JP2967593B2 - 開管式プレデポジション拡散方法 - Google Patents
開管式プレデポジション拡散方法Info
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- JP2967593B2 JP2967593B2 JP421791A JP421791A JP2967593B2 JP 2967593 B2 JP2967593 B2 JP 2967593B2 JP 421791 A JP421791 A JP 421791A JP 421791 A JP421791 A JP 421791A JP 2967593 B2 JP2967593 B2 JP 2967593B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体の製造方法に係
り、特に開管式プレデポジション拡散方法に関する。
り、特に開管式プレデポジション拡散方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体としてのシリコン（Ｓｉ）基板に
対するＰ形不純物のためのガリウム（Ｇａ）拡散は、サ
イリスタやゲートターンオフサイリスタのＰベース層や
Ｐエミッタ層の形成のために広く用いられている。
対するＰ形不純物のためのガリウム（Ｇａ）拡散は、サ
イリスタやゲートターンオフサイリスタのＰベース層や
Ｐエミッタ層の形成のために広く用いられている。
【０００３】ガリウムの拡散方法の１つとしては、シリ
コン基板の表面に高濃度で浅いガリウム拡散層を形成
（ガリウムのプレデポジション拡散）し、この後に酸素
と窒素の混合気流中に熱処理を加えてドライブイン拡散
を行い、所望のガリウム拡散層を形成する方法がある。
コン基板の表面に高濃度で浅いガリウム拡散層を形成
（ガリウムのプレデポジション拡散）し、この後に酸素
と窒素の混合気流中に熱処理を加えてドライブイン拡散
を行い、所望のガリウム拡散層を形成する方法がある。
【０００４】ここで、ガリウムのプレデポジション拡散
方法にはイオン注入法や石英封管式のほかに、開管式プ
レデポジション拡散方法がある。この拡散方法は、図３
に不純物としてガリウムを使う装置構成図を示すよう
に、石英アンプル管１内にボート２に櫛歯状に設置され
るシリコンウェハ３と、金属ガリウムを収納しボート２
の両側でガリウム拡散源４をセットし、この石英アンプ
ル管１を石英キャップ５をセットしないまま拡散炉６に
挿入し、次いで拡散炉６内に窒素ガスを流し、炉内の酸
素を追い出した後、石英アンプル管１に石英キャップ５
をセット及び拡散炉６の蓋７を施し、さらに窒素ガスで
置換した後にヒータ８による加熱で熱処理によるガリウ
ムの拡散を行う。
方法にはイオン注入法や石英封管式のほかに、開管式プ
レデポジション拡散方法がある。この拡散方法は、図３
に不純物としてガリウムを使う装置構成図を示すよう
に、石英アンプル管１内にボート２に櫛歯状に設置され
るシリコンウェハ３と、金属ガリウムを収納しボート２
の両側でガリウム拡散源４をセットし、この石英アンプ
ル管１を石英キャップ５をセットしないまま拡散炉６に
挿入し、次いで拡散炉６内に窒素ガスを流し、炉内の酸
素を追い出した後、石英アンプル管１に石英キャップ５
をセット及び拡散炉６の蓋７を施し、さらに窒素ガスで
置換した後にヒータ８による加熱で熱処理によるガリウ
ムの拡散を行う。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の開管式プレデポ
ジション拡散方法は、石英アンプル管内のシリコンウェ
ハがその位置によって拡散層シート抵抗にバラツキが生
じる問題があった。即ち、図４に石英アンプル管内での
シリコンウェハの位置とシート抵抗面内バラツキ関係を
特性Ａで示すように、石英キャップ５に近い（石英アン
プル管１の入口）位置のシリコンウェハほどシート抵抗
に面内のバラツキが大きくなる。このバラツキは石英キ
ャップ５と石英アンプル管１との間にガス抜き用のすき
間を設けてあることから、アンプル管内に発生したガリ
ウム蒸気が少しづつ逃げて該入口部分のガリウム蒸気濃
度が均一にならないためと考えられる。
ジション拡散方法は、石英アンプル管内のシリコンウェ
ハがその位置によって拡散層シート抵抗にバラツキが生
じる問題があった。即ち、図４に石英アンプル管内での
シリコンウェハの位置とシート抵抗面内バラツキ関係を
特性Ａで示すように、石英キャップ５に近い（石英アン
プル管１の入口）位置のシリコンウェハほどシート抵抗
に面内のバラツキが大きくなる。このバラツキは石英キ
ャップ５と石英アンプル管１との間にガス抜き用のすき
間を設けてあることから、アンプル管内に発生したガリ
ウム蒸気が少しづつ逃げて該入口部分のガリウム蒸気濃
度が均一にならないためと考えられる。
【０００６】また、図４にシリコンウェハの位置とシー
ト抵抗値の関係を特性Ｂで示すように、石英キャップ５
に近い位置のシリコンウェハほどシート抵抗値が高く、
奥位置になるほどシート抵抗値が低くなる。ここで、シ
ート抵抗値は、各シリコンウェハの面内での平均シート
抵抗値になり、このシート抵抗値の分布は面内バラツキ
と同様に石英キャップ５と石英アンプル管との間に隙間
があることによるアンプル管内ガリウム蒸気が少しづつ
逃げてしまうためと考えられる。
ト抵抗値の関係を特性Ｂで示すように、石英キャップ５
に近い位置のシリコンウェハほどシート抵抗値が高く、
奥位置になるほどシート抵抗値が低くなる。ここで、シ
ート抵抗値は、各シリコンウェハの面内での平均シート
抵抗値になり、このシート抵抗値の分布は面内バラツキ
と同様に石英キャップ５と石英アンプル管との間に隙間
があることによるアンプル管内ガリウム蒸気が少しづつ
逃げてしまうためと考えられる。
【０００７】上述のシリコンウェハ位置による平均シー
ト抵抗値の分布とシリコンウェハ面内のシート抵抗バラ
ツキは、半導体素子製造上の歩留りを悪くし、開管式プ
レデポジション拡散方法の大きな課題であった。
ト抵抗値の分布とシリコンウェハ面内のシート抵抗バラ
ツキは、半導体素子製造上の歩留りを悪くし、開管式プ
レデポジション拡散方法の大きな課題であった。
【０００８】本発明の目的は、不純物拡散対象になる多
数のシリコンウェハの平均シート抵抗分布及び面内シー
ト抵抗値バラツキを少なくして開管式プレデポジション
拡散方法を提供することにある。
数のシリコンウェハの平均シート抵抗分布及び面内シー
ト抵抗値バラツキを少なくして開管式プレデポジション
拡散方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題の解
決を図るため、不純物拡散対象になる多数のシリコンウ
ェハをボートにセットし、石英アンプル管内に不純物拡
散源と共に収納して拡散炉による不純物拡散を行う開管
式プレデポジション拡散方法において、前記シリコンウ
ェハをボートにセットした形状の石英製ダミーを前記石
英アンプル管の入口側で前記シリコンウェハに並設し、
かつ該石英製ダミーとシリコンウェハとの間に不純物拡
散源を増設して拡散を行うことを特徴とする。
決を図るため、不純物拡散対象になる多数のシリコンウ
ェハをボートにセットし、石英アンプル管内に不純物拡
散源と共に収納して拡散炉による不純物拡散を行う開管
式プレデポジション拡散方法において、前記シリコンウ
ェハをボートにセットした形状の石英製ダミーを前記石
英アンプル管の入口側で前記シリコンウェハに並設し、
かつ該石英製ダミーとシリコンウェハとの間に不純物拡
散源を増設して拡散を行うことを特徴とする。
【００１０】
【作用】上記方法になる本発明によれば、石英アンプル
管の入口側で発生する不純物濃度の不均一が石英製ダミ
ー位置で発生させることで不純物拡散対象になるシリコ
ンウェハ位置に発生しないようにし、また石英アンプル
管の入口側で発生する不純物濃度の不足をダミーとシリ
コンウェハの間に不純物拡散源を増設することによって
アンプル管入口側に位置するシリコンウェハ周辺の不純
物濃度をアンプル管の最奥位置のシリコンウェハ周辺の
それと同等にする。
管の入口側で発生する不純物濃度の不均一が石英製ダミ
ー位置で発生させることで不純物拡散対象になるシリコ
ンウェハ位置に発生しないようにし、また石英アンプル
管の入口側で発生する不純物濃度の不足をダミーとシリ
コンウェハの間に不純物拡散源を増設することによって
アンプル管入口側に位置するシリコンウェハ周辺の不純
物濃度をアンプル管の最奥位置のシリコンウェハ周辺の
それと同等にする。
【００１１】
【実施例】図１は本発明の一実施例を示す装置構成とシ
ート抵抗の関係を示す図である。同図において、装置構
成が図３又は図４と異なる部分は、石英アンプル管１の
入口側にシリコンウェハ３をボート２に設置した形状の
石英製ダミー９を設け、このダミー９と石英キャップ５
との間に第１のガリウム拡散源４1を設置し、ダミー９
とシリコンウェハ３のボート２との間に第２のガリウム
拡散源４2を設置し、ボート２の奥に第３のガリウム拡
散源４3を設けた点にある。
ート抵抗の関係を示す図である。同図において、装置構
成が図３又は図４と異なる部分は、石英アンプル管１の
入口側にシリコンウェハ３をボート２に設置した形状の
石英製ダミー９を設け、このダミー９と石英キャップ５
との間に第１のガリウム拡散源４1を設置し、ダミー９
とシリコンウェハ３のボート２との間に第２のガリウム
拡散源４2を設置し、ボート２の奥に第３のガリウム拡
散源４3を設けた点にある。
【００１２】図２はダミー９の拡大図を示す。この石英
製ダミー９の櫛歯数は従来の拡散方法でアンプル管入口
側のシリコンウェハ３に発生するシート抵抗値のバラツ
キが大きくなるウェハ枚数以上にされる。この枚数はシ
リコンウェハ３の直径（大きさ）によって異なり、経験
上では直径の大きなものほど面内シート抵抗値のバラツ
キが発生する枚数が多く、大きさに応じて３枚乃至２０
枚程度にされる。具体的にはシリコンウェハ３の直径が
３インチのものではダミー９の枚数を４〜７枚、４イン
チのものではダミー枚数を１２〜１８枚程度にする。
製ダミー９の櫛歯数は従来の拡散方法でアンプル管入口
側のシリコンウェハ３に発生するシート抵抗値のバラツ
キが大きくなるウェハ枚数以上にされる。この枚数はシ
リコンウェハ３の直径（大きさ）によって異なり、経験
上では直径の大きなものほど面内シート抵抗値のバラツ
キが発生する枚数が多く、大きさに応じて３枚乃至２０
枚程度にされる。具体的にはシリコンウェハ３の直径が
３インチのものではダミー９の枚数を４〜７枚、４イン
チのものではダミー枚数を１２〜１８枚程度にする。
【００１３】なお、石英製ダミー９を設置及び拡散源４
2を増設するため、従来方法と同じ枚数のシリコンウェ
ハ３を拡散処理するためにはダミー及び増設拡散源の長
さ分だけ長くした石英アンプル管１を使用する。
2を増設するため、従来方法と同じ枚数のシリコンウェ
ハ３を拡散処理するためにはダミー及び増設拡散源の長
さ分だけ長くした石英アンプル管１を使用する。
【００１４】上述の構成により、従来と同じ手順による
拡散処理を行うとき、石英アンプル管１の入口側にはダ
ミー９及び増設拡散源が設置されているから、該入口側
に近い位置で発生するガリウム蒸気濃度の不均一現象は
ダミー９の位置になり、シリコンウェハ３の面内シート
抵抗値のバラツキを極めて小さくすると共にウェハ位置
による平均シート抵抗値の変化を極めて小さくする。図
１中にはシリコンウェハ３の位置に対するシート抵抗の
面内バラツキ及び平均シート抵抗値変化を示し、従来方
法で発生するアンプル管入口側での大きな面内バラツキ
及び平均シート抵抗値変化は無くなる。
拡散処理を行うとき、石英アンプル管１の入口側にはダ
ミー９及び増設拡散源が設置されているから、該入口側
に近い位置で発生するガリウム蒸気濃度の不均一現象は
ダミー９の位置になり、シリコンウェハ３の面内シート
抵抗値のバラツキを極めて小さくすると共にウェハ位置
による平均シート抵抗値の変化を極めて小さくする。図
１中にはシリコンウェハ３の位置に対するシート抵抗の
面内バラツキ及び平均シート抵抗値変化を示し、従来方
法で発生するアンプル管入口側での大きな面内バラツキ
及び平均シート抵抗値変化は無くなる。
【００１５】本発明に基づいた実験として、直径４イン
チのシリコンウェハ８０枚を１ロットとし１１００℃の
拡散温度で５００分間の開管式ガリウムプレデポジショ
ン拡散では、従来方法では石英キャップ５に近い方から
１５枚のシリコンウェハのシート抵抗値の面内バラツキ
は変動係数で４〜２０％であった。これに対し、本発明
方法において、１４枚の石英板とそのボートをもつダミ
ー９を設置し、ガリウム拡散源４2を省略した場合では
バラツキ変動係数を１〜２％に抑えることができた。こ
の場合、拡散ロット内のシート抵抗値の分布は３６Ω／
ロットから４６Ω／ロットとなり、１０Ωの分布差があ
った。
チのシリコンウェハ８０枚を１ロットとし１１００℃の
拡散温度で５００分間の開管式ガリウムプレデポジショ
ン拡散では、従来方法では石英キャップ５に近い方から
１５枚のシリコンウェハのシート抵抗値の面内バラツキ
は変動係数で４〜２０％であった。これに対し、本発明
方法において、１４枚の石英板とそのボートをもつダミ
ー９を設置し、ガリウム拡散源４2を省略した場合では
バラツキ変動係数を１〜２％に抑えることができた。こ
の場合、拡散ロット内のシート抵抗値の分布は３６Ω／
ロットから４６Ω／ロットとなり、１０Ωの分布差があ
った。
【００１６】一方、本発明方法において、図１の構成即
ち拡散源４2も設置した拡散では、シート抵抗の面内バ
ラツキは１.１％以内に一層安定化し、しかも拡散ロッ
ト内のシート抵抗分布は３３Ω／ロットから３５Ω／ロ
ットとなり、２Ωの分布差まで向上させることができ
た。
ち拡散源４2も設置した拡散では、シート抵抗の面内バ
ラツキは１.１％以内に一層安定化し、しかも拡散ロッ
ト内のシート抵抗分布は３３Ω／ロットから３５Ω／ロ
ットとなり、２Ωの分布差まで向上させることができ
た。
【００１７】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、不純物
拡散対象になる多数のシリコンウェハを石英アンプル管
内に収納するのに、アンプル管の入口側でシリコンウェ
ハをボートにセットした形状の石英製ダミーをセット
し、該ダミーとシリコンウェハとの間にも拡散源をセッ
トして拡散を行うようにしたため、不純物の蒸気濃度が
不均一になるアンプル管入口近くでのシリコンウェハへ
の拡散はダミーに対して行われ、シリコンウェハの面内
シート抵抗のバラツキを少なくし、しかもウェハ位置に
よる平均シート抵抗値分布を均一にし、ひいては半導体
素子製造上の歩留まりを向上させる効果がある。
拡散対象になる多数のシリコンウェハを石英アンプル管
内に収納するのに、アンプル管の入口側でシリコンウェ
ハをボートにセットした形状の石英製ダミーをセット
し、該ダミーとシリコンウェハとの間にも拡散源をセッ
トして拡散を行うようにしたため、不純物の蒸気濃度が
不均一になるアンプル管入口近くでのシリコンウェハへ
の拡散はダミーに対して行われ、シリコンウェハの面内
シート抵抗のバラツキを少なくし、しかもウェハ位置に
よる平均シート抵抗値分布を均一にし、ひいては半導体
素子製造上の歩留まりを向上させる効果がある。
【図１】本発明方法の一実施例を示すシリコンウェハの
位置とシート抵抗の関係を示す図、
位置とシート抵抗の関係を示す図、
【図２】実施例における石英製ダミーの拡大図、
【図３】プレデポジション拡散装置の構成図、
【図４】従来のシリコンウェハの位置とシート抵抗の関
係を示す図である。
係を示す図である。
１…石英アンプル管、２…ボート、３…シリコンウェ
ハ、４1，４2，４3…ガリウム拡散源、５…石英キャッ
プ、９…石英製ダミー。
ハ、４1，４2，４3…ガリウム拡散源、５…石英キャッ
プ、９…石英製ダミー。
Claims (1)
- 【請求項１】 不純物拡散対象になる多数のシリコンウ
ェハをボートにセットし、石英アンプル管内に不純物拡
散源と共に収納して拡散炉による不純物拡散を行う開管
式プレデポジション拡散方法において、前記シリコンウ
ェハをボードにセットした形状の石英製ダミーを前記石
英アンプル管の入口側で前記シリコンウェハに並設し、
かつ該石英製ダミーとシリコンウェハとの間に不純物拡
散源を増設して拡散を行うことを特徴とする開管式プレ
デポジション拡散方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP421791A JP2967593B2 (ja) | 1991-01-18 | 1991-01-18 | 開管式プレデポジション拡散方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP421791A JP2967593B2 (ja) | 1991-01-18 | 1991-01-18 | 開管式プレデポジション拡散方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04243127A JPH04243127A (ja) | 1992-08-31 |
| JP2967593B2 true JP2967593B2 (ja) | 1999-10-25 |
Family
ID=11578450
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP421791A Expired - Fee Related JP2967593B2 (ja) | 1991-01-18 | 1991-01-18 | 開管式プレデポジション拡散方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2967593B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09232243A (ja) * | 1996-02-21 | 1997-09-05 | Nec Kyushu Ltd | 拡散炉装置 |
-
1991
- 1991-01-18 JP JP421791A patent/JP2967593B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04243127A (ja) | 1992-08-31 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |