JPH03240238A - 熱処理装置 - Google Patents
熱処理装置Info
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- JPH03240238A JPH03240238A JP3609890A JP3609890A JPH03240238A JP H03240238 A JPH03240238 A JP H03240238A JP 3609890 A JP3609890 A JP 3609890A JP 3609890 A JP3609890 A JP 3609890A JP H03240238 A JPH03240238 A JP H03240238A
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- Japan
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- heat treatment
- core tube
- furnace core
- uniformity
- quartz glass
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- Pending
Links
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- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 abstract description 16
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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〕
本発明は熱処理装置、例えば、■−ｖ族化合物半導体単
結晶基板にイオン注入した後に短時間熱処理して導電層
を形成するに際し、電気的特性の均一性および再現性に
優れた導電層が得られる短時間熱処理装置に関する。
結晶基板にイオン注入した後に短時間熱処理して導電層
を形成するに際し、電気的特性の均一性および再現性に
優れた導電層が得られる短時間熱処理装置に関する。
近年、Ｉ［［−Ｖ族化合物半導体材料を用いた高速デジ
タル集積回路の開発が進むにつれて、短時間熱処理法の
重要性がますます高まってきている。
タル集積回路の開発が進むにつれて、短時間熱処理法の
重要性がますます高まってきている。
すなわち、ヘテロ接合バイポーラ・トランジスタやヘテ
ロ接合電界効果トランジスタなどの異種接合デバイスの
製造プロセスにおいて、コンタクト抵抗の低減を目的と
したイオン注入が行われており、これらのデバイスの製
造においては、微細構造を持つ異種接合に大きな結晶損
傷を与えない熱処理法が要求されるが、この目的に現在
量も適した方法が短時間熱処理法である。
ロ接合電界効果トランジスタなどの異種接合デバイスの
製造プロセスにおいて、コンタクト抵抗の低減を目的と
したイオン注入が行われており、これらのデバイスの製
造においては、微細構造を持つ異種接合に大きな結晶損
傷を与えない熱処理法が要求されるが、この目的に現在
量も適した方法が短時間熱処理法である。
また、この短時間熱処理法は電界効果トランジスタの性
能を高めるために重要な浅い高濃度の動作層の形成にも
通している。この方法を用いることにより、動作層の不
純物の再分布が抑えられるばかりでなく、高い電気的活
性化率が得られることが知られている。
能を高めるために重要な浅い高濃度の動作層の形成にも
通している。この方法を用いることにより、動作層の不
純物の再分布が抑えられるばかりでなく、高い電気的活
性化率が得られることが知られている。
短時間熱処理法は急速な昇温（毎秒約１００°Ｃ）およ
び極めて短時間の熱処理時間（１〜数ｌＯ秒）を有する
プロセスであるため、効率のよい試料加熱方式が必要と
される。このため、例えば半導体基板を熱処理する場合
、−ａには試料の垂直方向からハロゲンランプ等により
赤外線を直接照射する方法が用いられてきた。この方法
による従来の熱処理装置の概略構成を第２図に示す。こ
の熱処理装置は、石英ガラス炉心管２と、この石英ガラ
ス炉心管の上下に配置されたハロゲンランプｌとを有し
ている。熱処理しようとする試料３、例えば半導体基板
は、石英ガラス炉心管内の支持具４上に支持される。
び極めて短時間の熱処理時間（１〜数ｌＯ秒）を有する
プロセスであるため、効率のよい試料加熱方式が必要と
される。このため、例えば半導体基板を熱処理する場合
、−ａには試料の垂直方向からハロゲンランプ等により
赤外線を直接照射する方法が用いられてきた。この方法
による従来の熱処理装置の概略構成を第２図に示す。こ
の熱処理装置は、石英ガラス炉心管２と、この石英ガラ
ス炉心管の上下に配置されたハロゲンランプｌとを有し
ている。熱処理しようとする試料３、例えば半導体基板
は、石英ガラス炉心管内の支持具４上に支持される。
この直接加熱方式によると、半導体の赤外線吸収・放散
により迅速に試料の昇・降温を行うことができ、例えば
試料の置かれたプレートをジュール熱で加熱する間接加
熱方式等と比べて、より応答性に優れた温度制御を行う
ことができる。
により迅速に試料の昇・降温を行うことができ、例えば
試料の置かれたプレートをジュール熱で加熱する間接加
熱方式等と比べて、より応答性に優れた温度制御を行う
ことができる。
一方、Ｖ族元素は高い蒸気圧を有するため、高温で熱処
理した場合に昇華しやすいことが知られている。Ｖ族元
素が昇華すると、ただちに半導体基板の電気的な劣化を
もたらす。このため、従来、酸化ケイ素あるいは窒化ケ
イ素等の保護膜を半導体表面に装着し、Ｖ族元素の昇華
を防止しつつ熱処理する方法が一般的に用いられてきた
。しかし、この方法を用いた場合、保護膜のストレスに
よる■−■族化合物半導体材料への電気的影響が発生す
ることが知られており、その制御方法は確立されていな
い。
理した場合に昇華しやすいことが知られている。Ｖ族元
素が昇華すると、ただちに半導体基板の電気的な劣化を
もたらす。このため、従来、酸化ケイ素あるいは窒化ケ
イ素等の保護膜を半導体表面に装着し、Ｖ族元素の昇華
を防止しつつ熱処理する方法が一般的に用いられてきた
。しかし、この方法を用いた場合、保護膜のストレスに
よる■−■族化合物半導体材料への電気的影響が発生す
ることが知られており、その制御方法は確立されていな
い。
このような保護膜を用いた熱処理の欠点を補う熱処理方
法として近年注目されているのが、砒素雰囲気中での熱
処理である。この方法は、上に述べたｍ−ｖ族化合物半
導体材料の短時間熱処理を、アルシンガス等を導入して
砒素雰囲気中で行うことにより、保護膜を用いることな
くＶ族元素の昇華を防止するもので、結果として保護膜
を用いた熱処理よりも高い電気的活性化率が、結晶の表
面を荒らすことなく得られている。
法として近年注目されているのが、砒素雰囲気中での熱
処理である。この方法は、上に述べたｍ−ｖ族化合物半
導体材料の短時間熱処理を、アルシンガス等を導入して
砒素雰囲気中で行うことにより、保護膜を用いることな
くＶ族元素の昇華を防止するもので、結果として保護膜
を用いた熱処理よりも高い電気的活性化率が、結晶の表
面を荒らすことなく得られている。
砒素圧雰囲気中で■−ｖ族化合物半導体材料を短時間熱
処理を用いる場合の問題点の１つとして、熱処理中に、
比較的低温度である炉心管内壁に砒素分子が付着しやす
いことが挙げられる。すなわち、このような砒素分子の
管壁付着が発生した場合、付着部分がハロゲンランプ光
を遮り、試料基板面上のランプ光強度の不均一をもたら
す。ランプ熱処理において照射ランプ光の不均一は試料
温度の均一性に大きな影響を与えるため、結果として活
性層の電気的均一性に影響をもたらすので、熱処理中の
砒素分子の管壁付着は、回避すべき問題である。
処理を用いる場合の問題点の１つとして、熱処理中に、
比較的低温度である炉心管内壁に砒素分子が付着しやす
いことが挙げられる。すなわち、このような砒素分子の
管壁付着が発生した場合、付着部分がハロゲンランプ光
を遮り、試料基板面上のランプ光強度の不均一をもたら
す。ランプ熱処理において照射ランプ光の不均一は試料
温度の均一性に大きな影響を与えるため、結果として活
性層の電気的均一性に影響をもたらすので、熱処理中の
砒素分子の管壁付着は、回避すべき問題である。
本発明は以上述べたようなランプ加熱処理に関する従来
の問題点を解決するためになされたものであり、その目
的は熱処理中の炉心管壁への砒素分子の付着を防止して
ランプ照射光の均一性を良好に保ち、均一性および再現
性の優れた活性層を形成しうる熱処理装置を提供するこ
とにある。
の問題点を解決するためになされたものであり、その目
的は熱処理中の炉心管壁への砒素分子の付着を防止して
ランプ照射光の均一性を良好に保ち、均一性および再現
性の優れた活性層を形成しうる熱処理装置を提供するこ
とにある。
本発明の熱処理装置は、
石英ガラス炉心管と、
この石英ガラス炉心管の外部に設けられたランプと、
前記石英ガラス炉心管に取り付けられたヒーター加熱部
とを備え、 前記石英ガラス炉心管の内部に高蒸気圧を有する気体を
導入して熱処理を行うにあたり、前記ヒーター加熱部に
より熱処理中の石英ガラス炉心管の温度を高温に保ちつ
つ熱処理を行うことを特徴としている。
とを備え、 前記石英ガラス炉心管の内部に高蒸気圧を有する気体を
導入して熱処理を行うにあたり、前記ヒーター加熱部に
より熱処理中の石英ガラス炉心管の温度を高温に保ちつ
つ熱処理を行うことを特徴としている。
［作用〕
本発明は、イオン注入した■−ｖ族化合物半導体基板を
砒素雰囲気中において短時間熱処理するにあたり、石英
ガラス炉心管に取り付けられたヒーターの加熱により、
炉心管を加熱しなから熱処理を行うことによって、従来
のように炉心管が加熱されることなく比較的低温に保た
れたまま熱処理を行う場合と比べて、熱処理された基板
面内の電気的特性の均一性が大幅に向上する実験事実に
基づくものである。
砒素雰囲気中において短時間熱処理するにあたり、石英
ガラス炉心管に取り付けられたヒーターの加熱により、
炉心管を加熱しなから熱処理を行うことによって、従来
のように炉心管が加熱されることなく比較的低温に保た
れたまま熱処理を行う場合と比べて、熱処理された基板
面内の電気的特性の均一性が大幅に向上する実験事実に
基づくものである。
石英ガラス炉心管に取り付けられたヒーターにより、炉
心管を加熱しながら熱処理を行うことによって、従来の
ように炉心管が加熱されることなく比較的低温に保たれ
たまま熱処理を行う場合と比べて、熱処理された基板面
内の電気的特性の均一性が大幅に向上する理由としては
、加熱された炉心管内壁面には砒素分子が付着しにくい
ため、砒素分子付着のくもりによる炉心管外部からの照
射ランプ光の均一性の劣化をもたらすことなく、均一な
照射光によりランプ熱処理を行うことができるためと考
えられる。
心管を加熱しながら熱処理を行うことによって、従来の
ように炉心管が加熱されることなく比較的低温に保たれ
たまま熱処理を行う場合と比べて、熱処理された基板面
内の電気的特性の均一性が大幅に向上する理由としては
、加熱された炉心管内壁面には砒素分子が付着しにくい
ため、砒素分子付着のくもりによる炉心管外部からの照
射ランプ光の均一性の劣化をもたらすことなく、均一な
照射光によりランプ熱処理を行うことができるためと考
えられる。
［実施例〕
以下に本発明の実施例について詳細に説明する。
第１図は本発明の一実施例の装置構成を概略的に示す図
である。ハロゲンランプ１は石英ガラス炉心管２の外部
の上方・下方に配置されている。
である。ハロゲンランプ１は石英ガラス炉心管２の外部
の上方・下方に配置されている。
石英ガラス炉心管２にはヒーター加熱部５が取り付けら
れており、ヒーター加熱部５したがって炉心管温度は自
動温度調節器６を用いて制御できるようになっている。
れており、ヒーター加熱部５したがって炉心管温度は自
動温度調節器６を用いて制御できるようになっている。
加熱処理しようとする試料３は、石英ガラス炉心管２の
内部の支持具４上に設置される。
内部の支持具４上に設置される。
この熱処理装置を用いて半導体基板を熱処理する場合、
ヒーター加熱部５を用いて加熱して炉心管の温度を砒素
分子の被着防止に必要な温度（約５００’Ｃ）に確保す
ることができる。
ヒーター加熱部５を用いて加熱して炉心管の温度を砒素
分子の被着防止に必要な温度（約５００’Ｃ）に確保す
ることができる。
以上に示した構成の装置を用いて、次のような実験を行
った。面方位ＨＯＯ＞ ＬＥＣ（Ｌｉｑｕｉ、ｄＥｎｃ
ａｐｓｕｌａｔｅｄ Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ）法アン
ドープ半絶縁性ＧａＡｓ基ｔｒｉｉ（２インチ径）に、
注入エネルギ１００ＫｅＶでＳｉ”をＩ ＸＩＯ”ｃｎ
＋−”室温で注入した後、第１図および第２図に示した
熱処理装置を用いて、炉心管温度を６２０°Ｃに保ちつ
つ、９３０’Ｃで５秒間熱処理した。これらの結果得ら
れた活性層シート抵抗のばらつきは、σＲｓ＝５Ω／口
であり、炉心管を加熱することのできない従来の装置を
用いた場合のばらつきσＲｓ ＝４０Ω／口と比べて大
幅に改善されている。
った。面方位ＨＯＯ＞ ＬＥＣ（Ｌｉｑｕｉ、ｄＥｎｃ
ａｐｓｕｌａｔｅｄ Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ）法アン
ドープ半絶縁性ＧａＡｓ基ｔｒｉｉ（２インチ径）に、
注入エネルギ１００ＫｅＶでＳｉ”をＩ ＸＩＯ”ｃｎ
＋−”室温で注入した後、第１図および第２図に示した
熱処理装置を用いて、炉心管温度を６２０°Ｃに保ちつ
つ、９３０’Ｃで５秒間熱処理した。これらの結果得ら
れた活性層シート抵抗のばらつきは、σＲｓ＝５Ω／口
であり、炉心管を加熱することのできない従来の装置を
用いた場合のばらつきσＲｓ ＝４０Ω／口と比べて大
幅に改善されている。
以上のことから、本実施例の熱処理装置を用いることに
より、砒素雰囲気中で熱処理されたＧａＡｓイオン注入
活性層の電気的均一性が大幅に向上することが確認され
た。
より、砒素雰囲気中で熱処理されたＧａＡｓイオン注入
活性層の電気的均一性が大幅に向上することが確認され
た。
以上本発明の一実施例を説明したが、本発明の熱処理装
置は、砒素に限らず、Ｖ族元素等の高い蒸気圧を有する
あらゆる気体中での熱処理を行うにあたり有効であり、
またそのような気体中での熱処理を必要とするあらゆる
物質の熱処理に用いることができることは言うまでもな
い。
置は、砒素に限らず、Ｖ族元素等の高い蒸気圧を有する
あらゆる気体中での熱処理を行うにあたり有効であり、
またそのような気体中での熱処理を必要とするあらゆる
物質の熱処理に用いることができることは言うまでもな
い。
以上説明したように、本発明の熱処理装置によれば、例
えばｎｌ−Ｖ族化合物半導体の短時間熱処理により得ら
れた基板面内の均一性を従来よりも大幅に向上させるこ
とができ、従って高速集積回路の歩留りを大幅に改善す
ることができる。
えばｎｌ−Ｖ族化合物半導体の短時間熱処理により得ら
れた基板面内の均一性を従来よりも大幅に向上させるこ
とができ、従って高速集積回路の歩留りを大幅に改善す
ることができる。
第１図は、本発明の一実施例の装置構成を概略的に示す
図、 第２図は、従来の熱処理装置を概略的に示す構成国であ
る。 １・・・・・ハロゲンランプ ２・・・・・石英ガラス炉心管 ３・・・・・試料 ４・・・・・支持具 ５・・・・・炉心管用ヒーター加熱部 ６・・・・・炉心管用自動温度調節器
図、 第２図は、従来の熱処理装置を概略的に示す構成国であ
る。 １・・・・・ハロゲンランプ ２・・・・・石英ガラス炉心管 ３・・・・・試料 ４・・・・・支持具 ５・・・・・炉心管用ヒーター加熱部 ６・・・・・炉心管用自動温度調節器
Claims (1)
- （１）石英ガラス炉心管と、 この石英ガラス炉心管の外部に設けられたランプと、 前記石英ガラス炉心管に取り付けられたヒーター加熱部
とを備え、 前記石英ガラス炉心管の内部に高蒸気圧を有する気体を
導入して熱処理を行うにあたり、前記ヒーター加熱部に
より熱処理中の石英ガラス炉心管の温度を高温に保ちつ
つ熱処理を行うことを特徴とする熱処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3609890A JPH03240238A (ja) | 1990-02-19 | 1990-02-19 | 熱処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3609890A JPH03240238A (ja) | 1990-02-19 | 1990-02-19 | 熱処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03240238A true JPH03240238A (ja) | 1991-10-25 |
Family
ID=12460292
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3609890A Pending JPH03240238A (ja) | 1990-02-19 | 1990-02-19 | 熱処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03240238A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06321692A (ja) * | 1993-04-15 | 1994-11-22 | Sumitomo Sitix Corp | シリコンウェーハの製造方法 |
-
1990
- 1990-02-19 JP JP3609890A patent/JPH03240238A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06321692A (ja) * | 1993-04-15 | 1994-11-22 | Sumitomo Sitix Corp | シリコンウェーハの製造方法 |
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