JPS59101825A - 半導体装置の製造方法および熱処理装置 - Google Patents
半導体装置の製造方法および熱処理装置Info
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- JPS59101825A JPS59101825A JP21222182A JP21222182A JPS59101825A JP S59101825 A JPS59101825 A JP S59101825A JP 21222182 A JP21222182 A JP 21222182A JP 21222182 A JP21222182 A JP 21222182A JP S59101825 A JPS59101825 A JP S59101825A
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- JP
- Japan
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- temperature
- heat treatment
- semiconductor substrate
- diffusion
- heat
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- Pending
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-
- H—ELECTRICITY
- 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
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
- H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
- H01L21/67115—Apparatus for thermal treatment mainly by radiation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B33/00—After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Materials Engineering (AREA)
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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】
産業上の利用分野
本発明は半導体の熱処理に関し、とくに、半導体装置に
導入した不純物などの拡散を制御し、かつ高効率に活性
化することができるため、今後の超ＬＳＩ装置などの熱
処理に特に有用である。
導入した不純物などの拡散を制御し、かつ高効率に活性
化することができるため、今後の超ＬＳＩ装置などの熱
処理に特に有用である。
従来例の構成とその問題点
熱処理や不純物の活性化の方法は、現在一般的に電気炉
で行われている。温度は例えば９００〜１２００℃２時
間は１５分〜数時間であシ、深い拡散や現在のＬＳＩに
は適用し得る。しかし、非常に浅い拡散などには９００
℃、１５分程度の熱処理でも間に合わず、この程度の熱
処理でも深く拡散しすぎとなる。一方これ以下の温度や
時間では活性化が十分でない。
で行われている。温度は例えば９００〜１２００℃２時
間は１５分〜数時間であシ、深い拡散や現在のＬＳＩに
は適用し得る。しかし、非常に浅い拡散などには９００
℃、１５分程度の熱処理でも間に合わず、この程度の熱
処理でも深く拡散しすぎとなる。一方これ以下の温度や
時間では活性化が十分でない。
また、短時間熱処理を行うことによって、拡散を抑え、
かつ、高い活性化が得られることを最近本発明者らはた
とえば（Ｋ、Ｋｕｇｉｍｉｙａ ａｎｄ Ｇ。
かつ、高い活性化が得られることを最近本発明者らはた
とえば（Ｋ、Ｋｕｇｉｍｉｙａ ａｎｄ Ｇ。
Ｆｕｓｅ、 Ｊ、Ｊ 、Ａ、Ｐ、２１ （１）’、Ｌ１
ｅ （１９８２）にて報告した。さらに別の例として
は最近短時間の熱処理炉も市販されている。しかし、こ
れらの方法では欠陥も多く、特に市販の装置では、多く
のスリップが入ることが判明した。
ｅ （１９８２）にて報告した。さらに別の例として
は最近短時間の熱処理炉も市販されている。しかし、こ
れらの方法では欠陥も多く、特に市販の装置では、多く
のスリップが入ることが判明した。
第１図、第２図はこれらの報告されている構成例を示す
。本発明者らの報告例では、電気炉１ａ中の赤熱したシ
リコン基板２ａの間に、試料保持台３上に載せた被加熱
試料４ａを短時間熱処理する。このため、電気炉の温度
が数十度変化する点や、熱衝撃による欠陥が生じている
。また、一般市販装置の例では第２図に示すごとく真空
槽内に装着したタングステンや炭素ヒーター２ｂの正面
に相対して、試料４ｂを載せた保持台３ｂを送入し、瞬
時に昇温せしめる。この時、反射板５ｂが装着されてい
る。この時瞬時に最高温度に加熱され、温度分布の少し
のムラのために生ずる熱歪が大きいために、試料中のほ
ぼ全面にわたってスリップが発生する等の問題が生じて
いる。
。本発明者らの報告例では、電気炉１ａ中の赤熱したシ
リコン基板２ａの間に、試料保持台３上に載せた被加熱
試料４ａを短時間熱処理する。このため、電気炉の温度
が数十度変化する点や、熱衝撃による欠陥が生じている
。また、一般市販装置の例では第２図に示すごとく真空
槽内に装着したタングステンや炭素ヒーター２ｂの正面
に相対して、試料４ｂを載せた保持台３ｂを送入し、瞬
時に昇温せしめる。この時、反射板５ｂが装着されてい
る。この時瞬時に最高温度に加熱され、温度分布の少し
のムラのために生ずる熱歪が大きいために、試料中のほ
ぼ全面にわたってスリップが発生する等の問題が生じて
いる。
発明の目的
本発明は、上述の欠点を改善し、スリップや歪のないか
つ浅い拡散や浅い接合を可能ならしめ、超ＬＳＩの高性
能化に寄与する方法および熱処理装置を提供する。
つ浅い拡散や浅い接合を可能ならしめ、超ＬＳＩの高性
能化に寄与する方法および熱処理装置を提供する。
発明の構成
本発明は、熱衝撃を緩和するために、少なくとも、低温
、高温さらに低温の三段熱処理を行うことを特徴とする
。即ち、先ず拡散の殆んど生じない４００℃〜９００℃
の温度例えば７００’Ｃ以下に先ず半導体基板を保持す
る。加熱時間は１０秒程度もあればよい。次に不純物の
活性化のために、高温、１０００℃以上の温度で、且つ
、拡散を低く抑えるために１０秒以下保持し、さらに冷
却時の歪を洩らす低温処理の三段熱処理工程を施すもの
である。
、高温さらに低温の三段熱処理を行うことを特徴とする
。即ち、先ず拡散の殆んど生じない４００℃〜９００℃
の温度例えば７００’Ｃ以下に先ず半導体基板を保持す
る。加熱時間は１０秒程度もあればよい。次に不純物の
活性化のために、高温、１０００℃以上の温度で、且つ
、拡散を低く抑えるために１０秒以下保持し、さらに冷
却時の歪を洩らす低温処理の三段熱処理工程を施すもの
である。
このため第３図に示すように熱源２の輻射熱や光エネル
ギーを効率よく、使用するため、反射板５を“設け、さ
らに照射エネルギーの均一性を高めるために、拡散板６
を通して、保持機構３上の半導体基板４を短時間加熱す
る。この時、半導体基板の温度分布をできうるだけ均一
に保つために、保持機構３との接部を少なくし、且つ安
定に保持するために、三点の点接触保持点７を設け、さ
らに半導体基板の熱容量よシ大きくない保持機構を設け
る。
ギーを効率よく、使用するため、反射板５を“設け、さ
らに照射エネルギーの均一性を高めるために、拡散板６
を通して、保持機構３上の半導体基板４を短時間加熱す
る。この時、半導体基板の温度分布をできうるだけ均一
に保つために、保持機構３との接部を少なくし、且つ安
定に保持するために、三点の点接触保持点７を設け、さ
らに半導体基板の熱容量よシ大きくない保持機構を設け
る。
さらに、短時間に高温に至らしめる大容量の電源８は、
電力を少なく 、二段に切換えられるようになっており
、炉内温度を低温、高温、低温の三段のサイクルを行い
うる機能を有する。低温と高温の変換は、熱源２に送る
電力を一律増減してもよいし、又、熱源２の部分を例え
ば二分割して、一方は常時一定出力として、他方を高温
時に大電力を投入するようにしてもよい。
電力を少なく 、二段に切換えられるようになっており
、炉内温度を低温、高温、低温の三段のサイクルを行い
うる機能を有する。低温と高温の変換は、熱源２に送る
電力を一律増減してもよいし、又、熱源２の部分を例え
ば二分割して、一方は常時一定出力として、他方を高温
時に大電力を投入するようにしてもよい。
実施例の説明
室温から９００℃への上昇は、半導体基板４の位置では
、二枚の半導体基板にはさんだ熱電対で計測した所では
５秒以内に上昇しており、１０秒の保持で十分である。
、二枚の半導体基板にはさんだ熱電対で計測した所では
５秒以内に上昇しており、１０秒の保持で十分である。
又、同様に９００℃からの冷却も１０秒以内に終ってお
り、加熱冷却は速いことが確かめられた。この短時間、
低温での拡散は理論的に計算しても無理しうる（数十へ
）程度であシ又、Ａｓ、Ｐ、Ｂの拡散のＳＩＭＳなどに
よる実測でも確められた。
り、加熱冷却は速いことが確かめられた。この短時間、
低温での拡散は理論的に計算しても無理しうる（数十へ
）程度であシ又、Ａｓ、Ｐ、Ｂの拡散のＳＩＭＳなどに
よる実測でも確められた。
さらに、これらの熱処理に加えて、１０００〜〜１１０
０℃の短時間３〜５秒の熱処理を施した所、前述の文献
と同様の拡散の結果を得、二段の低温熱処理は拡散に対
して殆んど影響のないことが確認された。一方、活性化
は、Ａ ｓ 、 Ｐ 、 Ｂのいずれにおいてもほぼイ
オン注入プロファイル通シになっていた。飽和を越える
濃度においては、注入イオン全量の活性化は生じなかっ
たが飽和濃度に匹適する１００％の活性化を得た。これ
は従来では１０００℃、３０分に相当する熱処理である
。又、従来の熱処理では、特にＰに対しては飽和に至る
高い活性度は得られないことは良く知られておシ、本発
明の方法が優れていることを示している。
０℃の短時間３〜５秒の熱処理を施した所、前述の文献
と同様の拡散の結果を得、二段の低温熱処理は拡散に対
して殆んど影響のないことが確認された。一方、活性化
は、Ａ ｓ 、 Ｐ 、 Ｂのいずれにおいてもほぼイ
オン注入プロファイル通シになっていた。飽和を越える
濃度においては、注入イオン全量の活性化は生じなかっ
たが飽和濃度に匹適する１００％の活性化を得た。これ
は従来では１０００℃、３０分に相当する熱処理である
。又、従来の熱処理では、特にＰに対しては飽和に至る
高い活性度は得られないことは良く知られておシ、本発
明の方法が優れていることを示している。
前述の文献等による方法では、５〜１０ｇ角の小さな試
料においては、スリップは生じないが、本発明者の詳細
な検討の結果、現在量産に、使用しているような３〜６
”に及ぶ大きガ試料（半導体ウェハ）においては、スリ
ップの生成は大きな熱衝撃のため避は得ないことが分っ
た。
料においては、スリップは生じないが、本発明者の詳細
な検討の結果、現在量産に、使用しているような３〜６
”に及ぶ大きガ試料（半導体ウェハ）においては、スリ
ップの生成は大きな熱衝撃のため避は得ないことが分っ
た。
ところが、第４図に示すように、高温、１０００°Ｃ２
１０秒処理の時（イ）低温の処理温度を４０Ｑ℃以上に
すると、３“のウェハー上に形成されるスリップの数は
殆んど皆無になることが示された。
１０秒処理の時（イ）低温の処理温度を４０Ｑ℃以上に
すると、３“のウェハー上に形成されるスリップの数は
殆んど皆無になることが示された。
なおスリップの観察は、表面歪観察装置にあった。
この現象は高温処理温度が１２００℃、３秒（ロ）でも
図示するように程同じであった。
図示するように程同じであった。
第５図に相対熱容量と活性度の関係を示す１００ＫｅＶ
でＰを１０１４ａｔｏｎ／ＣｒＩ注入した試料を低温５
００℃と高温１０００°Ｃの三段熱処理する時、保持具
の相対熱容量を変えた。例えば相対熱容量２は試料の２
倍の熱容量の保持具を示す。又、その時に観察されたス
リップ数も同図に示す。これより明らかなように、試料
と同じ程度の熱容量の保持具では悪影響はないが、それ
以上になると、スリップも増加し、活性度も低くなって
いる。
でＰを１０１４ａｔｏｎ／ＣｒＩ注入した試料を低温５
００℃と高温１０００°Ｃの三段熱処理する時、保持具
の相対熱容量を変えた。例えば相対熱容量２は試料の２
倍の熱容量の保持具を示す。又、その時に観察されたス
リップ数も同図に示す。これより明らかなように、試料
と同じ程度の熱容量の保持具では悪影響はないが、それ
以上になると、スリップも増加し、活性度も低くなって
いる。
第６図に拡散板６の有（イ）無（ロ）の時のシート抵抗
の変動を示している。イオン注入、熱処理条件は上に述
べた通りである。拡散板６により、熱源のバラツキが緩
和され、従って試料のシート抵抗値がほぼ一定値を示し
ていることが認められる。この時（イ）の試料について
ＳＩＭＳによって濃度分布を調べた所、イオン注入通り
のプロファイルになっていた。又、シート抵抗値は、通
常の熱処理１０００℃、３０分よりやや高いが、９００
℃。
の変動を示している。イオン注入、熱処理条件は上に述
べた通りである。拡散板６により、熱源のバラツキが緩
和され、従って試料のシート抵抗値がほぼ一定値を示し
ていることが認められる。この時（イ）の試料について
ＳＩＭＳによって濃度分布を調べた所、イオン注入通り
のプロファイルになっていた。又、シート抵抗値は、通
常の熱処理１０００℃、３０分よりやや高いが、９００
℃。
１５分のものより低いことが分った。
又、半導体基板と接する保持点の形状は、スリップ等の
発生源となっていることが観察されており、第３図のと
とく面接触から点接触に変更することによってスリップ
の発生数を１／１０程度に軽減できることが分った。こ
の実験から、三点の点接触保持点が最良であることが導
かれた。
発生源となっていることが観察されており、第３図のと
とく面接触から点接触に変更することによってスリップ
の発生数を１／１０程度に軽減できることが分った。こ
の実験から、三点の点接触保持点が最良であることが導
かれた。
発明の効果
本発明によれば、拡散を殆んどさせず、従って今後ＵＬ
ＳＩに必要とされる０、２μｍ程度の浅い接合を容易に
且つ精度良く形成できる。又、スリップ々どの形成もな
く、高活性化ができ、高品質で高歩留りの素子を実現す
ることができる。
ＳＩに必要とされる０、２μｍ程度の浅い接合を容易に
且つ精度良く形成できる。又、スリップ々どの形成もな
く、高活性化ができ、高品質で高歩留りの素子を実現す
ることができる。
第１図、第２図は従来の熱処理装置の概略構成図、第３
図は本発明の一実施例にかかる熱処理装置と 置の概略構成図、第４〜６図は本発明による熱処理特性
の改善を示す図である。 ２・・熱源、３・・・・・・保持機構、４・・・・・・
半導体基板、５・・・−・・反射板、６・・・・・・拡
散板、７・・・・・・点接触保持点、８・・・・・・電
源。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第２図 第３図 第４図 侭逼μ理逼宸憤製）を 第５図 □ｆＥ灯ｉ！官量 第６図 一一一伽つｒ八−旬り夏ｍｍ
図は本発明の一実施例にかかる熱処理装置と 置の概略構成図、第４〜６図は本発明による熱処理特性
の改善を示す図である。 ２・・熱源、３・・・・・・保持機構、４・・・・・・
半導体基板、５・・・−・・反射板、６・・・・・・拡
散板、７・・・・・・点接触保持点、８・・・・・・電
源。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第２図 第３図 第４図 侭逼μ理逼宸憤製）を 第５図 □ｆＥ灯ｉ！官量 第６図 一一一伽つｒ八−旬り夏ｍｍ
Claims (3)
- （１）拡散の殆んど生じない温度２時間に一時保持した
半導体基板を、１０００℃以上の温度で、且つ１０秒以
下の短時間でさらに低温での三段に続けて熱処理する工
程によって不純物の活性化を行うことを特徴とした半導
体装置の製造方法。 - （２）輻射熱ないしは光源のエネルギー及び反射板によ
り反射されたエネルギーを、拡散板を通して半導体基板
に照射する機構、低温に保持する機構及び短時間大電流
を投入し短時間に高温に至らしめ短時間保持する機構を
有した熱処理装置。 - （３）半導体基板に少なくとも三点の点接触保持点をな
し、前記半導体基板の熱容量に比べ小さな熱容量の試料
保持機構を有した特許請求の範囲第２項に記載の熱処理
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21222182A JPS59101825A (ja) | 1982-12-02 | 1982-12-02 | 半導体装置の製造方法および熱処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21222182A JPS59101825A (ja) | 1982-12-02 | 1982-12-02 | 半導体装置の製造方法および熱処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59101825A true JPS59101825A (ja) | 1984-06-12 |
Family
ID=16618945
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21222182A Pending JPS59101825A (ja) | 1982-12-02 | 1982-12-02 | 半導体装置の製造方法および熱処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59101825A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61283133A (ja) * | 1985-06-10 | 1986-12-13 | Hitachi Ltd | 半導体素子の製造方法 |
| 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 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5378765A (en) * | 1976-12-23 | 1978-07-12 | Toshiba Corp | Semiconductor wafer heating stand for gas phase growth |
| JPS57147237A (en) * | 1981-03-06 | 1982-09-11 | Sony Corp | Heat treatment device |
-
1982
- 1982-12-02 JP JP21222182A patent/JPS59101825A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5378765A (en) * | 1976-12-23 | 1978-07-12 | Toshiba Corp | Semiconductor wafer heating stand for gas phase growth |
| JPS57147237A (en) * | 1981-03-06 | 1982-09-11 | Sony Corp | Heat treatment device |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61283133A (ja) * | 1985-06-10 | 1986-12-13 | Hitachi Ltd | 半導体素子の製造方法 |
| 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 |
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