JP2009064851A - 拡散ウェーハの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 拡散ウェーハの拡散層深さバラツキの低減を簡便に実現させ、高品質化および低コスト化が容易な拡散ウェーハの製造方法を提供する。
【解決手段】 拡散用ボート１１に複数の拡散ウェーハＷを搭載し、外周部を円筒状に囲繞する加熱ヒータ１２によりプロセスチューブ１３内の拡散ウェーハＷを加熱する横型拡散炉を用いた熱処理において、拡散ウェーハＷの中心が加熱ヒータ内壁１２ａの径中心より下方に位置し、径中心を基準点とした拡散ウェーハＷの中心位置をＹとして、−１０ｍｍ≦Ｙを満たすように拡散ウェーハＷを載置して熱処理を施す。更に、拡散ウェーハの中心位置Ｙは、−１０ｍｍ≦Ｙ≦−１ｍｍを満たすように拡散ウェーハをプロセスチューブ内に載置すると好適になる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、拡散ウェーハの製造方法に係り、例えばパワートランジスタ、サイリスタ等の高耐圧素子あるいは大電力素子を搭載する半導体デバイスに使用される、高濃度不純物層および低濃度不純物層の２層構造から成る拡散ウェーハの製造方法に関する。

高耐圧素子あるいは大電力素子を搭載する半導体デバイス用の半導体基板には、一面側にリン（Ｐ）、ボロン（Ｂ）等の高濃度不純物を拡散させた高濃度不純物拡散層（以下、単に拡散層ともいう）と、他面側の不純物が拡散されていない低濃度不純物層（以下、非拡散層ともいう）の２層構造からなる拡散ウェーハが一般的に使用される。

この拡散ウェーハの製造にあたっては、例えばＦＺ法、ＭＣＺ法で引上げ育成したシリコンインゴットをスライスしてウェーハ状に切断し、ラッピング処理あるいはエッチング処理を施したウェーハを、横型拡散炉内に投入し、リン、ボロン等の不純物を含むドープガスと、窒素、酸素等のキャリアガスとの混合ガス雰囲気下で熱処理を行い、表裏面に拡散層源を形成させる（以下、デポ拡散という）。その後、アルゴンあるいは希釈酸素等のガス雰囲気下で、デポ拡散で形成した拡散層源の不純物を所望の拡散層深さまで押込み拡散する（以下、スランプ拡散という）。最後に、形成した拡散層の一方を除去して所望の非拡散層厚さに研削、研磨する、又は、ウェーハ厚さ方向の中央部（非拡散層）で切断して非拡散層を露出させ、その表面を所望の非拡散層厚さに研削、研磨することで、拡散ウェーハが製造される。

ここで、ウェーハ面内あるいはウェーハ間において非拡散層厚さにバラツキがあると、この低濃度不純物層に作製される上記素子の耐圧値あるいは電流駆動能力にバラツキが生じ、半導体デバイスの製造歩留まりが低下する。このために、非拡散層厚さの高精度化が強く要求されている。この非拡散層厚さの高精度化を図るには、拡散ウェーハでの研削、研磨における加工精度向上が要求されることはもちろんであるが、その非拡散層の下層にある拡散層の深さをウェーハ面内あるいはウェーハ間で均一に形成するようにして、そのバラツキを低減させることが必要不可欠となる。

上記拡散層深さの均一性向上を図るには、拡散炉内でのウェーハ面内およびウェーハ間における熱処理温度および熱処理時間を高精度に制御することが重要になる。拡散炉の温度制御は、現在主流の縦型拡散炉の方が横型拡散炉よりも優れている。しかし、横型炉は炉体の構造が単純で設計が容易であることや装置価格が安価なこと、さらに１バッチ当たり比較的大量に熱処理が可能なことなどの特徴から、高温長時間で大量の拡散ウェーハの熱処理の用途では、現在および将来にわたりまだ充分に需要の余地はある。そして、これまで、拡散層を高精度に制御して形成するために横型拡散炉の構成等、様々な技術が開示されている。

例えば、この横型拡散炉では、横型プロセスチューブが取り付けられる炉体の一側であるガス導入口およびその他側であるガス排出口からの放熱がウェーハ面内あるいはウェーハ間の温度分布に大きく影響していることを考慮し、例えば特許文献１において、横型拡散炉における炉体の均熱帯における横方向の温度分布を更に改善させる手法が提示されている。この方法では、炉体に備え付けられている発熱体である通常の炉用ヒータに加えて、上記プロセスチューブに載置される１バッチ分の多数の拡散ウェーハのガス導入側およびガス排出側に隣接して、発熱ダミーブロックが配置される。

また、横型拡散炉では、均熱帯の両端から外方向、すなわち上記ガス導入口側およびガス排出口側に向かってかなり長い温度勾配がある。そして、１バッチの拡散ウェーハのプロセスチューブ内への挿入およびプロセスチューブからのその取出しが、上記ガス排出口側からの例えば自動搬送機によるウェーハ搬送で行われると、その間、拡散用ボートの先端側に搭載したウェーハは、後端側のウェーハに較べて炉体の均熱帯の温度に長く曝される。このために、１バッチのウェーハにおいてその先端側と後端側での実質的な熱処理時間が不可避的に異なる。そこで、この問題を解決させる手法が、例えば特許文献２に提示されている。この方法では、１バッチのウェーハの挿入および取出しを、プロセスチューブのガス排出口とガス導入口から交互に行う構成になっている。
特開２００６−０１９４０６号公報 特開２００２−１５１４２３号公報

ところで、近年、上記高耐圧素子あるいは大電力素子を搭載した半導体デバイスは、安全性の極めて厳しい例えば車載用ＬＳＩ、動力ロボット用ＬＳＩ等として多用されるようになり、半導体デバイスの製品特性の規格が強化されその規格幅が狭くなってきている。そして、それに伴い上記拡散ウェーハの更なる高品質化と共にその製造コストの低減を求める要望が強くなり、上述した拡散ウェーハの製造プロセスにおいて、従来の拡散方法よりも更に簡便に拡散層深さのバラツキを安定的に低減できる手法が望まれている。

本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、例えば高耐圧素子あるいは大電力素子を搭載した半導体デバイス等に用いられる拡散ウェーハの拡散層深さバラツキの簡便で安定した低減を実現させ、高品質化および低コスト化が容易な拡散ウェーハの製造方法を提供することを目的とする。

本願発明者は、拡散層をウェーハ面内で均一に形成する手段として、上述したスランプ拡散の処理に着目し、スランプ拡散時の横型拡散炉のプロセスチューブ内におけるウェーハの載置位置に工夫を加えることで、本願発明の目的が達成できることを見出した。
すなわち、上記目的を達成するために、本発明にかかる拡散ウェーハの製造方法は、複数の拡散ウェーハを横型プロセスチューブ内に載置し、このプロセスチューブの外周部を円筒状に囲繞する発熱体により前記プロセスチューブ内を加熱する横型拡散炉を用いた拡散ウェーハの熱処理において、前記拡散ウェーハの中心が前記発熱体の内径中心より下方に位置し、前記内径中心を基準点とした前記拡散ウェーハの中心位置をＹとして、−１０ｍｍ≦Ｙを満たすように前記拡散ウェーハを載置し熱処理を施す構成になっている。そして、前記拡散ウェーハの中心位置Ｙは、−１０ｍｍ≦Ｙ≦−１ｍｍを満たしていると好適である。

上記発明において、前記拡散ウェーハの中心位置Ｙは、前記プロセスチューブと前記発熱体との相対位置を変えることにより調整される。

上記発明により、拡散ウェーハ面内およびウェーハ間における拡散層深さの均一形成が容易になり、そのバラツキが簡便にしかも安定して低減される。そして、拡散ウェーハの製品特性の高品質化が可能になる。

そして、本発明の好適な態様では、前記拡散ウェーハは、前記熱処理前にその表面と裏面にラッピング加工が施され加工歪が形成される。また、前記複数の拡散ウェーハは、互いにその表面および裏面が重ね合うように前記横型プロセスチューブ内に載置する。また、前記横型プロセスチューブあるいは前記拡散ウェーハの搭載用ボートは炭化珪素あるいは珪素含浸の炭化珪素から成る。そして、前記拡散ウェーハの加熱処理の温度を１２５０〜１３５０℃の範囲で設定する。

このようにして、拡散層深さが１００μｍ以上になる拡散層を有し、高耐圧素子あるいは大電力素子が搭載される拡散ウェーハは、大量、安価に、しかも高精度な拡散層深さに製造できるようになる。

本発明の構成により、例えば高耐圧素子あるいは大電力素子を搭載した半導体デバイス等に用いられる拡散ウェーハの拡散層深さバラツキの簡便で安定した低減を実現させ、高品質化および低コスト化が容易な拡散ウェーハの製造方法を提供することができる。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照して説明する。図１はスランプ拡散におけるプロセスチューブに１バッチ分の拡散ウェーハを載置した状態の横型拡散炉の縦断面を示した概念図である。図２は横型拡散炉内での拡散ウェーハの載置位置の説明に供する横型拡散炉の横断面図である。図面において互いに同一または類似の部分には共通の符号を付して、重複説明は一部省略される。

はじめに、拡散ウェーハにスランプ拡散の熱処理を施す前のウェーハの製造工程について概略説明する。例えばＭＣＺ法で引上げ育成したｎ導電型あるいはｐ導電型のシリコンインゴットをスライスし所要の厚さの拡散ウェーハに加工する。

ここで、拡散ウェーハの口径は、最終製品の拡散ウェーハの規格口径より少し大きくなる。そして、拡散ウェーハの厚さは、スランプ拡散後の拡散ウェーハの製造方法により異なってくる。例えば、従来技術で説明した拡散層の一方を除去して所望の非拡散層厚さまで研削、研磨する場合には、（１）式を満たす所要の厚さになる。また、ウェーハ厚さ方向の中央部（非拡散層）を切断して非拡散層を露出させ、その表面を所望の非拡散層厚さまで研削、研磨する場合には、（２）式を満たす所要の厚さにする。

ここで、Ｘ_ｉは最終製品の拡散ウェーハにおける非拡散層厚さであり、Ｘ_ｊは高濃度不純物の拡散層深さである。そして、α_１、α_２およびβ_１、β_２は拡散ウェーハの加工あるいはエッチング等における取代、ウェーハの製品コストあるいは高濃度不純物ドープに伴う結晶の転位低減を考慮して適宜に決められる定数である。

そして、上記拡散ウェーハの表面および裏面にラッピング処理あるいはエッチング処理を施し、両面に適度な加工歪を形成した状態で横型拡散炉内に投入し、リン、ボロン等の不純物を含むドープガスと、窒素、酸素等のキャリアガスとの混合ガス雰囲気下でデポ拡散を行い、表裏面に拡散層源を形成させる。

次に、上記デポ拡散によりウェーハ両面に生成されるリンガラス層あるいはボロンガラス層を除去した後に、上記拡散ウェーハのスランプ拡散を以下のようにして行う。

すなわち、図１に示すように、多数の拡散ウェーハＷは所望の数のブロックＢ_ｉ（図１ではｉ＝１〜８）に塊状に立てた状態に固持して、横型の拡散用ボート１１上に搭載する。ここで、拡散ウェーハＷ同士は密着して重ね合わす特殊な形態にして上記ブロックを形成する。あるいは、ウェーハ間に適度な緩衝材を介挿し重ね合わせるようにしてもよい、このような特殊な形態は、ウェーハの熱処理において横型の拡散用ボート上に一定間隔の間隙をもってウェーハを並べる通常の熱処理の場合と異なり、炉本体の均熱帯に多数のウェーハを載置することができる利点を有するが、ウェーハの面内の温度分布の制御が難しくなる。

ここで、横型拡散炉の炉本体は従来構造のものであり、炉本体の発熱体として例えば加熱ヒータ１２がプロセスチューブ１３の外周部を円筒状に囲繞するように螺旋捲回して取り付けられている。そして、拡散用ボート１１およびプロセスチューブ１３は例えばシリコン含浸炭化珪素から成る。

この横型拡散炉において、アルゴン等のプロセスガス１４がプロセスチューブ１３内に導入されるガス導入口側の炉体部材１５ａとプロセスチューブ１３の外周部の間にブロック状の位置調整用耐熱部材１６ａが介挿される。全く同様にして、プロセスガス１４が排出されるガス排出口側の炉体部材１５ｂとプロセスチューブ１３の外周部の間に位置調整用耐熱部材１６ｂが介挿される。ここで、これ等の位置調整用耐熱部材１６ａ、１６ｂは、例えばブロック状に石英ウールを固めて成形したものに、プロセスチューブ１３とほぼ同一径の円形開孔部を設けた部材であり、円形開孔部の上下位置を調整することで、そのプロセスチューブ１３の外周部と加熱ヒータ１２の内壁との距離を調節する。なお、炉体部材１５ａおよび１５ｂは加熱ヒータ１２と共に炉本体を構成している。

このような横型拡散炉において、例えばプロセスチューブ１３にガス導入口からアルゴン等のプロセスガス１４を導入する。そして、ガス排出口側から、拡散ウェーハＷが塊状に搭載された拡散用ボート１１を例えば自動搬送機によりプロセスチューブ１３内の均熱帯まで挿入する。そして、全てのブロックＢ_ｉが均熱帯内に収まるところで、拡散用ボート１１をプロセスチューブ１３の下壁に載置する。ここで、自動搬送機は所定の速度で横方向に移動する搬送台を備え、この搬送台が拡散用ボート１１を載せてプロセスチューブ１３に触れることなく所定の速度で搬送する。

図１および図２に示すように、拡散ウェーハＷは、その円盤中心Ｍが加熱ヒータ内壁１２ａの径中心となる中心軸ｍよりも下方に位置するようにプロセスチューブ１３内に載置する。そして、例えばアルゴンによる希釈酸素等のガス雰囲気下で、デポ拡散で形成した拡散層源の不純物を数百μｍとなる所望の拡散層深さまで押込む。ここで、熱処理の温度は１１５０℃程度以上の高温であり、その処理時間は熱処理温度にもよるが数百時間の長時間に達する。

ここで、拡散ウェーハＷは、上述したようにその円盤中心Ｍが炉本体の加熱ヒータ内壁１２ａの中心軸ｍよりも下方に位置するようにプロセスチューブ内に載置すると共に、中心軸ｍを基準点にしたウェーハの円盤中心Ｍの位置をＹとすると、−１０ｍｍ≦Ｙを満たすようにプロセスチューブ内に載置するのが好ましい。ここで、図１に示したように、炉体部材１５ａおよび１５ｂとプロセスチューブ１３の外周部の間に位置調整用耐熱部材１６ａおよび１６ｂを介挿させるようにして、プロセスチューブ１３と加熱ヒータ１２の相対位置を変える。このようにして、プロセスチューブ１３の外周部と加熱ヒータ１２内壁と距離を簡便に調節でき、ウェーハの円盤中心Ｍの位置Ｙを調整することができる。
なお、Ｙの符号は、加熱ヒータ内壁１２ａの中心軸ｍよりも上方を正、下方を負として記載している。

この拡散ウェーハＷの載置位置の効果について、図３にその一例を示す。図３は図１および図２で説明した方法により拡散ウェーハＷにスランプ拡散を施した場合のウェーハ面内の拡散層深さバラツキとウェーハ円盤中心Ｍの位置Ｙとの関係を示したグラフである。ここで、図３の縦軸にウェーハ面内の拡散層深さバラツキをとり、横軸にウェーハ円盤中心Ｍの位置Ｙをとっている。なお、この位置Ｙは、図１に示した位置調整用耐熱部材１６ａ、１６ｂの円形開孔部の上下位置を調整することにより変化させている。この方法であると、位置Ｙが変わっても、プロセスチューブ１３内での拡散用ボート１１および拡散ウェーハＷの位置は変化しないことから、ウェーハの温度分布に影響を与えるアルゴン等のプロセスガスによる放熱は一定なものになる。

図３に示すように、ウェーハ円盤中心Ｍの位置Ｙが−１０ｍｍよりも更に下方になると、ウェーハ面内の拡散層深さバラツキは急に増大するようになる。そして、特にウェーハ円盤中心Ｍの位置Ｙが、−１０ｍｍ≦Ｙ≦−１ｍｍを満たすように拡散ウェーハＷを載置すると、ウェーハ面内の拡散層深さバラツキは小さな値に安定するようになる。そして、ウェーハ円盤中心Ｍの位置Ｙが−１ｍｍより加熱ヒータの中心軸ｍに近くなると、ウェーハ面内の拡散層深さバラツキは増加に転じることが判る。これ等のことから、拡散ウェーハＷの載置位置は、−１０ｍｍ≦Ｙ＜０ｍｍにするのが好ましく、更に−１０ｍｍ≦Ｙ≦−１ｍｍにするのがより好適になる。このことは、熱処理温度が１２００℃〜１３５０℃において同様である。

上述したウェーハ円盤中心Ｍの好適な位置Ｙの存在は、現在まだ明確になっていないが、熱シミュレーション結果を参考にすると、加熱ヒータ１２からの輻射熱による加熱とプロセスチューブ１３内を流れるプロセスガスによる放熱との熱バランスからウェーハ温度の均一性が向上することによって生じているように思われる。

いずれにしても、例えばリン不純物ドープの拡散層を形成する場合には、拡散層深さＸ_ｊは、半導体デバイスの高耐圧素子の規格により例えば１５０μｍ〜３００μｍ程度になるように制御される。ここで、一例として拡散層深さＸ_ｊが２２５μｍで拡散層深さバラツキがウェーハ面内で３μｍ以下になる規格幅では、例えば熱処理温度１２５０℃のスランプ拡散における熱処理時間は３００時間程度になって、ウェーハ面内での温度分布は０．２℃以下に均一化され高精度に制御されることになる。

そして、最後に上記拡散ウェーハＷに形成した拡散層の一方を除去して、所望の非拡散層厚さまで平面研削、研磨、あるいはウェーハ厚さの方向の中央部でスライスし切断して非拡散層を露出し、その表面を所望の非拡散層厚さまで平面研削、研磨する。そして、ウェーハの外周研削および面取り加工等を施して、最終製品のウェーハ面内およびウェーハ間で拡散層深さバラツキが大きく低減した拡散ウェーハを製造することができる。

本実施形態では、拡散ウェーハのスランプ拡散に横型拡散炉を用い、その炉本体に取り付けるプロセスチューブ内において、拡散ウェーハ円盤中心が加熱手段の内径中心となる中心軸よりも下方に位置するように載置する。しかも、ウェーハ円盤中心の位置Ｙが−１０ｍｍ≦Ｙを満足するように制御する。更には、−１０ｍｍ≦Ｙ≦−１ｍｍを満たすように拡散ウェーハＷを載置する。このようにすることにより、ウェーハ面内およびウェーハ間における拡散層深さバラツキが大きく低減し、例えば高耐圧素子あるいは大電力素子が作製される拡散ウェーハの製品特性の規格が強化されその規格幅が狭くなってきても充分に対応できるようになる。また、上記拡散ウェーハを安価に製造できるようになる。そして、拡散ウェーハの高品質化と低コスト化の両立が容易になる。

上記実施形態では、プロセスチューブ１３が炭化珪素を基材にしたものであるが、石英ガラスから成るプロセスチューブを用いることもできる。但し、この場合には、プロセスチューブ１３の熱変形を考慮して熱処理温度は１２５０℃以下にするのが好ましい。そして、図１に示した横型拡散炉において、加熱ヒータ１２とプロセスチューブ１３の間に均熱管を配置すると好適である。この場合には、均熱管は加熱ヒータ１２と共に加熱手段を構成するものになる。そして、均熱管の内壁が上記加熱ヒータ内壁１２ａに相当することになる。

次に、実施例により本発明の効果について具体的に説明する。ここで、拡散ウェーハの作製では、表１に示す現状のウェーハ製品仕様に従った。そして、実施例および各比較例において、厚さが１．０ｍｍのシリコンウェーハ５０枚を１ロットとして、８ロットの計４００枚を表２に示した拡散条件の各水準（１）、（２）および（３）で使用した。

はじめのデポ拡散では、酸素、窒素およびオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ_３）雰囲気下で、１１５０℃程度の温度で熱処理して、ウェーハの両面に高濃度のリン不純物の含有層を形成した。そして、上記ウェーハ両面に生成したリンガラス層を除去した後に、図１に示したような横型拡散炉を用いてスランプ拡散を施しリン不純物の含有層の押込みを行った。このスランプ拡散の拡散条件は表２に示した通りである。ここで、雰囲気ガスは酸素をアルゴン希釈したプロセスガスである。なお、本発明はこのような実施例のみに限定されるものでないことに言及しておく。

（実施例）
図１および図２で説明した横型拡散炉を用いたスランプ拡散において、拡散ウェーハＷをそのウェーハ円盤中心Ｍの位置Ｙが−１０ｍｍとなるようにプロセスチューブ１３内に載置した。ここで、４００枚の拡散ウェーハＷを８つのブロックＢ_ｉに均等に分けて１バッチとして拡散用ボート１１に搭載した。なお、横型拡散炉の均熱帯の長さすなわち均熱長は８００ｍｍである。
そして、拡散後に１バッチの各ブロックの先端と後端から１枚ずつ計１６枚のウェーハをサンプリングし、各ウェーハの面内における拡散層深さをＳＲ（Spreading Resistance）法により測定した。ここで、面内の測定箇所は、ウェーハ中心部、同心円上の外周部４箇所の計５箇所とし、５箇所で計測した拡散層深さの最大値から最小値を減算した値をそのウェーハ面内の拡散層深さバラツキとした。

（比較例１）
図１および図２で説明したスランプ拡散において、拡散ウェーハＷをそのウェーハ円盤中心Ｍの位置Ｙが−１２ｍｍとなるようにプロセスチューブ１３内に載置した。それ以外は上記実施例の場合と同一である。

（比較例２）
図１および図２で説明したスランプ拡散において、拡散ウェーハＷをそのウェーハ円盤中心Ｍの位置Ｙが−１５ｍｍとなるようにプロセスチューブ１３内に載置した。それ以外は上記実施例の場合と同一である。

（評価）
上記実施例および比較例におけるウェーハ面内の拡散層深さバラツキについてまとめて表３に示している。表３に示した拡散層深さバラツキは上記１バッチ分の各ウェーハの面内における拡散層深さバラツキを平均化した値となっている。そして、上記１バッチにおけるウェーハ面内の拡散層深さバラツキについて図４にまとめて示している。図４は拡散層深さバラツキと熱処理温度および拡散ウェーハの載置位置との相関を示したグラフであり、図４に示した拡散層深さバラツキは上記１バッチにわたるウェーハ面内の拡散層深さバラツキである。また、図４中のボックスは２５パーセンタイルから７５パーセンタイルの範囲を示す。

表３および図４に示されるように、実施例の拡散条件が水準（１）では、ウェーハ面内の拡散層深さバラツキは、計測した１バッチの１６枚で２．０〜２．６μｍの範囲にありその平均値が２．３μｍである。同拡散条件が水準（２）では、ウェーハ面内の拡散層深さバラツキは、同様に１．７〜２．２μｍの範囲にありその平均値が１．９μｍである。そして、同拡散条件が水準（３）では、ウェーハ面内の拡散層深さバラツキは、同様に１．２〜１．６μｍの範囲にありその平均値が１．４μｍである。
これに対して、比較例１の拡散条件が水準（１）では、ウェーハ面内の拡散層深さバラツキは、計測した１バッチの１６枚で２．４〜３．３μｍの範囲にありその平均値が２．９μｍとなる。同拡散条件が水準（２）では、ウェーハ面内の拡散層深さバラツキは、同様に２．１〜２．９μｍの範囲にありその平均値が２．５μｍとなる。そして、同拡散条件が水準（３）では、ウェーハ面内の拡散層深さバラツキは、同様に１．４〜２．９μｍの範囲にありその平均値が２．３μｍとなる。
また、比較例２の拡散条件が水準（１）では、ウェーハ面内の拡散層深さバラツキは、計測した１バッチの１６枚で３．０〜４．９μｍの範囲にありその平均値が３．９μｍとなる。同拡散条件が水準（２）では、ウェーハ面内の拡散層深さバラツキは、同様に２．３〜３．９μｍの範囲にありその平均値が３．１μｍとなる。そして、同拡散条件が水準（３）では、ウェーハ面内の拡散層深さバラツキは、同様に２．１〜３．７μｍの範囲にありその平均値が２．７μｍとなる。

このように実施例では、ウェーハ面内の拡散層深さバラツキは、比較例１，２に較べ全ての拡散条件において大きく低減している。そして、スランプ拡散の１バッチにわたってウェーハ面内の拡散層深さバラツキが安定して低減する。

以上のことから、本実施形態で説明したように、拡散ウェーハのスランプ拡散において本実施形態で示した熱処理方法はウェーハ面内の拡散層深さバラツキを効果的にそして安定的に低減することが確認された。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、上述した実施形態は本発明を限定するものでない。当業者にあっては、具体的な実施態様において本発明の技術思想および技術範囲から逸脱せずに種々の変形・変更を加えることが可能である。

例えば、発熱体として加熱ヒータに較べて少し高価になるがランプ加熱体であっても構わない。

また、本実施形態においては、プロセスチューブと加熱ヒータの間隙を調整する位置調整用耐熱部材として種々の形状のものが考えられ、ブロック状でなくとも。例えば環状であってもよい。

また、ウェーハ円盤中心Ｍの位置Ｙは、嵩上げ構造の拡散用ボートの高さにより調整することもできる。但し、この場合には、プロセスチューブ内での拡散用ボートおよび拡散ウェーハの位置変化に伴いプロセスガスによる放熱が変わるために、例えばガス流量等の調節が必要になる。

また、本発明は、特に高耐圧素子、大電力素子等が搭載される半導体デバイス用の拡散ウェーハの製造に好適であるが、その他に深い不純物層を有する半導体ウェーハの製造において同様に適用してもよい。

本発明の実施形態におけるプロセスチューブに１バッチの拡散ウェーハを載置した状態の横型拡散炉の縦断面を示した概念図である。 本発明の実施形態にかかる横型拡散炉内での拡散ウェーハの載置位置の説明に供する横型拡散炉の横断面図である。 本発明の実施形態におけるウェーハ面内の拡散層深さバラツキとウェーハ円盤中心Ｍの位置Ｙとの関係を示したグラフである。 本発明の実施例における拡散層深さバラツキと熱処理温度および拡散ウェーハの載置位置との相関を示したグラフである。

符号の説明

１１ 拡散用ボート
１２ 加熱ヒータ
１２ａ 加熱ヒータ内壁
１３ プロセスチューブ
１４ プロセスガス
１５ａ、１５ｂ 炉体部材
１６ａ、１６ｂ 位置調整用耐熱部材
Ｂ_ｉ ブロック
Ｍ ウェーハ円盤中心
ｍ 加熱ヒータ内壁の中心軸

Claims (7)

1. 複数の拡散ウェーハを横型プロセスチューブ内に載置し、このプロセスチューブの外周部を円筒状に囲繞する発熱体により前記プロセスチューブ内を加熱する横型拡散炉を用いた拡散ウェーハの熱処理において、
   前記拡散ウェーハの中心が前記発熱体の内径中心より下方に位置し、前記内径中心を基準点とした前記拡散ウェーハの中心位置をＹとして、−１０ｍｍ≦Ｙを満たすように前記拡散ウェーハを載置し熱処理を施すことを特徴とする拡散ウェーハの製造方法。
2. 前記拡散ウェーハの中心位置Ｙは、−１０ｍｍ≦Ｙ≦−１ｍｍを満たしていることを特徴とする請求項１に記載の拡散ウェーハの製造方法。
3. 前記拡散ウェーハの中心位置Ｙは、前記プロセスチューブと前記発熱体との相対位置を変えることにより調整されることを特徴とする請求項１又は２に記載の拡散ウェーハの製造方法。
4. 前記拡散ウェーハは、前記熱処理前にその表面と裏面にラッピング加工が施され加工歪が形成されていることを特徴とする請求項１，２又は３に記載の拡散ウェーハの製造方法。
5. 前記複数の拡散ウェーハは、互いにその表面および裏面が重ね合うように前記横型プロセスチューブ内に載置することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の拡散ウェーハの製造方法。
6. 前記横型プロセスチューブあるいは前記拡散ウェーハの搭載用ボートが炭化珪素あるいは珪素含浸の炭化珪素から成ることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の拡散ウェーハの製造方法。
7. 前記拡散ウェーハの加熱処理の温度を１２５０〜１３５０℃の範囲で設定することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の拡散ウェーハの製造方法。
   

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