JP2502109B2 - 不純物拡散方法 - Google Patents

不純物拡散方法

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JP2502109B2 JP62328787A JP32878787A JP2502109B2 JP 2502109 B2 JP2502109 B2 JP 2502109B2 JP 62328787 A JP62328787 A JP 62328787A JP 32878787 A JP32878787 A JP 32878787A JP 2502109 B2 JP2502109 B2 JP 2502109B2
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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、パワートランジスタ等の半導体装置の基
板として用いられるシリコンウェーハの不純物拡散方法
に関する。
[従来の技術] パワートランジスタ等の半導体装置の基板として用い
られるシリコンウェーハ(以下、ウェーハと略称する)
の製造工程において、例えばn型のウェーハに燐元素を
拡散させてn+領域を形成するように、ウェーハ表面に不
純物元素を高濃度に拡散させて、トランジスタのコレク
タ部分の直列抵抗を減少させることが行われている。こ
の不純物元素の拡散方法には種々の方法があるが、例え
ば、特公昭56−39049(特許番号1093082号)に記載され
ているように、ウェーハに不純物元素を供給して、ウェ
ーハ表面に不純物元素を高濃度で含んだ表面層を形成さ
せるプレデポジション段階と、この表面層が形成された
ウェーハを、相互に重ね合わせ密着せしめた上で熱処理
し、上記表面層からウェーハに不純物元素を拡散させ、
所要濃度の拡散層を形成させるドライブイン段階とから
成る二段階拡散方法が知られている。
上記二段階拡散方法におけるプレデポジション段階に
おいて、ウェーハに不純物元素を供給する方法として
は、ボックス法、液相法、固相法、気相法、及びペイン
ティング法等が知られている。これら各方法の中で、液
相法は、拡散源として液相の不純物元素化合物、例えば
オキシ塩化燐(POCl3)、臭化燐(PBr3)あるいは三臭
化硼素(BBr3)等を用い、この液相の不純物元素をキャ
リアガスにてバブリングさせてウェーハ表面に供給し、
ウェーハ表面に不純物元素のガラス層を形成させるもの
であり、以下この液相法をn型のウェーハに、燐元素が
拡散されたn+領域を形成する場合を例にとり、第7図に
基きながら装置、手順の順に説明する。
第7図において符号1は石英ボートである。この石英
ボート1には、その上面に、複数枚の円形のn型のウェ
ーハ2を、その表面と直交する方向に等間隔に隙間を空
けて立設させるための溝部1aが多数形成されている。ま
た、符号3は拡散炉である。この拡散炉3は、一端が開
放され、さらに他端に不純物元素を導入するための不純
物元素導入部(以下、導入部と略称する)4aが形成され
た石英チューブ4と、この石英チューブ4の外周面を覆
うヒーター5とからなるものである。そして、上記石英
チューブ4の導入部4aは、図示しない不純物元素供給源
と接続されている。この不純物元素供給源は、約20℃に
保たれた液相の不純物元素化合物、すなわち燐元素の化
合物、例えばオキシ塩化燐(POCl3)、三臭化燐(PB
r3)あるいは塩化燐(PCl)に、酸素ガスをバブリング
させるか、もしくは窒素ガスをバブリングさせて不純物
を含むキャリアガスを拡散炉3内に送り込むものであ
る。なお、この時必要とされる燐量は、例えば、ウェー
ハ1000枚を抵抗5Ωにする場合では、100μg単位の微
量であり、バブリングにより十分な量が供給可能であ
る。従って、不純物拡散に当たっては、余分な不純物、
例えば指紋(指紋はリンを含む)を付けたり、汗を付け
ることは厳禁される。また、キャリアガスとして窒素ガ
スを用いた場合には、同時に酸素ガスも一緒に拡散炉3
へ送られるようになっている。
次に、上記構成の装置を用いて、ウェーハ2に不純物
元素を含んだ表面層を形成する手順を説明する。
まず、n型の各ウェーハ2を、前処理として弗酸−硝
酸系のエッチング液にて厚さ数μmの洗浄エッチングを
行うか、または一連の有機溶剤洗浄または強酸洗浄を行
い、引き続いてウェーハ2を乾燥窒素等で乾燥させる。
次に、上記前処理が終わったウェーハ2を、上記石英
ボート1の溝部1aに挿入して、石英ボート1上に各ウェ
ーハ2を立設させ、ついで、石英ボート1を、拡散炉3
内のヒーター5に覆われた均熱部分に挿入する。
ついで、ヒーター5を加熱して、拡散炉3内の温度を
1000℃以上の所要の温度まで昇温させると共に、不純物
元素供給源内の液相の燐元素化合物中に、酸素ガスない
しは窒素ガスをバブリングさせて不純物を含むキャリア
ガスを拡散炉3の石英チェーブ4の導入部4aから拡散炉
3内に導入する。なお、窒素ガスをバブリングさせると
きは、同時に酸素ガスも一緒に拡散炉3内に送り込む。
すると、燐元素の化合物、例えばオキシ塩化燐(POC
l3)は、 POCl3+3/4O2→1/2P2O5+3/2Cl2 のように酸化反応を起こして、ウェーハ2表面にリンガ
ラス(PSG)が形成され、同時にウェーハ2表面から極
く浅い領域に、燐元素が拡散する。そしてこの後、石英
ボート1を拡散炉3から取り出し、各ウェーハ2を弗酸
に浸して、表面に残ったリンガラス層を除去すれば、ウ
ェーハ2に燐元素を高濃度で含んだ表面層が形成される
のである。
以上の手順により、ウェーハ2に燐元素を含んだ表面
層を形成したら、ついでドライブイン段階に進み、上記
表面層から燐元素が目標深さに拡散するまで各ウェーハ
2を再度加熱すれば、ウェーハ2表面に所要の不純物拡
散層、すなわちn+領域が形成されるのである。
[発明が解決しようとする問題点] ところで、上述した従来の不純物拡散方法におけるプ
レデポジション段階では、以下に述べるような欠点があ
った。
すなわち、各ウェーハ2を石英ボート1上の溝部1aに
挿入すると、各ウェーハ2表面及び外周面は、石英ボー
ト1の溝部1aの表面と面接触した状態となる。そして、
この状態で、不純物元素供給源から拡散炉3内部に、不
純物元素化合物を導入すると、ウェーハ2の表面以外
に、ウェーハ2と石英ボート1の溝部1aの接触面におい
てもガラス層(従来例ではリンガラス)が成長して、石
英ボート1の溝部1a表面と、ウェーハ2の表面とが全面
に渡って癒着してしまう。
従って、ガラス層形成後に石英ボート1からウェーハ
2を取り出すには、ある程度力任せにウェーハ2を溝部
1aから引き剥がさねばならず、このため、拡散不純物元
素以外の不純物に対する保護膜であるガラス層が溝部1a
の表面に残ってウェーハ2表面から剥離し、ウェーハ汚
染(特に重金属)を招く原因となるばかりでなく、癒着
が特にひどい場合には、ウェーハ2表面自体が部分的に
剥離してしまうというように、この癒着現象は、不純物
拡散工程における製品歩留まり率を低下させる要因とな
っており、不純物拡散におけるコスト低減及び生産性の
増大が進められる中で、大きな問題となっていた。
この発明は、このような背景の下になされたもので、
ウェーハ2表面に不純物元素化合物を供給する場合に、
ウェーハと石英ボートとが癒着する現象を防止して、製
品歩留まり率を低下させることがない不純物拡散方法を
提供することを目的とする。
[問題点を解決するための手段] 上記問題点を解決するためにこの発明は、石英ボート
の溝部表面に、その頂点がウェーハ表面と点接触する凸
部を多数形成し、この状態でウェーハを溝部に挿入し
て、石英ボート上に立設させた。
[作用] 上記手段によれば、ウェーハ表面に不純物元素化合物
を供給しても、ウェーハ表面は、溝部表面の凸部頂点と
点接触しているため、ウェーハ表面に形成されるガラス
層によってウェーハと石英ボートが互いに癒着すること
がないのである。
[実施例] 以下、第1図ないし第6図を参照して、本発明の実施
例を装置、手順の順に説明する。なお、各図において、
第7図と同一の構成要素には同一の符号を示し、その説
明を簡略化する。また、本実施例は、既に説明した上記
従来の不純物拡散方法と同様に、プレデポジション段階
とドライブイン段階とからなるものであり、同一の手順
についても、その説明を簡略化する。
第1図において、符号6は、本実施例のプレデポジシ
ョン段階において使用される石英ボートである。この石
英ボート6は、第2図ないし第4図に示すように、長方
形のウェーハ支持フレーム(以下、フレームと略称す
る)6aと、このフレーム6aの下面に溶接された支持脚6b
とからなるものである。フレーム6aは、互いに平行に配
置された石英製丸棒からなる2本のウェーハ支持部材
(以下、支持部材と略称する)6cの両端部を、これら支
持部材6cより小径の石英製丸棒からなる連結部材6dで結
合して、さらに上記各支持部材6cを、長方形断面を有す
る石英製の補強部材6eで適宜連結して補強した構成であ
り、さらに、上記各支持部材6cの上部には溝部6fが、軸
方向に等間隔に形成されている。この溝部6fは、第4図
に示すように、石英ボート6を後記石英チューブ内に挿
入した場合に、この溝部6fに挿入された円形のウェーハ
2が後記石英チューブとほぼ同軸上に位置するように、
その底面形状が定められている。
そして、第5図に示すように溝部6fの表面及び支持部
材6cの上部表面は凹凸状に形成され、溝部6fにウェーハ
2を挿入した場合に凸部6gの頂点が、ウェーハ表面と点
接触するようになっている。この凸部6gはサンドブラス
ト法により形成されており、以下第6図を用いてこの形
成方法を説明する。
第6図に示すように、本実施例のサンドブラスト法
は、粒径10μm程度の石英粉末7を、ノズル8によって
支持部材6c上部に吹き付けるものである。すなわち、上
記石英粉末7を純水9に体積比15%程度の割合で混合さ
せて、ノズル8に充填し、ノズル8内にゲージ圧3kgf/c
m2程度に加圧された圧縮空気を送り込むことによって支
持部材6c上部に吹き付けるものである。すると、石英粉
末7によって支持部材6c上部及び溝部6f表面に深さ10〜
20μm程度の圧痕が生じ、多数の凸部6gが形成されるの
である。
一方、上記支持脚6bは、上記支持部材6c及び連結部材
6dよりも小径の石英製丸棒片であり、第4図に示すよう
に上記フレーム6aの支持部材6c外周面が後記石英チュー
ブ内周面と密着するのを防止して、気体状態の不純物元
素化合物を、上記フレーム6aの下側よりウェーハ2表面
に回り込ませ、表面に形成されるガラス層の均一化を図
るためのものである。
また、第1図において、符号3は拡散炉であり、上記
従来の拡散炉と同様に、石英チューブ4と、ヒーター5
とで構成され、石英チューブ4の導入部4aは、図示しな
い不純物元素供給源と接続されている。
上記構成の装置を用いて、ウェーハ2に不純物元素を
含んだ表面層を形成させ、ついでドライブイン段階でウ
ェーハ2を熱処理すれば、ウェーハ2に所定の不純物拡
散層、すなわちn+領域が形成されるのであるが、以下第
1図を用いながら、この手順を説明する。
まず、上記従来例と同じく各ウェーハ2を前処理した
後、各ウェーハ2を上記石英ボート6の溝部6fに挿入し
て、石英ボート6上に各ウェーハ2を立設させ、つい
で、石英ボート6を、拡散炉3内のヒーター5に覆われ
た均熱部分に挿入する。
そして、上記従来の不純物拡散方法と同様に、ヒータ
ー5を加熱して、拡散炉3内の温度を1000℃以上の所要
の温度まで昇温させると共に、不純物元素供給源内の液
相の燐元素化合物中に、酸素ガスないしは窒素ガスをバ
ブリングさせて不純物を含むキャリアガスを拡散炉3の
石英チューブ4の導入部4aから拡散炉3内に導入する。
すると、燐元素の化合物は、酸化反応を起こし、ウェー
ハ2表面にリンガラス(PSG)層が形成され、同時にウ
ェーハ2表面から極く浅い領域に、燐元素が拡散する。
ついで、各ウェーハ2を弗酸に浸して、表面に残った
リンガラス層を除去し、ウェーハ2に燐元素を含んだ表
面層を形成する。そして、この後ドライブイン段階にお
いて、上記表面層から燐元素が目標深さに拡散するまで
各ウェーハ2を再度加熱すれば、ウェーハ2表面に所要
の不純物拡散層、すなわちn+領域が形成されるのであ
る。
ところで、上記拡散炉3内において、各ウェーハ2表
面及び外周面は、石英ボート6の溝部6f表面の凸部6g頂
点と点接触しているため、ウェーハ2表面に燐元素化合
物を供給して、ウェーハ2表面にリンガラス層を形成し
ても、このガラス層は溝部6f表面と全面に渡って癒着す
ることがない。従って、本実施例によれば、ガラス層形
成後に、総てのウェーハ2を上記溝部6fから、その表面
を剥離させることなく取り出し、後のガラス層除去作業
やドライブイン段階に送ることができ、不純物拡散工程
における製品歩留まり率は大幅に改善される。
なお、本実施例においては、溝部6fの凸部6gを形成す
る方法として石英粉末7を吹き付けるサンドブラスト法
を用いたが、本発明はこれに限るものではなく、カーボ
ランダム(SiC)粉末などを吹き付けても同様の効果が
得られるものであり、その粒径や加圧力も本実施例の値
に限らず様々に変化させても十分本発明の効果を得るこ
とは可能である。さらに、サンドブラスト法に限らず、
支持部材6cを化学的にエッチングして溝部6f表面を凹凸
状に形成しても全く同様の効果が得られるものである。
また、本実施例においては、ウェーハ2に不純物元素
を含んだ表面層を形成する方法として、液相法を取り上
げて説明したが、本発明はこれに限るものではなく、気
相法、固相法にも適用可能であり、あるいはドープドオ
キサイド法などに用いられるCVD法においても適用可能
なものである。
[発明の効果] 以上説明したように、この発明は、ウェーハに不純物
元素を含んだ表面層を形成する場合に用いられる石英ボ
ートの溝部表面にウェーハ表面と点接触する凸部を形成
し、この状態でウェーハを挿入して、石英ボート上にウ
ェーハを立設させた。
従って、ウェーハ表面に気体状態の不純物元素化合物
を供給してもウェーハと石英ボートは癒着せず、不純物
拡散工程における製品歩留まり率を大幅に向上させるこ
とが可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第6図は本発明の一実施例を示す図であ
り、第1図はガラス層形成時の拡散炉断面図、第2図は
石英ボートの平面図、第3図は石英ボートの正面図、第
4図は第3図のA−A線における断面図、第5図は石英
ボートの溝部拡大図、第6図は凸部の形成方法を示す説
明図、そして、第7図は従来の不純物拡散方法における
ガラス層形成時の拡散炉断面図である。 1……従来の不純物拡散方法用の石英ボート、 2……ウェーハ、3……拡散炉、 6……本発明の実施例に用いる石英ボート、 6f……溝部、6g……凸部、 7……石英粉末、9……純水。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数枚のシリコンウェーハを、その上部に
    該シリコンウェーハを間隔を空けて立設させる溝部が多
    数形成された石英ボートに載置し、これらシリコンウェ
    ーハ及び石英ボートを拡散炉内に挿入し、この拡散炉内
    の温度を所要の温度に保ちながら、該拡散炉内に不純物
    元素化合物を供給して、シリコンウェーハに不純物元素
    の含まれた表面層を形成し、この後これらシリコンウェ
    ーハを熱処理して上記表面層から不純物元素をシリコン
    ウェーハ内部に所要濃度で拡散させる不純物拡散方法に
    おいて、上記石英ボートの溝部表面に、この頂点が上記
    シリコンウェーハ表面と点接触する凸部を多数形成し、
    この状態でシリコンウェーハを溝部に挿入して、石英ボ
    ート上にシリコンウェーハを立設させたことを特徴とす
    る不純物拡散方法。
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JPS57186324A (en) * 1981-05-12 1982-11-16 Toshiba Corp Heat treating boat
JPS6188233U (ja) * 1984-11-15 1986-06-09

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