JPH03188622A - 半導体結晶に対する不純物拡散方法 - Google Patents
半導体結晶に対する不純物拡散方法Info
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- JPH03188622A JPH03188622A JP32606089A JP32606089A JPH03188622A JP H03188622 A JPH03188622 A JP H03188622A JP 32606089 A JP32606089 A JP 32606089A JP 32606089 A JP32606089 A JP 32606089A JP H03188622 A JPH03188622 A JP H03188622A
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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】
（産業上の利用分野）
本発明は半導体素子を作成する時、半導体結晶に対して
不純物を拡散するための不純物拡散方法に関するもので
ある。
不純物を拡散するための不純物拡散方法に関するもので
ある。
（従来の技術）
従来から半導体結晶に対する不純物拡散方法には、半導
体結晶１１ｒ、拡散したい不純物元素単体３１あるいは
その化合物と共に石英アンプル３２内に入れ、その人口
３２を封止した状態で、上記石英アングル３２を加熱す
る封管法が採用されている（第３図参照）。この封管法
では不純物元素単体もしくは化合物は通常、固体が用い
られ、アンプル内の半導体結晶より稍々離れた位置に置
くか、あるいは半導体結晶上に堆積するのが一般的であ
る。また石英アンプル内の雰囲気は高真空もしくは不活
性気体になっていて、その状態を保持したまま人口３・
２の封止が行なわれる。このような封管法による不純物
拡散の具体例には文献（Ｗ、Ｔ。
体結晶１１ｒ、拡散したい不純物元素単体３１あるいは
その化合物と共に石英アンプル３２内に入れ、その人口
３２を封止した状態で、上記石英アングル３２を加熱す
る封管法が採用されている（第３図参照）。この封管法
では不純物元素単体もしくは化合物は通常、固体が用い
られ、アンプル内の半導体結晶より稍々離れた位置に置
くか、あるいは半導体結晶上に堆積するのが一般的であ
る。また石英アンプル内の雰囲気は高真空もしくは不活
性気体になっていて、その状態を保持したまま人口３・
２の封止が行なわれる。このような封管法による不純物
拡散の具体例には文献（Ｗ、Ｔ。
Ｔｓａｎｇａｔａｌ、、 Ａｐｐｌ 、 Ｐｈｙｓ 、
Ｌｏｌｌ、、 ３６ （６）、４４Ｌ（１９８０））
において開示された実験例がある。
Ｌｏｌｌ、、 ３６ （６）、４４Ｌ（１９８０））
において開示された実験例がある。
ここではｎ−ＧｍＡｍ基板に成長させた半導体レーザ用
のＡｔｘ−Ｇａ１−、Ａｍ （０≦Ｘ≦１）結晶を、不
純物源としてのＺｎＧａＡｓと共にアンプル内に真空封
入している。この時のＺｎＧａＡｓはアンプル容積ｌｙ
Ｒ当シ２０〜とする。このアンプルｔ−７３０℃で１時
間加熱し、半導体結晶の所定領域にＺｎｎ拡散領領域得
ている。この実験ではこの後、アンプルから半導体結晶
を取出して、１０■のＡｓ単体と共にアンプルに真空封
入し、８５０℃で１時間加熱し、初回の拡散でできた高
濃度Ｚｎｎ拡散領領域外側にやや低濃度のＺｎｎ拡散領
領域形成している。この封管法では、例えば■−ｖ族化
合物半導体結晶において、アンプル内部にＶ族元素の単
体あるいは化合物を封入すれば、加熱時にＶ族元素の蒸
気圧が上って、半導体結晶から■族元素にくらべて同温
での蒸気圧が高い■族元素が脱離するのを防止するとい
う効果が得られる。これは、半導体結晶に対する不純物
拡散が高温下で行なわれる状況にあるため、半導体結晶
の熱的損傷全回避する上で有効である。
のＡｔｘ−Ｇａ１−、Ａｍ （０≦Ｘ≦１）結晶を、不
純物源としてのＺｎＧａＡｓと共にアンプル内に真空封
入している。この時のＺｎＧａＡｓはアンプル容積ｌｙ
Ｒ当シ２０〜とする。このアンプルｔ−７３０℃で１時
間加熱し、半導体結晶の所定領域にＺｎｎ拡散領領域得
ている。この実験ではこの後、アンプルから半導体結晶
を取出して、１０■のＡｓ単体と共にアンプルに真空封
入し、８５０℃で１時間加熱し、初回の拡散でできた高
濃度Ｚｎｎ拡散領領域外側にやや低濃度のＺｎｎ拡散領
領域形成している。この封管法では、例えば■−ｖ族化
合物半導体結晶において、アンプル内部にＶ族元素の単
体あるいは化合物を封入すれば、加熱時にＶ族元素の蒸
気圧が上って、半導体結晶から■族元素にくらべて同温
での蒸気圧が高い■族元素が脱離するのを防止するとい
う効果が得られる。これは、半導体結晶に対する不純物
拡散が高温下で行なわれる状況にあるため、半導体結晶
の熱的損傷全回避する上で有効である。
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、この封管法では、半導体結晶と、不純物
源とを石英アンプル内に真空あるいは不活性気体雰囲気
で封入しなければならないという技術的な問題を持って
いる。すなわち、封入には時間と、成る程度の熟練を要
する上、扱う半導体結晶が大きくなれば必然的にアンプ
ル内容積も大きくなり、真空引きあるいは気体置換作業
などに必要な時間が増大し、また封入も困難になる。ま
た拡散後に、アンプルから半導体結晶を取出すには、ア
ンプルを破壊しなければならないのでランニングコスト
が高くつくシ、また、破壊に際して半導体結晶を損壊す
る危険もある。
源とを石英アンプル内に真空あるいは不活性気体雰囲気
で封入しなければならないという技術的な問題を持って
いる。すなわち、封入には時間と、成る程度の熟練を要
する上、扱う半導体結晶が大きくなれば必然的にアンプ
ル内容積も大きくなり、真空引きあるいは気体置換作業
などに必要な時間が増大し、また封入も困難になる。ま
た拡散後に、アンプルから半導体結晶を取出すには、ア
ンプルを破壊しなければならないのでランニングコスト
が高くつくシ、また、破壊に際して半導体結晶を損壊す
る危険もある。
（発明の目的）
本発明は上記事情にもとづいてなされたもので、半導［
ド結晶を拡散炉内に配置し、これに対して気体状の拡散
不縄物全与えることで、不純物の拡散を行なうことによ
シ、封管法を用いないで効率よく拡散効果を上げること
ができるようにした、半導体結晶に対する不純物拡散法
を提供しようとするものである。
ド結晶を拡散炉内に配置し、これに対して気体状の拡散
不縄物全与えることで、不純物の拡散を行なうことによ
シ、封管法を用いないで効率よく拡散効果を上げること
ができるようにした、半導体結晶に対する不純物拡散法
を提供しようとするものである。
（課題を解決する丸めの手法）
このため、本発明では拡散炉内に配置された半導体結晶
に対して熱拡散によシネ細物全拡散させる不純物拡散法
において、前記不純物はハロゲン元Ｘを含む化合物の蒸
気の形態で上記拡散炉内に導入されるようになりている
。おるいは、帥記不純物は上記拡散炉内に配置された不
純物元素単体あるいは化合物をハロダン気体に反応させ
て、不純物元素を含む化合物の蒸気の形態を上記拡散炉
内に生成するのである。
に対して熱拡散によシネ細物全拡散させる不純物拡散法
において、前記不純物はハロゲン元Ｘを含む化合物の蒸
気の形態で上記拡散炉内に導入されるようになりている
。おるいは、帥記不純物は上記拡散炉内に配置された不
純物元素単体あるいは化合物をハロダン気体に反応させ
て、不純物元素を含む化合物の蒸気の形態を上記拡散炉
内に生成するのである。
なお、上記半導体結晶の近傍において別に導入された水
素と上記ハロゲン元素を含む化合物の蒸気に混合し、還
元反応によって不純物元素単体を生成し、これを半導体
結晶内に拡散するとよい。
素と上記ハロゲン元素を含む化合物の蒸気に混合し、還
元反応によって不純物元素単体を生成し、これを半導体
結晶内に拡散するとよい。
（作用）
このような拡散方法によれば、拡散炉は封入の形態をと
る必要がなく、内部雰囲気もハロゲン元素を含む化合物
の蒸気、あるいはこれに加えて希駅用不活性ガスで占め
られ、真空処理などが不要で半導体素子の生産性を高め
ることになる。
る必要がなく、内部雰囲気もハロゲン元素を含む化合物
の蒸気、あるいはこれに加えて希駅用不活性ガスで占め
られ、真空処理などが不要で半導体素子の生産性を高め
ることになる。
（実施例）
以下、本発明の実施例全第１図および第２図に示すそれ
ぞれの実施態様について具体的に説明する。第１図の実
施例では半導体結晶ｌは開放７ランノ６を備えた円筒状
の拡散炉４内に配置される。
ぞれの実施態様について具体的に説明する。第１図の実
施例では半導体結晶ｌは開放７ランノ６を備えた円筒状
の拡散炉４内に配置される。
上記拡散炉４Ｖｉ一端にガス導入口４ ａ ｅ ４ ｂ
’（ｉ−具備し、フランク６を介して着脱自在に連結
されたＭ４ｘにガス導出口４ｃｉ具備している。また、
拡散炉４の周囲には加熱ヒータ５が配置される。
’（ｉ−具備し、フランク６を介して着脱自在に連結
されたＭ４ｘにガス導出口４ｃｉ具備している。また、
拡散炉４の周囲には加熱ヒータ５が配置される。
このような構成では、加熱ヒータ５で拡散炉４内を適当
な温度に加熱すると共に、ガス導入口４ａからは拡散し
たい不純物元素であるハロゲン元素をよむ化合物気体あ
るいはこれと希釈用不活性ガスとの混合気体２を導入す
る。一方、ガス導入口４ｂからは水素ガス３を導入する
。しかして拡散炉４内でンま上記化合物は水素で還元さ
れ、不純物元素単体の気体となって半導体結晶１の所定
領域に拡散されるのである。そして、未反応気体、拡散
されなかった不純物元素単体、還元反応生成物および希
釈用不活性ガス７は排出口４ｃかも排出される。
な温度に加熱すると共に、ガス導入口４ａからは拡散し
たい不純物元素であるハロゲン元素をよむ化合物気体あ
るいはこれと希釈用不活性ガスとの混合気体２を導入す
る。一方、ガス導入口４ｂからは水素ガス３を導入する
。しかして拡散炉４内でンま上記化合物は水素で還元さ
れ、不純物元素単体の気体となって半導体結晶１の所定
領域に拡散されるのである。そして、未反応気体、拡散
されなかった不純物元素単体、還元反応生成物および希
釈用不活性ガス７は排出口４ｃかも排出される。
なお、上記実施例において、半導体結晶の構成元素が加
熱ヒータ５の加熱作用によって、拡散炉４内で脱離を起
すおそれのある場合には、その元素の分圧を上げるよう
に、その元素単体あるいは化合物ヲホートに入れて拡散
炉４内に設置し、加熱にともなって導入気体中へ気化、
混合させるとよい。
熱ヒータ５の加熱作用によって、拡散炉４内で脱離を起
すおそれのある場合には、その元素の分圧を上げるよう
に、その元素単体あるいは化合物ヲホートに入れて拡散
炉４内に設置し、加熱にともなって導入気体中へ気化、
混合させるとよい。
このように、従来の封管法を採用せず、不純物元＊を含
む化合物気体を導入する形態にすることで、拡散炉１−
ｊ繰返し使用できるものとなシ、２ンニングコストを低
減できる。また封管法と異なり、アンプルを破壊しない
から、拡散された半導体結晶全取出す時、これを損壊す
るおそれがない。
む化合物気体を導入する形態にすることで、拡散炉１−
ｊ繰返し使用できるものとなシ、２ンニングコストを低
減できる。また封管法と異なり、アンプルを破壊しない
から、拡散された半導体結晶全取出す時、これを損壊す
るおそれがない。
また拡散すべき半導体結晶の大きさにあわせて拡散炉を
大きく構成しても、封止の必要がない点で、何等支障が
ない。更に、上記拡散不純物元素の分圧は気体流ｔおよ
び温度で決定でき、封管法のように系内の反応の進行に
より、時間経過の中で分圧が変化することがないので、
拡散の制御性がよい。
大きく構成しても、封止の必要がない点で、何等支障が
ない。更に、上記拡散不純物元素の分圧は気体流ｔおよ
び温度で決定でき、封管法のように系内の反応の進行に
より、時間経過の中で分圧が変化することがないので、
拡散の制御性がよい。
第２図の実施例では、ガス導入口４ａに対応して拡散炉
４内には棚４ｙが設けてあシ、ここには不純物元素単体
あるいは化合物の固体２１が配設されている。そして、
上記ガス導入口４亀からはハロゲン気体あるいはこれと
希釈用不活性ガスとの混合気体グが導入され、上記固体
２１に反応させ、不純物元素を含む化合物の蒸気の形態
を、上記拡散炉４内に生成する。他の点は第１図におけ
る実施例と同様であシ、ガス導入口４ｂからの水素が、
半導体結晶１の手前で上記不純物元素を含むハロゲン化
物気体と混合し、還元反応の結果、不純物元素単体を生
成し、半導体結晶１の所要領域に拡散するのである。こ
の拡散法では、拡散不純物元素のハロゲン化合物の蒸気
圧が低く、気体で輸送するのが困難々場合にも適用でき
る特別なメリットがある。
４内には棚４ｙが設けてあシ、ここには不純物元素単体
あるいは化合物の固体２１が配設されている。そして、
上記ガス導入口４亀からはハロゲン気体あるいはこれと
希釈用不活性ガスとの混合気体グが導入され、上記固体
２１に反応させ、不純物元素を含む化合物の蒸気の形態
を、上記拡散炉４内に生成する。他の点は第１図におけ
る実施例と同様であシ、ガス導入口４ｂからの水素が、
半導体結晶１の手前で上記不純物元素を含むハロゲン化
物気体と混合し、還元反応の結果、不純物元素単体を生
成し、半導体結晶１の所要領域に拡散するのである。こ
の拡散法では、拡散不純物元素のハロゲン化合物の蒸気
圧が低く、気体で輸送するのが困難々場合にも適用でき
る特別なメリットがある。
なお上述の実施例において、半導体結晶とじては■−ｖ
族化合物が用いられるとよく、例えばＧａＡｓ 、 Ａ
ｔ、Ｇａ１−ｘＡｓ （０（ｘ ＜ １ ）、Ｉ ｎ
１−３ＣＧａ ｚＡｓｌ −）’ Ｐｙ（ｏ≦Ｘ≦１．
０≦ｙ≦１）であるとよい。あるいは、上記半導体結晶
としては■−■族化合物が用いられてもよい。
族化合物が用いられるとよく、例えばＧａＡｓ 、 Ａ
ｔ、Ｇａ１−ｘＡｓ （０（ｘ ＜ １ ）、Ｉ ｎ
１−３ＣＧａ ｚＡｓｌ −）’ Ｐｙ（ｏ≦Ｘ≦１．
０≦ｙ≦１）であるとよい。あるいは、上記半導体結晶
としては■−■族化合物が用いられてもよい。
また、不純物元素としてはＺｎ、Ｓｔ、Ｇ・、更にはＢ
ａ 、 Ｍｇ 、 Ａｔ、 Ｓ 、 Ｃｒ 、 Ｍｎ
、 Ｆ＠、 Ｃｏ 、 Ｎｌ 、 Ｃｕ 、 Ｇａ 。
ａ 、 Ｍｇ 、 Ａｔ、 Ｓ 、 Ｃｒ 、 Ｍｎ
、 Ｆ＠、 Ｃｏ 、 Ｎｌ 、 Ｃｕ 、 Ｇａ 。
Ａｓ 、 Ｓｏ 、 Ｃｄ 、 Ｓｕ 、 Ｔｏ な
どが用いられる。
どが用いられる。
（発明の効果）
本発明は以上詳述したようになシ、不純物を気体化して
供給する方式を採用したために、封入の形態をとる必要
がなくな夛、拡散炉の構成を、繰返し使用できる生産型
にでき、量産上に有利なものとすることができ、ランニ
ングコストを低減でき、また拡散後の半導体結晶の取出
しに際して、これを損壊させるおそれがないなどの効果
が得られる。
供給する方式を採用したために、封入の形態をとる必要
がなくな夛、拡散炉の構成を、繰返し使用できる生産型
にでき、量産上に有利なものとすることができ、ランニ
ングコストを低減でき、また拡散後の半導体結晶の取出
しに際して、これを損壊させるおそれがないなどの効果
が得られる。
第１図は本発明の一実施例を示す概略構成図。
第２図は別の実施例の概略構成図、第３図は従来例の概
略構成図である。 １・・・半導体結晶、２・・・ハロゲン元素ヲ含む化合
物気体、３・・・水素ガス、４・・・拡散炉、４ａ、４
ｂ・・・ｊス導入口、４ｘ・・・蓋、４ｃ・・・ガス排
出口、５・・・加熱ヒータ
略構成図である。 １・・・半導体結晶、２・・・ハロゲン元素ヲ含む化合
物気体、３・・・水素ガス、４・・・拡散炉、４ａ、４
ｂ・・・ｊス導入口、４ｘ・・・蓋、４ｃ・・・ガス排
出口、５・・・加熱ヒータ
Claims (4)
- （１）拡散炉内に配設された半導体結晶に対して熱拡散
により不純物を拡散させる不純物拡散方法において、前
記不純物はハロゲン元素を含む化合物の蒸気の形態で上
記拡散炉内に導入されることを特徴とする、半導体結晶
に対する不純物拡散方法。 - （２）半導体結晶の近傍において、別に導入された水素
を上記ハロゲン元素を含む化合物の蒸気に混合し、還元
反応によって、不純物元素単体を生成し、これを半導体
結晶内に拡散することを特徴とする請求項１に記載の、
半導体結晶に対する不純物拡散方法。 - （３）拡散炉内に配設された半導体結晶に対して熱拡散
により不純物を拡散させる不純物方法において、前記不
純物は上記拡散炉内に配置された不純物元素単体あるい
は化合物をハロゲン気体に反応させて、不純物元素を含
む化合物の蒸気の形態を上記拡散炉内に生成することを
特徴とする、半導体結晶に対する不純物拡散方法。 - （４）半導体結晶の近傍において、別に導入された水素
を上記ハロゲン元素を含む化合物の蒸気に混合し、還元
反応によって不純物元素単体を生成し、これを半導体結
晶内に拡散することを特徴とする請求項３に記載の、半
導体結晶に対する不純物拡散方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32606089A JPH03188622A (ja) | 1989-12-18 | 1989-12-18 | 半導体結晶に対する不純物拡散方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32606089A JPH03188622A (ja) | 1989-12-18 | 1989-12-18 | 半導体結晶に対する不純物拡散方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03188622A true JPH03188622A (ja) | 1991-08-16 |
Family
ID=18183665
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32606089A Pending JPH03188622A (ja) | 1989-12-18 | 1989-12-18 | 半導体結晶に対する不純物拡散方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03188622A (ja) |
-
1989
- 1989-12-18 JP JP32606089A patent/JPH03188622A/ja active Pending
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