JPH0421335B2 - - Google Patents
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- JPH0421335B2 JPH0421335B2 JP14749285A JP14749285A JPH0421335B2 JP H0421335 B2 JPH0421335 B2 JP H0421335B2 JP 14749285 A JP14749285 A JP 14749285A JP 14749285 A JP14749285 A JP 14749285A JP H0421335 B2 JPH0421335 B2 JP H0421335B2
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Landscapes
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明は半導体装置の製造装置に関し、更に詳
細にはｐ型あるいはｎ型導電層がイオン注入され
た半導体、あるいは誘電体、磁性体等におけるイ
オン注入層のアニール処理装置に関するものであ
る。
細にはｐ型あるいはｎ型導電層がイオン注入され
た半導体、あるいは誘電体、磁性体等におけるイ
オン注入層のアニール処理装置に関するものであ
る。
〈従来技術〉
一般に半導体や誘電体、磁性体等にイオン注入
法を適用する場合、注入時に誘起された格子欠陥
がその後の熱処理によつても完全には回復せず、
更に不都合なことには、熱処理時に基板の構成元
素の一部が抜け出すことがある。このような構成
元素の飛び出しは基板結晶内に多量の空孔を発生
させ、これら空孔、或るいはこれら空孔と注入不
純物、空孔と基板構成元素との結合によつて生じ
た複合欠陥等が複雑な振舞をし、この種のイオン
注入法を用いた電子デバイスの特性を著しく損な
う原因になつていた。
法を適用する場合、注入時に誘起された格子欠陥
がその後の熱処理によつても完全には回復せず、
更に不都合なことには、熱処理時に基板の構成元
素の一部が抜け出すことがある。このような構成
元素の飛び出しは基板結晶内に多量の空孔を発生
させ、これら空孔、或るいはこれら空孔と注入不
純物、空孔と基板構成元素との結合によつて生じ
た複合欠陥等が複雑な振舞をし、この種のイオン
注入法を用いた電子デバイスの特性を著しく損な
う原因になつていた。
このような不都合に対して、基板構成元素の抜
け出しによる空孔の発生を抑え、同時に注入不純
物の抜け出しをも抑えて注入層の高品質化を図る
目的で、イオン注入工程後注入層表面を絶縁体あ
るいは誘電体等の保護膜で被膜して結晶性の熱回
復を行う、いわゆるキヤツプアニール法が考案さ
れてきた。しかしながらこのようなキヤツプアニ
ール法では、熱回復のためのアニールに先立つて
蒸着法やCVD法により注入層表面に保護膜を形
成する手間が必要となるばかりではなく、一般に
は保護膜と基板材料の熱膨脹係数の差に基づきア
ニール時注入層表面に歪が導入され、イオン注入
元素の分布が設定した分布から大きくずれ、デバ
イス特性の制御性、性能低下を招く問題等があつ
た。
け出しによる空孔の発生を抑え、同時に注入不純
物の抜け出しをも抑えて注入層の高品質化を図る
目的で、イオン注入工程後注入層表面を絶縁体あ
るいは誘電体等の保護膜で被膜して結晶性の熱回
復を行う、いわゆるキヤツプアニール法が考案さ
れてきた。しかしながらこのようなキヤツプアニ
ール法では、熱回復のためのアニールに先立つて
蒸着法やCVD法により注入層表面に保護膜を形
成する手間が必要となるばかりではなく、一般に
は保護膜と基板材料の熱膨脹係数の差に基づきア
ニール時注入層表面に歪が導入され、イオン注入
元素の分布が設定した分布から大きくずれ、デバ
イス特性の制御性、性能低下を招く問題等があつ
た。
一方キヤツプアニールによる前記問題点を避け
得る方法として、誘電体や絶縁体からなる保護膜
を被覆することなく、例えばGaAs基板へのイオ
ン注入層のアニール時には適当なAsH3（アルシ
ン）分圧を有する不活性ガス中で基板をアニール
する方法が提案されている。上記キヤツプレスア
ニール法では、保護膜（キヤツプ）を形成する手
間も省け、またアニール時の基板と保護膜の熱膨
脹係数の差に基づく歪の影響によつてイオン注入
元素の分布が大きくずれるということも少なく、
またイオン注入GaAs基板熱処理時には、特に分
解圧の高いAsの分解をAsH3の解離によるAs圧
で抑制されるので比較的高品質のイオン注入層が
得られる。しかし、このアニール法で使用される
AsH3ガスは猛毒である為実用上重大な欠点を有
していた。
得る方法として、誘電体や絶縁体からなる保護膜
を被覆することなく、例えばGaAs基板へのイオ
ン注入層のアニール時には適当なAsH3（アルシ
ン）分圧を有する不活性ガス中で基板をアニール
する方法が提案されている。上記キヤツプレスア
ニール法では、保護膜（キヤツプ）を形成する手
間も省け、またアニール時の基板と保護膜の熱膨
脹係数の差に基づく歪の影響によつてイオン注入
元素の分布が大きくずれるということも少なく、
またイオン注入GaAs基板熱処理時には、特に分
解圧の高いAsの分解をAsH3の解離によるAs圧
で抑制されるので比較的高品質のイオン注入層が
得られる。しかし、このアニール法で使用される
AsH3ガスは猛毒である為実用上重大な欠点を有
していた。
〈発明の目的〉
従つて本発明の目的は、前記AsH3ガスの様な
猛毒ガスを用いることなく、また保護膜形成の手
間も省き、かつアニール時に基板構成元素の分解
によつて生じるイオン注入層の結晶品質の低下を
抑制できるイオン注入層の結晶回復の為のアニー
ル装置を提供することである。
猛毒ガスを用いることなく、また保護膜形成の手
間も省き、かつアニール時に基板構成元素の分解
によつて生じるイオン注入層の結晶品質の低下を
抑制できるイオン注入層の結晶回復の為のアニー
ル装置を提供することである。
〈実施例〉
第１図は、本発明による一実施例のイオン注入
層のアニール装置を示す模式図で、第２図はアン
ドープ半絶縁性GaAs基板にSi（シリコン）イオ
ンを注入してアニールした後のキヤリア濃度分布
を、従来のキヤツプアニール法と、本発明による
アニール法装置を用いた場合との比較図である。
層のアニール装置を示す模式図で、第２図はアン
ドープ半絶縁性GaAs基板にSi（シリコン）イオ
ンを注入してアニールした後のキヤリア濃度分布
を、従来のキヤツプアニール法と、本発明による
アニール法装置を用いた場合との比較図である。
第１図のアニール装置に於いて、１は真空チヤ
ンバーで、２は排気系を示し、上記真空チヤンバ
１を１×10-11〜１×10-6トールの真空度に維持
できる性能を有する。
ンバーで、２は排気系を示し、上記真空チヤンバ
１を１×10-11〜１×10-6トールの真空度に維持
できる性能を有する。
上記真空チヤンバ１の壁面には分子線源３が取
付けられている。この分子線源３は、アニールさ
れるべき基板６を構成している材料の特に抜け出
し易い材料、本実施例では固体砒素が充填され、
加熱することによつて真空チヤンバ１内に適当な
砒素分子線を発生させうる。真空チヤンバ１内に
はイオン注入後の基板６を加熱する為の赤外線ラ
ンプ４及び基板６を保持する為のサセプタ５が設
けられている。７は基板６を搬入及び搬出する為
の予備室であり、１×10-10〜１×10-6トールの
真空度を得ることが可能であり、またこの予備室
７と真空チヤンバ１はゲートバルブ８により遮断
され得る。
付けられている。この分子線源３は、アニールさ
れるべき基板６を構成している材料の特に抜け出
し易い材料、本実施例では固体砒素が充填され、
加熱することによつて真空チヤンバ１内に適当な
砒素分子線を発生させうる。真空チヤンバ１内に
はイオン注入後の基板６を加熱する為の赤外線ラ
ンプ４及び基板６を保持する為のサセプタ５が設
けられている。７は基板６を搬入及び搬出する為
の予備室であり、１×10-10〜１×10-6トールの
真空度を得ることが可能であり、またこの予備室
７と真空チヤンバ１はゲートバルブ８により遮断
され得る。
次に上記装置を使用したアニール方法を説明す
る。市販のアンドープ半絶縁性GaAs基板に28Si+
イオンを加速電圧100KeVで５×1012cm-2のドー
ズ量でイオン注入を行なつた後、このイオン注入
GaAs基板を上記アニール装置を用いてアニール
を行つた。先ずアニール装置の予備室７にイオン
注入GaAs基板６を装着し、予備室７を１×10-9
トールの真空度に排気した。その後ゲートバルブ
８を開放し、イオン注入GaAs基板を真空チヤン
バ１に搬送しサセプタ５に保持しゲートバルブ８
を閉じた。真空チヤンバ１は予め１×10-10トー
ルに排気されている。砒素分子線源３を350〜450
℃に加熱し、赤外線ランプ４によりイオン注入基
板６を900℃に数秒間加熱しアニールを行なつた。
この基板加熱法では基板温度を室温から900℃迄
上昇させるのに数秒間しか要せず又900℃から室
温まで基板温度を降下させるのに１分程度の時間
であつた。ゲートバルブ８を再び開放して当該ア
ニール処理済みのイオン注入基板を搬出し、イオ
ン注入層のキヤリア濃度分布を通常のシヨツトキ
ー接合を用いた電圧−容量法により測定した。そ
の結果を第２図に示す。
る。市販のアンドープ半絶縁性GaAs基板に28Si+
イオンを加速電圧100KeVで５×1012cm-2のドー
ズ量でイオン注入を行なつた後、このイオン注入
GaAs基板を上記アニール装置を用いてアニール
を行つた。先ずアニール装置の予備室７にイオン
注入GaAs基板６を装着し、予備室７を１×10-9
トールの真空度に排気した。その後ゲートバルブ
８を開放し、イオン注入GaAs基板を真空チヤン
バ１に搬送しサセプタ５に保持しゲートバルブ８
を閉じた。真空チヤンバ１は予め１×10-10トー
ルに排気されている。砒素分子線源３を350〜450
℃に加熱し、赤外線ランプ４によりイオン注入基
板６を900℃に数秒間加熱しアニールを行なつた。
この基板加熱法では基板温度を室温から900℃迄
上昇させるのに数秒間しか要せず又900℃から室
温まで基板温度を降下させるのに１分程度の時間
であつた。ゲートバルブ８を再び開放して当該ア
ニール処理済みのイオン注入基板を搬出し、イオ
ン注入層のキヤリア濃度分布を通常のシヨツトキ
ー接合を用いた電圧−容量法により測定した。そ
の結果を第２図に示す。
同図に於いて点線ａはLSS理論に基づく28Si+
イオン注入原子のGaAs基板表面からの分布を示
し、一点鎖線ｂは従来のSiO2キヤツプによる850
℃、15分の電気炉アニールによるアニール後のキ
ヤリア濃度分布を示し、実線ｃが本発明によるア
ニール後のキヤリア濃度分布の結果であり、両試
料共にイオン注入条件は同一であり、アニール条
件だけが異なる。
イオン注入原子のGaAs基板表面からの分布を示
し、一点鎖線ｂは従来のSiO2キヤツプによる850
℃、15分の電気炉アニールによるアニール後のキ
ヤリア濃度分布を示し、実線ｃが本発明によるア
ニール後のキヤリア濃度分布の結果であり、両試
料共にイオン注入条件は同一であり、アニール条
件だけが異なる。
第２図の曲線ｂ，ｃの比較からも明らかな様に
本発明例の方がよりLSS理論ａによる分布に近
く、濃度分布がテイル部に於いて本実施例ｃの方
が従来法ｂより急峻であり、またピークキヤリア
濃度も曲線ｃが大きく、Si不純物原子の電気的活
性化率が高い。
本発明例の方がよりLSS理論ａによる分布に近
く、濃度分布がテイル部に於いて本実施例ｃの方
が従来法ｂより急峻であり、またピークキヤリア
濃度も曲線ｃが大きく、Si不純物原子の電気的活
性化率が高い。
なお本実施例に於いてはGaAsイオン注入基板
を用いた砒素分子線下でのアニールの例について
説明したが、GaPやInPのイオン注入基板に対し
ては燐分子線源を、又InAsPやGaAsPに対して
は砒素及び燐用の２つの分子線源を用いることに
より同様の効果が期待できる。
を用いた砒素分子線下でのアニールの例について
説明したが、GaPやInPのイオン注入基板に対し
ては燐分子線源を、又InAsPやGaAsPに対して
は砒素及び燐用の２つの分子線源を用いることに
より同様の効果が期待できる。
〈発明の効果〉
本発明によるイオン注入層のアニール法を用い
ることにより、より急峻な不純物濃度分布が得ら
れ、且つ高い電気的活性化率が得られることにな
り、イオン注入層を活性層とするGaAsFETの相
互コンダクタンスの高性能化が図れ、GaAsFET
やGaAsFETICの特性制御が容易となる。
ることにより、より急峻な不純物濃度分布が得ら
れ、且つ高い電気的活性化率が得られることにな
り、イオン注入層を活性層とするGaAsFETの相
互コンダクタンスの高性能化が図れ、GaAsFET
やGaAsFETICの特性制御が容易となる。
また、本発明によるアニール法ではAsH3（ア
ルシン）等の猛毒ガスを使用しないので作業の安
全性確保の点で有利となる等の効果を有する。
ルシン）等の猛毒ガスを使用しないので作業の安
全性確保の点で有利となる等の効果を有する。
第１図は本発明に用いたイオン注入層アニール
装置の概念図、第２図は本発明によるアニール装
置の一実施例に於いて得られたキヤリア濃度分布
と従来のアニール法によつて得らたキヤリア濃度
分布の比較を示した図である。 １：真空チヤンバ、３：分子線源、４：赤外線
ランプ、５：サセプタ、６：基板。
装置の概念図、第２図は本発明によるアニール装
置の一実施例に於いて得られたキヤリア濃度分布
と従来のアニール法によつて得らたキヤリア濃度
分布の比較を示した図である。 １：真空チヤンバ、３：分子線源、４：赤外線
ランプ、５：サセプタ、６：基板。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 真空排気系に結合された真空チヤンバと、 該真空チヤンバ内に取付けられて被アニール基
板に熱線を照射するための熱源と、 上記真空チヤンバ内に基板構成元素の少なくと
も１つの分子線を発生する分子線源とを備えてな
り、 分子線雰囲気中で半導体基板のイオン注入層を
アニール処理することを特徴とする半導体基板の
アニール装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14749285A JPS627124A (ja) | 1985-07-02 | 1985-07-02 | 半導体基板のアニ−ル装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14749285A JPS627124A (ja) | 1985-07-02 | 1985-07-02 | 半導体基板のアニ−ル装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS627124A JPS627124A (ja) | 1987-01-14 |
| JPH0421335B2 true JPH0421335B2 (ja) | 1992-04-09 |
Family
ID=15431611
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14749285A Granted JPS627124A (ja) | 1985-07-02 | 1985-07-02 | 半導体基板のアニ−ル装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS627124A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07114186B2 (ja) * | 1987-03-18 | 1995-12-06 | 富士通株式会社 | ▲ｉｉｉ▼▲ｖ▼族化合物半導体層の製造方法 |
| JP2716144B2 (ja) * | 1988-06-06 | 1998-02-18 | 肇 石丸 | 真空容器 |
| JPH02249228A (ja) * | 1989-03-22 | 1990-10-05 | Nec Corp | 短時間熱処理方法 |
| CN113493904B (zh) * | 2020-03-19 | 2022-06-07 | 中国科学院沈阳科学仪器股份有限公司 | 一种高温高真空退火炉 |
-
1985
- 1985-07-02 JP JP14749285A patent/JPS627124A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS627124A (ja) | 1987-01-14 |
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