JP3093695B2 - Vertical diffusion furnace and diffusion method - Google Patents

Vertical diffusion furnace and diffusion method

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JP3093695B2
JP3093695B2 JP09279059A JP27905997A JP3093695B2 JP 3093695 B2 JP3093695 B2 JP 3093695B2 JP 09279059 A JP09279059 A JP 09279059A JP 27905997 A JP27905997 A JP 27905997A JP 3093695 B2 JP3093695 B2 JP 3093695B2
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繁章 井手
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九州日本電気株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は縦型拡散炉及び拡散
方法に係わり、特に半導体装置の製造において半導体基
板(半導体ウエハ)の表面にリン等の不純物を拡散させ
る不純物拡散処理における縦型拡散炉及び拡散方法に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vertical diffusion furnace and a diffusion method, and more particularly to a vertical diffusion furnace in an impurity diffusion process for diffusing impurities such as phosphorus into the surface of a semiconductor substrate (semiconductor wafer) in the manufacture of semiconductor devices. And diffusion methods.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の縦型拡散炉は、図3に示すよう
に、ヒーター8により高温加熱された炉芯管1内に半導
体基板2を挿入し、オキシ塩化リン等の不純物の入った
不純物ソース容器4内に窒素ガス12をマス・フロー・
コントローラー(以下、MFC、と称す)6を通して吹
き込むことにより気化させ、ガスインジェクター5のガ
ス吹き出し口5Sよりオキシ塩化リン等を主ガスを導入
し、炉芯管に備えられたガス供給管7の吹き出し口より
酸素,窒素等の副ガス13を導入し、多数の半導体基板
2が装填された石英ボート3を回転台31により回転さ
せながら半導体基板中へリン等の不純物を拡散させる処
理を行っていた。
2. Description of the Related Art In a conventional vertical diffusion furnace, as shown in FIG. 3, a semiconductor substrate 2 is inserted into a furnace core tube 1 heated to a high temperature by a heater 8, and impurities containing impurities such as phosphorus oxychloride are contained. Mass flow of nitrogen gas 12 into the source container 4
The gas is vaporized by blowing through a controller (hereinafter referred to as MFC) 6, a main gas such as phosphorus oxychloride is introduced from a gas outlet 5 S of a gas injector 5, and a gas supply pipe 7 provided in a furnace tube is blown out. A process of introducing an auxiliary gas 13 such as oxygen or nitrogen from the mouth and diffusing impurities such as phosphorus into the semiconductor substrate while rotating the quartz boat 3 loaded with a large number of semiconductor substrates 2 by the turntable 31 has been performed. .

【0003】しかし、従来の拡散炉では石英ボート33
によって水平方向に載置された半導体基板表面上の面内
でガスインジェクター5の垂直方向に配列するガス吹き
出し口5Sからの距離が異なる。すなわち、半導体基板
が回転しながら処理が行われるため外周部は一定である
が、面内中央部は吹き出し口から遠くなる。したがって
主ガスによる不純物の吸着確率が面内中央部で不純物濃
度が面内周辺部より低くなる。このように不純物の吸着
確率が半導体基板の面内で異なり、不純物拡散量の面内
バラツキが大きくなるという問題があった。
However, in a conventional diffusion furnace, a quartz boat 33 is used.
The distance from the gas outlets 5S arranged in the vertical direction of the gas injectors 5 in the plane on the surface of the semiconductor substrate placed in the horizontal direction differs. That is, since the processing is performed while the semiconductor substrate is rotating, the outer peripheral portion is constant, but the central portion in the plane is farther from the outlet. Therefore, the probability of impurity adsorption by the main gas is lower at the central portion in the plane than at the peripheral portion in the plane. As described above, there is a problem that the adsorption probability of the impurity differs in the plane of the semiconductor substrate, and the in-plane variation of the impurity diffusion amount increases.

【0004】尚、この傾向は半導体基板が大口径になる
ほど大きくなり、また、炉芯管の排気口付近等、ガスの
供給不足となるような場所で特にこのような傾向が強く
なり、面内バラツキが大きくなっていた。
[0004] This tendency becomes larger as the diameter of the semiconductor substrate becomes larger, and particularly in a place where the gas supply is insufficient, such as near the exhaust port of the furnace core tube, and the tendency becomes stronger. Variations were growing.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記したように、半導
体基板の面内で不純物拡散量がバラつき、特に表面中央
部で不純物濃度が小さくなっていた。
As described above, the amount of impurity diffusion in the surface of the semiconductor substrate varies, and the impurity concentration is particularly low at the center of the surface.

【0006】その理由は、従来の縦型拡散炉では、ガス
インジェクターから半導体基板表面の外周部が常に近
く、中央部が遠い距離にあるため、外周部と中央部とで
半導体基板表面への不純物の吸着確率が異なり、面内で
不純物の拡散量がバラついていたからである。
The reason is that, in the conventional vertical diffusion furnace, since the outer peripheral portion of the semiconductor substrate surface is always near from the gas injector and the central portion is far away from the gas injector, impurities on the semiconductor substrate surface at the outer peripheral portion and the central portion are present. This is because the adsorption probabilities differ from each other, and the diffusion amount of the impurities varies in the plane.

【0007】不純物ガスはブラウン運動をしながら基板
表面へ飛来してくるが、一つの石英ボート上に複数の半
導体基板がガス吹き出し方向と平行に、一定の間隔で装
填されている場合、不純物ガスのブラウン運動は上下の
基板に阻害され、吸着されるため吹き出し口からの距離
が遠くなるほど、不純物ガスの到達確率は低くなること
による。
[0007] The impurity gas comes to the surface of the substrate while performing Brownian motion. However, when a plurality of semiconductor substrates are loaded on a single quartz boat at regular intervals in parallel with the gas blowing direction, the impurity gas is removed. The Brownian motion is hindered by the upper and lower substrates and is adsorbed, so that the longer the distance from the outlet is, the lower the probability of arrival of the impurity gas is.

【0008】このように面内で不純物の拡散量(不純物
濃度)のバラツキが大きくなるため、例えばゲートポリ
シリコン膜中に拡散される不純物量のバラツキが大きく
なり、これをエッチングして形成されるゲート電極の配
線抵抗のバラツキを生じていた。また、ゲートポリシリ
コン膜をエッチングしてゲート電極を形成する際、ポリ
シリコン膜中の不純物濃度のバラツキが大きいためエッ
チングレートがバラつき、その結果ゲート長のバラツキ
を生じていた。
As described above, the variation in the amount of impurity diffusion (impurity concentration) in the plane becomes large, so that the amount of impurity diffused in the gate polysilicon film becomes large, for example, and is formed by etching. Variations in the wiring resistance of the gate electrode have occurred. Further, when the gate polysilicon film is etched to form the gate electrode, the variation in the impurity concentration in the polysilicon film is large, so that the etching rate varies, and as a result, the gate length varies.

【0009】したがって従来技術により製造された半導
体装置は、例えばトランジスタのポリシリコンゲートの
配線抵抗やゲート長のバラツキにより、歩留まりの低下
を招いていた。
Therefore, in a semiconductor device manufactured according to the prior art, the yield is reduced due to, for example, variations in the wiring resistance and gate length of the polysilicon gate of the transistor.

【0010】したがって本発明の目的は、半導体基板の
面内で不純物の拡散量(不純物濃度)のバラツキを抑制
した縦型拡散炉及び拡散方法を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide a vertical diffusion furnace and a diffusion method in which variations in the amount of impurity diffusion (impurity concentration) in the plane of a semiconductor substrate are suppressed.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、垂直方
向にガス吹き出し口を配列したガスインジェクターと、
複数の支柱により多数の半導体基板をたがいに所定の間
隔を有して載置するボートと、前記半導体基板を前記ボ
ートとともに回転させる回転台とを有する縦型拡散炉に
おいて、それぞれの前記支柱には前記回転台に固定され
た第1の部分と前記第1の部分に対して上下方向にスラ
イド可能でかつ前記半導体基板を支持する第2の部分と
を有し、前記第2の部分の上下方向のスライド運動によ
り、前記半導体基板がその拡散処理する表面を傾斜させ
て前記ガスインジェクターに向けた状態を維持して回転
する縦型拡散炉にある。ここで、前記半導体基板の水平
方向から前記ガスインジェクターに向けた傾斜角度は1
5°〜60°であることが好ましい。また、前記支柱の
第1の部分は外側の部分であり、第2の部分は内側の部
分であることができる。
SUMMARY OF THE INVENTION A feature of the present invention is that a gas injector in which gas outlets are arranged in a vertical direction;
In a vertical diffusion furnace having a boat on which a large number of semiconductor substrates are placed at a predetermined interval from each other with a plurality of columns and a turntable for rotating the semiconductor substrate together with the boat, each of the columns has A first portion fixed to the turntable, and a second portion slidable up and down with respect to the first portion and supporting the semiconductor substrate; The vertical diffusion furnace rotates by maintaining the state of the semiconductor substrate facing the gas injector by inclining the surface of the semiconductor substrate on which the diffusion processing is performed by the sliding motion. Here, the inclination angle from the horizontal direction of the semiconductor substrate to the gas injector is 1
It is preferable that the angle is 5 ° to 60 °. Also, the first portion of the column may be an outer portion, and the second portion may be an inner portion.

【0012】さらに、前記回転台の内側に回転しない傾
斜台を設け、前記傾斜台の側面全周に水平方向から前記
ガスインジェクターに向かって角度θの溝(もしくは突
起)が形成されており、前記支柱が前記第2の部分に形
成された凸部(もしくは凹部)を前記傾斜台の溝(もし
くは突起)に勘合しながら回転することにより前記第2
の部分の上下方向のスライド運動を行うようにすること
が出来る。この場合、前記角度θは15°〜60°の角
度であることが好ましい。
Further, a non-rotatable tilt table is provided inside the rotary table, and a groove (or projection) having an angle θ from the horizontal direction toward the gas injector is formed on the entire side surface of the tilt table. The column is rotated by fitting a convex portion (or concave portion) formed in the second portion into a groove (or projection) of the inclined base, thereby rotating the second portion.
A vertical sliding motion of the portion can be performed. In this case, the angle θ is preferably an angle of 15 ° to 60 °.

【0013】本発明の他の特徴は、上記いずれかの縦型
拡散炉を用いて半導体基板に不純物拡散を行う拡散方法
にある。
Another feature of the present invention is a diffusion method for diffusing impurities into a semiconductor substrate using any of the above vertical diffusion furnaces.

【0014】このように本発明は炉芯管内に備えられた
ガスインジェクター方向(ガス吹き出し口方向)に15
°〜60°傾いた部分を形成した傾斜台と、支柱の一部
が上下方向にスライド可能な石英ボートを有する。回転
台をモーターにより回転させて石英ボートを回転させな
がら不純物の拡散処理を行うが、ボートが回転する際、
支柱の一部が傾斜台に沿って上下方向にスライドしなが
ら回転するため、石英ボートに装填された半導体基板は
表面が常に一定の角度を保ったまま、ガス吹き出し口方
向を向いて回転する機構を有する。
As described above, according to the present invention, the direction of the gas injector (the direction of the gas outlet) provided in the furnace core tube is 15 degrees.
It has an inclined base having a part inclined at an angle of 60 ° and a quartz boat in which a part of the column can slide up and down. The rotating table is rotated by the motor to diffuse the impurities while rotating the quartz boat, but when the boat rotates,
Because a part of the column rotates while sliding up and down along the inclined table, the semiconductor substrate loaded in the quartz boat rotates in the direction of the gas outlet while the surface always keeps a certain angle. Having.

【0015】さらに、一つの半導体基板の上下に装填さ
れた別の基板との間隔(ウエハーピッチ)は、半導体基
板の表面の1/2以上の面積が、一つ上のボートの溝に
装填された基板の陰とならないように設計されているこ
とが好ましい。
Further, the distance (wafer pitch) between one semiconductor substrate and another substrate loaded above and below one semiconductor substrate is such that at least half the area of the surface of the semiconductor substrate is loaded in the groove of the boat above. It is preferable that the design is made so as not to be shadowed by the substrate.

【0016】例えば6インチ径の半導体基板を30°傾
けた場合、ウエハーピッチは43mm程度とする。
For example, when a semiconductor substrate having a diameter of 6 inches is inclined by 30 °, the wafer pitch is about 43 mm.

【0017】不純物ガスはブラウン運動をしながら半導
体基板表面まで飛来してくるが、半導体基板表面は一定
の角度を保って常にガス吹き出し口方向を向いて回転し
ており、さらに半導体基板の間隔が基板表面の下側1/
2以上の面積が一つ上の基板の陰となるないため、飛来
してくる不純物はその進行を阻害されずに基板表面まで
到達する。次に基板が180°回転した場合、最初に一
つ上の基板の陰となっていた部分が今度は陰とならなく
なるため不純物ガスの表面吸着が進む。
Although the impurity gas flies to the surface of the semiconductor substrate while performing Brownian motion, the surface of the semiconductor substrate constantly rotates at a constant angle in the direction of the gas outlet, and the distance between the semiconductor substrates increases. Lower side of substrate surface 1 /
Since the area of two or more does not become a shadow of the upper substrate, the flying impurities reach the substrate surface without hindering their progress. Next, when the substrate is rotated by 180 °, the portion that was initially shaded by the substrate immediately above is no longer shaded, so that the surface adsorption of the impurity gas proceeds.

【0018】このようにして基板表面は常にガス吹き出
し口の方を向いて一定の回転数で回転するため、一つ上
の基板の陰になる状態と陰にならない状態が一様とな
り、基板表面で均一な不純物拡散が進む。
In this manner, the substrate surface always rotates at a constant rotational speed toward the gas outlet, so that the state in which the upper substrate is shaded and the state in which it is not shaded are uniform, and the substrate surface is uniform. And uniform impurity diffusion proceeds.

【0019】すなわち、従来技術の様に一つ上の基板に
ブラウン運動を阻害されることなく不純物ガスが表面ま
で到達するので、吹き出し口から到達点までの距離の違
いによる影響(吸着確率の違い)は従来技術に比べ遥か
に小さくなる。さらに基板を傾けている分、表面中心部
の距離は吹き出し口に近くなるので、このことからも面
内外周部と中央部での吹き出し口からの距離の違いは小
さくなり、不純物ガスの吸着確率は均一となる。
That is, since the impurity gas reaches the surface without impairing the Brownian motion on the upper substrate as in the prior art, the influence of the difference in the distance from the outlet to the arrival point (difference in the adsorption probability) ) Is much smaller than in the prior art. Furthermore, since the substrate is tilted, the distance of the center of the surface becomes closer to the outlet, so that the difference in the distance from the outlet at the in-plane outer peripheral portion and the center is smaller, and the adsorption probability of the impurity gas is reduced. Becomes uniform.

【0020】このように、半導体基板表面を一定の角度
を保ちながら、常にガス吹き出し口方向を向けて回転さ
せることで、不純物ガスの表面への吸着確率は面内で均
一となり、均一な不純物の拡散が進む。この結果、面内
の不純物濃度の均一性が向上する。
As described above, by constantly rotating the semiconductor substrate surface in the direction of the gas outlet while maintaining a constant angle, the probability of adsorption of the impurity gas on the surface becomes uniform in the surface, and the uniform impurity Diffusion proceeds. As a result, the uniformity of the in-plane impurity concentration is improved.

【0021】ここで傾斜角を15°〜60°としている
のは、15°以下では均一性を上げる効果が小さく、ま
た60°以上では生産性が大きく低下するためである。
The reason why the inclination angle is set to 15 ° to 60 ° is that when the angle is 15 ° or less, the effect of improving the uniformity is small, and when the angle is 60 ° or more, the productivity is greatly reduced.

【0022】このようにガス吹き出し口方向に15°〜
60°傾いた側面部分を形成した傾斜台と、支柱の一部
が上下方向にスライド可能な石英ボートを有し、半導体
基板の表面が常に角度を保ったまま、ガス吹き出し口方
向を向いて回転させることにより、半導体基板表面への
不純物ガスの吸着量を面内で均一にし、半導体基板中に
拡散される不純物量を均一化することができる。
As described above, when the direction of the gas outlet
Includes an inclined base with a side part inclined at 60 ° and a quartz boat in which a part of the support is slidable in the vertical direction, and the semiconductor substrate is turned toward the gas outlet while the surface of the semiconductor substrate is always kept at an angle. By doing so, the amount of impurity gas adsorbed on the surface of the semiconductor substrate can be made uniform in the plane, and the amount of impurity diffused into the semiconductor substrate can be made uniform.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】次に図面を参照して本発明を説明
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings.

【0024】図1は本発明の実施の形態の縦型拡散炉の
構成の概要を示す図である。図2は図1のA部を拡大し
て示した図であり、(A)は斜視図、(B)は(A)を
切断線B−Bで切断し矢印の方向を視た断面図である。
FIG. 1 is a diagram showing an outline of the configuration of a vertical diffusion furnace according to an embodiment of the present invention. 2: is the figure which expanded and showed the A section of FIG. 1, (A) is a perspective view, (B) is sectional drawing which cut | disconnected (A) by cutting line BB and looked at the direction of arrow. is there.

【0025】まず図1を参照して、炉心管1の内部がヒ
ーター8により所定の温度に加熱され、多数の半導体基
板2を一定角度θ(θ=15°〜60°)に傾斜させる
ための傾斜溝19を有する傾斜台9,半導体基板を支持
するための支柱の一部が傾斜台に沿って上下方向にスラ
イドする石英ボート3が設けられ、この石英ボート3は
回転台11を介してそれを支えるエレベーターにより上
下動及びモーターによる回転が可能である。
First, referring to FIG. 1, the inside of a furnace tube 1 is heated to a predetermined temperature by a heater 8 to tilt a large number of semiconductor substrates 2 at a constant angle θ (θ = 15 ° to 60 °). An inclined table 9 having an inclined groove 19 and a quartz boat 3 in which a part of a support for supporting a semiconductor substrate slides up and down along the inclined table are provided. Up and down movement and rotation by a motor are possible by an elevator supporting the car.

【0026】また、石英ボートのピッチ(一つの半導体
基板の上下に装填された別の基板との間隔)は、半導体
基板の表面の1/2以上の面積が、一つ上のボートの溝
に装填された基板の陰とならないように設計されてい
る。
The pitch of the quartz boat (the distance between one semiconductor substrate and another substrate loaded above and below one semiconductor substrate) is such that the area of at least half of the surface of the semiconductor substrate is equal to the groove of the boat above. It is designed not to shadow the loaded substrate.

【0027】例えば、6インチ径の半導体基板を30°
傾けた場合、ウエハーピッチは43mm程度とする。
For example, a semiconductor substrate having a diameter of 6 inches is set at 30 °
When tilted, the wafer pitch is about 43 mm.

【0028】炉芯管内には、ガスを吹き出すための複数
のガス吹き出し口5Sを垂直方向に配列形成したガスイ
ンジェクター5が垂直方向に延在して設けられており、
このガスインジェクター5には拡散の主ガスの流量を制
御するMSC6が結合している。
A gas injector 5 in which a plurality of gas blowing ports 5S for blowing gas are vertically arranged in the furnace core tube is provided extending vertically.
An MSC 6 for controlling the flow rate of the main gas for diffusion is connected to the gas injector 5.

【0029】そして窒素ガス12をMFC6を通してオ
キシ塩化リン等の不純物の入った不純物ソース容器4に
吹き込むことにより気化させ、ガスインジェクター5の
ガス吹き出し口5Sからオキシ塩化リン等の主ガスを導
入し、また、炉芯管に備えられたガス供給管7の吹き出
し口から酸素,窒素等の副ガス13を導入し、多数の半
導体基板2が装填された石英ボート3を回転台11によ
り回転させながら半導体基板中へリン等の不純物を拡散
させる。
Then, the nitrogen gas 12 is vaporized by blowing it into the impurity source container 4 containing impurities such as phosphorus oxychloride through the MFC 6, and a main gas such as phosphorus oxychloride is introduced from the gas outlet 5S of the gas injector 5; In addition, the auxiliary gas 13 such as oxygen and nitrogen is introduced from the outlet of the gas supply pipe 7 provided in the furnace core tube, and the quartz boat 3 loaded with a large number of semiconductor substrates 2 is rotated by the turntable 11 to rotate the semiconductor boat. Impurities such as phosphorus are diffused into the substrate.

【0030】次に図2(A)、(B)を参照して本発明
の実施の形態の主要部を詳細に説明する。
Next, with reference to FIGS. 2A and 2B, the main part of the embodiment of the present invention will be described in detail.

【0031】矢印の方向に回転する回転台11に囲まれ
て傾斜台9が設けられている。この傾斜台9は回転をし
ない部材であり、傾斜台の側面全周に水平方向からガス
インジェクター5(図1)に向かって角度θ(θ=15
°〜60°)に傾斜した傾斜溝19が形成されている。
またその上面も角度θの傾斜面となっている。
An inclined table 9 is provided so as to be surrounded by a rotating table 11 which rotates in the direction of the arrow. The inclined table 9 is a member that does not rotate, and has an angle θ (θ = 15) from the horizontal direction toward the gas injector 5 (FIG. 1) over the entire side surface of the inclined table.
(° to 60 °).
The upper surface is also an inclined surface having an angle θ.

【0032】石英ボート3は石英製の3本の支柱20か
ら成っている。それぞれの支柱20は、固定台11に固
定され垂直方向に延在する外側部分(第1の部分)21
と外側部分に対して垂直に上下方向にスライド可能な内
側部分(第2の部分)22とから構成されている。尚、
図2(A)は斜視図であるが、内側部分22を明確に示
すためにそこに右上がりの斜線を付してある。
The quartz boat 3 comprises three pillars 20 made of quartz. Each of the columns 20 has an outer portion (first portion) 21 fixed to the fixing base 11 and extending in the vertical direction.
And an inner part (second part) 22 slidable vertically with respect to the outer part. still,
FIG. 2A is a perspective view, in which the inside portion 22 is hatched to the right in order to clearly show it.

【0033】支柱の内側部分22には傾斜台の傾斜溝1
9に勘合しながら回転する凸部23が形成され、また多
数の半導体基板2を所定の間隔を維持して支持する溝2
4が垂直方向に配列している。
In the inner part 22 of the column, the inclined groove 1 of the inclined table is provided.
9, a convex portion 23 which rotates while being fitted to the groove 9, and which supports a large number of semiconductor substrates 2 at predetermined intervals.
4 are arranged in the vertical direction.

【0034】このような構成により、拡散工程中に回転
台11をモーター(図示省略)により回転すると、傾斜
溝19に凸部23が勘合していることにより、支柱の内
側部分22は、矢印に示すように、上下動を行い、図2
(A)で右に位置したときが一番高い状態となり、それ
から角度θで下降して図2(A)で左に位置したときが
一番低い状態となり、それから角度θで上昇する。
With this configuration, when the turntable 11 is rotated by a motor (not shown) during the diffusion process, the convex portion 23 is fitted into the inclined groove 19, so that the inner portion 22 of the column is indicated by an arrow. As shown in FIG.
In FIG. 2A, the position is the highest when it is located on the right, and then falls at an angle θ, and when it is located on the left in FIG. 2A, it becomes the lowest state, and then rises at an angle θ.

【0035】これにより、支柱の内側部分の溝24に支
持されている半導体基板2は、水平方向からガスインジ
ェクター5(図1)に向かって角度θ(θ=15°〜6
0°)傾斜してガスインジェクター5(図1)に処理表
面を対向させた状態を常に維持して回転することにな
る。
As a result, the semiconductor substrate 2 supported by the groove 24 in the inner portion of the support column has an angle θ (θ = 15 ° -6 °) from the horizontal direction toward the gas injector 5 (FIG. 1).
(0 [deg.]) And the gas injector 5 (FIG. 1) rotates while always keeping the processing surface facing the gas injector 5 (FIG. 1).

【0036】尚、この実施の形態の図では、傾斜台9に
傾斜溝19を設けてこれに支柱の内側部分の凸部23を
勘合させて回転させた場合を例示したが、傾斜台9に角
度θ(θ=15°〜60°)に傾斜した傾斜突起を設け
これに支柱の内側部分に別途設けた凹部を勘合させて回
転させた場合も同様な動作になる。
In the drawings of this embodiment, an example is shown in which the inclined base 9 is provided with an inclined groove 19 and the projection 23 of the inner portion of the column is fitted into the inclined base 19 and rotated. The same operation is performed when an inclined protrusion inclined at an angle θ (θ = 15 ° to 60 °) is provided and rotated by fitting a concave portion separately provided in an inner portion of the support column.

【0037】次に実施の形態の動作について説明する。Next, the operation of the embodiment will be described.

【0038】高温加熱された炉芯管1内にエレベーター
を上昇させ、半導体基板2を装填した石英ボート3を挿
入する。そして上記したように、支柱の上下方向にスラ
イド可能な内側部分と傾斜台との作用により、石英ボー
トを回転台を通してモーターにより回転させた場合、石
英ボートに装填された半導体基板は表面が常に一定の角
度を保ったまま、ガス吹き出し口方向(インジェクター
5の方向)を向いて回転し、半導体基板が180度回転
した場合、最初は一つ上の半導体基板の陰になった部分
が今度は陰にならない部分にくるため、回転を繰り返す
ことにより面内で均一に不純物ガスの表面吸着が進み、
均一な不純物拡散が進む。
The elevator is raised into the furnace core tube 1 heated at a high temperature, and the quartz boat 3 loaded with the semiconductor substrate 2 is inserted. Then, as described above, when the quartz boat is rotated by the motor through the turntable due to the action of the inner portion of the column that can be slid in the vertical direction and the inclined table, the surface of the semiconductor substrate loaded in the quartz boat is always constant. When the semiconductor substrate is rotated by 180 degrees in the direction of the gas outlet (the direction of the injector 5) while maintaining the angle of, the shaded portion of the upper semiconductor substrate at first is now shaded. By repeating the rotation, the surface adsorption of the impurity gas proceeds uniformly in the plane,
Uniform impurity diffusion proceeds.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、半
導体基板表面を一定の角度を保ちながら、常にガス吹き
出し口方向を向けて回転させることで、不純物ガスの表
面への吸着確率は面内で均一となり、均一な不純物の拡
散が進むため、半導体基板の面内で表面に拡散される不
純物の量を均一にすることができる。
As described above, according to the present invention, the surface of the semiconductor substrate is always rotated in the direction of the gas outlet while maintaining a constant angle, so that the probability of adsorption of the impurity gas on the surface is reduced. In the semiconductor substrate, the amount of impurities diffused to the surface can be made uniform because the diffusion of the impurities proceeds uniformly.

【0040】このように半導体基板の面内で不純物の拡
散量(不純物濃度)の均一性を向上させることができる
ため、例えばゲートポリシリコン膜中に拡散される不純
物量のバラツキを低減し、これをエッチングして形成さ
れるゲート電極の配線抵抗のバラツキを低減させること
ができ、また、ゲートポリシリコン膜をエッチングして
ゲート電極を形成する際、ポリシリコン膜中の不純物濃
度のバラツキを低減できるためエッチングレートを安定
化させ、ゲート長のバラツキを低減できる。
As described above, since the uniformity of the diffusion amount (impurity concentration) of the impurity in the surface of the semiconductor substrate can be improved, for example, the dispersion of the impurity amount diffused in the gate polysilicon film can be reduced. Can reduce the variation in the wiring resistance of the gate electrode formed by etching the gate electrode, and can reduce the variation in the impurity concentration in the polysilicon film when the gate electrode is formed by etching the gate polysilicon film. Therefore, the etching rate can be stabilized, and variations in the gate length can be reduced.

【0041】したがってトランジスタのポリシリコンゲ
ートの配線抵抗やゲート長を安定化させ、半導体装置と
しての歩留まりを向上させることができる。
Therefore, the wiring resistance and gate length of the polysilicon gate of the transistor can be stabilized, and the yield as a semiconductor device can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態の縦型拡散炉の概要を示す
図である。
FIG. 1 is a diagram showing an outline of a vertical diffusion furnace according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1のA部を拡大して示した図であり、(A)
は斜視図、(B)は(A)を切断線B−Bで切断し矢印
の方向を視た断面図である。
FIG. 2 is an enlarged view of a portion A in FIG. 1, and FIG.
Is a perspective view, and (B) is a cross-sectional view of (A) taken along a cutting line BB and viewed in the direction of an arrow.

【図3】従来技術の縦型拡散炉の概要を示す図である。FIG. 3 is a view showing an outline of a conventional vertical diffusion furnace.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 炉芯管 2 半導体基板 3,33 石英ボート 4 不純物ソース容器(オキシ塩化リン) 5 ガスインジェクター 5S ガス吹き出し口 6 MFC 7 ガス供給管 8 ヒーター 9 傾斜台 11,31 回転台 12 窒素ガス 13 副ガス(窒素ガス、酸素ガス) 19 傾斜溝 20 石英ボートの支柱 21 支柱の外側部分 22 支柱の内側部分 23 凸部 24 溝 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Furnace tube 2 Semiconductor substrate 3, 33 Quartz boat 4 Impurity source container (phosphorus oxychloride) 5 Gas injector 5S Gas outlet 6 MFC 7 Gas supply pipe 8 Heater 9 Inclined table 11, 31 Turntable 12 Nitrogen gas 13 Sub gas (Nitrogen gas, oxygen gas) 19 Inclined groove 20 Quartz boat support 21 Outer part of support 22 Inner part of support 23 Convex part 24 Groove

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 垂直方向にガス吹き出し口を配列したガ
スインジェクターと、複数の支柱により多数の半導体基
板をたがいに所定の間隔を有して載置するボートと、前
記半導体基板を前記ボートとともに回転させる回転台と
を有する縦型拡散炉において、それぞれの前記支柱には
前記回転台に固定された第1の部分と前記第1の部分に
対して上下方向にスライド可能でかつ前記半導体基板を
支持する第2の部分とを有し、前記第2の部分の上下方
向のスライド運動により、前記半導体基板がその拡散処
理する表面を傾斜させて前記ガスインジェクターに向け
た状態を維持して回転することを特徴とする縦型拡散
炉。
1. A gas injector in which gas outlets are arranged in a vertical direction, a boat on which a plurality of semiconductor substrates are mounted at predetermined intervals on a plurality of semiconductor substrates by a plurality of columns, and the semiconductor substrate is rotated together with the boat. In a vertical diffusion furnace having a turntable to be rotated, a first portion fixed to the turntable and a slidable up and down direction with respect to the first portion and supporting the semiconductor substrate are provided on each of the columns. The semiconductor substrate is rotated while maintaining its state directed toward the gas injector by inclining the surface of the semiconductor substrate on which the diffusion process is performed by the vertical sliding movement of the second portion. A vertical diffusion furnace.
【請求項2】 前記半導体基板の水平方向から前記ガス
インジェクターに向けた傾斜角度は15°〜60°であ
ることを特徴とする請求項1記載の縦型拡散炉。
2. The vertical diffusion furnace according to claim 1, wherein an inclination angle of the semiconductor substrate from the horizontal direction toward the gas injector is 15 ° to 60 °.
【請求項3】 前記回転台の内側に回転しない傾斜台を
設け、前記傾斜台の側面全周に水平方向から前記ガスイ
ンジェクターに向かって角度θの溝(もしくは突起)が
形成されており、前記支柱が前記第2の部分に形成され
た凸部(もしくは凹部)を前記傾斜台の溝(もしくは突
起)に勘合しながら回転することにより前記第2の部分
の上下方向のスライド運動を行うことを特徴とする請求
項1記載の縦型拡散炉。
3. A non-rotating tilt table is provided inside the rotary table, and a groove (or projection) having an angle θ from the horizontal direction toward the gas injector is formed on the entire side surface of the tilt table. The column is caused to perform a vertical sliding movement of the second portion by rotating while fitting the convex portion (or concave portion) formed in the second portion into the groove (or projection) of the inclined base. The vertical diffusion furnace according to claim 1, characterized in that:
【請求項4】 前記角度θは15°〜60°の角度であ
ることを特徴とする請求項3記載の縦型拡散炉。
4. The vertical diffusion furnace according to claim 3, wherein said angle θ is an angle of 15 ° to 60 °.
【請求項5】 前記支柱の第1の部分は外側の部分であ
り、第2の部分は内側の部分であることを特徴とする請
求項1記載の縦型拡散炉。
5. The vertical diffusion furnace according to claim 1, wherein the first portion of the column is an outer portion, and the second portion is an inner portion.
【請求項6】 請求項1乃至請求項5のいずれかに記載
の縦型拡散炉を用いて半導体基板に不純物拡散を行うこ
とを特徴とする拡散方法。
6. A diffusion method comprising performing impurity diffusion on a semiconductor substrate using the vertical diffusion furnace according to claim 1.
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