JPH03235329A - Apparatus for thermal diffusion for manufacturing semiconductor - Google Patents

Apparatus for thermal diffusion for manufacturing semiconductor

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JPH03235329A
JPH03235329A JP3178690A JP3178690A JPH03235329A JP H03235329 A JPH03235329 A JP H03235329A JP 3178690 A JP3178690 A JP 3178690A JP 3178690 A JP3178690 A JP 3178690A JP H03235329 A JPH03235329 A JP H03235329A
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Abstract

PURPOSE:To enable execution of more uniform oxidation diffusion by a method wherein a gas produced from a diffusion source is made to blow directly into a space between semiconductor wafers being rotated. CONSTITUTION:A gas supply pipe 2 is connected to the upper end face of a quartz reaction tube 1, and semiconductor wafers 3 are held by a boat 4, in a state of being separated at a prescribed interval from each other, and transferred through the intermediary of a table 5. By the rotation of a motor 7, the table 5 and the wafers 3 are rotated together simultaneously in the horizontal direction. A reverse-U-shaped gas introducing pipe 8 is disposed inside the tube 1 and a plurality of nozzles 8c are bored in a straight line at a prescribed pitch in the peripheral wall of a downward part 8b of the pipe 8. The pitch P1 between the nozzles is made smaller than a pitch P2 between semiconductor chips held by the boat 4. According to this constitution, a path of a process gas flowing through the furnace 1 is made long and the inside of the tube 1 is heated sufficiently by a gas blowing off from the nozzles 8c. The gas from the nozzles 8c is made to blow into a space between the wafers 3.

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、半導体装置の製造において、半導体ウェハに
熱処理を施してリン等の不純物を拡散する際に使用され
る半導体製造用熱拡散装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to semiconductor manufacturing, which is used when heat-treating a semiconductor wafer to diffuse impurities such as phosphorus in the manufacturing of semiconductor devices. The present invention relates to a heat diffusion device for use.

(従来の技術) 上記熱拡散装置は、高温雰囲気の不純物を含んだ気体(
例えば、気化したP2O5)の中で半導体ウェハに熱処
理を行うためのものであるが、近年、高集積化による信
頼性の向上、大口径化に伴うメンテナンスの便等の点を
考慮して、半導体ウェハ搬送時における空気の逆流が少
ない横型拡散炉から縦型拡散炉へと移行する傾向にある
(Prior art) The above-mentioned heat diffusion device is capable of discharging gas containing impurities (
For example, it is used to heat-treat semiconductor wafers in vaporized P2O5), but in recent years, semiconductor wafers have been There is a trend of shifting from horizontal diffusion furnaces, which have less backflow of air during wafer transfer, to vertical diffusion furnaces.

この種の一般的な縦型拡散炉の構成を第8図に示す。The configuration of this type of general vertical diffusion furnace is shown in FIG.

下端を開口し、上方に延びる有底筒状の石英反応管1の
上端面のほぼ中央には、ガス供給管2が接続されている
。そして、半導体ウェハ3は、ボ−ト4に所定間隔離間
した状態で保持され、ボートテーブル5を介して搬送さ
れるよう構成され、反応管1の開口部は、反応管1の内
部に半導体ウェハ3が完全に挿入された時に、ボートテ
ーブル5に固着したキャップ6で密封されるようなされ
ている。
A gas supply pipe 2 is connected to approximately the center of the upper end surface of a bottomed cylindrical quartz reaction tube 1 whose lower end is open and which extends upward. The semiconductor wafer 3 is held in a predetermined spaced state in a boat 4 and transported via a boat table 5, and the opening of the reaction tube 1 is arranged so that the semiconductor wafer 3 is held in a state where the semiconductor wafer 3 is kept separated from the boat 4 for a predetermined period. 3 is completely inserted, it is sealed with a cap 6 fixed to the boat table 5.

ここに、上記半導体ウェハ3の搬送時には、ガス供給管
2から反応管1内にN2等の不活性ガスを流し込むこと
により、反応管1内に空気が流れ込んでしまうことが防
止される。
Here, when the semiconductor wafer 3 is transported, air is prevented from flowing into the reaction tube 1 by flowing an inert gas such as N2 into the reaction tube 1 from the gas supply pipe 2.

そして、キャップ6で反応管1の開口部を密封した状態
で、例えば200g3を不純物源としたリン拡散を行う
場合には、反応管1の内部を、約900℃以上の高温雰
囲気に保ったまま、この内部に、ガス供給管2からN2
.o2,200g3蒸気の混合ガスたるプロセスガスを
導入して、このプロセスガスを反応管1の天井から下方
に流す。
When performing phosphorus diffusion using, for example, 200 g3 as an impurity source with the opening of the reaction tube 1 sealed with the cap 6, the inside of the reaction tube 1 is kept at a high temperature atmosphere of approximately 900°C or higher. , inside this, N2 is supplied from the gas supply pipe 2.
.. A process gas, which is a mixed gas of o2, 200 g3 steam, is introduced and flows downward from the ceiling of the reaction tube 1.

これによってPOCl3と02の反応によって生成され
る拡散源P 205と不活性キャリヤガスN2の混合ガ
ス中で反応を起こさせて半導体ウェハ3に熱処理を施す
よう構成されていた。
As a result, the semiconductor wafer 3 is subjected to heat treatment by causing a reaction in a mixed gas of the diffusion source P 205 generated by the reaction of POCl3 and 02 and the inert carrier gas N2.

上記リン拡散の結果として、4000人のポリシリコン
コヘ高抵抗リン拡散を行った際のシート抵抗100Ω近
辺の制御例を第9図に示す。
As a result of the above-mentioned phosphorus diffusion, FIG. 9 shows an example of controlling the sheet resistance around 100Ω when high-resistance phosphorus was diffused into 4000 polysilicon cells.

この時の拡散条件は、雰囲気900℃、拡散時間15分
である。
The diffusion conditions at this time were an atmosphere of 900° C. and a diffusion time of 15 minutes.

この図より、面内のシート抵抗ρ の各ボート内位置に
おけるバラツキσを、 ユニに InaX;シート抵抗ρ の最大値min;シ
ート抵抗ρ の最小値 X;シート抵抗ρ の平均値 とした時、このバラツキσは、各半導体ウェハ3のボー
ト4内の位置において、24〜25%と非常に大きくな
ることが判る。
From this figure, when the variation σ of the in-plane sheet resistance ρ at each position in the boat is expressed as InaX; maximum value min of sheet resistance ρ; minimum value X of sheet resistance ρ; average value of sheet resistance ρ, It can be seen that this variation σ becomes extremely large at 24 to 25% at the position of each semiconductor wafer 3 within the boat 4.

また、半導体ウェハ表面におけるシート抵抗ρ の分布
も、この周辺部が低く、中央部か高い同心円状の分布を
示すことになる。
Further, the distribution of sheet resistance ρ on the surface of the semiconductor wafer also exhibits a concentric distribution, with the sheet resistance ρ being low at the periphery and high at the center.

これは、各半導体ウェハ3,3の間への拡散源P2O5
の供給が、ここでの拡散源P2O5の濃度と反応管1内
を上から下へと流れるプロセスガス中での拡散源P2O
5の濃度との濃度差による拡散によって、即ちプロセス
ガス自体が半導体ウェハ3,3内を流れることなく行わ
れ、従ってこの濃度が半導体ウェハ3の周辺部で高く、
中心部に行くに従って徐々に低くなって、半導体ウェハ
3の全表面において均一にならないからであると考えら
れる。
This is a diffusion source P2O5 between each semiconductor wafer 3, 3.
The supply of is the concentration of the diffusion source P2O5 here and the diffusion source P2O in the process gas flowing from top to bottom in the reaction tube 1.
5, that is, the process gas itself does not flow within the semiconductor wafers 3, 3, and therefore this concentration is high at the periphery of the semiconductor wafer 3.
This is believed to be because it gradually becomes lower toward the center and is not uniform over the entire surface of the semiconductor wafer 3.

(発明が解決しようとする課B) しかしながら、上記のような条件におけるポリシリコン
中へのリン拡散の状況をみると、面内バラツキσが25
%程度と非常に大きくなり、しかも半導体ウェハの表面
においても、その周辺部のシート抵抗ρ が中央のそれ
よりも低い同心円状の分布を示すことになり、この面内
のリン拡散のバラツキは、その後のエツチングプロセス
にも影響を及ぼしてしまう。更に、CVDによるリンゲ
ッタ等のプロセスの適用の際においても、CVD膜べり
量の違いやメルト形状のバラツキを生じさせてしまう。
(Problem B to be solved by the invention) However, looking at the state of phosphorus diffusion into polysilicon under the above conditions, the in-plane variation σ is 25
%, and even on the surface of the semiconductor wafer, the sheet resistance ρ at the periphery shows a concentric distribution that is lower than that at the center, and the variation in phosphorus diffusion within this plane is This will also affect the subsequent etching process. Furthermore, even when a process such as a ring getter using CVD is applied, differences in the amount of CVD film wear and variations in melt shape occur.

このようなリン拡散のバラツキは、今後の微細化おいて
、精密な制御が要求されることから特に問題となってく
ると考えられる。
It is thought that such variations in phosphorus diffusion will become a particular problem as precise control will be required in future miniaturization.

このようなリン拡散のバラツキの現象は、横型拡散炉に
おいても同様に生じてしまう。
Such a phenomenon of variation in phosphorus diffusion similarly occurs in a horizontal diffusion furnace.

なお、通常の酸化においても、反応管の周壁に沿って天
井方向からプロセスガスを導入することが一般に行われ
ているが、このプロセスガスを反応管内に導入するため
の導入管内を流れるプロセスガスの流速は、数m / 
seeとかなり速いため、このガスの温度が炉内と同じ
温度まで上昇していない。このため、空冷を行っている
と同じ状態となって、天井側が冷えて断面均熱が乱れて
しまい、面内の酸化膜に大きなバラツキが生じているの
が現状であった。
In addition, even in normal oxidation, process gas is generally introduced from the ceiling along the peripheral wall of the reaction tube. The flow velocity is several meters/
see, so the temperature of this gas has not risen to the same temperature as inside the furnace. For this reason, the same situation occurs when air cooling is performed, and the ceiling side cools, disrupting cross-sectional uniform heating, and causing large variations in the oxide film within the plane.

本発明は上記に鑑み、縦型拡散炉に改良を加えて、より
均一な酸化拡散を行えるようにしたものを提供すること
を目的とする。
In view of the above, an object of the present invention is to provide an improved vertical diffusion furnace that can perform more uniform oxidation diffusion.

(課題を解決するための手段) 上記目的を達成するため、本発明に係る半導体製造用熱
拡散装置は、半導体ウェハを所定のピッチで保持したボ
ートを反応管の内部に挿入して密封し、この反応管の内
部を高温の雰囲気に保持したままこの内部にプロセスガ
スを導いて半導体ウェハに熱処理を施すようにした半導
体製造用熱拡散装置において、上記反応管の内部にこの
長さ方向に沿って延びるガス導入管を配置し、このガス
導入管の周壁に上記半導体ウェハに向けてプロセスガス
を吹き出すノズルを該ウェハのピッチとほぼ等しいかま
たはこれより小さいピッチで設けるとともに、このノズ
ルから予め加熱したプロセスガスが吹き出すよう構成し
、更に上記ボートを回転自在としたものである。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, a thermal diffusion device for semiconductor manufacturing according to the present invention includes a boat holding semiconductor wafers at a predetermined pitch inserted into a reaction tube and sealed; In a heat diffusion device for semiconductor manufacturing, which heat-treats semiconductor wafers by introducing a process gas into the reaction tube while maintaining the inside of the reaction tube in a high-temperature atmosphere, the inside of the reaction tube is heated along its length. A gas introduction pipe extending from the semiconductor wafer is arranged, and nozzles for blowing process gas toward the semiconductor wafer are provided on the peripheral wall of the gas introduction pipe at a pitch that is approximately equal to or smaller than the pitch of the semiconductor wafer. The boat is configured to blow out the process gas, and the boat is rotatable.

(作 用) 上記のように構成した本発明によれば、プロセスガスを
予め加熱させることにより十分に化学反応させて拡散源
を発生させたガスを、半導体ウェハを回転させつつ、各
ノズルから各半導体ウェハと半導体ウェハとの間に直接
吹き込ませることができ、これによって、半導体ウェハ
のボートによる保持位置に拘ることなく、かっこの全面
におけるの拡散源の濃度をより均一にするとともに、プ
ロセスガスが十分に暖まらないうちに半導体ウェハの方
向に吹き出すことを防止して、拡散源による拡散をより
均一に行わせて拡散のバラツキの発生を極力防止するこ
とができる。
(Function) According to the present invention configured as described above, the process gas is heated in advance to cause a sufficient chemical reaction and a diffusion source is generated, and the gas is supplied from each nozzle while rotating the semiconductor wafer. The process gas can be blown directly between the semiconductor wafers, making the concentration of the diffusion source more uniform over the entire surface of the bracket, regardless of where the semiconductor wafers are held by the boat, and the process gas being blown directly between the semiconductor wafers. It is possible to prevent the wafer from being blown out in the direction of the semiconductor wafer before it is sufficiently warmed, to make the diffusion by the diffusion source more uniform, and to prevent variations in diffusion as much as possible.

(実施例) 以下、本発明の実施例を第1図を参照して説明する。(Example) Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIG.

第1図は本発明の第1の実施例を示すもので、下端を開
口し、上方に延びる有底筒状の石英反応管1の上端面の
ほぼ中央には、ガス供給管2が接続されている。そして
、半導体ウェハ3は、ボート4に所定間隔離間した状態
で保持され、ボートテーブル5を介して搬送されるよう
構成され、反応管1の開口部は、反応管lの内部に半導
体ウェハ3が完全に挿入された時に、ボートテーブル5
に固着したキャップ6で密封されるようなされている。
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention, in which a gas supply pipe 2 is connected to approximately the center of the upper end surface of a bottomed cylindrical quartz reaction tube 1 whose lower end is open and which extends upward. ing. The semiconductor wafer 3 is held in a boat 4 for a predetermined period of time and is transported via a boat table 5. When fully inserted, the boat table 5
It is designed to be sealed with a cap 6 fixed to.

更に、上記ボートテーブル5にはモータ7が接続され、
このモータ7の回転によって、ボートテーブル5、更に
はボート4で保持した半導体ウェハ3が一体となって水
平方向に同時に回転するようなされている・ また、上記反応管1の内部には、その内壁に沿って一旦
下ガから上方に延びる上昇部8aと、この上昇部8aの
頂端から1000屈曲して下方に伸びる下降部8bとか
ら逆U字状に構成された細管からなるガス導入管8が配
置されているとともに、このガス導入管8の下降部8b
の周壁には、この長さ方向に沿って所定のピッチで直線
状に複数のノズル8cが穿設されている。
Furthermore, a motor 7 is connected to the boat table 5,
By the rotation of this motor 7, the boat table 5 and further the semiconductor wafers 3 held by the boat 4 are simultaneously rotated in the horizontal direction. A gas introduction pipe 8 is formed of a thin tube formed in an inverted U-shape by a rising part 8a extending upward from the lower part along the line, and a descending part 8b bending 1000 degrees from the top of the rising part 8a and extending downward. The descending portion 8b of this gas introduction pipe 8
A plurality of nozzles 8c are linearly bored at a predetermined pitch along the length of the peripheral wall.

そして、この各ノズル間ピッチplは、上記ボート4に
保持された各半導体チップ間ピッチp2より小さく (
pIくp2)なされている。
The pitch pl between each nozzle is smaller than the pitch p2 between each semiconductor chip held on the boat 4 (
pI p2) has been done.

このように、ガス導入管8を逆U字状に屈曲させたのは
、ガス導入管8に沿って反応炉1内を流れるプロセスガ
スのバスを長くして、即ちプロセスガスが反応管1内に
おいて、−旦この天井まで上かり、その後下降してノズ
ル8Cから吹き出すようにすることにより、これを十分
に暖めるためであり、また、ノズル間ピッチp1を半導
体ウェハ間ピッチp2より小さくしたのは、各半導体ウ
ェハ3,3の間にノズル8Cからのプロセスガスがむら
なく吹き込むようにするためである。
The reason why the gas introduction tube 8 is bent into an inverted U shape is to lengthen the process gas bus that flows inside the reactor 1 along the gas introduction tube 8. The purpose of this is to heat the air sufficiently by rising to the ceiling and then descending to blow out air from the nozzle 8C. Also, the pitch p1 between the nozzles is made smaller than the pitch p2 between semiconductor wafers. This is to ensure that the process gas from the nozzle 8C is evenly blown between the semiconductor wafers 3, 3.

そして、半導体ウェハ3をボード4で保持して、ボード
テーブル5を介して上方に搬送する際には、上記ガス供
給管2からN2等のキャリアガスを導入しつつ行うこと
により、空気か反応管1内へ侵入してしまうことを防止
するのであり、例えばPOC113を不純物源としたリ
ン拡散を行う場合には、キャップ6で反応管1の開口部
を密封した後に、反応管1の内部を約900℃以上の高
温雰囲気に保ったまま、この内部にガス導入管8の各ノ
ズル8CからN  、O、POCR3の蒸気の2 混合ガス等からなるプロセスガスを導入し、かつモータ
7によって半導体ウェハ3を回転させて所定の温度によ
る半導体ウエノ\3の熱処理を行うのである。
When the semiconductor wafer 3 is held by the board 4 and transported upward via the board table 5, a carrier gas such as N2 is introduced from the gas supply pipe 2, so that air can be transferred to the reaction tube. For example, when performing phosphorus diffusion using POC113 as an impurity source, after sealing the opening of the reaction tube 1 with the cap 6, the inside of the reaction tube 1 is approximately sealed. While maintaining the high-temperature atmosphere of 900° C. or higher, a process gas consisting of a mixture of N, O, POCR3 vapor, etc. is introduced from each nozzle 8C of the gas introduction tube 8 into the interior, and the semiconductor wafer 3 is heated by the motor 7. The semiconductor wafer \3 is heated at a predetermined temperature by rotating the wafer.

上記実施例を使用して、900℃で15分間のポリシリ
コンへのリン拡散を行った結果を、本実施例におけるU
字型ガス導入管8とこれの代わりにストレート導入管(
下降部8bを設けることなく上昇部8aの周壁にノズル
8Cを設けた導入管)を使用したものと比較して第2図
に示す。
Using the above example, the results of phosphorus diffusion into polysilicon at 900°C for 15 minutes are shown below.
In place of the straight gas inlet pipe 8 and the straight inlet pipe (
A comparison is shown in FIG. 2 with one in which a nozzle 8C is provided on the circumferential wall of the rising portion 8a without providing the descending portion 8b.

これより明らかなように、本実施例の場合、シート抵抗
ρ の面内バラツキが3〜8%となり、上記従来例に比
較して約1/3に改善されていることか判る。
As is clear from this, in the case of this example, the in-plane variation in sheet resistance ρ is 3 to 8%, which is an improvement of about 1/3 compared to the above-mentioned conventional example.

なお、ガス導入管をU字管の変わりにストレート管で構
成した場合には、シート抵抗ρ は、反応管1の底部が
この頂部よりかなり高くなって、半導体ウェハ3のボー
ト4内の位置の相違によるシート抵抗ρ が均一性がか
なり悪くなってしまうことか判る。
Note that if the gas introduction tube is configured with a straight tube instead of a U-shaped tube, the sheet resistance ρ will be much higher than the top of the reaction tube 1, and the position of the semiconductor wafer 3 in the boat 4 will be lower than the sheet resistance ρ. It can be seen that the uniformity of the sheet resistance ρ due to the difference becomes considerably poor.

これは、上記POCI13を使用したリン拡散において
は、このpocIl と過剰02とが、約450℃以上
で反応して拡散源P20、が生成されるのであるが、底
部においては、ストレート管内をかなり速い流速で流れ
るプロセスガスが十分に暖まる前に半導体ウェハ3の方
向に吹き出すことになり、この結果、いわゆる空冷状態
となってプロセスガスが半導体ウェハに吹き付けること
になり、このために拡散源の濃度が底部はど濃くなって
頂部のこの濃度とかなりの差が出てしまうからである。
This is because, in the phosphorus diffusion using POCI13, this pocIl and excess 02 react at about 450°C or higher to generate a diffusion source P20, but at the bottom, the inside of the straight tube moves quite quickly. The process gas flowing at the flow rate blows out in the direction of the semiconductor wafer 3 before it is sufficiently warmed up, resulting in a so-called air-cooled state where the process gas blows onto the semiconductor wafer, which reduces the concentration of the diffusion source. This is because the concentration at the bottom becomes very dark and there is a considerable difference in concentration from the concentration at the top.

即ち、ガス導入管8としてU字管を使用することにより
、反応管1内を通過するプロセスガスの通路パスを長く
することによって、これを十分に暖め、これによって拡
散源P2O5の濃度を均一化したプロセスガスをノズル
8Cから吹き出すようにすることにより、反応管1内に
保持した半導体ウェハ3に、そのポート4の内における
保持場所に拘らず均一にリン拡散を施すことができるの
である。
That is, by using a U-shaped tube as the gas introduction tube 8, the passage path of the process gas passing through the reaction tube 1 is lengthened to sufficiently warm it, thereby making the concentration of the diffusion source P2O5 uniform. By blowing out the process gas from the nozzle 8C, phosphorus can be uniformly diffused into the semiconductor wafer 3 held in the reaction tube 1 regardless of the holding location within the port 4.

第3図に半導体ウェハ間ピッチp2が4.76mya 
(+)2−4. 76龍)である時に、ノズル間ピッチ
p をこれより小さい4mm (p1=4m11)とし
たときのものと、これよりかなり大きい20mm(pl
−20mm)としたときのものとの上記と同じ条件での
実験の結果を示す。
In Figure 3, the pitch p2 between semiconductor wafers is 4.76mya.
(+)2-4. 76 Dragon), and the nozzle pitch p is smaller than this, 4 mm (p1=4m11), and the pitch p is much larger than this, 20 mm (p1=4m11).
-20 mm) under the same conditions as above.

これより、4mmピッチの場合には、シート抵抗p の
面内バラツキが少ないが、20mmピッチとした場合に
は、互いに隣接する半導体ウェハとの間でのシート抵抗
ρ の面内バラツキの違いが3〜25%とかなり大きく
なってしまうことが判る。
From this, when the pitch is 4 mm, the in-plane variation in sheet resistance p is small, but when the pitch is 20 mm, the difference in in-plane variation in sheet resistance ρ between adjacent semiconductor wafers is 3 It can be seen that the difference becomes quite large by ~25%.

これは、ノズル間ピッチp1を半導体ウェハ間ピッチp
2より大きくすると、ノズル8Cから吹き出すプロセス
ガスが直接半導体ウェハ3に当たらない部分か生じてし
まうからであると考えられる。
This changes the nozzle pitch p1 to the semiconductor wafer pitch p
This is believed to be because if it is larger than 2, there will be some parts where the process gas blown out from the nozzle 8C does not directly hit the semiconductor wafer 3.

また、第4図に空気の反応管1内への侵入を防止するた
めに、N2ガス20g/winをガス供給管2から導入
した場合と、ガス導入管8から導入した場合の空気の侵
入状態を02濃度で評価した結果を示す。
In addition, Fig. 4 shows the state of air intrusion when 20 g/win of N2 gas is introduced from the gas supply pipe 2 and when it is introduced from the gas introduction pipe 8 in order to prevent air from entering the reaction tube 1. The results of evaluation at 02 concentration are shown.

これより、天井からの吹き出しの場合、02濃度が11
00pp以下となる空気の侵入が、炉口から2001で
あるのに対し、ノズルからの吹き出しの場合には450
龍と侵入が多く、従って、半導体ウェハ3の搬送時にお
いて、ガス供給管2より天井からガスをダウンフローに
導入した方が、ノズル8Cを介して側部から導入するよ
りも空気の逆流を防止してこの反応管1内への侵入を防
止できることが判る。
From this, in the case of a blowout from the ceiling, the 02 concentration is 11
The air entering from the furnace mouth is 2,001 pp or less, while the air entering from the nozzle is 450 pp.
Therefore, when transporting the semiconductor wafer 3, it is better to introduce the gas downflow from the ceiling through the gas supply pipe 2 than to introduce it from the side through the nozzle 8C to prevent backflow of air. It can be seen that this intrusion into the reaction tube 1 can be prevented.

なお、上記ガス供給管2とガス導入管8からは、上記の
ように夫々異なるガスが導入されるため、異なるガス供
給源に夫々接続するようにすることもできるが、従来の
ように一本にまとめ弁を介して切換えるようにしても良
い。
Note that since different gases are introduced from the gas supply pipe 2 and the gas introduction pipe 8, as described above, they can be connected to different gas supply sources, but they can be connected to different gas supply sources. Alternatively, the switching may be performed collectively through a valve.

第5図乃至第7図は、上記プロセスガスの加熱手段とし
て、上記実施例と夫々異なるものを採用したものを示す
FIGS. 5 to 7 show different heating means for the process gas that are different from those of the above embodiments.

即ち、第5図に示すものは、ガス導入管9として反応炉
1の内部において下方から上方に直線状に延びるストレ
ート管を使用するとともに、このガス導入管9の外部露
出部の周囲に予備加熱ヒータ10を配置して、この加熱
ヒータ10によってガス導入管9内を流れるプロセスガ
スを加熱して、この加熱したプロセスガスをノズル9a
から噴出するするようにしたものである。
That is, the one shown in FIG. 5 uses a straight pipe extending linearly from the bottom to the top inside the reactor 1 as the gas introduction pipe 9, and also preheats the area around the externally exposed part of the gas introduction pipe 9. A heater 10 is disposed, and the process gas flowing through the gas introduction pipe 9 is heated by the heater 10, and the heated process gas is passed through the nozzle 9a.
It was designed to erupt from the air.

また、第6図に示すものは、ガス導入管10を反応管1
の下部に当接させつつ蛇行させ、更に反応管1の内部に
この下方から上方に向けて直線状に配置することにより
、プロセスガスを反応管1の周囲で加熱し、この加熱し
たプロセスガスをノズル10aから噴出するするように
したものである。
In addition, in the case shown in FIG. 6, the gas introduction tube 10 is connected to the reaction tube 1.
The process gas is heated around the reaction tube 1, and the heated process gas is The liquid is ejected from a nozzle 10a.

更に、第6図に示すものは、反応管1の下部に2重壁に
よりガス滞留室11を形成し、更にこのガス滞留室11
に下端を開口させて上方に延びるガス導入管12を反応
管1の内部に配置し、これによってガス滞留室11の中
にプロセスガスを導入してこの速度を減少させて十分に
加熱し、しかる後、ガス導入管12のノズル12aから
加熱されたプロセスガスを反応管1の内部に導入するよ
うにしたものである。
Furthermore, in the case shown in FIG. 6, a gas retention chamber 11 is formed by a double wall at the lower part of the reaction tube 1, and
A gas introduction pipe 12, which extends upwardly with its lower end open, is arranged inside the reaction tube 1, thereby introducing the process gas into the gas retention chamber 11 to reduce its velocity and heat it sufficiently. Thereafter, the heated process gas is introduced into the reaction tube 1 from the nozzle 12a of the gas introduction tube 12.

なお、リン拡散の他の酸化プロセスにおいても、細い管
から冷えた状態のガスを導入すると、このガスの速度を
早いため、ガスが十分に暖められず、このために空冷状
態による炉の断面における均熱の乱れが生じ、この結果
、膜厚にバラツキが生じてしまう。
In addition, in other oxidation processes such as phosphorus diffusion, when cold gas is introduced through a thin tube, the speed of this gas is high, and the gas cannot be warmed sufficiently. Disturbance of uniform heating occurs, resulting in variations in film thickness.

従って、このような場合にも、上記のようにして、プロ
セスガスを加熱し、十分に反応を行わせた状態でプロセ
スガスを反応管1の内部に導入する必要がある。
Therefore, even in such a case, it is necessary to heat the process gas as described above and introduce the process gas into the reaction tube 1 in a state in which a sufficient reaction occurs.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明は上記のような構成であるので、十分に加熱させ
ることにより化学反応させて拡散源を発生させたガスを
、回転中の半導体ウェハのウェハとウェハとの間に直接
吹き込ませ、これによって、半導体ウェハの保持位置に
拘ることなく、かつこの全面におけるの拡散源の濃度を
より均一にすることができる。従って、拡散源による拡
散をより均一に行わせて拡散のバラツキの発生を極力防
止することかできるといった効果がある。
Since the present invention has the above-described configuration, a gas that has been sufficiently heated to cause a chemical reaction and generate a diffusion source is blown directly between the wafers of the rotating semiconductor wafers. , the concentration of the diffusion source over the entire surface can be made more uniform regardless of the holding position of the semiconductor wafer. Therefore, there is an effect that the diffusion by the diffusion source can be performed more uniformly, and the occurrence of variations in diffusion can be prevented as much as possible.

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

第1図は本発明の一実施例を示す概要図、第2図はガス
導入管としてU字型ノズルとストレートノズルとを使用
した時のシート抵抗の分布を示すグラフ、第3図はノズ
ルピッチをウェハピッチより小さい4mmとそれより大
きい20+amとした時のシート抵抗の分布を示すグラ
フ、第4図は天井からガスを吹き出した時とノズルがら
吹き出した時の02a度の分布を示すグラフ、第5図乃
至第7図は夫々異なるプロセスガスの加熱手段を示す縦
断面図、第8図は従来例を示す第1図相当図、第9図は
同じく第2図相当図である。 1・・・反応管、訃・・ガス供給管、3・・・半導体ウ
ェハ、4・・・ボート、5・・・ボートテーブル、6・
・・キャップ、7・・・モータ、8.9.10.12・
・・ガス導入管、8c、9a、10a、12a・・・ノ
ズル。 ウニへΦ爪−ト内イ立置 第 8 図
Fig. 1 is a schematic diagram showing an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a graph showing the distribution of sheet resistance when a U-shaped nozzle and a straight nozzle are used as the gas introduction pipe, and Fig. 3 is a graph showing the nozzle pitch. A graph showing the distribution of sheet resistance when 4mm is smaller than the wafer pitch and 20+am is larger than the wafer pitch. Figure 4 is a graph showing the distribution of 02a degrees when gas is blown from the ceiling and when it is blown out from the nozzle. 7 to 7 are longitudinal sectional views showing different process gas heating means, FIG. 8 is a view corresponding to FIG. 1 showing a conventional example, and FIG. 9 is a view corresponding to FIG. 2. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Reaction tube, Gas supply pipe, 3...Semiconductor wafer, 4...Boat, 5...Boat table, 6...
...Cap, 7...Motor, 8.9.10.12.
...Gas introduction pipe, 8c, 9a, 10a, 12a...nozzle. Fig. 8

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 半導体ウェハを所定のピッチで保持したボートを反応管
の内部に挿入して密封し、この反応管の内部を高温の雰
囲気に保持したままこの内部にプロセスガスを導いて半
導体ウェハに熱処理を施すようにした半導体製造用熱拡
散装置において、上記反応管の内部にこの長さ方向に沿
って延びるガス導入管を配置し、このガス導入管の周壁
に上記半導体ウェハに向けてプロセスガスを吹き出すノ
ズルを該ウェハのピッチとほぼ等しいかまたはこれより
小さいピッチで設けるとともに、このノズルから予め加
熱したプロセスガスが吹き出すよう構成し、更に上記ボ
ートを回転自在としたことを特徴とする半導体製造用熱
拡散装置。
A boat holding semiconductor wafers at a predetermined pitch is inserted into a reaction tube and sealed, and a process gas is introduced into the reaction tube to heat-treat the semiconductor wafers while maintaining a high temperature atmosphere inside the reaction tube. In the thermal diffusion apparatus for semiconductor manufacturing, a gas introduction tube extending along the length of the reaction tube is disposed inside the reaction tube, and a nozzle for blowing process gas toward the semiconductor wafer is provided on the peripheral wall of the gas introduction tube. A thermal diffusion device for semiconductor manufacturing, characterized in that the boat is provided at a pitch substantially equal to or smaller than the pitch of the wafer, and is configured so that preheated process gas is blown out from the nozzle, and the boat is rotatable. .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10270453A (en) * 1997-03-28 1998-10-09 Koyo Lindberg Ltd Semiconductor heat-treating device and method for raising/lowering temperature of semiconductor substrate using the same
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US11359283B2 (en) 2016-11-18 2022-06-14 Kokusai Electric Corporation Reaction tube structure and substrate processing apparatus

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