JP3116339B2 - 拡散用石英アンプル - Google Patents
拡散用石英アンプルInfo
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Glass Melting And Manufacturing (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子製造におい
て、不純物拡散に用いる、拡散用石英アンプルに関する
ものである。
て、不純物拡散に用いる、拡散用石英アンプルに関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子製造において、半導体基板
に、ｐ型不純物源であるＡｌやＧａを拡散する場合、図
３に示すような、内部に半導体基板３と拡散源２を真空
封入した拡散用石英アンプル１を用い、それを１２００
℃〜１３００℃程度の温度で、拡散炉４の中で、不活性
ガスを流しながら、数日間加熱する方法が用いられる。
この際、１２００℃程度以上の温度で、真空の拡散用石
英アンプル１を加熱した場合に、内、外の圧力差で拡散
用石英アンプル１がつぶれて、内部の半導体基板３が破
損しないように、拡散用石英アンプル１を内側からシリ
コンまたはアルミナのスリーブ１４を用いて補強した
り、拡散炉４を減圧にひいて圧力差を小さくしたり、拡
散用石英アンプル１内に不活性ガスを封入したりする方
法がとられている。
に、ｐ型不純物源であるＡｌやＧａを拡散する場合、図
３に示すような、内部に半導体基板３と拡散源２を真空
封入した拡散用石英アンプル１を用い、それを１２００
℃〜１３００℃程度の温度で、拡散炉４の中で、不活性
ガスを流しながら、数日間加熱する方法が用いられる。
この際、１２００℃程度以上の温度で、真空の拡散用石
英アンプル１を加熱した場合に、内、外の圧力差で拡散
用石英アンプル１がつぶれて、内部の半導体基板３が破
損しないように、拡散用石英アンプル１を内側からシリ
コンまたはアルミナのスリーブ１４を用いて補強した
り、拡散炉４を減圧にひいて圧力差を小さくしたり、拡
散用石英アンプル１内に不活性ガスを封入したりする方
法がとられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の方法において、
拡散用石英アンプル１を内側からシリコンまたはアルミ
ナのスリーブ１４を用いて補強する場合には、素子特性
に悪影響を及ばさないようにするために、不純物を含ま
ない高純度のシリコンまたはアルミナを使用する必要が
あり、また、内外の圧力差に耐えるだけの機械的強度が
要求されるため、厚さの大きいスリーブ１４が必要とな
り、高価なものになる。工業的には、同じスリーブを繰
り返し使用することになるが、２回め以降は、前回にお
いてＡｌやＧａの拡散源２と反応した影響で、拡散の再
現性に問題が生じる場合がある。拡散炉４そのものを減
圧にひいて圧力差を小さくする方法においては、減圧装
置と、吸引したガスをクリーンルーム外に排気する排気
装置が必要となり、設備が大がかりなものとなる。拡散
用石英アンプル１内に不活性ガスを封入する方法におい
ては、アルゴンなどの不活性ガスの影響で不純物の表面
濃度が低くなってしまうことが知られている。また、従
来技術のもうひとつの課題は、高温拡散時に、内外の圧
力差で、石英に対する酸素、金属等の拡散係数が大きく
なるため、石英アンプル１の外の系から、石英壁を通り
ぬけて、酸素、金属等の不純物質が拡散用石英アンプル
１内部に混入する割合が高くなることである。本発明
は、１２００℃程度以上の温度で加熱した際に、つぶれ
ないで形状を維持するとともに、不純物質が内部に混入
する確率が低い拡散用石英アンプルを提供することを目
的とする。
拡散用石英アンプル１を内側からシリコンまたはアルミ
ナのスリーブ１４を用いて補強する場合には、素子特性
に悪影響を及ばさないようにするために、不純物を含ま
ない高純度のシリコンまたはアルミナを使用する必要が
あり、また、内外の圧力差に耐えるだけの機械的強度が
要求されるため、厚さの大きいスリーブ１４が必要とな
り、高価なものになる。工業的には、同じスリーブを繰
り返し使用することになるが、２回め以降は、前回にお
いてＡｌやＧａの拡散源２と反応した影響で、拡散の再
現性に問題が生じる場合がある。拡散炉４そのものを減
圧にひいて圧力差を小さくする方法においては、減圧装
置と、吸引したガスをクリーンルーム外に排気する排気
装置が必要となり、設備が大がかりなものとなる。拡散
用石英アンプル１内に不活性ガスを封入する方法におい
ては、アルゴンなどの不活性ガスの影響で不純物の表面
濃度が低くなってしまうことが知られている。また、従
来技術のもうひとつの課題は、高温拡散時に、内外の圧
力差で、石英に対する酸素、金属等の拡散係数が大きく
なるため、石英アンプル１の外の系から、石英壁を通り
ぬけて、酸素、金属等の不純物質が拡散用石英アンプル
１内部に混入する割合が高くなることである。本発明
は、１２００℃程度以上の温度で加熱した際に、つぶれ
ないで形状を維持するとともに、不純物質が内部に混入
する確率が低い拡散用石英アンプルを提供することを目
的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は以上の目的を達
成するために、拡散源および半導体基板を真空封入する
一端が開口した石英製の中筒と、この中筒の開口部を塞
ぐ石英製の内蓋と、前記中筒を挿入しこの中筒の外側を
減圧する石英製の外枠とで構成したことを特徴とするも
のである。
成するために、拡散源および半導体基板を真空封入する
一端が開口した石英製の中筒と、この中筒の開口部を塞
ぐ石英製の内蓋と、前記中筒を挿入しこの中筒の外側を
減圧する石英製の外枠とで構成したことを特徴とするも
のである。
【０００５】
【作用】拡散用石英アンプルを、常圧の拡散炉中で、１
２００℃以上で加熱した場合、本発明の構造において
は、内、外の圧力差を外枠と内筒で分担して受け持ち、
それぞれにかかる荷重を石英の機械的降伏点以下におさ
えることができるため、つぶれることがない。また、同
時に、内、外の圧力差を外枠と内筒で分担して受け持つ
ことにより、それぞれの圧力差が小さくなり、酸素、金
属等が石英壁を通り抜けるだけの拡散係数をもたなくな
るため、酸素、金属等の不純物質が内部に混入する割合
が少なくなる。
２００℃以上で加熱した場合、本発明の構造において
は、内、外の圧力差を外枠と内筒で分担して受け持ち、
それぞれにかかる荷重を石英の機械的降伏点以下におさ
えることができるため、つぶれることがない。また、同
時に、内、外の圧力差を外枠と内筒で分担して受け持つ
ことにより、それぞれの圧力差が小さくなり、酸素、金
属等が石英壁を通り抜けるだけの拡散係数をもたなくな
るため、酸素、金属等の不純物質が内部に混入する割合
が少なくなる。
【０００６】
【実施例】図２（Ａ）および（Ｂ）に本発明の拡散用石
英アンプルの製造方法を示す。図２（Ａ）に示すよう
に、まず一端が開口した石英製の中筒６の中に、拡散源
２および半導体基板３を入れ、次にこの中筒６の開口部
に石英製の内蓋５を入れる。この時、内蓋５の外径は中
筒６の内径より１ｍｍ程度小さくし、それにより内蓋５
の上部にギャップ１２が生じるようにする。次にこの開
口部にフランジ９を装着し、このフランジ９を介してタ
ーボ分子ポンプ等を接続し（図示しない）、それによっ
て真空引きを行う。Ａｌ拡散の場合、１０-7Torr程度の
高真空度が必要である。次に、真空引きを行いながら、
中筒６の外部より溶着部１０をバーナーにより一周にわ
たって加熱し、内蓋５と中筒６を溶着させる。この時、
溶着部１０は内外の圧力差のため、中筒が内蓋に吸い寄
せられる形で溶着される。特にギャップ１２を有する内
蓋５の上部においては、溶融された中筒６の溶着部１０
が自重と圧力差で下方に垂れ下がることにより内蓋に溶
着される。これにより、拡散源２および半導体基板３が
真空封入される。
英アンプルの製造方法を示す。図２（Ａ）に示すよう
に、まず一端が開口した石英製の中筒６の中に、拡散源
２および半導体基板３を入れ、次にこの中筒６の開口部
に石英製の内蓋５を入れる。この時、内蓋５の外径は中
筒６の内径より１ｍｍ程度小さくし、それにより内蓋５
の上部にギャップ１２が生じるようにする。次にこの開
口部にフランジ９を装着し、このフランジ９を介してタ
ーボ分子ポンプ等を接続し（図示しない）、それによっ
て真空引きを行う。Ａｌ拡散の場合、１０-7Torr程度の
高真空度が必要である。次に、真空引きを行いながら、
中筒６の外部より溶着部１０をバーナーにより一周にわ
たって加熱し、内蓋５と中筒６を溶着させる。この時、
溶着部１０は内外の圧力差のため、中筒が内蓋に吸い寄
せられる形で溶着される。特にギャップ１２を有する内
蓋５の上部においては、溶融された中筒６の溶着部１０
が自重と圧力差で下方に垂れ下がることにより内蓋に溶
着される。これにより、拡散源２および半導体基板３が
真空封入される。
【０００７】次に、フランジ９より中筒６を取り外し、
これを一端が開口した石英製の外枠７の中に挿入し、図
２（Ｂ）に示すように、再度フランジ９１に取り付け
る。このフランジ９１を介して、ロータリポンプ等を接
続し（図示しない）、それによって中筒６と外枠７との
間の減圧を行う。上記と同様に、外枠７の内径は中筒６
の外径より１ｍｍ程度大きくし、それにより生じるギャ
ップ１３を介して減圧する。中筒６の外径が７０ｍｍ、
肉厚３ｍｍの場合、１０-2Torr程度に減圧する。この減
圧の状態で、外枠７の外部より溶着部１１をバーナーに
より加熱し、内筒６と外枠７とを溶着することにより減
圧部８が形成される。溶着後、フランジ９１を取り外
す。以上の方法により、図１に示す、本発明の構造をも
つ拡散用石英アンプル１が得られる。
これを一端が開口した石英製の外枠７の中に挿入し、図
２（Ｂ）に示すように、再度フランジ９１に取り付け
る。このフランジ９１を介して、ロータリポンプ等を接
続し（図示しない）、それによって中筒６と外枠７との
間の減圧を行う。上記と同様に、外枠７の内径は中筒６
の外径より１ｍｍ程度大きくし、それにより生じるギャ
ップ１３を介して減圧する。中筒６の外径が７０ｍｍ、
肉厚３ｍｍの場合、１０-2Torr程度に減圧する。この減
圧の状態で、外枠７の外部より溶着部１１をバーナーに
より加熱し、内筒６と外枠７とを溶着することにより減
圧部８が形成される。溶着後、フランジ９１を取り外
す。以上の方法により、図１に示す、本発明の構造をも
つ拡散用石英アンプル１が得られる。
【０００８】これにより、中筒６中の高真空（１０-7To
rr）と外部雰囲気（常圧）の圧力差を緩和して、中筒
６、外枠７それぞれにかかる荷重を石英の機械的降伏点
（２００ＧＰａ程度）以下におさえ、１２００℃、９６
時間程度の高温、長時間加熱に耐えてアンプル形状を保
つことができる。ここで、内蓋５と外の系の間において
は、直接、中筒６中の高真空（１０-7Torr）と外部雰囲
気（常圧）の圧力差が内蓋５の球面部にかかるが、形状
的に、筒の中央部よりも数倍の荷重に耐える部分である
ので、機械的強度の上では問題なく、したがって、酸
素、金属等の不純物質が中筒６内部に混入するのを防ぐ
目的で、内蓋５の厚みを中筒６の厚みより数ｍｍ厚くし
ておけばよい。
rr）と外部雰囲気（常圧）の圧力差を緩和して、中筒
６、外枠７それぞれにかかる荷重を石英の機械的降伏点
（２００ＧＰａ程度）以下におさえ、１２００℃、９６
時間程度の高温、長時間加熱に耐えてアンプル形状を保
つことができる。ここで、内蓋５と外の系の間において
は、直接、中筒６中の高真空（１０-7Torr）と外部雰囲
気（常圧）の圧力差が内蓋５の球面部にかかるが、形状
的に、筒の中央部よりも数倍の荷重に耐える部分である
ので、機械的強度の上では問題なく、したがって、酸
素、金属等の不純物質が中筒６内部に混入するのを防ぐ
目的で、内蓋５の厚みを中筒６の厚みより数ｍｍ厚くし
ておけばよい。
【０００９】
【発明の効果】本発明により、高価なスリーブが必要で
なく、よって繰り返しスリーブを使用した場合の再現性
の問題もなく、また拡散炉そのものを減圧にするための
大がかりな減圧装置と排気装置も必要なく、また不活性
ガスを封入して表面濃度を低くすることもなく、高温長
時間の拡散においてもつぶれることのない、高真空のア
ンプル拡散を行うことができる。また、同時に、拡散用
石英アンプルの外の系から、石英壁を通りぬけて、酸
素、金属等の不純物質が混入する割合が少なくなる。
なく、よって繰り返しスリーブを使用した場合の再現性
の問題もなく、また拡散炉そのものを減圧にするための
大がかりな減圧装置と排気装置も必要なく、また不活性
ガスを封入して表面濃度を低くすることもなく、高温長
時間の拡散においてもつぶれることのない、高真空のア
ンプル拡散を行うことができる。また、同時に、拡散用
石英アンプルの外の系から、石英壁を通りぬけて、酸
素、金属等の不純物質が混入する割合が少なくなる。
【図１】本発明の拡散用石英アンプルの構造の一例を示
す図である。
す図である。
【図２】本発明の製造方法を示す図である。
【図３】従来のアンプルを用いた拡散方法の一例を示す
図である。
図である。
１ 拡散用石英アンプル ２ 拡散源 ３ 半導体基板 ４ 拡散炉 ５ 内蓋 ６ 中筒 ７ 外枠
Claims (1)
- 【請求項１】拡散源および半導体基板を真空封入する一
端が開口した石英製の中筒と、前記中筒の開口部を塞ぐ
石英製の内蓋と、この中筒を挿入しこの中筒の外側を減
圧する石英製の外枠とで構成したことを特徴とする拡散
用石英アンプル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06336596A JP3116339B2 (ja) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | 拡散用石英アンプル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06336596A JP3116339B2 (ja) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | 拡散用石英アンプル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08181084A JPH08181084A (ja) | 1996-07-12 |
| JP3116339B2 true JP3116339B2 (ja) | 2000-12-11 |
Family
ID=18300791
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06336596A Expired - Fee Related JP3116339B2 (ja) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | 拡散用石英アンプル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3116339B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11154178A (ja) | 1997-11-19 | 1999-06-08 | Fujitsu Ltd | 通信管理装置及び記録媒体 |
-
1994
- 1994-12-26 JP JP06336596A patent/JP3116339B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08181084A (ja) | 1996-07-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |