JPH0547685A - 半導体ウエハへの不純物拡散方法 - Google Patents
半導体ウエハへの不純物拡散方法Info
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- JPH0547685A JPH0547685A JP3223423A JP22342391A JPH0547685A JP H0547685 A JPH0547685 A JP H0547685A JP 3223423 A JP3223423 A JP 3223423A JP 22342391 A JP22342391 A JP 22342391A JP H0547685 A JPH0547685 A JP H0547685A
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 17
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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
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 拡散工程の処理効率を低下させることなく、
横型拡散炉内の各ウエハに対して均一に不純物の拡散を
行う。 【構成】 センタヒータ３の設定温度に対して、フロン
トヒータ２の温度を高く設定するとともに、リアヒータ
４の温度を低く設定することにより、センタヒータ領域
の温度が、リア側からフロント側に行くに従って高くな
るような温度勾配を持たせて不純物の拡散を促進し、こ
れにより導入ガス中の不純物濃度がリア側からフロント
側に行くに従って低下することによる不純物の拡散量の
低下を補って、炉芯管１内の各ウエハＷに対して均一な
拡散を行う。
横型拡散炉内の各ウエハに対して均一に不純物の拡散を
行う。 【構成】 センタヒータ３の設定温度に対して、フロン
トヒータ２の温度を高く設定するとともに、リアヒータ
４の温度を低く設定することにより、センタヒータ領域
の温度が、リア側からフロント側に行くに従って高くな
るような温度勾配を持たせて不純物の拡散を促進し、こ
れにより導入ガス中の不純物濃度がリア側からフロント
側に行くに従って低下することによる不純物の拡散量の
低下を補って、炉芯管１内の各ウエハＷに対して均一な
拡散を行う。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、横型拡散炉の一端から
不純物を含む気体を導入して、半導体ウエハへ不純物を
拡散する方法に関する。
不純物を含む気体を導入して、半導体ウエハへ不純物を
拡散する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体ウエハ（以下、単に『ウエハ』と
いう）への不純物拡散に用いられる横型拡散炉は、一般
に加熱手段として３分割されたヒータを備えている。す
なわち、ウエハが導入される炉芯管の開口側に設けられ
たフロントヒータと、ウエハが載置される炉芯管中央部
に設置されるセンタヒータと、不純物ガスが導入される
側に設けられたリアヒータである。各ヒータはそれぞれ
独立して温度制御が可能に構成され、フロントヒータと
リアヒータの各パワーを調整することにより、センタヒ
ータの領域温度が、設定値に対して例えば±１．０℃の
範囲内に入るようにされている。
いう）への不純物拡散に用いられる横型拡散炉は、一般
に加熱手段として３分割されたヒータを備えている。す
なわち、ウエハが導入される炉芯管の開口側に設けられ
たフロントヒータと、ウエハが載置される炉芯管中央部
に設置されるセンタヒータと、不純物ガスが導入される
側に設けられたリアヒータである。各ヒータはそれぞれ
独立して温度制御が可能に構成され、フロントヒータと
リアヒータの各パワーを調整することにより、センタヒ
ータの領域温度が、設定値に対して例えば±１．０℃の
範囲内に入るようにされている。
【０００３】このように均一な温度に設定された横型拡
散炉内のセンタヒータの領域部分に、石英ボートに載置
された複数枚のウエハが導入された後、炉芯管の閉塞側
（リアヒータ側）から、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ3 ）
やボロン（ＢＢｒ3 ）等の不純物ガスを導入して、半導
体ウエハへ不純物の拡散を行っている。
散炉内のセンタヒータの領域部分に、石英ボートに載置
された複数枚のウエハが導入された後、炉芯管の閉塞側
（リアヒータ側）から、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ3 ）
やボロン（ＢＢｒ3 ）等の不純物ガスを導入して、半導
体ウエハへ不純物の拡散を行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の不純物拡散方法には次のような問題点がある。
すなわち、横型拡散炉のリア側から導入された不純物
は、リア側のウエハから順に付着していく関係で、不純
物ガスはフロント側に流れるに従って、その濃度が低下
していく。図５から明らかなように、導入ガス中の不純
物濃度が低下すると、それに伴ってウエハへの不純物の
拡散量も低下していく。この理由から、従来の不純物拡
散方法では、リア側からフロント側へ行くに従って、ウ
エハへの不純物の拡散量が低下し、各ウエハの不純物拡
散量にバラツキが生じるという問題点があった。
た従来の不純物拡散方法には次のような問題点がある。
すなわち、横型拡散炉のリア側から導入された不純物
は、リア側のウエハから順に付着していく関係で、不純
物ガスはフロント側に流れるに従って、その濃度が低下
していく。図５から明らかなように、導入ガス中の不純
物濃度が低下すると、それに伴ってウエハへの不純物の
拡散量も低下していく。この理由から、従来の不純物拡
散方法では、リア側からフロント側へ行くに従って、ウ
エハへの不純物の拡散量が低下し、各ウエハの不純物拡
散量にバラツキが生じるという問題点があった。
【０００５】上記の問題点に対処するために、横型拡散
炉に導入するウエハの枚数を少なくなくして、不純物ガ
スの濃度変化を抑えることも考えられるが、そうすると
拡散工程の処理効率が低下するという別異の問題点が生
じる。
炉に導入するウエハの枚数を少なくなくして、不純物ガ
スの濃度変化を抑えることも考えられるが、そうすると
拡散工程の処理効率が低下するという別異の問題点が生
じる。
【０００６】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、拡散工程の処理効率を低下させること
なく、横型拡散炉内の各ウエハに対して均一に不純物の
拡散を行うことができる不純物拡散方法を提供すること
を目的としている。
たものであって、拡散工程の処理効率を低下させること
なく、横型拡散炉内の各ウエハに対して均一に不純物の
拡散を行うことができる不純物拡散方法を提供すること
を目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、次のような構成をとる。すなわち、本発
明は、少なくとも炉芯管の開口側に設置されるフロント
ヒータと、炉芯管の中央部に設置されるセンタヒータ
と、炉芯管の閉塞側に設置されるリアヒータとを備えた
横型拡散炉のリア側から炉芯管内に不純物ガスを導入し
て半導体ウエハへ不純物を拡散する半導体ウエハへの不
純物拡散方法において、センタヒータの設定温度に対し
て、フロントヒータの温度を高く設定するとともに、リ
アヒータの温度を低く設定することにより、センタヒー
タ領域の温度が、リア側からフロント側に行くに従って
高くなるような温度勾配を持たせて不純物の拡散を行う
ものである。
成するために、次のような構成をとる。すなわち、本発
明は、少なくとも炉芯管の開口側に設置されるフロント
ヒータと、炉芯管の中央部に設置されるセンタヒータ
と、炉芯管の閉塞側に設置されるリアヒータとを備えた
横型拡散炉のリア側から炉芯管内に不純物ガスを導入し
て半導体ウエハへ不純物を拡散する半導体ウエハへの不
純物拡散方法において、センタヒータの設定温度に対し
て、フロントヒータの温度を高く設定するとともに、リ
アヒータの温度を低く設定することにより、センタヒー
タ領域の温度が、リア側からフロント側に行くに従って
高くなるような温度勾配を持たせて不純物の拡散を行う
ものである。
【０００８】
【作用】本発明の作用は次のとおりである。図４を参照
する。図４は、一般的な不純物である燐（Ｐ）と硼素
（Ｂ）の拡散温度と不純物濃度との関係を示した特性図
である。同図により明らかなように、通常の拡散温度域
において、拡散温度が高くなるに従って、半導体ウエハ
（シリコン）中の不純物濃度は高くなる。すなわち、本
発明によれば、半導体ウエハが導入されるセンタヒータ
領域の温度が、リア側からフロント側に行くに従って高
くなるような温度勾配を持たせているので不純物の拡散
が促進される。これにより、導入ガス中の不純物濃度が
リア側からフロント側に行くに従って低下することによ
る不純物の拡散量の低下が補われ、結果としてセンタヒ
ータ領域にある各ウエハに不純物が均一に拡散される。
する。図４は、一般的な不純物である燐（Ｐ）と硼素
（Ｂ）の拡散温度と不純物濃度との関係を示した特性図
である。同図により明らかなように、通常の拡散温度域
において、拡散温度が高くなるに従って、半導体ウエハ
（シリコン）中の不純物濃度は高くなる。すなわち、本
発明によれば、半導体ウエハが導入されるセンタヒータ
領域の温度が、リア側からフロント側に行くに従って高
くなるような温度勾配を持たせているので不純物の拡散
が促進される。これにより、導入ガス中の不純物濃度が
リア側からフロント側に行くに従って低下することによ
る不純物の拡散量の低下が補われ、結果としてセンタヒ
ータ領域にある各ウエハに不純物が均一に拡散される。
【０００９】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を説
明する。図１は、本発明に係る半導体ウエハへの不純物
拡散方法の一実施例の説明図である。図において、符号
１は炉芯管であり、この炉芯管１の周囲には、ウエハ挿
入される開口端側（フロント側）にフロントヒータ２
が、ウエハが載置される中央領域にセンタヒータ３が、
不純物ガスが導入される閉塞側（リア側）にリアヒータ
４が、それぞれ設置されている。炉芯管１の閉塞側に
は、配管５を介して酸素ガス供給源６と、窒素ガス供給
源７と、オキシ塩化燐（ＰＯＣｌ3 ）の蒸気を発生する
不純物蒸気発生器８とが連通接続されている。なお、図
中のＷは、石英ボート９に載置されて炉芯管１のセンタ
ヒータ領域に挿入されている半導体ウエハ（シリコン）
である。
明する。図１は、本発明に係る半導体ウエハへの不純物
拡散方法の一実施例の説明図である。図において、符号
１は炉芯管であり、この炉芯管１の周囲には、ウエハ挿
入される開口端側（フロント側）にフロントヒータ２
が、ウエハが載置される中央領域にセンタヒータ３が、
不純物ガスが導入される閉塞側（リア側）にリアヒータ
４が、それぞれ設置されている。炉芯管１の閉塞側に
は、配管５を介して酸素ガス供給源６と、窒素ガス供給
源７と、オキシ塩化燐（ＰＯＣｌ3 ）の蒸気を発生する
不純物蒸気発生器８とが連通接続されている。なお、図
中のＷは、石英ボート９に載置されて炉芯管１のセンタ
ヒータ領域に挿入されている半導体ウエハ（シリコン）
である。
【００１０】本実施例では、窒素ガスと、窒素ガスに対
して数％の酸素ガスとを流した雰囲気中の炉芯管１内
に、窒素ガス流量に対して、数％のオキシ塩化燐を流し
て、半導体ウエハＷに燐拡散を行っている。図１に示す
ように、センタヒータ３の設定温度ＴC に対して、フロ
ントヒータ２の設定温度ＴFは若干高く、また、リアヒ
ータ４の設定温度ＴR は若干低く、それぞれ設定されて
いる。その結果として、半導体ウエハＷが載置されるセ
ンタヒータ領域は、リア側からフロント側に行くに従っ
て温度が上昇するような温度勾配ΔＴを持っている。
して数％の酸素ガスとを流した雰囲気中の炉芯管１内
に、窒素ガス流量に対して、数％のオキシ塩化燐を流し
て、半導体ウエハＷに燐拡散を行っている。図１に示す
ように、センタヒータ３の設定温度ＴC に対して、フロ
ントヒータ２の設定温度ＴFは若干高く、また、リアヒ
ータ４の設定温度ＴR は若干低く、それぞれ設定されて
いる。その結果として、半導体ウエハＷが載置されるセ
ンタヒータ領域は、リア側からフロント側に行くに従っ
て温度が上昇するような温度勾配ΔＴを持っている。
【００１１】以下、図２および図３を参照して、センタ
ヒータ領域の温度勾配の設定例を説明する。図２および
図３の縦軸は、ウエハへの燐拡散量に対応するシート抵
抗値を示し、横軸は炉内温度である。特に図２はリア側
にあるウエハのシート抵抗値と拡散温度との関係を、図
３はフロント側にあるウエハのシート抵抗値と拡散温度
との関係を、それぞれ示している。この例では、センタ
ヒータ３の設定温度は９００℃であり、窒素ガスの流量
は８０００ｃｃ／分、酸素ガスの流量は４００ｃｃ／
分、オキシ塩化燐の蒸気流量は３５０ｃｃ／分に、それ
ぞれ設定している。
ヒータ領域の温度勾配の設定例を説明する。図２および
図３の縦軸は、ウエハへの燐拡散量に対応するシート抵
抗値を示し、横軸は炉内温度である。特に図２はリア側
にあるウエハのシート抵抗値と拡散温度との関係を、図
３はフロント側にあるウエハのシート抵抗値と拡散温度
との関係を、それぞれ示している。この例では、センタ
ヒータ３の設定温度は９００℃であり、窒素ガスの流量
は８０００ｃｃ／分、酸素ガスの流量は４００ｃｃ／
分、オキシ塩化燐の蒸気流量は３５０ｃｃ／分に、それ
ぞれ設定している。
【００１２】図２から明らかなように、センタ領域のウ
エハのシート抵抗値２０Ω／□に対して、±２Ω／□の
範囲が好ましい拡散量であるとすると、そのような拡散
量を得るためにはリア側の温度を約８９０〜９０４℃の
範囲内に設定する必要がある。一方、図３から明らかな
ように、フロント側の場合、上述と同様にシート抵抗値
を許容範囲内に入れるためには、設定温度を約９０６〜
９１４℃の範囲内にする必要がある。上記の結果から、
センタヒータ領域にある各ウエハの拡散量を好ましい範
囲内に入れるためには、センタヒータ領域の温度勾配Δ
Ｔを約２〜１０℃に設定すればよいことが判る。各ウエ
ハの拡散量を均一にする更に好ましい温度勾配ΔＴは、
実験によると５〜１０℃であった。
エハのシート抵抗値２０Ω／□に対して、±２Ω／□の
範囲が好ましい拡散量であるとすると、そのような拡散
量を得るためにはリア側の温度を約８９０〜９０４℃の
範囲内に設定する必要がある。一方、図３から明らかな
ように、フロント側の場合、上述と同様にシート抵抗値
を許容範囲内に入れるためには、設定温度を約９０６〜
９１４℃の範囲内にする必要がある。上記の結果から、
センタヒータ領域にある各ウエハの拡散量を好ましい範
囲内に入れるためには、センタヒータ領域の温度勾配Δ
Ｔを約２〜１０℃に設定すればよいことが判る。各ウエ
ハの拡散量を均一にする更に好ましい温度勾配ΔＴは、
実験によると５〜１０℃であった。
【００１３】なお、センタヒータ領域の適当な温度勾配
は、センタヒータ３の設定温度や、キャリアガス流量や
不純物ガスの濃度等の拡散条件よって影響を受けるの
で、拡散条件に応じて実験的に定めるのが好ましい。
は、センタヒータ３の設定温度や、キャリアガス流量や
不純物ガスの濃度等の拡散条件よって影響を受けるの
で、拡散条件に応じて実験的に定めるのが好ましい。
【００１４】上述の実施例では、オキシ塩化燐を使った
燐拡散を例に採って説明したが、本発明は、例えばボロ
ン等のその他の不純物の拡散処理にも適用することがで
きる。
燐拡散を例に採って説明したが、本発明は、例えばボロ
ン等のその他の不純物の拡散処理にも適用することがで
きる。
【００１５】また、実施例では、３分割されたヒータを
備えた拡散炉を例に採ったが、それ以上に分割されたヒ
ータを備えた拡散炉を用いたものにも適用できることは
もちろんである。
備えた拡散炉を例に採ったが、それ以上に分割されたヒ
ータを備えた拡散炉を用いたものにも適用できることは
もちろんである。
【００１６】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、半導体ウエハが載置されるセンタヒータ領域
の温度が、リア側からフロント側に行くに従って高くな
るような温度勾配を持たせて不純物の拡散を促進させて
いるので、導入ガス中の不純物濃度がリア側からフロン
ト側に行くに従って低下することによる不純物の拡散量
の低下が補われ、結果としてセンタヒータ領域に載置さ
れた多数枚の各ウエハに対して不純物を均一に拡散させ
ることができる。
によれば、半導体ウエハが載置されるセンタヒータ領域
の温度が、リア側からフロント側に行くに従って高くな
るような温度勾配を持たせて不純物の拡散を促進させて
いるので、導入ガス中の不純物濃度がリア側からフロン
ト側に行くに従って低下することによる不純物の拡散量
の低下が補われ、結果としてセンタヒータ領域に載置さ
れた多数枚の各ウエハに対して不純物を均一に拡散させ
ることができる。
【図１】本発明に係る半導体ウエハへの不純物拡散方法
の一実施例の説明図である。
の一実施例の説明図である。
【図２】実施例に係る拡散方法のリア側にあるウエハの
シート抵抗値と拡散温度との関係を示す特性図である。
シート抵抗値と拡散温度との関係を示す特性図である。
【図３】実施例に係る拡散方法のフロント側にあるウエ
ハのシート抵抗値と拡散温度との関係を示す特性図であ
る。
ハのシート抵抗値と拡散温度との関係を示す特性図であ
る。
【図４】代表的な不純物の拡散温度と不純物濃度との関
係を示す特性図である。
係を示す特性図である。
【図５】導入ガス中の不純物濃度と拡散量との関係を示
す特性図である。
す特性図である。
１…炉芯管 ２…フロントヒータ ３…センタヒータ ４…リアヒータ ５…配管 ６…酸素ガス供給源 ７…窒素ガス供給源 ８…不純物蒸気発生器 ９…石英ボート Ｗ…半導体ウエハ
Claims (1)
- 【請求項１】 少なくとも炉芯管の開口側に設置される
フロントヒータと、炉芯管の中央部に設置されるセンタ
ヒータと、炉芯管の閉塞側に設置されるリアヒータとを
備えた横型拡散炉のリア側から炉芯管内に不純物ガスを
導入して半導体ウエハへ不純物を拡散する半導体ウエハ
への不純物拡散方法において、 センタヒータの設定温
度に対して、フロントヒータの温度を高く設定するとと
もに、リアヒータの温度を低く設定することにより、セ
ンタヒータ領域の温度が、リア側からフロント側に行く
に従って高くなるような温度勾配を持たせて不純物の拡
散を行うことを特徴とする半導体ウエハへの不純物拡散
方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3223423A JPH0547685A (ja) | 1991-08-07 | 1991-08-07 | 半導体ウエハへの不純物拡散方法 |
| US07/909,600 US5401686A (en) | 1991-08-07 | 1992-07-07 | Method of uniformly diffusing impurities into semiconductor wafers |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3223423A JPH0547685A (ja) | 1991-08-07 | 1991-08-07 | 半導体ウエハへの不純物拡散方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0547685A true JPH0547685A (ja) | 1993-02-26 |
Family
ID=16797913
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3223423A Pending JPH0547685A (ja) | 1991-08-07 | 1991-08-07 | 半導体ウエハへの不純物拡散方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5401686A (ja) |
| JP (1) | JPH0547685A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107437573A (zh) * | 2017-07-28 | 2017-12-05 | 浙江晶科能源有限公司 | 太阳能电池硅片的扩散方法、管式扩散炉、太阳能电池 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE9501312D0 (sv) * | 1995-04-10 | 1995-04-10 | Abb Research Ltd | Method for procucing a semiconductor device |
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