JP3550967B2 - 炭化けい素基板の熱処理方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、炭化けい素基板（以下ＳｉＣと記す）を用いた半導体装置の製造工程における熱処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体基板の表面層に、反対の導電型の領域や、接触用の高濃度領域の形成するため、不純物イオンを注入し、高温熱処理して、注入した不純物を活性化し、結晶性を再び向上させる工程が頻繁におこなわれる。シリコン半導体装置の場合は、その熱処理温度は、８００〜１２５０℃程度である。
【０００３】
ＳｉＣ半導体においても、同じような目的で、不純物イオンの注入と、高温熱処理工程がおこなわれる。一般に、ＳｉＣ基板作製時の基板温度は、１４００℃前後である。不純物イオン注入後の熱処理温度としては、必然的に同程度かそれ以上の温度が要求され、約１２００〜１８００℃である。［ 例えば、Ｋｉｍｏｔｏ，Ｔ． 他Ｊ． Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｖｏｌ．２５，８７９，（１９９６） 参照］
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような高い温度領域においては、ＳｉＣ母体中からシリコン（以下Ｓｉと記す）が蒸発するために炭素（以下Ｃと記す）が残留してＣ−Ｃ結合を生じ、その結果ＳｉＣ表面が黒化する。
このような表面の変質が起きると、特にＭＯＳ型半導体装置のための良好な半導体−絶縁膜界面とならない、或いは、電極形成時に良好な接触が得られない等の問題を生じる。
【０００５】
従来の黒化防止方法の一例を図５、６に示す。
Ｓｉの蒸発を防止しようとするＳｉＣ基板３の表面に対し、別のＳｉＣカバー板１２を密着させる［図６］。この両者を加熱炉に入れ、熱処理をおこなう。
この方法により、密着面間はＳｉで満たされるため、Ｓｉの蒸発を抑制し、ＳｉＣ表面の黒化を防止できる。
【０００６】
同様な方法は、例えば特開平７−７００９号公報において、砒化ガリウム（ＧａＡｓ）基板上に、砒素（Ａｓ）をイオン注入したＳｉウェハを重ねた例が開示されている。
しかし、図６のような基板同士を重ねる方法では、ＳｉＣ基板３と、ＳｉＣカバー板１２との密着性が不安定なため、両者の間に不純物ガスの侵入が起こったり、或いはＳｉＣ基板３とＳｉＣカバー板１２とがずれたりしてＳｉの蒸発防止が不十分になるという問題点があった。ＳｉＣ基板３とＳｉＣカバー板１２とがずれると、温度分布の均一化を妨げることにもなる。
【０００７】
この発明の目的は、ＳｉＣ基板の黒化を引き起こさず、安定した表面の得られる熱処理方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するため本発明は、炭化けい素基板へのイオン注入後の熱処理工程において、密閉される容器内に炭化けい素基板を入れて熱処理するものとする。
そのようにすれば、密閉容器内にＳｉの蒸気が充満するので、ＳｉＣ基板表面からのＳｉの蒸発が抑制される。
【０００９】
そして、特に、容器内にＳｉの蒸気を満たすためＳｉ片を置くものとする。
そのようにすれば、Ｓｉ片からＳｉの蒸気が供給されるので、ＳｉＣ基板表面からのＳｉの蒸発は殆ど起こらない。
更に、少なくとも容器内面が炭化けい素からなるものとする。
そのようにすれば、ＳｉＣ基板表面からのＳｉの蒸発が抑制されるだけでなく、他の不純物の混入を避けることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明は、密閉容器内でＳｉの飽和状態をつくり、その容器内でＳｉＣ基板の熱処理をおこない、ＳｉＣ基板表面の黒化を防止するものである。以下図面を参照しながら具体的な方法について説明する。
［実施例１］
図２は、本発明第一の方法の説明図、図５は加熱方法の説明図である。
【００１１】
２はＳｉＣ製のＳｉＣ容器であり、１はＳｉＣ製のＳｉＣ蓋である。熱処理するＳｉＣ基板３をＳｉＣ容器２に入れ、ＳｉＣ蓋１を閉じて密閉状態をつくる。
このＳｉＣ容器２を加熱炉のステージ１１上に置いて、熱処理をおこなう［図５］。加熱雰囲気としては、アルゴンまたは真空とする。
ＳｉＣ容器２の内部は、ＳｉＣ容器２およびＳｉＣ蓋１の内面から蒸発するＳｉ蒸気で満たされるので、ＳｉＣ容器２およびＳｉＣ蓋１の内面の面積に比べ、ＳｉＣ基板３の面積が小さければ、ＳｉＣ基板３の黒化は生じない。
【００１２】
ＳｉＣ容器２の代わりに、アルミナ等の密閉容器を使用することもできるが、高温熱処理時の不純物の混入等を避けるためには、ＳｉＣ製の容器が良い。ＳｉＣ容器２は、グラファイトの型に５〜２０μｍのＳｉＣをＣＶＤで析出させ、グラファイトの型を除去するような方法で作った部品を組み合わせ、簡単に作製することができる。
【００１３】
炭化けい素を内張りしたグラファイト製の容器として、誘導加熱により加熱することもできる。
［実施例２］
図１は、本発明第二の方法の説明図である。
これは、図２と同様に、ＳｉＣ製の蓋１およびＳｉＣ製の台付き容器４とで密閉状態をつくり、その中にＳｉＣ基板３とＳｉ片５を入れたものである。
【００１４】
ＳｉＣ容器２の内部は、Ｓｉ片５から蒸発するＳｉ蒸気で満たされる。
実際に、内径６０ｍｍ、高さ１０ｍｍ、肉厚約１０μｍのＳｉＣ容器を作り、１８００℃、３０分間の熱処理をおこなったところ、ＳｉＣ容器の外に置いたＳｉＣ基板では表面に黒化が起きたのに対し、ＳｉＣ容器内の基板には黒化は見られなかった。Ｓｉ片５としては、Ｓｉウェハの破片を用いたが、僅かな量で十分であった。
【００１５】
［実施例３］
図３は、本発明第三の方法の説明図である。
大きなＳｉＣ容器６の中に、Ｓｉ片５を入れる凹部を設けたＳｉＣ試料台７を多数設け、その試料台７上にＳｉＣ基板３を載せる。
一度に多数のＳｉＣ基板の熱処理が可能であり、量産性を高めることができる。
【００１６】
［実施例４］
図４は、図３と同様の効果を持たせた本発明第四の方法の説明図である。図３との相違は、多数設けたＳｉの供給源を一か所に集約した点である。ＳｉＣ試料台８の形状は、平坦なものでよく、その上にＳｉＣ基板３を載せる。ＳｉＣ容器６中に、Ｓｉ片５を多数入れた皿９を置けば、ＳｉＣ製容器６内は、Ｓｉの蒸気で満たされ、ＳｉＣ基板３の処理実条件は同じになる。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、炭化けい素基板とシリコン片を入れて熱処理することにより、熱処理の際にＳｉが蒸発して容器内がＳｉ雰囲気になるため、Ｓｉの飽和状態が実現できる。これにより、ＳｉＣ基板からのＳｉの蒸発が抑制されるので、ＳｉＣ基板表面が黒化することがなくなる。しかも、従来のような密着面の不安定性が解消され、温度分布が均一化されるという効果もある。特にＳｉＣ製の容器を用いることによって、不純物の混入が避けられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明第二の方法の説明図
【図２】本発明第一の方法の説明図
【図３】本発明第三の方法の説明図
【図４】本発明第四の方法の説明図
【図５】加熱炉の説明図
【図６】従来の方法の説明図
【符号の説明】
１ 蓋
２ ＳｉＣ容器
３ ＳｉＣ基板
４ 台付き容器
５ Ｓｉ片
６ 大きなＳｉＣ容器
７ ＳｉＣ試料台
８ ＳｉＣ試料台
９ 皿
１１ ステージ
１２ ＳｉＣカバー板

Claims (2)

1. 炭化けい素基板へのイオン注入後の熱処理工程において、密閉される容器内に炭化けい素基板とシリコン片を入れて熱処理することを特徴とする炭化けい素基板の熱処理方法。
2. 少なくとも容器内面が炭化けい素からなることを特徴とする請求項１に記載の炭化けい素基板の熱処理方法。

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