JPS6022316A - 化合物半導体装置の製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は化合物半導体、特にＩ−Ｖ属化合物半導体基板
へイオン注入された不純物を熱処理によシ活性化して、
不純物活性層を形成する工程に関する。

化合物半導体はある程度の高い温度に晒されると、化合
物を構成する一方の元素（例えばＩ−Ｖ化合物ではＶ属
元素）が蒸発しやすいために結晶の正規組成比（ストイ
キオメトリ−）からのずれを生ずる。このため、イオン
注入法によって不純物を導入し、これに続く熱処理によ
って注入時に受けだ結晶のダメージを回復すると共に導
入された不純物イオンを正規の結晶元素位置に置換する
・際に、ＮまたはＰ導電層を形成する工程で種々の問題
を発生させている。ＧａＡＳ結晶では、半絶縁性結晶を
得るため、通常Ｃｒが故意にドープされており、熱処理
中のＣｒの挙動が導電層の形成の再現性に大きく影響す
る。

イオン注入層の熱処理方法には、ＧａＡｓ　では種々の
方法が用いられておシ、それぞれの方法に長所と短所が
ある。現在、一般に次のような方法が通常用いられてい
る。

シ （１）アル（ン等の雰囲気中で砒素分圧を加えて基板を
そのまま等温アニールする。

（２）注入された基板表面に種々のＣＶＤ法で成長した
保護膜を形成しＮ２又はＨｌの雰囲気で等温アニールす
る。

（３）一般にランプアニールと呼ばれる赤外光照射によ
る基板の光吸収を利用し、温度上昇させて短時間アニー
ルする。

シ （１）の方法ではアルぐンなどの非常に危険なガスを用
いる必要がある。しかし、蒸発しやすいＶ属元素の砒素
圧を加えているため、数十分に及ぶアニールでも注入不
純物の再分布が抑えられること、又熱拡散しゃすいｃｒ
の拡散も小さいこと等の利点かあシ、浅い注入層の形成
に適している。（２）の方法では、保護膜の種類や厚さ
さらには成長条件等でアニールの特性が大きく変動する
。又、保護膜と基板との界面に熱膨張係数の差に基づく
ストレスの発生によりイオン注入不純物やＣｒの再分布
を生じ、表面のキャリア濃度の低下と不純物分布のダレ
を発生させる。（３）の方法の場合、光照射のエネルギ
ー密度を大きく採れるため急熱急冷が可能であシ、アニ
ールは熱分解が問題にならない短時間で完了される。さ
らに短時間のため不純物の再分布も十分抑えられている
。つまシ、この（３ンの方法は、（１）。

（２）の方法の欠点を袖ってはいる。しかし、この方法
特有の問題がある。すなわち、アニールは石英等のボー
トにサセプタを置きその上に基板を重ね、基板面に垂直
に光照射させる方法で行なわれる。

このとき、基板の温度上昇は、熱伝導でサセプタを通し
てボートへ行く熱量と輻射による直後の熱放出と光吸収
量とで決る。ここで、熱伝導による冷却効果と輻射によ
るそれとは基板周辺部で大きいため、周辺部に熱膨張率
の差によって大きな熱歪が発生し、スリップと呼ばれる
直線状の欠陥を誘導する。実際に１００°Ｃ／、ｅｃの
温度−上昇と下降率とで最高温度９００’Ｃ，のアニー
ルを行ったとき、周辺部から１〜２αにスリップが見ら
れる。ちなみに、ＧａＡ３の場合、ＳＯＯ℃と９００℃
では膨張率がｏ、ｏｓ％も違りている。

本発明の目的はランプアニールにおけるスリップの発生
を抑えるアニール方法を提供することにある。

すなわち、本発明は基板保持用のサセプタに鳥゛目し、
その形状に改良を与えたものであシ、以下、本発明を従
来（２）の方法と比較して詳細に説明する。

第１図は従来のランプアニール装置を模式的に表したも
のである。この装置の概略を説明する。

透明石英ボート１の上に半導体基板よシ大きな面積を持
つＳｉ板サすグタ２を敷いて、その上にイオン注入した
面を下にして半導体基板３を重ね合せ２ て置く。これらは透明石英管４の中におかれ格又はＨ２
雰囲気でランプ集合体５で赤外線照射が行なわれる。こ
のような装置の欠点は、アニールされる半導体基板の温
度上昇が均一でないことによる熱ストレスの発生、これ
に起因し、基板周辺部にスリップを発生せることは前述
した通りである。

そこで、従来のランプアニールのスリップ対策として、 （１ン　温度上昇速度と下降速度を小さくする。

（！１）基板周辺部の側面を何かで覆い側面からの熱輻
射を抑える。

（ｌｉＤ　基板周辺の一部を光吸収係数の大きい物質で
重ねる。

Ｏｖ）　石英ボートとサセプタとの接触面からの放熱を
小さくする。

等が考えられる。ここで、（１）は本来のランプアニー
ルの利点を無くすもので採用出来ない。

第２図に本発明の一実施例を示す。サセプタ２２は従来
の方法でのＳｉ基基板色同＠７社役目をはたすと共に、
半導体基板３３が重ね付されたとき基板の側面がサセプ
タ２２で覆われるように、又。

サセプタ２２の下面は半導体基板３３の周辺部でサセプ
タの肉厚が薄くなるように、さらに又半導体基板３３の
直下がホードに接しないように加工されている。このよ
う２【サセプタ２２を用いて、アニールすると、半導体
基板３３周辺の（！！ｌ　ｍから熱輻射を減らし、サセ
プタ２２の肉厚が周辺部で薄くなるために中心部からの
温度上昇を均一にし、さらにボートとの接触を十分避け
たために光照射による温度上昇も極めて楽に行なえる。

この結果、再現性も良く、スリップ発生も防いだアニー
ルが実現出来た。

具体的に、２インチ径ＧａＡｓ基板３３のアニールでＳ
ｉで作られた上記構造のサセプタ２２を用い、昇温と降
温を１００°Ｃ／ｓｅｃ行っないピーク温度を１０００
℃としてもスリップは発生しなかった。同時に保護膜と
してＳ　ｉ　Ｂ　Ｎ４　’Ｐ　Ｓ　ｉ０２を用いて同様
にアニールしてもスリップ発生は見られず、同様な効果
があった。

本発明はＩｎＰ等の他の化合物半導体にも同様に使え、
同等の効果が期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の光による加熱炉でのアニール方法を説明
する断面模式図、第２図は本発明の主要な部分を説明す
るための基板とサセプタの断１ω図である。 ｌ・・・・・・石英ボー）、２．２２・・・・・・サセ
プタ、３゜３３・−・・・・半導体基板、４・・・・・
・石英炉、５・・・・・・加熱ランプ集合体。 范　ｌ　図 第　２　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. イオン注入法でドーパントを導入した化合物半導体基板
   をサセプタ上におき、該サセプタを炉内のボ、−ト上に
   のせて光照射による加熱でアニールする工程を含む化合
   物半導体装置の製造方法において、前記ボートと裏面の
   一部が接するようなサセプタであって前記基板の側面部
   を覆うようなサセプタを用いてアニールすることを４？
   徴とする化合物半導体装置の製造方法。