JPH02145500A

JPH02145500A - 不純物拡散方法およびその装置

Info

Publication number: JPH02145500A
Application number: JP63299090A
Authority: JP
Inventors: Nagaaki Nakajima; 中島　長明; Tadao Ishibashi; 忠夫石橋
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: NTT Inc
Priority date: 1988-11-26
Filing date: 1988-11-26
Publication date: 1990-06-04

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】［産業上の利用分野］本発明は、不純物拡散方法およびその装置に係る。

［従来の技術］（従来例１）半導体としてＧａＡｓを、不純物としてＺｎを例にとり
、従来の不純物拡散方法およびその装置の一例を第５図
に基づき説明する。

図中１は電気炉、２は例えば石英でなる管（石英管）で
ある。３は窒素等のガス導入口であり、４は窒素等のガ
ス排出口である。５は、例えばＺｎＡｓ２でなる拡散源
６と、拡散面１０が上方を向いているＧａＡｓでなる半
導体７とを封入した例えば石英でなるアンプルである。

該装置においては、石英管２の中に窒素等を導入および
排出しながら電気炉１により加熱することにより、該石
英アンプル５を昇温し、半導体７および拡散源６を昇温
し、拡散源６から蒸気を生じせしめ、該蒸気を半導体７
に接しせしめることにより、半導体７の拡散面１０中に
該不純物を拡散することができる。

しかし、本不純物拡散方法およびその装置は、以下に示
す欠点を有する。

■拡散熱処理による石英アンプル５の昇圧により、石英
アンプル５が破壊するのを防止するためには、半導体７
および拡散源６を石英アンプル５に真空封入する必要が
あるため、拡散工程が繁雑である。

■拡散ＩＡ理後の半導体７の取出には、石英アンプル５
を破壊する必要があるため、拡散工程が繁雑である。

■半導体７および拡散源６を石英アンプル５に真空封入
する必要があるため、半導体７の大口径化が困難であり
、拡散工程における効率が悪い。

■所望の拡散温度に達する迄の昇温中においても、拡散
源６から蒸気が半導体７に接するため、拡散が生じ、拡
散層の制御性、均一性、再現性が悪い。

■拡散処理を施す半導体表面（拡散面１０）を上向鮒に
保持するため、半導体７の表面にごみ等が付着しやすい
。

（従来例２）他の従来例を第６図に基づき説明する。

図中１は電気炉、２は例えば石英でなる管（石英管）で
ある。３は窒素等のガス導入口であり、４は窒素等のガ
ス排出口である。１５は例えばグラファイトでなるボー
トである。６は例えばＺｎＡｓ２でなる拡散源であり、
７は、例えばＧａＡｓでなる半導体である。この半導体
７は、その拡散面１０を上方に向けて保持されている。

該装置においては、石英管２の中に窒素等を導入および
排出しながら電気炉１により加熱することにより、半導
体７および拡散源６を昇温し、拡散源６からの蒸気を生
じせしめ、該蒸気を半導体７の拡散面１０に接しせしめ
ることにより、半導体７の拡散面１０中に該不純物を拡
散することができる。

■ボート１５の形状が複雑であり、拡散源６の取入、取
出、取替えが繁雑である。

■所望の拡散温度に達する迄の昇温中においても拡散が
生じるため、拡散層の制御性、均一性、再現性が悪い。

■拡散処理を施す半導体表面（拡散面１０）を上向きに
保持するため、半導体７０表面にごみ等が付着しやすい
。

［発明が解決しようとする課題］本発明の目的は、従来の拡散方法の欠点を解決し、拡散
工程が単純で、拡散工程における効率および拡散層の制
御性、均一性、再現性に優れ、さらに半導体表面にごみ
が付着しにくい、不純物拡散方法およびその装置を提供
することにある。

［課題を解決するための手段］本発明の第１の要旨は、拡散面を下方に向けて保持され
た半導体とボート内に収納された拡散源とを、該ボート
を密閉した状態で加熱し、所望の拡散温度に昇温後に該
ボートを開放するとともに該拡散源と該半導体の該拡散
面とを対向せしめて該拡散面に不純物の拡散を行なうこ
とを特徴とする不純物拡散方法に存在する。

本発明の第２の要旨は、拡散源を収納するためのボート
と；該ボート上に移動可能に載置された該ボートを密閉する
ための蓋と；該蓋を水平方向に移動させるための移動手段と：少なくとも該拡散源および半導体を加熱するための加熱
手段と該ボートおよび半導体を収納するための反応室とを有し、かつ、該蓋の一部領域に、半導体をほぼ水平に保持す得る形状
をした孔が形成されていることを特徴とする不純物拡散
装置に存在する。

［作用］以下に本発明の作用をその構成要件とともに第１図およ
び第２図に基づいて説明する。

第１図および第２図は本発明の概念を示す不純物拡散装
置の概念図である。

図において１は半導体および拡散源を加熱するための加
熱手段である。かかる加熱手段としては、例えば、電気
炉、ランプ加熱炉等の加熱炉を用いることが可能である
。なお、ランプ加熱炉を用いた場合には、電気炉を用い
た場合に比較して、短時間の昇温、冷却が可能であり、
拡散層の制御性および拡散工程における処理能力の向上
が図れる。

２はボートと半導体とを納入するための反応室を形成す
る管であり、かかる管としては例えば石英管を用いれば
よい。

２５は拡散源を収納するためのボートであり、かかるボ
ートとしては例えばグラファイトでなるボートを用いる
ことができる。

ボート２５の上には蓋９が載置されている。この蓋９は
ボート２５上に移動可能に載置され、第１図に示すよう
に、ボート２５を密閉し得る構造を有している。

さらにこの蓋９の一部領域には孔が形成されており、こ
の孔は半導体７をほぼ水平に保持し得る形状を有してい
る。半導体フなほぼ水平に保持し得る形状としては、例
えば、第１図に示すように孔の中央に段差を設番チてお
けばよいが、もちろん他の形状としてもよい。

この蓋９には、蓋９を水平方向に移動させるための移動
手段８が設けられている。この手段としては例えば石英
棒等を用いればよい。

次に本発明装置を用いた不純物の拡散方法を説明する。

なお、本発明で用いる半導体としては、例えばＧａＡｓ
、ＩｎＰ等の化合物半導体をあげることができるが、も
ちろんＳｉ、Ｇｅ等の単体半導体でもよい。

また、拡散しようとする不純物としては、例えば、Ｚｎ
、Ｃｄ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｓｎ、Ｔｅ、Ｓｉその他必要に応
じ適宜の不純物を用いることができる。

拡散源は、上記拡散しようとする不純物元素を含有する
化合物あるいは単体を用いればよい。例えば、Ｚｎの場
合には、例えば、Ｚｎの単体、ＺｎＡＳｚ　、Ｚｎｓ　
ＡＢｘ等の化合物を用いればよい。

まず、拡散源６をボート２５に収納するとともに、半導
体７を、その拡散面１０を下方に向けて、蓋９の孔の部
分においてほぼ水平に保持する０次に、半導体７が保持
された蓋９の孔以外の部分によりボート２５を密閉する
（第１図）。

ボート２５を密閉した状態で、加熱手段１により半導体
７および拡散源６を加熱し、半導体７および拡散源６を
所望の拡散温度まで昇温する。所望の拡散温度に昇温し
た後、移動手段８を用いて、蓋９の孔の部分がボート２
５の上方にくるように蓋９を移動させ、半導体７の下面
（拡散面１０）と拡散源６とを対向せしめ（第２図）、
拡散を行なう。

なお、昇橘中および拡散中は、ガス導入口３から窒素等
のガスを導入し、排気口４はから排気すればよい。

［実施例］以下に本発明の実施例を第１図および第２図に基づき説
明する。

本例では半導体７としてＧａＡｓを、拡散源６としてＺ
ｎＡｓ、をそれぞれ用いてＺｎの拡散を行なった。

本例では、加熱手段１として電気炉を、反応室を形成す
る管２として石英管を用いた。

なお、３は窒素等のガス導入口であり、４は窒素等のガ
ス排出口である。

一方、拡散源６を収納するためのボート２５としてはグ
ラファイトでなるボートを使用した。また移動手段８と
しては、一端が石英管２の外部に延びている石英でなる
石英棒を用いた。この石英棒８は蓋９の側部に固着した
。

７は、２インチ径のアンドープＧａＡｓでなる半導体で
あり、ボート２５の蓋１９の一部領域に中央に段差を有
する孔を開口し、その部分に、不純物を拡散する半導体
７の拡散面１０を下向にして保持した。

本例では、石英管２の中に窒素等を導入および排出しな
がら電気炉１により、半導体７および拡散源６を昇温し
、拡散源６から蒸気を生じせしめた。ただ、所望の拡散
温度に達するまでの電気炉１による昇温中においては、
半導体７が拡散源６の蒸気に接しないように蓋９の孔が
形成されている領域以外の部分によりボート２５を密閉
しておいた（第１図）。

電気炉１が所定の温度に達した後、石英棒１８を水平方
向（本例では第１図中の右方向）に移動させることによ
り、ボート２５上の蓋９を横方向に移動させた（第２図
）。これにより、蓋９め孔の部分において拡散面１０を
下方に向けて保持されている半導体９の拡散面１０を拡
散源６の上方において、拡散源６と対向せしめ、拡散源
６からの蒸気を半導体７に接しせしめ、半導体７の拡散
面１０中に不純物を拡散した。

以上の拡散を、拡散温度および拡散時間を変化させて行
ない、拡散深さおよび拡散層のシート抵抗の面内分布を
調査した。その結果を第３図および第４図に示す。

第３図には、ＧａＡｓ半導体７中のＺｎの拡散深さに対
する拡散時間および拡散温度依存性を示す。第３図から
、いずれの拡散温度においても、拡散深さは拡散時間の
平方根に比例し、拡散深さの制御性が非常に良いことが
判る。

第４図には、ＧａＡｓ半導体７内のＺｎ拡散層のシート
抵抗の面内分布の拡散条件（特に拡散時間および拡散温
度）依存性を示す。なお、拡散深さは、いずれの拡散条
件においても約０．３μｍであった。第４図から、いず
れの拡散条件においでも、Ｚｎ拡散層のシート抵抗の分
布は±４％以内であり、非常に均一性が良いことが判る
。

これらの実施例で示したとうり、本発明の拡散方法およ
びその装置により、拡散深さの制御性が良好で、かつ均
一性の良好な不純物拡散が可能であった。

［発明の効果］本発明によれば以下のもろもろの効果を奏する。

■半導体および拡散源を石英アンプルに真空封入する必
要がないため、拡散工程が単純である。

■石英アンプルを用いないため、拡散処理後の半導体の
取出には、石英アンプルを破壊する必要がなく、拡散工
程が単純である。

■半導体および拡散源を石英アンプルに真空封入する必
要がないため、半導体の大口径化が容易であり、拡散工
程における効率が良い。

■所望の拡散温度に達する迄の電気炉の昇温中において
は、半導体が拡散源に対向しないように位置しく拡散源
からの蒸気が該半導体に接しないようにするため、所望
の拡散温度に達する迄の昇温中においては拡散が生じず
、拡散層の制御性、均一性、再現性が良い。

■拡散処理を施す半導体表面（拡散面）を下向に保持す
るため、半導体表面にごみ等が付着しない。

■ボートの形状が単純であり、拡散源の取入、取出、取
替えが容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の概念を示す不純物拡散装
置の概念構造図である。第３図は、実施例における２イ
ンチ径アンドープＧａＡｓ半導体中のＺｎの拡散深さの
拡散時間および拡散温度依存性を示すグラフである。第
４図は、実施例における、２インチ径アンドープＧａＡ
ｓ半導体内のＺｎ拡散層のシート抵抗の面内分布の拡散
条件依存性を示すグラフである。第５図および第６図は
従来の不純物拡散装置を示す概念構造図である。（符号の説明）１・・・加熱手段（電気炉）、２・・・石英管、３・・
・ガス導入口、４・・・ガス排出口、５・・・アンプル
、６・・・拡散源、７・・・半導体、８・・・移動手段（石英棒）９・・・蓋、１０・・・拡散面、１５゜２５・・・ボート。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）不純物の拡散を施す面（以下この面を拡散面とい
う）を下方に向けて保持された半導体とボート内に収納
された拡散源とを、該ボートを密閉した状態で加熱し、
所望の拡散温度に昇温後に該ボートを開放するとともに
該拡散源と該半導体の該拡散面とを対向せしめて該拡散
面に不純物の拡散を行なうことを特徴とする不純物拡散
方法。
（２）拡散源を収納するためのボートと；該ボート上に移動可能に載置された該ボートを密閉する
ための蓋と；該蓋を水平方向に移動させるための移動手段と；少なくとも該拡散源および半導体を加熱するための加熱
手段と；該ボートおよび半導体を収納するための反応室と；を有し、かつ、該蓋の一部領域に、半導体をほぼ水平に保持す得る形状
をした孔が形成されていることを特徴とする不純物拡散
装置。