JPH0340937B2 - - Google Patents
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- JPH0340937B2 JPH0340937B2 JP58121312A JP12131283A JPH0340937B2 JP H0340937 B2 JPH0340937 B2 JP H0340937B2 JP 58121312 A JP58121312 A JP 58121312A JP 12131283 A JP12131283 A JP 12131283A JP H0340937 B2 JPH0340937 B2 JP H0340937B2
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- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
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- H01L21/324—Thermal treatment for modifying the properties of semiconductor bodies, e.g. annealing, sintering
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は半導体ウエハーのアニール方法に関す
るものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for annealing semiconductor wafers.
近年GaAs等の化合物半導体を用いたデイスク
リートFET、デイジタル集積回路、アナログ集
積回路の研究開発が活発に行なわれている。この
場合、アクテイブ素子として通常用いられている
シヨツトキー障壁ゲート型電界効果トランジスタ
(MESFET)が有するゲート・ソース間寄正抵抗
およびゲート・ドレイン寄正抵抗を低減すること
が研究の重要な課題の一つである。この寄正抵抗
を低減するためのアプローチとしていくつかの方
法があるが、一般には製造プロセスが比較的容易
な、耐熱性ゲート金属をマスクとしてn+層をセ
ルフアラインでイオン注入する方法が広く用いら
れている。この方法ではn+層をイオン注入した
後にゲート金属を付けたままで800℃前後の高温
でアニールを行い、イオン注入層の活性化を行い
必要がある。したがつて、ゲート金属には耐熱性
が要求され、TiW、TiWシリサイド、WAl、W
等の耐熱性金属がゲート金属として採用されてい
る。しかしながら、これらの金属の耐熱性は必ず
しも十分でないという問題があつた。さらに、こ
れらのいわゆる耐熱性金属は、ゲート金属として
広く用いられているAlに比べて(Alには耐熱性
はない)、抵抗が大きく、信頼性も劣るという問
題があつた。 In recent years, research and development has been actively conducted on discrete FETs, digital integrated circuits, and analog integrated circuits using compound semiconductors such as GaAs. In this case, one of the important research issues is to reduce the gate-source parasitic resistance and gate-drain parasitic resistance of Schottky barrier gate field effect transistors (MESFETs), which are commonly used as active devices. It is. There are several approaches to reducing this parasitic resistance, but the most commonly used method is self-aligned ion implantation of the n + layer using a heat-resistant gate metal as a mask, which is relatively easy to manufacture. It is being In this method, after ion-implanting the n + layer, it is necessary to perform annealing at a high temperature of around 800°C with the gate metal attached to activate the ion-implanted layer. Therefore, heat resistance is required for the gate metal, and TiW, TiW silicide, WAl, W
Heat-resistant metals such as these are used as gate metals. However, there is a problem in that the heat resistance of these metals is not necessarily sufficient. Furthermore, these so-called heat-resistant metals have higher resistance and lower reliability than Al, which is widely used as a gate metal (Al has no heat resistance).
本発明の目的は前記問題を解決し、Alのよう
に耐熱性のない金属を付けたままでのもイオン注
入層の活性化を図ることができる半導体ウエハー
のアニール方法を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and provide a method for annealing a semiconductor wafer, which can activate an ion-implanted layer even when a non-heat-resistant metal such as Al is attached.
すなわち、本発明は、単色光を用いた選択イオ
ン注入層のアニール時に、予じめ該選択イオン注
入層の上にεr=120Π/Zl(ただしZlは選択イオン
注入された半導体の電磁波インピーダンス)の関
係で表らされる比誘電率εr厚さ(2n+1)/4λ0(た
だ
しn=0、1、2…、λ0は波長)なる膜が設ける
ことを特徴とする半導体ウエーハーのアニール方
法および、単色光を用いた選択イオン注入層のア
ニール時に、予じめ該選択イオン注入層の上にεr
=120Π/Zl(ただしZlは選択イオン注入された半
導体の電磁波インピーダンス)の関係で表らされ
る比誘電率εr、厚さ(2n+1)/4λ0(ただしn=0
、
1、2…、λ0は波長)なる第一の膜および前記第
一の膜の上に誘導率は任意で厚さが(n+1)/2λ0
(n=0、1、2…)なる第二の膜を設け、さら
に選択イオン注入層以外の部分には前記第二の膜
のみを設けることを特徴とする半導体ウエハーの
アニール方法である。 That is, in the present invention, when annealing the selective ion implanted layer using monochromatic light, ε r =120Π/Z l (where Z l is the electromagnetic wave of the semiconductor into which the selective ions are implanted) A semiconductor wafer characterized by being provided with a film having a relative dielectric constant ε r thickness (2n+1)/4λ 0 (where n=0, 1, 2..., λ 0 is the wavelength) expressed by the relationship (impedance). In the annealing method and during annealing of the selective ion implantation layer using monochromatic light, ε r
= 120Π/Z l (where Z l is the electromagnetic wave impedance of the semiconductor into which selective ions have been implanted)
, 1, 2..., λ 0 is the wavelength), and the conductivity of the first film is arbitrary, and the thickness is (n+1)/2λ 0 (n=0, 1, 2...). This is a semiconductor wafer annealing method characterized by providing a second film and further providing only the second film in a portion other than the selective ion implantation layer.
以下本発明の実施例を図面を用いて詳述する。 Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
第1図および第2図は本発明の原理を説明する
ための図である。第1図において、電磁波インピ
ーダンスが各々Z0、Z、Zl、であるような媒質
1,2,3が互いに接して配列されている。媒質
2の厚さは媒質1側から入射する電磁波の波長の
1/4になつている。一方第2図において、電磁波
インピーダンスが各々Z0、Z、Zl、であるような
媒質6,7,8が互いに接して配列されている。
媒質2の厚さは入射波長の1/2になつている。第
1図において、媒質1および2の界面4から媒質
2側を見込んだイピーダンスZ′は、
Z′=ZZlcos2π/λl+jZsin2π/λl/Zcos2π/
λl+jZlsin2π/λl(1)
と表わせる。ただしlは媒質2の長さ、λは媒質
2中の波長である。(1)式から明らかなようにl=
λ/4のとき
Z′=Z2/Zl (2)
となる。ここでもし
Z0=Z′ (3)
すなわち
Z=√0 l (4)
なる関係が成立するとき、いわゆるインピーダン
ス整合が起こると、媒質1に入射したエネルギー
は全て媒質3伝送される。媒質2の比誘電率を
εr、真空中の誘電率をε0、媒質2の比誘電率を
μr、真空中の透磁率をμ0とすると、
となる。μrは通常1である。(4)式においてZ0を真
空中の電磁波インピーダンスとすると、
であるから、(4)、(5)、(6)式より
εr=120π/Zl (7)
のときにインピーダンス整合が起こることが分
る。 FIGS. 1 and 2 are diagrams for explaining the principle of the present invention. In FIG. 1, media 1, 2, and 3 whose electromagnetic wave impedances are Z 0 , Z, and Z l are arranged in contact with each other. The thickness of the medium 2 is 1/4 of the wavelength of the electromagnetic wave incident from the medium 1 side. On the other hand, in FIG. 2, media 6, 7, and 8 whose electromagnetic wave impedances are Z 0 , Z, and Z l are arranged in contact with each other.
The thickness of medium 2 is 1/2 of the incident wavelength. In Fig. 1, the impedance Z' when looking at the medium 2 side from the interface 4 between media 1 and 2 is Z'=ZZ l cos2π/λl+jZsin2π/λl/Zcos2π/
It can be expressed as λl+jZ l sin2π/λl(1). However, l is the length of the medium 2, and λ is the wavelength in the medium 2. As is clear from equation (1), l=
When λ/4, Z′=Z 2 /Z l (2). Here, if the relationship Z 0 =Z' (3) or Z=√ 0 l (4) holds, so-called impedance matching occurs, all of the energy incident on medium 1 is transmitted to medium 3. If the relative permittivity of medium 2 is ε r , the permittivity in vacuum is ε 0 , the relative permittivity of medium 2 is μ r , and the magnetic permeability in vacuum is μ 0 , becomes. μ r is usually 1. In equation (4), if Z 0 is the electromagnetic wave impedance in vacuum, Therefore, from equations (4), (5), and (6), it can be seen that impedance matching occurs when ε r = 120π/Z l (7).
一方、媒質2の長さをλ/2とすると(1)式より界
面9から媒質2側を見たインピーダンスZ″は
Z″=Zl (8)
となる。この場合インピーダンス整合は起らず、
界面9において反射係数Γ
Γ=Zl−Z0/Zl+Z0 (9)
をもつて電磁波は光源側へ反射する。 On the other hand, if the length of the medium 2 is λ/2, the impedance Z'' when looking from the interface 9 to the medium 2 side is Z''=Z l (8) from equation (1). In this case, impedance matching does not occur,
At the interface 9, the electromagnetic wave is reflected toward the light source with a reflection coefficient Γ Γ=Z l −Z 0 /Z l +Z 0 (9).
第3図は本発明の第1の実施例を示す図であ
る。図において、GaAs基板11はあらかじめイ
オン注入により活性化されたn層12を有する。
またGaAs基板11の表面には比誘電率120π/Zlで
厚さがλ/4の膜14が設けられている。また
GaAs基板11中にはゲート金属15をマスクと
して膜14を通して注入されたn+領域が存在す
る。GaAs基板11表面には単色光によ光源から
の平面電磁波16が入射17される。膜14の下
部には電磁波のエネルギーが効率よく伝送され、
n+領域を加熱しn+領域を活性化する。一方、膜
14が付けられてない部分、すなわちゲート金属
15およびGaAs基板18のインピーダンスは非
常に低いため、基板表面18と、空間インピーダ
ンス120πΩとの間のインピーダンス不整合が大き
く、入射エネルギーの大半は反射してしまい、ゲ
ート金属15およGaAs基板表面18の温度は余
り上昇しない。 FIG. 3 is a diagram showing a first embodiment of the present invention. In the figure, a GaAs substrate 11 has an n-layer 12 activated in advance by ion implantation.
Further, on the surface of the GaAs substrate 11, a film 14 having a dielectric constant of 120π/ Zl and a thickness of λ/4 is provided. Also
In GaAs substrate 11 there is an n + region implanted through film 14 using gate metal 15 as a mask. Planar electromagnetic waves 16 from a light source are incident 17 on the surface of the GaAs substrate 11 in the form of monochromatic light. The energy of electromagnetic waves is efficiently transmitted to the lower part of the membrane 14,
Heat the n + region and activate the n + region. On the other hand, since the impedance of the portion to which the film 14 is not attached, that is, the gate metal 15 and the GaAs substrate 18, is very low, there is a large impedance mismatch between the substrate surface 18 and the spatial impedance of 120πΩ, and most of the incident energy is Since the light is reflected, the temperature of the gate metal 15 and the GaAs substrate surface 18 does not rise much.
第4図は本発明の第2の実施例を示す図であ
る。図において、GaAs基板21はあらかじめイ
オン注入、活性化されたn層22を有する。また
GaAs基板21の表面には比誘電率120π/Zlで厚さ
がλ/4の第一の膜24が設けられている。また
GaAs基板21中にはゲート金属25をマスクと
してイオン注入されたn+領域が存在する。膜2
4およびゲート金属25全体を覆うように厚さ
λ/2の第二の膜29が付けられている。第2図
で説明したように、λ/2の厚さの膜を通して見
込んだインピーダンスは、膜を通さずに見込んだ
インピーダンスと等しい。したがつて、第一の膜
24が付けられた部分はその上に第二の膜29が
あつもインピーダンス整合条件は満足しているた
め、電磁波エネルギーは効率よくn+層に吸収2
7される。一方、第一の膜24が付けられてない
ゲート金属25およびGaAs表面30は第二の膜
29のみで非常に低いインピーダンスであるが、
これは第二の膜29を通して見込んでもインピー
ダンスは非常に低い。このため、入射される電磁
波エネルギーの大半は第二の膜29の表面で反射
28されて光源側にもどるため、ゲート金属25
の部分の温度上昇は極めて小さいものとなる。 FIG. 4 is a diagram showing a second embodiment of the present invention. In the figure, a GaAs substrate 21 has an n-layer 22 which has been ion-implanted and activated in advance. Also
A first film 24 having a dielectric constant of 120π/Z l and a thickness of λ/4 is provided on the surface of the GaAs substrate 21 . Also
In the GaAs substrate 21, there is an n + region ion-implanted using the gate metal 25 as a mask. membrane 2
A second film 29 having a thickness of λ/2 is attached to cover the entire gate metal 25 and gate metal 25 . As explained in FIG. 2, the impedance seen through a λ/2 thick membrane is equal to the impedance seen not through the membrane. Therefore, even if the second film 29 is placed on the part where the first film 24 is attached, the impedance matching condition is satisfied, so that the electromagnetic wave energy is efficiently absorbed into the n + layer.
7 will be done. On the other hand, the gate metal 25 and GaAs surface 30 to which the first film 24 is not attached have only the second film 29 and have a very low impedance.
Even when viewed through the second film 29, the impedance is very low. Therefore, most of the incident electromagnetic wave energy is reflected 28 on the surface of the second film 29 and returns to the light source side, so that the gate metal 25
The temperature rise in the area will be extremely small.
第3図、第4図において基板11,21は、比
誘電率12.7のGaAsであるから、低ドープの場合
Zlは120Π/√12.7となり最適のεr=3.56となる。 In FIGS. 3 and 4, the substrates 11 and 21 are made of GaAs with a dielectric constant of 12.7, so in the case of low doping,
Z l becomes 120Π/√12.7, and the optimal ε r =3.56.
以上のように発明によれば、光源から発せられ
る電磁波エネルギーを選択イオン注入層のみに効
率よく吸収させることができるため、光源から発
せられるエネルギーは小さくて済むという利点が
ある。さらに本発明によれば、光源から発せれら
れる電磁波エネルギーを選択イオン注入層のみに
効率よく吸収させ、かつ選択イオン注入層以外の
部分では、電磁波エネルギーをゲート金属等の半
導体ウエハー上の構成物に達する前に反射して光
源側にもどすことができ、このため選択イオン注
入層以外の部分での温度上昇が小さく、耐熱性の
ないゲート金属を付けたままでもイオン注入層の
アニールができる効果を有するものである。 As described above, according to the invention, the electromagnetic wave energy emitted from the light source can be efficiently absorbed only by the selective ion implantation layer, so there is an advantage that the energy emitted from the light source can be small. Furthermore, according to the present invention, the electromagnetic wave energy emitted from the light source is efficiently absorbed only in the selective ion implantation layer, and in areas other than the selective ion implantation layer, the electromagnetic wave energy is absorbed into the components on the semiconductor wafer such as the gate metal. It can be reflected back to the light source before reaching the selective ion implantation layer, so the temperature rise in areas other than the selective ion implantation layer is small, and the ion implantation layer can be annealed even with non-heat resistant gate metal attached. It is something that you have.
第1図および第2図は本発明の原理を説明する
ための図であり、第3図および第4図はそれぞれ
本発明の実施例を説明する半導体ウエハーの断面
図である。
1,6,7,3,8は各々電磁波インピーダン
スZ0,Z,Zlの媒質、11,21はGaAs基板、
14,24,29は誘電体膜、12,22はn
層、13,23はn+層、15,25はゲート金
属、16および26は単色光である。
1 and 2 are diagrams for explaining the principle of the present invention, and FIGS. 3 and 4 are cross-sectional views of a semiconductor wafer, respectively, for explaining an embodiment of the present invention. 1, 6, 7, 3, and 8 are media with electromagnetic wave impedances Z 0 , Z, and Z l , respectively; 11 and 21 are GaAs substrates;
14, 24, 29 are dielectric films, 12, 22 are n
Layers 13 and 23 are n + layers, 15 and 25 are gate metals, and 16 and 26 are monochromatic lights.
Claims (1)
εr=120Π/Zl(ただしZlは選択イオン注入された
半導体の電磁波インピーダンス)の関係で表させ
る比誘電率εr、厚さ(2Π+1)/4・λ(ただし
n=0、1、2…、λは波長)なる膜を設け、そ
の上方より単色光源から発さられる電磁波エネル
ギーを照射して選択イオン注入層のアニールを行
うことを特徴とする半導体ウエハーのアニール方
法。 2 半導体ウエハーの選択イオン注入層の上にεr
=120Π/Zl(ただしZlは選択イオン注入された半
導体の電磁波インピーダンス)の関係で表される
比誘電率εr、厚さ(2Π+1)/4・λ(ただしn
=0、1、2…、λは波長)なる第一の膜および
前記第一の膜の上に任意の誘電率で厚さがn+1/
2・λ(n=0、1、2…)なる第二の膜を設け、
さらに選択イオン注入層以外の部分に前記第二の
膜のみを設け、その上方より単色光源から発せら
れた電磁エネルギーを照射して選択イオン注入層
のアニールを行うことを特徴とする半導体ウエハ
ーのアニール方法。[Claims] 1. On the selective ion implantation layer of the semiconductor wafer,
ε r =120Π/Z l (where Z l is the electromagnetic wave impedance of the semiconductor into which selective ions have been implanted) 2. A method for annealing a semiconductor wafer, which comprises providing a film (where λ is a wavelength) and annealing a selective ion implantation layer by irradiating electromagnetic wave energy emitted from a monochromatic light source from above the film. 2 ε r on the selective ion implantation layer of the semiconductor wafer
= 120Π/Z l (where Z l is the electromagnetic wave impedance of the semiconductor into which selective ions have been implanted)
= 0, 1, 2..., λ is the wavelength) and a thickness of n+1/ on the first film with an arbitrary dielectric constant.
A second film of 2·λ (n=0, 1, 2...) is provided,
Semiconductor wafer annealing further comprises providing only the second film in a portion other than the selective ion implantation layer, and annealing the selective ion implantation layer by irradiating electromagnetic energy emitted from a monochromatic light source from above. Method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58121312A JPS6014443A (en) | 1983-07-04 | 1983-07-04 | Annealing method of semiconductor wafer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58121312A JPS6014443A (en) | 1983-07-04 | 1983-07-04 | Annealing method of semiconductor wafer |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6014443A JPS6014443A (en) | 1985-01-25 |
JPH0340937B2 true JPH0340937B2 (en) | 1991-06-20 |
Family
ID=14808121
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58121312A Granted JPS6014443A (en) | 1983-07-04 | 1983-07-04 | Annealing method of semiconductor wafer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6014443A (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5548926A (en) * | 1978-10-02 | 1980-04-08 | Hitachi Ltd | Preparation of semiconductor device |
JPS5779624A (en) * | 1980-11-05 | 1982-05-18 | Oki Electric Ind Co Ltd | Manufacture of semiconductor device |
-
1983
- 1983-07-04 JP JP58121312A patent/JPS6014443A/en active Granted
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5548926A (en) * | 1978-10-02 | 1980-04-08 | Hitachi Ltd | Preparation of semiconductor device |
JPS5779624A (en) * | 1980-11-05 | 1982-05-18 | Oki Electric Ind Co Ltd | Manufacture of semiconductor device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6014443A (en) | 1985-01-25 |
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