JPH0529239A - 不純物添加方法 - Google Patents
不純物添加方法Info
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- JPH0529239A JPH0529239A JP17963391A JP17963391A JPH0529239A JP H0529239 A JPH0529239 A JP H0529239A JP 17963391 A JP17963391 A JP 17963391A JP 17963391 A JP17963391 A JP 17963391A JP H0529239 A JPH0529239 A JP H0529239A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 イオン注入により破壊された半導体ウエーハ
の結晶表面層を低温で短時間に回復でき、かつ注入不純
物をイオン注入濃度るいは熱平衡固溶限を越えて添加す
る方法を提供することを目的とする。 【構成】 本発明の不純物添加方法は、半導体ウエーハ
にイオン注入により不純物を注入する工程と、前記工程
のイオン注入により破壊された前記半導体ウエーハの結
晶表面層に高輝度Ｘ線を照射する工程とを含む。この高
輝度Ｘ線の照射後あるいは照射中に、前記半導体ウエー
ハの前記結晶表面層に対して熱的なアニールを施す。
の結晶表面層を低温で短時間に回復でき、かつ注入不純
物をイオン注入濃度るいは熱平衡固溶限を越えて添加す
る方法を提供することを目的とする。 【構成】 本発明の不純物添加方法は、半導体ウエーハ
にイオン注入により不純物を注入する工程と、前記工程
のイオン注入により破壊された前記半導体ウエーハの結
晶表面層に高輝度Ｘ線を照射する工程とを含む。この高
輝度Ｘ線の照射後あるいは照射中に、前記半導体ウエー
ハの前記結晶表面層に対して熱的なアニールを施す。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体ウエーハの電気的
に活性な不純物を添加する不純物添加方法に関する。
に活性な不純物を添加する不純物添加方法に関する。
【０００２】
【発明の概要】この発明は、通常の半導体デバイス作製
において電気的に活性な不純物を添加する技術に関する
もので、イオン注入後、高輝度Ｘ線ビームを照射するこ
とにより、低温で短時間に高効率の電気的活性化を達成
できるようにしたものである。
において電気的に活性な不純物を添加する技術に関する
もので、イオン注入後、高輝度Ｘ線ビームを照射するこ
とにより、低温で短時間に高効率の電気的活性化を達成
できるようにしたものである。
【０００３】
【従来の技術】通常、半導体ウエーハに電気的に活性な
不純物を添加する場合には、イオン注入を行う。このイ
オン注入では高エネルギー粒子を半導体の結晶格子に衝
突させるため、結晶構造が破壊され、このままでは、注
入不純物は、電気的に活性化しない。したがって、従来
はイオン注入後、結晶性の回復および不純物の電気的活
性化のために、熱処理を行っていた。
不純物を添加する場合には、イオン注入を行う。このイ
オン注入では高エネルギー粒子を半導体の結晶格子に衝
突させるため、結晶構造が破壊され、このままでは、注
入不純物は、電気的に活性化しない。したがって、従来
はイオン注入後、結晶性の回復および不純物の電気的活
性化のために、熱処理を行っていた。
【０００４】この熱処理法としては、電気炉中で上記半
導体ウエーハをアニールする方法が最も一般的である。
たとえば、ボロン（ｐ型）やリン（ｎ型）のイオンを注
入したシリコンウエーハに、９００℃以上、数十分程度
の条件で電気炉アニールを行う。
導体ウエーハをアニールする方法が最も一般的である。
たとえば、ボロン（ｐ型）やリン（ｎ型）のイオンを注
入したシリコンウエーハに、９００℃以上、数十分程度
の条件で電気炉アニールを行う。
【０００５】ところで、不純物を高濃度で注入した場合
に電気炉アニールを行うと、不純物の活性化率が顕著に
低下する。また、処理が長時間に及ぶため、低コスト化
に不利である。さらに、この電気炉アニールによる長時
間処理のために、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎ
ｓｕｌａｔｏｒ）など立体積層構造をとるデバイスや、
その他アニール回数の多いデバイスでは、熱による構造
の劣化が起こる可能性がある。
に電気炉アニールを行うと、不純物の活性化率が顕著に
低下する。また、処理が長時間に及ぶため、低コスト化
に不利である。さらに、この電気炉アニールによる長時
間処理のために、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎ
ｓｕｌａｔｏｒ）など立体積層構造をとるデバイスや、
その他アニール回数の多いデバイスでは、熱による構造
の劣化が起こる可能性がある。
【０００６】これに対し、パルスレーザー光の照射によ
り、イオン注入層を瞬時に融解−固化させるレーザーア
ニール法も提案されている。
り、イオン注入層を瞬時に融解−固化させるレーザーア
ニール法も提案されている。
【０００７】このレーザーアニール法は、１）表面層の
みの処理が可能であること、２）空間的な局所処理が可
能であること、３）瞬時（数１００ナノ秒以内）に処理
を終えることが可能であること、４）注入不純物が熱平
衡固溶限を越えて、多量に添加できることなど、電気炉
アニールでは達成できない点を利点としてもっている。
みの処理が可能であること、２）空間的な局所処理が可
能であること、３）瞬時（数１００ナノ秒以内）に処理
を終えることが可能であること、４）注入不純物が熱平
衡固溶限を越えて、多量に添加できることなど、電気炉
アニールでは達成できない点を利点としてもっている。
【０００８】しかしながら、このレーザーアニール法で
は、１）デバイス構造の劣化、２）デバイス性能に悪影
響を及ぼす酸素などの不純物の混入、３）化合物半導体
など高温で分解しやすい材料には適さないなど、いずれ
も融点に近い高温処理であることから生ずる欠点があ
る。
は、１）デバイス構造の劣化、２）デバイス性能に悪影
響を及ぼす酸素などの不純物の混入、３）化合物半導体
など高温で分解しやすい材料には適さないなど、いずれ
も融点に近い高温処理であることから生ずる欠点があ
る。
【０００９】また、電気炉アニールとレーザーアニール
の中間的性格をもつ方法として、フラッシュアニール法
がある。この方法は、強力なキセノンあるいはハロゲン
ランプ光をイオン注入層に数秒間照射するものである。
この時の半導体基板の温度は、１０００〜１１００℃程
度には達するが結晶融解はしない。しかし、レーザーア
ニールのような空間的な局所処理は困難である。
の中間的性格をもつ方法として、フラッシュアニール法
がある。この方法は、強力なキセノンあるいはハロゲン
ランプ光をイオン注入層に数秒間照射するものである。
この時の半導体基板の温度は、１０００〜１１００℃程
度には達するが結晶融解はしない。しかし、レーザーア
ニールのような空間的な局所処理は困難である。
【００１０】以上要するに、シリコンについて行われ、
あるいは試みられてきたイオン注入後の熱処理は、いず
れも９００℃以上の高温で行われることからデバイスに
熱的な影響を及ぼすこと、特に電気炉アニールやフラッ
シュアニールでは、そのアニール後の不純物濃度がイオ
ン注入時のピーク濃度を越えることはできないし、活性
化すべき不純物の濃度も熱平衡固溶限を越えることはな
いという欠点を有している。
あるいは試みられてきたイオン注入後の熱処理は、いず
れも９００℃以上の高温で行われることからデバイスに
熱的な影響を及ぼすこと、特に電気炉アニールやフラッ
シュアニールでは、そのアニール後の不純物濃度がイオ
ン注入時のピーク濃度を越えることはできないし、活性
化すべき不純物の濃度も熱平衡固溶限を越えることはな
いという欠点を有している。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記技術的
課題を解決するためになされたもので、その目的とする
ところは、イオン注入により破壊された半導体ウエーハ
の結晶表面層を融解させることなく低温で短時間に回復
でき、かつ注入不純物をそのピーク濃度を越えて添加で
きる方法を提供することにある。
課題を解決するためになされたもので、その目的とする
ところは、イオン注入により破壊された半導体ウエーハ
の結晶表面層を融解させることなく低温で短時間に回復
でき、かつ注入不純物をそのピーク濃度を越えて添加で
きる方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の不純物添加方法は半導体ウエーハに電気的
に活性な不純物を添加してｎ型あるいはｐ型基板とする
不純物添加方法において、前記半導体ウエーハにイオン
注入により不純物を注入する工程と、前記工程のイオン
注入により破壊された前記半導体ウエーハの結晶表面層
に高輝度Ｘ線を照射する工程とを含むことを特徴とす
る。ここで、前記高輝度Ｘ線の照射に際して、前記半導
体ウエーハの前記結晶表面層に対して熱アニールを補助
的に施してもよい。
に、本発明の不純物添加方法は半導体ウエーハに電気的
に活性な不純物を添加してｎ型あるいはｐ型基板とする
不純物添加方法において、前記半導体ウエーハにイオン
注入により不純物を注入する工程と、前記工程のイオン
注入により破壊された前記半導体ウエーハの結晶表面層
に高輝度Ｘ線を照射する工程とを含むことを特徴とす
る。ここで、前記高輝度Ｘ線の照射に際して、前記半導
体ウエーハの前記結晶表面層に対して熱アニールを補助
的に施してもよい。
【００１３】
【作用】本発明においては、ドース量の多いイオン注入
により破壊され、非晶質化した半導体ウエーハ表面層に
高輝度のＸ線を照射すると、熱平衡濃度以上の多量の空
孔が形成される。非晶質化した半導体では多量の空孔を
媒介として原子拡散が起こる。この原子拡散により、非
晶質化していない半導体ウエーハ深部を種とした固相エ
ピタキシャル成長が低温で促進され、非晶質部分の表面
層の結晶性が短時間に回復される。
により破壊され、非晶質化した半導体ウエーハ表面層に
高輝度のＸ線を照射すると、熱平衡濃度以上の多量の空
孔が形成される。非晶質化した半導体では多量の空孔を
媒介として原子拡散が起こる。この原子拡散により、非
晶質化していない半導体ウエーハ深部を種とした固相エ
ピタキシャル成長が低温で促進され、非晶質部分の表面
層の結晶性が短時間に回復される。
【００１４】また、本発明においては、ドース量の少な
いイオン注入により破壊された半導体ウエーハ表面層は
必ずしも非晶質化しないが、Ｘ線照射により形成される
空孔を媒介として起こる原子拡散によって損傷した結晶
の回復が進行する。
いイオン注入により破壊された半導体ウエーハ表面層は
必ずしも非晶質化しないが、Ｘ線照射により形成される
空孔を媒介として起こる原子拡散によって損傷した結晶
の回復が進行する。
【００１５】さらに、本発明では、Ｘ線照射によって、
不純物の拡散が増強されるため、パルスレーザーアニー
ルでの融液成長と同様の成長界面で不純物の偏析が起こ
る。偏析係数Ｋ* が１より小さいほど表面での堆積が大
きい。Ｘ線照射によって拡散が増強された固相成長によ
り、表面層では、注入不純物濃度あるいは熱平衡固溶限
を越えることができる。
不純物の拡散が増強されるため、パルスレーザーアニー
ルでの融液成長と同様の成長界面で不純物の偏析が起こ
る。偏析係数Ｋ* が１より小さいほど表面での堆積が大
きい。Ｘ線照射によって拡散が増強された固相成長によ
り、表面層では、注入不純物濃度あるいは熱平衡固溶限
を越えることができる。
【００１６】さらに、本発明では、Ｘ線ビームの材料へ
の高い透過性を利用することにより、たとえばＳＯＩ
（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）などの
立体積層構造において、多層のイオン注入層を一括処理
できる。
の高い透過性を利用することにより、たとえばＳＯＩ
（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）などの
立体積層構造において、多層のイオン注入層を一括処理
できる。
【００１７】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を説
明する。
明する。
【００１８】図１は本発明の不純物添加方法の各工程を
示す立断面図である。図１において符号１は半導体基板
ウエーハ（以下、基板と省略する）である。この基板１
の材料としては、シリコンあるいはＧａＡｓ等の化合物
半導体を挙げることができる。この基板１の主面に、図
１の（ａ）に示すように例えばボロン（ｐ型）あるいは
リン（ｎ型）の不純物イオンをイオン注入（矢印２で示
す）により添加し、（ｂ）に示すようにイオン注入層３
を形成する。
示す立断面図である。図１において符号１は半導体基板
ウエーハ（以下、基板と省略する）である。この基板１
の材料としては、シリコンあるいはＧａＡｓ等の化合物
半導体を挙げることができる。この基板１の主面に、図
１の（ａ）に示すように例えばボロン（ｐ型）あるいは
リン（ｎ型）の不純物イオンをイオン注入（矢印２で示
す）により添加し、（ｂ）に示すようにイオン注入層３
を形成する。
【００１９】ここで、イオン注入により基板１の主面に
添加される不純物のドース量が多い場合には、イオン注
入層３は結晶構造が破壊され、非晶質化したものとなっ
ている。一方、ドース量が少ない場合には、イオン注入
層３は非晶質化はしないものの、結晶が損傷したものと
なっている。
添加される不純物のドース量が多い場合には、イオン注
入層３は結晶構造が破壊され、非晶質化したものとなっ
ている。一方、ドース量が少ない場合には、イオン注入
層３は非晶質化はしないものの、結晶が損傷したものと
なっている。
【００２０】次に、図１の（ｂ）に示すように上記イオ
ン注入層３に高輝度のＸ線（矢印４で示す）を照射す
る。このＸ線４には、シンクロトロン放射光（ＳＯＲ）
を好適に用いることができる。
ン注入層３に高輝度のＸ線（矢印４で示す）を照射す
る。このＸ線４には、シンクロトロン放射光（ＳＯＲ）
を好適に用いることができる。
【００２１】ここで、上記イオン注入層３に対するＸ線
４の照射により、低温で短時間にイオン注入層３の結晶
性が回復する。以下、本発明の作用効果を従来の電気炉
アニールやフラッシュアニールの作用効果と対比して説
明する。
４の照射により、低温で短時間にイオン注入層３の結晶
性が回復する。以下、本発明の作用効果を従来の電気炉
アニールやフラッシュアニールの作用効果と対比して説
明する。
【００２２】イオン注入層３への不純物のドース量があ
る程度多い場合には、一般に、イオン注入によって、基
板１の主面の表面層である注入層３は破壊され、非晶質
化する。従って、この注入層３の下側の、非晶質化しな
い深部を種とする固相エピタキシャル成長によって上記
表面層の結晶性を回復させることができる。すなわち、
非晶質からの固相成長は、非晶質中での原子拡散に支配
されるが、非晶質半導体における原子拡散は空孔を媒介
として起こる。
る程度多い場合には、一般に、イオン注入によって、基
板１の主面の表面層である注入層３は破壊され、非晶質
化する。従って、この注入層３の下側の、非晶質化しな
い深部を種とする固相エピタキシャル成長によって上記
表面層の結晶性を回復させることができる。すなわち、
非晶質からの固相成長は、非晶質中での原子拡散に支配
されるが、非晶質半導体における原子拡散は空孔を媒介
として起こる。
【００２３】ところで、電気炉やフラッシュアニールな
どの熱的な従来の方法による固相成長では、アニール温
度においての熱平衡濃度の空孔にもとづく原子拡散係数
で、アニール時間等の条件が決まる。これに対し、イオ
ン注入基板に高輝度のＸ線を照射すると、短時間に熱平
衡濃度以上の多量の空孔が形成され、これによって、固
相成長が低温でも促進される。
どの熱的な従来の方法による固相成長では、アニール温
度においての熱平衡濃度の空孔にもとづく原子拡散係数
で、アニール時間等の条件が決まる。これに対し、イオ
ン注入基板に高輝度のＸ線を照射すると、短時間に熱平
衡濃度以上の多量の空孔が形成され、これによって、固
相成長が低温でも促進される。
【００２４】また、ドース量が少ない場合は、注入層３
は必ずしも非晶質化しないが、損傷した結晶の回復は原
子拡散によって進行するので非晶質化した場合と同じ効
果を期待できる。
は必ずしも非晶質化しないが、損傷した結晶の回復は原
子拡散によって進行するので非晶質化した場合と同じ効
果を期待できる。
【００２５】また、上記イオン注入層３に対するＸ線４
の照射により、不純物を高濃度で添加できる。この高濃
度添加について従来法と比較しつつ説明する。
の照射により、不純物を高濃度で添加できる。この高濃
度添加について従来法と比較しつつ説明する。
【００２６】電気炉アニールやフラッシュアニールで
は、イオン注入層の固相成長時には、注入不純物は成長
界面にそのまま取り込まれ、成長後の深さ方向の不純物
濃度は、注入時のそれと変わらない。このことは、これ
らのアニール温度での不純物の拡散係数が、成長速度に
比べて著しく小さいことによる。成長後もアニールを続
けると（これらのアニール法では通常、成長後のアニー
ルが長い）、成長結晶中での濃度分布にもとづく拡散に
よって再分布が起こる。従って、これらの従来のアニー
ル法では、注入時のピーク濃度、あるいは熱平衡固溶限
を越えて不純物を添加することはできない。
は、イオン注入層の固相成長時には、注入不純物は成長
界面にそのまま取り込まれ、成長後の深さ方向の不純物
濃度は、注入時のそれと変わらない。このことは、これ
らのアニール温度での不純物の拡散係数が、成長速度に
比べて著しく小さいことによる。成長後もアニールを続
けると（これらのアニール法では通常、成長後のアニー
ルが長い）、成長結晶中での濃度分布にもとづく拡散に
よって再分布が起こる。従って、これらの従来のアニー
ル法では、注入時のピーク濃度、あるいは熱平衡固溶限
を越えて不純物を添加することはできない。
【００２７】これに対し、本発明方法では、Ｘ線４の照
射によって、不純物の拡散が増強されるため、成長界面
で不純物の偏析が起こる。
射によって、不純物の拡散が増強されるため、成長界面
で不純物の偏析が起こる。
【００２８】図２は、結晶表面から深さｘ0 まで融解
し、１より小さい偏析係数Ｋ* をもつ不純物が濃度ｃ0
で一様に添加された結晶を、表面に向けて一方向に固化
させた場合における、固化後の計算上の濃度分布を示す
グラフである。図２において、Ｖは成長速度、Ｄは不純
物の拡散係数である。図２から明らかなように、偏析係
数Ｋ* が小さいほど表面での堆積が大きいことがわか
る。これは融液中での不純物の拡散係数Ｄが大きいこと
にもとづいている。Ｘ線照射によって拡散が増強された
固相成長でも図２の融液成長での効果があてはまる。例
えば、図２において、濃度ｃ0 を、イオン注入により達
成された注入層３中の不純物濃度に置き換えて考えるこ
とができる。すなわち、図１の（ｂ）に示した注入層３
では、注入不純物濃度を越えた濃度となり得る。
し、１より小さい偏析係数Ｋ* をもつ不純物が濃度ｃ0
で一様に添加された結晶を、表面に向けて一方向に固化
させた場合における、固化後の計算上の濃度分布を示す
グラフである。図２において、Ｖは成長速度、Ｄは不純
物の拡散係数である。図２から明らかなように、偏析係
数Ｋ* が小さいほど表面での堆積が大きいことがわか
る。これは融液中での不純物の拡散係数Ｄが大きいこと
にもとづいている。Ｘ線照射によって拡散が増強された
固相成長でも図２の融液成長での効果があてはまる。例
えば、図２において、濃度ｃ0 を、イオン注入により達
成された注入層３中の不純物濃度に置き換えて考えるこ
とができる。すなわち、図１の（ｂ）に示した注入層３
では、注入不純物濃度を越えた濃度となり得る。
【００２９】図３は本発明の不純物添加方法を好適に適
用し得る多層ＳＯＩ膜を示す立断面図である。図３にお
いて符号５はＳｉＯ2 等からなる絶縁膜であり、６はシ
リコン結晶薄膜である。絶縁膜５とシリコン結晶薄膜６
とは交互に積層されている。各シリコン結晶薄膜６の、
絶縁膜５との接触面には、所定の位置にイオン注入部７
が形成されている。
用し得る多層ＳＯＩ膜を示す立断面図である。図３にお
いて符号５はＳｉＯ2 等からなる絶縁膜であり、６はシ
リコン結晶薄膜である。絶縁膜５とシリコン結晶薄膜６
とは交互に積層されている。各シリコン結晶薄膜６の、
絶縁膜５との接触面には、所定の位置にイオン注入部７
が形成されている。
【００３０】次に、このような積層構造体に、高輝度の
Ｘ線（矢印８で示す）を照射する。Ｘ線は上記絶縁膜５
やシリコン結晶薄膜６に対して材料透過性を有する。従
って、このＸ線照射により、各イオン注入部７を一括し
て処理できる。
Ｘ線（矢印８で示す）を照射する。Ｘ線は上記絶縁膜５
やシリコン結晶薄膜６に対して材料透過性を有する。従
って、このＸ線照射により、各イオン注入部７を一括し
て処理できる。
【００３１】また、Ｘ線ビームは、ゾーンプレートや、
結晶による干渉などを利用して、絞ったり、パターニン
グを行うことができるので、きわめて微細でかつ選択的
な処理が可能である。
結晶による干渉などを利用して、絞ったり、パターニン
グを行うことができるので、きわめて微細でかつ選択的
な処理が可能である。
【００３２】上記各実施例では、高輝度Ｘ線の照射に際
して、イオン注入層３あるいはイオン注入部７に対して
必要に応じて照射中、あるいは照射後に熱アニールを施
すことができる。熱アニールを施す場合はＸ線照射中が
よい。これは、Ｘ線照射量が少ない場合には、熱アニー
ルにより不純物拡散の増強への寄与が期待されるからで
ある。ここでのアニールとしては、例えば上述の電気炉
アニール、レーザーアニール、フラッシュアニールなど
を挙げることができる。
して、イオン注入層３あるいはイオン注入部７に対して
必要に応じて照射中、あるいは照射後に熱アニールを施
すことができる。熱アニールを施す場合はＸ線照射中が
よい。これは、Ｘ線照射量が少ない場合には、熱アニー
ルにより不純物拡散の増強への寄与が期待されるからで
ある。ここでのアニールとしては、例えば上述の電気炉
アニール、レーザーアニール、フラッシュアニールなど
を挙げることができる。
【００３３】以下、具体例を挙げて本発明をさらに詳述
する。
する。
【００３４】図１の（ａ）に示したように、シリコン基
板表面層に不純物リン（Ｐ）を液体窒素温度でピーク濃
度３．７×１０20／ｃｍ3の程度に高濃度にイオン注入
して表面層を非晶質化させた。次に、図１の（ｂ）に示
したようにこの表面層に高輝度Ｘ線を照射して再結晶化
させた。Ｘ線としては、シンクロトロン放射光からウィ
グラーによる高輝度Ｘ線を用いた（高エネルギー物理学
研究所放射光実験施設）。照射条件は、放射光電子蓄積
リング電流３００ｍＡ程度、照射時間１秒程度、照射時
の試料温度は８００℃程度であった。
板表面層に不純物リン（Ｐ）を液体窒素温度でピーク濃
度３．７×１０20／ｃｍ3の程度に高濃度にイオン注入
して表面層を非晶質化させた。次に、図１の（ｂ）に示
したようにこの表面層に高輝度Ｘ線を照射して再結晶化
させた。Ｘ線としては、シンクロトロン放射光からウィ
グラーによる高輝度Ｘ線を用いた（高エネルギー物理学
研究所放射光実験施設）。照射条件は、放射光電子蓄積
リング電流３００ｍＡ程度、照射時間１秒程度、照射時
の試料温度は８００℃程度であった。
【００３５】図４は、ＳＩＭＳ（二次イオン分析）によ
り測定した、リンイオン注入およびＸ線による再結晶化
後のシリコン基板表面層におけるリンの深さ方向の濃度
分布を示すグラフである。図４において破線はリン
（Ｐ）イオンをシリコン表面層に注入した直後の表面層
深さ方向のリン濃度分布を示し、実線はイオン注入後の
Ｘ線照射直後の表面層深さ方向のリン濃度分布を示す。
り測定した、リンイオン注入およびＸ線による再結晶化
後のシリコン基板表面層におけるリンの深さ方向の濃度
分布を示すグラフである。図４において破線はリン
（Ｐ）イオンをシリコン表面層に注入した直後の表面層
深さ方向のリン濃度分布を示し、実線はイオン注入後の
Ｘ線照射直後の表面層深さ方向のリン濃度分布を示す。
【００３６】図４では、表面直下の浅い領域ではＸ線結
晶化後の濃度が注入後の濃度を上回り、深部ではその逆
になっている。このことはＸ線照射による成長過程で深
部からＰが偏析し、表面に堆積が起こって、図２に示し
たような濃度分布が実現できていることを示している。
さらにこのＸ線結晶化後の浅い領域の濃度は、１０００
℃程度の熱平衡固溶限を越えている。
晶化後の濃度が注入後の濃度を上回り、深部ではその逆
になっている。このことはＸ線照射による成長過程で深
部からＰが偏析し、表面に堆積が起こって、図２に示し
たような濃度分布が実現できていることを示している。
さらにこのＸ線結晶化後の浅い領域の濃度は、１０００
℃程度の熱平衡固溶限を越えている。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
Ｘ線ビームの照射により、空間的な局所処理が可能であ
り、Ｘ線の透過性を利用することにより深部あるいはＳ
ＯＩなどの多層膜での一括処理が可能であるという利点
の他に、従来の熱処理法に比べて低温で短時間に、注入
により破壊された結晶を回復させることができるととも
に、注入不純物を、イオン注入濃度、あるいは熱平衡固
溶限を越えて、添加できる。
Ｘ線ビームの照射により、空間的な局所処理が可能であ
り、Ｘ線の透過性を利用することにより深部あるいはＳ
ＯＩなどの多層膜での一括処理が可能であるという利点
の他に、従来の熱処理法に比べて低温で短時間に、注入
により破壊された結晶を回復させることができるととも
に、注入不純物を、イオン注入濃度、あるいは熱平衡固
溶限を越えて、添加できる。
【図１】本発明の不純物添加方法の各工程を示す立断面
図である。
図である。
【図２】結晶表面から深さｘ0 まで融解し、１より小さ
い偏析係数Ｋ* をもつ不純物が濃度ｃ0 で一様に添加さ
れた結晶を、その表面に向けて一方向に固化させた場合
における、固化後の計算上の濃度分布を示すグラフであ
る。
い偏析係数Ｋ* をもつ不純物が濃度ｃ0 で一様に添加さ
れた結晶を、その表面に向けて一方向に固化させた場合
における、固化後の計算上の濃度分布を示すグラフであ
る。
【図３】本発明の不純物添加方法を好適に適用し得る多
層ＳＯＩ膜を示す立断面図である。
層ＳＯＩ膜を示す立断面図である。
【図４】ＳＩＭＳにより測定した、リンイオン注入およ
びＸ線による再結晶化後のシリコン基板表面層における
リンの深さ方向の濃度分布を示すグラフである。
びＸ線による再結晶化後のシリコン基板表面層における
リンの深さ方向の濃度分布を示すグラフである。
１ 半導体基板ウエーハ
２ 不純物イオン注入
３ イオン注入層
４ 高輝度Ｘ線照射
５ 絶縁膜
６ 半導体結晶薄膜
７ イオン注入部
８ Ｘ線照射
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体ウエーハに電気的に活性な不純物
を添加してｎ型あるいはｐ型基板とする不純物添加方法
において、 前記半導体ウエーハにイオン注入により不純物を注入す
る工程と、 前記工程のイオン注入により破壊された前記半導体ウエ
ーハの結晶表面層に高輝度Ｘ線を照射する工程とを含む
ことを特徴とする不純物添加方法。 - 【請求項２】 前記高輝度Ｘ線の照射に際して、前記半
導体ウエーハの前記結晶表面層に対して熱アニールを補
助的に施すことを特徴とする請求項１記載の不純物添加
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17963391A JP3539738B2 (ja) | 1991-07-19 | 1991-07-19 | 不純物添加方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17963391A JP3539738B2 (ja) | 1991-07-19 | 1991-07-19 | 不純物添加方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0529239A true JPH0529239A (ja) | 1993-02-05 |
| JP3539738B2 JP3539738B2 (ja) | 2004-07-07 |
Family
ID=16069179
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17963391A Expired - Fee Related JP3539738B2 (ja) | 1991-07-19 | 1991-07-19 | 不純物添加方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3539738B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6479313B1 (en) | 2001-05-25 | 2002-11-12 | Kopin Corporation | Method of manufacturing GaN-based p-type compound semiconductors and light emitting diodes |
| JP2008219022A (ja) * | 2008-03-19 | 2008-09-18 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 結晶欠陥の回復方法、結晶体の作製方法、パターン形成方法、ｘ線量の検出体 |
-
1991
- 1991-07-19 JP JP17963391A patent/JP3539738B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6479313B1 (en) | 2001-05-25 | 2002-11-12 | Kopin Corporation | Method of manufacturing GaN-based p-type compound semiconductors and light emitting diodes |
| JP2008219022A (ja) * | 2008-03-19 | 2008-09-18 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 結晶欠陥の回復方法、結晶体の作製方法、パターン形成方法、ｘ線量の検出体 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3539738B2 (ja) | 2004-07-07 |
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