JPS5927094B2 - 化合物結晶の熱処理方法 - Google Patents
化合物結晶の熱処理方法Info
- Publication number
- JPS5927094B2 JPS5927094B2 JP205677A JP205677A JPS5927094B2 JP S5927094 B2 JPS5927094 B2 JP S5927094B2 JP 205677 A JP205677 A JP 205677A JP 205677 A JP205677 A JP 205677A JP S5927094 B2 JPS5927094 B2 JP S5927094B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat treatment
- compound crystal
- protective film
- crystal
- compound
- Prior art date
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- Expired
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- Formation Of Insulating Films (AREA)
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は化合物結晶の熱処理方法の改良に関する。
イオン注入は高精度の不純物制御の方法として注目され
、多くの研究がなされて来た。
、多くの研究がなされて来た。
化合物半導体へのイオン注入は特にＧａＡｓにおいて多
くの研究がなされ、注入する不純物の種類についても多
く検討されている。化合物半導体の場合、特に重い不純
物の場合には、基板結晶を加熱した状態でイオンを打込
む、いわゆるホツトインプランテイシヨンが有効と考え
られている。ところで不純物イオンの打込みにともない
発生する問題として、第一にイオンを打込まれた結晶層
内部に多種多数の結晶欠陥が発生することと、第二に注
入された不純物が希望した電子状態にならないで中性原
子の状態となる割合が多いことなどの点がある。
くの研究がなされ、注入する不純物の種類についても多
く検討されている。化合物半導体の場合、特に重い不純
物の場合には、基板結晶を加熱した状態でイオンを打込
む、いわゆるホツトインプランテイシヨンが有効と考え
られている。ところで不純物イオンの打込みにともない
発生する問題として、第一にイオンを打込まれた結晶層
内部に多種多数の結晶欠陥が発生することと、第二に注
入された不純物が希望した電子状態にならないで中性原
子の状態となる割合が多いことなどの点がある。
これらの問題点はイオン注入技術の特徴であり、そのた
め一般には打込み後に結晶を適当な温度と時間で熱処理
することで改善をはかつている。この熱処理は結晶欠陥
の低減と打込み不純物の活性化を目的としたもので、化
合物半導体デバイス作製のためのプロセス技術としては
不可欠のものである。
め一般には打込み後に結晶を適当な温度と時間で熱処理
することで改善をはかつている。この熱処理は結晶欠陥
の低減と打込み不純物の活性化を目的としたもので、化
合物半導体デバイス作製のためのプロセス技術としては
不可欠のものである。
本発明はこの熱処理の方法の改良を目的としたものであ
る。次に化合物半導体の代表的材料であるＧａＡｓの場
合を用いて、本発明の必要性、有意性を述べ、実施例を
もつて、本発明の方法を示す。
る。次に化合物半導体の代表的材料であるＧａＡｓの場
合を用いて、本発明の必要性、有意性を述べ、実施例を
もつて、本発明の方法を示す。
ＧａＡｓ結晶のイオン注入後の熱処理温度は活性化率と
の兼合いで７００℃から９００’Ｃの範囲で行われてい
る。
の兼合いで７００℃から９００’Ｃの範囲で行われてい
る。
一般的傾向として高温で熱処理を行つた方が活性化率は
高くなり好ましい。一方ＧａＡｓを加熱し、高温に保つ
と構成原子であるＡｓの蒸気圧が高いことなどから、結
晶表面からのＡｓの気化が起り、表面付近の状態が劣化
することが知られている。そのため表面に保護被膜をつ
けた後に熱処理することが多く試みられている。この場
合の保護被膜としてはＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＡＩＮ、
ＧａＮ、Ａｌ２Ｏ３などが利用されており、また種類の
異なる多層膜についても検討されている。また膜の作成
方法もＣＶＤ）スパッタなどの方法の違いによる保護膜
としての効果も比較検討されつつある。しかし多くの場
合、これら保護膜へのＧａの拡散系数が大きかつたり、
熱処理時にクラックが発生したり、ピンホールの存在な
どの影響が大きな障害となつている。例えばＳｉＯ２の
場合にＧａが拡散しやすく、そのためＧａが結晶表面か
ら抜けてしまい、表面付近でのＧａ空格子点の発生と、
その拡散によるアクセプタレベルの発生が生じ、デバイ
ス特性との関係や、特性のバラツキなどの関係において
好ましい結果が得られないことが多い。これらの問題点
を解決すべく良好な保護膜の作成への努力が続けられて
いる。一方最近のＲ．Ｍ．ＭａｌｂＯｎらの報告（ＪＥ
ＣＳｌ２３應９，１４１３頁）には新しい熱処理の方法
として保護膜を使用しない方法についても検討されてい
る。
高くなり好ましい。一方ＧａＡｓを加熱し、高温に保つ
と構成原子であるＡｓの蒸気圧が高いことなどから、結
晶表面からのＡｓの気化が起り、表面付近の状態が劣化
することが知られている。そのため表面に保護被膜をつ
けた後に熱処理することが多く試みられている。この場
合の保護被膜としてはＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＡＩＮ、
ＧａＮ、Ａｌ２Ｏ３などが利用されており、また種類の
異なる多層膜についても検討されている。また膜の作成
方法もＣＶＤ）スパッタなどの方法の違いによる保護膜
としての効果も比較検討されつつある。しかし多くの場
合、これら保護膜へのＧａの拡散系数が大きかつたり、
熱処理時にクラックが発生したり、ピンホールの存在な
どの影響が大きな障害となつている。例えばＳｉＯ２の
場合にＧａが拡散しやすく、そのためＧａが結晶表面か
ら抜けてしまい、表面付近でのＧａ空格子点の発生と、
その拡散によるアクセプタレベルの発生が生じ、デバイ
ス特性との関係や、特性のバラツキなどの関係において
好ましい結果が得られないことが多い。これらの問題点
を解決すべく良好な保護膜の作成への努力が続けられて
いる。一方最近のＲ．Ｍ．ＭａｌｂＯｎらの報告（ＪＥ
ＣＳｌ２３應９，１４１３頁）には新しい熱処理の方法
として保護膜を使用しない方法についても検討されてい
る。
その方法はＡｓ蒸気の存在下で結晶を熱処理し、Ａｓの
気化による散出を防ぐことで良い結果を得ている。しか
し同様の方法による発明者の実験結果では、やはり表面
の劣化は避けられず、再現性の乏しい方法であることが
わかり、保護膜の必要性を再認識する結果となつた。本
発明は今までの技術の欠点であつた、例えば最も形成の
容易なＳｉＯ２膜の場合の保護膜を通しての構成原子の
拡散にともなう表面劣化と、結晶内での活性不純物濃度
のバラツキを減少させることを目的としたものである。
本発明の方法は以下に述べる実施例により明らかとなる
が、基本的には保護膜の表面、すなわち結晶と接してい
ない面より結晶を構成している原子を拡散させることが
特徴であり、結晶表面からの拡散を完全に防ぐことがで
きるものである。
気化による散出を防ぐことで良い結果を得ている。しか
し同様の方法による発明者の実験結果では、やはり表面
の劣化は避けられず、再現性の乏しい方法であることが
わかり、保護膜の必要性を再認識する結果となつた。本
発明は今までの技術の欠点であつた、例えば最も形成の
容易なＳｉＯ２膜の場合の保護膜を通しての構成原子の
拡散にともなう表面劣化と、結晶内での活性不純物濃度
のバラツキを減少させることを目的としたものである。
本発明の方法は以下に述べる実施例により明らかとなる
が、基本的には保護膜の表面、すなわち結晶と接してい
ない面より結晶を構成している原子を拡散させることが
特徴であり、結晶表面からの拡散を完全に防ぐことがで
きるものである。
実施例本発明の方法は以下に述べるように構成元素で完
全に飽和した雰囲気中で熱処理を行うものである。
全に飽和した雰囲気中で熱処理を行うものである。
ＧａＡｓの場合、用いる雰囲気はＡｓを飽和させたＧａ
溶液で、この中に被処理物であるイオン注入後、ＳｌＯ
２などの保護膜を被着させたウエハを入れることで達せ
られる。この雰囲気はＧａとＡｓにより飽和しているた
め、結晶表面より保護膜中を拡散してくるＧａ（！：．
Ａｓを受け入れる余地はなく、また逆に、溶液からのＧ
ａ（５Ａｓの拡散が保護膜に対して行われるため結晶表
面から保護膜中へのＧａおよびＡｓの拡散もおさえられ
るため、より良い効果を示す。本実施例において注意す
べきことは、Ａｓを完全に飽和したＧａ溶液を作成する
ところにある。そのためにはＧａ溶液を前もつて調整す
る必要がある。Ｇａ溶液はＧａに過剰のＧａＡｓを加え
熱処理温度よりもやや高い温度で長時間放置し、その温
度でＡｓを完全に飽和させ、そののち急冷したものを使
用する。このようにして作成したＧａ溶液中に保護膜を
被着させた不純フ物注入されたＧａＡｓ結晶を入れ、全
体を均熱炉内で徐々に昇温し、処理温度（例えば８５『
Ｃ）にて必要時間（例えば３０分）保持した後急冷する
。
溶液で、この中に被処理物であるイオン注入後、ＳｌＯ
２などの保護膜を被着させたウエハを入れることで達せ
られる。この雰囲気はＧａとＡｓにより飽和しているた
め、結晶表面より保護膜中を拡散してくるＧａ（！：．
Ａｓを受け入れる余地はなく、また逆に、溶液からのＧ
ａ（５Ａｓの拡散が保護膜に対して行われるため結晶表
面から保護膜中へのＧａおよびＡｓの拡散もおさえられ
るため、より良い効果を示す。本実施例において注意す
べきことは、Ａｓを完全に飽和したＧａ溶液を作成する
ところにある。そのためにはＧａ溶液を前もつて調整す
る必要がある。Ｇａ溶液はＧａに過剰のＧａＡｓを加え
熱処理温度よりもやや高い温度で長時間放置し、その温
度でＡｓを完全に飽和させ、そののち急冷したものを使
用する。このようにして作成したＧａ溶液中に保護膜を
被着させた不純フ物注入されたＧａＡｓ結晶を入れ、全
体を均熱炉内で徐々に昇温し、処理温度（例えば８５『
Ｃ）にて必要時間（例えば３０分）保持した後急冷する
。
Ｇａ溶液より取り出した試料はＧａなどお付着物を除去
した後、デバイス作成工程へまわす。上記方法で処理し
た試料を評価するために、保護膜を除去したのち、Ａｕ
などの電極を蒸着してシヨツトキ電極としてキヤリヤ濃
度の表面からの分布を容量の電圧変化より求め、ウエハ
内の場所の違い、同一実験での他のウエハとの違い、別
の実験との比較を行つた。使用したウエハはｎ型の２×
１０１５ｃｒ１Ｌ？３のキヤリヤ濃度を持つた液相エピ
タキシヤルＧａＡｓ層に室温でＳｉを注入したものを用
いた。表面付近でのＧａ空孔の拡散によると考えられる
一般的に測定されるアクセプタレベル形成によるキヤリ
ヤ濃度の減少は実験誤差内で検出されなかつた。一方、
同一ウエハ内での表面でのキヤリヤ濃度分布のバラツキ
は処理前のエピタキシヤルウエハの濃度分布と同程度で
あり、表面からの深さ方向での分布は濃度がエピタキシ
ヤル層よりも高いこともあり、±３％以内となつた。イ
オン注入の条件を一定にした場合のウエハごと、ロッド
ごとのバラツキは注入層において±３％以内となり非常
に均一性の高い方法であることが確認された。注入され
たイオンの量に対する活性化率は８９％±１％と良い再
現性で高い活性化率が得られた。上述の実施例において
は、ロートツクス（ＣＶＤ用装置の商品名）を使用して
、モノシランと酸素を反応させ３５０℃で作製したＳｉ
Ｏ２保護膜を使用した場合について説明したが、保護膜
がはがれたりした場合を除けば、熱処理時に少々のクラ
ツクが発生する膜、たとえばＳｌ３Ｎ４やＡ２２Ｏ３の
ような膜を保護膜として使用しても、Ｇａ溶液の大きな
表面張力のため表面がおかされることはなかつた。以上
の説明では、化合物結晶がＧａＡｓである実施例につい
て説明したが、本発明は化合物を構成する元素が飽和溶
液を作製できるものであり、それが化合物と反応しない
ようなすべての化合物結晶にも適用できる。
した後、デバイス作成工程へまわす。上記方法で処理し
た試料を評価するために、保護膜を除去したのち、Ａｕ
などの電極を蒸着してシヨツトキ電極としてキヤリヤ濃
度の表面からの分布を容量の電圧変化より求め、ウエハ
内の場所の違い、同一実験での他のウエハとの違い、別
の実験との比較を行つた。使用したウエハはｎ型の２×
１０１５ｃｒ１Ｌ？３のキヤリヤ濃度を持つた液相エピ
タキシヤルＧａＡｓ層に室温でＳｉを注入したものを用
いた。表面付近でのＧａ空孔の拡散によると考えられる
一般的に測定されるアクセプタレベル形成によるキヤリ
ヤ濃度の減少は実験誤差内で検出されなかつた。一方、
同一ウエハ内での表面でのキヤリヤ濃度分布のバラツキ
は処理前のエピタキシヤルウエハの濃度分布と同程度で
あり、表面からの深さ方向での分布は濃度がエピタキシ
ヤル層よりも高いこともあり、±３％以内となつた。イ
オン注入の条件を一定にした場合のウエハごと、ロッド
ごとのバラツキは注入層において±３％以内となり非常
に均一性の高い方法であることが確認された。注入され
たイオンの量に対する活性化率は８９％±１％と良い再
現性で高い活性化率が得られた。上述の実施例において
は、ロートツクス（ＣＶＤ用装置の商品名）を使用して
、モノシランと酸素を反応させ３５０℃で作製したＳｉ
Ｏ２保護膜を使用した場合について説明したが、保護膜
がはがれたりした場合を除けば、熱処理時に少々のクラ
ツクが発生する膜、たとえばＳｌ３Ｎ４やＡ２２Ｏ３の
ような膜を保護膜として使用しても、Ｇａ溶液の大きな
表面張力のため表面がおかされることはなかつた。以上
の説明では、化合物結晶がＧａＡｓである実施例につい
て説明したが、本発明は化合物を構成する元素が飽和溶
液を作製できるものであり、それが化合物と反応しない
ようなすべての化合物結晶にも適用できる。
以上のように、本発明はイオン注入された化合物結晶に
保護膜を形成し、これを化合物結晶を構成する元素で飽
和された溶液中で熱処理する化合物結晶の熱処理方法で
あり、結晶表面から構成元素が逸散することがなく、し
かも高活性化率で熱処理することができる。
保護膜を形成し、これを化合物結晶を構成する元素で飽
和された溶液中で熱処理する化合物結晶の熱処理方法で
あり、結晶表面から構成元素が逸散することがなく、し
かも高活性化率で熱処理することができる。
また、方法が非常に簡単であり、工業的にも非常に有効
な方法であり、特に構成元素に蒸気圧の高い成分を有す
る化合物結晶の熱処理方法として好適である。なお本発
明はイオン注入された化合物結晶に特に有効であるが、
この場合に限られるわけではなく、他の原因により生じ
た結晶欠陥等をなくすためにも有効なものであることは
もちろんである。
な方法であり、特に構成元素に蒸気圧の高い成分を有す
る化合物結晶の熱処理方法として好適である。なお本発
明はイオン注入された化合物結晶に特に有効であるが、
この場合に限られるわけではなく、他の原因により生じ
た結晶欠陥等をなくすためにも有効なものであることは
もちろんである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 化合物結晶に保護膜を形成し、これを化合物結晶を
構成する元素で飽和された溶液中で熱処理することを特
徴とする化合物結晶の熱処理方法。 ２ 化合物結晶が蒸気圧の高い構成元素成分を有してい
る特許請求の範囲第１項記載の化合物結晶の熱処理方法
。 ３ 化合物結晶がイオン注入された化合物結晶である特
許請求の範囲第１項記載の化合物結晶の熱処理方法。 ４ 化合物結晶がＧａＡｓ、保護膜がＳｉＯ＿２である
特許請求の範囲第１項記載の化合物結晶の熱処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP205677A JPS5927094B2 (ja) | 1977-01-11 | 1977-01-11 | 化合物結晶の熱処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP205677A JPS5927094B2 (ja) | 1977-01-11 | 1977-01-11 | 化合物結晶の熱処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5387164A JPS5387164A (en) | 1978-08-01 |
| JPS5927094B2 true JPS5927094B2 (ja) | 1984-07-03 |
Family
ID=11518670
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP205677A Expired JPS5927094B2 (ja) | 1977-01-11 | 1977-01-11 | 化合物結晶の熱処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5927094B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58151016A (ja) * | 1982-03-03 | 1983-09-08 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 化合物半導体構成体に対する熱処理法 |
| JPS57185952A (en) * | 1982-03-05 | 1982-11-16 | Taiho Kogyo Co Ltd | Al-sn alloy for bearing and bearing device |
-
1977
- 1977-01-11 JP JP205677A patent/JPS5927094B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5387164A (en) | 1978-08-01 |
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