JPH04334018A - 熱処理装置 - Google Patents
熱処理装置Info
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- JPH04334018A JPH04334018A JP10427491A JP10427491A JPH04334018A JP H04334018 A JPH04334018 A JP H04334018A JP 10427491 A JP10427491 A JP 10427491A JP 10427491 A JP10427491 A JP 10427491A JP H04334018 A JPH04334018 A JP H04334018A
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は例えば、ＩＩＩ−Ｖ族半
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
導電層を形成する熱処理装置に関する。
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
導電層を形成する熱処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＩＩＩ−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。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、この目的に現在最
も適した方法が短時間熱処理法である。
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。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、この目的に現在最
も適した方法が短時間熱処理法である。
【０００３】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く高濃度の動作
層の形成にも適している。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。
ンジスタの性能を高めるために重要な浅く高濃度の動作
層の形成にも適している。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。
【０００４】短時間熱処理法は急速な昇温（毎秒約１０
０℃）及び極めて短時間の熱処理時間（１〜数１０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、一般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。
０℃）及び極めて短時間の熱処理時間（１〜数１０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、一般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。
【０００５】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、例えば試料のお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。
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、例えば試料のお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。
【０００６】このような短時間熱処理を行う場合、熱処
理される基板の設置方法としては、基板を石英などのピ
ンで３点支持したり、他の半導体基板上に設置してガー
ドリングで周囲を囲む等の方法が用いられてきたが、今
日最も注目されているのが、グラファイト等でできた円
盤状のホルダー内に試料を熱処理する方法である（Ｓ．
Ｊ．Ｐｅａｒｔｏｎ ＆ Ｒ．Ｃａｒｕｓｏ Ｊ
．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．６６．６６３（１９８９）参照
）。この方法を用いることにより、基板周囲からの熱放
散により基板周辺部の温度が中央部より低下するエッジ
効果（Ｒ．Ｔ．Ｂｌｕｎｔ ｅｔ ａｌ Ａｐｐ
ｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ ４７．３０４（１９８５）
参照）。や、雰囲気ガスの対流がもたらす温度不均一効
果（Ｍ．Ｋｏｈｎｏ ｅｔ ａｌ．Ｊ．Ａｐｐｌ．
Ｐｈｙｓ．６９．１２９４（１９９１）参照）。を抑制
することができ、均一性に優れた熱処理が行えることが
知られている。
理される基板の設置方法としては、基板を石英などのピ
ンで３点支持したり、他の半導体基板上に設置してガー
ドリングで周囲を囲む等の方法が用いられてきたが、今
日最も注目されているのが、グラファイト等でできた円
盤状のホルダー内に試料を熱処理する方法である（Ｓ．
Ｊ．Ｐｅａｒｔｏｎ ＆ Ｒ．Ｃａｒｕｓｏ Ｊ
．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．６６．６６３（１９８９）参照
）。この方法を用いることにより、基板周囲からの熱放
散により基板周辺部の温度が中央部より低下するエッジ
効果（Ｒ．Ｔ．Ｂｌｕｎｔ ｅｔ ａｌ Ａｐｐ
ｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ ４７．３０４（１９８５）
参照）。や、雰囲気ガスの対流がもたらす温度不均一効
果（Ｍ．Ｋｏｈｎｏ ｅｔ ａｌ．Ｊ．Ａｐｐｌ．
Ｐｈｙｓ．６９．１２９４（１９９１）参照）。を抑制
することができ、均一性に優れた熱処理が行えることが
知られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにホルダー内に試料基板を収納して短時間熱処理を行
った場合、ホルダー基板との赤外線吸収特性，熱伝導率
，比熱，密度等の違いに基づき、両者の間に瞬時的な温
度差が発生して、均一性，プロセス再現性を低下させる
ことがあることが知られている。例えば、ホルダー材料
の赤外線吸収スペクトルが試料のＧａＡｓのそれよりも
はるかに大きかった場合、ランプ加熱による昇温過程で
、ホルダーの温度が試料よりも高くなりやすいことは明
らかである。このような場合、熱電対やパイロメータに
より測定されるホルダーの温度と、試料の温度にずれが
発生し、プロセスの再現性を低下させると同時に、均一
性そのものにも悪影響を与える。このことは、歩留りの
優れた集積回路を作製するために回避すべき問題である
。
うにホルダー内に試料基板を収納して短時間熱処理を行
った場合、ホルダー基板との赤外線吸収特性，熱伝導率
，比熱，密度等の違いに基づき、両者の間に瞬時的な温
度差が発生して、均一性，プロセス再現性を低下させる
ことがあることが知られている。例えば、ホルダー材料
の赤外線吸収スペクトルが試料のＧａＡｓのそれよりも
はるかに大きかった場合、ランプ加熱による昇温過程で
、ホルダーの温度が試料よりも高くなりやすいことは明
らかである。このような場合、熱電対やパイロメータに
より測定されるホルダーの温度と、試料の温度にずれが
発生し、プロセスの再現性を低下させると同時に、均一
性そのものにも悪影響を与える。このことは、歩留りの
優れた集積回路を作製するために回避すべき問題である
。
【０００８】本発明の目的は、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し、電気的特性の
均一性及び再現性に優れた導電層を得る熱処理装置を提
供することにある。
加熱処理に関する従来の問題点を解決し、電気的特性の
均一性及び再現性に優れた導電層を得る熱処理装置を提
供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明による熱処理装置においては、ホルダーを有し
、ホルダー内に化合物半導体基板等の試料を設置して熱
処理を行う熱処理装置であって、ホルダーは、熱処理す
る試料と同一材料からなり、かつ、表面部を試料よりも
機械的強度に優れ、試料と熱膨張率が近い値を有する材
料で覆われたものである。
、本発明による熱処理装置においては、ホルダーを有し
、ホルダー内に化合物半導体基板等の試料を設置して熱
処理を行う熱処理装置であって、ホルダーは、熱処理す
る試料と同一材料からなり、かつ、表面部を試料よりも
機械的強度に優れ、試料と熱膨張率が近い値を有する材
料で覆われたものである。
【００１０】
【作用】イオン注入したＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板
を短時間熱処理するにあたり、試料基板と同材質からな
り、表面部を試料よりも機械的強度に優れ試料と熱膨張
率が近い値を有する材質で覆われた円盤状のホルダー内
に試料を設置して熱処理を行うことにより、イオン注入
層の電気的均一性及び再現性が大幅に向上する実験事実
に基づくものである。
を短時間熱処理するにあたり、試料基板と同材質からな
り、表面部を試料よりも機械的強度に優れ試料と熱膨張
率が近い値を有する材質で覆われた円盤状のホルダー内
に試料を設置して熱処理を行うことにより、イオン注入
層の電気的均一性及び再現性が大幅に向上する実験事実
に基づくものである。
【００１１】本発明により熱処理プロセスの均一性が大
幅に向上する理由としては、試料基板とほぼ等しい赤外
線吸収特性，熱伝導率，比熱，密度等をホルダー自身が
有するため、ホルダーと内部の試料との間に瞬間的にせ
よ吸収や熱伝導の違いによる温度差が生じにくいことと
、ホルダー表面が試料よりも機械的強度に優れ、試料と
熱膨張率が近い値を有する材質に覆われているために熱
処理温度においてもホルダー自身に塑性変形やスリップ
線が発生することがないので内部の試料との接触性が良
好に保たれることによると考えられる。また、上記の理
由でホルダーと内部の試料との間に吸収や熱伝導の違い
による温度差が生じにくいため、熱電対やパイロメータ
による試料温度特性に誤差が少ないことから、プロセス
の再現性が向上することが考えられる。
幅に向上する理由としては、試料基板とほぼ等しい赤外
線吸収特性，熱伝導率，比熱，密度等をホルダー自身が
有するため、ホルダーと内部の試料との間に瞬間的にせ
よ吸収や熱伝導の違いによる温度差が生じにくいことと
、ホルダー表面が試料よりも機械的強度に優れ、試料と
熱膨張率が近い値を有する材質に覆われているために熱
処理温度においてもホルダー自身に塑性変形やスリップ
線が発生することがないので内部の試料との接触性が良
好に保たれることによると考えられる。また、上記の理
由でホルダーと内部の試料との間に吸収や熱伝導の違い
による温度差が生じにくいため、熱電対やパイロメータ
による試料温度特性に誤差が少ないことから、プロセス
の再現性が向上することが考えられる。
【００１２】
【実施例】以下に本発明の実施例を図によって説明する
。
。
【００１３】図１は、実施例の装置構成を概略的に示す
図である。図において、ハロゲンランプ１が石英ガラス
製炉心管２の外部の上方，下方に配置され、試料ホルダ
ー３は、石英ガラスピン５で支えて炉心管２内に設置さ
れる。熱電対４は、ホルダー３に上方から接触させて試
料の温度を測定するものである。試料ホルダー３は、そ
の本体が図２に示すように、表面が厚さ３００μｍのＳ
ｉコート９で覆われた外形１２５ｍｍ，厚さ１．５ｍｍ
のＧａＡｓ製円盤状サセプタ７であり、試料基板として
サセプタ７内に３インチＧａＡｓ基板８を収容し、Ｇａ
Ａｓ製の蓋６で施蓋した。サセプタ７及び蓋６は、Ｇａ
Ａｓ製であり、熱膨張率は試料と同じか、少なくとも近
い値を示し、且つ試料よりも機械的強度が大きい。
図である。図において、ハロゲンランプ１が石英ガラス
製炉心管２の外部の上方，下方に配置され、試料ホルダ
ー３は、石英ガラスピン５で支えて炉心管２内に設置さ
れる。熱電対４は、ホルダー３に上方から接触させて試
料の温度を測定するものである。試料ホルダー３は、そ
の本体が図２に示すように、表面が厚さ３００μｍのＳ
ｉコート９で覆われた外形１２５ｍｍ，厚さ１．５ｍｍ
のＧａＡｓ製円盤状サセプタ７であり、試料基板として
サセプタ７内に３インチＧａＡｓ基板８を収容し、Ｇａ
Ａｓ製の蓋６で施蓋した。サセプタ７及び蓋６は、Ｇａ
Ａｓ製であり、熱膨張率は試料と同じか、少なくとも近
い値を示し、且つ試料よりも機械的強度が大きい。
【００１４】ホルダー３は、試料と同一材質のため、赤
外線吸収率，熱伝導率，比熱等が等しく、熱処理中に温
度差が発生しにくく、機械的強度に優れるため、試料と
の接触性が熱処理によって損なわれることがなく、均一
性に優れた熱処理が可能となる。また、温度差が発生し
にくいために熱電対４やバイロメータでホルダー表面の
温度を測定して試料温度を正確に測定でき、プロセス再
現性が向上する。
外線吸収率，熱伝導率，比熱等が等しく、熱処理中に温
度差が発生しにくく、機械的強度に優れるため、試料と
の接触性が熱処理によって損なわれることがなく、均一
性に優れた熱処理が可能となる。また、温度差が発生し
にくいために熱電対４やバイロメータでホルダー表面の
温度を測定して試料温度を正確に測定でき、プロセス再
現性が向上する。
【００１５】以上の構成の装置を用いて、以下に示す実
験を行った。面方位＜１００＞ＬＥＣ（Ｌｉｑｕｉｄ
Ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｅｄ Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋ
ｉ）法アンドープ半絶縁性ＧａＡｓ基板に注入エネルギ
ー１００ＫｅＶでＳｉ（プラス）を１×１０１３ｃｍ−
２室温で注入した後、図１に示した熱処理装置を用いて
、８７５℃で５秒間熱処理した。この結果得られた活性
層シート抵抗のばらつきはσＲｓ＝６Ω／□であり、窒
化ボロン製のホルダーを用いた場合の結果σＲｓ＝２５
Ω／□と比べて大幅に改善されている。また同時に、プ
ロセスの再現性についても、２０回以上実験を行った結
果のシート抵抗ばらつきがσＲｓ＝１０Ω／□であり、
窒化ボロン製のホルダーを用いた場合の結果σＲｓ＝１
８Ω／□と比べて大幅に改善されている。
験を行った。面方位＜１００＞ＬＥＣ（Ｌｉｑｕｉｄ
Ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｅｄ Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋ
ｉ）法アンドープ半絶縁性ＧａＡｓ基板に注入エネルギ
ー１００ＫｅＶでＳｉ（プラス）を１×１０１３ｃｍ−
２室温で注入した後、図１に示した熱処理装置を用いて
、８７５℃で５秒間熱処理した。この結果得られた活性
層シート抵抗のばらつきはσＲｓ＝６Ω／□であり、窒
化ボロン製のホルダーを用いた場合の結果σＲｓ＝２５
Ω／□と比べて大幅に改善されている。また同時に、プ
ロセスの再現性についても、２０回以上実験を行った結
果のシート抵抗ばらつきがσＲｓ＝１０Ω／□であり、
窒化ボロン製のホルダーを用いた場合の結果σＲｓ＝１
８Ω／□と比べて大幅に改善されている。
【００１６】基板の寸法については、本実施例で用いた
３インチ径以外の任意の寸法に対しても本発明の装置は
有効である。
３インチ径以外の任意の寸法に対しても本発明の装置は
有効である。
【００１７】ホルダーのまわりを覆う材料としては、例
えばＧａＡｓ試料に対してはＳｉ以外にもＧｅ（ゲルマ
ニウム）等、高温熱処理に対して機械的強度が大きく試
料と熱膨張率が近い物質であれば利用できる。
えばＧａＡｓ試料に対してはＳｉ以外にもＧｅ（ゲルマ
ニウム）等、高温熱処理に対して機械的強度が大きく試
料と熱膨張率が近い物質であれば利用できる。
【００１８】以上のことから、本発明の熱処理装置を用
いることにより、均一性の優れた熱処理を再現性よく行
うことのできることが確認された。
いることにより、均一性の優れた熱処理を再現性よく行
うことのできることが確認された。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の装置によ
れば、例えばＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の短時間熱処理
により得られたイオン注入活性層の基板面内の抵抗均一
性及び再現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。
れば、例えばＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の短時間熱処理
により得られたイオン注入活性層の基板面内の抵抗均一
性及び再現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。
【図１】本発明の実施例の装置構成を概略的に示す構成
図である。
図である。
【図２】装置構成の一部を詳細に示す図である。
１ ハロゲンランプ
２ 石英ガラス製炉心管
３ 試料ホルダー
４ 熱電対
５ 石英ガラスピン
６ 蓋
７ サセプタ
８ ＧａＡｓ基板
９ Ｓｉコート
Claims (1)
- 【請求項１】 ホルダーを有し、ホルダー内に化合物
半導体基板等の試料を設置して熱処理を行う熱処理装置
であって、ホルダーは、熱処理する試料と同一材料から
なり、かつ、表面部を試料よりも機械的強度に優れ、試
料と熱膨張率が近い値を有する材料で覆われたものであ
ることを特徴とする熱処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10427491A JPH04334018A (ja) | 1991-05-09 | 1991-05-09 | 熱処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10427491A JPH04334018A (ja) | 1991-05-09 | 1991-05-09 | 熱処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04334018A true JPH04334018A (ja) | 1992-11-20 |
Family
ID=14376349
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10427491A Pending JPH04334018A (ja) | 1991-05-09 | 1991-05-09 | 熱処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04334018A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1299900A2 (en) * | 2000-06-28 | 2003-04-09 | Advanced Technology Materials, Inc. | METHOD FOR ACHIEVING IMPROVED EPITAXY QUALITY (SURFACE TEXTURE AND DEFECT DENSITY) ON FREE-STANDING (ALUMINUM, INDIUM, GALLIUM) NITRIDE ((Al,In,Ga)N) SUBSTRATES FOR OPTO-ELECTRONIC AND ELECTRONIC DEVICES |
| US7041939B2 (en) | 2003-12-01 | 2006-05-09 | Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd. | Thermal processing apparatus and thermal processing method |
| US8212259B2 (en) | 2000-03-13 | 2012-07-03 | Cree, Inc. | III-V nitride homoepitaxial material of improved quality formed on free-standing (Al,In,Ga)N substrates |
-
1991
- 1991-05-09 JP JP10427491A patent/JPH04334018A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8212259B2 (en) | 2000-03-13 | 2012-07-03 | Cree, Inc. | III-V nitride homoepitaxial material of improved quality formed on free-standing (Al,In,Ga)N substrates |
| EP1299900A2 (en) * | 2000-06-28 | 2003-04-09 | Advanced Technology Materials, Inc. | METHOD FOR ACHIEVING IMPROVED EPITAXY QUALITY (SURFACE TEXTURE AND DEFECT DENSITY) ON FREE-STANDING (ALUMINUM, INDIUM, GALLIUM) NITRIDE ((Al,In,Ga)N) SUBSTRATES FOR OPTO-ELECTRONIC AND ELECTRONIC DEVICES |
| EP1299900A4 (en) * | 2000-06-28 | 2007-09-26 | Cree Inc | METHOD FOR OBTAINING IMPROVED EPITAXY QUALITY (SURFACE CONDITION AND DEFAULT DENSITY) ON NITRIDE-PROMOTING SUBSTRATE (ALUMINUM, INDIUM, GALLIUM) ((AL, IN, GA) N) FOR OPTOELECTRONIC DEVICES AND ELECTRONICS |
| US7041939B2 (en) | 2003-12-01 | 2006-05-09 | Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd. | Thermal processing apparatus and thermal processing method |
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