JPH06291069A - 半導体製造装置およびその半導体製造装置を用いた半導体基板の加熱処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 半導体基板１１に導入した不純物を拡散させ
るための半導体製造装置にあって、第１の加熱手段１３
と第２の加熱手段１５とを備える半導体製造装置および
半導体基板の加熱処理方法。 【効果】 半導体基板内部には結晶歪みは発生せず、し
たがって拡散層リーク電流は発生しない。この結果、半
導体集積回路装置の特性が劣化するという問題点は発生
しない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体基板に導入した不
純物を拡散させるための半導体製造装置の構成と、その
半導体製造装置を用いた半導体基板の加熱処理方法とに
関する。

【０００２】

【従来の技術】拡散炉を用いて、ボートに装着した半導
体基板を、１００枚程度一括して処理する不純物の拡散
処理方法では、加熱処理時間がすくなくとも１０分以上
となって、不純物が半導体基板に深く拡散してしまう。
このため微細化を行う超ＬＳＩに不可欠な浅い不純物拡
散層を形成することができない。

【０００３】そこでたとえば特開平４−５８２２号公報
に記載のランプアニール装置を用いて、浅い不純物拡散
層を形成する方法が提案されている。

【０００４】ランプアニール装置を用いた半導体基板の
加熱処理方法は、複数のランプを用いて、昇温度過程
と、１０００℃程度の加熱温度保持過程と、降温度過程
とのすべての処理過程を短時間、たとえば１０秒という
短い時間内で処理することが可能となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ランプアニール装置を
用いた半導体基板の加熱処理方法においては、前述のよ
うに短時間で不純物の拡散処理を行うことができる。

【０００６】このため超ＬＳＩ技術には、必要不可欠な
浅い不純物拡散層を形成することができるという、利点
を備えている。

【０００７】しかしながら、ランプアニール装置では、
半導体基板を室温状態からいきなり１０００℃前後の高
温まで短時間で加熱している。

【０００８】このため加熱のごく初期段階では半導体基
板表面だけが高温となり、これに対して半導体基板内部
はほとんど温度上昇せず、室温状態のままである。

【０００９】したがって半導体基板表面は加熱により熱
膨張するが、半導体基板内部は膨張しない。その結果、
この熱膨張差に起因して加熱処理後、半導体基板内部に
強い結晶歪みが発生することになる。

【００１０】この半導体基板内部の結晶歪みは、拡散層
リーク電流の要因となり、半導体集積回路装置の特性が
劣化するという問題点が発生する。

【００１１】本発明の目的は、上記課題を解決して、特
性劣化が発生しない半導体基板に導入した不純物を拡散
させるための半導体製造装置の構成と、その半導体製造
装置を用いた半導体基板の加熱処理方法とを提供するこ
とである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の半導体製造装置の構成と、その半導体製造装
置を用いた半導体基板の加熱処理方法とは、下記記載の
手段を採用する。

【００１３】本発明の半導体製造装置は、半導体基板に
導入した不純物を拡散させるための半導体製造装置にあ
って、第１の加熱手段と第２の加熱手段とを備えること
を特徴とする。

【００１４】本発明の半導体基板の加熱処理方法は、不
純物を導入した半導体基板を不純物が拡散を開始する温
度以下で第１の加熱手段を用いて予備加熱を行い、その
後第２の加熱手段により半導体基板を加熱して不純物を
半導体基板に拡散させることを特徴とする。

【００１５】以下図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。図１は本発明の半導体製造装置の構成と、その半導
体製造装置を用いた半導体基板の加熱処理方法と説明す
るための断面図である。まず本発明の半導体製造装置の
構成を説明する。

【００１６】図１に示すように、半導体基板１１を加熱
するための半導体製造装置は、石英チャンバ１７の外側
に第１の加熱手段１３と第２の加熱手段１５とを備え
る。

【００１７】第１の加熱手段１３としては、カンタル線
ヒーターや、炭化シリコン線ヒーターや、ニクロム線ヒ
ーターなどのいわゆる抵抗加熱式ヒーターを用いる。

【００１８】そして第２の加熱手段としては、ハロゲン
ランプ、あるいは赤外線ランプなどの瞬間加熱式ヒータ
ーを用いる。

【００１９】つぎに図１に示す構成の本発明の半導体製
造装置を用いて、半導体基板の加熱処理方法を、図１を
用いて説明する。

【００２０】まず抵抗加熱式ヒーターからなる第１の加
熱手段１３を用いて、石英チャンバ１７内を予備加熱す
る。この予備加熱温度は、半導体基板１１に導入した不
純物の拡散開始温度より若干低い温度に設定する。すな
わち半導体基板１１に導入した不純物がボロンであれば
７８０℃とし、リンであれば８００℃とし、砒素であれ
ば１０００℃とする。

【００２１】そして石英キャップ２１を外して、石英ア
ーム１９を用いて、半導体基板１１を石英チャンバ１７
内に挿入し、前述の予備加熱温度で２分程度の時間保持
し、半導体基板１１全体を予備加熱温度にする。

【００２２】その後、第２の加熱手段１５により、前述
の予備加熱温度より高い温度、すなわち不純物が拡散を
開始する温度に加熱して、半導体基板１１に導入した不
純物を拡散させる。瞬間加熱式ヒーターからなる第２の
加熱手段１７による加熱時間は、従来と同じ１０秒程度
とする。

【００２３】その後、石英キャップ２１を外して、半導
体基板１１を石英チャンバ１７内から取り出し、加熱処
理工程を終了する。

【００２４】本発明においては、第１の加熱手段１３に
よって、半導体基板１１を不純物が拡散する直前の温度
で、予備加熱している。このため、半導体基板１１内部
まで予備加熱温度に達し、半導体基板１１全体が熱膨張
状態になっている。そして第２の加熱手段１５によって
短時間の高温加熱処理を行っても、半導体基板１１表面
部の膨張量が少なく、半導体基板１１内部に結晶歪みは
発生しない。

【００２５】このため、半導体基板１１内部に結晶歪み
を発生させることなく、超ＬＳＩに不可欠な浅い不純物
拡散層を形成することが可能となる。そしてさらに、拡
散工程における製造歩留まりを飛躍的に向上させること
ができる。

【００２６】なお、さらに半導体基板１１内部に発生す
る結晶歪みを少なくしたいときは、抵抗加熱式ヒーター
からなる第１の加熱手段１３による予備加熱温度を、前
述の予備加熱温度より２００℃から３００℃低く設定し
た状態で、半導体基板１１を石英チャンバ１７内に挿入
する。そしてその後、徐々に第１の加熱手段１３により
石英チャンバ１７内の温度を、前述の予備加熱温度まで
上昇させて所定の予備加熱温度に到達した後、瞬間加熱
式ヒーターからなる第２の加熱手段１５により短時間の
高温加熱処理を行なえば良い。

【００２７】そしてさらに石英チャンバ１７内から半導
体基板１１を取り出すときも、石英チャンバ１７内の温
度を、予備加熱温度より２００℃から３００℃低くなる
まで徐々に下げて、その後半導体基板１１を石英チャン
バ１７内から取り出す。

【００２８】このように予備加熱温度より低い温度状態
で、半導体基板１１を石英チャンバ１７に挿入と取り出
しとを行うことにより、半導体基板１１には結晶歪みは
ほとんど発生せず、完璧な無欠陥な拡散処理を行うこと
ができる。

【００２９】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
半導体製造装置およびその半導体製造装置を用いた半導
体基板の加熱処理方法によれば、半導体基板内部には結
晶歪みは発生せず、したがって拡散層リーク電流は発生
しない。この結果、半導体集積回路装置の特性が劣化す
るという問題点は発生しない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における半導体製造装置および
その半導体製造装置を用いた半導体基板の加熱処理方法
を説明するための断面図である。

【符号の説明】

１１ 半導体基板 １３ 第１の加熱手段 １５ 第２の加熱手段 １７ 石英チャンバ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板に導入した不純物を拡散させ
   るための半導体製造装置にあって、第１の加熱手段と第
   ２の加熱手段とを備えることを特徴とする半導体製造装
   置。
2. 【請求項２】 第１の加熱手段は抵抗加熱式ヒーターを
   用い、第２の加熱手段は瞬間加熱式ヒーターを用いるこ
   とを特徴とする請求項１記載の半導体製造装置。
3. 【請求項３】 不純物を導入した半導体基板を不純物が
   拡散を開始する温度以下で第１の加熱手段を用いて予備
   加熱を行い、その後第２の加熱手段により半導体基板を
   加熱して不純物を半導体基板に拡散させることを特徴と
   する半導体基板の加熱処理方法。