JPH03185717A - 拡散型半導体素子の製造方法 - Google Patents
拡散型半導体素子の製造方法Info
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- JPH03185717A JPH03185717A JP1324491A JP32449189A JPH03185717A JP H03185717 A JPH03185717 A JP H03185717A JP 1324491 A JP1324491 A JP 1324491A JP 32449189 A JP32449189 A JP 32449189A JP H03185717 A JPH03185717 A JP H03185717A
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B31/00—Diffusion or doping processes for single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure; Apparatus therefor
- C30B31/06—Diffusion or doping processes for single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure; Apparatus therefor by contacting with diffusion material in the gaseous state
- C30B31/16—Feed and outlet means for the gases; Modifying the flow of the gases
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- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/22—Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities
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- H01L21/2233—Diffusion into or out of AIIIBV compounds
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明は、トランジスター（Ｔｒａｎｓｉｓｔｅｒ）等
の特性の基本であるｈＦＥ！のバラツキの改善方法に関
するものである。
の特性の基本であるｈＦＥ！のバラツキの改善方法に関
するものである。
（従来の技ＷＩ）
個別半導体素子や集積回路素子などの中、例えばトラン
ジスターの構成要素である例えばエミッター（Ｅｍｉｔ
ｔｅｒ）を形成するのに利用している液相間管拡散法を
第１図により説明する。即ち、内径が１８５ｍφ、長さ
２６６０ＣＩＩの横型拡散チューブ１内に、ウェーハボ
ート（Ｗａｆｅｒ Ｂｏａｔ） ２を配置する。このウ
ェーハボート２には、６／６吋間隔で５吋径シリコン半
導体基板３・・・５０枚を林立させた状態で所定の場所
に配置する。所定の位置とは。
ジスターの構成要素である例えばエミッター（Ｅｍｉｔ
ｔｅｒ）を形成するのに利用している液相間管拡散法を
第１図により説明する。即ち、内径が１８５ｍφ、長さ
２６６０ＣＩＩの横型拡散チューブ１内に、ウェーハボ
ート（Ｗａｆｅｒ Ｂｏａｔ） ２を配置する。このウ
ェーハボート２には、６／６吋間隔で５吋径シリコン半
導体基板３・・・５０枚を林立させた状態で所定の場所
に配置する。所定の位置とは。
拡散チューブ１における均熱範囲であり、投入時の温度
を６００℃〜８００℃に維持しておき、１０００℃〜１
１００℃に到達した時点で拡散ソース（Ｓｏｕｒｃｅ）
である例えば液相のオキシ塩化リン（ＰｏＣｊｔ３）を
窒素ガスにより導入する。勿論、拡散チューブ１には、
予め置換用の窒素ガスＮ２ を規定流１に３０ Ｑ ／
分流しておく。そして規定時間この液相オキシ塩化リン
とキャリアガスＮ２ を流してから切り１通常６００℃
〜８００℃に降温したらウェーハボート２を取出して、
Ｎ導電坐用の開管拡散工程を終える。
を６００℃〜８００℃に維持しておき、１０００℃〜１
１００℃に到達した時点で拡散ソース（Ｓｏｕｒｃｅ）
である例えば液相のオキシ塩化リン（ＰｏＣｊｔ３）を
窒素ガスにより導入する。勿論、拡散チューブ１には、
予め置換用の窒素ガスＮ２ を規定流１に３０ Ｑ ／
分流しておく。そして規定時間この液相オキシ塩化リン
とキャリアガスＮ２ を流してから切り１通常６００℃
〜８００℃に降温したらウェーハボート２を取出して、
Ｎ導電坐用の開管拡散工程を終える。
また、ウェーハボート２の鉛直方向に切込まれた溝には
、被処理ウェーハ２例えばシリコンウェーハのオリフラ
（Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ Ｆｊｌａｔ）部を挿入して
ほぼ鉛直方向に林立させることにまり液相オキシ塩化リ
ンの導入方向にさらしてリンを拡散してＮ型不純物領域
を形成する。このような拡散工程に当たっては、被処理
ウェーハ２の表内に、通常の熱酸化工程により被覆した
熱酸化物層をフォトリソグラフィ（Ｐｈｏｔｏ Ｌｉｔ
ｈｏｇｒａｐｈｙ）工程によりエミツタ層などの形成予
定位置を開口してから上記の開管拡散工程を行う。
、被処理ウェーハ２例えばシリコンウェーハのオリフラ
（Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ Ｆｊｌａｔ）部を挿入して
ほぼ鉛直方向に林立させることにまり液相オキシ塩化リ
ンの導入方向にさらしてリンを拡散してＮ型不純物領域
を形成する。このような拡散工程に当たっては、被処理
ウェーハ２の表内に、通常の熱酸化工程により被覆した
熱酸化物層をフォトリソグラフィ（Ｐｈｏｔｏ Ｌｉｔ
ｈｏｇｒａｐｈｙ）工程によりエミツタ層などの形成予
定位置を開口してから上記の開管拡散工程を行う。
この拡散工程により得られる不純物領域と隣接する領域
により形成されるＰＮ接合端部は、シリコンウェーハ２
の被処理表面に導き熱酸化物層により保護するいわゆる
ブレイナー（Ｐａａｎｎｅｒ）型素子の外に、ＰＮ接゛
合端部を被処理シリコンウェーハ２の厚さ方向に導くい
わゆるメサ型素子にも勿論適用できる。
により形成されるＰＮ接合端部は、シリコンウェーハ２
の被処理表面に導き熱酸化物層により保護するいわゆる
ブレイナー（Ｐａａｎｎｅｒ）型素子の外に、ＰＮ接゛
合端部を被処理シリコンウェーハ２の厚さ方向に導くい
わゆるメサ型素子にも勿論適用できる。
（発明が解決しようとする課題）
最近の個別半導体素子や集積回路素子におり）では、ト
ランジスタの特性である電流増幅率ｈＦＥに対する要求
が極めて厳しいのが現状である。即ち、要求されるｈＦ
Ｉ！のバラツキ幅が極めて狭し）場合には、製造上の世
情りが低迷して供給のネック（Ｎｅｃｋ）になっている
、その最大の原因は、シリコンウェーハに形成した例え
ばエミッタ拡散層の濃度及びＸｊ （深さ）のバラツキ
に起因している。
ランジスタの特性である電流増幅率ｈＦＥに対する要求
が極めて厳しいのが現状である。即ち、要求されるｈＦ
Ｉ！のバラツキ幅が極めて狭し）場合には、製造上の世
情りが低迷して供給のネック（Ｎｅｃｋ）になっている
、その最大の原因は、シリコンウェーハに形成した例え
ばエミッタ拡散層の濃度及びＸｊ （深さ）のバラツキ
に起因している。
このように、シリコンウェーハ中心部程拡散濃度が低く
Ｘｊが浅くなる現象は、狭い間隔で配置されているシリ
コンウェーハ間に液相拡散ソースが十分に回り込まない
ために発生するのが基本的な考え方である。
Ｘｊが浅くなる現象は、狭い間隔で配置されているシリ
コンウェーハ間に液相拡散ソースが十分に回り込まない
ために発生するのが基本的な考え方である。
従って、シリコンウェーハの間隔を広げることが唯一の
解消手段であるが、生産枚数の減少をもたらして拡散処
理能力が低下するので実施できないのが実状である。
解消手段であるが、生産枚数の減少をもたらして拡散処
理能力が低下するので実施できないのが実状である。
本発明は、このような事情により成されたもので、特に
、ウェーハ間隔を狭めてしかも生産性を落とさずにエミ
ッタなどの拡散層のバラツキひいてはｈＦＢのバラツキ
を解消することを目的とするものである。
、ウェーハ間隔を狭めてしかも生産性を落とさずにエミ
ッタなどの拡散層のバラツキひいてはｈＦＢのバラツキ
を解消することを目的とするものである。
（課題を解決するための手段）
拡散チューブ内に鉛直方向に林立して配置する半導体基
板の表面付近で３．０（！ｌ／ｌ／上の流速で不活性ガ
スを流すと共に、不活性ガス導入口側に前記半導体基板
より大口径のダミー半導体基板を配置して液相拡散ソー
スを流すことに本発明に係わる拡散型半導体素子の製造
方法の特徴がある。
板の表面付近で３．０（！ｌ／ｌ／上の流速で不活性ガ
スを流すと共に、不活性ガス導入口側に前記半導体基板
より大口径のダミー半導体基板を配置して液相拡散ソー
スを流すことに本発明に係わる拡散型半導体素子の製造
方法の特徴がある。
（作 用）
本発明は、液相開管拡散法に利用するウェーハ間への拡
散ソースの回り込みの度合いを同一間隔に配置しても供
給方法により変化させることができるとの事実を基に完
成したものである。即ち、ウェーハ間への液相拡散ソー
スの回り込みの度合いは、供給する液相拡散ソースの流
速と、ウェーハの鉛直方向から供給することにより促進
される。
散ソースの回り込みの度合いを同一間隔に配置しても供
給方法により変化させることができるとの事実を基に完
成したものである。即ち、ウェーハ間への液相拡散ソー
スの回り込みの度合いは、供給する液相拡散ソースの流
速と、ウェーハの鉛直方向から供給することにより促進
される。
更に、ウェーハ付近の液相拡散ソースの流速を流量に換
算して３．０Ｑｍ／秒以上に維持し、これに加えて液相
拡散ソースの導入口側にウェーハより大型のついたて用
ダミーウェーハを設置すると良いとの知見を基により本
発明を完成した。なお、ついたて用ダミーウェーハの設
置数は、単数または複数である。
算して３．０Ｑｍ／秒以上に維持し、これに加えて液相
拡散ソースの導入口側にウェーハより大型のついたて用
ダミーウェーハを設置すると良いとの知見を基により本
発明を完成した。なお、ついたて用ダミーウェーハの設
置数は、単数または複数である。
その根拠としては、ウェーハ内における不純物濃度のバ
ラツキが平均化して、従来技術の同平均化レベル±５％
から±２％と半分以下に減少した事実を挙げることがで
きる。
ラツキが平均化して、従来技術の同平均化レベル±５％
から±２％と半分以下に減少した事実を挙げることがで
きる。
（実施例）
本発明の実施例を第２図及び第３図を参照して説明する
。液状開管拡散法を行う横型拡散炉が第２図に示されて
いるが、本発明方法はこれに限定されるものでなく縦型
拡散炉にも適用できることを付言する。第２図に明らか
なように、チューブ（Ｔｕｂｅ） １０はその一方に細
く絞った導入口Ｕを、他方は終端として閉じて先端にガ
スの吹出口１２を形成する。当然であるが、チューブｌ
Ｏの外側には、図示していないマイコンなどに電気的に
接続して所定の温度に制御可能な加熱源１３を設置する
。このチューブ１０には、被処理シリコンウェーハ１４
・・・をウェーハボード１５に固定して設置する。
。液状開管拡散法を行う横型拡散炉が第２図に示されて
いるが、本発明方法はこれに限定されるものでなく縦型
拡散炉にも適用できることを付言する。第２図に明らか
なように、チューブ（Ｔｕｂｅ） １０はその一方に細
く絞った導入口Ｕを、他方は終端として閉じて先端にガ
スの吹出口１２を形成する。当然であるが、チューブｌ
Ｏの外側には、図示していないマイコンなどに電気的に
接続して所定の温度に制御可能な加熱源１３を設置する
。このチューブ１０には、被処理シリコンウェーハ１４
・・・をウェーハボード１５に固定して設置する。
ウェーハボード１５には、図示していない溝を形成して
被処理シリコンウェーハ１４・・・のオリフラ（０慮ｙ
ｆｒａ）部分を挿入して保持し、更についたてとして機
能するダミー（Ｄｕｍｍｙ）シリコンウェーハ１６を配
置して以下の拡散工程を施すが、従来技術と対応して表
にまとめた。
被処理シリコンウェーハ１４・・・のオリフラ（０慮ｙ
ｆｒａ）部分を挿入して保持し、更についたてとして機
能するダミー（Ｄｕｍｍｙ）シリコンウェーハ１６を配
置して以下の拡散工程を施すが、従来技術と対応して表
にまとめた。
ウェーハ寸法
拡散チューブ 内径
長さ
容積
拡散温度
拡散時間
ウェーハ間隔
Ｎ 流量
従来技術 本発明方法
５吋 同左
１８５ｎｎ 同左
２．６６ｍ 同左
７１５氾 同左
１０００℃〜１１００℃ 同左
６０〜９０分 同左
６／１６吋 同左
３０Ｉｌ／分 ５０ｊ２／分（流速１．９ｃ
ｍ／秒） （流速３．１備／秒）ＰｏＣＱ３及びキ
ャリアガスＮ２ ５Ｑ／分 同左 無し 有り、６吋５枚 拡散ソース 流量 拡散ソース導入側 ダミー（Ｄｕｍｍｙ） ウェーハチャージ枚数 ５０枚 同左 このような条件によりシリコンウェーハ１４にエミッタ
領域を形成したが、この工程に先立って通常の熱酸化工
程により表面に珪素酸化物層例えば二酸化珪素層を被覆
後、フォトリソグラフィ技術により開口部を所定の位置
に設置し、これを介して上記拡散工程を施す。しかし１
例えばトランジスタに不可欠なベース層を予め例えばイ
オン注入法または拡散法により形成しておくのは、通常
のプロセス（Ｐｒｏｃｅｓｓ）通りである。
ｍ／秒） （流速３．１備／秒）ＰｏＣＱ３及びキ
ャリアガスＮ２ ５Ｑ／分 同左 無し 有り、６吋５枚 拡散ソース 流量 拡散ソース導入側 ダミー（Ｄｕｍｍｙ） ウェーハチャージ枚数 ５０枚 同左 このような条件によりシリコンウェーハ１４にエミッタ
領域を形成したが、この工程に先立って通常の熱酸化工
程により表面に珪素酸化物層例えば二酸化珪素層を被覆
後、フォトリソグラフィ技術により開口部を所定の位置
に設置し、これを介して上記拡散工程を施す。しかし１
例えばトランジスタに不可欠なベース層を予め例えばイ
オン注入法または拡散法により形成しておくのは、通常
のプロセス（Ｐｒｏｃｅｓｓ）通りである。
また、ウェーハ間隔は、通常の特性が要求されている半
導体素子で上記の数値を使用するが、より厳しいもので
は、３／１６吋のように狭い間隔で配置する。
導体素子で上記の数値を使用するが、より厳しいもので
は、３／１６吋のように狭い間隔で配置する。
第３図には、従来技術Ａと本発明方法Ｂをイ。
９８口、 ｈ Ｆｆ！により示した。即ちウェーハの中
心部０から両端部ａ、ｂ間におけるバラツキの程度を明
らかにしており、ρ８で±５％が±２％に、ｈＦＥでは
、１．５色が０．５〜１．０色に夫々改善された。
心部０から両端部ａ、ｂ間におけるバラツキの程度を明
らかにしており、ρ８で±５％が±２％に、ｈＦＥでは
、１．５色が０．５〜１．０色に夫々改善された。
この色とは、電流増幅率のバラツキ幅の程度を例えば色
で区分する方法であり、従ってバラツキ幅の程度が小さ
い場合が単色で、悪化するに伴って順次色が増える関係
を示すものである。この両者から本発明方法が有利であ
ることが明らかである。このような効果が得られたのは
、拡散チューブ内に流速向上により乱流を発生させて廻
り込みが促進されたと推定され、しかも狭い位置に林立
した被処理シリコンウェーハの鉛直方向に交差する方向
から液相ソースが特定の流速により均一に導入された結
果と判断される。
で区分する方法であり、従ってバラツキ幅の程度が小さ
い場合が単色で、悪化するに伴って順次色が増える関係
を示すものである。この両者から本発明方法が有利であ
ることが明らかである。このような効果が得られたのは
、拡散チューブ内に流速向上により乱流を発生させて廻
り込みが促進されたと推定され、しかも狭い位置に林立
した被処理シリコンウェーハの鉛直方向に交差する方向
から液相ソースが特定の流速により均一に導入された結
果と判断される。
このような拡散方法により形成したエミッタでは、拡散
不純物濃度のバラツキが平均化して従来技術のそれの±
５％から半分以下の２％に改善され、しかも、電流増幅
率ｈＦＥのバラツキも上記のように縮小される（第３図
参照）。
不純物濃度のバラツキが平均化して従来技術のそれの±
５％から半分以下の２％に改善され、しかも、電流増幅
率ｈＦＥのバラツキも上記のように縮小される（第３図
参照）。
なお、実施例としては、ＮＰＮ）−ランジスタのＮエミ
ッタ形成について説明したが、同一の拡散ソースを使用
するＰＮＰトランジスタのベースコンタクト（Ｃｏｎｔ
ａｃｔ）用Ｎ＋また、アルカリ（Ａｊｌｋａｊ２ｉ）不
純物のリンゲッタ（Ｇａｔｔｅｒ）工程に用いられるこ
ともできる。更に、拡散ソースとして高精度の制御性を
発揮するイオン注入法との比較において生産能力が１．
５倍であり、更に、イオン注入法により得られる均一性
レベル±１．５％にほぼ等しいので原価コスト（Ｃｏｓ
ｔ）の低減化に本発明が貢献する効果は極めて大きい。
ッタ形成について説明したが、同一の拡散ソースを使用
するＰＮＰトランジスタのベースコンタクト（Ｃｏｎｔ
ａｃｔ）用Ｎ＋また、アルカリ（Ａｊｌｋａｊ２ｉ）不
純物のリンゲッタ（Ｇａｔｔｅｒ）工程に用いられるこ
ともできる。更に、拡散ソースとして高精度の制御性を
発揮するイオン注入法との比較において生産能力が１．
５倍であり、更に、イオン注入法により得られる均一性
レベル±１．５％にほぼ等しいので原価コスト（Ｃｏｓ
ｔ）の低減化に本発明が貢献する効果は極めて大きい。
このように１本発明方法は、半導体素子の一色化要求に
対して高歩留りで対処することができ、市場の確保及び
原価コストの低減化などの効果が得られ、要するに量産
上の効果において極めて秀れたものである。
対して高歩留りで対処することができ、市場の確保及び
原価コストの低減化などの効果が得られ、要するに量産
上の効果において極めて秀れたものである。
第１図は、従来の液相間管拡散法に利用する拡散炉の概
要を示す断面図、第２図は、本発明に係わる液相間管拡
散法を施す液相間管拡散炉の要部を示す断面図、第３図
イ９口は、本発明方法による効果従来技術と比較して示
す図である。 １．１０：チューブ、 ２，１５：ウェーハボート３
．１４：シリコンウェーハ、１１：導入口、１２：吹出
口、 １３：加熱源・１６二ついたて用ダミ
ーシリコンウェーハ。 １２ 第 図 第 図 ｔ、ｔｏ＝＋ａ−ア ２、Ｉｓ：ウエー八ボード
要を示す断面図、第２図は、本発明に係わる液相間管拡
散法を施す液相間管拡散炉の要部を示す断面図、第３図
イ９口は、本発明方法による効果従来技術と比較して示
す図である。 １．１０：チューブ、 ２，１５：ウェーハボート３
．１４：シリコンウェーハ、１１：導入口、１２：吹出
口、 １３：加熱源・１６二ついたて用ダミ
ーシリコンウェーハ。 １２ 第 図 第 図 ｔ、ｔｏ＝＋ａ−ア ２、Ｉｓ：ウエー八ボード
Claims (1)
- 拡散チューブ内で鉛直方向に林立して配置する半導体
基板の表面付近で３．０ｃｍ／秒以上の流速で不活性ガ
スを流すと共に、不活性ガス導入口側に前記半導体基板
より大口径のダミー半導体基板を配置して液相拡散ソー
スを流すことを特徴とする拡散型半導体素子の製造方法
。
Priority Applications (3)
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|---|---|---|---|
| JP1324491A JPH03185717A (ja) | 1989-12-14 | 1989-12-14 | 拡散型半導体素子の製造方法 |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1324491A JPH03185717A (ja) | 1989-12-14 | 1989-12-14 | 拡散型半導体素子の製造方法 |
Publications (1)
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Family
ID=18166401
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1324491A Pending JPH03185717A (ja) | 1989-12-14 | 1989-12-14 | 拡散型半導体素子の製造方法 |
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Citations (2)
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPS59105316A (ja) * | 1982-12-09 | 1984-06-18 | Fuji Electric Co Ltd | 気相拡散方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102094247A (zh) * | 2010-09-29 | 2011-06-15 | 常州天合光能有限公司 | 磷扩散炉管两端进气装置 |
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| KR910013437A (ko) | 1991-08-08 |
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