JPH11150075A - 拡散装置とこれを用いた半導体結晶への不純物拡散法 - Google Patents
拡散装置とこれを用いた半導体結晶への不純物拡散法Info
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- JPH11150075A JPH11150075A JP35194897A JP35194897A JPH11150075A JP H11150075 A JPH11150075 A JP H11150075A JP 35194897 A JP35194897 A JP 35194897A JP 35194897 A JP35194897 A JP 35194897A JP H11150075 A JPH11150075 A JP H11150075A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】半導体結晶ウエーハに不純物元素を拡散する装
置で石英アンプルを使用することなく試料と拡散源を省
力化して装着し、再現性よく高性能な拡散層を形成す
る。 【解決手段】半導体結晶ウエーハ２２と拡散源２３を拡
散装置に配置しこれ全体を石英製蓋２１で覆う構造で拡
散（熱処理）する。石英製蓋２１と装置部基準面２６と
の接触部は全面にわたって線接触である構造がとられ、
接触部を外部から加圧することで拡散時の内部圧力を外
部に漏らさなくする。拡散工程で加熱と冷却が急速に行
えるよう加熱部と試料拡散部２０は可動できる。石英製
蓋で試料や拡散源を覆う構造なので拡散の準備工程を省
力化し低コスト化ができる。石英製蓋や拡散治具が繰り
返し使えるので低いランニングコストで拡散できる。試
料と拡散源を十分離して配置し、最適な温度プロファイ
ルで急熱急冷の温度変化で拡散できるので高性能な拡散
層を形成できる。
置で石英アンプルを使用することなく試料と拡散源を省
力化して装着し、再現性よく高性能な拡散層を形成す
る。 【解決手段】半導体結晶ウエーハ２２と拡散源２３を拡
散装置に配置しこれ全体を石英製蓋２１で覆う構造で拡
散（熱処理）する。石英製蓋２１と装置部基準面２６と
の接触部は全面にわたって線接触である構造がとられ、
接触部を外部から加圧することで拡散時の内部圧力を外
部に漏らさなくする。拡散工程で加熱と冷却が急速に行
えるよう加熱部と試料拡散部２０は可動できる。石英製
蓋で試料や拡散源を覆う構造なので拡散の準備工程を省
力化し低コスト化ができる。石英製蓋や拡散治具が繰り
返し使えるので低いランニングコストで拡散できる。試
料と拡散源を十分離して配置し、最適な温度プロファイ
ルで急熱急冷の温度変化で拡散できるので高性能な拡散
層を形成できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は拡散装置に関し、と
くに化合物半導体結晶ウエーハに不純物を拡散によって
導入するための拡散装置と、これを用いて化合物半導体
結晶ウエーハに不純物を拡散する方法に関する。
くに化合物半導体結晶ウエーハに不純物を拡散によって
導入するための拡散装置と、これを用いて化合物半導体
結晶ウエーハに不純物を拡散する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体に不純物元素を拡散する技術は半
導体素子やＩＣの製造プロセスには重要な技術で現在も
盛んに利用されている。この中でＡｓやＰ等の蒸気圧の
高い元素を含む化合物半導体結晶は、高温での熱処理に
おける分解圧が高く、不純物拡散を行う高温では構成元
素が表面から蒸発し、化学量論的組成からずれやすい問
題がある。このため化合物半導体の拡散工程では分解し
やすい元素の圧力を加えながら不純物拡散が行われてい
る。これは一般にアンプル拡散法といわれ、図１０に示
すような従来技術で使われている拡散用石英アンプル１
０１の構成例は石英管の中に被拡散試料１０２と拡散源
（以下、拡散不純物元素や化合物および分解を抑える元
素を含む化合物および混合物の総称）１０３を入れ、こ
れを真空にしたまま石英アンプル１０１に封止して熱処
理によって不純物を拡散するものである。
導体素子やＩＣの製造プロセスには重要な技術で現在も
盛んに利用されている。この中でＡｓやＰ等の蒸気圧の
高い元素を含む化合物半導体結晶は、高温での熱処理に
おける分解圧が高く、不純物拡散を行う高温では構成元
素が表面から蒸発し、化学量論的組成からずれやすい問
題がある。このため化合物半導体の拡散工程では分解し
やすい元素の圧力を加えながら不純物拡散が行われてい
る。これは一般にアンプル拡散法といわれ、図１０に示
すような従来技術で使われている拡散用石英アンプル１
０１の構成例は石英管の中に被拡散試料１０２と拡散源
（以下、拡散不純物元素や化合物および分解を抑える元
素を含む化合物および混合物の総称）１０３を入れ、こ
れを真空にしたまま石英アンプル１０１に封止して熱処
理によって不純物を拡散するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来のアンプル拡散法
およびこれに用いる装置の欠点および課題は以下の通り
である。石英アンプル１０１は使い捨てであり、大面積
や多数枚の試料処理には特にコスト高になる。石英アン
プルの封止とここから試料を取り出すための切断には専
用装置と工数が必要でコスト高である。石英アンプルの
長さが短いと拡散源と試料の温度プロファイルを最適化
することが難しく、長い石英アンプルはコスト高にな
る。また、この工程は自動化、省力化が出来にくい。
およびこれに用いる装置の欠点および課題は以下の通り
である。石英アンプル１０１は使い捨てであり、大面積
や多数枚の試料処理には特にコスト高になる。石英アン
プルの封止とここから試料を取り出すための切断には専
用装置と工数が必要でコスト高である。石英アンプルの
長さが短いと拡散源と試料の温度プロファイルを最適化
することが難しく、長い石英アンプルはコスト高にな
る。また、この工程は自動化、省力化が出来にくい。
【０００４】本発明は半導体結晶ウエーハ（試料）に不
純物を拡散する工程において省力化して再現性よく拡散
できる装置を提供することを目的にしている。本発明が
解決しようとする課題は、（１）半導体結晶ウエーハと
拡散源を拡散装置に配置するだけで拡散できる構成にす
る、（２）半導体結晶ウエーハと不純物拡散源の温度を
任意に制御できるようにして最適な拡散ができる構成に
する、（３）半導体結晶ウエーハを急速に加熱および冷
却ができる構成にする、（４）装置を小型化し、生産性
の高い構成にする、ことである。本発明では特に高温で
構成元素が蒸発しやすい化合物半導体結晶ウエーハ（ヘ
テロ接合半導体エピタキシャル結晶ウエーハを含めた総
称とする）を拡散したり熱処理するために最適な装置を
提供することを目的にしている。
純物を拡散する工程において省力化して再現性よく拡散
できる装置を提供することを目的にしている。本発明が
解決しようとする課題は、（１）半導体結晶ウエーハと
拡散源を拡散装置に配置するだけで拡散できる構成にす
る、（２）半導体結晶ウエーハと不純物拡散源の温度を
任意に制御できるようにして最適な拡散ができる構成に
する、（３）半導体結晶ウエーハを急速に加熱および冷
却ができる構成にする、（４）装置を小型化し、生産性
の高い構成にする、ことである。本発明では特に高温で
構成元素が蒸発しやすい化合物半導体結晶ウエーハ（ヘ
テロ接合半導体エピタキシャル結晶ウエーハを含めた総
称とする）を拡散したり熱処理するために最適な装置を
提供することを目的にしている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】従来技術の課題を解決す
るための手段を以下に記す。本発明の基本とする拡散装
置の主要構成部を図１に示す。本発明の拡散装置は半導
体結晶ウエーハと拡散源を拡散装置の所定の位置に配置
しこれ全体を石英製の蓋で覆う構造で拡散（熱処理）す
ることを基本としている。上記の石英製蓋と装置部基準
面との接触部は全面にわたって線接触である構造と、こ
の接触部を外部から加圧することによって拡散時の内部
圧力を外部に漏らさない気密封止に近い構成にすること
を特徴としている。また、上記の石英製蓋の構成は１重
に限らず２重以上の構成により十分な気密性をもつ構造
にすることが特徴である。本装置構成では半導体結晶ウ
エーハと拡散源を拡散装置に装着し石英製蓋でこれらを
覆い試料拡散部を構成しこれで拡散の準備が完了する。
この一連の作業工程が従来より大幅に省力化される。ま
た、この工程の自動化も可能である。さらに拡散工程で
加熱と冷却が急速に行えるよう加熱部は試料拡散部から
可動できる構成であることも本発明の特徴である。本装
置では半導体結晶ウエーハと拡散源を十分に離して配置
できるので加熱部の温度プロファイルの最適化が容易に
行えることも本発明の特徴である。
るための手段を以下に記す。本発明の基本とする拡散装
置の主要構成部を図１に示す。本発明の拡散装置は半導
体結晶ウエーハと拡散源を拡散装置の所定の位置に配置
しこれ全体を石英製の蓋で覆う構造で拡散（熱処理）す
ることを基本としている。上記の石英製蓋と装置部基準
面との接触部は全面にわたって線接触である構造と、こ
の接触部を外部から加圧することによって拡散時の内部
圧力を外部に漏らさない気密封止に近い構成にすること
を特徴としている。また、上記の石英製蓋の構成は１重
に限らず２重以上の構成により十分な気密性をもつ構造
にすることが特徴である。本装置構成では半導体結晶ウ
エーハと拡散源を拡散装置に装着し石英製蓋でこれらを
覆い試料拡散部を構成しこれで拡散の準備が完了する。
この一連の作業工程が従来より大幅に省力化される。ま
た、この工程の自動化も可能である。さらに拡散工程で
加熱と冷却が急速に行えるよう加熱部は試料拡散部から
可動できる構成であることも本発明の特徴である。本装
置では半導体結晶ウエーハと拡散源を十分に離して配置
できるので加熱部の温度プロファイルの最適化が容易に
行えることも本発明の特徴である。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図１〜９
を用いて説明する。
を用いて説明する。
【０００７】実施例１ 本発明による一実施例を図１と図２により詳細に説明す
る。図１は本発明の基本とする拡散装置１１の構成、図
２は本発明の基本とする試料拡散部２０の構成である。
拡散装置１１は主に試料拡散部１０、石英製内箱２、石
英製外箱１、および加熱部３から構成されている。石英
製外箱１はシール９によって気密封止されており、窒素
やアルゴンの不活性ガスが入口６と出口７を通って供給
されている。また、ガス出口側にはガスのトラップ８を
設置し漏洩した揮発性元素をここで捕獲する。この系に
はガスの置換を短時間で行えるように真空排気装置が付
加されている。拡散の条件（温度プロファイル、急速加
熱および冷却など）の最適化と試料の出し入れを容易に
行うことを目的に試料拡散部１０と加熱部３の位置関係
は可動機構４によって変化する。これは加熱部３を固定
し試料拡散部１０を可動させてもよい。図２により試料
拡散部２０を詳細に説明すると、被拡散試料である化合
物半導体ウエーハ２２が石英製試料ホルダ２４にセット
され、この下部には拡散容器２５に拡散源２３が計量さ
れてセットされる。化合物半導体ウエーハ２２の保持に
は石英板などの治具を使用して石英製試料ホルダ２４に
セットしてもよい。上記試料と拡散源を覆うように試料
拡散部２０の石英製基準面２６に石英製蓋２１をかぶせ
て、これに必要な加重２７を加える。加重２７は石英製
蓋２１の自重で兼ねてもよい。この作業は窒素などの不
活性雰囲気の中で行われ、ロボットにより作業の自動化
も可能である。石英製蓋２１の先端を楔形にして装置基
準面２６との接触部２９は全面にわたって線接触である
ことが特徴である。この構成による拡散時における揮発
性元素の蒸発量は上記の対策のない開管法と比べて１桁
以下に抑えられることがわかりこの構成で安定した拡散
が行えることを確認した。一回の拡散中、拡散源の組成
変動が無視できるほど小さく、また、石英アンプル法の
拡散と比較して結晶表面の外観形状は遜色がないことを
確認した。また拡散条件を最適化した効果により表面の
不純物濃度が高く、急峻な濃度勾配を持つ拡散特性が得
られることがわかった。本発明の装置構成によって得ら
れた特徴は（１）試料拡散部のセッテングが従来の石英
アンプル法と比べて格段に容易になり工数にして約１／
２０に省力化され、コスト低減に寄与できる、（２）拡
散源のすぐ近くで温度計測ができるので拡散の精度が向
上する、（３）拡散源とウエーハの位置を十分に離せら
れるので最適な温度プロファイルで拡散ができる、
（４）加熱部を試料拡散部から可動できるので急速な熱
処理ができこれによって素子特性が向上する、（５）揮
発性有害元素を含むガスを安全に処理する構成になって
いる、などである。
る。図１は本発明の基本とする拡散装置１１の構成、図
２は本発明の基本とする試料拡散部２０の構成である。
拡散装置１１は主に試料拡散部１０、石英製内箱２、石
英製外箱１、および加熱部３から構成されている。石英
製外箱１はシール９によって気密封止されており、窒素
やアルゴンの不活性ガスが入口６と出口７を通って供給
されている。また、ガス出口側にはガスのトラップ８を
設置し漏洩した揮発性元素をここで捕獲する。この系に
はガスの置換を短時間で行えるように真空排気装置が付
加されている。拡散の条件（温度プロファイル、急速加
熱および冷却など）の最適化と試料の出し入れを容易に
行うことを目的に試料拡散部１０と加熱部３の位置関係
は可動機構４によって変化する。これは加熱部３を固定
し試料拡散部１０を可動させてもよい。図２により試料
拡散部２０を詳細に説明すると、被拡散試料である化合
物半導体ウエーハ２２が石英製試料ホルダ２４にセット
され、この下部には拡散容器２５に拡散源２３が計量さ
れてセットされる。化合物半導体ウエーハ２２の保持に
は石英板などの治具を使用して石英製試料ホルダ２４に
セットしてもよい。上記試料と拡散源を覆うように試料
拡散部２０の石英製基準面２６に石英製蓋２１をかぶせ
て、これに必要な加重２７を加える。加重２７は石英製
蓋２１の自重で兼ねてもよい。この作業は窒素などの不
活性雰囲気の中で行われ、ロボットにより作業の自動化
も可能である。石英製蓋２１の先端を楔形にして装置基
準面２６との接触部２９は全面にわたって線接触である
ことが特徴である。この構成による拡散時における揮発
性元素の蒸発量は上記の対策のない開管法と比べて１桁
以下に抑えられることがわかりこの構成で安定した拡散
が行えることを確認した。一回の拡散中、拡散源の組成
変動が無視できるほど小さく、また、石英アンプル法の
拡散と比較して結晶表面の外観形状は遜色がないことを
確認した。また拡散条件を最適化した効果により表面の
不純物濃度が高く、急峻な濃度勾配を持つ拡散特性が得
られることがわかった。本発明の装置構成によって得ら
れた特徴は（１）試料拡散部のセッテングが従来の石英
アンプル法と比べて格段に容易になり工数にして約１／
２０に省力化され、コスト低減に寄与できる、（２）拡
散源のすぐ近くで温度計測ができるので拡散の精度が向
上する、（３）拡散源とウエーハの位置を十分に離せら
れるので最適な温度プロファイルで拡散ができる、
（４）加熱部を試料拡散部から可動できるので急速な熱
処理ができこれによって素子特性が向上する、（５）揮
発性有害元素を含むガスを安全に処理する構成になって
いる、などである。
【０００８】本発明の実施例では試料拡散部の石英製蓋
を重力で加圧する縦型構成を示したが、これを約９０度
回転した横型構成であってもよく、また、石英製基準面
と石英製蓋２１は材料が石英に限定されるものでなく耐
熱性のよいアルミナ、カーボン、ＳｉＣなどであっても
よい。本拡散装置は半導体装置の製造工程における不純
物拡散に適用した例を述べたが試料を高温で熱処理する
工程にも広く適用できることを付言する。
を重力で加圧する縦型構成を示したが、これを約９０度
回転した横型構成であってもよく、また、石英製基準面
と石英製蓋２１は材料が石英に限定されるものでなく耐
熱性のよいアルミナ、カーボン、ＳｉＣなどであっても
よい。本拡散装置は半導体装置の製造工程における不純
物拡散に適用した例を述べたが試料を高温で熱処理する
工程にも広く適用できることを付言する。
【０００９】実施例２ 本発明による他の実施例を図３で詳細に説明する。拡散
装置の構成は実施例１で述べた内容と同一であるが、図
２の試料拡散部２０の構成が異なる。被拡散試料である
化合物半導体ウエーハ３２が石英製試料ホルダ３４にセ
ットされ、この下部には拡散容器３５に拡散源３３が計
量されてセットされる。上記試料と拡散源を覆うように
試料拡散部３０の石英製基準面３６に石英製蓋３１−１
をかぶせて、必要な加重３７−１を加える。さらにこの
全体を覆うように石英製蓋３１−２をかぶせて、必要な
加重３７−２を加える。加重３７は石英製蓋３１の自重
で兼ねられる場合には省略できる。石英製蓋３１−１、
３１−２の基準面３６とのそれぞれの接触部３９−１、
３９−２は線接触に近い形状であることが本発明の一つ
の特徴である。本実施例では２重の石英製蓋によって拡
散源を封止しているので１重よりも内部の気密性が高ま
り蒸発をより少なく抑制する効果が高まる。このため石
英製蓋の構成は２重以上でさらに気密性が高まり蓋の数
は規定されるものではない。
装置の構成は実施例１で述べた内容と同一であるが、図
２の試料拡散部２０の構成が異なる。被拡散試料である
化合物半導体ウエーハ３２が石英製試料ホルダ３４にセ
ットされ、この下部には拡散容器３５に拡散源３３が計
量されてセットされる。上記試料と拡散源を覆うように
試料拡散部３０の石英製基準面３６に石英製蓋３１−１
をかぶせて、必要な加重３７−１を加える。さらにこの
全体を覆うように石英製蓋３１−２をかぶせて、必要な
加重３７−２を加える。加重３７は石英製蓋３１の自重
で兼ねられる場合には省略できる。石英製蓋３１−１、
３１−２の基準面３６とのそれぞれの接触部３９−１、
３９−２は線接触に近い形状であることが本発明の一つ
の特徴である。本実施例では２重の石英製蓋によって拡
散源を封止しているので１重よりも内部の気密性が高ま
り蒸発をより少なく抑制する効果が高まる。このため石
英製蓋の構成は２重以上でさらに気密性が高まり蓋の数
は規定されるものではない。
【００１０】実施例３ 本発明による別の実施例を図４で詳細に説明する。拡散
装置の構成は実施例１で述べた内容と同一であるが、図
２の試料拡散部２０の構成が異なる。試料拡散部４０の
石英製基準面４６に石英製蓋４１−２を天地逆にして置
き、この中に被拡散試料である化合物半導体ウエーハ４
２が石英製試料ホルダ４４にセットされ、この下部には
拡散容器４５に拡散源４３が計量されてセットされる。
上記試料と拡散源を覆うように石英製蓋４１−２の石英
製基準面４８に石英製蓋４１−１をかぶせて、必要な加
重４７−１を加える。さらにこの石英製蓋４１−２に石
英製板４７−２をかぶせ自重を加え封止をする。加重は
石英製蓋４７−１の自重で兼ねられる場合には省略でき
る。石英製蓋４１−１、４１−２の基準面４９とのそれ
ぞれの接触部４９−１、４９−２は線接触に近い形状で
あることが本発明の一つの特徴である。本実施例では２
重の石英製蓋によって拡散源を封止しているので１重よ
りも内部の気密性が高まり蒸発をより抑制する効果が高
まる。このため石英製蓋の構成は２重以上であってもよ
いことを付言する。また、石英製蓋は実施例で示した構
造に限定されず、中空の柱状や円筒状の石英の両先端部
に線接触部を形成し、この両側を石英板で抑えた構造で
あってもよい。
装置の構成は実施例１で述べた内容と同一であるが、図
２の試料拡散部２０の構成が異なる。試料拡散部４０の
石英製基準面４６に石英製蓋４１−２を天地逆にして置
き、この中に被拡散試料である化合物半導体ウエーハ４
２が石英製試料ホルダ４４にセットされ、この下部には
拡散容器４５に拡散源４３が計量されてセットされる。
上記試料と拡散源を覆うように石英製蓋４１−２の石英
製基準面４８に石英製蓋４１−１をかぶせて、必要な加
重４７−１を加える。さらにこの石英製蓋４１−２に石
英製板４７−２をかぶせ自重を加え封止をする。加重は
石英製蓋４７−１の自重で兼ねられる場合には省略でき
る。石英製蓋４１−１、４１−２の基準面４９とのそれ
ぞれの接触部４９−１、４９−２は線接触に近い形状で
あることが本発明の一つの特徴である。本実施例では２
重の石英製蓋によって拡散源を封止しているので１重よ
りも内部の気密性が高まり蒸発をより抑制する効果が高
まる。このため石英製蓋の構成は２重以上であってもよ
いことを付言する。また、石英製蓋は実施例で示した構
造に限定されず、中空の柱状や円筒状の石英の両先端部
に線接触部を形成し、この両側を石英板で抑えた構造で
あってもよい。
【００１１】実施例４ 本発明による実施例を図５で詳細に説明する。これは本
発明における試料拡散部の石英製蓋と基準面との接触部
の実施例である。石英製蓋５１と基準面５６との接触部
５９は気密性の高い接合となるよう鏡面仕上げされてい
る。石英製蓋５１の直径に比べて接触部５９の面積が小
さい場合には線接触に近く気密性が保たれる。
発明における試料拡散部の石英製蓋と基準面との接触部
の実施例である。石英製蓋５１と基準面５６との接触部
５９は気密性の高い接合となるよう鏡面仕上げされてい
る。石英製蓋５１の直径に比べて接触部５９の面積が小
さい場合には線接触に近く気密性が保たれる。
【００１２】実施例５ 本発明による実施例を図６で詳細に説明する。これは本
発明における試料拡散部の石英製蓋と基準面との接触部
の実施例である。石英製蓋６１と基準面６６との接触部
６９は気密性の高い接合となるよう鏡面仕上げされてい
る。また、石英製蓋６１の接触部６９はより線接触にす
るため接触面積を小さくなるような形状に加工されてい
る。石英製蓋６１の直径に比べて接触部６９の面積が小
さいので線接触によって気密性が向上する。
発明における試料拡散部の石英製蓋と基準面との接触部
の実施例である。石英製蓋６１と基準面６６との接触部
６９は気密性の高い接合となるよう鏡面仕上げされてい
る。また、石英製蓋６１の接触部６９はより線接触にす
るため接触面積を小さくなるような形状に加工されてい
る。石英製蓋６１の直径に比べて接触部６９の面積が小
さいので線接触によって気密性が向上する。
【００１３】実施例６ 本発明による実施例を図７で詳細に説明する。これは本
発明における試料拡散部の石英製蓋と基準面との接触部
の実施例である。石英製蓋７１と基準面７６との接触部
７９は気密性の高い接合となるよう基準面７６が鏡面仕
上げされている。また、石英製蓋７１の接触部７９はよ
り線接触にするためこの先端を楔型形状に加工されてい
る。楔型形状の先端部は内壁側や外壁側にあってもよ
い。この構造は石英製蓋６１の直径に比べて接触部６９
の面積が極端に小さいので線接触による気密性が十分に
保たれる。
発明における試料拡散部の石英製蓋と基準面との接触部
の実施例である。石英製蓋７１と基準面７６との接触部
７９は気密性の高い接合となるよう基準面７６が鏡面仕
上げされている。また、石英製蓋７１の接触部７９はよ
り線接触にするためこの先端を楔型形状に加工されてい
る。楔型形状の先端部は内壁側や外壁側にあってもよ
い。この構造は石英製蓋６１の直径に比べて接触部６９
の面積が極端に小さいので線接触による気密性が十分に
保たれる。
【００１４】実施例７ 本発明による実施例を図８で詳細に説明する。これは本
発明における試料拡散部の石英製蓋と基準面との接触部
の実施例である。石英製蓋８１と基準面８６との接触部
８９は気密性の高い接合となるよう基準面８６が鏡面仕
上げされている。また、石英製蓋８１先端の接触部８９
の断面形状は半円形（曲形）に加工されている。これは
石英製蓋８１の直径に比べて接触部８９の面積が小さい
ので線接触による気密性が十分に保たれる構造である。
発明における試料拡散部の石英製蓋と基準面との接触部
の実施例である。石英製蓋８１と基準面８６との接触部
８９は気密性の高い接合となるよう基準面８６が鏡面仕
上げされている。また、石英製蓋８１先端の接触部８９
の断面形状は半円形（曲形）に加工されている。これは
石英製蓋８１の直径に比べて接触部８９の面積が小さい
ので線接触による気密性が十分に保たれる構造である。
【００１５】実施例８ 本発明による実施例を図９で詳細に説明する。これは本
発明における試料拡散部の石英製蓋と基準面との接触部
の実施例である。石英製蓋９１と基準面９６との接触部
９９は気密性の高い接合となるよう石英製蓋９１の底面
が鏡面仕上げされている。また、基準面９６の先端は突
起９７を形成し、これが接触部９９と線接触になる。基
準面９６の先端の突起形状は楔型や半円形（曲形）など
に加工される。これは石英製蓋９１の直径に比べて接触
部９９の面積が極端に小さいので線接触による気密性が
十分に保たれる構造である。
発明における試料拡散部の石英製蓋と基準面との接触部
の実施例である。石英製蓋９１と基準面９６との接触部
９９は気密性の高い接合となるよう石英製蓋９１の底面
が鏡面仕上げされている。また、基準面９６の先端は突
起９７を形成し、これが接触部９９と線接触になる。基
準面９６の先端の突起形状は楔型や半円形（曲形）など
に加工される。これは石英製蓋９１の直径に比べて接触
部９９の面積が極端に小さいので線接触による気密性が
十分に保たれる構造である。
【００１６】実施例９ 本発明による拡散装置によりＩｎＰ系エピタキシャル結
晶表面からＰ型不純物元素のＺｎを拡散する実施例を説
明する。これは半導体レーザの製造工程で使われる技術
である。実施例２の図３を参照して、拡散源にはＩｎＰ
とＺｎまたはＩｎＰとＺｎ３Ｐ２（リン化亜鉛）の化合
物を計量して用いる。装置の内部に窒素を流し不活性雰
囲気の中で試料と拡散源を拡散装置の所定の位置にセッ
トしこれに石英製蓋と加重の２重構造を用いて試料拡散
部の組み立て作業が完了する。続いて実施例１の図１を
参照して、石英製内箱をセットし石英製外箱をシールす
ることによってこれ全体を気密封止し、約１０ｌ／ｍｉ
ｎの窒素ガスを流す。加熱部は可動機構で最上部に置
き、あらかじめ温度を２５０℃に上げておく。拡散は加
熱部を試料拡散部の所定の位置に可動して、急速に熱処
理して行われる。拡散の温度プロファイルはあらかじめ
拡散源を２５０℃に保った後、拡散源を４７０℃、試料
を５２０℃で２０分保ち、のち急冷する手順である。こ
の拡散条件によってＩｎＰの拡散深さは約２．５μｍで
ＩｎＰ系エピタキシャル結晶内部の不純物プロファイル
には変化がなく、表面濃度：約１Ｅ２０ｃｍ−３の急峻
な濃度勾配の拡散層が安定にえられた。
晶表面からＰ型不純物元素のＺｎを拡散する実施例を説
明する。これは半導体レーザの製造工程で使われる技術
である。実施例２の図３を参照して、拡散源にはＩｎＰ
とＺｎまたはＩｎＰとＺｎ３Ｐ２（リン化亜鉛）の化合
物を計量して用いる。装置の内部に窒素を流し不活性雰
囲気の中で試料と拡散源を拡散装置の所定の位置にセッ
トしこれに石英製蓋と加重の２重構造を用いて試料拡散
部の組み立て作業が完了する。続いて実施例１の図１を
参照して、石英製内箱をセットし石英製外箱をシールす
ることによってこれ全体を気密封止し、約１０ｌ／ｍｉ
ｎの窒素ガスを流す。加熱部は可動機構で最上部に置
き、あらかじめ温度を２５０℃に上げておく。拡散は加
熱部を試料拡散部の所定の位置に可動して、急速に熱処
理して行われる。拡散の温度プロファイルはあらかじめ
拡散源を２５０℃に保った後、拡散源を４７０℃、試料
を５２０℃で２０分保ち、のち急冷する手順である。こ
の拡散条件によってＩｎＰの拡散深さは約２．５μｍで
ＩｎＰ系エピタキシャル結晶内部の不純物プロファイル
には変化がなく、表面濃度：約１Ｅ２０ｃｍ−３の急峻
な濃度勾配の拡散層が安定にえられた。
【００１７】ＧａＡｓ系エピタキシャル結晶表面へのＺ
ｎ拡散層の形成法も同様で、拡散源としてＧａＡｓ、Ａ
ｓおよびＺｎ等が用いられ、拡散が行われる。３元以上
の混晶半導体に関しても揮発性元素とＺｎを含む拡散源
から上記の方法によって拡散がおこなわれる。
ｎ拡散層の形成法も同様で、拡散源としてＧａＡｓ、Ａ
ｓおよびＺｎ等が用いられ、拡散が行われる。３元以上
の混晶半導体に関しても揮発性元素とＺｎを含む拡散源
から上記の方法によって拡散がおこなわれる。
【００１８】
【発明の効果】（１）本拡散装置では石英製蓋で試料や
拡散源を覆い拡散するので拡散の準備工程を著しく省力
化し低コスト化ができる効果がある。 （２）本拡散装置では石英製蓋や拡散治具が繰り返し使
えるので低いランニングコストで拡散できる効果があ
る。 （３）本拡散装置では試料と拡散源を十分離して配置す
ることができるので最適の拡散条件の設定により従来よ
り高性能な拡散層を形成できる効果がある。 （４）本拡散装置では自動化できる構成なので生産能力
の向上と低コスト化に効果がある。
拡散源を覆い拡散するので拡散の準備工程を著しく省力
化し低コスト化ができる効果がある。 （２）本拡散装置では石英製蓋や拡散治具が繰り返し使
えるので低いランニングコストで拡散できる効果があ
る。 （３）本拡散装置では試料と拡散源を十分離して配置す
ることができるので最適の拡散条件の設定により従来よ
り高性能な拡散層を形成できる効果がある。 （４）本拡散装置では自動化できる構成なので生産能力
の向上と低コスト化に効果がある。
【図１】本発明の基本とする実施例１の拡散装置の主要
構成図。
構成図。
【図２】本発明の実施例１の試料拡散部の側断面図。
【図３】本発明の実施例２の試料拡散部の側断面図。
【図４】本発明の実施例３の試料拡散部の側断面図。
【図５】本発明の実施例４の試料拡散部の石英製蓋と基
準面との接触部の一部の側断面図。
準面との接触部の一部の側断面図。
【図６】本発明の実施例５の試料拡散部の石英製蓋と基
準面との接触部の一部の側断面図。
準面との接触部の一部の側断面図。
【図７】本発明の実施例６の試料拡散部の石英製蓋と基
準面との接触部の一部の側断面図。
準面との接触部の一部の側断面図。
【図８】本発明の実施例７の試料拡散部の石英製蓋と基
準面との接触部の一部の側断面図。
準面との接触部の一部の側断面図。
【図９】本発明の実施例８の試料拡散部の石英製蓋と基
準面との接触部の一部の側断面図。
準面との接触部の一部の側断面図。
【図１０】従来の拡散法による石英アンプル製試料拡散
部の側断面図。
部の側断面図。
１…石英製外箱 １１…拡散装置 ２１、３１−１、３１−２、４１−１、４１−２、５
１、６１、７１、８１、９１…石英製蓋 １０１…拡散用石英アンプル ２…石英製内箱 ２２、３２、４２…半導体結晶ウエーハ １０２…被拡散試料 ３…加熱部 ２３、３３、４３、１０３…拡散源 ４…可動機構 ３４、４４、１０４…石英製試料ホルダ ５…熱電対 ２５、３５、４５、１０５…拡散容器 ６…不活性ガス入口 ２６、３６、４６、４８、５６、６６、７６、８６、９
６…石英製基準面 ７…不活性ガス出口 ２７、３７−１、３７−２、４７−１、４７−２…加重 ９７…突起 ８…ガスのトラップ ９…シール ２９、３９、３９’、３９−１、３９−２、４９、４
９’、４９−１、４９−２、５９、６９、７９、８９、
９９…線接触部。 １０、２０、３０、４０…試料拡散部
１、６１、７１、８１、９１…石英製蓋 １０１…拡散用石英アンプル ２…石英製内箱 ２２、３２、４２…半導体結晶ウエーハ １０２…被拡散試料 ３…加熱部 ２３、３３、４３、１０３…拡散源 ４…可動機構 ３４、４４、１０４…石英製試料ホルダ ５…熱電対 ２５、３５、４５、１０５…拡散容器 ６…不活性ガス入口 ２６、３６、４６、４８、５６、６６、７６、８６、９
６…石英製基準面 ７…不活性ガス出口 ２７、３７−１、３７−２、４７−１、４７−２…加重 ９７…突起 ８…ガスのトラップ ９…シール ２９、３９、３９’、３９−１、３９−２、４９、４
９’、４９−１、４９−２、５９、６９、７９、８９、
９９…線接触部。 １０、２０、３０、４０…試料拡散部
Claims (5)
- 【請求項１】拡散装置において、被拡散試料と拡散源を
覆うように一個以上の蓋によって封止をして拡散を行う
ことを特徴とした拡散装置。 - 【請求項２】拡散装置において、上記蓋と拡散装置の蓋
受けの基準面は線接触で接していることを特徴とした請
求項１記載の拡散装置。 - 【請求項３】 拡散装置において、上記蓋と拡散装置の
基準面に接する接点の形状は楔形、矩形、および曲形の
いずれか一つまたはこれらの複合であることを特徴とし
た請求項１〜２記載の拡散装置。 - 【請求項４】 拡散装置において、上記蓋は石英ガラ
ス、アルミナ、カーボンまたはＳｉＣのいずれか一つま
たはこれらの複合材料から構成されていることを特徴と
した請求項１〜３記載の拡散装置。 - 【請求項５】 請求項１から請求項４記載の拡散装置を
用いて試料を熱処理する工程において、該試料を拡散装
置の所定の位置に配置する工程と、これに蓋をかぶせる
工程と、蓋の外部に加熱した熱源を配置する工程と、所
定の温度シーケンスで試料を熱処理する工程と、上記熱
源を蓋から分離する工程とを含んだことを特徴とする試
料の熱処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35194897A JP4305682B2 (ja) | 1997-11-14 | 1997-11-14 | 拡散装置とこれを用いた半導体結晶への不純物拡散法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35194897A JP4305682B2 (ja) | 1997-11-14 | 1997-11-14 | 拡散装置とこれを用いた半導体結晶への不純物拡散法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11150075A true JPH11150075A (ja) | 1999-06-02 |
| JP4305682B2 JP4305682B2 (ja) | 2009-07-29 |
Family
ID=18420729
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35194897A Expired - Lifetime JP4305682B2 (ja) | 1997-11-14 | 1997-11-14 | 拡散装置とこれを用いた半導体結晶への不純物拡散法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4305682B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006237424A (ja) * | 2005-02-28 | 2006-09-07 | Sumitomo Electric Ind Ltd | フォトダイオードの作製方法 |
| CN100377299C (zh) * | 2005-12-05 | 2008-03-26 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | 一种石英盖定位保护装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104716027B (zh) * | 2013-12-13 | 2017-08-01 | 山东华光光电子股份有限公司 | 一种半导体激光器Zn杂质源扩散的装置及其应用 |
-
1997
- 1997-11-14 JP JP35194897A patent/JP4305682B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006237424A (ja) * | 2005-02-28 | 2006-09-07 | Sumitomo Electric Ind Ltd | フォトダイオードの作製方法 |
| CN100377299C (zh) * | 2005-12-05 | 2008-03-26 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | 一种石英盖定位保护装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4305682B2 (ja) | 2009-07-29 |
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