JPS59105316A - 気相拡散方法 - Google Patents

気相拡散方法

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JPS59105316A
JPS59105316A JP21613882A JP21613882A JPS59105316A JP S59105316 A JPS59105316 A JP S59105316A JP 21613882 A JP21613882 A JP 21613882A JP 21613882 A JP21613882 A JP 21613882A JP S59105316 A JPS59105316 A JP S59105316A
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JP
Japan
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carrier gas
semiconductor
diffusion
row
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Pending
Application number
JP21613882A
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English (en)
Inventor
Kenya Sakurai
建弥 桜井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Fuji Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Priority to JP21613882A priority Critical patent/JPS59105316A/ja
Publication of JPS59105316A publication Critical patent/JPS59105316A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture 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
    • H01L21/18Manufacture 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
    • H01L21/22Diffusion 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
    • H01L21/223Diffusion 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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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体基板の気相拡散方法において、その半導
体基板の表面不純物濃度をよシ均一にする方法に関する
気相による不純物拡散方法においては、最近、五酸化リ
ン(P2O3)や三酸化ホウ素(B203)のような固
体拡散源によるものにかわって、オキシ塩化リン(PO
Ce3)、三臭化ホウ素(BBra)のような液体拡散
源やフォスフイン(PH3) 、ジボラン(B2H6)
のような気体を直接利用するようになってきた。こうす
ることによシ最近とみに大きくなυつつある直径を有す
る半導体基板の拡散においても比較的均一な表面不純物
濃度が得られるようになってきたのである。
このような気相拡散についてもう少し詳しく説明すると
、第1図の従来の気相拡散方法において示すように、拡
散雰囲気を酸化性にするための酸素のようなキャリアガ
ス(担体気体)に前述の不純物源からの気体を混合させ
、拡散炉にて前もって高温にした炉心管1の一方の開口
端8がら、その気体を流入させ他方の開口端4がら流出
させる間に、炉心管1に昇温後並べた半導体基板5に接
触させ、それと反応させ、それに融は込ませ、さらに基
板内の所定の深さまで拡散させるようにしたものである
。従って半導体基板50表面不純物濃度は前述のように
よくなってきたといってもまだ、不純物拡散気体を含む
キャリアガスの流量の安定性、炉心管内の温度分布の不
均等、さらには半導体基板の並べ方および基板荷台の形
状による流入キャリアガスの通過抵抗によって、不均一
なものになりやすく、またこの傾向は基板の径、並べた
枚数、また炉心管の径が大きくなればなるほど増大する
ことも容易に考えられる。
その結果、半導体基板の径を大きくすると、特に半導体
素子としての瞥性、例えばトランジスタのhFE、サイ
リスクのゲート点弧電流や電極金属の密着強度に影響を
およぼし、特性が不均等になり、歩留りが低下する原因
となっていた。従来もキャリアガスの流れを均一にして
表面不純物濃度を均一にしようとする配慮がされておシ
、半導体基板を並べる荷台をよシ抵抗の少ない形状にし
たり、またキャリアガスがかたよらないように炉心管内
を通過させるために、半導体基板の面をキャリアガスの
流れと平行になるように並べたシしていた。しかし、こ
のように並べると、一般的な円筒状の炉心管では、並べ
うる枚数が著しく制限される欠点をもつ。
例えば、内径125m+xの炉心管の均熱帯域50偏の
間に3訃間隔で直径100mmの半導体基板をその基板
面が炉心管の長さ方向に直角になるように並べると、1
60〜170枚並べられるが、前述のように基板面を前
記同じ炉心管の長さ方向に並行にすると50枚前後しか
並べられない。従って非常に効率の悪いものであった。
しかし、よυ量産性を上げてコストを下げるには前者の
ように炉心管に直角に並べることが要求されるが、そう
すると拡散中にキャリアガスの流れに対する抵抗が半導
体基板の流入側の最初のところで大きくなシ、流れにが
たよシが生じ、その結果、基板の列の中央付近と流入側
、流出側付近の基板の表面不純物濃度に差(中心で低く
、両端で高く)ができ、前述のように半導体素子にした
ときの特性が不均等になシ、歩留シ等に影響するという
欠点が生じることにょシ実施することが困難で必った。
本発明は以上のことを鑑みてなされたものでらシ、特に
多数枚の半導体基板の拡散を効率よく行なうときにも均
一な表面不純物拡散濃度のものを得る気相拡散方法を提
供することを目的とするものである。
本発明によれば、気相拡散するとき、半導体基板の直径
よシは少なくとも犬なる耐熱円形基板を複数の前記半導
体基板の列のキャリアガス流入側と流出側にそれぞれ延
長して並べて拡散することによシ達成逼れる。
次に本発明の一実施例を図を用いて説明する。
第2図は本発明による不純物拡散のために炉心管1に半
導体基板5とともに石英ガラスからなる耐熱性の円形基
板6を炉心管1の長さ方向に基板5.6の面が直角にな
るように立てて並べたことを示す図である。
このように炉心管lの均熱帯に並べられた半導体基板5
の列の前後に延長して、基板5の直径より犬なる石英ガ
ラスのような耐熱円形基板6を並べることによシ、例え
ば高温にて不純物拡散中に炉心管1のキャリアガス流人
口8よりリンのような不純物源を含むキャリアガスが流
入してきた場合、前述のように半導体基板5の列だけの
ときに比べて、その両端付近の不純物濃度が中心のそれ
に近くな9、即ち中心付近と両端付近の基板5の表面不
純物濃度差が少なくなる。その結果、半導体基板5をト
ランジスタとして設計して拡散した場合、第8図の拡散
中の半導体基板の位置と直流電流増幅率(hpj)の関
係を示す図において、実線で示すように半導体基板5の
列の両端付近A、Hの基板の直流電流増幅率(hFE)
が半導体基板5の列の中央付近Cの直流電流増幅率(h
Fi;l)の値に近くなり、第8図の点線で示す半導体
基板だけの場合の直流電流増幅率(hp七)の分布に比
べて、よシ均等な分布を得ることができた。
従って、本発明は拡散処理枚数を多くしても特性歩留シ
が非常によく、量産性の向上が著しいというすぐれた効
果をもつものでアシ、シかも半導体基板の直径がさらに
大きくなっても以下に述べる理由によシ効来が大きいこ
とがわかった。本発明においてその特徴は石英ガラスか
らなる耐熱円形基板の直径を半導体基板の直径より大き
くすることにあり、こうすることが半導体基板の表面不
純物濃度を均等にする上で非常に重要である。これは半
導体基板50列がその前後の円形基板6と炉心管で囲ま
れたようにな)、拡散不純物気体を含むキャリアガスが
一時的に滞留して、さらにその中で、うす流運動をして
、充分に攪拌されるためキャリアガスの濃度差がなくな
り、均等な表面不純物濃度をもつ半導体基板が得られる
のである。
また、本発明による耐熱円形基板6の直径が炉心管1の
内径にきわめて近いときは荷台7,8に立てられた円形
基板60枚数がそれぞれ1枚づつでも本発明による効果
を得ることができるが、そうすると炉心管1への前記基
板6の出し入れの作業性が非常に悪くなり、実用的でな
くなるので、望ましくは半導体基板の直径よシ5〜15
111711大きく、炉心管の内径よシ10〜15mm
小ざい円形基板6にして、枚数を20〜30枚、それぞ
れ並べるようにすると効果および作業性ともよい結果が
得られる。
ここで、第2図において半導体基板5の列の大まかな位
置をA、B、C,D、Bで示し、基板の列の両端付近を
A、E 、同じく中央付近をd、その中間をB。
Dとする。また、第8図の横軸のA、B、C,D、Eで
示いに対応している。さらに第2図では半導体基板5を
立てる荷台2と円形基板6を立てる荷台7.8とは分離
されているが、荷台2を長くして荷台7゜8とを1本に
まとめることもできる。
以上の説明では特にトランジスタのリン拡散の例をあけ
て効果を述べたが、拡散による表面不純物濃度が拡散深
さ、表面層再結合速度、電極金属との密着強度等にも影
響をおよぼすことを考えると、前述の実施例で説明した
トランジスタのリン拡散だけにとどまらず、他の気相拡
散にも効果がらることは明らかで多る。また耐熱円形基
板として石英ガラスの場合を説明したが、その化シリコ
ン、アルミナ磁器、カーボランダム等拡散温度で変質、
変形がきわめて少なく、純度の高いものならば同様に使
用することができることは言うまでもない。
以上のように、本発明によれば不純物気相拡散において
、耐熱円形基板を半導体基板の列の前後に延長して並べ
るようにしたので、1度の拡散で従来より多く並べても
、表面不純物濃度の差カニ少なくなり、歩留りが向上し
量産性に向上に著しい効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の気相拡散方法を示す図、第2図は本発明
による一実施例を示す図、第3図は本発明による一実施
例の効果を示す図である。 l・・・炉心管、5・・・半導体基板、6・・・耐熱円
形基板0 才3 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 円筒状の炉心管の中に複数の半導体基板を、該主面が前
    記炉心管の長さ方向に直角でかつ互いに平行になるよう
    に並べた後、前記炉心管の一方の開口端よυ拡散不純物
    を含むキャリアガスを流入させて、高温で不純物拡散を
    行なうものにおいて、前記半導体基板の直径よりは少な
    くとも大なる耐熱円形基板を前記複数の半導体基板の列
    のキャリアガス流入側と流出側とにそれぞれ延長して並
    べて拡散することを特徴とする気相拡散方法。
JP21613882A 1982-12-09 1982-12-09 気相拡散方法 Pending JPS59105316A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03185717A (ja) * 1989-12-14 1991-08-13 Toshiba Corp 拡散型半導体素子の製造方法
JP2005150573A (ja) * 2003-11-19 2005-06-09 Kyocera Corp 不純物拡散装置
JP2013138180A (ja) * 2011-12-01 2013-07-11 Mitsubishi Electric Corp 半導体ウェハの熱処理方法、太陽電池の製造方法及び熱処理装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS50106569A (ja) * 1974-01-11 1975-08-22
JPS5674923A (en) * 1979-11-22 1981-06-20 Oki Electric Ind Co Ltd Core tube device for furnace

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