JP2012069738A

JP2012069738A - 半導体素子の製造方法

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Publication number: JP2012069738A
Application number: JP2010213300A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Zushi; 洋一圖師; Nobuhiro Terada; 信広寺田
Original assignee: Lapis Semiconductor Co Ltd
Current assignee: Lapis Semiconductor Co Ltd
Priority date: 2010-09-24
Filing date: 2010-09-24
Publication date: 2012-04-05
Anticipated expiration: 2030-09-24
Also published as: JP5924856B2

Abstract

【課題】意図しない製品特性のバラツキを抑制することができる半導体素子の製造方法を提供する。
【解決手段】半導体素子の製造方法は、不純物拡散炉内において、炉奥から炉口に向けて並ぶ複数の半導体ウェハチャージ位置Ｐ０〜Ｐ１２に、製品ウェハ１１１〜１２２又はダミーウェハ１１０を配置するステップと、製品ウェハ１１１〜１２２及びダミーウェハ１１０が配置された横型拡散炉内において不純物ガスを流すステップとを有し、複数の製品ウェハの全て又は一部と少なくとも１つのダミーウェハとから成る複数の半導体ウェハをウェハグループとし、半導体ウェハの炉奥を向く面をおもて面とし、半導体ウェハの炉口を向く面を裏面としたときに、共通のウェハグループ内の複数の製品ウェハ１１１〜１２２のおもて面に対向する隣接する半導体ウェハの裏面は、同じ構造の面である。
【選択図】図４

Description

本発明は、半導体素子の製造方法に関し、特に、不純物拡散処理工程に関する。

従来、横型拡散炉を用いて半導体ウェハ（半導体基板）に不純物を拡散させる方法が種々提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。図１は、従来の半導体素子の製造方法の不純物拡散処理工程における横型拡散炉内の半導体ウェハ配置の一例を示す図である。横型拡散炉の石英管１内の炉奥側（図１の左側）には石英バッファ２が配置されており、石英管１内の炉口側（図１の右側）にはウェハボート３上のチャージ位置に複数の半導体ウェハが通常は等間隔で配置されている。図１の例では、石英管１内のガス雰囲気及び熱分布を安定させるため、炉奥側のチャージ位置Ｐ０にダミーウェハ（製品として使用しない半導体ウェハ）１０を配置し、炉口側のチャージ位置Ｐ１２にダミーウェハ２２を配置し、ダミーウェハ１０とダミーウェハ２２との間のチャージ位置Ｐ１〜Ｐ１１には製品ウェハ（製品として使用する半導体ウェハ）１１〜２１を配置している。ダミーウェハ１０及び２２は、外面全域（おもて面及び裏面の両方）が酸化された面（酸化シリコン面）であり、製品ウェハ１１〜２１のそれぞれは、炉奥を向く面（おもて面）が酸化された面（酸化シリコン面）であり、炉口を向く面（裏面）が酸化されていない面（シリコン面）である。また、図１において、矢印４は、炉奥から炉口に向かう不純物ガスの流れを示す。

図２は、図１の半導体ウェハ配置により不純物拡散処理が施された半導体ウェハのおもて面（炉奥を向く面）の不純物拡散量の測定結果を示す図である。図２において、横軸は、半導体ウェハ１０〜２２のチャージ位置Ｐ０〜Ｐ１２を示し、縦軸は、不純物拡散処理が施された半導体ウェハ１１〜２１のおもて面の不純物拡散量（不純物拡散層の不純物拡散量に対応する抵抗値Ｐ^＋ＲＥＳ［Ω］）を示す。図２において丸で囲われたチャージ位置Ｐ１の製品ウェハ１１についての測定結果から分るように、炉奥側のチャージ位置Ｐ０のダミーウェハ１０に最も近いチャージ位置Ｐ１に配置された製品ウェハ１１のおもて面の抵抗値のみが、他の製品ウェハ１２〜２１のおもて面の抵抗値よりも低くなる事象が発生した。

特開平０５−０９０１８８号公報特開２００３−２３４３０２号公報

上述したように、上記従来の不純物拡散処理工程では、ダミーウェハに最も近いチャージ位置に配置された製品ウェハのおもて面の抵抗値が、他の製品ウェハのおもて面の抵抗値よりも低くなる事象が発生し、その結果、同じ処理バッチで不純物拡散処理が施された複数の製品ウェハ間で、不純物拡散濃度にバラツキが生じ、意図しない製品特性（抵抗値）のバラツキが発生するという問題がある。

そこで、本発明は、上記従来技術の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、同じ処理バッチで不純物拡散処理が施された複数の製品ウェハ間で、意図しない製品特性のバラツキを抑制することができる半導体素子の製造方法を提供することにある。

本発明の一態様に係る半導体素子の製造方法は、不純物拡散炉内において、前記不純物拡散炉の炉奥から炉口に向けて並ぶ複数の半導体ウェハチャージ位置に、製品として使用する半導体ウェハである製品ウェハ又は製品として使用しない半導体ウェハであるダミーウェハを配置するステップと、前記複数の半導体ウェハチャージ位置に前記半導体ウェハ及び前記ダミーウェハが配置された前記不純物拡散炉内において、前記炉奥から前記炉口に向けて不純物ガスを流すステップとを有し、前記複数の製品ウェハの全て又は一部と少なくとも１つの前記ダミーウェハとから成る複数の半導体ウェハをウェハグループとし、前記半導体ウェハの炉奥を向く面をおもて面とし、前記半導体ウェハの炉口を向く面を裏面としたときに、共通の前記ウェハグループ内の前記複数の製品ウェハのおもて面に対向する隣接する半導体ウェハの裏面は、同じ構造の面であることを特徴とする。

本発明によれば、同じ処理バッチで不純物拡散処理が施された複数の製品ウェハ間で、意図しない製品特性のバラツキを抑制することができるという効果がある。

従来の半導体素子の製造方法の不純物拡散処理工程における横型拡散炉内の半導体ウェハ配置の一例を示す図である。図１の半導体ウェハ配置により不純物拡散処理が施された半導体ウェハのおもて面（炉奥を向く面）の不純物拡散量の測定結果を示す図である。第１〜第４の実施形態に係る半導体素子の製造方法の不純物拡散処理工程を実施する横型拡散炉の構成を概略的に示す図である。第１の実施形態に係る半導体素子の製造方法の不純物拡散処理工程における横型拡散炉内の半導体ウェハ配置の一例を示す図である。図４の半導体ウェハ配置により不純物拡散処理が施された半導体ウェハのおもて面（炉奥を向く面）の不純物拡散量の測定結果を示す図である。第２の実施形態に係る半導体素子の製造方法の不純物拡散処理工程における横型拡散炉内の半導体ウェハ配置の一例を示す図である。図６の半導体ウェハ配置により不純物拡散処理が施された半導体ウェハのおもて面（炉奥を向く面）の不純物拡散量の測定結果を示す図である。第３の実施形態に係る半導体素子の製造方法の不純物拡散処理工程における横型拡散炉内の半導体ウェハ配置の一例を示す図である。図８の半導体ウェハ配置により不純物拡散処理が施された半導体ウェハのおもて面（炉奥を向く面）の不純物拡散量の測定結果を示す図である。第４の実施形態に係る半導体素子の製造方法の不純物拡散処理工程における横型拡散炉内の半導体ウェハ配置の一例を示す図である。図１０の半導体ウェハ配置により不純物拡散処理が施された半導体ウェハのおもて面（炉奥を向く面）の不純物拡散量の測定結果を示す図である。

図１を用いて説明した従来の不純物拡散処理工程では、ダミーウェハ１０に最も近いチャージ位置に配置された製品ウェハ１１のおもて面の抵抗値が、他の製品ウェハ１２〜２１のおもて面の抵抗値よりも低くなる事象が発生し、その結果、同じ処理バッチで不純物拡散処理が施された複数の製品ウェハ間（具体的には、製品ウェハ１１と製品ウェハ１２〜２１との間）で、不純物拡散濃度にバラツキが生じ、意図しない製品特性（抵抗値）のバラツキが発生した。本願の発明者は、この理由を以下のように推定し、実験により推定の確かさを確認した。具体的に言えば、本願の発明者は、図１において、製品ウェハ１１〜２０の裏面は半導体面（シリコン面）であるが、ダミーウェハ１０の外面全域が酸化膜で覆われた面（酸化シリコン面）であり、製品ウェハ１１のおもて面の不純物拡散量に大きな影響を与えるダミーウェハ１０の裏面による不純物消化率と、他の製品ウェハ１２〜２１のおもて面の不純物拡散量に大きな影響を与える製品ウェハ１１〜２０の裏面による不純物消化率とが、異なるためであると推定し、この課題を解決する半導体素子の製造方法を発明した。

以下の第１〜第４の実施形態に係る半導体素子の製造方法は、不純物拡散炉としての横型拡散炉において、炉奥から炉口に向けて並ぶ複数の半導体ウェハチャージ位置（設置位置）に、製品として使用する半導体ウェハである製品ウェハ又は製品として使用しない半導体ウェハであるダミーウェハを配置するステップと、複数の半導体ウェハチャージ位置に半導体ウェハ及びダミーウェハが配置された横型拡散炉内において、炉奥から炉口に向けて不純物ガスを流すステップとを有する。そして、複数の製品ウェハの全て又は一部と少なくとも１つのダミーウェハとから成る複数の半導体ウェハを「ウェハグループ」としたときに、同じウェハグループ内の複数の製品ウェハ（例えば、後述する図４の符号１１１〜１２２の半導体ウェハ）のおもて面（炉奥を向く面）に対向する、複数の隣接する半導体ウェハ（例えば、後述する図４の符号１１０〜１２１の半導体ウェハ）の裏面（炉口を向く面）が、同じ構造の面となるようにした。具体的に言えば、同じ構造の面は、第１の実施形態ではシリコン面であり、第２の実施形態では酸化シリコン面であり、第３及び第４の実施形態ではシリコン面又は酸化シリコン面である。

図３は、以下に説明する第１〜第４の実施形態に係る半導体素子の製造方法の不純物拡散処理工程を実施する不純物拡散炉としての横型拡散炉の構成を概略的に示す図である。図３に示されるように、横型拡散炉は、石英管１と、石英管１の炉奥側（図３の左側）に配置されたガス導入部５及び６と、石英管１内の炉奥側に配置された板状の石英バッファ２と、石英管１内の炉口側（図３の右側）に出し入れ可能に配置されたウェハボート３と、石英管１の炉口側に配置され、排気口７ａを持つバッファ部７と、バッファ部７内に配置されたシャッタ８とを有している。ガス導入部５からは、例えば、流量１２０００［ｃｃ／ｍｉｎ］のＮ_２（窒素）ガスと、流量２５００［ｃｃ／ｍｉｎ］のＢＣｌ_３（三塩化ホウ素）ガスとが導入される。また、ガス導入部６からは、例えば、流量３００［ｃｃ／ｍｉｎ］のＯ_２（酸素）ガスが導入される。ただし、不純物拡散炉の構成は、図３の例に限定されない。また、導入ガスの流量及び成分は、上記例に限定されない。

〈第１の実施形態〉
図４は、第１の実施形態に係る半導体素子の製造方法の不純物拡散処理工程における横型拡散炉内の半導体ウェハ配置の一例を示す図である。図４に示されるように、第１の実施形態に係る半導体素子の製造方法においては、横型拡散炉の石英管１内において、炉奥から炉口に向けて並ぶ複数の半導体ウェハチャージ位置（設置位置）に、製品ウェハ又はダミーウェハを配置し、複数のチャージ位置に半導体ウェハ及びダミーウェハが配置された横型拡散炉の石英管１内において、炉奥から炉口に向けて不純物ガス４を流す。第１の実施形態に係る半導体素子の製造方法においては、チャージ位置に配置された全ての製品ウェハを同じ特性にする（すなわち、ウェハグループの数は１個である）。図４の例では、ウェハグループは、複数の製品ウェハ１１１〜１２２と、ダミーウェハ１１０とを含む。図４には示していないが、図１のダミーウェハ２２と同様に、不純物ガスの分布や温度条件をより適切にするために、最も炉口側のチャージ位置にダミーウェハ（図１の符号２２と同様）を配置することが望ましい。この炉口側のダミーウェハは、外面全域を酸化膜（酸化シリコン）で覆う膜付きダミーウェハとすることができる。

具体的にいえば、横型拡散炉の石英管１内において、最も炉奥の製品ウェハ１１１に隣接するダミーウェハ１１０をベア（Ｂａｒｅ）Ｓｉウェハとする。なお、製品ウェハ１１１〜１２２をウェハボート３上に設置する際に、不純物を注入したい半導体ウェハのおもて面がガスの流れ方向に対向するように（すなわち、炉奥を向くように）、設置する。

なお、炉奥側のダミーウェハ１１０は、製品ウェハ１１１〜１２２と同様に、処理バッチごとに新しいダミーウェハに交換される。これは、同じダミーウェハを２回以上使用すると、先行する処理バッチでダミーウェハ１１０に注入された不純物が、その後の処理バッチで不純物が拡散される製品ウェハに影響を与え、ダミーウェハ１１０に最も近い製品ウェハのおもて面の拡散抵抗値が所望の値に対して変動するからである。なお、最も炉口側のダミーウェハ１１０が外面全域を酸化膜（酸化シリコン）で覆う膜付きダミーウェハである場合には、必ずしも、この炉口側のダミーウェハを処理バッチごとに交換する必要はない。これは、１回の処理バッチで、全面酸化膜を持つダミーウェハに注入される不純物は僅かだからである。

図５は、図４の半導体ウェハ配置により不純物拡散処理が施された半導体ウェハのおもて面（炉奥を向く面）の不純物拡散量の測定結果を示す図である。図５において、横軸は、半導体ウェハ１１０〜１２２のチャージ位置Ｐ０〜Ｐ１２を示し、縦軸は、不純物拡散処理が施された半導体ウェハ１１１〜１２２のおもて面の不純物拡散量（不純物拡散層の不純物拡散量に対応する抵抗値Ｐ^＋ＲＥＳ［Ω］）を示す。図５の測定結果から分るように、炉奥側のチャージ位置Ｐ０のダミーウェハ１１０に最も近いチャージ位置Ｐ１に配置された製品ウェハ１１１を含む全ての製品ウェハ１１１〜１２２のおもて面の抵抗値はほぼ均一な値となった。この結果は、製品ウェハ１１１〜１２１の裏面だけでなく、ダミーウェハ１１０の裏面側を酸化シリコン面としたことによって、製品ウェハ１１１のおもて面の不純物拡散量に大きな影響を与えるダミーウェハ１１０の裏面による不純物消化率と、他の製品ウェハ１１２〜１２２のおもて面の不純物拡散量に大きな影響を与える製品ウェハ１１１〜１２１の裏面による不純物消化率とを、ほぼ同じ値としたことに因ると考えられる。

以上に説明したように、第１の実施形態に係る半導体素子の製造方法によれば、従来用いていた外面全域を酸化膜としたダミーウェハに代えて、少なくとも裏面をシリコン面とした半導体ウェハ（例えば、ベアＳｉウェハ）を設置することで、ダミーウェハ１１０に最も近いチャージ位置に隣接する製品ウェハ１１１のおもて面の拡散抵抗値を、他の製品ウェハ１１２〜１２２のおもて面の拡散抵抗値とほぼ等しい値にすることができる。その結果、同じ処理バッチで不純物拡散処理が施された複数の製品ウェハ間で、意図しない製品特性のバラツキを抑制することができる。

なお、図４では、最も炉口側のチャージ位置Ｐ１２の半導体ウェハを製品ウェハとした場合を説明したが、この半導体ウェハを図１の場合と同様に、外面全域を酸化シリコン面とした酸化膜付きダミーウェハとしてもよい。なお、最も炉口側のチャージ位置Ｐ１２に配置されるダミーウェハは、必ずしも処理バッチごとに新しいダミーウェハに交換する必要はない。これは、炉口側のダミーウェハは、全面酸化膜のダミーウェハであり、製品ウェハのおもて面に対向しておらず、製品ウェハのおもて面の拡散抵抗値に与える影響が小さいからである。炉奥は、ロット毎に交換し、炉口は未交換とすることによって、コスト上昇を最小限にしつつ、抵抗値の均一化を実現できる。

〈第２の実施形態〉
図６は、第２の実施形態に係る半導体素子の製造方法の不純物拡散処理工程における横型拡散炉内の半導体ウェハ配置の一例を示す図である。図６に示されるように、第２の実施形態に係る半導体素子の製造方法においては、横型拡散炉の石英管１内において、炉奥から炉口に向けて並ぶ複数の半導体ウェハチャージ位置（設置位置）に、ダミーウェハ２１０，２１２，２１４，２１６，２１８，２２０，２２２と製品ウェハ２１１，２１３，２１５，２１７，２１９，２２１，２２３とを交互に配置している。このように、ダミーウェハと製品ウェハとが配置された横型拡散炉の石英管１内において、炉奥から炉口に向けて不純物ガス４を流す。第２の実施形態に係る半導体素子の製造方法においては、同じ特性の複数の製品ウェハを製造するための複数の製品ウェハ２１１，２１３，２１５，２１７，２１９，２２１と、ダミーウェハ２１０，２１２，２１４，２１６，２１８，２２０，２２２とを含むウェハグループは、１つである。このウェハグループにおいて、複数の製品ウェハ２１１，２１３，２１５，２１７，２１９，２２１のおもて面（半導体ウェハの炉奥を向く面）に対向する隣接するダミーウェハ２１０，２１２，２１４，２１６，２１８，２２０，２２２の裏面（半導体ウェハの炉口を向く面）が、同じ構造の面とした。第２の実施形態においては、ダミーウェハ２１０，２１２，２１４，２１６，２１８，２２０，２２２は、外面全域を酸化膜（酸化シリコン）とした酸化膜付き半導体ウェハである。

図７は、図６の半導体ウェハ配置により不純物拡散処理が施された半導体ウェハのおもて面（炉奥を向く面）の不純物拡散量の測定結果を示す図である。図７において、横軸は、半導体ウェハ２１０〜２２２のチャージ位置Ｐ０〜Ｐ１２を示し、縦軸は、不純物拡散処理が施された製品ウェハ２１１，２１３，２１５，２１７，２１９，２２１のおもて面の不純物拡散量（不純物拡散層の不純物拡散量に対応する抵抗値Ｐ^＋ＲＥＳ［Ω］）を示す。図７の測定結果から分るように、ダミーウェハ２１０，２１２，２１４，２１６，２１８，２２０，２２２と製品ウェハ２１１，２１３，２１５，２１７，２１９，２２１とを交互に配置しているので、製品ウェハ２１１，２１３，２１５，２１７，２１９，２２１のおもて面の抵抗値はほぼ均一な値となった。この結果は、製品ウェハ２１１，２１３，２１５，２１７，２１９，２２１のおもて面の不純物拡散量に大きな影響を与えるダミーウェハ２１０，２１２，２１４，２１６，２１８，２２０の裏面による不純物消化率をほぼ同じ値としたことに因ると考えられる。

以上に説明したように、第２の実施形態に係る半導体素子の製造方法によれば、製品ウェハ２１１，２１３，２１５，２１７，２１９，２２１のおもて面の拡散抵抗値をほぼ等しい値にすることができる。その結果、同じ処理バッチで不純物拡散処理が施された複数の製品ウェハ間で、意図しない製品特性のバラツキを抑制することができる。

〈第３の実施形態〉
図８は、第３の実施形態に係る半導体素子の製造方法の不純物拡散処理工程における横型拡散炉内の半導体ウェハ配置の一例を示す図である。図８に示されるように、第３の実施形態に係る半導体素子の製造方法においては、横型拡散炉内において、炉奥から炉口に向けて並ぶ複数の半導体ウェハチャージ位置（設置位置）を、第１のウェハグループ３０１が設置される領域と、第２のウェハグループ３０２が設置される領域とに区分し、それぞれのグループにおいて、ダミーウェハと製品ウェハの配列方法を変えている。

具体的にいえば、第１のウェハグループ３０１においては、第２の実施形態の場合と同様に、外面全域を酸化膜とした酸化膜付きのダミーウェハ３１０，３１２，３１４と製品ウェハ３１１，３１３，３１５とを交互に配置している。また、第２のウェハグループ３０２においては、第１の実施形態の場合と同様に、第２のウェハグループ３０２内で最も炉奥側のチャージ位置Ｐ６に酸化膜を持たないベアＳｉのダミーウェハ３１６を配置し、チャージ位置Ｐ７〜Ｐ１２に製品ウェハ３１７〜３２２を順に配置している。なお、製品ウェハ３２２の炉口側に図１と同様にダミーウェハを配置することが望ましい。このように、ダミーウェハと製品ウェハとが配置された横型拡散炉の石英管１において、炉奥から炉口に向けて不純物ガス４を流す。

図９は、図８の半導体ウェハ配置により不純物拡散処理が施された半導体ウェハのおもて面（炉奥を向く面）の不純物拡散量の測定結果を示す図である。図９において、横軸は、半導体ウェハ３１０〜３２２のチャージ位置Ｐ０〜Ｐ１２を示し、縦軸は、不純物拡散処理が施された製品ウェハ３１１，３１３，３１５，３１７〜３２２のおもて面の不純物拡散量（不純物拡散層の不純物拡散量に対応する抵抗値Ｐ^＋ＲＥＳ［Ω］）を示す。図９の測定結果から分るように、第１のウェハグループ３０１においては、ダミーウェハ３１０，３１２，３１４と製品ウェハ３１１，３１３，３１５とを交互に配置しているので、第２の実施形態の場合と同様に、製品ウェハ３１１，３１３，３１５のおもて面の抵抗値はほぼ均一な値となることが確認できた。

また、第２のウェハグループ３０２においては、図９の測定結果から分るように、第１の実施形態の場合と同様に、炉奥側のチャージ位置Ｐ６のダミーウェハ３１６に最も近いチャージ位置Ｐ７に配置された製品ウェハ３１７を含む全ての製品ウェハ３１７〜３２２のおもて面の抵抗値はほぼ均一な値となることが確認できた。

以上に説明したように、第３の実施形態に係る半導体素子の製造方法によれば、第１のウェハグループ３０１内において製品ウェハのおもて面の拡散抵抗値をほぼ等しい値にでき、第２のウェハグループ３０２内において製品ウェハのおもて面の拡散抵抗値をほぼ等しい値にできる。その結果、同じ処理バッチで不純物拡散処理が施された同じウェハグループ内の複数の製品ウェハ間で、意図しない製品特性のバラツキを抑制することができる。

また、第３の実施形態に係る半導体素子の製造方法よれば、１回のバッチ処理によって、２種類の拡散抵抗値の製品ウェハを加工することができ、処理回数を低減することができ、製造時間の短縮及びコスト削減を実現できる。

〈第４の実施形態〉
図１０は、第４の実施形態に係る半導体素子の製造方法の不純物拡散処理工程における横型拡散炉の石英管１の半導体ウェハ配置の一例を示す図である。図１０に示されるように、第４の実施形態に係る半導体素子の製造方法においては、横型拡散炉の石英管１において、炉奥から炉口に向けて並ぶ複数の半導体ウェハチャージ位置（設置位置）を、第１のウェハグループ４０１が設置される領域と、第２のウェハグループ４０２が設置される領域と、第３のウェハグループ４０３が設置される領域とに区分し、それぞれのグループにおいて、ダミーウェハと製品ウェハの配列方法を変えている。

具体的にいえば、第１のウェハグループ４０１においては、第２の実施形態の場合と同様に、外面全域を酸化膜とした酸化膜付きのダミーウェハ４１０，４１２と製品ウェハ４１１，４１３とを交互に配置している。

また、第２のウェハグループ４０２においては、第２の実施形態の場合と同様に、酸化膜付きのダミーウェハ４１４，４１６と製品ウェハ４１５，４１７とを交互に配置している。ただし、ダミーウェハ４１４，４１６は、外面全域を酸化膜とした酸化膜としておらず、外面に酸化膜のパターンを備えており、シリコン面が部分的に露出している。膜パターン付きダミーウェハのパターンレシオは、０％〜１００％の範囲で調整することで、又は、パターン形状を適切に選択することで、製品ウェハの抵抗値をコントロールすることが可能となる。

また、第３のウェハグループ４０３においては、第１の実施形態の場合と同様に、最も炉奥側のチャージ位置Ｐ８に酸化膜を持たないベアＳｉのダミーウェハ４１８を配置し、チャージ位置Ｐ９〜Ｐ１２に製品ウェハ４１９〜４２２を順に配置している。なお、製品ウェハ４２２の炉口側に図１と同様にダミーウェハを配置することが望ましい。

このように、ダミーウェハと製品ウェハとが配置された横型拡散炉の石英管１において、炉奥から炉口に向けて不純物ガス４を流す。

図１１は、図１０の半導体ウェハ配置により不純物拡散処理が施された半導体ウェハのおもて面（炉奥を向く面）の不純物拡散量の測定結果を示す図である。図１１において、横軸は、半導体ウェハ４１０〜４２２のチャージ位置Ｐ０〜Ｐ１２を示し、縦軸は、不純物拡散処理が施された製品ウェハ４１１，４１３，４１５，４１７，４１９〜４２２のおもて面の不純物拡散量（不純物拡散層の不純物拡散量に対応する抵抗値Ｐ^＋ＲＥＳ［Ω］）を示す。図１１の測定結果から分るように、第１のウェハグループ４０１においては、ダミーウェハ４１０，４１２と製品ウェハ４１１，４１３とを交互に配置しているので、第２の実施形態の場合と同様に、製品ウェハ４１１，４１３のおもて面の抵抗値はほぼ均一な値となった。

また、第２のウェハグループ４０２においては、図１１の測定結果から分るように、ダミーウェハ４１４，４１６と製品ウェハ４１５，４１７とを交互に配置しているので、第２の実施形態の場合と同様に、製品ウェハ４１５，４１７のおもて面の抵抗値はほぼ均一な値となった。

また、第３のウェハグループ４０３においては、図１１の測定結果から分るように、第１の実施形態の場合と同様に、炉奥側のチャージ位置Ｐ８のダミーウェハ４１８に最も近いチャージ位置Ｐ９に配置された製品ウェハ４１９を含む全ての製品ウェハ４１９〜４２２のおもて面の抵抗値はほぼ均一な値となった。

以上に説明したように、第４の実施形態に係る半導体素子の製造方法によれば、第１のウェハグループ４０１内において製品ウェハのおもて面の拡散抵抗値をほぼ等しい値にでき、第２のウェハグループ４０２内において製品ウェハのおもて面の拡散抵抗値をほぼ等しい値にでき、第３のウェハグループ３０２内において製品ウェハのおもて面の拡散抵抗値をほぼ等しい値にできる。その結果、同じ処理バッチで不純物拡散処理が施された同じウェハグループ内の複数の製品ウェハ間で、意図しない製品特性のバラツキを抑制することができる。

また、第４の実施形態に係る半導体素子の製造方法よれば、１回のバッチ処理によって、３種類の拡散抵抗値の製品ウェハを加工することができ、処理回数を低減することができ、処理回数を低減することができ、製造時間の短縮及びコスト削減を実現できる。

なお、第１〜第４の実施形態に係る半導体素子の製造方法は、一例にすぎず、本発明の範囲内で種々の変形が可能である。

１石英管、２石英バッファ、３ウェハボート、５，６ガス導入部、７バッファ部、７ａ排気口、８シャッタ、１１０ダミーウェハ、１１１〜１２２製品ウェハ、２１０，２１２，２１４，２１６，２１８，２２０，２２２ダミーウェハ、２１１，２１３，２１５，２１７，２１９，２２１製品ウェハ、３０１，３０２ウェハグループ、３１０，３１２，３１４ダミーウェハ、３１１，３１３，３１５製品ウェハ、３１６ダミーウェハ、３１７〜３２２製品ウェハ、４０１，４０２，４０３ウェハグループ、４１０，４１２ダミーウェハ、４１１，４１３製品ウェハ、４１４，４１６ダミーウェハ、４１５，４１７製品ウェハ、４１８ダミーウェハ、４１９〜４２２製品ウェハ、Ｐ０〜Ｐ１２チャージ位置。

Claims

不純物拡散炉内において、前記不純物拡散炉の炉奥から炉口に向けて並ぶ複数の半導体ウェハチャージ位置に、製品として使用する半導体ウェハである製品ウェハ又は製品として使用しない半導体ウェハであるダミーウェハを配置するステップと、
前記複数の半導体ウェハチャージ位置に前記半導体ウェハ及び前記ダミーウェハが配置された前記不純物拡散炉内において、前記炉奥から前記炉口に向けて不純物ガスを流すステップとを有し、
前記複数の製品ウェハの全て又は一部と少なくとも１つの前記ダミーウェハとから成る複数の半導体ウェハをウェハグループとし、
前記半導体ウェハの炉奥を向く面をおもて面とし、
前記半導体ウェハの炉口を向く面を裏面としたときに、
共通の前記ウェハグループ内の前記複数の製品ウェハのおもて面に対向する隣接する半導体ウェハの裏面は、同じ構造の面である
ことを特徴とする半導体素子の製造方法。
前記同じ構造の面は、シリコン面であることを特徴とする請求項１に記載の半導体素子の製造方法。
前記ダミーウェハは、前記複数の半導体ウェハチャージ位置の内の最も炉奥側のチャージ位置に配置され、
前記複数の製品ウェハは、前記複数の半導体ウェハチャージ位置の内の、最も炉奥側のチャージ位置以外の複数のチャージ位置に配置される
ことを特徴とする請求項２に記載の半導体素子の製造方法。
前記ダミーウェハは、
前記複数の半導体ウェハチャージ位置の内の最も炉奥側のチャージ位置に配置され、裏面をシリコン面とした第１のダミーウェハと、
前記複数の半導体ウェハチャージ位置の内の最も炉口側のチャージ位置に配置された第２のダミーウェハとを含み、
前記複数の製品ウェハは、前記複数の半導体ウェハチャージ位置の内の、最も炉奥側のチャージ位置及び最も炉口側のチャージ位置の両方の位置以外の複数のチャージ位置に配置される
ことを特徴とする請求項２に記載の半導体素子の製造方法。
前記第２のダミーウェハは、おもて面と裏面の両方を酸化シリコン面としたことを特徴とする請求項４に記載の半導体素子の製造方法。
前記第１のダミーウェハは、１回の不純物拡散処理が終了するごとに交換し、
前記第２のダミーウェハは、複数回の不純物拡散処理に使用する
ことを特徴とする請求項５に記載の半導体素子の製造方法。
前記同じ構造の面は、酸化シリコン面であることを特徴とする請求項１に記載の半導体素子の製造方法。
前記ダミーウェハは、前記複数の半導体ウェハチャージ位置の内の最も炉奥側のチャージ位置から１つ置きに配置された複数の第１のダミーウェハを含み、
前記複数の製品ウェハはそれぞれ、前記複数の第１のダミーウェハの炉口側に隣接して配置される
ことを特徴とする請求項７に記載の半導体素子の製造方法。
前記ウェハグループは、複数のウェハグループを含み、
前記複数のウェハグループのそれぞれは、前記複数の製品ウェハの一部と、少なくとも１つの前記ダミーウェハとを含み、
前記複数のウェハグループの内のそれぞれにおいて、前記複数の製品ウェハのおもて面に対向する隣接する半導体ウェハの裏面は、同じ構造の面である
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体素子の製造方法。
前記複数のウェハグループの内の第１のウェハグループにおいて、前記同じ構造の面は、シリコン面であることを特徴とする請求項１に記載の半導体素子の製造方法。
前記第１のウェハグループにおいて、
前記ダミーウェハは、前記複数の半導体ウェハチャージ位置の内の、前記第１のウェハグループにおいて最も炉奥側のチャージ位置に配置され、
前記複数の製品ウェハは、前記複数の半導体ウェハチャージ位置の内の、前記第１のウェハグループにおいて最も炉奥側のチャージ位置以外の複数のチャージ位置に配置される
ことを特徴とする請求項１０に記載の半導体素子の製造方法。
前記複数のウェハグループの内の第２のウェハグループにおいて、前記同じ構造の面は、酸化シリコン面であることを特徴とする請求項１に記載の半導体素子の製造方法。
前記第２のウェハグループにおいて、
前記ダミーウェハは、前記複数の半導体ウェハチャージ位置の内の最も炉奥側のチャージ位置から１つ置きに配置された複数の第２のダミーウェハを含み、
前記複数の製品ウェハはそれぞれ、前記複数の第２のダミーウェハの炉口側に隣接して配置される
ことを特徴とする請求項１２に記載の半導体素子の製造方法。
前記不純物ガスは、ＢＣｌ_３を含むことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の半導体素子の製造方法。