JPH0480880B2 - - Google Patents
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- JPH0480880B2 JPH0480880B2 JP59095392A JP9539284A JPH0480880B2 JP H0480880 B2 JPH0480880 B2 JP H0480880B2 JP 59095392 A JP59095392 A JP 59095392A JP 9539284 A JP9539284 A JP 9539284A JP H0480880 B2 JPH0480880 B2 JP H0480880B2
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- JP
- Japan
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- annealing
- substrate
- compound semiconductor
- heating
- present
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明はGaAs、InP等の化合物半導体にＮ型
もしくはＰ型の不純物となり得るイオンを注入し
た後、化合物半導体を高温にてアニールし、イオ
ン注入層を活性化させる方法に関するものであ
る。
もしくはＰ型の不純物となり得るイオンを注入し
た後、化合物半導体を高温にてアニールし、イオ
ン注入層を活性化させる方法に関するものであ
る。
GaAs等の化合物半導体結晶基板を用いイオン
注入によつてトランジスタや集積回路を製作する
場合、アニールの工程は導電層を形成する上で不
可欠である。アニールは一般にイオン注入された
化合物半導体基板を抵抗加熱炉で数十分間高温加
熱処理するものである。加熱処理は基板に含まれ
る蒸気圧の高い成分例えばAsやＰが蒸発を開始
する温度より高いため基板が熱分解を生じるとい
う問題があつた。このためアニールによつて基板
表面に形成する導電層の電気的性質が変動し、バ
ラツキが大きいという問題があつた。
注入によつてトランジスタや集積回路を製作する
場合、アニールの工程は導電層を形成する上で不
可欠である。アニールは一般にイオン注入された
化合物半導体基板を抵抗加熱炉で数十分間高温加
熱処理するものである。加熱処理は基板に含まれ
る蒸気圧の高い成分例えばAsやＰが蒸発を開始
する温度より高いため基板が熱分解を生じるとい
う問題があつた。このためアニールによつて基板
表面に形成する導電層の電気的性質が変動し、バ
ラツキが大きいという問題があつた。
これを防ぐため蒸気圧の高い成分の蒸気圧下で
アニールしたり蒸発を防ぐための保護膜例えば、
SiO2膜やSi3N4膜を基板表面に形成した後にアニ
ールする方法が採られている。しかしながら前者
の方法では蒸気圧の高い成分を含むガスが有毒で
あるため操作や処理が複雑なプロセスとなり、生
産性が著しく低いという問題が残る。一方、後者
では保護膜の形成法、形成条件によつて膜の性質
が異るため安定性、再現性が低くアニール中に保
護膜が割れる等の問題がある。
アニールしたり蒸発を防ぐための保護膜例えば、
SiO2膜やSi3N4膜を基板表面に形成した後にアニ
ールする方法が採られている。しかしながら前者
の方法では蒸気圧の高い成分を含むガスが有毒で
あるため操作や処理が複雑なプロセスとなり、生
産性が著しく低いという問題が残る。一方、後者
では保護膜の形成法、形成条件によつて膜の性質
が異るため安定性、再現性が低くアニール中に保
護膜が割れる等の問題がある。
また、従来のアニール法は電気炉で数十分間高
温熱処理するため基板結晶内の残留不純物である
CrやMnが拡散や表面近傍での高濃度化等を起こ
し、イオン注入された原子と相互に影響を及ぼす
ことが知られている。このためアニールによる活
性化率が不安定となり、トランジスタや集積回路
の電気特性を制御することが困難となつている。
さらに従来のアニール法では注入された原子がア
ニール中に表面と平行な方向に十分の数ミクロン
も拡散する横方向拡散も知られている。このため
注入領域、例えば実効ゲート長が変化することに
なり1μｍという微細加工が必要な素子製造の面
からは重大な問題となる。
温熱処理するため基板結晶内の残留不純物である
CrやMnが拡散や表面近傍での高濃度化等を起こ
し、イオン注入された原子と相互に影響を及ぼす
ことが知られている。このためアニールによる活
性化率が不安定となり、トランジスタや集積回路
の電気特性を制御することが困難となつている。
さらに従来のアニール法では注入された原子がア
ニール中に表面と平行な方向に十分の数ミクロン
も拡散する横方向拡散も知られている。このため
注入領域、例えば実効ゲート長が変化することに
なり1μｍという微細加工が必要な素子製造の面
からは重大な問題となる。
これに対し、近年赤外線ランプによるアニール
法が報告されている。図２はその一例である。基
板を急速に加熱できるという特徴から従来法のア
ニールより約２桁短いアニール時間が可能であ
り、従つて横方向拡散も抑制できると報告されて
いる。
法が報告されている。図２はその一例である。基
板を急速に加熱できるという特徴から従来法のア
ニールより約２桁短いアニール時間が可能であ
り、従つて横方向拡散も抑制できると報告されて
いる。
しかしながら、赤外線ランプの急速加熱の特徴
を生かしてアニールすると肉眼でも観察できる程
の大きな「スリツプライン」と呼ばれる結晶の歪
が生じることが知られている。
を生かしてアニールすると肉眼でも観察できる程
の大きな「スリツプライン」と呼ばれる結晶の歪
が生じることが知られている。
これはその部分の結晶性が破壊されていること
になりトランジスタや集積回路の電気特性を制御
するためには重大な問題となつている。
になりトランジスタや集積回路の電気特性を制御
するためには重大な問題となつている。
本発明はこのような従来法の欠点を解消し、化
合物半導体の欠陥発生を防ぐと同時に横方向の拡
散を抑制し得るアニール方法を提供するものであ
る。
合物半導体の欠陥発生を防ぐと同時に横方向の拡
散を抑制し得るアニール方法を提供するものであ
る。
以下、実施例に即して、本発明を説明する。図
１は化合物半導体としてGaAs基板を用いる場合
の本発明によるアニール法の構成を図示したもの
である。一度真空排気された後、N2ガスを満た
した石英管１１の内部中央に石英治具１２を介し
て保持された２つの厚さ数mmの同一の形状のカー
ボングラフアイト板１３の間にGaAs基板１５を
置き、石英管１１の外部よりGaAs基板１５の両
面からランプヒータ１６を用いて照射して加熱さ
せる。アニール温度は、GaAs基板１５の近傍に
設置した熱電対により測定し、これを基準にして
ランプに印加する電力をPID制御することによ
り、加熱速度、アニール温度を一定にした。本発
明になるアニール法で900℃10秒間アニールした
試料は従来の電気炉で、800℃20分アニールした
試料と同等のキヤリア濃度プロフアイルを示し
た。さらに、アニール時の昇温速度を従来法と同
じ20℃／秒〜80℃／秒とした急速加熱でアニール
してもスリツプラインの発生は観察されなかつ
た。
１は化合物半導体としてGaAs基板を用いる場合
の本発明によるアニール法の構成を図示したもの
である。一度真空排気された後、N2ガスを満た
した石英管１１の内部中央に石英治具１２を介し
て保持された２つの厚さ数mmの同一の形状のカー
ボングラフアイト板１３の間にGaAs基板１５を
置き、石英管１１の外部よりGaAs基板１５の両
面からランプヒータ１６を用いて照射して加熱さ
せる。アニール温度は、GaAs基板１５の近傍に
設置した熱電対により測定し、これを基準にして
ランプに印加する電力をPID制御することによ
り、加熱速度、アニール温度を一定にした。本発
明になるアニール法で900℃10秒間アニールした
試料は従来の電気炉で、800℃20分アニールした
試料と同等のキヤリア濃度プロフアイルを示し
た。さらに、アニール時の昇温速度を従来法と同
じ20℃／秒〜80℃／秒とした急速加熱でアニール
してもスリツプラインの発生は観察されなかつ
た。
本発明を構成する要件の一つはランプからの熱
線として赤外線のみならず、赤外線よりも波長の
短い光をも利用することにある。化合物半導体は
赤外領域の光線に対して大きな透過率を有してい
るため赤外線による化合物半導体基板の加熱は実
質上効率が極めて小さくなる。そこで本発明では
赤外線より短波長な光で基板を直接加熱すると同
時に赤外線で基板を載せたカーボングラフアイト
治具を加熱することにより、加熱効率を著しく向
上することにある。
線として赤外線のみならず、赤外線よりも波長の
短い光をも利用することにある。化合物半導体は
赤外領域の光線に対して大きな透過率を有してい
るため赤外線による化合物半導体基板の加熱は実
質上効率が極めて小さくなる。そこで本発明では
赤外線より短波長な光で基板を直接加熱すると同
時に赤外線で基板を載せたカーボングラフアイト
治具を加熱することにより、加熱効率を著しく向
上することにある。
本発明のもう一つの要件は、ランプからの光を
効率良く吸収して半導体基板に対して熱源となる
物体を基板に密着して対称的に配置することであ
る。図２に示す通り、従来法では基板が直接雰囲
気にさらされており、基板の厚さ方向、特に基板
表面での急峻な温度勾配が存在する。本発明では
このような温度勾配をなくす事ができスリツプラ
インを防止することが可能となつた。この目的か
らすると基板を挾む物体としてはランプからの光
を効率良く吸収する材質であれば本発明の目的を
満たすことになり、何ら実施例に制限されるもの
ではない。
効率良く吸収して半導体基板に対して熱源となる
物体を基板に密着して対称的に配置することであ
る。図２に示す通り、従来法では基板が直接雰囲
気にさらされており、基板の厚さ方向、特に基板
表面での急峻な温度勾配が存在する。本発明では
このような温度勾配をなくす事ができスリツプラ
インを防止することが可能となつた。この目的か
らすると基板を挾む物体としてはランプからの光
を効率良く吸収する材質であれば本発明の目的を
満たすことになり、何ら実施例に制限されるもの
ではない。
さらにアニールは化合物半導体基板に高温で不
必要な化学反応を生じないために不活性ガス中で
行なえば本発明の目的を満たすことから雰囲気は
実施例のN2ガスに何ら限定されるものではなく、
N2の他にAr、He等の不活性ガスやH2ガス及び
それらの混合ガスも適用できることを付言する。
必要な化学反応を生じないために不活性ガス中で
行なえば本発明の目的を満たすことから雰囲気は
実施例のN2ガスに何ら限定されるものではなく、
N2の他にAr、He等の不活性ガスやH2ガス及び
それらの混合ガスも適用できることを付言する。
図１は本発明によるアニール法の構成例を図示
したものであり、図２は従来のアニール法の構成
例である。 １１……石英管、１２……石英治具、１３……
カーボングラフアイト板、１５……化合物半導体
基板、１６……ランプヒータ。
したものであり、図２は従来のアニール法の構成
例である。 １１……石英管、１２……石英治具、１３……
カーボングラフアイト板、１５……化合物半導体
基板、１６……ランプヒータ。
Claims (1)
- １ Ｎ型またはＰ型の不純物となり得るイオンを
注入された化合物半導体基板の両面を赤外線及び
それより短い波長域の光を吸収する物質からなる
一対の支持体ではさみ、上記波長域にスペクトル
をもつランプにて該化合物半導体を照射し加熱す
ることを特徴とする化合物半導体基板のアニール
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9539284A JPS60239400A (ja) | 1984-05-11 | 1984-05-11 | 化合物半導体のアニ−ル法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9539284A JPS60239400A (ja) | 1984-05-11 | 1984-05-11 | 化合物半導体のアニ−ル法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60239400A JPS60239400A (ja) | 1985-11-28 |
| JPH0480880B2 true JPH0480880B2 (ja) | 1992-12-21 |
Family
ID=14136372
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9539284A Granted JPS60239400A (ja) | 1984-05-11 | 1984-05-11 | 化合物半導体のアニ−ル法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60239400A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62128525A (ja) * | 1985-11-29 | 1987-06-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 化合物半導体基板のアニ−ル方法 |
| US5011794A (en) * | 1989-05-01 | 1991-04-30 | At&T Bell Laboratories | Procedure for rapid thermal annealing of implanted semiconductors |
| JP2005197464A (ja) | 2004-01-07 | 2005-07-21 | Rohm Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPWO2007049413A1 (ja) * | 2005-10-28 | 2009-04-30 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 半導体製造装置及び半導体装置 |
| JP5080043B2 (ja) * | 2006-08-31 | 2012-11-21 | 新電元工業株式会社 | 半導体装置の製造方法、半導体装置の製造用治具、および半導体装置の製造装置 |
| JP5573533B2 (ja) * | 2010-09-17 | 2014-08-20 | トヨタ自動車株式会社 | 基板の熱処理方法および熱処理装置 |
-
1984
- 1984-05-11 JP JP9539284A patent/JPS60239400A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60239400A (ja) | 1985-11-28 |
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