JPH1187257A - 炭化けい素基板の熱処理方法 - Google Patents

炭化けい素基板の熱処理方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】ＳｉＣ基板にイオン注入した不純物の活性化、
拡散のための１２００℃以上の高温熱処理に際して、Ｓ
ｉの蒸発によるＳｉＣ基板の黒化を抑制する。 【解決手段】ＳｉＣ製の蓋１およびＳｉＣ製の台付き容
器４とでほぼ密閉状態をつくり、その中にＳｉＣ基板３
とＳｉ片５を入れ、加熱する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、炭化けい素基板
（以下ＳｉＣと記す）を用いた半導体装置の製造工程に
おける熱処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体基板の表面層に、反対の導電型の
領域や、接触用の高濃度領域の形成するため、不純物イ
オンを注入し、高温熱処理して、注入した不純物を活性
化し、結晶性を再び向上させる工程が頻繁におこなわれ
る。シリコン半導体装置の場合は、その熱処理温度は、
８００〜１２５０℃程度である。
【０００３】ＳｉＣ半導体においても、同じような目的
で、不純物イオンの注入と、高温熱処理工程がおこなわ
れる。一般に、ＳｉＣ基板作製時の基板温度は、１４０
０℃前後である。不純物イオン注入後の熱処理温度とし
ては、必然的に同程度かそれ以上の温度が要求され、約
１２００〜１８００℃である。[ 例えば、Kimoto,T.他
J. Electronic Materials,Vol.25,879,(1996) 参照]
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような高
い温度領域においては、ＳｉＣ母体中からシリコン（以
下Ｓｉと記す）が蒸発するために炭素（以下Ｃと記す）
が残留してＣ−Ｃ結合を生じ、その結果ＳｉＣ表面が黒
化する。このような表面の変質が起きると、特にＭＯＳ
型半導体装置のための良好な半導体−絶縁膜界面となら
ない、或いは、電極形成時に良好な接触が得られない等
の問題を生じる。
【０００５】従来の黒化防止方法の一例を図５、６に示
す。Ｓｉの蒸発を防止しようとするＳｉＣ基板３の表面
に対し、別のＳｉＣカバー板１２を密着させる［図
６］。この両者を加熱炉に入れ、熱処理をおこなう。こ
の方法により、密着面間はＳｉで満たされるため、Ｓｉ
の蒸発を抑制し、ＳｉＣ表面の黒化を防止できる。
【０００６】同様な方法は、例えば特開平７−７００９
号公報において、砒化ガリウム（ＧａＡｓ）基板上に、
砒素（Ａｓ）をイオン注入したＳｉウェハを重ねた例が
開示されている。しかし、図６のような基板同士を重ね
る方法では、ＳｉＣ基板３と、ＳｉＣカバー板１２との
密着性が不安定なため、両者の間に不純物ガスの侵入が
起こったり、或いはＳｉＣ基板３とＳｉＣカバー板１２
とがずれたりしてＳｉの蒸発防止が不十分になるという
問題点があった。ＳｉＣ基板３とＳｉＣカバー板１２と
がずれると、温度分布の均一化を妨げることにもなる。
【０００７】この発明の目的は、ＳｉＣ基板の黒化を引
き起こさず、安定した表面の得られる熱処理方法を提供
することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
本発明は、炭化けい素基板へのイオン注入後の熱処理工
程において、ほぼ密閉される容器内に炭化けい素基板を
入れて熱処理するものとする。そのようにすれば、密閉
容器内にＳｉの蒸気が充満するので、ＳｉＣ基板表面か
らのＳｉの蒸発が抑制される。
【０００９】特に、容器内にＳｉの蒸気を満たすためＳ
ｉ片を置くものとする。そのようにすれば、Ｓｉ片から
Ｓｉの蒸気が供給されるので、ＳｉＣ基板表面からのＳ
ｉの蒸発は殆ど起こらない。更に、少なくとも容器内面
が炭化けい素からなるものとする。そのようにすれば、
ＳｉＣ基板表面からのＳｉの蒸発が抑制されるだけでな
く、他の不純物の混入を避けることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明は、密閉容器内でＳｉの飽
和状態をつくり、その容器内でＳｉＣ基板の熱処理をお
こない、ＳｉＣ基板表面の黒化を防止するものである。
以下図面を参照しながら具体的な方法について説明す
る。 ［実施例１］図２は、本発明第一の方法の説明図、図５
は加熱方法の説明図である。
【００１１】２はＳｉＣ製のＳｉＣ容器であり、１はＳ
ｉＣ製のＳｉＣ蓋である。熱処理するＳｉＣ基板３をＳ
ｉＣ容器２に入れ、ＳｉＣ蓋１を閉じて密閉状態をつく
る。このＳｉＣ容器２を加熱炉のステージ１１上に置い
て、熱処理をおこなう［図５］。加熱雰囲気としては、
アルゴンまたは真空とする。ＳｉＣ容器２の内部は、Ｓ
ｉＣ容器２およびＳｉＣ蓋１の内面から蒸発するＳｉ蒸
気で満たされるので、ＳｉＣ容器２およびＳｉＣ蓋１の
内面の面積に比べ、ＳｉＣ基板３の面積が小さければ、
ＳｉＣ基板３の黒化は生じない。
【００１２】ＳｉＣ容器２の代わりに、アルミナ等の密
閉容器を使用することもできるが、高温熱処理時の不純
物の混入等を避けるためには、ＳｉＣ製の容器が良い。
ＳｉＣ容器２は、グラファイトの型に５〜２０μｍのＳ
ｉＣをＣＶＤで析出させ、グラファイトの型を除去する
ような方法で作った部品を組み合わせ、簡単に作製する
ことができる。
【００１３】炭化けい素を内張りしたグラファイト製の
容器として、誘導加熱により加熱することもできる。 ［実施例２］図１は、本発明第二の方法の説明図であ
る。これは、図２と同様に、ＳｉＣ製の蓋１およびＳｉ
Ｃ製の台付き容器４とで密閉状態をつくり、その中にＳ
ｉＣ基板３とＳｉ片５を入れたものである。
【００１４】ＳｉＣ容器２の内部は、Ｓｉ片５から蒸発
するＳｉ蒸気で満たされる。実際に、内径６０ｍｍ、高
さ１０ｍｍ、肉厚約１０μｍのＳｉＣ容器を作り、１８
００℃、３０分間の熱処理をおこなったところ、ＳｉＣ
容器の外に置いたＳｉＣ基板では表面に黒化が起きたの
に対し、ＳｉＣ容器内の基板には黒化は見られなかっ
た。Ｓｉ片５としては、Ｓｉウェハの破片を用いたが、
僅かな量で十分であった。
【００１５】［実施例３］図３は、本発明第三の方法の
説明図である。大きなＳｉＣ容器６の中に、Ｓｉ片５を
入れる凹部を設けたＳｉＣ試料台７を多数設け、その試
料台７上にＳｉＣ基板３を載せる。一度に多数のＳｉＣ
基板の熱処理が可能であり、量産性を高めることができ
る。
【００１６】［実施例４］図４は、図３と同様の効果を
持たせた本発明第四の方法の説明図である。図３との相
違は、多数設けたＳｉの供給源を一か所に集約した点で
ある。ＳｉＣ試料台８の形状は、平坦なものでよく、そ
の上にＳｉＣ基板３を載せる。ＳｉＣ容器６中に、Ｓｉ
片５を多数入れた皿９を置けば、ＳｉＣ製容器６内は、
Ｓｉの蒸気で満たされ、ＳｉＣ基板３の処理実条件は同
じになる。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、熱
処理の際にＳｉが蒸発して容器内がＳｉ雰囲気になるた
め、Ｓｉの飽和状態が実現できる。これにより、ＳｉＣ
基板からのＳｉの蒸発が抑制されるので、ＳｉＣ基板表
面が黒化することがなくなる。しかも、従来のような密
着面の不安定性が解消され、温度分布が均一化されると
いう効果もある。特にＳｉＣ製の容器を用いることによ
って、不純物の混入が避けられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明第二の方法の説明図
【図２】本発明第一の方法の説明図
【図３】本発明第三の方法の説明図
【図４】本発明第四の方法の説明図
【図５】加熱炉の説明図
【図６】従来の方法の説明図
【符号の説明】
１ 蓋 ２ ＳｉＣ容器 ３ ＳｉＣ基板 ４ 台付き容器 ５ Ｓｉ片 ６ 大きなＳｉＣ容器 ７ ＳｉＣ試料台 ８ ＳｉＣ試料台 ９ 皿 １１ ステージ １２ ＳｉＣカバー板

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】炭化けい素基板へのイオン注入後の熱処理
    工程において、ほぼ密閉される容器内に炭化けい素基板
    を入れて熱処理することを特徴とする炭化けい素基板の
    熱処理方法。
  2. 【請求項２】容器内にシリコンの蒸気を満たすためシリ
    コン片を置くことを特徴とする請求項１記載の炭化けい
    素基板の熱処理方法。
  3. 【請求項３】少なくとも容器内面が炭化けい素からなる
    ことを特徴とする請求項１または２に記載の炭化けい素
    基板の熱処理方法。
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