JP2758770B2 - Jig for heat treatment of semiconductor substrate - Google Patents

Jig for heat treatment of semiconductor substrate

Info

Publication number
JP2758770B2
JP2758770B2 JP4454692A JP4454692A JP2758770B2 JP 2758770 B2 JP2758770 B2 JP 2758770B2 JP 4454692 A JP4454692 A JP 4454692A JP 4454692 A JP4454692 A JP 4454692A JP 2758770 B2 JP2758770 B2 JP 2758770B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
jig
gaas
substrate
semiconductor substrate
box
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP4454692A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH05243171A (en
Inventor
泰仁 中川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
Original Assignee
Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC filed Critical Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
Priority to JP4454692A priority Critical patent/JP2758770B2/en
Publication of JPH05243171A publication Critical patent/JPH05243171A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2758770B2 publication Critical patent/JP2758770B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、半導体基板を熱処理
する際に使用する半導体基板熱処理用治具に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a jig for heat treating a semiconductor substrate used for heat treating a semiconductor substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】化合物半導体、なかでもGaAsはSiに
比較して優れた物理的性質を持っている。そのため、現
在LSI(大規模集積回路)化の研究が活発に行われてい
る。GaAs−LSIは、通常半絶縁性GaAs基板にSi
をイオン注入して作成した金属半導体電界効果型トラン
ジスタを基本デバイスとして用いている。
2. Description of the Related Art Compound semiconductors, especially GaAs, have excellent physical properties as compared with Si. For this reason, research on LSI (Large Scale Integrated Circuit) is currently being actively conducted. GaAs-LSIs are usually fabricated on a semi-insulating GaAs substrate
Is used as a basic device.

【0003】上述のように、GaAs基板にイオン注入技
術を用いて導電層を形成するためには、上記イオン注入
後のGaAs基板を800℃以上の高温で熱処理すること
によって、注入した不純物を電気的に活性化させる必要
がある。この熱処理工程はGaAs−LSI製造工程の中
でも最も高温を必要とするために、GaAs−LSIの高
性能化/高歩留り化を図るためには最適化された熱処理
技術の確立が重要である。
As described above, in order to form a conductive layer on a GaAs substrate using an ion implantation technique, the GaAs substrate after the above-described ion implantation is subjected to a heat treatment at a high temperature of 800 ° C. or more, so that the implanted impurities are electrically charged. Must be activated. Since this heat treatment step requires the highest temperature among the GaAs-LSI manufacturing steps, it is important to establish an optimized heat treatment technique in order to improve the performance and yield of the GaAs-LSI.

【0004】GaAs−LSI製造において現在広く用い
られている熱処理方法は抵抗加熱式の電気炉を用いる方
法である。この技術は、元来Si基板を用いるプロセス
において培われてきた技術であり、この技術を用いるプ
ロセスは安定性/均一性に優れている。しかしながら、
上述の熱処理方法では、装置の熱容量が大きいために、
制御可能な最短熱処理時間が数分から数10分に限定さ
れてしまう。このような不必要に長い熱処理時間は、注
入不純物の縦方向/横方向の熱拡散や耐熱ゲート金属と
GaAsとの間の相互反応の助長等の原因となり、GaAs
−LSIの高性能化や大規模化を図る上での障害とな
る。
A heat treatment method widely used at present in GaAs-LSI manufacturing is a method using a resistance heating type electric furnace. This technique is originally cultivated in a process using a Si substrate, and a process using this technology is excellent in stability / uniformity. However,
In the above heat treatment method, the heat capacity of the device is large,
The controllable minimum heat treatment time is limited to several minutes to several tens of minutes. Such an unnecessarily long heat treatment time causes thermal diffusion of implanted impurities in the vertical / horizontal direction, promotes an interaction between the refractory gate metal and GaAs, and the like.
-Obstacles in achieving higher performance and larger scale of LSI.

【0005】そこで、上述のような問題を解決するため
に、赤外線ランプを用いた短時間アニール(以下、RT
Aと略称する)法が提案され、注目されている。このR
TA法では、基板加熱用のランプ熱源が高精度の温度制
御系の下で用いられるので、秒単位でのアニール期間制
御が可能である。そのために、電気炉を用いた熱処理に
比べて熱拡散が抑制されて、急峻な不純物分布が得られ
るという優れた特徴がある。したがって、このRTA法
によればGaAs−LSIを高性能化することができるの
である。
Therefore, in order to solve the above-mentioned problem, short-time annealing using an infrared lamp (hereinafter referred to as RT
A) has been proposed and attracted attention. This R
In the TA method, since the lamp heat source for heating the substrate is used under a high-precision temperature control system, it is possible to control the annealing period in seconds. Therefore, there is an excellent feature that thermal diffusion is suppressed as compared with the heat treatment using an electric furnace, and a steep impurity distribution is obtained. Therefore, according to the RTA method, the performance of the GaAs-LSI can be improved.

【0006】ところが、上記RTA法は、基板温度の急
激な昇温/降温過程を有することを特徴としているため
にGaAs基板と雰囲気ガスの間に熱平行関係が成立せ
ず、基板面内で温度の不均一が生じ易いのである。この
ような基板面内での温度の不均一は、注入不純物の活性
化率をばらつかせるだけでなく、スリップ・ラインや基
板の反り等を発生させる原因ともなる。
However, the RTA method is characterized by having a rapid temperature rise / fall process of the substrate temperature, so that a thermal parallel relationship is not established between the GaAs substrate and the atmospheric gas, and the temperature in the substrate surface is low. Is likely to occur. Such non-uniform temperature in the plane of the substrate not only varies the activation rate of the implanted impurities, but also causes slip lines and warpage of the substrate.

【0007】上記GaAs基板内に温度不均一が生ずる原
因としては次のような原因がある。 GaAs基板端からの熱放射 GaAs支持用サセプタ(Si基板等)面内での単位当
たりの熱容量の差 尚、はGaAs基板端からの熱放射によって基板周辺部
の温度が中央部より低くなることによる原因である。一
方、はGaAs基板で覆われたサセプタの中央部と覆わ
れていないサセプタの周辺部とでの熱容量の違いによっ
て、両部に温度差が生ずることによる原因である。
The causes of the temperature non-uniformity in the GaAs substrate include the following. Heat radiation from the edge of the GaAs substrate Difference in heat capacity per unit in the plane of the susceptor for supporting GaAs (Si substrate, etc.) Note that the heat radiation from the edge of the GaAs substrate lowers the temperature of the peripheral portion of the substrate from the central portion Responsible. On the other hand, this is because a difference in heat capacity between the central portion of the susceptor covered with the GaAs substrate and the peripheral portion of the susceptor not covered causes a temperature difference between the two portions.

【0008】したがって、上記GaAsウエハ周辺の熱的
環境を同じにしてやればスリップ・ラインや基板の反り
等は生じないのである。そこで、例えば、図5に示すよ
うに、SiCで被覆したグラファイトのサセプタ21の
中にGaAsウエハ22を入れてRTAする方法が用いら
れている(例えば、S.J.パートン等“グラファイト・サ
セプタ中におけるGaAsの急速加熱アニーリング − 直
接アニーリングとの比較(Rapid thermal annealing of
GaAsin a graphite susceptor−comparison with pro
ximity annealing)",米国応用物理学会誌(J.Appl.P
hys.)66,no.2,(1989) 等)。
Therefore, if the thermal environment around the GaAs wafer is made the same, no slip line or substrate warpage occurs. Therefore, for example, as shown in FIG. 5, a method is used in which a GaAs wafer 22 is placed in a graphite susceptor 21 coated with SiC and RTA is performed (eg, SJ Parton et al. Heat Annealing of GaAs at High Temperature-Comparison with Direct Annealing
GaA sin a graphite susceptor-comparison with pro
ximity annealing) ", American Journal of Applied Physics (J. Appl.
hys.) 66, no.2, (1989), etc.).

【0009】また、上記スリップ・ラインの発生は、図
6に示すように、Si基板31上に支持されたGaAs基
板32をドーナツ状のガードリンク33で囲むことによ
りある程度は制御することができる(例えば、田村等
“イオン注入2インチ高品質ウエハの赤外線急速加熱ア
ニーリング(Infrared Rapid Thermal Annealing of Io
n-Implanted 2-inch GaAs Wafers with Very High Qu
ality)",半絶縁性III-V材料(Semi-insulating III-V
Materials),pp255,1986 等)。
The occurrence of the slip line can be controlled to some extent by surrounding the GaAs substrate 32 supported on the Si substrate 31 with a donut-shaped guard link 33 as shown in FIG. For example, Tamura et al., “Infrared Rapid Thermal Annealing of Io-implanted 2 inch high quality wafer
n-Implanted 2-inch GaAs Wafers with Very High Qu
quality) ", Semi-insulating III-V material
Materials), pp255, 1986, etc.).

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】上述した2つの方法に
はスリップ・ラインの発生を抑制するという効果がある
が、一方では次のような問題点もある。
The above two methods have the effect of suppressing the occurrence of slip lines, but have the following problems.

【0011】上記図5に示すグラファイト治具21を用
いる方法には、グラファイト自身が赤外線を吸収するた
め、全体の熱容量が大きくなって余り速い加熱が行えな
いという問題がある。この場合には、図7に示すよう
に、加熱速度は速い方がRTA後のGaAs基板の電気的
特性がよい(中川等“GaAs n型層形成に及ぼす加熱速
度の効果",第36回応用物理学会,3p-V-3/III,1989)
ので、RTAを行うメリットが少なくなるのである。
The method using the graphite jig 21 shown in FIG. 5 has a problem in that the graphite itself absorbs infrared rays, so that the overall heat capacity becomes large and heating cannot be performed too quickly. In this case, as shown in FIG. 7, the faster the heating rate, the better the electrical characteristics of the GaAs substrate after RTA (Nakakawa et al., “Effect of heating rate on GaAs n-type layer formation”, 36th application. The Physical Society of Japan, 3p-V-3 / III, 1989)
Therefore, the merit of performing the RTA is reduced.

【0012】また、図6に示すようなドーナツ状のガー
ドリンク33を用いる方法は、熱の移動を定量的に理解
した上での方法ではなく定性的な理解に基づくスリップ
・ライン発生の解決法であるために再現性に乏しいので
ある。すなわち、最適なガードリングの材質や形状,Ga
As基板との位置関係,アニール条件との対応等の定量的
に明らかにしなければらない諸条件を再現性よく決定で
きないという問題がある。
Further, the method using a donut-shaped guard link 33 as shown in FIG. 6 is not a method based on a quantitative understanding of heat transfer but a solution for slip line generation based on a qualitative understanding. Therefore, reproducibility is poor. That is, the optimal guard ring material and shape, Ga
There is a problem that various conditions that must be quantitatively clarified, such as the positional relationship with the As substrate and the correspondence with the annealing conditions, cannot be determined with good reproducibility.

【0013】そこで、この発明の目的は、速い加熱速度
によるRTAを可能にする半導体基板熱処理用治具を提
供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a jig for heat treating a semiconductor substrate which enables RTA at a high heating rate.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第1の発明の半導体基板熱処理用治具は、半導体基
板を収納する函体と蓋から成り、RTAに用いられる半
導体基板熱処理用治具であって、上記函体および蓋をサ
ファイアで形成したことを特徴としている。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a jig for heat treatment of a semiconductor substrate comprising a box for accommodating a semiconductor substrate and a lid, the jig for heat treatment of a semiconductor substrate used for RTA. A tool, wherein the box and the lid are formed of sapphire.

【0015】また、第2の発明の半導体基板熱処理用治
具は、第1の発明の半導体基板熱処理用治具において、
上記函体における側壁を含む周辺部に単結晶半導体薄膜
を形成したことを特徴としている。
The jig for heat treating a semiconductor substrate of the second invention is the jig for heat treatment of a semiconductor substrate of the first invention,
A single crystal semiconductor thin film is formed on a peripheral portion including a side wall of the box.

【0016】[0016]

【作用】第1の発明では、半導体基板を収納する函体と
蓋から成る半導体基板熱処理用治具は、GaAsと大略同
じ熱的性質を有して赤外線を透過するサファイアで形成
されている。したがって、この半導体基板熱処理用治具
を用いてRTAを実施する場合には、半導体基板熱処理
用治具を透過した赤外線によって半導体基板が直接加熱
されて急速に昇温される。また、上記半導体基板として
GaAs基板を用いることによって半導体基板の周辺部の
熱的環境が大略同じになる。こうして、RTAがスリッ
プ・ラインの発生がなく容易に実施される。
According to the first aspect of the present invention, the semiconductor substrate heat treatment jig comprising a box for housing the semiconductor substrate and a lid is made of sapphire having substantially the same thermal properties as GaAs and transmitting infrared rays. Therefore, when RTA is performed using this jig for heat treatment of a semiconductor substrate, the semiconductor substrate is directly heated by infrared rays transmitted through the jig for heat treatment of a semiconductor substrate, and the temperature is rapidly raised. Further, by using a GaAs substrate as the semiconductor substrate, the thermal environment around the semiconductor substrate becomes substantially the same. In this way, RTA is easily implemented without the occurrence of slip lines.

【0017】また、第2の発明では、上記函体における
少なくとも側壁の上面に単結晶半導体薄膜が形成されて
いる。したがって、RTAを実施するに際して、この単
結晶半導体薄膜によって吸収された赤外線によって上記
側壁を含む周辺部が加熱されて、上記周辺部の厚さ方向
の温度分布がなくなる。こうして、半導体基板周辺の熱
的環境がより一層同じになり、更にスリップ・ラインの
発生が抑制される。
In the second invention, a single-crystal semiconductor thin film is formed on at least the upper surface of the side wall of the box. Therefore, when performing the RTA, the peripheral portion including the side wall is heated by the infrared ray absorbed by the single crystal semiconductor thin film, and the temperature distribution in the thickness direction of the peripheral portion disappears. In this way, the thermal environment around the semiconductor substrate becomes further the same, and the occurrence of slip lines is further suppressed.

【0018】[0018]

【実施例】以下、この発明を図示の実施例により詳細に
説明する。上述した従来の問題点から、GaAsのRTA
用治具の材質として必要な条件として、 1) 赤外線を透過すること 2) 熱的性質がGaAsと大略同じであること が上げられる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments. From the above-mentioned conventional problems, the RTA of GaAs
The necessary conditions for the material of the jig include: 1) transmission of infrared rays; and 2) thermal properties that are substantially the same as those of GaAs.

【0019】表1にGaAs,サファイア,SiO2(石英)お
よびSiの熱的性質を示す。また、図8にSiO2とサフ
ァイアとの光透過特性を示す。
Table 1 shows the thermal properties of GaAs, sapphire, SiO 2 (quartz) and Si. FIG. 8 shows the light transmission characteristics of SiO 2 and sapphire.

【表1】 [Table 1]

【0020】表1および図8から分かるように、サファ
イアは赤外線を大略石英ガラスなみに透過し、熱的性質
もGaAsと大略等しい。つまり、サファイアは上記Ga
AsのRTA用治具としての上記必要条件を満足してお
り、GaAsのRTA用治具の材料として優れていると言
える。そこで、本実施例においては、GaAsのRTA用
治具としてサファイアを用いるのである。
As can be seen from Table 1 and FIG. 8, sapphire transmits infrared rays almost as much as quartz glass and has thermal properties substantially equal to GaAs. In other words, sapphire is Ga
It satisfies the above-mentioned requirements for the RTA jig of As and can be said to be excellent as a material of the RTA jig of GaAs. Therefore, in this embodiment, sapphire is used as a jig for RTA of GaAs.

【0021】図1および図2は本実施例におけるサファ
イアで形成した半導体基板熱処理用治具(以下、単に治
具と言う)を示す図である。図1は上記治具における半
導体基板を収納する函体を示し、図2は上記治具におけ
る蓋を示す。
FIGS. 1 and 2 are views showing a jig for heat treatment of a semiconductor substrate (hereinafter, simply referred to as a jig) formed of sapphire in this embodiment. FIG. 1 shows a box for housing the semiconductor substrate in the jig, and FIG. 2 shows a lid in the jig.

【0022】上記函体は図1(a)の平面図および図1(b)
の断面図に示すように円形を成し、中央に半導体基板を
収納する室3を有している。また、室3を形成する幅d
を有する側壁4の上面には所定の間隔で複数の突起5,
5,…を設けている。上記蓋は図2(a)の平面図および図
2(b)の断面図に示すように円形を成し、周辺部には上
記突起5,5,…と同じ所定の間隔で複数の穴6,6,…を
設けている。この穴6.6.…は、蓋2で函体1を覆った
場合に函体1の突起5.5.…に嵌合して、治具を搬送す
る際に蓋2が函体1からずり落ちないようにする。
The box is shown in plan view in FIG. 1 (a) and in FIG. 1 (b).
Has a chamber 3 for accommodating a semiconductor substrate in the center as shown in the sectional view of FIG. Also, the width d for forming the chamber 3
The upper surface of the side wall 4 having a plurality of protrusions 5,
5, ... are provided. The lid has a circular shape as shown in the plan view of FIG. 2 (a) and the cross-sectional view of FIG. 2 (b), and has a plurality of holes 6 at its peripheral portion at the same predetermined intervals as the protrusions 5, 5,. , 6, ... are provided. When the cover 1 covers the box 1, the holes 6.6... Fit into the projections 5.5... Of the box 1. Avoid slipping.

【0023】上記治具はサファイアによって構成されて
いる。上述のようにサファイアは赤外線を透過するの
で、赤外線を吸収して昇温する(すなわち、赤外線によ
って直接加熱される)ことがない。したがって、この治
具の室3内にGaAs基板を収納して蓋2をかぶせた状態
で赤外線で加熱した場合には、収納されたGaAs基板の
みが赤外線を吸収して加熱されるのである。つまり、従
来のグラファイト治具の場合のように治具自信が昇温し
てから、治具からの熱伝導によって収納されているGa
As基板が昇温するのではなく、GaAs基板が先に昇温
するのである。
The jig is made of sapphire. As described above, since sapphire transmits infrared rays, it does not absorb infrared rays and rise in temperature (that is, it is not directly heated by infrared rays). Therefore, when the GaAs substrate is stored in the chamber 3 of the jig and heated by infrared rays with the lid 2 covered, only the stored GaAs substrate absorbs the infrared rays and is heated. In other words, after the temperature of the jig itself rises as in the case of the conventional graphite jig, the Ga stored by the heat conduction from the jig is removed.
The temperature of the GaAs substrate rises first, not the temperature of the As substrate.

【0024】このことは、少ない熱量でGaAs基板を急
速加熱できることを意味し、RTA後のGaAs基板の電
気的特性を高めることができるのである。
This means that the GaAs substrate can be rapidly heated with a small amount of heat, and the electrical characteristics of the GaAs substrate after RTA can be improved.

【0025】また、上記治具は、収納されたGaAs基板
が加熱されるに連れて、GaAs基板からの伝導熱で加熱
されて温度が上昇する。その際に、上述のようにGaAs
とサファイアとの熱的性質は大略等しいので、最終的に
はGaAs基板回りの熱的環境はGaAs基板と大略等しく
なるのである。したがって、スリップ・ラインや基板の
反りは生じないのである。
Further, as the stored GaAs substrate is heated, the jig is heated by conduction heat from the GaAs substrate, and the temperature rises. At that time, as described above, GaAs
Since sapphire and sapphire have substantially the same thermal properties, the thermal environment around the GaAs substrate eventually becomes substantially equal to that of the GaAs substrate. Therefore, no slip line or substrate warpage occurs.

【0026】上記構造を有する治具では赤外線を吸収す
るのはGaAs基板のみである。したがって、治具のうち
昇温するのは、収納されたGaAs基板の端面から放射さ
れる熱を受け易い函体1の側壁4が主である。そのため
に、上記側壁4の幅dの寸法が余りに大きい場合には、
側壁4の半径方向に温度分布が生じてGaAs基板面内に
温度不均一が生じてしまうのである。その場合には、G
aAs基板にスリップ・ラインが生じたり、ひどい場合に
は治具が割れたりする。このような事態を避けるために
は、上記側壁4の幅dを5mm以下にすればよい。
In the jig having the above structure, only the GaAs substrate absorbs infrared rays. Therefore, the temperature of the jig rises mainly on the side wall 4 of the box 1 which is easily susceptible to the heat radiated from the end face of the housed GaAs substrate. Therefore, when the dimension of the width d of the side wall 4 is too large,
The temperature distribution is generated in the radial direction of the side wall 4 and the temperature becomes non-uniform in the GaAs substrate surface. In that case, G
A slip line is generated on the aAs substrate, and in a severe case, the jig is broken. In order to avoid such a situation, the width d of the side wall 4 may be set to 5 mm or less.

【0027】このように、上記実施例においては、Ga
As基板を収納する室3とこの室3を形成する側壁4を
有する函体1とこの函体1を覆う蓋2とから成る半導体
基板熱処理用の治具を赤外線を透過するサファイアで形
成している。したがって、治具に収納されたGaAs基板
は治具を透過した赤外線によって治具に先立って加熱さ
れることになる。つまり、この治具を用いれば加熱速度
の速いRTAの実施が可能になるのである。また、上記
治具はGaAsと大略同じ熱的性質を有するサファイアで
形成している。したがって、治具に収納されたGaAs基
板の周辺の熱的環境を同じにすることができ、スリップ
・ラインの発生やGaAs基板の反りを防止できるのであ
る。
Thus, in the above embodiment, Ga
A jig for heat-treating a semiconductor substrate, comprising a box 1 having a chamber 3 for accommodating an As substrate, a box 1 having a side wall 4 forming the chamber 3 and a lid 2 covering the box 1, is formed of sapphire that transmits infrared rays. I have. Therefore, the GaAs substrate housed in the jig is heated by the infrared rays transmitted through the jig prior to the jig. That is, the use of this jig makes it possible to carry out RTA at a high heating rate. The jig is made of sapphire having substantially the same thermal properties as GaAs. Therefore, the thermal environment around the GaAs substrate housed in the jig can be made the same, and the occurrence of slip lines and the warpage of the GaAs substrate can be prevented.

【0028】上記実施例における治具は、上述のよう
に、函体1の側壁4の幅dが5mmより大きくなるとGa
As基板にスリップ・ラインが生じたり治具が割れたりす
る場合がある。そこで、本実施例における治具は上記問
題点を改良するものである。
As described above, when the width d of the side wall 4 of the box 1 is larger than 5 mm, the jig in the above embodiment is Ga.
A slip line may be generated on the As substrate or the jig may be broken. Therefore, the jig in the present embodiment improves the above-mentioned problem.

【0029】図3(a)は本実施例に係る治具の函体11
の断面図である。この函体11は基本的には上記実施例
における函体1の側壁4の上面に単結晶半導体薄膜を形
成した構造を有している。すなわち、函体11の中央に
はGaAs基板を収納する室13を有し、室3を形成する
側壁14の上面には単結晶Si薄膜17を成長してい
る。そして、この単結晶Si薄膜17上には所定の間隔
で複数の突起15,15,…を設けている。
FIG. 3A shows a jig box 11 of the jig according to the present embodiment.
FIG. This box 11 basically has a structure in which a single crystal semiconductor thin film is formed on the upper surface of the side wall 4 of the box 1 in the above embodiment. That is, a chamber 13 for accommodating a GaAs substrate is provided at the center of the box 11, and a single-crystal Si thin film 17 is grown on the upper surface of the side wall 14 forming the chamber 3. On the single crystal Si thin film 17, a plurality of projections 15, 15,... Are provided at predetermined intervals.

【0030】尚、上記単結晶Si薄膜17は所謂シリコ
ン・オン・サファイア(SOS)技術等によって形成され
る。詳しくは、サファイア基板全面に単結晶Siを成長
した後に、レジストマスクとCF4系ガスによるドライ
エッチングによって不必要な部分のSiを除去すること
によって形成する。
The single crystal Si thin film 17 is formed by a so-called silicon-on-sapphire (SOS) technique or the like. Specifically, after the single crystal Si is grown on the entire surface of the sapphire substrate, unnecessary portions of Si are removed by dry etching using a resist mask and a CF 4 -based gas.

【0031】図3(b)は、上記治具によって半導体基板
にRTAを行っている際の断面図である。この場合に
は、函体11の側壁14上の単結晶Si薄膜17がサフ
ァイアの蓋12を透過してくる赤外線を吸収して発熱す
る。したがって、上記実施例のように側壁14に半径方
向の温度分布が生じることはなく、さらにGaAs基板1
8周辺の熱的環境を同じにできる。その結果、本実施例
における治具の側壁14の幅を5mm以上にすることが可
能になり、治具の寸法的な規制が少なくなる。また、上
記SOS技術によって単結晶Si薄膜17を形成する際
に、単結晶Siにキャリアを供給し得る不純物(B(ホウ
素),P(リン),As(ヒ素)等)を任意の濃度でドーピング
してもよい。こうした場合には、フリーキャリアの光吸
収による昇温も加味されてGaAs基板はより高速に加熱
されるために、より高速のRTAにも対応可能になる。
FIG. 3B is a cross-sectional view when RTA is performed on the semiconductor substrate by the jig. In this case, the single-crystal Si thin film 17 on the side wall 14 of the case 11 absorbs infrared rays transmitted through the sapphire lid 12 and generates heat. Therefore, unlike the above embodiment, the temperature distribution in the radial direction does not occur on the side wall 14 and the GaAs substrate 1
8 The same thermal environment can be used. As a result, the width of the side wall 14 of the jig in this embodiment can be made 5 mm or more, and the dimensional restriction of the jig is reduced. When the single crystal Si thin film 17 is formed by the SOS technique, impurities (B (boron), P (phosphorus), As (arsenic), etc.) that can supply carriers to the single crystal Si are doped at an arbitrary concentration. May be. In such a case, the GaAs substrate is heated at a higher speed in consideration of the temperature rise due to the light absorption of the free carriers, so that it is possible to cope with a higher-speed RTA.

【0032】また、他の実施例においては、図4に示す
ように、図3(a)に示す上記実施例の治具の函体11の
底面周辺にも単結晶半導体薄膜19を成長する。こうす
ることによって、側壁14の深さ方向の温度分布も小さ
くできるのである。さらに、他の実施例においては、図
3(a)あるいは図4における単結晶Si薄膜17,19上
にGaAs薄膜を成長させる。この治具によれば函体の室
の周囲をGaAsで取り囲むことになる。したがって、収
納される半導体基板がGaAs基板である場合には、Ga
As基板の周辺がGaAsで囲まれることになり、更に一
層熱的環境が同じになる。したがって、本実施例によれ
ばGaAs基板をRTAする際に最も適した治具を提供す
ることができる。
In another embodiment, as shown in FIG. 4, a single-crystal semiconductor thin film 19 is also grown around the bottom surface of the box 11 of the jig of the embodiment shown in FIG. By doing so, the temperature distribution in the depth direction of the side wall 14 can be reduced. Further, in another embodiment, a GaAs thin film is grown on the single-crystal Si thin films 17 and 19 in FIG. According to this jig, the periphery of the box chamber is surrounded by GaAs. Therefore, when the semiconductor substrate to be housed is a GaAs substrate, Ga
The periphery of the As substrate will be surrounded by GaAs, and the thermal environment will be the same. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to provide a jig most suitable for performing the RTA on the GaAs substrate.

【0033】上記各実施例においては、上記治具によっ
て加熱する半導体基板としてGaAs基板を上げている
が、他の半導体基板を加熱しても何等差し支えない。但
し、熱的性質がサファイアに近い半導体基板ほど、スリ
ップ・ラインの発生や基板の反りを防止する効果が発揮
できることが言うまでもない。
In each of the above embodiments, the GaAs substrate is used as the semiconductor substrate to be heated by the jig. However, it does not matter if another semiconductor substrate is heated. However, it goes without saying that a semiconductor substrate having thermal properties closer to sapphire can exhibit the effect of preventing the generation of slip lines and the warpage of the substrate.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上より明らかなように、第1の発明の
半導体基板熱処理用治具は、この半導体基板熱処理用治
具を構成する函体と蓋をサファイアで形成したので、赤
外線ランプからの赤外線を吸収することなく透過する。
したがって、上記函体内に収納された半導体基板が上記
赤外線ランプからの赤外線によって直接加熱される。す
なわち、この発明によれば、速い加熱速度によるRTA
が可能になる。また、上記サファイアはGaAsと大略同
じ熱的性質を有するので、上記RTA対象の半導体基板
としてGaAs基板を用いた場合に半導体基板の熱的環境
を大略同じにでき、スリップ・ラインの発生を抑制でき
る。
As is apparent from the above description, the jig for heat treating a semiconductor substrate of the first invention has a housing and a lid which constitute the jig for heat treatment of a semiconductor substrate formed of sapphire. Transmit without absorbing infrared rays.
Therefore, the semiconductor substrate housed in the box is directly heated by the infrared rays from the infrared lamp. That is, according to the present invention, RTA with a high heating rate
Becomes possible. Further, since the sapphire has substantially the same thermal properties as GaAs, when a GaAs substrate is used as the semiconductor substrate for the RTA, the thermal environment of the semiconductor substrate can be made substantially the same, and the generation of slip lines can be suppressed. .

【0035】また、第2の発明の半導体基板熱処理用治
具は、上記函体の側壁を含む周辺部に単結晶半導体膜を
形成したので、この単結晶半導体膜が赤外線ランプから
の赤外線を吸収して昇温して上記周辺部の幅方向の温度
分布を無くすことができる。したがって、この発明によ
れば、更に半導体基板の熱的環境を同じにしてスリップ
・ラインの発生をより抑制できる。
In the jig for heat treatment of a semiconductor substrate according to the second aspect of the present invention, since the single crystal semiconductor film is formed on the peripheral portion including the side wall of the box, the single crystal semiconductor film absorbs infrared rays from an infrared lamp. As a result, the temperature distribution in the width direction of the peripheral portion can be eliminated. Therefore, according to the present invention, it is possible to further suppress the occurrence of slip lines by making the thermal environment of the semiconductor substrate the same.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の半導体基板熱処理用治具における一
実施例の函体を示す図である。
FIG. 1 is a view showing a box of one embodiment of a jig for heat treating a semiconductor substrate of the present invention.

【図2】図1の函体を覆う蓋を示す図である。FIG. 2 is a view showing a lid that covers the box of FIG. 1;

【図3】図1および図2とは異なる実施例の説明図であ
る。
FIG. 3 is an explanatory diagram of an embodiment different from FIGS. 1 and 2;

【図4】図1,図2および図3とは異なる実施例の函体
の断面図である。
FIG. 4 is a sectional view of a box of an embodiment different from FIGS. 1, 2 and 3;

【図5】グラファイト治具を用いたRTAの説明図であ
る。
FIG. 5 is an explanatory view of RTA using a graphite jig.

【図6】ドーナツ状のガードリンクを用いたRTAの説
明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram of an RTA using a donut-shaped guard link.

【図7】GaAs n型層の電気的特性に対する加熱速度
の影響を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing the influence of the heating rate on the electrical characteristics of the GaAs n-type layer.

【図8】サファイアとSiO2の光透過特性を示す図であ
る。
FIG. 8 is a diagram showing light transmission characteristics of sapphire and SiO 2 .

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,11…函体、 2,12…蓋、
3,13…室、 4,14…側
壁、17,19…単結晶Si薄膜。
1,11 ... box, 2,12 ... lid,
3,13 chamber, 4,14 side wall, 17,19 single crystal Si thin film.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 21/26 Q ──────────────────────────────────────────────────の Continued on front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI H01L 21/26 Q

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体基板を収納する函体と蓋から成
り、赤外線ランプを用いた短時間アニール法に用いられ
る半導体基板熱処理用治具であって、 上記函体および蓋をサファイアで形成したことを特徴と
する半導体基板熱処理用治具。
1. A jig for heat treatment of a semiconductor substrate, comprising a box for accommodating a semiconductor substrate and a lid and used in a short-time annealing method using an infrared lamp, wherein the box and the lid are formed of sapphire. A jig for heat treating a semiconductor substrate.
【請求項2】 請求項1に記載の半導体基板熱処理用治
具において、 上記函体における側壁を含む周辺部に単結晶半導体薄膜
を形成したことを特徴とする半導体基板熱処理用治具。
2. The jig for heat treatment of a semiconductor substrate according to claim 1, wherein a single crystal semiconductor thin film is formed on a peripheral portion of the box including a side wall.
JP4454692A 1992-03-02 1992-03-02 Jig for heat treatment of semiconductor substrate Expired - Fee Related JP2758770B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4454692A JP2758770B2 (en) 1992-03-02 1992-03-02 Jig for heat treatment of semiconductor substrate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4454692A JP2758770B2 (en) 1992-03-02 1992-03-02 Jig for heat treatment of semiconductor substrate

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH05243171A JPH05243171A (en) 1993-09-21
JP2758770B2 true JP2758770B2 (en) 1998-05-28

Family

ID=12694502

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4454692A Expired - Fee Related JP2758770B2 (en) 1992-03-02 1992-03-02 Jig for heat treatment of semiconductor substrate

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2758770B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69103532T2 (en) * 1990-10-15 1995-01-05 Henkel Corp PRE-TREATMENT FOR ZINC AND ZINC ALLOYS BEFORE CHROMATION.
CN101061578A (en) 2004-10-19 2007-10-24 佳能安内华股份有限公司 Substrate supporting/transferring tray
EP2360720A1 (en) * 2010-02-23 2011-08-24 Saint-Gobain Glass France Device for positioning at least two objects, assemblies in particular multi-layer body assemblies, assembly for processing, in particular selenization, of objects, method for positioning at least two objects
EP2609617B1 (en) * 2010-08-27 2020-07-15 (CNBM) Bengbu Design & Research Institute for Glass Industry Co., Ltd. Device and method for heat-treating a plurality of multi-layer bodies

Also Published As

Publication number Publication date
JPH05243171A (en) 1993-09-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4617066A (en) Process of making semiconductors having shallow, hyperabrupt doped regions by implantation and two step annealing
US4659392A (en) Selective area double epitaxial process for fabricating silicon-on-insulator structures for use with MOS devices and integrated circuits
US4220483A (en) Method of increasing the gettering effect in the bulk of semiconductor bodies utilizing a preliminary thermal annealing step
US5011794A (en) Procedure for rapid thermal annealing of implanted semiconductors
US5336641A (en) Rapid thermal annealing using thermally conductive overcoat
US3142596A (en) Epitaxial deposition onto semiconductor wafers through an interaction between the wafers and the support material
WO2010061619A1 (en) Method for producing semiconductor substrate, semiconductor substrate, method for manufacturing electronic device, and reaction apparatus
JPS58223320A (en) Diffusing method for impurity
US4417347A (en) Semiconductor processor incorporating blackbody radiation source with constant planar energy flux
JPH09237789A (en) Shielding body as well as apparatus and method for heat treatment
JP2758770B2 (en) Jig for heat treatment of semiconductor substrate
US5219798A (en) Method of heating a semiconductor substrate capable of preventing defects in crystal from occurring
JP2004063863A (en) Method for manufacturing semiconductor device
US4486652A (en) Blackbody radiation source with constant planar energy flux
JPH08316164A (en) Manufacture of semiconductor element
JPH02253622A (en) Manufacture of silicon carbide semiconductor device
JPS6037122A (en) Annealing method of semiconductor substrate
JP2778068B2 (en) Heat treatment method for semiconductor device
US4421479A (en) Process for treating a semiconductor material by blackbody radiation source with constant planar energy flux
US4433246A (en) Blackbody radiation source for producing constant planar energy flux
JP2841438B2 (en) Short-time heat treatment method
JPH025295B2 (en)
JPH02185037A (en) Short-time thermal treatment equipment
JPH04334018A (en) Heat treatment device
JPH04275417A (en) Heat-treatment equipment

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees