JPS59104123A - 不純物拡散装置 - Google Patents
不純物拡散装置Info
- Publication number
- JPS59104123A JPS59104123A JP57214348A JP21434882A JPS59104123A JP S59104123 A JPS59104123 A JP S59104123A JP 57214348 A JP57214348 A JP 57214348A JP 21434882 A JP21434882 A JP 21434882A JP S59104123 A JPS59104123 A JP S59104123A
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- JP
- Japan
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- gas
- diffusion device
- objects
- phosphorus
- reactor
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- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P72/00—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof
- H10P72/04—Apparatus for manufacture or treatment
- H10P72/0431—Apparatus for thermal treatment
- H10P72/0436—Apparatus for thermal treatment mainly by radiation
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は不純物拡散装置の改良に関する。
従来の不純物拡散装置、例えばリン拡散装置は第１図に
示す構造とな、−ｒいる。即ち、図中の１は周囲に図示
しない加熱部材が配設された反応炉である。この反応炉
１の左端側にはガス通孔２・・・を有する隔壁３で区画
されたガス混合室４が形成されている。また、前記反応
炉１の右端側の炉口は開放され、ガスの排出部とウェハ
テートの出し入れ部となっている。前記反応炉１の左端
壁部には窒素ガス導入管５、酸素ガス導入菅６及びオキ
シ塩化リン（ｐｏｃｔ３）の蒸気を窒素をキャリアとし
て導入する不純物ガス導入管７が夫々外部から挿着され
ている。前記不純物ガス導入管７の他端はオキシ塩化リ
ン８が収容され、周囲に図示しないヒータが配置された
容器９内に挿着されており、かつ該容器９には同容器９
内にキャリアガス（Ｎ２ガス）を導入するため（（導入
管１０が挿着されている。こうした拡散装置を用いて被
処理体、例えばシリコンウェー・にリン拡散を行なうに
は、まず、反応炉１の右端開放部からシリコンウェハ１
１・・・を立てたウェハｙ３？−ト１２を同反応炉１内
に入れて、炉１の長手方向と直角となるように各ウェハ
１１・・・を収納した後、反応炉１周囲の加熱部材によ
り反応炉１を所定温度に加熱する。つづいて、導入管１
０よシキャリアガス（Ｎ２ｆｆス）を容器９内に供給し
、Ｎ２ガスで希釈された所定量のｐｏｃｔ３の蒸気を不
純物ガス導入管７を介して反応炉１のガス混合室４に導
入すると共に窒素ガス導入管５．酸素ガス導入管６より
所定量の窒素ガス、酸素ガスをガス混合室４に供給する
。こうして供給された各ガスは同混合室４内で混合され
、その混合ガスは隔壁３のガス通孔２・・・を通ってウ
ェー・１１・・・が収納された反応炉１部分に供給され
、咎ウェー・１ノ・・・へのリン拡散がなされる。
示す構造とな、−ｒいる。即ち、図中の１は周囲に図示
しない加熱部材が配設された反応炉である。この反応炉
１の左端側にはガス通孔２・・・を有する隔壁３で区画
されたガス混合室４が形成されている。また、前記反応
炉１の右端側の炉口は開放され、ガスの排出部とウェハ
テートの出し入れ部となっている。前記反応炉１の左端
壁部には窒素ガス導入管５、酸素ガス導入菅６及びオキ
シ塩化リン（ｐｏｃｔ３）の蒸気を窒素をキャリアとし
て導入する不純物ガス導入管７が夫々外部から挿着され
ている。前記不純物ガス導入管７の他端はオキシ塩化リ
ン８が収容され、周囲に図示しないヒータが配置された
容器９内に挿着されており、かつ該容器９には同容器９
内にキャリアガス（Ｎ２ガス）を導入するため（（導入
管１０が挿着されている。こうした拡散装置を用いて被
処理体、例えばシリコンウェー・にリン拡散を行なうに
は、まず、反応炉１の右端開放部からシリコンウェハ１
１・・・を立てたウェハｙ３？−ト１２を同反応炉１内
に入れて、炉１の長手方向と直角となるように各ウェハ
１１・・・を収納した後、反応炉１周囲の加熱部材によ
り反応炉１を所定温度に加熱する。つづいて、導入管１
０よシキャリアガス（Ｎ２ｆｆス）を容器９内に供給し
、Ｎ２ガスで希釈された所定量のｐｏｃｔ３の蒸気を不
純物ガス導入管７を介して反応炉１のガス混合室４に導
入すると共に窒素ガス導入管５．酸素ガス導入管６より
所定量の窒素ガス、酸素ガスをガス混合室４に供給する
。こうして供給された各ガスは同混合室４内で混合され
、その混合ガスは隔壁３のガス通孔２・・・を通ってウ
ェー・１１・・・が収納された反応炉１部分に供給され
、咎ウェー・１ノ・・・へのリン拡散がなされる。
しかしながら、従来のリン拡散装置ではリンは反応炉１
内の混合室４で一旦混合され、その隔壁３の通孔２・・
・の一箇所からウェー・１１・・・が収納された反応炉
１部分に供給されるだめ、ウェー・１１・・・に対して
リン拡散を均一に行なうことができない。具体的には混
合室４側に収納されたウェー・の方が排出部付近のウェ
ー・に比べてリン拡散濃度が高くなる欠点がある。特に
ウェハが５インチなどに大口径化されると、排出部側に
載置され九ウェー・面内でのリン拡散濃度のばらつきも
大きくなる。これは混合室４側に載置されたウェー１に
よυガスの滞留部が形成されこの部分でガス流速がわト
出部側のウエノ１に比して相対的に遅、４なるためであ
る。
内の混合室４で一旦混合され、その隔壁３の通孔２・・
・の一箇所からウェー・１１・・・が収納された反応炉
１部分に供給されるだめ、ウェー・１１・・・に対して
リン拡散を均一に行なうことができない。具体的には混
合室４側に収納されたウェー・の方が排出部付近のウェ
ー・に比べてリン拡散濃度が高くなる欠点がある。特に
ウェハが５インチなどに大口径化されると、排出部側に
載置され九ウェー・面内でのリン拡散濃度のばらつきも
大きくなる。これは混合室４側に載置されたウェー１に
よυガスの滞留部が形成されこの部分でガス流速がわト
出部側のウエノ１に比して相対的に遅、４なるためであ
る。
本発明は反応炉内の長手方向に収納される複数枚の被処
理体間の不純物拡散濃度のばらつきを解消して生産性の
向上を図ることができる不純物拡散装置を提供しようと
するものである。
理体間の不純物拡散濃度のばらつきを解消して生産性の
向上を図ることができる不純物拡散装置を提供しようと
するものである。
本発明は複数本の混合ガス分配管を反応炉に該反応炉の
被処理体の収納並び方向である長手方向に並べて混合ガ
スを分散して反応炉に導入すると共に、各分配管からの
混合ガスの供給量を反応炉の位置に応じて制御すること
によって反応炉内の全ての位置においてガス分散を均一
化し、ひいては収納された被処理体間の不純物拡散濃度
を均一化し、生産性の向上を図ることを骨子とするもの
である。
被処理体の収納並び方向である長手方向に並べて混合ガ
スを分散して反応炉に導入すると共に、各分配管からの
混合ガスの供給量を反応炉の位置に応じて制御すること
によって反応炉内の全ての位置においてガス分散を均一
化し、ひいては収納された被処理体間の不純物拡散濃度
を均一化し、生産性の向上を図ることを骨子とするもの
である。
以下、本発明の実施例を第２図を参照して詳細に説明す
る。
る。
図中の２１は右端にガス排出部と被処理体の５−
出し入れ部を兼ねる炉口２２を有する反応炉であシ、こ
の反応炉２１の周囲には図示しないヒータ（加熱部材）
が配設されている。また、図中の２３は不純物ガスと窒
素等とを混合する混合器であシ、この混合器２３には窒
素ガス導入管２４．酸素ガス導入管２５及び例えばオキ
シ塩化リン（ＰＯＣｔ、）の蒸気を窒素をキャリアとし
て同混合器２３に導入するための不純物ガス導入管２６
が夫々連結されている。この不純物ガス導入管２６の他
端はオキシ塩化リン２７が収容され、周囲に図示しない
ヒータが配設された容器２８内に挿着されている。この
容器２８には同容器２８内にキャリアガス（Ｎ２ガス）
を導入するための導入管２９が挿着されている。
の反応炉２１の周囲には図示しないヒータ（加熱部材）
が配設されている。また、図中の２３は不純物ガスと窒
素等とを混合する混合器であシ、この混合器２３には窒
素ガス導入管２４．酸素ガス導入管２５及び例えばオキ
シ塩化リン（ＰＯＣｔ、）の蒸気を窒素をキャリアとし
て同混合器２３に導入するための不純物ガス導入管２６
が夫々連結されている。この不純物ガス導入管２６の他
端はオキシ塩化リン２７が収容され、周囲に図示しない
ヒータが配設された容器２８内に挿着されている。この
容器２８には同容器２８内にキャリアガス（Ｎ２ガス）
を導入するための導入管２９が挿着されている。
また、前記混合器２３には複数本、例えば５本の混合ガ
ス分配管３０１〜３０５が連結されており、かつこれら
分配管３０、〜３０ｓの他端は前記反応炉２１の長手方
向に並ぶように同反応炉２ノに連結されている。そして
、前記各分配管３０１〜３０．には混合ガスの流量を制
６一 御するだめの流量制御器３１７〜３１５が介装されてい
る。
ス分配管３０１〜３０５が連結されており、かつこれら
分配管３０、〜３０ｓの他端は前記反応炉２１の長手方
向に並ぶように同反応炉２ノに連結されている。そして
、前記各分配管３０１〜３０．には混合ガスの流量を制
６一 御するだめの流量制御器３１７〜３１５が介装されてい
る。
次に、本発明のリン拡散装置の作用を説明する。
まず、反応炉２１の炉口から例えば単結晶シリコンウニ
八（被処理体）３２・・・が複数枚立てられたウェハ＆
−ト３３を同反応炉２１内に入れて炉２１の長手方向と
直角となるように各ウェハ３２・・・を同長手方向に並
べて収納する。つづいて、図示しない加熱部材にょシ反
応炉２ノ内を加熱する。反応炉２ノ内の温度が所定温度
まで加熱された後、導入管２９よシキャリアガス（Ｎ２
ガス）をヒータで加熱された容器２８内に導入し、Ｎガ
スで希釈された所定量のＰＯＣｌ３の蒸気を不純物ガス
導入管２６を介して混合器２３に導入すると共に、窒素
ガス導入管２４及び酸素ガス導入管２５よシ所定量の窒
素ガス。
八（被処理体）３２・・・が複数枚立てられたウェハ＆
−ト３３を同反応炉２１内に入れて炉２１の長手方向と
直角となるように各ウェハ３２・・・を同長手方向に並
べて収納する。つづいて、図示しない加熱部材にょシ反
応炉２ノ内を加熱する。反応炉２ノ内の温度が所定温度
まで加熱された後、導入管２９よシキャリアガス（Ｎ２
ガス）をヒータで加熱された容器２８内に導入し、Ｎガ
スで希釈された所定量のＰＯＣｌ３の蒸気を不純物ガス
導入管２６を介して混合器２３に導入すると共に、窒素
ガス導入管２４及び酸素ガス導入管２５よシ所定量の窒
素ガス。
酸素ガスを同混合器２３内に導入して混合器２３内で各
ガスを混合する。こうして混合された混合ガスは５本の
混合ガス分配管３０１〜３０５を介して反応炉２１内に
供給される。この時、反応炉２１内の温度や収納された
ウェー・３２・・・の枚数、大きさに応じて各供給管３
０１〜３０５に介装した流量制御器３１１〜３１５によ
シ各分配管３０１〜３０．からの混合ガスの供給量を制
御する。このように５本の混合ガス分配管３０□〜３０
．より流量制御された混合ガスを反応炉２１の長手方向
（ウェハ３２・・・の並び方向）に分厳、して供給する
ことによって、従来の如く一箇所のみから混合ガスを供
給することによる該ガス供給側でのガス滞留が改善され
、反応炉２１内の全ての位置においてガス分散を均一化
できる。への結果、炉口２２側、炉口２２とは反対側に
位置するウェー１３２・・・間のリン拡散濃度のばらつ
きを生じることなく、はぼ均一にリン拡散できる。
ガスを混合する。こうして混合された混合ガスは５本の
混合ガス分配管３０１〜３０５を介して反応炉２１内に
供給される。この時、反応炉２１内の温度や収納された
ウェー・３２・・・の枚数、大きさに応じて各供給管３
０１〜３０５に介装した流量制御器３１１〜３１５によ
シ各分配管３０１〜３０．からの混合ガスの供給量を制
御する。このように５本の混合ガス分配管３０□〜３０
．より流量制御された混合ガスを反応炉２１の長手方向
（ウェハ３２・・・の並び方向）に分厳、して供給する
ことによって、従来の如く一箇所のみから混合ガスを供
給することによる該ガス供給側でのガス滞留が改善され
、反応炉２１内の全ての位置においてガス分散を均一化
できる。への結果、炉口２２側、炉口２２とは反対側に
位置するウェー１３２・・・間のリン拡散濃度のばらつ
きを生じることなく、はぼ均一にリン拡散できる。
事実、５インチのシリコンウェー・上に酸（ｔ［を介し
て多結晶シリコン層を堆積した被処理体を３０枚が一ト
に立て、第２図図示の本発明のリン拡散装置を用いて１
０００℃の温度下で１０分間リン拡散を行ない、反応炉
内に収納された被処理体におけるそれらの多結晶シリコ
ン層の面抵抗を調べたところ、第３図に示す特性図とな
った。なお、第３図中のＡは本発明の拡°散装置によｆ
ｉ ＩＪン拡散処理した後の各被処理体の面抵抗分布を
示す特性線、Ｂは第１図図示の従来の拡散装置によυリ
ン拡散処理した後の各被処理体の面抵抗分布を示す特性
線である。この第３図よシ明らかな如く、従来の拡散装
置では炉口側にど被処理体の多結晶シリコン層の抵抗値
が高い、つまシ拡散が不充分でチャージ内の被処理体間
のリン拡散濃度のばらつきが極めて大きい。これに対し
、本発明の拡散装置では炉口側、これと反対側の被処理
体間の抵抗値のばらつきが少なく、チャージ内の被処理
体間のリン拡散を均一に行なうことができることがわか
る。
て多結晶シリコン層を堆積した被処理体を３０枚が一ト
に立て、第２図図示の本発明のリン拡散装置を用いて１
０００℃の温度下で１０分間リン拡散を行ない、反応炉
内に収納された被処理体におけるそれらの多結晶シリコ
ン層の面抵抗を調べたところ、第３図に示す特性図とな
った。なお、第３図中のＡは本発明の拡°散装置によｆ
ｉ ＩＪン拡散処理した後の各被処理体の面抵抗分布を
示す特性線、Ｂは第１図図示の従来の拡散装置によυリ
ン拡散処理した後の各被処理体の面抵抗分布を示す特性
線である。この第３図よシ明らかな如く、従来の拡散装
置では炉口側にど被処理体の多結晶シリコン層の抵抗値
が高い、つまシ拡散が不充分でチャージ内の被処理体間
のリン拡散濃度のばらつきが極めて大きい。これに対し
、本発明の拡散装置では炉口側、これと反対側の被処理
体間の抵抗値のばらつきが少なく、チャージ内の被処理
体間のリン拡散を均一に行なうことができることがわか
る。
なお、上記実施例では被処理体として単結晶シリコンウ
ェー・或いは同つエノ・上に絶縁膜を介して多結晶シリ
コン層を設けたものを用いたが、これに限定されなｈ例
えば、最上層にリンをド９− 一ゾした絶縁膜（ＰＳＧ膜）、或いはリンとゾロンをド
ーグした絶縁膜（ＢＰＳＧ膜）を有するシリコンウェー
・を被処理体として本発明の拡散装置に装填し、実施例
と同様な処理を施せば、ＰＳＧ膜やＢＰＳＧ膜にリン拡
散がなされ、低温（拡散時の温度）で該ＰＳＧ膜やＢＰ
ＳＧ膜を均一に溶融、平坦化できる。
ェー・或いは同つエノ・上に絶縁膜を介して多結晶シリ
コン層を設けたものを用いたが、これに限定されなｈ例
えば、最上層にリンをド９− 一ゾした絶縁膜（ＰＳＧ膜）、或いはリンとゾロンをド
ーグした絶縁膜（ＢＰＳＧ膜）を有するシリコンウェー
・を被処理体として本発明の拡散装置に装填し、実施例
と同様な処理を施せば、ＰＳＧ膜やＢＰＳＧ膜にリン拡
散がなされ、低温（拡散時の温度）で該ＰＳＧ膜やＢＰ
ＳＧ膜を均一に溶融、平坦化できる。
また、上記実施例では不純物としてリンを用いて説明し
たが、リンの代りに砒素やゾロンを用いても同様な効果
を発揮できる。
たが、リンの代りに砒素やゾロンを用いても同様な効果
を発揮できる。
更に、上記実施例では混合ガス分配管の本数を５本とし
たが、これに限定されず不純物の拡散条件や収納する被
処理体の枚数、大きさ等によシ任意に増減してもよい。
たが、これに限定されず不純物の拡散条件や収納する被
処理体の枚数、大きさ等によシ任意に増減してもよい。
以上詳述した如く、本発明によれば反応炉内の長手方向
に収納゛された被数枚の被処理体に不純物を均一に拡散
でき、もって不純物拡散濃度が均一な良品質の半導体装
置等を生産性よく製造し得る不純物拡散装置を提供でき
る。
に収納゛された被数枚の被処理体に不純物を均一に拡散
でき、もって不純物拡散濃度が均一な良品質の半導体装
置等を生産性よく製造し得る不純物拡散装置を提供でき
る。
１０−
第１図は従来の不純物拡散装置を示す概略図、第２図は
本発明の一実施例であるリン拡散装置を示す概略図、第
３図は本発明及び従来のリン拡散装置により反応炉内の
被処理体にリン拡散した後における被処理体の位置とそ
れらの多結晶シリコン層の面抵抗との関係を示す特性図
である。 ２１・・・反応炉、２３・・・混合器、２６・・・不純
物ガス導入管、３０！〜３０．・・・混合ガス分配管、
３１１〜３１５・・・流量制御器。
本発明の一実施例であるリン拡散装置を示す概略図、第
３図は本発明及び従来のリン拡散装置により反応炉内の
被処理体にリン拡散した後における被処理体の位置とそ
れらの多結晶シリコン層の面抵抗との関係を示す特性図
である。 ２１・・・反応炉、２３・・・混合器、２６・・・不純
物ガス導入管、３０！〜３０．・・・混合ガス分配管、
３１１〜３１５・・・流量制御器。
Claims (5)
- （１）長手方向に対して直角となるように被処理体が収
納される反応炉と、この反応炉を加熱する加熱部材と、
リン、砒素或いは？ロン等の不純物と窒素ガス等とを混
合する混合器と、この混合器に一端が連結され、他端が
前記反応炉の長手方向に順次連結される複数本の混合ガ
ス分配管と、これら分配管に介装された流量制御器とを
具備したことを特徴とする不純物拡散装置。 - （２）被処理体が半導体基板と、この基板上に絶縁膜を
介して形成された多結晶シリコン層とからなる構造のも
のであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
不純物拡散装置。 - （３）被処理体が最上層に燐をドープしたガラス層を有
するものであることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の不純物拡散装置。 - （４）被処理体が最上層に燐と？ロンとをドープしたガ
ラス層を有するものであることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の不純物拡散装置。 - （５）被処理体が半導体基板であることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の不純物拡散装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57214348A JPS59104123A (ja) | 1982-12-07 | 1982-12-07 | 不純物拡散装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57214348A JPS59104123A (ja) | 1982-12-07 | 1982-12-07 | 不純物拡散装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59104123A true JPS59104123A (ja) | 1984-06-15 |
Family
ID=16654273
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57214348A Pending JPS59104123A (ja) | 1982-12-07 | 1982-12-07 | 不純物拡散装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59104123A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63181315A (ja) * | 1987-01-23 | 1988-07-26 | Hitachi Ltd | 熱処理装置 |
| JPH0289828U (ja) * | 1988-12-28 | 1990-07-17 | ||
| JPH02272726A (ja) * | 1989-04-14 | 1990-11-07 | Tokyo Electron Sagami Ltd | 熱処理装置及び熱処理方法 |
| EP0673058A3 (ja) * | 1988-03-31 | 1995-10-11 | Toshiba Kk | |
| USRE36328E (en) * | 1988-03-31 | 1999-10-05 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor manufacturing apparatus including temperature control mechanism |
-
1982
- 1982-12-07 JP JP57214348A patent/JPS59104123A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63181315A (ja) * | 1987-01-23 | 1988-07-26 | Hitachi Ltd | 熱処理装置 |
| EP0673058A3 (ja) * | 1988-03-31 | 1995-10-11 | Toshiba Kk | |
| USRE36328E (en) * | 1988-03-31 | 1999-10-05 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor manufacturing apparatus including temperature control mechanism |
| JPH0289828U (ja) * | 1988-12-28 | 1990-07-17 | ||
| JPH02272726A (ja) * | 1989-04-14 | 1990-11-07 | Tokyo Electron Sagami Ltd | 熱処理装置及び熱処理方法 |
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