JPH0228326A - 半導体の熱処理方法 - Google Patents
半導体の熱処理方法Info
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- JPH0228326A JPH0228326A JP17972488A JP17972488A JPH0228326A JP H0228326 A JPH0228326 A JP H0228326A JP 17972488 A JP17972488 A JP 17972488A JP 17972488 A JP17972488 A JP 17972488A JP H0228326 A JPH0228326 A JP H0228326A
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Landscapes
- Semiconductor Lasers (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】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、不純物が拡散された半導体の熱処理方法に
関するものである。
関するものである。
Ｚｎ、Ｓｔなどの元素をＧａＡｓなどの化合物半導体に
拡散する技術は光デバイスや電子デバイスを製造する上
で重要である。また、拡散後に行う゛°ドライブイン′
°工程（熱処理工程とも呼ぶ）は、拡散領域の不純物分
布を最適値に変化させたり、不純物濃度を下げたりして
デバイスの特性を向上させるために非常に重要な技術で
ある。
拡散する技術は光デバイスや電子デバイスを製造する上
で重要である。また、拡散後に行う゛°ドライブイン′
°工程（熱処理工程とも呼ぶ）は、拡散領域の不純物分
布を最適値に変化させたり、不純物濃度を下げたりして
デバイスの特性を向上させるために非常に重要な技術で
ある。
第３図は従来の熱処理工程を示す模式図である。Ｚｎな
どの不純物が拡散されたＧａＡｓ基板１をＡｓ元素３０
２とともに石英管３０１内にセットし、およそ１０−６
Ｔｏｒｒの真空まで排気する。
どの不純物が拡散されたＧａＡｓ基板１をＡｓ元素３０
２とともに石英管３０１内にセットし、およそ１０−６
Ｔｏｒｒの真空まで排気する。
排気しながら酸素・水素バーナなどにより石英管３０１
を溶解封止する。通常、この溶解封止は熟練した作業者
による手作業で行われる。溶解封止された石英管３０１
は、例えば９３０℃・３時間の熱処理を受ける。石英管
３０１の中に入れられたＡｓ元素３０２は、高温では分
解し石英管３０１内をＡｓ雰囲気とじＧａＡＳ基板１の
熱解離を防止する働きをする。
を溶解封止する。通常、この溶解封止は熟練した作業者
による手作業で行われる。溶解封止された石英管３０１
は、例えば９３０℃・３時間の熱処理を受ける。石英管
３０１の中に入れられたＡｓ元素３０２は、高温では分
解し石英管３０１内をＡｓ雰囲気とじＧａＡＳ基板１の
熱解離を防止する働きをする。
第４図はいわゆる開管法と呼ばれる従来例を示す模式図
である。Ｚｎなどの不純物が拡散されたＧａＡｓ基板１
表面に熱解離防止用にＳｉＮなどの誘電体膜１０４を形
成した後、８００〜９００℃の熱処理炉２で水素、窒素
あるいはアルシン雰囲気で熱処理を行う。
である。Ｚｎなどの不純物が拡散されたＧａＡｓ基板１
表面に熱解離防止用にＳｉＮなどの誘電体膜１０４を形
成した後、８００〜９００℃の熱処理炉２で水素、窒素
あるいはアルシン雰囲気で熱処理を行う。
しかしながら、上記第３図に示した従来例では、石英管
３０１の溶解封止が容易にはできない。特にＧａＡｓ基
板１の直径が２インチや３インチと大きくなると溶解封
止は極端に難しくなる。また、熱処理後、石英管３０１
を常温に戻すとき石英管３０１内の雰囲気物（Ａｓや、
ＡｓとＧａの混合物など）がＧａＡｓ基板１上に堆積し
、基板表面を著しく汚染するなどの問題点もあった。こ
の堆積汚染物質はＧａＡｓ基板１に強固に付着しており
、エツチングなどの手段を用いても容易には除去できな
いことが発明者らの実験で明らかになっている。
３０１の溶解封止が容易にはできない。特にＧａＡｓ基
板１の直径が２インチや３インチと大きくなると溶解封
止は極端に難しくなる。また、熱処理後、石英管３０１
を常温に戻すとき石英管３０１内の雰囲気物（Ａｓや、
ＡｓとＧａの混合物など）がＧａＡｓ基板１上に堆積し
、基板表面を著しく汚染するなどの問題点もあった。こ
の堆積汚染物質はＧａＡｓ基板１に強固に付着しており
、エツチングなどの手段を用いても容易には除去できな
いことが発明者らの実験で明らかになっている。
一方、第４図に示した開管法は、石英管３０１の溶解封
止工程が無く作業は容易であるが、誘電体膜１０４のみ
ではＧａＡｓ基板１の熱解離防止が十分でなく、しばし
ばＧａＡｓ基板１の熱解離がみとめられた。熱解離を防
ぐためアルシンを流し、Ａｓの分圧を高めることも開管
法ではよく併用されるが、アルシンは猛毒であり、この
開管による方法にはＡｓの除外装置が不可欠となり、装
置全体が大規模になる等の問題点があった。
止工程が無く作業は容易であるが、誘電体膜１０４のみ
ではＧａＡｓ基板１の熱解離防止が十分でなく、しばし
ばＧａＡｓ基板１の熱解離がみとめられた。熱解離を防
ぐためアルシンを流し、Ａｓの分圧を高めることも開管
法ではよく併用されるが、アルシンは猛毒であり、この
開管による方法にはＡｓの除外装置が不可欠となり、装
置全体が大規模になる等の問題点があった。
この発明は、上記のような問題点を解決するためになさ
れたもので、半導体基板の熱解離をなくし容易に熱処理
できる方法を提供することを目的とする。
れたもので、半導体基板の熱解離をなくし容易に熱処理
できる方法を提供することを目的とする。
この発明に係る半導体の熱処理方法は、化合物半導体を
構成する元素の内、蒸気圧の高い元素を含む誘電体膜で
化合物半導体を被覆し、この誘電体膜を蒸気圧の高い元
素を含まない誘電体膜により被覆した後、熱処理するも
のである。
構成する元素の内、蒸気圧の高い元素を含む誘電体膜で
化合物半導体を被覆し、この誘電体膜を蒸気圧の高い元
素を含まない誘電体膜により被覆した後、熱処理するも
のである。
この発明による半導体の熱処理方法においては、蒸気圧
の高い元素を含む誘電体は、半導体基板に蒸気圧の高い
元素の分圧を供給し熱解離を防止する。また、この誘電
体膜の上に形成された蒸気圧の高い元素を含まない誘電
体膜は、蒸気圧の高い元素が雰囲気中に飛散するのを防
ぐ働きをする。
の高い元素を含む誘電体は、半導体基板に蒸気圧の高い
元素の分圧を供給し熱解離を防止する。また、この誘電
体膜の上に形成された蒸気圧の高い元素を含まない誘電
体膜は、蒸気圧の高い元素が雰囲気中に飛散するのを防
ぐ働きをする。
以下、この発明の一実施例を図面について説明する。
第１図（ａ）〜（Ｃ）はこの発明の半導体の熱処理方法
の一実施例を説明するための模式図である。第１図にお
いて、１はＺｎが拡散されたＧａＡｓ基板、１０１はｎ
−ＧａＡｓ、１０２は選択的に行われたＺｎ拡散領域、
１０３は前記ＧａＡｓ基板１の表面に形成されたＡｓド
ープされた５ｉ０２膜、１０４はコ（７） Ｓ ｉ Ｏ
２膜１０３を覆うように形成されたＳｉＮ膜である。
の一実施例を説明するための模式図である。第１図にお
いて、１はＺｎが拡散されたＧａＡｓ基板、１０１はｎ
−ＧａＡｓ、１０２は選択的に行われたＺｎ拡散領域、
１０３は前記ＧａＡｓ基板１の表面に形成されたＡｓド
ープされた５ｉ０２膜、１０４はコ（７） Ｓ ｉ Ｏ
２膜１０３を覆うように形成されたＳｉＮ膜である。
通常用いられる選択拡散技術によりＺｎが拡散されたＧ
ａＡｓ基板１の表面上は、熱ＣＶＤ法あるいはＡｓ原子
を含む液状のＳｉ化合物をスピンナで塗布した後、２０
０〜３００℃の低い温度で加熱してＡｓドープされた５
ｉｎ２膜１０３を形成する。膜厚には特別な制限条件は
ないが、例えば１０００オングストロームが適当である
。次に、このＳ ｉ Ｏ２膜１０３上にプラズマＣＶＤ
法あるいはスパッタ法などにより、やはり１０００オン
グストローム程度のＳｉＮ膜１０４を形成する。このＳ
ｉＮ膜１０４は他の誘電体膜、例えばスパッタによるア
ルミナあるいは５ｉｎ２膜等でもよい。続いて、この２
重の保護膜を有したＧａＡｓ基板１を開管方式の熱処理
炉２に入れ所定の温度時間で（例えば８００℃、４時間
）熱処理を行う。熱処理時のτ囲気ガスはアルシンであ
る必要はなく、窒素、水素あるいは両者の混合ガスでも
よい。
ａＡｓ基板１の表面上は、熱ＣＶＤ法あるいはＡｓ原子
を含む液状のＳｉ化合物をスピンナで塗布した後、２０
０〜３００℃の低い温度で加熱してＡｓドープされた５
ｉｎ２膜１０３を形成する。膜厚には特別な制限条件は
ないが、例えば１０００オングストロームが適当である
。次に、このＳ ｉ Ｏ２膜１０３上にプラズマＣＶＤ
法あるいはスパッタ法などにより、やはり１０００オン
グストローム程度のＳｉＮ膜１０４を形成する。このＳ
ｉＮ膜１０４は他の誘電体膜、例えばスパッタによるア
ルミナあるいは５ｉｎ２膜等でもよい。続いて、この２
重の保護膜を有したＧａＡｓ基板１を開管方式の熱処理
炉２に入れ所定の温度時間で（例えば８００℃、４時間
）熱処理を行う。熱処理時のτ囲気ガスはアルシンであ
る必要はなく、窒素、水素あるいは両者の混合ガスでも
よい。
熱処理時の高温時では、ＡｓドープされたＳｉＯ２膜１
０３からＧａＡｓ基板１に絶えずＡｓが供給され、Ａｓ
がＧａＡｓ基板１から解離して抜けることはない。Ｓｉ
Ｏ□膜１０膜上０３上Ｎ膜１０４はＡｓドープされた５
ｉｎ２膜１０３からのＡｓ元素の雰囲気中への飛散を防
止し、有効にＡｓ圧をＧａＡｓ基板１に加える働きをす
る。また、雰囲気中へのＡｓの飛散が無いため、この方
法では熱処理炉２に除害装置を設ける必要がなく、装置
の構成が簡単になり設備費の低減にも有効である。
０３からＧａＡｓ基板１に絶えずＡｓが供給され、Ａｓ
がＧａＡｓ基板１から解離して抜けることはない。Ｓｉ
Ｏ□膜１０膜上０３上Ｎ膜１０４はＡｓドープされた５
ｉｎ２膜１０３からのＡｓ元素の雰囲気中への飛散を防
止し、有効にＡｓ圧をＧａＡｓ基板１に加える働きをす
る。また、雰囲気中へのＡｓの飛散が無いため、この方
法では熱処理炉２に除害装置を設ける必要がなく、装置
の構成が簡単になり設備費の低減にも有効である。
不純物として拡散されたＺｎについても２重の保護膜が
設けられていることになり、Ｚｎの雰囲気中への飛散が
なく比較的低温（従来は９５０℃程度、この発明ではそ
れより１５０℃低い８００℃でよい）でＺｎのドライブ
インが可能となり、高温下で発生するＧａＡｓ基板１の
ＧａＡｓの熱変成も防ぐことができる。
設けられていることになり、Ｚｎの雰囲気中への飛散が
なく比較的低温（従来は９５０℃程度、この発明ではそ
れより１５０℃低い８００℃でよい）でＺｎのドライブ
インが可能となり、高温下で発生するＧａＡｓ基板１の
ＧａＡｓの熱変成も防ぐことができる。
次に、この発明の熱処理方法を用いた半導体レーザの製
造方法について、Ｔ Ｊ Ｓ （Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ
Ｊｕｎｃｔｉｏｎ ５ｔｒｉｐｅ）レーザを例にし、第
２図（ａ）〜（ｄ）について説明する。ＴＪＳレーザは
Ｐ。
造方法について、Ｔ Ｊ Ｓ （Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ
Ｊｕｎｃｔｉｏｎ ５ｔｒｉｐｅ）レーザを例にし、第
２図（ａ）〜（ｄ）について説明する。ＴＪＳレーザは
Ｐ。
Ｎ両電極が同一平面内にあり、電子素子との集積に適し
たレーザとしてよく知られている。このレーザは半絶縁
性ＧａＡｓ基板の上にｎ形の二重へテロ構造を形成し、
二重へテロ構造の一部分を前記基板に達するようにＺｎ
の２段階の拡散によりｐ形に反転させ活性領域を形成し
ている。活性層とクラッド層のビルトインポテンシャル
の差によって電流が効率よく活性層に閉じ込められるた
め２０ｍＡ程度のしきい値電流が達成されている。
たレーザとしてよく知られている。このレーザは半絶縁
性ＧａＡｓ基板の上にｎ形の二重へテロ構造を形成し、
二重へテロ構造の一部分を前記基板に達するようにＺｎ
の２段階の拡散によりｐ形に反転させ活性領域を形成し
ている。活性層とクラッド層のビルトインポテンシャル
の差によって電流が効率よく活性層に閉じ込められるた
め２０ｍＡ程度のしきい値電流が達成されている。
第２図において、４はエピタキシャル成長ウェハを示し
、半絶縁性ＧａＡｓ基板２０１上に液相成長法（ＬＰＥ
）、分子線成長法（ＭＢＥ）あるいは有機金属気相成長
法（ＭＯＣＶＤ）によって順次ｎ−ＡｊＺＧａＡｓクラ
ッド層２０２、ｎ−ＧａＡｓ活性層２０３およびｎ−Ａ
ｊ２ＧａＡｓクラッド層２０４を成長する（第２図（ａ
））。半絶縁性ＧａＡｓ基板２０１の一部をｐ形に変換
するために、例えば窒化膜を選択拡散マスクとして（図
示せず）固相拡散法などにより６５０℃でＺｎを半絶縁
性ＧａＡＳ基板２０１に達するまで拡散する（第２図（
ｂ））。次に、ＴＪＳレーザにとって不可欠であるｐ領
域２０５を形成するために、この発明の熱処理方法を適
用する。
、半絶縁性ＧａＡｓ基板２０１上に液相成長法（ＬＰＥ
）、分子線成長法（ＭＢＥ）あるいは有機金属気相成長
法（ＭＯＣＶＤ）によって順次ｎ−ＡｊＺＧａＡｓクラ
ッド層２０２、ｎ−ＧａＡｓ活性層２０３およびｎ−Ａ
ｊ２ＧａＡｓクラッド層２０４を成長する（第２図（ａ
））。半絶縁性ＧａＡｓ基板２０１の一部をｐ形に変換
するために、例えば窒化膜を選択拡散マスクとして（図
示せず）固相拡散法などにより６５０℃でＺｎを半絶縁
性ＧａＡＳ基板２０１に達するまで拡散する（第２図（
ｂ））。次に、ＴＪＳレーザにとって不可欠であるｐ領
域２０５を形成するために、この発明の熱処理方法を適
用する。
すなわち、選択的に施されたＺｎ拡散領域１０２を覆う
ようにＡｓドープされた５ｉ０２膜１０３およびＳｉＮ
膜１０４を形成する（第２図（Ｃ２））。次に、８００
℃程度で４時間の熱処理を行い、ｐ領域２０５を形成す
る（第２図（ｄ））。
ようにＡｓドープされた５ｉ０２膜１０３およびＳｉＮ
膜１０４を形成する（第２図（Ｃ２））。次に、８００
℃程度で４時間の熱処理を行い、ｐ領域２０５を形成す
る（第２図（ｄ））。
従来のＴＪＳレーザの製造方法では９５０℃で２時間程
度の熱処理を閉管法で行うが、この発明では既に述べた
ように、８００℃という低温で熱処理を行うことが可能
となる。閉管法でないために大口径の基板を用いること
が容易となり、ＧａＡｓＩＣで通常用いられている３イ
ンチＧａＡｓ基板にＴＪＳレーザを作り付けることも可
能である。また、Ａｓ圧が十分かけられ熱処理温度も低
くできるため、ＧａＡｓ基板の熱解離、熱変成を防止で
きるためＴＪＳレーザのプロセス後、ＧａＡｓ基板の空
いた場所に電子デバイス、例えばＦＥＴの集積も容易に
行える。
度の熱処理を閉管法で行うが、この発明では既に述べた
ように、８００℃という低温で熱処理を行うことが可能
となる。閉管法でないために大口径の基板を用いること
が容易となり、ＧａＡｓＩＣで通常用いられている３イ
ンチＧａＡｓ基板にＴＪＳレーザを作り付けることも可
能である。また、Ａｓ圧が十分かけられ熱処理温度も低
くできるため、ＧａＡｓ基板の熱解離、熱変成を防止で
きるためＴＪＳレーザのプロセス後、ＧａＡｓ基板の空
いた場所に電子デバイス、例えばＦＥＴの集積も容易に
行える。
なお、上記の説明では、不純物としてＺｎを例にあげ、
半導体としてＧａＡｓを例にあげたが、他の不純物、例
えばＳｉ、Ｓなどの場合にも適用できる。また、半導体
も他のＩｎＰ系等の化合物半導体に適用できることは当
然である。蒸気圧の高い元素を含む誘電体膜として５ｉ
ｎ２膜を用いたが、アルミナなど他の誘電体膜も使用で
きることは、これまでの説明から明らかである。
半導体としてＧａＡｓを例にあげたが、他の不純物、例
えばＳｉ、Ｓなどの場合にも適用できる。また、半導体
も他のＩｎＰ系等の化合物半導体に適用できることは当
然である。蒸気圧の高い元素を含む誘電体膜として５ｉ
ｎ２膜を用いたが、アルミナなど他の誘電体膜も使用で
きることは、これまでの説明から明らかである。
以上説明したように、この発明にかかる半導体の熱処理
方法は、化合物半導体を構成する元素の内、蒸気圧の高
い元素を含む誘電体膜で前記化合物半導体を被覆し、こ
の誘電体膜を前記蒸気圧の高い元素を含まない誘電体膜
により被覆した後、熱処理するようにしたので、 ■基板表面に異物が堆積物しない ■基板の熱解離、熱変成がない ■大口径基板の熱処理が容易 ■熱処理装置が簡単 ■電子デバイスの作り付けに適しているなどの優れた効
果を有している。
方法は、化合物半導体を構成する元素の内、蒸気圧の高
い元素を含む誘電体膜で前記化合物半導体を被覆し、こ
の誘電体膜を前記蒸気圧の高い元素を含まない誘電体膜
により被覆した後、熱処理するようにしたので、 ■基板表面に異物が堆積物しない ■基板の熱解離、熱変成がない ■大口径基板の熱処理が容易 ■熱処理装置が簡単 ■電子デバイスの作り付けに適しているなどの優れた効
果を有している。
また、この熱処理方法を用いると電子デバイスの集積化
に適した定しきい値、安定な発振モード特性を有する半
導体レーザを実現することかできる。
に適した定しきい値、安定な発振モード特性を有する半
導体レーザを実現することかできる。
第１図はこの発明の一実施例による熱処理方法を説明す
るための模式図、第２図はこの発明の熱処理方法を用い
た半導体レーザの製造方法を説明するための模式図、第
３図、第４図は従来の熱処理方法を説明するための模式
図である。 図において、１０１はｎ−ＧａＡｓ、１０２はＺｎ拡散
領域、１０３はＡｓドープされたＳｉＯ□膜、１０４は
ＳｉＮ膜、２０１は半絶縁性ＧａＡｓ基板、２０２はｎ
−Ａｌ２ＧａＡｓクラッド層、２０３はｎ−ＧａＡｓ活
性層、２０４はｎ−Ａｌ１ＧａＡｓクラッド層、２０５
はドライブインされたｐ領域である。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人 大 岩 増 雄 （外２名）第 図 ＳｉＮ膜 第 図 第 図 第 図 二＝ヨ＝コ
るための模式図、第２図はこの発明の熱処理方法を用い
た半導体レーザの製造方法を説明するための模式図、第
３図、第４図は従来の熱処理方法を説明するための模式
図である。 図において、１０１はｎ−ＧａＡｓ、１０２はＺｎ拡散
領域、１０３はＡｓドープされたＳｉＯ□膜、１０４は
ＳｉＮ膜、２０１は半絶縁性ＧａＡｓ基板、２０２はｎ
−Ａｌ２ＧａＡｓクラッド層、２０３はｎ−ＧａＡｓ活
性層、２０４はｎ−Ａｌ１ＧａＡｓクラッド層、２０５
はドライブインされたｐ領域である。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人 大 岩 増 雄 （外２名）第 図 ＳｉＮ膜 第 図 第 図 第 図 二＝ヨ＝コ
Claims (1)
- 化合物半導体を熱処理する工程において、前記化合物半
導体を構成する元素の内、蒸気圧の高い元素を含む誘電
体膜で前記化合物半導体を被覆し、この誘電体膜を前記
蒸気圧の高い元素を含まない誘電体膜により被覆した後
、熱処理することを特徴とする半導体の熱処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17972488A JPH0228326A (ja) | 1988-07-18 | 1988-07-18 | 半導体の熱処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17972488A JPH0228326A (ja) | 1988-07-18 | 1988-07-18 | 半導体の熱処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0228326A true JPH0228326A (ja) | 1990-01-30 |
Family
ID=16070764
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17972488A Pending JPH0228326A (ja) | 1988-07-18 | 1988-07-18 | 半導体の熱処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0228326A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006122966A (ja) * | 2004-10-29 | 2006-05-18 | Sankyo Mfg Co Ltd | 材料送り装置 |
-
1988
- 1988-07-18 JP JP17972488A patent/JPH0228326A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006122966A (ja) * | 2004-10-29 | 2006-05-18 | Sankyo Mfg Co Ltd | 材料送り装置 |
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