JP2012119453A - Impurity diffusion apparatus - Google Patents

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Hitoshi Nakamura
仁志 中村
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成人 太田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an impurity diffusion apparatus capable of performing a uniform impurity diffusion on semiconductor element substrates over the whole region in a quartz tube.SOLUTION: The impurity diffusion apparatus includes a quartz tube heated by a heater disposed at an outer peripheral part thereof; a plurality of cage-shaped child boards with which a plurality of semiconductor element substrates, whose surfaces are set parallel to a central axis of the quartz tube, are aligned and vertically arranged at equal spatial intervals in a direction orthogonal to the central axis, and dummy substrates are vertically arranged at equal spatial intervals on the outermost side closer to the substrate surfaces of the plurality of semiconductor element substrates; a parent board with which the plurality of child boards are aligned and mounted in a row at predetermined spatial intervals in the central axis direction, and are transferred into the quartz tube; a diffusion gas generator for generating diffusion gas for diffusing impurity into the semiconductor element substrates; and a diffusion gas inlet tube which is connected to the diffusion gas generator and is extended into the quartz tube, and has openings respectively disposed at axial positions of the plurality of child boards aligned and arranged in the row in the central axis direction.

Description

本発明は、太陽電池を含む半導体素子の製造に用いられる不純物拡散装置に関する。   The present invention relates to an impurity diffusion device used for manufacturing a semiconductor element including a solar cell.

従来、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ヤ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並べて配置可能とするとともに、前記半導体素子基板と同一外径寸法に形成された流路板を、前記半導体素子基板列群における半導体素子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配列可能とした親ボートとを備えた半導体製造工程における不純物拡散装置が開示されている(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, a quartz tube heated by a heater provided on the outer periphery and a liquid diffusion source are bubbled by a source gas, and a source gas containing saturated vapor of the liquid diffusion source is merged with a carrier gas to form a diffusion gas stream. An apparatus for introducing a gas gas flow into the quartz tube from one end thereof, and a semiconductor element substrate with the substrate surface in a fixed orientation and parallel to the central axis of the quartz tube. And a plurality of channel plates formed with the same outer diameter as the semiconductor element substrate can be arranged on the substrate surface side of the semiconductor element substrate in the semiconductor element substrate row group. A half boat provided on the outermost side with a sub boat arranged at the same dimension as the interval, and a main boat that allows a plurality of sub boats to be arranged in the same direction as the central axis. Impurity diffusion apparatus is disclosed in the body production process (for example, see Patent Document 1).

上記の不純物拡散装置では、シリコン基板等の半導体素子基板(特に、太陽電池用基板)を複数並べて縦置きした石英製の子ボートを、ヒータにより加熱される石英チューブ(横型炉)に移送した後、拡散用ガス(不純物を含むガス)を横型炉内に導入し、不純物を半導体素子基板に熱拡散させてpn接合を形成する。   In the above impurity diffusing apparatus, after a quartz child boat in which a plurality of semiconductor element substrates such as silicon substrates (particularly, solar cell substrates) are arranged and arranged vertically is transferred to a quartz tube (horizontal furnace) heated by a heater. Then, a diffusion gas (a gas containing impurities) is introduced into the horizontal furnace, and the impurities are thermally diffused into the semiconductor element substrate to form a pn junction.

不純物熱拡散を行うとき、子ボート内に縦置きされた複数の半導体素子基板は、一定の等間隔で並べられていて、基板〜基板間に流れるガス流量は、ほぼ同じになるが、一番外側の基板表面側は、横型炉と基板間の距離分の間隔が開いていて、他の基板と比較するとガス流量が異なり、不純物拡散の条件が異なってしまい、拡散濃度やシート抵抗がバラつき、半導体素子の特性がバラつく。そこで、半導体素子基板と同一外径寸法に形成された流路板(ダミー基板)を、半導体素子基板の基板表面側の最外側に、等間隔に配置している。   When performing impurity thermal diffusion, a plurality of semiconductor element substrates placed vertically in the sub-boat are arranged at regular intervals, and the gas flow rate between the substrates is almost the same. On the outer substrate surface side, there is an interval corresponding to the distance between the horizontal furnace and the substrate, the gas flow rate is different compared to other substrates, the impurity diffusion conditions are different, the diffusion concentration and sheet resistance vary, The characteristics of semiconductor elements vary. Therefore, flow path plates (dummy substrates) formed with the same outer diameter as the semiconductor element substrate are arranged at equal intervals on the outermost surface of the semiconductor element substrate on the substrate surface side.

特開2001−185502号公報JP 2001-185502 A

しかしながら、上記従来の技術によれば、石英チューブの拡散用ガス導入側と排気側では、ガス分布が不均一になってしまう、という問題がある。具体的には、導入側に近いところでは、導入されたガスが子ボートや半導体素子基板に接触して急速に拡散する。急速に拡散したガスの直後では、不純物の濃度が薄い領域が発生するため、不均一となる。また、排気側近くの子ボートでは、導入側から排気側へ流れるガスに加えて、排気側の扉で塞き止められて滞留しているガスも存在するため、他の子ボートと比較してガスが過剰に供給されることとなる。近年、世界的な太陽電池の増産に伴い、石英チューブ(横型炉)の長さは、益々長くなる傾向にあり、導入側と排気側のガス分布の不均一は更に大きくなる傾向にある。また、子ボート内でもガス分布の不均一が生じている。   However, according to the above conventional technique, there is a problem that the gas distribution becomes non-uniform between the diffusion gas introduction side and the exhaust side of the quartz tube. Specifically, near the introduction side, the introduced gas contacts the child boat or the semiconductor element substrate and diffuses rapidly. Immediately after the rapidly diffusing gas, a region with a low impurity concentration is generated, which is not uniform. In addition, in the child boat near the exhaust side, in addition to the gas flowing from the introduction side to the exhaust side, there is also gas that is blocked and retained by the door on the exhaust side, so compared with other child boats Gas will be supplied excessively. In recent years, with the increase in production of solar cells worldwide, the length of the quartz tube (horizontal furnace) tends to become longer and the unevenness of gas distribution on the introduction side and the exhaust side tends to become even larger. In addition, the gas distribution is uneven in the sub boat.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、石英チューブ(横型炉)内の全域に亘り、半導体素子基板に均一な不純物拡散を行なうことができる不純物拡散装置を得ることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain an impurity diffusion device capable of performing uniform impurity diffusion in a semiconductor element substrate over the entire area in a quartz tube (horizontal furnace). .

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、外周部に配置されたヒータにより加熱される石英チューブと、複数枚の半導体素子基板を、板面を前記石英チューブの中心軸に平行にして、前記中心軸に直交する方向に等間隔に整列させて縦置きすると共に、ダミー基板を前記整列させた複数枚の半導体素子基板の基板表面側の最外側に等間隔に縦置きする複数の籠状の子ボートと、前記複数の子ボートを前記中心軸方向に所定の間隔で一列に整列させて載置し、前記石英チューブ内に移送する親ボートと、前記半導体素子基板に不純物を拡散する拡散用ガスを発生する拡散用ガス発生装置と、前記拡散用ガス発生装置に接続し前記石英チューブ内に延長され、前記中心軸方向に一列に整列して配置された複数の子ボートの夫々の軸方向位置に開口部を有する拡散用ガス導入管と、備えることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention provides a quartz tube heated by a heater disposed on the outer peripheral portion, a plurality of semiconductor element substrates, and a plate surface of the quartz tube as a central axis. The dummy substrate is vertically placed at equal intervals on the outermost side of the substrate surface side of the plurality of aligned semiconductor element substrates, in parallel with each other and in a direction perpendicular to the central axis. A plurality of saddle-shaped child boats, a plurality of child boats arranged in a line at predetermined intervals in the central axis direction, and placed in a row and transferred into the quartz tube, and the semiconductor element substrate A diffusion gas generator for generating a diffusion gas for diffusing impurities, and a plurality of children connected to the diffusion gas generator and extending into the quartz tube and arranged in a line in the central axis direction Each of the boats A diffusion gas inlet pipe having an opening in the direction position, further comprising the features.

本発明によれば、夫々の子ボートに対して均一な拡散用ガスが吹出し、均一な拡散用ガスにより各半導体素子基板に対して不純物拡散が行われ、石英チューブの拡散用ガス導入側と排気側との間で生じていた拡散用ガスの不均一な分布が解消される、という効果を奏する。   According to the present invention, a uniform diffusion gas is blown to each child boat, and impurity diffusion is performed on each semiconductor element substrate by the uniform diffusion gas, and the diffusion gas introduction side and the exhaust of the quartz tube are exhausted. There is an effect that the non-uniform distribution of the diffusion gas generated between the two sides is eliminated.

図1は、本発明に係る不純物拡散装置の実施の形態1を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing Embodiment 1 of an impurity diffusion device according to the present invention. 図2は、本発明に係る不純物拡散装置の実施の形態2を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a second embodiment of the impurity diffusion device according to the present invention. 図3−1は、本発明に係る不純物拡散装置の実施の形態3を示す図である。FIG. 3-1 is a diagram of a third embodiment of an impurity diffusion device according to the present invention. 図3−2は、実施の形態3の不純物拡散装置のガス吹出しノズルを示す側面図である。3-2 is a side view illustrating a gas blowing nozzle of the impurity diffusion device according to Embodiment 3. FIG. 図3−3は、実施の形態3の不純物拡散装置のガス吹出しノズルを示す上面図である。FIG. 3-3 is a top view illustrating a gas blowing nozzle of the impurity diffusion device according to the third embodiment. 図4−1は、本発明に係る不純物拡散装置の実施の形態4を示す図である。FIG. 4A is a diagram of a fourth embodiment of an impurity diffusion device according to the present invention. 図4−2は、実施の形態4の不純物拡散装置のガス吹出しノズルを示す側面図である。FIG. 4-2 is a side view illustrating a gas blowing nozzle of the impurity diffusion device according to the fourth embodiment. 図3−3は、実施の形態4の不純物拡散装置のガス吹出しノズルを示す上面図である。FIG. 3-3 is a top view illustrating a gas blowing nozzle of the impurity diffusion device according to the fourth embodiment. 図5−1は、本発明に係る不純物拡散装置の実施の形態5を示す図である。FIG. 5-1 is a diagram showing Embodiment 5 of an impurity diffusion device according to the present invention. 図5−2は、実施の形態5の不純物拡散装置のガス吹出しノズルを示す斜視図である。FIG. 5-2 is a perspective view illustrating a gas blowing nozzle of the impurity diffusion device according to the fifth embodiment.

以下に、本発明に係る不純物拡散装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。   Embodiments of an impurity diffusion apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

実施の形態1.
図1は、本発明に係る不純物拡散装置の実施の形態1を示す図である。実施の形態1の不純物拡散装置91の石英チューブ1は、円筒状に形成されている。石英チューブ1の外周部には、石英チューブ1を均一に加熱するための円筒状のヒータ11が配置されている。石英チューブ1とヒータ11とは、横型炉を構成している。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram showing Embodiment 1 of an impurity diffusion device according to the present invention. The quartz tube 1 of the impurity diffusion device 91 according to the first embodiment is formed in a cylindrical shape. A cylindrical heater 11 for uniformly heating the quartz tube 1 is disposed on the outer periphery of the quartz tube 1. The quartz tube 1 and the heater 11 constitute a horizontal furnace.

石英チューブ1の一方(右方)の端部は、後述する親ボート21の出入口となっている。この出入口には、この出入口を閉塞するための石英扉5と、石英扉5を開いたときのパージガス(石英チューブ1内の残留ガス)を収集するための図示しない排気フードと、が設置されている。石英チューブ1の他方(左方)の端部は、閉塞され、後述する拡散用ガス導入管15が挿通されている。   One end (right side) of the quartz tube 1 serves as an entrance / exit of a parent boat 21 described later. The entrance and exit are provided with a quartz door 5 for closing the entrance and an exhaust hood (not shown) for collecting purge gas (residual gas in the quartz tube 1) when the quartz door 5 is opened. Yes. The other end (left side) of the quartz tube 1 is closed, and a diffusion gas introduction tube 15 described later is inserted therethrough.

拡散用ガス発生装置19は、液体拡散源17を収容する容器16と、キャリヤガスを石英チューブ1内に供給するキャリヤガス導入管13と、液体拡散源17をバブリングするためのソースガスを容器に供給するソースガス導入管14と、を有している。拡散用ガス発生装置19は、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ヤガスに合流させて拡散用ガスとし、拡散用ガス導入管15を介して、拡散用ガスを石英チューブ1内に導入する。   The diffusion gas generator 19 includes a container 16 for storing the liquid diffusion source 17, a carrier gas introduction pipe 13 for supplying the carrier gas into the quartz tube 1, and a source gas for bubbling the liquid diffusion source 17 in the container. And a source gas introduction pipe 14 to be supplied. The diffusion gas generator 19 causes the saturated vapor of the liquid diffusion source 17 to be included in the source gas by bubbling, and this source gas is merged with the carrier gas to form a diffusion gas, which is diffused via the diffusion gas introduction pipe 15. A working gas is introduced into the quartz tube 1.

液体拡散源17としては、オキシ塩化リンを用いるが、三ブロム化リン又は三ブロム化ほう素を用いてもよい。キャリヤガスとしては、窒素ガスに少量の酸素ガスを混合させたものを用い、ソースガスとしては、窒素ガスを用いる。   As the liquid diffusion source 17, phosphorus oxychloride is used, but phosphorus tribromide or boron tribromide may be used. The carrier gas is a mixture of nitrogen gas and a small amount of oxygen gas, and the source gas is nitrogen gas.

ボート2は、略長方形の受け皿をなす親ボート21の上に、石英製の籠状の子ボート22を、石英チューブ1の中心軸方向に、所定の間隔で一列に整列させて4個並べて載置したものである。子ボート22は、石英棒を組み合わせ、これを溶接して略直方体の籠状(枠状)に形成したものである。親ボート21は、同じく石英棒を組み合わせ、これを溶接して略長方形の梯子のように形成したものである。従って、拡散用ガスは、子ボート22内を自由に流れることができる。   In the boat 2, four quartz rod-like child boats 22 are arranged in a row at predetermined intervals in the central axis direction of the quartz tube 1 on a parent boat 21 that forms a substantially rectangular tray. It is what I put. The child boat 22 is formed by combining quartz rods and welding them to form a substantially rectangular parallelepiped bowl shape (frame shape). The parent boat 21 is also formed by combining quartz rods and welding them to form a substantially rectangular ladder. Therefore, the diffusion gas can freely flow in the child boat 22.

複数枚(3枚)の半導体素子基板(シリコン基板)3を、板面を石英チューブ1の中心軸に平行にして、中心軸に直交する方向に等間隔に整列させて子ボート22内に縦置きすると共に、半導体素子基板3と同一形状の流路板(ダミー基板)4を、整列させた複数枚の半導体素子基板3の基板表面側の最外側に、半導体素子基板3同士の間隔と同じ間隔を隔てて縦置きする。   A plurality of (three) semiconductor element substrates (silicon substrates) 3 are vertically arranged in the child boat 22 with their plate surfaces parallel to the central axis of the quartz tube 1 and at equal intervals in a direction perpendicular to the central axis. The flow path plate (dummy substrate) 4 having the same shape as that of the semiconductor element substrate 3 is placed on the outermost surface of the plurality of aligned semiconductor element substrates 3 on the substrate surface side, and the distance between the semiconductor element substrates 3 is the same. Place vertically at intervals.

シリコン基板3と流路基板4を載置した子ボート22を、親ボート21上に載置し、石英チューブ1とヒータ11とからなる横型炉10内へ移送する。   The child boat 22 on which the silicon substrate 3 and the flow path substrate 4 are placed is placed on the parent boat 21 and transferred into the horizontal furnace 10 composed of the quartz tube 1 and the heater 11.

石英チューブ1内には、拡散用ガス発生装置19に接続された拡散用ガス導入管15が延長され、石英チューブ1の略全長に亘り、親ボート21の下側に配置されている。拡散用ガス導入管15には、所定の間隔で開口部18が上向きに設けられている。各開口部18は、子ボート22を載置した親ボート21が横型炉10内の定位置に搬送されたときに、各子ボート22の真下に位置するように、拡散用ガス導入管15に配置されている。   In the quartz tube 1, a diffusion gas introduction pipe 15 connected to a diffusion gas generator 19 is extended and disposed below the parent boat 21 over substantially the entire length of the quartz tube 1. Openings 18 are provided upward in the diffusion gas introduction pipe 15 at predetermined intervals. Each opening 18 is formed in the diffusion gas introduction pipe 15 so that the main boat 21 on which the sub boat 22 is placed is transported to a fixed position in the horizontal furnace 10 so as to be positioned directly below each sub boat 22. Has been placed.

以上説明した実施の形態1の不純物拡散装置によれば、各子ボート22の直下より均一な拡散用ガスが吹出し、均一な拡散用ガスにより半導体素子基板3に対して不純物拡散が行われ、石英チューブ1の導入側と排気側との間で生じていた拡散用ガスの不均一な分布を低減することができる。   According to the impurity diffusing apparatus of the first embodiment described above, a uniform diffusion gas is blown out directly below each sub-boat 22, and the impurity diffusion is performed on the semiconductor element substrate 3 by the uniform diffusion gas. The uneven distribution of the diffusion gas that has occurred between the introduction side and the exhaust side of the tube 1 can be reduced.

実施の形態2.
図2は、本発明に係る不純物拡散装置の実施の形態2を示す図である。実施の形態2の不純物拡散装置92が、実施の形態1の不純物拡散装置91と異なるところは、拡散用ガス発生装置19に接続され、石英チューブ1内に延長された拡散用ガス導入管15が、石英チューブ1の略全長に亘り、子ボート22の上側に配置されていることである。拡散用ガス導入管15には、一定間隔で開口部18が設けられていて、各開口部18は、子ボート22を載置した親ボート21が横型炉10内の定位置に移送されたときに、各子ボート22の真上に位置するように、下向きに、拡散用ガス導入管15に配置されている。以上説明した拡散用ガス導入管15の構成以外の部分は、実施の形態1の不純物拡散装置91と異なるところはない。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 2 is a diagram showing a second embodiment of the impurity diffusion device according to the present invention. The impurity diffusing device 92 of the second embodiment is different from the impurity diffusing device 91 of the first embodiment in that a diffusion gas introducing tube 15 connected to the diffusion gas generating device 19 and extended into the quartz tube 1 is provided. In other words, the quartz tube 1 is disposed on the upper side of the child boat 22 over substantially the entire length. The diffusion gas introduction pipe 15 is provided with openings 18 at regular intervals, and each opening 18 is provided when the main boat 21 on which the child boat 22 is placed is transferred to a fixed position in the horizontal furnace 10. In addition, the diffusion gas introduction pipe 15 is disposed in a downward direction so as to be located immediately above each of the child boats 22. Portions other than the configuration of the diffusion gas introduction pipe 15 described above are not different from the impurity diffusion device 91 of the first embodiment.

実施の形態2の不純物拡散装置92によれば、各子ボート22の直上から均一な拡散用ガスが吹出し、均一な拡散用ガスによりシリコン基板3に対して不純物拡散が行われ、石英チューブ1の導入側と排気側との間で生じていた拡散用ガスの不均一な分布を低減することができる。   According to the impurity diffusing device 92 of the second embodiment, a uniform diffusion gas is blown out from directly above each child boat 22, and the impurity diffusion is performed on the silicon substrate 3 by the uniform diffusion gas. The non-uniform distribution of the diffusion gas generated between the introduction side and the exhaust side can be reduced.

実施の形態3.
図3−1は、本発明に係る不純物拡散装置の実施の形態3を示す図であり、図3−2は、実施の形態3の不純物拡散装置のガス吹出しノズルを示す側面図であり、図3−3は、実施の形態3の不純物拡散装置のガス吹出しノズルを示す上面図である。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 3-1 is a diagram illustrating a third embodiment of the impurity diffusion device according to the present invention, and FIG. 3-2 is a side view illustrating a gas blowing nozzle of the impurity diffusion device according to the third embodiment. 3-3 is a top view showing a gas blowing nozzle of the impurity diffusion device of the third embodiment.

実施の形態3の不純物拡散装置93が、実施の形態1の不純物拡散装置91と異なるところは、図3−1〜図3−3に示すように、拡散用ガス導入管15に所定の間隔で設けられた開口部18に、石英製のT字型のガス吹出しノズル33が装着されていることである。ガス吹出しノズル33の水平管33aには、複数(5個)のガス吹出し口33bが設けられていて、開口部18に装着された垂直管33cに導入された拡散用ガスは、水平管33aの接続部で分岐し、複数のガス吹出し口33bから吹出す。ガス吹出しノズル33を用いることにより、開口部18から吹出すよりも、広範囲かつ均一に拡散用ガスを供給することができる。なお、実施の形態2の不純物拡散装置92の拡散用ガス導入管15の開口部18にガス吹出しノズル33を装着するようにしてもよい。   The impurity diffusing device 93 of the third embodiment is different from the impurity diffusing device 91 of the first embodiment, as shown in FIGS. 3-1 to 3-3, in the diffusion gas introduction pipe 15 at a predetermined interval. That is, a quartz T-shaped gas blowing nozzle 33 is mounted in the opening 18 provided. The horizontal pipe 33a of the gas blowing nozzle 33 is provided with a plurality (five) of gas blowing ports 33b, and the diffusion gas introduced into the vertical pipe 33c attached to the opening 18 is supplied to the horizontal pipe 33a. It branches in a connection part and blows off from the some gas blowing outlet 33b. By using the gas blowing nozzle 33, it is possible to supply the diffusion gas in a wider range and more uniformly than when the gas is blown from the opening 18. The gas blowing nozzle 33 may be attached to the opening 18 of the diffusion gas introduction pipe 15 of the impurity diffusion device 92 of the second embodiment.

実施の形態4.
図4−1は、本発明に係る不純物拡散装置の実施の形態4を示す図であり、図4−2は、実施の形態4の不純物拡散装置のガス吹出しノズルを示す側面図であり、図4−3は、実施の形態4の不純物拡散装置のガス吹出しノズルを示す上面図である。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 4-1 is a diagram illustrating an impurity diffusion device according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 4-2 is a side view illustrating a gas blowing nozzle of the impurity diffusion device according to the fourth embodiment. 4-3 is a top view showing a gas blowing nozzle of the impurity diffusion device according to the fourth embodiment.

実施の形態4の不純物拡散装置94が、実施の形態3の不純物拡散装置93と異なるところは、図4−1〜図4−3に示すように、拡散用ガス導入管15に所定の間隔で設けられた開口部18に、実施の形態3のガス吹出しノズル33とは異なるガス吹出しノズル34が回転自在に装着されていることである。ガス吹出しノズル34の水平管34aには、複数(5個)のガス吹出し口34bが設けられているが、ガス吹出し口34bは、水平管34aの一端側(左側)では、図4−2の紙面の手前側(横向き)に設けられ、他端側(右側)では、奥側(前記横向きとは反対側)に設けられている。開口部18から垂直管34cに導入された拡散用ガスは、水平管34aの接続部で分岐し、左右のガス吹出し口34bから吹出し、拡散用ガスが吹出す際に生じる反力により、ガス吹出しノズル34が垂直管34c回りに回転し、各子ボート22の直下から、広範囲かつ均一に拡散用ガスを供給することができる。   The impurity diffusing device 94 of the fourth embodiment is different from the impurity diffusing device 93 of the third embodiment in that, as shown in FIGS. The gas outlet nozzle 34 different from the gas outlet nozzle 33 of the third embodiment is rotatably mounted in the provided opening 18. The horizontal pipe 34a of the gas outlet nozzle 34 is provided with a plurality (five) of gas outlets 34b. The gas outlet 34b is arranged at one end (left side) of the horizontal pipe 34a as shown in FIG. It is provided on the front side (lateral direction) of the paper, and on the other side (right side), it is provided on the back side (the side opposite to the horizontal direction). The diffusion gas introduced into the vertical pipe 34c from the opening 18 branches at the connection portion of the horizontal pipe 34a, blows out from the left and right gas blowout ports 34b, and is blown out by the reaction force generated when the diffusion gas blows out. The nozzle 34 rotates around the vertical pipe 34 c, and the diffusion gas can be supplied from a position just below each child boat 22 in a wide range and uniformly.

実施の形態4の不純物拡散装置94は、親ボート21に載置された各子ボート22の真下から、夫々同程度の拡散用ガスを供給することができ、実施の形態3の不純物拡散装置93と比較して、拡散用ガスを各子ボート22内に満遍なく供給でき、子ボート22間、子ボート22内での拡散用ガスの不均一分布を小さくすることができる。すなわち、不純物拡散装置94内全体で、より均一な不純物拡散を行って半導体素子基板3の特性バラつきを抑え、歩留まりの高い半導体素子基板3を製造することができる。なお、実施の形態2の不純物拡散装置92の拡散用ガス導入管15の開口部18にガス吹出しノズル34を装着するようにしてもよい。   The impurity diffusing device 94 according to the fourth embodiment can supply the same amount of diffusion gas from directly below each of the child boats 22 mounted on the parent boat 21, and the impurity diffusing device 93 according to the third embodiment. Compared to the above, the diffusion gas can be uniformly supplied into each child boat 22, and the non-uniform distribution of the diffusion gas between the child boats 22 and in the child boat 22 can be reduced. That is, the semiconductor element substrate 3 having a high yield can be manufactured by performing more uniform impurity diffusion throughout the impurity diffusion device 94 to suppress the characteristic variation of the semiconductor element substrate 3. The gas blowing nozzle 34 may be attached to the opening 18 of the diffusion gas introduction pipe 15 of the impurity diffusion device 92 of the second embodiment.

実施の形態5.
図5−1は、本発明に係る不純物拡散装置の実施の形態5を示す図であり、図5−2は、実施の形態5の不純物拡散装置のガス吹出しノズルを示す斜視図である。図5−1及び図5−2に示すように、実施の形態5の不純物拡散装置95は、拡散用ガス導入管15が、石英チューブ1内に搬入される子ボート22の夫々に対応するように分岐され、各分岐管(分岐された夫々の拡散用ガス導入管)151〜154の先端部には、夫々1箇所づつ開口部18が設けられている。
Embodiment 5 FIG.
FIG. 5-1 is a diagram showing a fifth embodiment of the impurity diffusion device according to the present invention, and FIG. 5-2 is a perspective view showing a gas blowing nozzle of the impurity diffusion device according to the fifth embodiment. As shown in FIGS. 5A and 5B, in the impurity diffusion device 95 of the fifth embodiment, the diffusion gas introduction pipe 15 corresponds to each of the child boats 22 carried into the quartz tube 1. In each of the branch pipes (divided gas introduction pipes for diffusion) 151 to 154, one opening 18 is provided at each tip.

また、各分岐管151〜154には、夫々、流量調整機器40が取付けられており、各分岐管151〜154個別に流量調整を行うことができる。また、開口部18には、多数のガス吹出し口35bが設けられたジョウロ口状のガス吹出しノズル35が装着されている。ガス吹出しノズル35の直径は、子ボート22の一辺の長さと同程度とする。   The branch pipes 151 to 154 are each provided with a flow rate adjusting device 40, and the flow rate can be adjusted individually for each branch pipe 151 to 154. Further, the opening 18 is provided with a water outlet-like gas outlet nozzle 35 provided with a large number of gas outlets 35b. The diameter of the gas blowing nozzle 35 is approximately the same as the length of one side of the child boat 22.

ガス吹出しノズル35を装着することにより、より広い範囲に拡散用ガスを供給することができる。また、各子ボート22毎に、流量調整機器40を備えた分岐管151〜154を配置しているので、子ボート22間の拡散用ガスの不均一分布をより小さくすることができる。   By installing the gas blowing nozzle 35, the diffusion gas can be supplied to a wider range. Further, since the branch pipes 151 to 154 including the flow rate adjusting device 40 are arranged for each child boat 22, the non-uniform distribution of the diffusion gas between the child boats 22 can be further reduced.

なお、各分岐管151〜154を、子ボート22の上側に配置してもよい。また、実施の形態1の不純物拡散装置91又は実施の形態2の不純物拡散装置92の拡散用ガス導入管15の開口部18にガス吹出しノズル35を装着するようにしてもよい。また、実施の形態5の不純物拡散装置95の各分岐管151〜154の開口部18に、実施の形態3のガス吹出しノズル33又は実施の形態4のガス吹出しノズル34を装着してもよい。   In addition, you may arrange | position each branch pipe 151-154 on the upper side of the child boat 22. FIG. Further, the gas blowing nozzle 35 may be attached to the opening 18 of the diffusion gas introduction pipe 15 of the impurity diffusion device 91 of the first embodiment or the impurity diffusion device 92 of the second embodiment. Further, the gas blowing nozzle 33 of the third embodiment or the gas blowing nozzle 34 of the fourth embodiment may be attached to the opening 18 of each branch pipe 151 to 154 of the impurity diffusion device 95 of the fifth embodiment.

以上のように、本発明にかかる不純物拡散装置は、太陽電池を含む半導体素子の製造にに有用である。   As described above, the impurity diffusion device according to the present invention is useful for manufacturing a semiconductor element including a solar cell.

1 石英チューブ
2 ボート
21 親ボート
22 子ボート
3 シリコン基板(半導体素子基板)
4 ダミー基板(流路板)
5 石英扉
10 横型炉
11 ヒータ
13 キャリヤガス導入管
14 ソースガス導入管
15 拡散用ガス導入管
151〜154 分岐管(拡散用ガス導入管)
16 容器
17 液体拡散源
18 開口部
19 拡散用ガス発生装置
33、34、35 ガス吹出しノズル
33a、34a 水平管
33b、34b、35b ガス吹出し口
33c、34c 垂直管
40 流量調整機器
91〜95 不純物拡散装置
1 quartz tube 2 boat 21 parent boat 22 child boat 3 silicon substrate (semiconductor element substrate)
4 Dummy substrate (channel plate)
5 Quartz door 10 Horizontal furnace 11 Heater 13 Carrier gas introduction pipe 14 Source gas introduction pipe 15 Diffusion gas introduction pipe 151-154 Branch pipe (diffusion gas introduction pipe)
16 Container 17 Liquid Diffusion Source 18 Opening 19 Diffusion Gas Generator 33, 34, 35 Gas Outlet Nozzle 33a, 34a Horizontal Pipe 33b, 34b, 35b Gas Outlet 33c, 34c Vertical Pipe 40 Flow Control Equipment 91-95 Impurity Diffusion apparatus

Claims (8)

外周部に配置されたヒータにより加熱される石英チューブと、
複数枚の半導体素子基板を、板面を前記石英チューブの中心軸に平行にして、前記中心軸に直交する方向に等間隔に整列させて縦置きすると共に、ダミー基板を前記整列させた複数枚の半導体素子基板の基板表面側の最外側に等間隔に縦置きする複数の籠状の子ボートと、
前記複数の子ボートを前記中心軸方向に所定の間隔で一列に整列させて載置し、前記石英チューブ内に移送する親ボートと、
前記半導体素子基板に不純物を拡散する拡散用ガスを発生する拡散用ガス発生装置と、
前記拡散用ガス発生装置に接続し前記石英チューブ内に延長され、前記中心軸方向に一列に整列して配置された複数の子ボートの夫々の軸方向位置に開口部を有する拡散用ガス導入管と、
を備えることを特徴とする不純物拡散装置。
A quartz tube heated by a heater disposed on the outer periphery,
A plurality of semiconductor element substrates are placed vertically with their plate surfaces parallel to the central axis of the quartz tube and aligned at equal intervals in a direction perpendicular to the central axis, and a plurality of dummy substrates are aligned. A plurality of bowl-shaped child boats arranged vertically at equal intervals on the outermost surface of the substrate surface side of the semiconductor element substrate,
A plurality of child boats arranged in a row at a predetermined interval in the central axis direction, and placed into a row, and transferred to the quartz tube;
A diffusion gas generator for generating a diffusion gas for diffusing impurities in the semiconductor element substrate;
A diffusion gas introduction pipe connected to the diffusion gas generator and extending into the quartz tube and having an opening at each axial position of a plurality of sub-boats arranged in a line in the central axis direction When,
An impurity diffusion apparatus comprising:
前記拡散用ガス導入管は、前記複数の子ボートの夫々に対応して分岐されていることを特徴とする請求項1に記載の不純物拡散装置。   The impurity diffusion apparatus according to claim 1, wherein the diffusion gas introduction pipe is branched corresponding to each of the plurality of sub-boats. 前記分岐された夫々の拡散用ガス導入管には、流量調整機器が取付けられていることを特徴とする請求項2に記載の不純物拡散装置。   The impurity diffusion apparatus according to claim 2, wherein a flow rate adjusting device is attached to each of the branched diffusion gas introduction pipes. 前記拡散用ガス導入管は、前記親ボートの下側に配置され、前記開口部は、上向きに設けられていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の不純物拡散装置。   The impurity diffusion device according to claim 1, wherein the diffusion gas introduction pipe is disposed below the parent boat, and the opening is provided upward. . 前記拡散用ガス導入管は、前記子ボートの上側に配置され、前記開口部は、下向きに設けられていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の不純物拡散装置。   The impurity diffusion apparatus according to claim 1, wherein the diffusion gas introduction pipe is disposed on an upper side of the child boat, and the opening is provided downward. 前記開口部には、T字型のガス吹出しノズルの垂直管が装着され、該ガス吹出しノズルの水平管には、複数のガス吹出し口が設けられていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載の不純物拡散装置。   6. A vertical tube of a T-shaped gas blowing nozzle is attached to the opening, and a plurality of gas blowing ports are provided in a horizontal tube of the gas blowing nozzle. The impurity diffusion device according to any one of the above. 前記垂直管は、前記開口部に回転可能に装着され、前記水平管の一端側には、横向きにガス吹出し口が設けられ、他端側には、前記横向きとは反対向きにガス吹出し口が設けられ、前記ガス吹出しノズルは、ガス吹出し反力により前記垂直管回りに回転することを特徴とする請求項6に記載の不純物拡散装置。   The vertical pipe is rotatably attached to the opening, and a gas outlet is provided on one end of the horizontal pipe in a lateral direction, and a gas outlet is provided on the other end in a direction opposite to the lateral direction. The impurity diffusion device according to claim 6, wherein the gas blowing nozzle is rotated around the vertical pipe by a gas blowing reaction force. 前記開口部には、多数のガス吹出し口を有するジョウロ口状のガス吹出しノズルが装着されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載の不純物拡散装置。   6. The impurity diffusing apparatus according to claim 1, wherein a water outlet-like gas outlet nozzle having a large number of gas outlets is attached to the opening.
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