JPS5943089B2 - Gallium diffusion method - Google Patents

Gallium diffusion method

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JPS5943089B2
JPS5943089B2 JP55116486A JP11648680A JPS5943089B2 JP S5943089 B2 JPS5943089 B2 JP S5943089B2 JP 55116486 A JP55116486 A JP 55116486A JP 11648680 A JP11648680 A JP 11648680A JP S5943089 B2 JPS5943089 B2 JP S5943089B2
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gallium
silicon wafer
diffusion
slit
holder
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公裕 村岡
仁 北原
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Toyo Electric Manufacturing Ltd
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    • 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System 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

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、半導体の製造過程における開管法によるシリ
コンウエフアヘのガリウム拡散法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for diffusing gallium into silicon wafers by an open tube method in a semiconductor manufacturing process.

半導体の製造過程においては、三酸化ガリウム(Ga2
03)を拡散源として、開管法により、水素雰囲気中で
シリコンウエフアに対するガリウムの拡散が行われるが
、このような拡散に当たつては、シリコンウエフアを保
持するために、シリコンまたは石英からなる保持具が用
いられる。
In the semiconductor manufacturing process, gallium trioxide (Ga2
03) is used as a diffusion source to diffuse gallium onto silicon wafers in a hydrogen atmosphere using the open tube method. A holder consisting of:

第1図は保持具のスリットにシリコンウエフアを挿入し
た状態を示す側断面図、第2図は第1図に示す保持具を
用いてガリウム拡散を行つたシリコンウエフアの表面状
態を示す平面図、第3図は第2図に示すシリコンウエフ
アの各部におけるガリウムの濃度分布と接合深さの関係
を示す線図である。図において、保持具1はシリコンウ
エフアとほぼ等しい半径を有する複数個の円弧状のスリ
ット2を互いに適当な間隔をあけて形成したものである
。このような保持具におけるスリット2の深さはシリコ
ンウエフアの保持を確実にするために2〜3層nに、ま
た幅はシリコンウエフアの全表面に十分な拡散が行われ
るようシリコンウエフアの厚みより0.5〜1.0m麗
広くとるのが普通である。そのため、このスリット2に
シリコンウエフアを挿入すると、シリコンウエフア3は
、第1図に示すように、傾いて、その表面がスリット2
の上縁部2aと線接触した状態で保持されることになる
。このような状態でシリコンウエフア3に対するガリウ
ムの拡散が行われるが、シリコンウエフア3の表面には
拡散中に酸化膜が生成され、拡散終了後のシリコンウエ
フア3の表面を観察したところ、シリコンウエフア3が
スリット2の上縁部2aと接触していた部分と非接触部
分とでは、酸化膜の色が異なり、第2図に示すように、
シリコンウエフア3がスリット2の上縁部2aと接触し
ていた部分3aに、わずかな幅の黒色を帯びた直線模様
が現れていた。この原因を究明すべく、1230℃の温
度のもとで86時間にわたつてガリウム拡散を行つた試
料について、シリコンウエフア3がスリット2の上縁部
2aと接触していた部分3aと非接触部分3bに対し、
それぞれの領域におけるガリウムの表面濃度を拡がり抵
抗測定器により測定した結果、前者では4.5〜5.0
×1o17atoms/ccの値を、また後者では1.
5〜2.0×1017atoms/ccの値を示した。
すなわち、シリコンウエフア3がスリツト2の上縁部2
aと接触していた部分3aは、非接触部分3bに比べて
、ガリウムの表面濃度が2。3〜3.3倍高いことが判
明した。
Figure 1 is a side cross-sectional view showing the silicon wafer inserted into the slit of the holder, and Figure 2 is a plane view showing the surface state of the silicon wafer after gallium has been diffused using the holder shown in Figure 1. 3 are diagrams showing the relationship between the gallium concentration distribution and the junction depth in each part of the silicon wafer shown in FIG. 2. In the figure, a holder 1 has a plurality of arcuate slits 2 having approximately the same radius as the silicon wafer and spaced from each other at appropriate intervals. The depth of the slit 2 in such a holder is 2 to 3 layers n to ensure the retention of the silicon wafer, and the width is determined by the width of the silicon wafer to ensure sufficient diffusion over the entire surface of the silicon wafer. It is normal to set the thickness to be 0.5 to 1.0 m wider than the thickness. Therefore, when a silicon wafer is inserted into this slit 2, the silicon wafer 3 is tilted and its surface is aligned with the slit 2, as shown in FIG.
It is held in line contact with the upper edge 2a of. Gallium is diffused into the silicon wafer 3 in this state, but an oxide film is generated on the surface of the silicon wafer 3 during the diffusion, and when the surface of the silicon wafer 3 is observed after the diffusion is completed, it is found that The color of the oxide film is different between the part where the silicon wafer 3 was in contact with the upper edge 2a of the slit 2 and the part where it was not in contact, as shown in FIG.
In a portion 3a where the silicon wafer 3 was in contact with the upper edge 2a of the slit 2, a blackish linear pattern with a slight width appeared. In order to investigate the cause of this, for samples in which gallium was diffused for 86 hours at a temperature of 1230°C, the silicon wafer 3 was placed in contact with the portion 3a that was in contact with the upper edge 2a of the slit 2. For part 3b,
As a result of measuring the surface concentration of gallium in each region using a spreading resistance measuring device, the former ranged from 4.5 to 5.0.
×1o17atoms/cc, and the latter is 1.
It showed a value of 5 to 2.0×10 17 atoms/cc.
That is, the silicon wafer 3 is attached to the upper edge 2 of the slit 2.
It was found that the surface concentration of gallium was 2.3 to 3.3 times higher in the portion 3a that was in contact with the gallium a than in the non-contact portion 3b.

更に、同じ試料について、厚み方向のガリウムの濃度分
布を同じく拡がり抵抗測定器により測定した結果、第3
図に示すように、非接触部分3bの接合深さが86μで
あるのに対し、シリコンウエフア3がスリツト2の上縁
部2aと接触していた部分3aのそれは96〜100μ
で、非接触部分3bに比べて、10〜14μ深く拡散さ
れていることが判明した。このように、一つのシリコン
ウエフア中に、局部的に接合深さの異なるいわゆるスパ
イク拡散が生ずると、ワンウエフア・ワンペレツトで製
造される半導体の場合、阻止電圧特性が部分的に不均一
となり、半導体を製造する上で好ましいことでない。こ
のようなスパイク拡散が生ずる原因については、つぎの
ような現象に基づくものであることが判明した。まず、
開管法によるシリコンウエフア3へのガリウムの拡散に
当たつては、拡散源である三酸化ガリウム(Ga2O3
)を水素で分解し、この水素をキャリアーガスとして用
いているが、このキヤリアーガス中には水蒸気(H2O
)が含まれているため、拡散の準備段階として、純水で
表面の洗滌がなされたシリコンウエフア3を保持具のス
リツト2に挿入する際、シリコンウエフア3に対する水
切りは不要であるとの観点から、この水切りが行われて
いなかつた。したがつて、シリコンウエフア3の表面に
は水分が付着しており、シリコンウエフア3を保持具の
スリツト2に挿入すると、この水分がスリツト2の内部
に溜り、ガリウム拡散の際、その熱のため蒸発すること
になる。一方、シリコンウエファ3の保持具は、長期間
繰り返し使用しているうちに、過剰な三酸化ガリウム(
Ga2O3)の微粒子が表面に付着堆積し、そのうちス
リツト2の内部に付着している微粒子は、シリコンウエ
フアへのガリウム拡散の際、前記蒸発水分に混ざつてス
リット2の外部に放散されることになる。しかしながら
、シリコンウエフアがスリツト2の上縁部2aと接触し
ている側では、第1図に示すように、スリツト2の開口
部がシリコンウエフア3の接触により閉塞されるため、
前記三酸化ガリウム(Ga2O3)の微粒子は、スリッ
ト2の外部に放散されることなく、シリコン・ウエフア
3のスリツト2の上縁部2aとの接触部分に集中的に蓄
積されて、この部分に三酸化ガリウム(Ga2O3)に
よる新たな拡散源が生じ、この接触部分で、シリコンウ
エフア3に対する正規なガリウム拡散に加えて、局部的
な別のガリウム拡散が行われ、そのことにより、シリコ
ンウエフア3のこの部分に前記のようなスパイク拡散が
生ずることになる。
Furthermore, as a result of measuring the gallium concentration distribution in the thickness direction of the same sample using the same spreading resistance measuring device, the third
As shown in the figure, the bonding depth of the non-contact portion 3b is 86μ, while that of the portion 3a where the silicon wafer 3 was in contact with the upper edge 2a of the slit 2 is 96 to 100μ.
It was found that the diffusion was 10 to 14 microns deeper than in the non-contact portion 3b. In this way, when so-called spike diffusion with locally different junction depths occurs in one silicon wafer, in the case of a semiconductor manufactured using one wafer or one pellet, the blocking voltage characteristics become partially non-uniform, and the semiconductor This is not desirable when manufacturing. It has been found that the cause of such spike diffusion is based on the following phenomenon. first,
When diffusing gallium into the silicon wafer 3 using the open tube method, gallium trioxide (Ga2O3), which is a diffusion source, is used.
) is decomposed with hydrogen and this hydrogen is used as a carrier gas, but this carrier gas contains water vapor (H2O
), it is not necessary to drain the silicon wafer 3 when inserting the silicon wafer 3 whose surface has been cleaned with pure water into the slit 2 of the holder as a preparatory step for diffusion. From this point of view, this draining had not been done. Therefore, moisture adheres to the surface of the silicon wafer 3, and when the silicon wafer 3 is inserted into the slit 2 of the holder, this moisture accumulates inside the slit 2, and when gallium diffuses, the heat is absorbed. Therefore, it will evaporate. On the other hand, after repeated use for a long period of time, the holder for silicon wafer 3 has become contaminated with excess gallium trioxide (
Fine particles of Ga2O3) are deposited on the surface, and the fine particles attached to the inside of the slit 2 are mixed with the evaporated water and dispersed to the outside of the slit 2 when gallium is diffused into the silicon wafer. become. However, on the side where the silicon wafer is in contact with the upper edge 2a of the slit 2, the opening of the slit 2 is closed by the contact with the silicon wafer 3, as shown in FIG.
The fine particles of gallium trioxide (Ga2O3) are not dispersed outside the slit 2, but are concentrated in the contact area with the upper edge 2a of the slit 2 of the silicon wafer 3, and are concentrated in this area. A new diffusion source of gallium oxide (Ga2O3) is created, and at this contact point, in addition to the normal gallium diffusion into the silicon wafer 3, another local gallium diffusion takes place, which causes the silicon wafer 3 to The above-mentioned spike diffusion will occur in this part.

なお前述のガリウム拡散法では、洗滌後のシリコンウエ
フアは水切りなしで保持具にセツトされるので多量の水
分が保持具と共に拡散装置内に持ち込まれ、後述するよ
うなガリウム異常拡散は発生しない。第4図は特願昭5
2−87338号に用いられたシリコンウエフア保持具
の一実施例を示す側断面図である。
In the above-mentioned gallium diffusion method, since the silicon wafer after cleaning is set in the holder without draining, a large amount of moisture is brought into the diffusion device together with the holder, and abnormal gallium diffusion as described later does not occur. Figure 4 is a patent application filed in 1973.
2-87338 is a side sectional view showing an embodiment of the silicon wafer holder used in No. 2-87338.

図において、保持具1′は、シリコンウエフアより約1
mm小さい半径を有する円弧状断面をなした適宜の数の
凹溝を形成するとともに、更に、この凹溝の溝方向と直
角にシリコンウエフアとほぼ等しい半径およびシリコン
ウエフアの厚みより約0.3〜0.4mm広い幅を有す
る複数個の円弧状のスリツト5を互いに適当な間隔をあ
けて形成したものが用いられる。
In the figure, the holder 1' is approximately 1.
An appropriate number of concave grooves each having an arcuate cross section with a radius smaller than 1 mm is formed, and furthermore, the grooves have a radius approximately equal to that of the silicon wafer at right angles to the groove direction, and approximately 0 mm less than the thickness of the silicon wafer. A plurality of arcuate slits 5 each having a width of 3 to 0.4 mm are formed at appropriate intervals.

つぎに拡散の準備段階として、純水で表面の洗浄がなさ
れたシリコンウエフア3に対しドライスピンナや赤外線
乾燥等により十分な水切りを行つた後、このシリコンウ
エフア3を保持具のスリット5に挿入するようにする。
スリツト5は、前記のように、シリコンウエフア3の厚
みよりわずかに広い幅であるので、このスリツト5にシ
リコンウエフア3を挿入すると、シリコンウエフア3は
、第4図に示すように、ほぼ垂直に保持され、いづれか
一方に傾いたとしても、その傾きはわずかであり、この
ような状態でシリコンウエフア3に対するガリウムの拡
散が行われる。洗滌後のシリコンウエフア3に対し十分
な水切りを行うようにしているので、スリツト5の内部
に水分が溜るようなことがなく、保持具を長期間繰り返
し使用することにより、過剰な三酸化ガリウム(Ga2
O3)の微粒子が保持具の表面に付着堆積していたとし
ても、スリット5の内部には水分の蒸発が起こらないた
め、第1図で説明したようにスリット2の内部に付着し
ている三酸化ガリウム(Ga2O3)の微粒子が、シリ
コンウエフア3の表面に局部的に集中蓄積されてスパイ
ク拡散が生ずるようなことはない。実際、このような方
法でガリウム拡散がなされたシリコンウエフア3に対し
、拡がり抵抗測定器により厚み方向のガリウムの濃度分
布を測定した結果、スパイク拡散現象はほとんどみられ
なかつた。前述のようにしてシリコンウエフア3内のス
パイク拡散を阻止することが可能となつたが、反面つぎ
のような問題が発生する場合がある。
Next, as a preparation step for diffusion, the silicon wafer 3 whose surface has been cleaned with pure water is thoroughly drained using a dry spinner or infrared drying, and then this silicon wafer 3 is placed in the slit 5 of the holder. Insert it.
As mentioned above, the width of the slit 5 is slightly wider than the thickness of the silicon wafer 3, so when the silicon wafer 3 is inserted into the slit 5, the silicon wafer 3 becomes as shown in FIG. The silicon wafer 3 is held almost vertically, and even if it is tilted to one side, the tilt is slight, and gallium is diffused into the silicon wafer 3 in this state. Since the silicon wafer 3 is sufficiently drained after washing, moisture will not accumulate inside the slit 5, and if the holder is used repeatedly for a long period of time, excess gallium trioxide will be removed. (Ga2
Even if fine particles of O3) adhere to and accumulate on the surface of the holder, moisture does not evaporate inside the slit 5, so as explained in FIG. There is no possibility that gallium oxide (Ga2O3) fine particles are locally concentrated and accumulated on the surface of the silicon wafer 3, causing spike diffusion. In fact, when the gallium concentration distribution in the thickness direction of the silicon wafer 3 in which gallium was diffused in this manner was measured using a spreading resistance measuring device, almost no spike diffusion phenomenon was observed. Although it has become possible to prevent spike diffusion within the silicon wafer 3 as described above, the following problems may occur.

この問題点とは、ガリウム拡散で300〜400℃の温
度から設定温度の1230℃まで昇温して、80〜90
時間の拡散時間終了後300〜400℃の温度まで降下
させ、つぎのロッドの拡散を行うRAMPINGUPD
OWN操作をくり返すと、シリコンウエフア3表面に第
5図に示すごとく中央部の白い部分に微少なピツト(局
部的に深く陥没または酸化膜とシリコンがエツチングさ
れた個所)が発生してシリコンの比抵抗で決定される阻
止電圧特性が設計値より低下し、ロッド不良となる異常
拡散がたまに生じる現象である。
This problem is that when the temperature is raised from 300 to 400 degrees Celsius to the set temperature of 1230 degrees Celsius by gallium diffusion,
After the diffusion time is over, the temperature is lowered to 300-400℃ and the next rod is diffused.
When the OWN operation is repeated, minute pits (locally deep depressions or areas where the oxide film and silicon are etched) are generated on the surface of the silicon wafer 3 in the white area at the center as shown in Figure 5, and the silicon wafer 3 is damaged. This is a phenomenon in which the blocking voltage characteristic determined by the specific resistance of the rod becomes lower than the designed value, resulting in abnormal diffusion that sometimes results in a rod failure.

本発明はこのような原因究明の結果なされたもので、シ
リコンウエフアに対するガリウムの異常拡散を防止した
ガリウム拡散法を提供するものである。以下本発明の一
実施例につき図面を用(・て詳細に説明する。
The present invention was made as a result of such investigation into the cause, and provides a gallium diffusion method that prevents abnormal diffusion of gallium into silicon wafers. Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第6図は従来用いられているガリウム拡散装置の概略図
で、三酸化ガリウムを拡散源とした開管法によるガリウ
ム拡散では第6図のような装置が使用される。
FIG. 6 is a schematic diagram of a conventionally used gallium diffusion device, and the device shown in FIG. 6 is used for gallium diffusion by an open tube method using gallium trioxide as a diffusion source.

図において6は石英管、8,8′は三酸化ガリウム(G
a2O3)、Vは第4図に示した保持具、3はシリコン
ウエフア、7はキヤリアーガス入口、7′はキヤリアー
ガス出口、9は石英管出口の内壁である。8′は再形成
された内壁9に固着した三酸化ガリウムを示す。
In the figure, 6 is a quartz tube, 8 and 8' are gallium trioxide (G
a2O3), V is the holder shown in FIG. 4, 3 is the silicon wafer, 7 is the carrier gas inlet, 7' is the carrier gas outlet, and 9 is the inner wall of the quartz tube outlet. 8' shows gallium trioxide fixed to the re-formed inner wall 9.

拡散源に三酸化ガリウムを用いた開管法によるガリウム
拡散では拡散源である三酸化ガリウム8は950℃の温
度以上で第(1)式の如く水素(H2)で分解しガリウ
ム(Ga)に変える必要があるため通常キヤリアーガス
として水分を含んだ水素が使用される。
In gallium diffusion by the open tube method using gallium trioxide as a diffusion source, gallium trioxide 8, which is the diffusion source, decomposes with hydrogen (H2) as shown in equation (1) at a temperature of 950°C or higher and becomes gallium (Ga). Hydrogen containing water is usually used as the carrier gas.

なお、水分を含んだ水素を具体的に説明すると、実施例
では流量300CC/Mlnの水素が20℃に温度制御
されたバブラ一内の純水中を通過することにより水蒸気
が供給され、キャリヤーガスとして使用される。
In addition, to specifically explain hydrogen containing water, in the example, hydrogen at a flow rate of 300 CC/Mln passes through pure water in a bubbler whose temperature is controlled at 20°C, water vapor is supplied, and the carrier gas used as.

正常な拡散が行われた際には、石英管出口の内壁9に三
酸化ガリウムの分解、再形成反応サイクルを通じて三酸
化ガリウム8′が再形成されて付着している。
When normal diffusion occurs, gallium trioxide 8' is reformed and adhered to the inner wall 9 of the quartz tube outlet through the decomposition and reformation reaction cycle of gallium trioxide.

異常拡散が発生した際には石英管出口の内壁9に再形成
された三酸化ガリウム8″を観察したところ必ず金属ガ
リウムの微粒子が付着している。第5図はガリウムの異
常拡散状態を200倍に拡大したシリコン表面の金属顕
微鏡写真であつて中央部の白い部分は金属ガリウムであ
り、この金属ガリウムの付着によつてシリコン表面が深
く陥没している。異常拡散の発生を拡散沢のRAMPI
NGUPDOWN操作の稼動開始時点より、なんロッド
目に発生したかを調べてみると、4〜50ツト目に発生
している。この原因を究明したところ拡散炉稼動開始前
は、その準備段階として石英管6内には常温で水分を含
んだキヤリアーガスが長時間送り込まれるので、該石英
管6内壁には十分な水分が付着している。拡散炉のPA
MPINGUPDOWN操作が開始されると、拡散炉稼
動前に石英管6内に付着した水分は徐々に減少しヤリア
ーガスで持ち込まれる水分だけでは水分の欠乏が生じて
前記(1)式の反応サイクルに不平衡が生じ、金属ガリ
ウムが生成されるようになるので、4〜50ツト目に異
常拡散が発生することが判明した。
When abnormal diffusion occurs, when observing the re-formed gallium trioxide 8" on the inner wall 9 of the quartz tube outlet, fine particles of metallic gallium are always attached. Figure 5 shows the state of abnormal diffusion of gallium at 200 This is a metallurgical micrograph of the silicon surface magnified twice, and the white part in the center is metallic gallium, and the silicon surface is deeply depressed by the adhesion of this metallic gallium.
When we looked at the number of rods in which the problem occurred since the start of the NGUPDOWN operation, we found that it occurred in the 4th to 50th rods. We investigated the cause of this and found that before the diffusion furnace starts operating, a carrier gas containing moisture at room temperature is fed into the quartz tube 6 for a long time as a preparatory step, so sufficient moisture adheres to the inner wall of the quartz tube 6. are doing. PA of diffusion furnace
When the MPINGUPDOWN operation is started, the moisture that adhered to the inside of the quartz tube 6 before the operation of the diffusion furnace gradually decreases, and the moisture brought in by Yariya gas alone causes a lack of moisture, causing imbalance in the reaction cycle of equation (1) above. It has been found that abnormal diffusion occurs between the 4th and 50th points, as metal gallium is produced.

本発明は、この点に着目してなされたものであり、第7
図は本発明の一実施例を説明するためのガリウム拡散装
置の概略図である。
The present invention has been made with attention to this point, and the seventh aspect of the present invention is
The figure is a schematic diagram of a gallium diffusion device for explaining one embodiment of the present invention.

なお図中第6図と同一符号のものは同一または相当部分
で説明を省略する。図において石英管6内の保持具1/
の後方(キヤリアーガス出口7′方向)に水蒸気(H2
O)を補給するため、石英製の小形ボート11に純水(
H2O) 12を5CC程度入れた水蒸気の補給装置1
0を設けたことである。
In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 6 are the same or corresponding parts, and the explanation will be omitted. In the figure, the holder 1/inside the quartz tube 6
Water vapor (H2
In order to replenish O), pure water (O) is placed in a small quartz boat 11.
Steam replenishment device 1 containing about 5cc of H2O) 12
The reason is that 0 is set.

この水蒸気の補給装置10を設けたことにより、キャリ
アーガスで持ち込まれる水分の不足分を補い、前述の金
属ガリウムの生成を確実に防止することが可能となり、
RAMPINGUPDOWN操業を行つても異常拡散の
発生を防止することが可能となつた。なお純水(H2O
)12を石英製の小形ボート11に補給するときは拡散
ロッドの都度補給するようにする。
By providing this water vapor replenishment device 10, it becomes possible to compensate for the lack of water brought in by the carrier gas and reliably prevent the formation of metallic gallium as described above.
It has become possible to prevent the occurrence of abnormal diffusion even when performing RAMPINGUPDOWN operations. Note that pure water (H2O
) 12 to the small quartz boat 11, the diffusion rod should be replenished each time.

また水分の補給をキャリヤーガス人口7方向より行うこ
とも思考されるが、この場合は三酸化ガリウム8の蒸発
量が低下してサイリスタの製造に適した1017〜10
18at0ms/Ccのガリウム表面濃度を得ることが
できないので不適である。以上詳細に説明したごとく本
発明によれば、簡単な水蒸気補給装置を設けることによ
り、ガリウムの異常拡散を防止した、信頼性の高い開管
法によるガリウム拡散法を提供することが可能となつた
It is also conceivable to replenish water from the carrier gas direction, but in this case, the amount of evaporation of gallium trioxide 8 will be reduced, making it suitable for manufacturing thyristors.
This is unsuitable because it is not possible to obtain a gallium surface concentration of 18 at0 ms/Cc. As explained in detail above, according to the present invention, by providing a simple steam supply device, it is possible to provide a highly reliable gallium diffusion method using an open tube method that prevents abnormal diffusion of gallium. .

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

第1図は従来用いられていた保持具のスリツトにシリコ
ンウエフアを挿入した状態を示す側断面図、第2図は第
1図に示す保持具を用いてガリウム拡散を行つたシリコ
ンウエフアの表面状態を示す平面図、第3図は第2図に
示すシリコンウエフアの各部におけるガリウムの濃度分
布と接合深さの関係を示す線図、第4図は特願昭528
7338号に用いられたシリコンウエフア保持具の一実
施例を示す側断面図、第5図はガリウムの異常拡散状態
を200倍に拡大したシリコン表面の金属顕微鏡写真、
第6図は従来用いられていたガリウム拡散装置の概略図
、第7図は本発明の一実施を説明するためのガリウム拡
散装置の概略図である。 1,17・・・・・・保持具、2,5・・・・・・スリ
ツト、3・・・・・・シリコンウエファ、6・・・・・
・石英管、8,8′・・・・・・三酸化ガリウム、7・
・・・・・キャリアーガス入口、7′・・・・・・キヤ
リアーガス出口、9・・・・・・石英管出口の内壁、1
0・・・・・・水蒸気補給装置、11・・・・・・石英
ボート、12・・・・・・純水。
Figure 1 is a side sectional view showing a silicon wafer inserted into the slit of a conventionally used holder, and Figure 2 is a side sectional view of a silicon wafer in which gallium was diffused using the holder shown in Figure 1. A plan view showing the surface condition, FIG. 3 is a diagram showing the relationship between gallium concentration distribution and junction depth in each part of the silicon wafer shown in FIG. 2, and FIG. 4 is a diagram based on Japanese Patent Application No. 528
A side sectional view showing an example of the silicon wafer holder used in No. 7338, and Fig. 5 is a metallurgical micrograph of the silicon surface showing the abnormal diffusion state of gallium magnified 200 times.
FIG. 6 is a schematic diagram of a conventionally used gallium diffusion device, and FIG. 7 is a schematic diagram of a gallium diffusion device for explaining one embodiment of the present invention. 1, 17... Holder, 2, 5... Slit, 3... Silicon wafer, 6...
・Quartz tube, 8,8′...Gallium trioxide, 7・
...Carrier gas inlet, 7'...Carrier gas outlet, 9...Inner wall of quartz tube outlet, 1
0...Steam supply device, 11...Quartz boat, 12...Pure water.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 三酸化ガリウムを拡散源とする開管法によるシリコ
ンウエフアへのガリウム拡散法において、石英管内に水
素に水蒸気を含んだキャリヤーガスを拡散源側よりシリ
コンウエフア側へ送り込むことに加えて、シリコンウエ
フアをセットする保持具の後方近くに水蒸気の補給装置
を設けたことを特徴とする開管法によるガリウム拡散法
1. In the gallium diffusion method into silicon wafers using the open tube method using gallium trioxide as the diffusion source, in addition to sending a carrier gas containing hydrogen and water vapor into the quartz tube from the diffusion source side to the silicon wafer side. A gallium diffusion method using an open tube method, which is characterized by providing a water vapor supply device near the rear of a holder for setting silicon wafers.
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