JPH0758699B2 - ▲iii▼−▲v▼族化合物半導体ウエハーのアニール方法 - Google Patents

▲iii▼−▲v▼族化合物半導体ウエハーのアニール方法

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JPH0758699B2
JPH0758699B2 JP61310440A JP31044086A JPH0758699B2 JP H0758699 B2 JPH0758699 B2 JP H0758699B2 JP 61310440 A JP61310440 A JP 61310440A JP 31044086 A JP31044086 A JP 31044086A JP H0758699 B2 JPH0758699 B2 JP H0758699B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は放射温度計を使用して熱処理時の測温を行うよ
うにしたIII−V族化合物半導体ウエハーのアニール方
法に関するものである。
〔従来の技術〕 一般に、GaAs、InP等のIII−V化合物の単結晶はキャリ
ア易動度が大きいのでSHF帯の増幅、発振等に用いられ
る電界効果トランジスタ、アナログIC、さらには電界効
果トランジスタを用いた論理ゲート回路その他高速デジ
タルIC等の半導体装置の基板として広く用いられてい
る。
これらの装置の製造技術としては、エピタキシャル成長
技術、イオン注入技術等が採用されている。しかし、エ
ピタキシャル成長技術は生産性、半導体装置の歩留まり
等がイオン注入技術に比較して劣るので、最近はイオン
注入技術が採用されている場合が多い。
イオン注入技術では、半絶縁性III−V化合物単結晶基
板に導電性不純物イオンを注入した後、アニールにより
注入した不純物イオンを活性化して半導体装置を製造し
ているが、この熱処理は、一般にV族元素の蒸気圧が高
く、構成元素の解離が生じ易いため難しいとされてい
る。
通常、熱処理法としては次の2通りの方法が用いられ
る。
第1の方法はウエハー表面を耐熱性の高い絶縁膜で覆う
ことによりウエハーからの注入原子の外部拡散や構成元
素の解離を防ぐものである。これは、一般にキャップ法
と呼ばれて広く用いられているが、膜の物質やその形成
条件等でウエハー表面に与える影響が大きく再現性に乏
しい欠点がある。
第2の方法はキャップレス法と呼ばれる方法で、解離し
やすい物質を含むガス中で熱処理を行い、解離を防ぐ方
法である。例えば、GaAsの場合はアルシン、InP、GaPな
らばホスフィン等がよく用いられている。注入原子の外
部拡散や構成元素の解離を防止するガスのアルシン、ホ
スフィンは毒性の非常に高いもので、取扱いが難しく、
設備が大がかりになる反面、ウエハーに与えるダメージ
が少なく、膜をつけて剥がすという工程が減らせるとい
う大きなメリットがある。また、熱を加える熱源として
は抵抗体を用いたファーネス型とランプを用いたランプ
型があり、ファーネス型、ランプ型のどちらにもキャッ
プ法、キャップレス法が採用可能である。ランプ型はフ
ァーネス型に比べ発熱体自体の容量が小さいこと、処理
物に対して主に輻射光で加熱するため、昇温、降温にか
かる時間が少なくてすむ。熱処理時間としては数秒から
数十秒で熱処理が終了してしまう。この短時間処理を活
かすことによりイオン注入層の熱拡散によるプロファイ
ルの乱れなしに活性化熱処理が可能となり、大いに研究
されまた利用されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところで、熱処理時の測温は非常に重要であり、一般に
は熱電対を用いる方法、処理物が発生する光を測定する
放射温度計による方法が使用されている。
放射温度計を利用する方法は、処理物に対して非接触で
あるため測温点での熱負荷がなく、熱容量の小さい処理
物に対して誤差を生じにくいこと、反応が速いこと等か
ら、ランプ型の熱処理装置の測温に用いられるとその特
徴が発揮される。
原理的にはキャップ法とキャップレス法、ファーネス型
炉とランプ型炉、測温法として熱電対と放射温度計を用
いる方法はそれぞれどの組合わせを行うことも可能であ
る。
しかしながら、膜形成の工程をなくすためにキャップレ
ス法を用い、熱拡散を防ぐためにランプ型炉を用い、ラ
ンプ型の特性を活かすための測温法である放射温度計を
用いることは難しい。これはウエハーからの解離を防ぐ
ために例えばアルシン、ホスフィン等のガスを用いた場
合,熱処理の際に分解したヒ素やリン等が放射温度計の
窓に付着し、光を遮って測温を妨げるためである。
これを防ぐ方法として、放射温度計の入光部にヒーター
を取り付けて加熱し、ヒ素やリン等の付着を防止する方
法がある。しかし、これは温度のバランスを崩すだけで
なく、炉心管と放射温度計をつなぐ部分のシール材が高
温になるためシールに不安が残り、このシールに支障を
きたすことはアルシン、ホスフィン等の有毒性から避け
なければならず、実際にこの組合せの適用は難しい。
本発明は上記問題点を解決するためのもので、放射温度
計入光部を加熱することなく、温度計付近に解離または
分解した物質が付着するのを防ぐことができ、放射温度
計により測温して熱処理を行うことの可能なIII−V族
化合物半導体ウエハーのアニール方法を提供することを
目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
そのために本発明のIII−V族化合物半導体ウエハーの
アニール方法は、放射温度計を用いてIII−V族化合物
半導体ウエハーの温度を測定しながら、V族元素又はV
族元素化合物を含む雰囲気中で、上記III−V族化合物
半導体ウエハーをアニールする方法において、アニール
装置本体に枝管を介して放射温度計を接続し、該枝管に
V族元素及びV族元素化合物のいずれをも含まない雰囲
気ガスを流すことを特徴とする。
〔作用〕
本発明のIII−V族化合物半導体ウエハーのアニール方
法は、半導体表面から放射される光を検出することによ
りウエハー表面温度を測定する放射温度計を熱処理炉加
熱手段の外部に配置し、放射温度計を取りつけた取りつ
け管にガス導入口を設け、このガス導入口より取りつけ
管を通して熱処理炉内へガスを流すことにより、放射温
度計入光部を加熱することなく取りつけ管の放射温度計
付近に解離または分解した物質が付着するのを防止し、
その結果半導体基板表面からの放射光が遮られることな
く、放射温度計による測温が可能となる。
〔実施例〕
以下、実施例を図面に基づき説明する。
「実施例1」 第1図は本発明の一実施例を示し、1は熱処理炉、2は
雰囲気ガス、3はガス導入口、4は排出口、5はウエハ
ーホルダー、6はウエハー、7はトラップ、8はラン
プ、9は取付管、10は窓、11はフィルター、12は放射温
度計、13は冷却器、14は枝管、15は端部壁、16、17はフ
ランジ、18はシールである。
図において、熱処理炉1は、ガス導入口3から雰囲気ガ
ス2が導入される。周囲には熱源としてランプ8が設け
られている。ウエハー6は、熱処理炉の端部壁15に固定
されたウエハーホルダー5に載置されて熱源の中央部に
置かれる。端部壁15は、そのフランジ16がシール18を介
して熱処理炉のフランジ17と突き合わせ嵌合し、上部に
はガス導入口3が設けられている。排出されたガスはト
ラップ7を介して系外に排出される。このトラップ7は
排出ガス中に含まれるV族元素等の分解した物質をトラ
ップするためのものである。取りつけ管9はウエハー6
に対向した熱処理炉1の側面から延び、その端部には窓
10、フィルター11が設けられている。フィルター11は、
例えば赤外線領域の所定波長の光を透過させるためのも
ので、例えば干渉フィルターを用いる。なお窓10とフィ
ルター11とは兼用してもよい。フィルター11を透過した
光は、冷却器13により、−70℃程度に冷却されている放
射温度計12により検出される。また窓10のすぐ下方に
は、取りつけ管9に枝管14が設けられてガス導入口を形
成し、ここから熱処理炉に対してガスを流入させるよう
になっている。
このような熱処理炉において、半導体基板からの構成元
素の解離を防止するために、解離し易い物質を含むガス
をガス導入口3から入れて雰囲気ガスとし、ランプ8に
より基板を加熱する。一方、枝管14から不活性ガスを熱
処理炉に向けて流し込み、基板表面から放射される赤外
光を放射温度計で観察し、基板表面温度を測定する。こ
うすることにより窓10の部分を加熱せずに、熱処理の際
に分解した物質が窓に付着して光を遮るのを防止し、測
温することができる。
なお、ウエハー6はウエハーホルダー5の上に載せるよ
うにしたが、取りつけ管9に対向する部分に開口を有す
る、例えば石英製の炉心管を設け、この中にウエハー6
を入れるような構成としてもよい。また加熱手段として
は、ランプに限らず抵抗加熱、高周波加熱等他の加熱手
段を用いてもよい。
半導体基板としては、V族元素が解離しやすいGaAsの基
板を用いた。この基板はAs原子の解離が起こった場合に
観察しやすいようにウエハーの表裏の両面をミラー状に
研磨したものを用いた。
導入するガスはウエハーがGaAsであるため、アルシン
(AsH4)を用いた。GaAsウエハーの熱処理は主にウエハ
ー内に注入したイオンの活性化のためのものであるた
め、通常600℃から1000℃程度の温度である。最高温度
での保持時間はランプを熱源とした場合40秒程度、或い
はそれ以下でもよく、抵抗加熱源等の場合は5分から20
分程度である。最も高温で、最も長時間の場合であって
も、GaAsウエハーの解離を防ぐためには熱処理の雰囲気
ガスとして100%のアルシンを用いる必要はない。通常
アルシンには水素、窒素、アルゴン等の不活性なガスと
混合して用いられ、体積比で少なくとも0.01%以上、好
適には少なくとも0.2%以上のアルシン濃度を必要とす
るが、本実施例では水素アルシンを0.4%に希釈した。
放射温度計を取り付けた管9のAsの付着防止のためのガ
ス導入口からは不活性ガスである水素、窒素、アルゴン
等を導入する必要があるが、本実施例では水素を用い
た。しかし、アルシンと混合したガスと同じである必要
はない。導入するガスの流量はマスフローコントローラ
で制御した。導入するガス流量は60cc/分,20cc/分,5cc/
分の3種で行った。
アニール温度は900℃、最高温度保持時間30秒間で、炉
心内部には表裏鏡面仕上げした3インチ直径のGaAsウエ
ハーを置き、熱処理を行った。
3種のガス流量の場合においても放射温度計の窓ガラス
に、Asの付着は肉眼で認められず、熱処理前と変わらな
い状態であった。また、60cc/分の流量においてもGaAs
中からのAsの解離は認められなかった。
「実施例2」 実施例1で用いた装置、ガス種において、GaAsウエハー
の熱処理を連続して30回行った。熱処理条件としては、
温度900℃、時間30秒、As付着防止用ガス導入口からの
水素流量は5cc/分とした。30回の連続熱処理を行った後
も放射温度計の窓にはAs付着は認められなかった。
「実施例3」 GaAsウエハーの表面に29Si+イオンを注入し、その熱処
理による活性化テストを行った。加速エネルギーは150K
eV、注入量は2.5×1012cm-2とし、107Ωcmの比抵抗をも
つ5枚の3インチ直径のアンドープGaAsウエハーを用い
た。この熱処理は実施例2の条件で行った。熱処理後、
ホール効果素子についてのホール測定により、注入層の
活性化したキャリア濃度を求めた。
その結果、活性化率=(キャリア濃度/注入量)とした
場合、5枚の各ウエハーの平均活性化率は78%±1%
で、ほぼ均一であった。
「比較例1」 実施例1で用いた装置を用いて、As付着防止のためのガ
ス導入口より不活性なガスを流さずに熱処理を行った。
アニール温度は900℃最高温度保持時間30秒とした。
熱処理後のウエハーからのAsの解離は実施例1と同様に
認められなかった。しかし、放射温度計取付部および放
射温度計の窓にはAsの付着が認められた。
「比較例2」 実施例2と同様のテストをAs付着防止のためのガス導入
口より不活性ガスを流すことなく行った。熱処理を3回
行ったところでは、放射温度計の窓、及びその付近には
金属光沢をしたAsの付着がはっきりと認められた。
また、5回以後は、放射温度計での測温が正確でなくな
り、チャンバーが異常加熱をした。これは、Asの付着に
より放射温度計に入射する光が減少し、チャンバー内ウ
エハーの温度が上昇しているのにかかわらず、その温度
を検知できなかったからであると考えられる。
「比較例3」 実施例3と同様のテストをAs付着防止のためのガス導入
口より不活性ガスを流すことなく行った。
その結果、5枚の各ウエハーの平均活性化率は78%〜85
%まで変動した。
以上、実施例と比較例に示すように、本発明による効果
は充分認められた。
〔発明の効果〕
以上のように本発明によれば、放射温度計の入口部付近
を加熱せずに、放射温度計の取り付け管付近や入射光用
窓への付着物をなくすことができ、その結果放射温度計
による測温に支障をきたすことがなくなり、例えばキャ
ップレス法、ランブ型炉、放射温度計の組合せによる熱
処理等も可能となる。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の一実施例を示す図である。 1…熱処理炉、2…雰囲気ガス、3…ガス導入口、4…
排出口、5…ウエハーホルダー、6…ウエハー、7…ト
ラップ、8…ランプ、9…取付管、10…窓、11…フィル
ター、12…放射温度計、13…冷却器、14…枝管、15…端
部壁、16、17…フランジ、18…シール。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】放射温度計を用いてIII−V族化合物半導
    体ウエハーの温度を測定しながら、V族元素又はV族元
    素化合物を含む雰囲気中で、上記III−V族化合物半導
    体ウエハーをアニールする方法において、アニール装置
    本体に枝管を介して放射温度計を接続し、該枝管にV族
    元素及びV族元素化合物のいずれをも含まない雰囲気ガ
    スを流すことを特徴とするIII−V族化合物半導体ウエ
    ハーのアニール方法。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6902622B2 (en) * 2001-04-12 2005-06-07 Mattson Technology, Inc. Systems and methods for epitaxially depositing films on a semiconductor substrate
TWI431149B (zh) * 2009-12-24 2014-03-21 Lig Adp Co Ltd 化學氣相沈積設備及其控制方法
KR101249480B1 (ko) * 2011-02-09 2013-04-01 엘아이지에이디피 주식회사 화학기상증착장치 및 이의 가스공급유닛

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58111144A (ja) * 1981-12-25 1983-07-02 Secoh Giken Inc 磁気録音再生機のモ−ド転換装置
JPS58177845U (ja) * 1982-05-21 1983-11-28 川崎製鉄株式会社 炉温測定装置
JPS60131430A (ja) * 1983-12-19 1985-07-13 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 半導体基板の温度測定装置
JPS6117919A (ja) * 1984-07-05 1986-01-25 Sumitomo Metal Ind Ltd 溶融金属の温度測定装置
JPS61130834A (ja) * 1984-11-30 1986-06-18 Koyo Rindobaagu Kk 光加熱装置における温度測定方法
JPH058500Y2 (ja) * 1985-02-19 1993-03-03
JPS61258416A (ja) * 1986-05-16 1986-11-15 Hitachi Ltd 化合物半導体装置の製造方法

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