JPH0799166A - 封管拡散法 - Google Patents
封管拡散法Info
- Publication number
- JPH0799166A JPH0799166A JP24226493A JP24226493A JPH0799166A JP H0799166 A JPH0799166 A JP H0799166A JP 24226493 A JP24226493 A JP 24226493A JP 24226493 A JP24226493 A JP 24226493A JP H0799166 A JPH0799166 A JP H0799166A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sealed tube
- quartz
- heat treatment
- silicon substrate
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】AlあるいはGaを石英封管内でシリコン基板に拡
散するとき石英と反応してAl、Gaの蒸気圧が上がらず、
また蒸発したSiがソースの上に付着するため安定した拡
散ができない問題、および外部から重金属物質が石英封
管を拡散して通り、シリコン基板のライフタイムを下げ
る問題を解決する。 【構成】AlあるいはGaをシリコン基板内に拡散させる10
00℃を超える熱処理工程の前に、950 ℃付近の熱処理に
より、封管内壁をアルミナあるいはGa酸化物で被覆す
る。この酸化物膜が、Al、Gaの石英との反応を防ぎ、A
l、Gaの蒸気圧が下がらないため、Siの蒸気圧が相対的
に低くなり、ソースの上をSi膜が覆うことがない。ま
た、酸化物膜が重金属の侵入を防止する。
散するとき石英と反応してAl、Gaの蒸気圧が上がらず、
また蒸発したSiがソースの上に付着するため安定した拡
散ができない問題、および外部から重金属物質が石英封
管を拡散して通り、シリコン基板のライフタイムを下げ
る問題を解決する。 【構成】AlあるいはGaをシリコン基板内に拡散させる10
00℃を超える熱処理工程の前に、950 ℃付近の熱処理に
より、封管内壁をアルミナあるいはGa酸化物で被覆す
る。この酸化物膜が、Al、Gaの石英との反応を防ぎ、A
l、Gaの蒸気圧が下がらないため、Siの蒸気圧が相対的
に低くなり、ソースの上をSi膜が覆うことがない。ま
た、酸化物膜が重金属の侵入を防止する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、サイリスタなどの半導
体装置の製造の際にシリコン基体へアルミニウム、ガリ
ウムなどを拡散するための封管拡散法に関する。
体装置の製造の際にシリコン基体へアルミニウム、ガリ
ウムなどを拡散するための封管拡散法に関する。
【０００２】
【従来の技術】高耐圧のサイリスタ製造のために行うア
ルミニウムあるいはガリウムの拡散は、図３に示すよう
に、石英アンプル１の中にアルミニウム金属あるいはガ
リウム金属をソース４とボート３のスリットに立てたシ
リコン基板２を入れ、10-6Torr程度の真空まで排気しな
がら石英キャップ５を溶接部６で結合して封じ切り、12
00℃で熱処理をする封管拡散法が用いられている。
ルミニウムあるいはガリウムの拡散は、図３に示すよう
に、石英アンプル１の中にアルミニウム金属あるいはガ
リウム金属をソース４とボート３のスリットに立てたシ
リコン基板２を入れ、10-6Torr程度の真空まで排気しな
がら石英キャップ５を溶接部６で結合して封じ切り、12
00℃で熱処理をする封管拡散法が用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、アルミニウ
ムもガリウムも酸素との親和力が大きなため、アルミナ
あるいは酸化ガリウムになりやすく、特に石英管１、５
との反応でアルミニウムやガリウム蒸気が吸収されて少
なくなるため、閉管中でのアルミニウムあるいはガリウ
ムの蒸気圧は低くなり、安定な拡散ができない問題があ
った。また、アルミニウムあるいはガリウムの蒸気圧が
安定する前にシリコンの蒸発がおこり、アルミニウムあ
るいはガリウムのソース４をシリコンが覆ってしまい、
全く拡散されない問題も生じた。さらに、石英管１、５
の外に鉄や銅などの重金属物質が付着し、石英管中を拡
散し、シリコンのライフタイムを低下させてしまう問題
があった。
ムもガリウムも酸素との親和力が大きなため、アルミナ
あるいは酸化ガリウムになりやすく、特に石英管１、５
との反応でアルミニウムやガリウム蒸気が吸収されて少
なくなるため、閉管中でのアルミニウムあるいはガリウ
ムの蒸気圧は低くなり、安定な拡散ができない問題があ
った。また、アルミニウムあるいはガリウムの蒸気圧が
安定する前にシリコンの蒸発がおこり、アルミニウムあ
るいはガリウムのソース４をシリコンが覆ってしまい、
全く拡散されない問題も生じた。さらに、石英管１、５
の外に鉄や銅などの重金属物質が付着し、石英管中を拡
散し、シリコンのライフタイムを低下させてしまう問題
があった。
【０００４】本発明の目的は、上記の三つの問題点を解
決し、所期の不純物濃度分布が得られ、また重金属物質
の拡散のない封管拡散法を提供することにある。
決し、所期の不純物濃度分布が得られ、また重金属物質
の拡散のない封管拡散法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、密封した石英容器内にシリコン基体と
不純物源とを封入し、加熱して不純物をシリコン基体内
に拡散させる封管拡散法において、不純物がシリコン基
体内に拡散する温度における第二の熱処理工程の前に、
第二の熱処理の温度より低く、不純物の蒸気を容器内に
充満させるに必要な温度における第一の熱処理工程を行
うものとする。不純物がアルミニウムかガリウムである
ことが良く、その場合に第一の熱処理工程の温度が950
±50℃、時間が2.５時間以下であり、第二の熱処理工程
の温度が1000℃を超えることが有効である。
めに、本発明は、密封した石英容器内にシリコン基体と
不純物源とを封入し、加熱して不純物をシリコン基体内
に拡散させる封管拡散法において、不純物がシリコン基
体内に拡散する温度における第二の熱処理工程の前に、
第二の熱処理の温度より低く、不純物の蒸気を容器内に
充満させるに必要な温度における第一の熱処理工程を行
うものとする。不純物がアルミニウムかガリウムである
ことが良く、その場合に第一の熱処理工程の温度が950
±50℃、時間が2.５時間以下であり、第二の熱処理工程
の温度が1000℃を超えることが有効である。
【０００６】
【作用】図４はアルミニウム、ガリウムおよびシリコン
の蒸気圧曲線を示す。従来の技術で1200℃の熱処理を行
った場合、アルミニウムおよびガリウムは１×10-2Torr
の蒸気圧をもつのに対し、シリコンは１×10-5Torrの蒸
気圧をもつ。封管内の真空度が10-6Torrであることか
ら、アルミニウムもガリウムもSiも十分高い蒸気圧をも
っている。ところが、アルミニウムもガリウムも酸化し
やすいため、蒸気圧が低くなり、シリコンの方が蒸気圧
的にリッチになる可能性が生ずる。そこで、シリコンが
蒸気圧的にリッチになる前に、拡散温度より低い温度、
950 ±50℃での第一熱処理を行い、石英と反応して封管
の内壁にアルミナあるいは酸化ガリウムなどの膜を形成
して容器へのアルミニウムあるいはガリウムなどの吸着
を防止し、アルミニウム、ガリウムなどの蒸気圧が低く
ならないようにする。例えば第一熱処理の温度を900 〜
1000℃とすると、アルミニウム、ガリウムは１×10-4To
rrの蒸気圧をもち、シリコンの１×10-8Torrに対して十
分高いから、シリコンの蒸発を抑えてアルミニウムある
いはガリウムだけを蒸発させ、酸化膜を石英容器内壁上
に形成することができる。このような石英容器内壁上の
酸化膜は、拡散により石英容器を通過する重金属物質を
止めるので、シリコン基板の重金属物質による汚染も防
止される。
の蒸気圧曲線を示す。従来の技術で1200℃の熱処理を行
った場合、アルミニウムおよびガリウムは１×10-2Torr
の蒸気圧をもつのに対し、シリコンは１×10-5Torrの蒸
気圧をもつ。封管内の真空度が10-6Torrであることか
ら、アルミニウムもガリウムもSiも十分高い蒸気圧をも
っている。ところが、アルミニウムもガリウムも酸化し
やすいため、蒸気圧が低くなり、シリコンの方が蒸気圧
的にリッチになる可能性が生ずる。そこで、シリコンが
蒸気圧的にリッチになる前に、拡散温度より低い温度、
950 ±50℃での第一熱処理を行い、石英と反応して封管
の内壁にアルミナあるいは酸化ガリウムなどの膜を形成
して容器へのアルミニウムあるいはガリウムなどの吸着
を防止し、アルミニウム、ガリウムなどの蒸気圧が低く
ならないようにする。例えば第一熱処理の温度を900 〜
1000℃とすると、アルミニウム、ガリウムは１×10-4To
rrの蒸気圧をもち、シリコンの１×10-8Torrに対して十
分高いから、シリコンの蒸発を抑えてアルミニウムある
いはガリウムだけを蒸発させ、酸化膜を石英容器内壁上
に形成することができる。このような石英容器内壁上の
酸化膜は、拡散により石英容器を通過する重金属物質を
止めるので、シリコン基板の重金属物質による汚染も防
止される。
【０００７】
【実施例】以下、図を引用して本発明の一実施例につい
て述べる。石英アンプルへのセットの方法は図３に示し
たのと同様であり、石英ボート３のスリットにシリコン
基板２を立ててアンプル１内にアルミニウムソース４と
共に収容し、キャップ５を溶接部６で結合して、アンプ
ル内の真空度を１×10-6Torrにおいて封止した。図１は
このアンプルの熱処理の温度経過を示し、先ず750℃の
温度になっている拡散炉に挿入した。急に750 ℃を超え
ると、シリコン基板１に生ずる熱ひずみにより、石英ボ
ート３のスリットとの接触部から結晶欠陥が発生しやす
いので、初期の加熱を750 ℃に抑える。つづいて拡散炉
の温度を950℃に上昇させ、２時間保持した。この際、
図２に示すようにアルミニウムの酸化物７が石英容器
１、５の内壁に付着し、黄色になったのが確認された。
このあと、拡散炉の温度を1200℃まで上昇させ、20時間
の拡散を行い、冷却した。別の実施例として、アルミニ
ウムソース４の代わりにガリウムソースを封入し、図１
と同様の温度経過で拡散を行った。拡散を終了した双方
のシリコン基板について不純物濃度分布を調べたとこ
ろ、アルミニウムの場合は表面濃度５×1018／cm3 で拡
散深さは60μｍの場合は表面濃度１×1018／cm3 で拡散
深さ40μｍであった。
て述べる。石英アンプルへのセットの方法は図３に示し
たのと同様であり、石英ボート３のスリットにシリコン
基板２を立ててアンプル１内にアルミニウムソース４と
共に収容し、キャップ５を溶接部６で結合して、アンプ
ル内の真空度を１×10-6Torrにおいて封止した。図１は
このアンプルの熱処理の温度経過を示し、先ず750℃の
温度になっている拡散炉に挿入した。急に750 ℃を超え
ると、シリコン基板１に生ずる熱ひずみにより、石英ボ
ート３のスリットとの接触部から結晶欠陥が発生しやす
いので、初期の加熱を750 ℃に抑える。つづいて拡散炉
の温度を950℃に上昇させ、２時間保持した。この際、
図２に示すようにアルミニウムの酸化物７が石英容器
１、５の内壁に付着し、黄色になったのが確認された。
このあと、拡散炉の温度を1200℃まで上昇させ、20時間
の拡散を行い、冷却した。別の実施例として、アルミニ
ウムソース４の代わりにガリウムソースを封入し、図１
と同様の温度経過で拡散を行った。拡散を終了した双方
のシリコン基板について不純物濃度分布を調べたとこ
ろ、アルミニウムの場合は表面濃度５×1018／cm3 で拡
散深さは60μｍの場合は表面濃度１×1018／cm3 で拡散
深さ40μｍであった。
【０００８】＿ ＿基板面内の不純物濃度のばらつき
は、いずれもσ／ｘで１％以下であり、アルミニウムあ
るいはガリウムの蒸気圧が低下しなかったため、均一な
拡散が行われたことを示している。アンプルの内壁に付
着した膜を採取して発光分光分析で調べた結果も、アン
プル内面をＸ線で励起するＥＳＣＡで調べた結果も、付
着物がアルミニウムあるいはガリウムの酸化物であるこ
とが確認された。同様の方法で、ソース表面にシリコン
が付着していることが確認された。拡散後のシリコン基
板のライフタイムも、従来の封管拡散後の基板がライフ
タイムより向上していた。
は、いずれもσ／ｘで１％以下であり、アルミニウムあ
るいはガリウムの蒸気圧が低下しなかったため、均一な
拡散が行われたことを示している。アンプルの内壁に付
着した膜を採取して発光分光分析で調べた結果も、アン
プル内面をＸ線で励起するＥＳＣＡで調べた結果も、付
着物がアルミニウムあるいはガリウムの酸化物であるこ
とが確認された。同様の方法で、ソース表面にシリコン
が付着していることが確認された。拡散後のシリコン基
板のライフタイムも、従来の封管拡散後の基板がライフ
タイムより向上していた。
【０００９】このように、本発明の実施により、前記の
三つの問題点がすべて解決されたことがわかった。
三つの問題点がすべて解決されたことがわかった。
【００１０】
【発明の効果】本発明によれば、不純物をシリコン基体
へ拡散させる熱処理の前に不純物の酸化物で封管内壁を
被覆させる低温の熱処理を行い、温度を上げたときにそ
の酸化物膜で不純物が石英容器と反応して不純物蒸気圧
の低下するのを防ぐ。不純物蒸気圧が十分高いためシリ
コンの蒸気圧が相対的に低くなり、シリコンが不純物ソ
ースの表面を覆うことがない。また外部から重金属物質
が封管内に侵入するのを容器内壁上の酸化物膜が阻止す
る。これにより、所期の不純物濃度を拡散によりばらつ
きなく得ることができ、また重金属物質の汚染によるラ
イフタイムの低下もない。
へ拡散させる熱処理の前に不純物の酸化物で封管内壁を
被覆させる低温の熱処理を行い、温度を上げたときにそ
の酸化物膜で不純物が石英容器と反応して不純物蒸気圧
の低下するのを防ぐ。不純物蒸気圧が十分高いためシリ
コンの蒸気圧が相対的に低くなり、シリコンが不純物ソ
ースの表面を覆うことがない。また外部から重金属物質
が封管内に侵入するのを容器内壁上の酸化物膜が阻止す
る。これにより、所期の不純物濃度を拡散によりばらつ
きなく得ることができ、また重金属物質の汚染によるラ
イフタイムの低下もない。
【図１】本発明の一実施例の封管拡散法における温度経
過線図
過線図
【図２】本発明の一実施例のアルミニウム拡散後の封管
の断面図
の断面図
【図３】従来の拡散法における封管の断面図
【図４】アルミニウムおよびガリウムとシリコンとの蒸
気圧温度関係線図
気圧温度関係線図
１ 石英アンプル ２ シリコン基板 ３ ボート ４ アルミニウムソース ５ 石英キャップ ６ 溶接部
Claims (5)
- 【請求項１】密封した石英容器内にシリコン基体と不純
物源を封入し、加熱して不純物をシリコン基体内に拡散
させる封管拡散法において、不純物がシリコン基体内に
拡散する温度における第二の熱処理工程の前に、第二の
熱処理の温度より低く、不純物の蒸気を容器内充満させ
るに必要な温度における第一の熱処理工程を行うことを
特徴とする封管拡散法。 - 【請求項２】不純物がアルミニウムである請求項１記載
の封管拡散法。 - 【請求項３】不純物がガリウムである請求項１記載の封
管拡散法。 - 【請求項４】第一の熱処理工程の温度が950 ±50℃、時
間が2.５時間以下である請求項２あるいは３記載の封管
拡散法。 - 【請求項５】第二の熱処理工程の温度が1000℃を超える
請求項２ないし４のいずれかに記載の封管拡散法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24226493A JPH0799166A (ja) | 1993-09-29 | 1993-09-29 | 封管拡散法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24226493A JPH0799166A (ja) | 1993-09-29 | 1993-09-29 | 封管拡散法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0799166A true JPH0799166A (ja) | 1995-04-11 |
Family
ID=17086683
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24226493A Pending JPH0799166A (ja) | 1993-09-29 | 1993-09-29 | 封管拡散法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0799166A (ja) |
-
1993
- 1993-09-29 JP JP24226493A patent/JPH0799166A/ja active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5300187A (en) | Method of removing contaminants | |
| JPS586300B2 (ja) | アニ−リング方法 | |
| US4129090A (en) | Apparatus for diffusion into semiconductor wafers | |
| US20010029006A1 (en) | Quartz glass, heat treating apparatus using quartz glass, and heat treating method | |
| US4193826A (en) | Vapor phase diffusion of aluminum with or without boron | |
| US4415385A (en) | Diffusion of impurities into semiconductor using semi-closed inner diffusion vessel | |
| JPH0799166A (ja) | 封管拡散法 | |
| US6183553B1 (en) | Process and apparatus for preparation of silicon crystals with reduced metal content | |
| US3997379A (en) | Diffusion of conductivity modifiers into a semiconductor body | |
| US3852129A (en) | Method of carrying out diffusions with two sources | |
| US6593253B1 (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
| JPS6224630A (ja) | 熱酸化膜形成方法及びその装置 | |
| US3948696A (en) | Method of diffusion into semiconductor wafers | |
| JPH0480880B2 (ja) | ||
| JP4305682B2 (ja) | 拡散装置とこれを用いた半導体結晶への不純物拡散法 | |
| JPH0224369B2 (ja) | ||
| JPS6122453B2 (ja) | ||
| JPS6231814B2 (ja) | ||
| JPH0982654A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| Hasegawa et al. | Zn diffusion into GaAs by a two‐temperature method | |
| JPS6140028A (ja) | 拡散装置 | |
| JPH0132653B2 (ja) | ||
| JPS5917846B2 (ja) | ３↓−５化合物半導体への不純物の拡散方法 | |
| JPH0646624B2 (ja) | 熱処理装置 | |
| JPH027516A (ja) | 半導体に於ける不純物の拡散方法 |