切欠部5aを上部側とし、排気口側ガス遮蔽板4の切欠部4aを下部側に配置した例によって示しているが、次のような理由からこのように配置することが望ましい。
In the example shown in FIGS. 1 and 2, the cutout portion 5a of the inlet port side
上述のように、不純物をプロセスチューブ1内に運ぶキャリアガスとしては、通常、窒素と酸素が用いられるが、これらのキャリアガスによって運ばれる、リンやボロンは液体のPOCl3やBBr3の蒸気であって、比重が大きいため、プロセスチューブ1の下側に溜まりやすくなる。これによって半導体ウェハー2の面内に拡散の不均一が発生するという問題があった。そこで図1に示したように、導入口側ガス遮蔽板5の切欠部5aを上部側に、排気口側ガス遮蔽板4の切欠部4a下部側に設ければ、ガス導入口1aから導入された不純物を含むガスは、図5に示すように下流側抵抗整流板6の上部から半導体ウェハー2に向かい流れこみ、下にある上流側抵抗整流板7を通ってガス排気口1bからプロセスチューブ1外へ排気されるという流れを自然に形成することができるため好適である。
As described above, nitrogen and oxygen are usually used as the carrier gas for transporting impurities into the
図4には本発明の不純物拡散装置にかかる他の実施形態を示す。図4(a)は上流側抵抗整流板7、下流側抵抗整流板6、導入口側ガス遮蔽板5を設けない他は図1(a)と同じであり、図4(b)は導入口側ガス遮蔽板5を設けない他は図1(a)と同じである。
FIG. 4 shows another embodiment of the impurity diffusion device of the present invention. 4A is the same as FIG. 1A except that the upstream side
図7に示した従来の不純物拡散装置の場合、不純物を含むガスはガス排気口1bに近付くにつれその流速が早くなる。しかし図4(a)のように排気口側ガス遮蔽板4を設けることにより、排気のスピードを弱めることができるため、半導体ウェハー2がガスに曝されている時間の差を抑制することができ、半導体ウェハー2の拡散の均一性を簡易な方法で向上させることができるようになる。また図4(b)のように、図4(a)に対して上流側抵抗整流板7、下流側抵抗整流板6を追加することにより、ボート3に積載された半導体ウェハー2に対して、ガスがより均一に間隙を流れることになり、半導体ウェハー2により均一な拡散層を形成することができる。
In the case of the conventional impurity diffusion device shown in FIG. 7, the flow rate of the gas containing impurities increases as it approaches the gas exhaust port 1b. However, by providing the exhaust port side
なお、排気手段が強制排気でなく自然排気であった場合もガスの導入口1aから半導体ウェハー2の間を通って流れてきた不純物を含むガスが、排気口側ガス遮蔽板4に当たり押し戻されるため、拡散開始時間の遅い、ガス排気口1b側にある半導体ウェハー2が再度不純物を含むガスに曝されることになる。よって半導体ウェハー2の拡散の均一性を簡易な方法で向上させることができるようになる。
Even when the exhaust means is natural exhaust instead of forced exhaust, the gas containing impurities flowing between the
図5には本発明の不純物拡散装置にかかるさらに他の実施形態であり、ガス遮蔽板に切欠部を設けない場合を示す。図5(a)は排気口側ガス遮蔽板4を設けた例を示す斜視図であり、図5(b)は(a)の場合におけるガスの流れを示す。
FIG. 5 shows still another embodiment of the impurity diffusion apparatus according to the present invention, and shows a case where the gas shielding plate is not provided with a notch. FIG. 5A is a perspective view showing an example in which the exhaust port side
図5(a)に示すように、ガス遮蔽板に切欠部を設けない場合、そのガス遮蔽板の外周端縁がプロセスチューブ1の内壁と接触しないように配置することが望ましい。このようにすれば、図5(b)に示すように、半導体ウェハー2の領域を通過したガスが、一方向に集中することがなく、プロセスチューブ1の壁面側のあらゆる方向から抜けて下流側へと向かうようになり、半導体ウェハー2の拡散の面内均一性を適切に確保することができるからである。
As shown in FIG. 5A, when the gas shielding plate is not provided with a notch, it is desirable that the outer peripheral edge of the gas shielding plate is not in contact with the inner wall of the
なお、本発明の実施形態は上述の例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることはもちろんである。 It should be noted that the embodiment of the present invention is not limited to the above-described example, and it is needless to say that various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
例えば、上述の説明では、いずれもガス遮蔽板がプロセスチューブ1の長手方向に対して略垂直に配置された例によって説明したが、これに限るものではなく、斜めに配置しても構わない。図6には、ガス遮蔽板を斜めに配置した本発明の不純物拡散装置にかかるさらに他の実施形態の斜視図を示す。この例では、排気口側ガス遮蔽板4と導入口側ガス遮蔽板5に対して、切欠部を設けていないが、それぞれを斜めに配置しているが、斜めに配置することによって、プロセスチューブ1の内壁との間に隙間を設けることができ、この隙間が図1における切欠部と同様の作用効果を奏し、上述の本発明の効果を良好に奏することができるのである。なお、これらのガス遮蔽板をプロセスチューブ1の長手方向に重ね合わせて投影したときの投影形状には隙間ができないように配置されており、本発明の請求項6に記載された効果をも奏する構成となっている。
For example, in the above description, the gas shielding plate has been described as an example in which the gas shielding plate is disposed substantially perpendicular to the longitudinal direction of the
例えば、図1に示した例では、導入口側ガス遮蔽板5の切欠部5aを上部側とし、排気口側ガス遮蔽板4の切欠部4aを下部側に配置した例によって示したが、これらが逆であっても良い。
For example, in the example shown in FIG. 1, the notch 5 a of the inlet side
また、ボート3に搭載されたすべての半導体ウェハー2から、プロセスチューブ1の長手方向に向かい引いた水平線はすべて排気口側ガス遮蔽板4に当たるようにすることが望ましい。このようにすることにより、ガス排気口1b近くのガス流れの乱れの影響を、半導体ウェハー2に与えることがなくなるとともに、排気口側ガス遮蔽板4に当たって反射したガスを確実に半導体ウェハー2に向けて戻すことができるようになる。
Further, it is desirable that all horizontal lines drawn in the longitudinal direction of the
また、ボート3に搭載されたすべての半導体ウェハー2から、ガス導入口1aとを結ぶ直線は、導入口側ガス遮蔽板5に当たるようにすることが望ましい。このようにすることによって、ガス導入口1aから導入されたガスが、半導体ウェハー2に直接当たることを防ぐことができるようになるとともに、不純物を含んだガスが一度、導入口側ガス遮蔽板5に当たった直後に半導体ウェハー2にあたることを防止することができるため、さらに有効に不純物を含んだガスをプロセスチューブ1内に拡散させることができる。よって、半導体ウェハー2の拡散の均一性を簡易な方法で向上させることができるようになる。
Further, it is desirable that a straight line connecting all the
また、上述の実施形態に示した図において、排気口側ガス遮蔽板4および導入口側ガス遮蔽板5を、完全な面で記載したが、これに限定されるものではなく、ガスの流量や装置の大きさに応じて、パンチングプレートなどの複数の穴を有するガス遮蔽板を用いても構わない。例えば、横型のプロセスチューブ1の長手方向の長さが大きい大型の装置を使用する場合、通常、装置内の下流側にもガスが到達するようにガスの流量を多くする。このときに、例えば、導入口側ガス遮蔽板5が完全な面構造であれば、ガス遮蔽板にかかる圧力が大きくなり、割れの原因となる。このような場合、複数の穴を有するガス遮蔽板を用いれば、ガスを遮蔽する効果を保ちながら、装置内の拡散の均一性を向上させることができる。
Moreover, in the figure shown in the above-mentioned embodiment, although the exhaust port side
また、導入口側ガス遮蔽板5とプロセスチューブの内壁との間を流れるガスの流速が早くなりすぎてしまい、導入口側ガス遮蔽板5に近い半導体ウェハー2に対して不純物が拡散されにくいという現象が発生することがあった。このような場合においても、複数の穴を有するガス遮蔽板を用いれば、ガス遮蔽板にかかる圧力を下げることができるとともに、例えば、上方のみに複数の穴をあけておいて、上方から下方へのガスの流れを形成するといったことも可能となる。
Further, the flow rate of the gas flowing between the inlet side
1:プロセスチューブ
1a:ガス導入口
1b:ガス排気口
2:半導体ウェハー
3:ボート
4:排気口側ガス遮蔽板
4a:切欠部
5:導入口側ガス遮蔽板
5a:切欠部
6:下流側抵抗整流板
7:上流側抵抗整流板
8:投影形状
8a:隙間部
1: Process tube 1a: Gas introduction port 1b: Gas exhaust port 2: Semiconductor wafer 3: Boat 4: Exhaust port side gas shielding plate 4a: Notch portion 5: Inlet port side gas shielding plate 5a: Notch portion 6: Downstream resistance Rectifying plate 7: upstream resistance rectifying plate 8: projected shape 8a: gap
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