JPH02201920A - 半導体基板用熱処理炉 - Google Patents

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、主としてＰＨｉガスを使用して半導体基板の
表層にＰの拡散層を形成するための熱処理炉に関する。

（従来の技術） 従来、ＰＨ３ガス等の気体ソースを使用して半導体基板
にＰの拡散層を形成する熱処理炉は、第１図示のように
構成されており、石英製のプロセスチューモ 半導体基板Ｃの多数枚を収め、該プロセスチューブａの
外周に設けたヒータｄにより該基板Ｃを加熱し乍らその
表面に導入ノズルｅから導入した例えばＰＨ３、ｋ及び
０２ガスを混合したソースガスの反応により生成するＰ
２０５成分を付着浸透させ、該基板Ｃの表層にＰの拡散
層を形成している。この場合、該ノズルｅには、ＰＨ３
及びＮ２ガスを導入する一方の枝管ｆと０２ガスを導入
するもう一方の枝管ｇとが接続され、各枝管ｆ・ｇを介
して外部のガス源から導入されるガスは、合流してノズ
ルｅからブセロスチューブａ内へと噴出する。ｊは真空
ポンプに接続される排気管である。

（発明が解決しようとする課題） 前記のようなプロセスチューブａの内方へ向いたノズル
ｅからソースガスを噴出させると、ノズルｅの根元に反
応ガスの吹き溜り領域りが形成され、またノズルｅから
吹き出す反応ガスのプロセスチューブａ内の分圧は、ノ
ズルｅに近い箇所では下方が高く、ノズルｅから離れる
につれ上方が高くなり、領域ｉで示す範囲に於いて反応
ガスの分圧が高くなる傾向を有し、このような領域ｈＳ
　ｆが形成されると半導体基板Ｃに形成される拡散層の
抵抗値分布を制御し難くなる欠点がある。

更に半導体基板Ｃをバドルｂに載せてプロセスチューブ
ａ内に収容すると、該バドルｂにより第２図示のように
該チューブａ内の反応ガスの流れが２分割され、均一な
反応ガスの流れは得られない。

本発明は、プロセスチューブ内に反応ガスの吹き溜りや
圧力の不均一を排除し、抵抗値分布の良い拡散層を半導
体基板に形成するに適した熱処理炉を提供す呂ことを目
的とするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明では、プロセスチューブ内に収めた半導体基板を
、該プロセスチューブの外周に設けたヒータにより加熱
し乍ら該プロセスチューブ内に導入した気体ソースの成
分を該半導体基板の表層に拡散浸透させるようにしたも
のに於いて、該プロセスチューブの一端に、外周にヒー
タを備えた反応室を連設し、該反応室に、その端壁に向
けた噴出口を有するソースガスの導入ノズルを設けるこ
とにより、前記課題を解決するようにした。

（作　用） プロセスチューブ内に半導体基板を収め、外周のヒータ
により該基板を加熱し乍らソースガスを導入ノズルから
導入し、ソースガスの反応によって生成される反応ガス
の成分を該基板の表層に拡散浸透させて拡散層を形成す
ることは従来のものと同様であるが、該プロセスチュー
ブの一端に、外周にヒータを備えた反応室を連設し、ソ
ースガスが該反応室の端壁に向けた導入ノズルから該反
応室内へと導入されるので、導入ノズルの付近に反応ガ
スの吹き溜りが発生ずることがなく、反応ガスは反応室
からほぼ均一な圧力分布でプロセスチューブ内を流れ、
半導体基板の表層に均一な拡散層を形成し、抵抗値分布
の良い熱処理を施せる。

（実施例） 本発明の実施例を図面第３図に基づき説明すると、同図
に於いて符号（１）は石英製の横長の円筒形のプロセス
チューブ、り２）は該チューブ（１）の端部に設けたオ
ートドア（３）を介して内部へ搬入されるＳｉ製の複数
枚の半導体基板を示し、該半導体基板（２）は、第４図
に見られような上下に通過孔（４）を有するボート（５
）に間隔を存して直立して載せられ、適当な搬出人手段
により該チューブ（１）内に出し入れされる。（６）は
該チューブ（１）の外周を囲繞して設けられた例えば１
０００　ｍｍに亘る均熱長さを有するヒータ、（７）は
排気管、（８）は該チューブ（１）のオートドア（３）
側の端部を覆うスキャベンジャ−である。

該プロセスチューブ（１）のオートドア（３）側と反対
側の端部に、該チューブ（１）と略同径の円筒部（９ａ
）を有すると共に一端が端壁（９ｂ）で塞がれた石英製
の反応室（９）を連設し、該反応室（９）の外周を囲繞
してヒータ（ＩＯを設け、該端壁（９ｂ）を介して外部
から反応室（９）内へと通じる２本の導入ノズル（１１
ａ）（１１ｂ）を設けるようにした。一方の導入ノズル
（１１ａ）から例えばＰｔ１ｉガスとＮ２ガスのソース
ガスを反応室（９）へ導入し、もう一方の導入ノズル（
１１ｂ）から例えば０２ガスのソースガスが反応室（９
）内へと導入されるが、一方の導入ノズル（１１ａ）を
反応室（９）内へ延長し、その先端の噴出口を該端壁（
９ｂ）に向けるようにし、図示の例では導入ノズル（ｌ
ｌａ）を該端壁（９ｂ）のもう一方の導入ノズル＜１１
ｂ）に対向するようにした。

該反応室（９）の室内はプロセスチューブ（１）内へと
連通ずるが、その連通部に１枚以上の多孔板■を介在さ
せ、該反応室（９）内にノズル（１１ａ）（１１ｂ）か
ら導入されるガスの滞留時間を長くして十分な反応を行
なわせると共に該チューブ（１）内のガス流速を均一化
してより良好な均一性のガス分圧が得られるようにした
。

第３図示の実施例の作動を説明すると、ボート（５）に
載せた半導体基板（２）をオートドア（３）を開いてプ
ロセスチューブ（１）内に収め、ヒータ（６）　（１）
を作動させると共に導入ノズル（１１ａ）（１１ｂ）か
らＰＨ，ガス、Ｎ２ガス及び０２ガスを排気管（７）か
らの排気を行ない乍ら導入する。導入ノズル（１１ａ）
＜１１ｂ）からのソースガスは反応室（９）内に於いて
滞留し、ヒータ（ＩＧの加熱によってＰ２Ｏ５の反応ガ
スを生成する。該反応ガスは端壁（９ｂ）を向いた一方
の導入ノズル（１１ａ）からのガスの噴出により反応室
（９）の端壁（９ｂ）からチューブ（１）の周壁に沿っ
て流れ、該チューブ（１）内のＰ２Ｏ５のガス分圧を整
えることが出来、ノズル（１１ａ）の根元に反応ガスの
吹き溜りが発生することもない。

また、反応室〈９）から該チューブ（１）内へ流れる反
応ガスの流速は多孔板■によって均一化されるのでより
一層反応ガス分圧を均一化することが出来る。

Ｐ２Ｏ５反応ガスはチューブ（１）内の基板（２）の表
面に付着し、基板（１）の内部へとＰ成分が拡散浸透す
ることによって拡散層が形成されるが、反応ガス分圧が
均一化されることによって拡散層の抵抗値分布も均一化
することが出来る。

基板（２）を載せるボート（５）に、上下にガスの通過
孔（４）を形成しておくことにより、チューブ（１）内
の反応ガスの流れが分割されることがない。

（発明の効果） 以上のように、本発明によるときは、熱処理炉のプロセ
スチューブの一端に、外周にヒータを備えた反応室を設
け、該反応室内へソースガスを導入する導入ノズルの噴
出口を該反応室の端壁に向けるようにしたので、反応ガ
スの吹き溜りの発生が防げると共にプロセスチューブの
周面に沿って反応ガスを流せ、反応ガス分圧の不均一を
解消し得、半導体基板の拡散層の抵抗値分布を均一化す
ることが出来る等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の裁断側面図、第２図は第１図の■−■
線部分の断面図、第３図は本発明の実施例の裁断側面図
、第４図は第３図のＩＶ−ＩＶ線部分の断面図である。 （１）・・・プロセスチューブ　　　（２）・・・半導
体基板（６）　（１０・・・ヒータ　　　　　　　　（
９）・・・反応室（９ｂ）−・・端壁　　　　　　（１
１ａ　）　（１１ｂ　）　＝−導入ノズル（ＩＤ・・・
多孔板 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、プロセスチューブ内に収めた半導体基板を、該プロ
   セスチューブの外周に設けたヒータにより加熱し乍ら該
   プロセスチューブ内に導入した気体ソースの成分を該半
   導体基板の表層に拡散浸透させるようにしたものに於い
   て、該プロセスチューブの一端に、外周にヒータを備え
   た反応室を連設し、該反応室に、その端壁に向けた噴出
   口を有するソースガスの導入ノズルを設けたことを特徴
   とする半導体基板用熱処理炉。 ２、前記反応室からプロセスチューブへ連なる連通部に
   １枚以上の多孔板を介在させたことを特徴とする前記請
   求項１に記載の半導体基板用熱処理炉。