JPS58175828A - 横型炉金属溶液シ−ルによるキャップレス・アニ−ル法 - Google Patents
横型炉金属溶液シ−ルによるキャップレス・アニ−ル法Info
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/26—Bombardment with radiation
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、半導体の熱アニールに伴う半導体表面の変成
を抑える方法に関するものである。
を抑える方法に関するものである。
イオン注入により不純物原子を打込まれた半導体の結晶
は大きくみだされ、結晶欠陥が生じたり、不安傘な位置
に原子が入っているのが普通である。半導体の熱アニー
ルとは、このような結晶欠陥をもった半導体を、高温に
一定時間保つことによって、結晶中の原子を安定な位置
に落ちつかせ、結晶欠陥を取除き、デバイス動作に必要
な機能を闘復させるために行う半導体処理工程のことで
ある。
は大きくみだされ、結晶欠陥が生じたり、不安傘な位置
に原子が入っているのが普通である。半導体の熱アニー
ルとは、このような結晶欠陥をもった半導体を、高温に
一定時間保つことによって、結晶中の原子を安定な位置
に落ちつかせ、結晶欠陥を取除き、デバイス動作に必要
な機能を闘復させるために行う半導体処理工程のことで
ある。
このような熱アニール工程において、半導体表面に何も
耐着せずに高温にさらすと、半導体中の揮発し易い成分
元素が蒸発してしまい半導体表面の原子組成は着しく変
化し、デバイス動作に必要な本来の性質が得られない。
耐着せずに高温にさらすと、半導体中の揮発し易い成分
元素が蒸発してしまい半導体表面の原子組成は着しく変
化し、デバイス動作に必要な本来の性質が得られない。
このため従来は、嬉／［に示すように、半導体ｌの表両
に、高温で安定な酸化膜や窒化膜などの保饅膜２を付け
て、半導体表面からの揮発性元素の蒸発を防いでいた。
に、高温で安定な酸化膜や窒化膜などの保饅膜２を付け
て、半導体表面からの揮発性元素の蒸発を防いでいた。
この保１１膜を半導体の上に付けることから、キャップ
・アニールと呼ばれるこの方法では、しかしながら、保
１膜と半導体の熟膨張係教が一般に異なることから、高
温で保饅膜と半導体の間の界面附近に歪みを生じやすい
。これが原因で結晶欠陥源生じ、電気的、光学的性質を
損う場合が多い。、このため、半導体表面に固体物質を
付着させないキャップレス・アニールと呼ばれる方法が
考えられた。この場合は、揮発性元素の蒸発を防ぐため
にその元素の蒸気圧を高話る工夫が必要となる。Ｓ１図
は、代表的化合物であるガリウ＾・ヒ嵩（ＧａＡ１１）
を用いた従来の中ヤツブレス・アニールの原理説明図で
あって１揮発性元素であるヒ素の蒸気圧を上げるため、
金属ヒ素６またはアルシン（＆ＩＩＨｓ）・ガス・を導
入管テを通して流し、高温下に置いたガリウム・ヒ素試
料ｌ上に送り、半導体表−のヒ素蒸気圧を高めている。
・アニールと呼ばれるこの方法では、しかしながら、保
１膜と半導体の熟膨張係教が一般に異なることから、高
温で保饅膜と半導体の間の界面附近に歪みを生じやすい
。これが原因で結晶欠陥源生じ、電気的、光学的性質を
損う場合が多い。、このため、半導体表面に固体物質を
付着させないキャップレス・アニールと呼ばれる方法が
考えられた。この場合は、揮発性元素の蒸発を防ぐため
にその元素の蒸気圧を高話る工夫が必要となる。Ｓ１図
は、代表的化合物であるガリウ＾・ヒ嵩（ＧａＡ１１）
を用いた従来の中ヤツブレス・アニールの原理説明図で
あって１揮発性元素であるヒ素の蒸気圧を上げるため、
金属ヒ素６またはアルシン（＆ＩＩＨｓ）・ガス・を導
入管テを通して流し、高温下に置いたガリウム・ヒ素試
料ｌ上に送り、半導体表−のヒ素蒸気圧を高めている。
この従来の方法では毒性が強いヒ素や、毒性と共に引火
性も強く危険性の高いアルシンを大量に扱わねばならず
、ガスの排気や処理の問題が複雑になる。また、金属ヒ
素を用いた場合は、第一図に示したように、ヒ素圧を制
御するため、炉中の温度を、ヒーター８によるアニール
領域８と、ヒーターＳ′によるヒ素蒸発領域９に二分割
する必要から、装置が複雑になり、制御パラメータが多
くなるなどの欠□点があった。
性も強く危険性の高いアルシンを大量に扱わねばならず
、ガスの排気や処理の問題が複雑になる。また、金属ヒ
素を用いた場合は、第一図に示したように、ヒ素圧を制
御するため、炉中の温度を、ヒーター８によるアニール
領域８と、ヒーターＳ′によるヒ素蒸発領域９に二分割
する必要から、装置が複雑になり、制御パラメータが多
くなるなどの欠□点があった。
本発明は、以上の点に鑑み、液体金属に溶ける揮発性元
素、例えばヒ素、の量によって４−一定温度における揮
発性元素の蒸気圧が１１１３ＩＩに示したように変化す
ることを利用することにより、金属ヒ素や反応管外部か
ら毒性−引火性ｆ）強イｔｌｋなアルシン・ガスなどの
供給を必要とせず、また炉中を単一の温度領域とし、さ
らに半導体試料の表面には何も付着させないで行えるキ
ャップレス・アニール法を提供することを目的としてな
されたものである・ 第１ＩｗＪは本発明の構成例を横形炉の場合について示
したものである。
素、例えばヒ素、の量によって４−一定温度における揮
発性元素の蒸気圧が１１１３ＩＩに示したように変化す
ることを利用することにより、金属ヒ素や反応管外部か
ら毒性−引火性ｆ）強イｔｌｋなアルシン・ガスなどの
供給を必要とせず、また炉中を単一の温度領域とし、さ
らに半導体試料の表面には何も付着させないで行えるキ
ャップレス・アニール法を提供することを目的としてな
されたものである・ 第１ＩｗＪは本発明の構成例を横形炉の場合について示
したものである。
本１ｋｔｌｌノアエールに用いる試料収納室は、第４Ｉ
ＷＪ（＃）に示す上蓋と、第ダ図φ）に示すポートから
成り、第参図（Ｃ）に示すように（ｐ）、ψ）を合わせ
て用いる。上蓋１Ｇには溝１１が切ってあり、そＯ中を
第参図＜ｅ＞で示したように金属溶液１６で満す。
ＷＪ（＃）に示す上蓋と、第ダ図φ）に示すポートから
成り、第参図（Ｃ）に示すように（ｐ）、ψ）を合わせ
て用いる。上蓋１Ｇには溝１１が切ってあり、そＯ中を
第参図＜ｅ＞で示したように金属溶液１６で満す。
アニールを施す半導体試料ｌはボー）１１に切り込まれ
た窪み１８に入れ、上蓋１０が試料の真上に位置し、上
蓋、の溝が試料を完全に囲むように操作捧１４で移動で
きるようになっている。
た窪み１８に入れ、上蓋１０が試料の真上に位置し、上
蓋、の溝が試料を完全に囲むように操作捧１４で移動で
きるようになっている。
１１５ｍにはアニールに用いる横形炉に第ダ図で示した
試料収納室を装着した場合を示す。反応管１中を加熱ヒ
ーター畠に対し、操作捧１４゜ｌ暴を用いて、反応管番
の外から試料収納室全体を移動できる構造となっている
。アニール中およびその前壁の間、反応管中を清浄に保
つため、水素または不活性ガスを１１５図１＃ＪＧで示
した方向に流してお（。
試料収納室を装着した場合を示す。反応管１中を加熱ヒ
ーター畠に対し、操作捧１４゜ｌ暴を用いて、反応管番
の外から試料収納室全体を移動できる構造となっている
。アニール中およびその前壁の間、反応管中を清浄に保
つため、水素または不活性ガスを１１５図１＃ＪＧで示
した方向に流してお（。
次に、本発明の作用について説明する。まずアニール温
度における揮発性元素、例えばガリウム・ヒ素の場合は
ヒ素、の蒸気圧を既知のデー責から求め、必装置の金属
、例えば錫、および揮発性元素をＪＩ１図（−）の溝１
１に入れ、炉に入れ如熱し、十分均一な組成となるまで
一定時間保持し、室温に下げ、剛化させ、て炉から取出
す。
度における揮発性元素、例えばガリウム・ヒ素の場合は
ヒ素、の蒸気圧を既知のデー責から求め、必装置の金属
、例えば錫、および揮発性元素をＪＩ１図（−）の溝１
１に入れ、炉に入れ如熱し、十分均一な組成となるまで
一定時間保持し、室温に下げ、剛化させ、て炉から取出
す。
次に、アｉ−ルを施す半導体試料１を第１１）の窪１８
に装着し、上で準備した金Ｘ溶液の入った上面をかぶせ
、炉に入れ、窒素、水素、アルゴンなどのガスを流し、
空気を置換する。炉の温度をアニール温度まで上げ一定
に保つ。試料収納室は、この時まで１１５図のｌフで示
した位置の室温部分に置いておく。炉の温度が安定した
後、試料収納室全体を、操作捧１４と１ｉで高温部１８
に移動させる。この結果試料収納室全体がアニール温度
に達し、金属溶液は液化し、半導体試料を含む窪み部分
（第参ｌｌａ藝）の１１１）は金属溶液と上蓋で完全に
密封させる。また、金属溶液からの揮発性元素の蒸発に
よって、この密封された室の蒸気圧が高まり、半導体表
面からの揮発性元素の蒸気圧以上になり、その蒸発を抑
える。アニールに必要な時間が経過した後、再び試料収
納室全体を操作捧１４． Ｉｓで室温部分１１まで引出
し、金属溶液を固化させる。最後に炉の温度を室温まで
下げ、反応管の外へ収納室を取出し１上蓋を取って半導
体試料を取出す。
に装着し、上で準備した金Ｘ溶液の入った上面をかぶせ
、炉に入れ、窒素、水素、アルゴンなどのガスを流し、
空気を置換する。炉の温度をアニール温度まで上げ一定
に保つ。試料収納室は、この時まで１１５図のｌフで示
した位置の室温部分に置いておく。炉の温度が安定した
後、試料収納室全体を、操作捧１４と１ｉで高温部１８
に移動させる。この結果試料収納室全体がアニール温度
に達し、金属溶液は液化し、半導体試料を含む窪み部分
（第参ｌｌａ藝）の１１１）は金属溶液と上蓋で完全に
密封させる。また、金属溶液からの揮発性元素の蒸発に
よって、この密封された室の蒸気圧が高まり、半導体表
面からの揮発性元素の蒸気圧以上になり、その蒸発を抑
える。アニールに必要な時間が経過した後、再び試料収
納室全体を操作捧１４． Ｉｓで室温部分１１まで引出
し、金属溶液を固化させる。最後に炉の温度を室温まで
下げ、反応管の外へ収納室を取出し１上蓋を取って半導
体試料を取出す。
上で述べた方法を用いて、テルルをイオン注入したガリ
ウ、ム・ヒ素結晶の熱アニールを行った結果、表面附近
の熱変成を全く生ぜず、テルル不純物の電気的活性化率
ｊＯ襲以上、室温での電子移動度４０θ（７ｃｊ／ｙ、
ｍ以上の極めて良好な結果が得られた。このことはガリ
ウム・ヒ素を用いた高速集積化デバイスの製作工程とし
ての有効性を実証している。
ウ、ム・ヒ素結晶の熱アニールを行った結果、表面附近
の熱変成を全く生ぜず、テルル不純物の電気的活性化率
ｊＯ襲以上、室温での電子移動度４０θ（７ｃｊ／ｙ、
ｍ以上の極めて良好な結果が得られた。このことはガリ
ウム・ヒ素を用いた高速集積化デバイスの製作工程とし
ての有効性を実証している。
以上の例では揮発し易い元素としてヒ素を上げたが、同
様な元素として、窒素、リン、アンチモン、イオウ、セ
レン、テルル、ｉｉ＃ｇ、カドミウム、水銀などが考え
られ、例えばガリウム・リン、水銀・鉛・テルル、イン
ヂウム・リン。
様な元素として、窒素、リン、アンチモン、イオウ、セ
レン、テルル、ｉｉ＃ｇ、カドミウム、水銀などが考え
られ、例えばガリウム・リン、水銀・鉛・テルル、イン
ヂウム・リン。
ガリウム・アンチモンなどの化合物をはじめリン、ヒ素
、アンチモンを含むシリコンやゲルマニウムなどの元素
半導体の熟アニールに応用することができる。
、アンチモンを含むシリコンやゲルマニウムなどの元素
半導体の熟アニールに応用することができる。
以上は揮発性元素として、一種類の元素を考えてきたが
、二種類以上の揮発性元素を含む場合にも、本方法は容
易に拡張できる。例えば、ガリウム・上京中にイオウを
含む場合、細巾にヒ素およびイオウを含む金属溶液を用
いることによって、上と同様な構成で、ヒ素およびイオ
ウの蒸気圧を制御することが可能である。
、二種類以上の揮発性元素を含む場合にも、本方法は容
易に拡張できる。例えば、ガリウム・上京中にイオウを
含む場合、細巾にヒ素およびイオウを含む金属溶液を用
いることによって、上と同様な構成で、ヒ素およびイオ
ウの蒸気圧を制御することが可能である。
また−二種類以上の金属溶液を用いて独立に、多くの揮
発性元素の蒸気圧を制御することも可能である。例えば
第４！図←）の上蓋の中央１１０１に、この場合の小穴
の径は、金属溶液が、表両張力のために漏れず、ガスだ
けが出入りするように決まる。
発性元素の蒸気圧を制御することも可能である。例えば
第４！図←）の上蓋の中央１１０１に、この場合の小穴
の径は、金属溶液が、表両張力のために漏れず、ガスだ
けが出入りするように決まる。
以上述べたように、本発明は要するに、半導体の熱アニ
ール工程における揮発性元素の蒸発を金属に溶解させた
揮発性元素からの蒸気の圧力によって制御し、高温度に
おけるキャップレス・アニールを可能にしたアニール方
法である。
ール工程における揮発性元素の蒸発を金属に溶解させた
揮発性元素からの蒸気の圧力によって制御し、高温度に
おけるキャップレス・アニールを可能にしたアニール方
法である。
この発明によって、外部からのガス圧の制御や、二ケ所
以上の温度領域の形成などを行なわずに、かつ毒性や引
火性の強い危険なガスを使用せずに、キャップレス・ア
ニールを行うことが可能になり、処理工程の簡約化、安
全性、信頼性の向上を計ることができ、半導体産業に大
きく貢献するものである。
以上の温度領域の形成などを行なわずに、かつ毒性や引
火性の強い危険なガスを使用せずに、キャップレス・ア
ニールを行うことが可能になり、処理工程の簡約化、安
全性、信頼性の向上を計ることができ、半導体産業に大
きく貢献するものである。
第７！１１は従来のキャップ・アニール法の構成図、１
１２図は従来の中ヤツプレス・アニールの構成図、第３
ＷＪは本発明の原理図、第ダ図は本発明の構成図、第５
図は本発明のアニール方法の操作例、第６図は本発明の
他の実施例の構成図である。 ｔｍｓ＋、Ｉ Ｉｔ亭導体試料、雪は保＠ＩＩ、８．
Ｊｌ’は炉ヒータ−、番は反応管、器は揮発性元素、６
は揮発性元素を含むガスの流入方向、１はガス導入管、
８はアニール用高温部分、９は揮発性元素蒸発制御ＮＩ
Ｓ分、１Ｇは上Ｉｉ、１１は溝、１ｆは＆−）、１８は
試料収納室窪み、１４は上１．兼用操作俸、 １５はボ
ート用縁作捧、１６は金属溶液、１フは室温位置、１８
はアニール位置、１９はキャリアガス流入方向、ｚＯは
キャリアガス流入方向、ｚｌは上蓋中央部分、ｚ＆ｎは
興なる組成の金属溶液、！鴫は小穴である。 指定代珈人 電子技術総合研究所長 等々力 遣７ｒ
１閏 第２図 （Ω 直 （ 第３図 ５啓液中の揮発性元素の濃度 （・ 牙４図
１２図は従来の中ヤツプレス・アニールの構成図、第３
ＷＪは本発明の原理図、第ダ図は本発明の構成図、第５
図は本発明のアニール方法の操作例、第６図は本発明の
他の実施例の構成図である。 ｔｍｓ＋、Ｉ Ｉｔ亭導体試料、雪は保＠ＩＩ、８．
Ｊｌ’は炉ヒータ−、番は反応管、器は揮発性元素、６
は揮発性元素を含むガスの流入方向、１はガス導入管、
８はアニール用高温部分、９は揮発性元素蒸発制御ＮＩ
Ｓ分、１Ｇは上Ｉｉ、１１は溝、１ｆは＆−）、１８は
試料収納室窪み、１４は上１．兼用操作俸、 １５はボ
ート用縁作捧、１６は金属溶液、１フは室温位置、１８
はアニール位置、１９はキャリアガス流入方向、ｚＯは
キャリアガス流入方向、ｚｌは上蓋中央部分、ｚ＆ｎは
興なる組成の金属溶液、！鴫は小穴である。 指定代珈人 電子技術総合研究所長 等々力 遣７ｒ
１閏 第２図 （Ω 直 （ 第３図 ５啓液中の揮発性元素の濃度 （・ 牙４図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１） 塞温で一体、アニール温度で波体となる金属
に揮発性元素を溶かした金属溶液で、半導体試料を収納
した容器の開口部分を密閉することを特徴とする金属溶
液シールによるキャップレス・アニール法。 （ｚ） 特許請求の範囲にａｌ （１）項記載の発明
において、金属として、ガリウム、インジウム、錫。 鉛、ビス！ス、金、銀のいずれか、またはそれらの組合
わせ、揮発性元素として、リン、ヒ素。 アンチモン、イオウ、セレン、テルル、ｎ鉛。 カドミウム、水銀のいずれか、またはそれらの組合わせ
を用いることを特徴とする金属溶液シールによるキャッ
プレス・アニール法。 （８）特許請求の範囲第（１）項記載の発明において、
二種類以上の揮発性元素を溶かした金属溶液を用いるこ
とを特徴とする金属溶液シールによるキャップレス・ア
ニール法。 第（４）項記載の発明辷おいて、二種類以上の金属溶液
を、それぞれ独立した溜に入れて、半導体を収納した容
器を密閉することを特徴とする金属溶液シールによるキ
ャップレス−アニール法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5861682A JPS58175828A (ja) | 1982-04-08 | 1982-04-08 | 横型炉金属溶液シ−ルによるキャップレス・アニ−ル法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5861682A JPS58175828A (ja) | 1982-04-08 | 1982-04-08 | 横型炉金属溶液シ−ルによるキャップレス・アニ−ル法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58175828A true JPS58175828A (ja) | 1983-10-15 |
| JPS634934B2 JPS634934B2 (ja) | 1988-02-01 |
Family
ID=13089481
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5861682A Granted JPS58175828A (ja) | 1982-04-08 | 1982-04-08 | 横型炉金属溶液シ−ルによるキャップレス・アニ−ル法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58175828A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61248524A (ja) * | 1985-04-26 | 1986-11-05 | Semiconductor Res Found | 抵抗接触形成法 |
| US5315092A (en) * | 1990-10-11 | 1994-05-24 | Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd. | Apparatus for heat-treating wafer by light-irradiation and device for measuring temperature of substrate used in such apparatus |
| JPH0714828U (ja) * | 1993-08-30 | 1995-03-14 | 秀春 阿部 | 化粧植木鉢 |
| US5881599A (en) * | 1995-07-31 | 1999-03-16 | Oiles Corporation | Cam for press die |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5394868A (en) * | 1977-01-31 | 1978-08-19 | Nec Corp | Heat treatment method |
-
1982
- 1982-04-08 JP JP5861682A patent/JPS58175828A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5394868A (en) * | 1977-01-31 | 1978-08-19 | Nec Corp | Heat treatment method |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61248524A (ja) * | 1985-04-26 | 1986-11-05 | Semiconductor Res Found | 抵抗接触形成法 |
| JPH0582735B2 (ja) * | 1985-04-26 | 1993-11-22 | Handotai Kenkyu Shinkokai | |
| US5315092A (en) * | 1990-10-11 | 1994-05-24 | Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd. | Apparatus for heat-treating wafer by light-irradiation and device for measuring temperature of substrate used in such apparatus |
| JPH0714828U (ja) * | 1993-08-30 | 1995-03-14 | 秀春 阿部 | 化粧植木鉢 |
| US5881599A (en) * | 1995-07-31 | 1999-03-16 | Oiles Corporation | Cam for press die |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS634934B2 (ja) | 1988-02-01 |
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