JPH0793277B2 - ＩｎＰ基板中へのＣｄ拡散方法 - Google Patents
ＩｎＰ基板中へのＣｄ拡散方法Info
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- JPH0793277B2 JPH0793277B2 JP1045565A JP4556589A JPH0793277B2 JP H0793277 B2 JPH0793277 B2 JP H0793277B2 JP 1045565 A JP1045565 A JP 1045565A JP 4556589 A JP4556589 A JP 4556589A JP H0793277 B2 JPH0793277 B2 JP H0793277B2
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- 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
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table 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
- H01L21/223—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 using diffusion into or out of a solid from or into a gaseous phase
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、排気及び密閉した管内でInP基板中にCdドー
パントを拡散させる方法に係わる。本発明で用いる密閉
管の拡散室の容積は10ccをはるかに上回り得、150cc以
上であり得る。即ち本発明は、多数のInP基板ウェハへ
の同時拡散を実現し得、Cdを拡散させたInP基板ウェハ
の大量生産に密閉管拡散技術を用いることを可能にす
る。
パントを拡散させる方法に係わる。本発明で用いる密閉
管の拡散室の容積は10ccをはるかに上回り得、150cc以
上であり得る。即ち本発明は、多数のInP基板ウェハへ
の同時拡散を実現し得、Cdを拡散させたInP基板ウェハ
の大量生産に密閉管拡散技術を用いることを可能にす
る。
光ファイバ通信は長距離及び大量情報通信の主要手段の
一つとなるであろう。SiO2ベース光ファイバシステムに
用いるレーザダイオード、発光ダイオード及び光検出器
の製造にはInP/InGaAsP物質系がしばしば用いられ、な
ぜならSiO2ベースの光ファイバは波長1.3及び1.55μｍ
で光損失が最低であり、一方上記物質系のエネルギギャ
ップは1.0〜1.6μｍで、このエネルギギャップ範囲は上
記二つの最低損失値を包含するからである。このよう
に、InP/InGaAsP物質系を用いて製造されたオプトエレ
クトロニクスデバイスは光ファイバ通信システムの発光
器及び受光器に広範に用いられている。
一つとなるであろう。SiO2ベース光ファイバシステムに
用いるレーザダイオード、発光ダイオード及び光検出器
の製造にはInP/InGaAsP物質系がしばしば用いられ、な
ぜならSiO2ベースの光ファイバは波長1.3及び1.55μｍ
で光損失が最低であり、一方上記物質系のエネルギギャ
ップは1.0〜1.6μｍで、このエネルギギャップ範囲は上
記二つの最低損失値を包含するからである。このよう
に、InP/InGaAsP物質系を用いて製造されたオプトエレ
クトロニクスデバイスは光ファイバ通信システムの発光
器及び受光器に広範に用いられている。
オプトエレクトロニクスデバイスの製造では、pn接合を
実現し、もしくは局所的に高正孔濃度域を生じさせてオ
ーム接触を容易にするべく、Zn及びCdのような族元素の
原子をInPウェハ中に拡散させる気相拡散法が用いられ
る。この方法は決定的かつ重要であり、なぜならZnある
いはCdを拡散させることによって、オプトエレクトロニ
クスエレメントの諸特性に決定的な影響を及ぼす良質の
pn接合もしくは高正孔濃度域がもたらされ得るからであ
る。Cdドーパントに比較して、Znドーパントはより高速
で拡散するが拡散の制御がより困難であり、得られるpn
接合深度が比較的一定しない。Zn拡散のこれらの欠点
は、浅いpn接合深度（例えば数マイクロメートル未満）
が所望である場合、並びに密閉管の拡散室の容積が大き
い場合更に重大となる。これに対してCd拡散は、容易な
拡散制御、一様なpn接合深度、並びに優れた再現可能性
という利点を有する。従って、大容積の拡散室を具えた
管を用いる場合はドーパントとしてCdを用いることが有
利である。オプトエレクトロニクスデバイスの大量生産
では、ウェハの鏡状の表面を拡散後も維持し得ること、
拡散層の物理的及び電気的特性を良好に制御及び再現し
得ること、並びに経済性のため拡散を多数のウェハ、あ
るいは大面積のウェハにおいて一度に実現し得ることが
望まれる。従って、拡散を施したウェハを大型拡散室で
大量生産することを可能にし、かつ拡散結果に関して優
れた制御可能性及び再現可能性を有するCd拡散法の提供
が、InP系オプトエレクトロニクスデバイス製造のため
にきわめて望ましい。
実現し、もしくは局所的に高正孔濃度域を生じさせてオ
ーム接触を容易にするべく、Zn及びCdのような族元素の
原子をInPウェハ中に拡散させる気相拡散法が用いられ
る。この方法は決定的かつ重要であり、なぜならZnある
いはCdを拡散させることによって、オプトエレクトロニ
クスエレメントの諸特性に決定的な影響を及ぼす良質の
pn接合もしくは高正孔濃度域がもたらされ得るからであ
る。Cdドーパントに比較して、Znドーパントはより高速
で拡散するが拡散の制御がより困難であり、得られるpn
接合深度が比較的一定しない。Zn拡散のこれらの欠点
は、浅いpn接合深度（例えば数マイクロメートル未満）
が所望である場合、並びに密閉管の拡散室の容積が大き
い場合更に重大となる。これに対してCd拡散は、容易な
拡散制御、一様なpn接合深度、並びに優れた再現可能性
という利点を有する。従って、大容積の拡散室を具えた
管を用いる場合はドーパントとしてCdを用いることが有
利である。オプトエレクトロニクスデバイスの大量生産
では、ウェハの鏡状の表面を拡散後も維持し得ること、
拡散層の物理的及び電気的特性を良好に制御及び再現し
得ること、並びに経済性のため拡散を多数のウェハ、あ
るいは大面積のウェハにおいて一度に実現し得ることが
望まれる。従って、拡散を施したウェハを大型拡散室で
大量生産することを可能にし、かつ拡散結果に関して優
れた制御可能性及び再現可能性を有するCd拡散法の提供
が、InP系オプトエレクトロニクスデバイス製造のため
にきわめて望ましい。
InP基板中にCdあるいはZnを拡散させるのに小容積密閉
管拡散技術が通常用いられており、この技術では石英管
内に装入した拡散源材料（例えばCd3P2）及びウェハ
に、石英管の排気及び密閉後拡散炉内で気相拡散を行な
わせる。この方法の場合、小容積（20cc未満）の管を用
いて得られる拡散結果は優れているが大容積（例えば10
0ccを越える）の管を用いて得られる結果は十分でな
く、なぜならウェハ表面にしばしば熱損傷並びに拡散源
材料の析出が認められ、また拡散の制御可能性及び再現
可能性が低いからである。ウェハ表面の熱損傷は、温度
300℃以上でInP基板ウェハの表面からリン分子が蒸発す
ることによって惹起される熱分解現象である。温度が高
いほど多くのリン分子が蒸発し、表面の損傷が増大す
る。リン分子の蒸発並びにウェハ表面の熱分解を阻止す
るため、拡散源材料によって供給される適当なリン圧を
拡散の間ウェハ近傍で維持するべきである。通常の拡散
源材料（例えばCd3P2）の蒸発がもたらすリン圧は、管
の拡散室内の温度が安全な値に到達すれば必要なリン圧
を提供し得るが、該温度が安定な値に到達しないうちは
必要なリン圧を提供し得ない。即ち、通常の拡散源材料
の蒸発がもたらすリン圧は、拡散室を拡散炉内に配置し
た時点から拡散室温度が安定値に達する時点までの間は
飽和値とならない。従ってこの期間、ウェハ表面からリ
ン分子が蒸発しがちであり、その結果表面損傷が起こ
る。この欠点は、拡散室の容積が小さい場合は不安定期
間が短いので重大でないが、拡散室が大型であると安定
状態に達するのに掛かる時間が比較的長いので重大とな
る。そのうえ、大型拡散室では拡散開始時に拡散室の前
方端部と後方端部との間に温度差が生じ得る。この温度
差の解消には幾分かの時間が掛かる。その間に拡散室内
の蒸気が温度差に起因して対流し得、ウェハ表面からの
リン分子蒸発を惹起する恐れが有る。
管拡散技術が通常用いられており、この技術では石英管
内に装入した拡散源材料（例えばCd3P2）及びウェハ
に、石英管の排気及び密閉後拡散炉内で気相拡散を行な
わせる。この方法の場合、小容積（20cc未満）の管を用
いて得られる拡散結果は優れているが大容積（例えば10
0ccを越える）の管を用いて得られる結果は十分でな
く、なぜならウェハ表面にしばしば熱損傷並びに拡散源
材料の析出が認められ、また拡散の制御可能性及び再現
可能性が低いからである。ウェハ表面の熱損傷は、温度
300℃以上でInP基板ウェハの表面からリン分子が蒸発す
ることによって惹起される熱分解現象である。温度が高
いほど多くのリン分子が蒸発し、表面の損傷が増大す
る。リン分子の蒸発並びにウェハ表面の熱分解を阻止す
るため、拡散源材料によって供給される適当なリン圧を
拡散の間ウェハ近傍で維持するべきである。通常の拡散
源材料（例えばCd3P2）の蒸発がもたらすリン圧は、管
の拡散室内の温度が安全な値に到達すれば必要なリン圧
を提供し得るが、該温度が安定な値に到達しないうちは
必要なリン圧を提供し得ない。即ち、通常の拡散源材料
の蒸発がもたらすリン圧は、拡散室を拡散炉内に配置し
た時点から拡散室温度が安定値に達する時点までの間は
飽和値とならない。従ってこの期間、ウェハ表面からリ
ン分子が蒸発しがちであり、その結果表面損傷が起こ
る。この欠点は、拡散室の容積が小さい場合は不安定期
間が短いので重大でないが、拡散室が大型であると安定
状態に達するのに掛かる時間が比較的長いので重大とな
る。そのうえ、大型拡散室では拡散開始時に拡散室の前
方端部と後方端部との間に温度差が生じ得る。この温度
差の解消には幾分かの時間が掛かる。その間に拡散室内
の蒸気が温度差に起因して対流し得、ウェハ表面からの
リン分子蒸発を惹起する恐れが有る。
更に、拡散後に拡散管を高温の拡散炉から取り出す際、
拡散室内の蒸気が室温へと急激に冷却されてウェハ表面
に析出物を生じ、この析出物はウェハ表面の鏡様状態を
損ない、かつ除去が困難である。この欠点は拡散室が大
型であるほど重大で、なぜなら拡散室内により多くの蒸
気分子が存在するからである。表面損傷及び析出物発生
という上述の欠点のため、密閉管拡散技術は小容積の石
英管を用いてしか実施できなかった。
拡散室内の蒸気が室温へと急激に冷却されてウェハ表面
に析出物を生じ、この析出物はウェハ表面の鏡様状態を
損ない、かつ除去が困難である。この欠点は拡散室が大
型であるほど重大で、なぜなら拡散室内により多くの蒸
気分子が存在するからである。表面損傷及び析出物発生
という上述の欠点のため、密閉管拡散技術は小容積の石
英管を用いてしか実施できなかった。
密閉管拡散技術の欠点を減少するべく半密閉拡散技術が
用いられ、この技術ではH2あるいはN2ガスでパージした
半密閉拡散室内で気相拡散を実現する。半密閉拡散技術
によって拡散室の大型化並びにウェハ表面積の増大が可
能となり、熱損傷も回避できる。しかし、この技術は二
つの欠点を有する。一つは、H2あるいはN2ガスを用いる
ことで材料費及び作業費が増大することである。もう一
つは、拡散の再現可能性が低いことである。再現可能性
が低いという欠点は、拡散開始時に拡散室が真空密閉状
態でなく、従って拡散室にガス及び蒸気が出入りし得、
拡散室内のガス及び蒸気の組成及び圧力を安定状態に維
持することが困難となることに起因する。再現可能性の
制御が困難であるということは、所望の拡散深度、ある
いは結果として得られるpn接合深度が数マイクロメート
ルでしかない場合、あるいは高精度のオプトエレクトロ
ニクスデバイスを製造しなければならない場合重大な欠
点となる。
用いられ、この技術ではH2あるいはN2ガスでパージした
半密閉拡散室内で気相拡散を実現する。半密閉拡散技術
によって拡散室の大型化並びにウェハ表面積の増大が可
能となり、熱損傷も回避できる。しかし、この技術は二
つの欠点を有する。一つは、H2あるいはN2ガスを用いる
ことで材料費及び作業費が増大することである。もう一
つは、拡散の再現可能性が低いことである。再現可能性
が低いという欠点は、拡散開始時に拡散室が真空密閉状
態でなく、従って拡散室にガス及び蒸気が出入りし得、
拡散室内のガス及び蒸気の組成及び圧力を安定状態に維
持することが困難となることに起因する。再現可能性の
制御が困難であるということは、所望の拡散深度、ある
いは結果として得られるpn接合深度が数マイクロメート
ルでしかない場合、あるいは高精度のオプトエレクトロ
ニクスデバイスを製造しなければならない場合重大な欠
点となる。
要するに、従来の密閉管拡散技術及び半密閉拡散技術は
それぞれ欠点を有する。単純な装置を伴う大容積の管を
用い得、熱損傷も析出物も免れたウェハ表面をもたらし
得、かつ大量生産のための制御可能性及び再現可能性に
関して優れた成果を挙げ得る技術の必要性がなお存在す
る。
それぞれ欠点を有する。単純な装置を伴う大容積の管を
用い得、熱損傷も析出物も免れたウェハ表面をもたらし
得、かつ大量生産のための制御可能性及び再現可能性に
関して優れた成果を挙げ得る技術の必要性がなお存在す
る。
本発明は、InP基板中にCdを拡散させる方法であって、
大型密閉管の使用を可能にする方法を提供する。本発明
方法は単純な装置を使用し、１回の運転で多数のウェ
ハ、あるいは大表面積を有するウェハにおいて拡散を実
現し得、即ち本発明方法は大量生産のための、及び経済
性を高めるうえでの必要性を満たす。
大型密閉管の使用を可能にする方法を提供する。本発明
方法は単純な装置を使用し、１回の運転で多数のウェ
ハ、あるいは大表面積を有するウェハにおいて拡散を実
現し得、即ち本発明方法は大量生産のための、及び経済
性を高めるうえでの必要性を満たす。
本発明は第一に、拡散炉内部の密閉管内でInP基板中にC
dを拡散させる方法であって、拡散実現前に、拡散炉の
開口部付近に、前方端部付近に拡散源材料を装入して、
かつ中央部にInP基板ウェハを装入して排気及び密閉し
た管を、該管内に、該管の後方端部の温度が該管の前方
端部の温度よりも低くなるような温度分布を形成すべ
く、該管の前方端部を拡散炉内部に、該管の後方端部を
拡散炉の開口部に位置させて、拡散源材料蒸気から析出
する付着物が管の後方端部の内壁に付着するまで置くこ
とを特徴とする方法を提供する。
dを拡散させる方法であって、拡散実現前に、拡散炉の
開口部付近に、前方端部付近に拡散源材料を装入して、
かつ中央部にInP基板ウェハを装入して排気及び密閉し
た管を、該管内に、該管の後方端部の温度が該管の前方
端部の温度よりも低くなるような温度分布を形成すべ
く、該管の前方端部を拡散炉内部に、該管の後方端部を
拡散炉の開口部に位置させて、拡散源材料蒸気から析出
する付着物が管の後方端部の内壁に付着するまで置くこ
とを特徴とする方法を提供する。
第二に本発明は、拡散炉内部の密閉管内でInP基板中にC
dを拡散させる方法であって、拡散実現後に、前方端部
付近に拡散源材料を装入して、かつ中央部にInP基板ウ
ェハを装入して排気及び密閉した管をその後方端部が拡
散炉の開口部に位置するように引き戻し、拡散炉への熱
供給を停止し、管を炉内冷却することを特徴とする方法
を提供する。
dを拡散させる方法であって、拡散実現後に、前方端部
付近に拡散源材料を装入して、かつ中央部にInP基板ウ
ェハを装入して排気及び密閉した管をその後方端部が拡
散炉の開口部に位置するように引き戻し、拡散炉への熱
供給を停止し、管を炉内冷却することを特徴とする方法
を提供する。
第三に本発明は、InP基板中にCdを拡散させる方法であ
って、上記二つの本発明方法の特徴を共に有することを
特徴とする方法を提供する。
って、上記二つの本発明方法の特徴を共に有することを
特徴とする方法を提供する。
上記した発明はいずれも、構成成分としてIn及びＰを含
有するGaInP、AlInP、InGaAsP及びAlGaInPのエピタキシ
ー結晶あるいはバルク結晶中へのCd拡散に適用すること
も可能である。
有するGaInP、AlInP、InGaAsP及びAlGaInPのエピタキシ
ー結晶あるいはバルク結晶中へのCd拡散に適用すること
も可能である。
本発明で用いる拡散温度は普通500〜800℃であり、これ
は通常の拡散温度範囲である。しかし、本発明にはより
高い、あるいはより低い温度も適用できる。
は通常の拡散温度範囲である。しかし、本発明にはより
高い、あるいはより低い温度も適用できる。
本発明は、拡散源材料としてCd3P2及び赤リンを用い
る。Cd3P2が周知の材料であるが、Cd3P2と共に赤リンも
用いることが本発明の一大特徴である。赤リンを用いる
目的は、拡散温度において拡散室内のリン蒸気圧を飽和
圧力にまで急激に上昇させ、ウェハ表面からのリン分子
蒸発の阻止を容易にして拡散の初期段階の間熱損傷を防
止し、かつ拡散の優れた制御可能性及び再現可能性を保
証することである。
る。Cd3P2が周知の材料であるが、Cd3P2と共に赤リンも
用いることが本発明の一大特徴である。赤リンを用いる
目的は、拡散温度において拡散室内のリン蒸気圧を飽和
圧力にまで急激に上昇させ、ウェハ表面からのリン分子
蒸発の阻止を容易にして拡散の初期段階の間熱損傷を防
止し、かつ拡散の優れた制御可能性及び再現可能性を保
証することである。
管内に用いる赤リンの量は、熱損傷の防止並びに優れた
制御可能性及び再現可能性の達成にとって重要である。
拡散源材料としてCd3P2のみを用いた場合、あるいは添
加した赤リンの量が管の容積1cc当たり0.001mg未満であ
った場合、管内のリン蒸気圧はウェハ表面からリン分子
が蒸発するのを阻止するには不十分であろう。他方、赤
リンが多すぎると、結果として生じるリン蒸気圧が管に
とって許容可能な圧力を越えてしまい、管を破裂させる
恐れが有る。500〜800℃の通常の拡散温度の下では、適
当な赤リン量は管の容積1cc当たり1.5mg以下であり得
る。
制御可能性及び再現可能性の達成にとって重要である。
拡散源材料としてCd3P2のみを用いた場合、あるいは添
加した赤リンの量が管の容積1cc当たり0.001mg未満であ
った場合、管内のリン蒸気圧はウェハ表面からリン分子
が蒸発するのを阻止するには不十分であろう。他方、赤
リンが多すぎると、結果として生じるリン蒸気圧が管に
とって許容可能な圧力を越えてしまい、管を破裂させる
恐れが有る。500〜800℃の通常の拡散温度の下では、適
当な赤リン量は管の容積1cc当たり1.5mg以下であり得
る。
本発明の方法によれば、密閉した管は拡散前に予熱する
べきである。
べきである。
拡散炉を加熱してその中央部に一定でかつ高い温度の拡
散用領域を設けた後、密閉した管を拡散炉の開口部付近
に置き、その際管の（拡散源材料を装入した）前方端部
を拡散炉内に位置させ、後方端部を拡散炉の開口部に位
置させる。予熱によって、拡散源材料を加熱してCd、P2
及びP4の蒸気を発生させ得る。予熱は、管内の蒸気が管
の後方端部の内壁に析出物を付着させるまで継続する。
析出物が管の後方端部に付着するのは、後方端部の温度
が前方端部の温度より低い室温に近いためである。析出
物はCd3P2及び白リンであると考えられる。析出物は非
常に微細な粒子で、拡散源材料よりはるかに容易に蒸発
し得る。従って、拡散実現の際析出物は非常に急速に蒸
発し、その結果InP基板ウェハ付近に十分な量のリン蒸
気が存在し、また管の前方端部と後方端部との温度差に
よって惹起される蒸気の対流は低減する。こうして表面
の損傷が回避できる。
散用領域を設けた後、密閉した管を拡散炉の開口部付近
に置き、その際管の（拡散源材料を装入した）前方端部
を拡散炉内に位置させ、後方端部を拡散炉の開口部に位
置させる。予熱によって、拡散源材料を加熱してCd、P2
及びP4の蒸気を発生させ得る。予熱は、管内の蒸気が管
の後方端部の内壁に析出物を付着させるまで継続する。
析出物が管の後方端部に付着するのは、後方端部の温度
が前方端部の温度より低い室温に近いためである。析出
物はCd3P2及び白リンであると考えられる。析出物は非
常に微細な粒子で、拡散源材料よりはるかに容易に蒸発
し得る。従って、拡散実現の際析出物は非常に急速に蒸
発し、その結果InP基板ウェハ付近に十分な量のリン蒸
気が存在し、また管の前方端部と後方端部との温度差に
よって惹起される蒸気の対流は低減する。こうして表面
の損傷が回避できる。
予熱後、密閉した管を拡散炉の一定高温領域へと押し遣
り、該領域内に拡散完了まで保持する。
り、該領域内に拡散完了まで保持する。
拡散後、炉内冷却を実施するべく密閉管を拡散炉の開口
部付近まで引き戻し、その際管の前方端部を拡散炉内
に、また後方端部を拡散炉の開口部に位置させる。その
後、拡散炉の加熱電源を切って管を冷却する。冷却は、
管の温度が約80℃に低下するまで継続する。冷却後管を
拡散炉から取り出して、全拡散作業が終了する。拡散炉
の開口部付近で管を冷却するのは、蒸気の析出を管の後
方端部の内壁でのみ生起させて、ウェハ表面に析出物が
付着するのを防止し、本来のウェハの表面と同様に平滑
でかつ光沢の有る鏡状表面を有する拡散ウェハの製造を
確実にするためである。拡散炉の加熱電源を切ると、拡
散炉の開口部付近の温度は元の拡散温度に応じて10分以
内に約200〜250℃低下する。拡散温度が高いほど温度低
下率も大きい。
部付近まで引き戻し、その際管の前方端部を拡散炉内
に、また後方端部を拡散炉の開口部に位置させる。その
後、拡散炉の加熱電源を切って管を冷却する。冷却は、
管の温度が約80℃に低下するまで継続する。冷却後管を
拡散炉から取り出して、全拡散作業が終了する。拡散炉
の開口部付近で管を冷却するのは、蒸気の析出を管の後
方端部の内壁でのみ生起させて、ウェハ表面に析出物が
付着するのを防止し、本来のウェハの表面と同様に平滑
でかつ光沢の有る鏡状表面を有する拡散ウェハの製造を
確実にするためである。拡散炉の加熱電源を切ると、拡
散炉の開口部付近の温度は元の拡散温度に応じて10分以
内に約200〜250℃低下する。拡散温度が高いほど温度低
下率も大きい。
本発明に用いる拡散室の大型化は、拡散炉の大きさによ
ってのみ制限される。拡散炉の内径が大きいほど、ある
いはまた拡散炉の定温領域の長さが大きいほど拡散室の
容積は大きくなり得る。
ってのみ制限される。拡散炉の内径が大きいほど、ある
いはまた拡散炉の定温領域の長さが大きいほど拡散室の
容積は大きくなり得る。
本発明は、拡散炉の単純な装置並びに密閉管のみを必要
とし、半密閉拡散技術で用いなければならないH2あるい
はN2ガスを用いる必要は有しない。
とし、半密閉拡散技術で用いなければならないH2あるい
はN2ガスを用いる必要は有しない。
本発明を、添付図面を参照しつつ以下の実施例によって
詳述するが、この説明は本発明を限定するものではな
い。
詳述するが、この説明は本発明を限定するものではな
い。
石英管１の一方の端部に、Cd3P2及び赤リンである拡散
源材料７を収容した石英皿６を装入した。Cd3P2の量は5
1.5mgであり、赤リンの量は25mgであった。８個の25×2
0mm2ｎ型InPウェハ５を支持する石英支持体４を管１の
中央部に置いた。管１内に石英蓋２を装着し、拡散室９
を構成した。拡散室９の容積は蓋２の位置を変更するこ
とによって調節できる。この実施例では、拡散室９の容
積は150ccであった。このようにして得た管システム
を、排気して圧力を10-5mbar未満とし、かつ蓋２の中央
部分３を酸水素炎で加熱することにより密閉して、加熱
して一定の拡散温度（600±５℃）の領域を設けた拡散
炉の開口部付近に置き、その際第１図に示したように、
管１の前方端部は拡散炉内に位置させて、後方端部（蓋
側端部）は拡散炉の開口部に位置させた。管１の予熱
を、白リン並びに黒色のCd3P2が管１の後方端部に位置
する石英蓋２の表面に析出するまで約20分間継続した。
その後、拡散を実現するべく、管１を拡散炉の定温領域
内に押し込んだ。約100分間の拡散後、管１をその後方
端部が拡散炉の開口部付近に位置するように引き戻し
た。管１を炉内冷却するべく拡散炉の加熱電源を切っ
た。管１の冷却を該管１の温度が約80℃に低下するまで
継続し、その後管１を拡散炉から取り出した。管１の温
度は、管１の後方端部付近に設置した熱電対11で測定し
た。
源材料７を収容した石英皿６を装入した。Cd3P2の量は5
1.5mgであり、赤リンの量は25mgであった。８個の25×2
0mm2ｎ型InPウェハ５を支持する石英支持体４を管１の
中央部に置いた。管１内に石英蓋２を装着し、拡散室９
を構成した。拡散室９の容積は蓋２の位置を変更するこ
とによって調節できる。この実施例では、拡散室９の容
積は150ccであった。このようにして得た管システム
を、排気して圧力を10-5mbar未満とし、かつ蓋２の中央
部分３を酸水素炎で加熱することにより密閉して、加熱
して一定の拡散温度（600±５℃）の領域を設けた拡散
炉の開口部付近に置き、その際第１図に示したように、
管１の前方端部は拡散炉内に位置させて、後方端部（蓋
側端部）は拡散炉の開口部に位置させた。管１の予熱
を、白リン並びに黒色のCd3P2が管１の後方端部に位置
する石英蓋２の表面に析出するまで約20分間継続した。
その後、拡散を実現するべく、管１を拡散炉の定温領域
内に押し込んだ。約100分間の拡散後、管１をその後方
端部が拡散炉の開口部付近に位置するように引き戻し
た。管１を炉内冷却するべく拡散炉の加熱電源を切っ
た。管１の冷却を該管１の温度が約80℃に低下するまで
継続し、その後管１を拡散炉から取り出した。管１の温
度は、管１の後方端部付近に設置した熱電対11で測定し
た。
得られたウェハの表面は、本来のウェハの表面同様平滑
でかつ光沢を有した。表面の損傷も析出物も認められな
かった。
でかつ光沢を有した。表面の損傷も析出物も認められな
かった。
本発明によって得られる拡散ウェハの物理的及び電気的
特性は、非常に良好な一様性及び再現可能性を有する。
表１に、異なる回数の拡散運転後に得られたウェハのpn
接合深度及び正孔濃度の平均値及び標準偏差を示す。上
記拡散運転は、電子濃度５×1017cm-3のSnでドープした
ｎ型InPウェハ50個に関して、上述の実施例に提示した
諸条件下に拡散温度600℃で100分間実施した。表１に示
した非常に小さい偏差から、拡散結果の優れた制御可能
性及び再現可能性が明らかである。
特性は、非常に良好な一様性及び再現可能性を有する。
表１に、異なる回数の拡散運転後に得られたウェハのpn
接合深度及び正孔濃度の平均値及び標準偏差を示す。上
記拡散運転は、電子濃度５×1017cm-3のSnでドープした
ｎ型InPウェハ50個に関して、上述の実施例に提示した
諸条件下に拡散温度600℃で100分間実施した。表１に示
した非常に小さい偏差から、拡散結果の優れた制御可能
性及び再現可能性が明らかである。
第１図は拡散炉の開口部付近で密閉管を予熱した後の拡
散装置の構成及び状態を概略的に示す断面図、第２図は
Cd3P2:51.5mg、拡散温度:600℃、拡散時間:100分、Snで
ドープしたInPウェハの電子濃度:5×1017cm-3、並びに
拡散室容積:150ccの諸条件下でのpn接合深度と本発明に
より添加した赤リンの量との関係を示すグラフである。 １……石英管、５……InPウェハ、７……拡散源材料。
散装置の構成及び状態を概略的に示す断面図、第２図は
Cd3P2:51.5mg、拡散温度:600℃、拡散時間:100分、Snで
ドープしたInPウェハの電子濃度:5×1017cm-3、並びに
拡散室容積:150ccの諸条件下でのpn接合深度と本発明に
より添加した赤リンの量との関係を示すグラフである。 １……石英管、５……InPウェハ、７……拡散源材料。
Claims (11)
- 【請求項１】拡散炉内部の密閉管内でInP基板中にCdを
拡散させる方法であって、 拡散実現前に、拡散炉の開口部付近に、前方端部付近に
拡散源材料を装入して、かつ中央部にInP基板ウェハを
装入して排気及び密閉した管を、該管内に、該管の後方
端部の温度が該管の前方端部の温度よりも低くなるよう
な温度分布を形成すべく、該管の前方端部を拡散炉内部
に、該管の後方端部を拡散炉の開口部に位置させて、拡
散源材料蒸気から析出する付着物が管の後方端部の内壁
に付着するまで置くことを特徴とする方法。 - 【請求項２】InP基板がInPから成るか、あるいは構成成
分としてIn及びＰを含有するGaInP、AlInP、InGaAsPあ
るいはAlGaInPのエピタキシー結晶あるいはバルク結晶
から成ることを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】InP基板がInPから成ることを特徴とする請
求項２に記載の方法。 - 【請求項４】拡散炉内部の密閉管内でInP基板中にCdを
拡散させる方法であって、 拡散実現後に、前方端部付近に拡散源材料を装入して、
かつ中央部にInP基板ウェハを装入して排気及び密閉し
た管をその後方端部が拡散炉の開口部に位置するように
引き戻し、拡散炉への熱供給を停止し、管を炉内冷却す
ることを特徴とする方法。 - 【請求項５】InP基板がInPから成るか、あるいは構成成
分としてIn及びＰを含有するGaInP、AlInP、InGaAsPあ
るいはAlGaInPのエピタキシー結晶あるいはバルク結晶
から成ることを特徴とする請求項４に記載の方法。 - 【請求項６】InP基板がInPから成ることを特徴とする請
求項５に記載の方法。 - 【請求項７】排気及び密閉した大容積の管内でInP基板
中にCdを拡散させる方法であって、 拡散炉を加熱してその中央部に一定拡散温度の領域を設
け、 この拡散炉の開口部付近に、前方端部付近に拡散源材料
が装入して、かつ中央部にInP基板ウェハを装入して排
気及び密閉した管を、該管内に、該管の後方端部の温度
が該管の前方端部の温度よりも低くなるような温度分布
を形成すべく、該管の前方端部を拡散炉内部に、該管の
後方端部を拡散炉の開口部に位置させて、拡散源材料蒸
気から析出する付着物が管の後方端部の内壁に付着する
まで置き、 管を拡散炉の定温領域内に押し込み、かつ拡散が完了す
るまで該領域内に保持し、 管をその後方端部が拡散炉の開口部に位置するように引
き戻し、拡散炉への熱供給を停止し、管を炉内冷却する
こと を含む方法。 - 【請求項８】InP基板がInPから成るか、あるいは構成成
分としてIn及びＰを含有するGaInP、AlInP、InGaAsPあ
るいはAlGaInPのエピタキシー結晶あるいはバルク結晶
から成ることを特徴とする請求項７に記載の方法。 - 【請求項９】InP基板がInPから成ることを特徴とする請
求項８に記載の方法。 - 【請求項１０】拡散源材料が赤リン及びCd3P2を含むこ
とを特徴とする請求項８に記載の方法。 - 【請求項１１】拡散前の赤リン量が管の容積1cc当たり
少なくとも0.001mgであることを特徴とする請求項 10に記載の方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1045565A JPH0793277B2 (ja) | 1989-02-28 | 1989-02-28 | ＩｎＰ基板中へのＣｄ拡散方法 |
| US07/317,849 US5049524A (en) | 1989-02-28 | 1989-03-02 | Cd diffusion in InP substrates |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1045565A JPH0793277B2 (ja) | 1989-02-28 | 1989-02-28 | ＩｎＰ基板中へのＣｄ拡散方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02254718A JPH02254718A (ja) | 1990-10-15 |
| JPH0793277B2 true JPH0793277B2 (ja) | 1995-10-09 |
Family
ID=12722874
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1045565A Expired - Lifetime JPH0793277B2 (ja) | 1989-02-28 | 1989-02-28 | ＩｎＰ基板中へのＣｄ拡散方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5049524A (ja) |
| JP (1) | JPH0793277B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100244484B1 (ko) * | 1997-07-02 | 2000-02-01 | 김영환 | 반도체소자의 제조방법 |
| JP4016731B2 (ja) * | 2001-06-12 | 2007-12-05 | 日本電気硝子株式会社 | 調理器用トッププレート |
| US6932957B2 (en) * | 2002-06-28 | 2005-08-23 | Silicon Light Machines Corporation | Method and apparatus for increasing bulk conductivity of a ferroelectric material |
| CN103603051B (zh) * | 2013-11-04 | 2016-01-20 | 叶瑾琳 | 用于半导体制造过程中的扩散室及其扩散方法 |
Family Cites Families (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3003900A (en) * | 1957-11-12 | 1961-10-10 | Pacific Semiconductors Inc | Method for diffusing active impurities into semiconductor materials |
| US3070467A (en) * | 1960-03-30 | 1962-12-25 | Bell Telephone Labor Inc | Treatment of gallium arsenide |
| NL298006A (ja) * | 1962-12-07 | 1900-01-01 | ||
| DE1283204B (de) * | 1964-06-20 | 1968-11-21 | Siemens Ag | Verfahren zum Eindiffundieren von zwei Fremdstoffen in einen einkristallinen Halbleiterkoerper |
| NL140657B (nl) * | 1968-06-21 | 1973-12-17 | Philips Nv | Werkwijze voor het vervaardigen van een halfgeleiderinrichting door een diffusiebehandeling en halfgeleiderinrichting, vervaardigd volgens deze werkwijze. |
| JPS4915903B1 (ja) * | 1969-08-18 | 1974-04-18 | ||
| GB1332994A (en) * | 1971-01-11 | 1973-10-10 | Mullard Ltd | Method of diffusing an impurity into a semiconductor body |
| US3984267A (en) * | 1974-07-26 | 1976-10-05 | Monsanto Company | Process and apparatus for diffusion of semiconductor materials |
| JPS5932053B2 (ja) * | 1978-09-27 | 1984-08-06 | 日本電気株式会社 | ３↓−５化合物半導体への不純物拡散方法 |
| JPS5627920A (en) * | 1979-08-14 | 1981-03-18 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Impurity diffusing method |
| US4323109A (en) * | 1979-08-27 | 1982-04-06 | General Electric Company | Open cycle heat pump system and process for transferring heat |
| JPS5684400A (en) * | 1979-12-10 | 1981-07-09 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Impurity diffusing method |
| JPS56152235A (en) * | 1980-04-28 | 1981-11-25 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Impurity diffusing method |
| US4415385A (en) * | 1980-08-15 | 1983-11-15 | Hitachi, Ltd. | Diffusion of impurities into semiconductor using semi-closed inner diffusion vessel |
| JPS57166030A (en) * | 1981-04-07 | 1982-10-13 | Toshiba Corp | Manufacture of semiconductor device |
| JPS5916330A (ja) * | 1982-07-19 | 1984-01-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPH0628248B2 (ja) * | 1984-04-20 | 1994-04-13 | 富士通株式会社 | 二段拡散炉 |
| JPS61150340A (ja) * | 1984-12-25 | 1986-07-09 | Fujitsu Ltd | 化合物半導体装置の製造方法 |
| US4592793A (en) * | 1985-03-15 | 1986-06-03 | International Business Machines Corporation | Process for diffusing impurities into a semiconductor body vapor phase diffusion of III-V semiconductor substrates |
-
1989
- 1989-02-28 JP JP1045565A patent/JPH0793277B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1989-03-02 US US07/317,849 patent/US5049524A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02254718A (ja) | 1990-10-15 |
| US5049524A (en) | 1991-09-17 |
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