JPS60263438A - アニ−リング方法及びアニ−リング装置 - Google Patents

アニ−リング方法及びアニ−リング装置

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JPS60263438A
JPS60263438A JP59119631A JP11963184A JPS60263438A JP S60263438 A JPS60263438 A JP S60263438A JP 59119631 A JP59119631 A JP 59119631A JP 11963184 A JP11963184 A JP 11963184A JP S60263438 A JPS60263438 A JP S60263438A
Authority
JP
Japan
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substrate
annealing
heater
heating
defects
Prior art date
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Pending
Application number
JP59119631A
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English (en)
Inventor
Tadashi Serikawa
正 芹川
Akio Okamoto
章雄 岡本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Publication of JPS60263438A publication Critical patent/JPS60263438A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture 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
    • H01L21/18Manufacture 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
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/324Thermal treatment for modifying the properties of semiconductor bodies, e.g. annealing, sintering

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  • Computer Hardware Design (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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、グロー放電により生成した高エネルギのイオ
ンを基板の表面に衝突させることにより行うアニーリン
グを、すぐれたアニーリング特性(十分欠陥を少なくし
、移動度を大きくする)を有して、短時間で行えること
を可能としたアニーリング方法、ならびにアニーリング
装置に関Tる(2) もので、例えば、半導体素子の製作に適用できる。
〔従来の技術〕
半導体素子を製作するには、薄膜の形成、微細加工や不
純物導入と並んで、アニーリングが不可欠である。この
アニーリングは、半導体基板や薄膜の結晶化や結晶粒の
粗大化を目的としたり、あるいは、導入された不純物原
子の活性化等を狙いとしている。従来、このアニーリン
グは所定の温度に設定した炉中に、処理を施す基板ごと
、所望の時間放置することにより行われていた。しかし
なから、この炉中でのアニーリングの方法は、極めで短
時間でのアニーリングが困難なことや、基板全体が加熱
されるために、処理を施したい表面近傍のみの選択的ア
ニーリングが行えない欠点を有している。このことによ
り、半導体から成る基板に導入された不純物原子のat
atや濃度分布が変動じたり、基板中に欠陥が導入され
る。このこと( 1から、炉中アニーリング法は、近年発展の著しい半導
体素子の製作には不適切となり、抜本的対策がめられて
いた。
(6) この対策として、高エネルギのイオンを基板の表面に衝
突させて、短時間で基板の表面近傍のみを選択的にアニ
ーリングする方法も開発されている。以下、イオンを照
射するアニーリング方法の原理と装置を説明し、その問
題点を述べる。
第3図は、高エネルギのイオンを照射することにより行
うアニーリング装置の概略図である。真 ゛空槽11.
支持台(電極)12.基板支持台12上に設置した基板
1′5の表面(二平行な磁界成分を有する磁石14が備
えられている。また、基板13の表面に有効に磁界を印
加するためイニ、ポールピース15が設けである。この
装置を一度排気した後、AγやNe等の不活性ガスもし
くは02やN2等の活性ガスを0.1Pα〜100Pα
の範囲の圧力だけ導入し、基板支持台に外部から数6v
乃至数kVの高周波電圧もしくは負電圧を印加するとグ
ロー放電が起き、プラズマ16が形成される。このプラ
ズマの密度は、磁界が基板に平行となる領域17におい
て極めて高くなる(磁界の強さは100ガワス乃至1K
がクス程度)。このことは、通常薄膜形成の(4) ために用いられるマグネトロンスパッタリング電極の場
合と同じである。このために、上述の磁界が基板に平行
となる領域において、数百eV乃至数keVのエネルギ
を有する、高密度のイオンが基板の表面に衝突する。こ
の結果、このイオンのエネルギにより、基板表面のアニ
ーリングが短時間で行え、特に、磁界が平行となる基板
表面では、顕著な効果がある。
上述の説明から分るように、従来からのイオン照射によ
るアニーリング方法(二よっても、基板の表面近傍のア
ニーリングを、短時間で行うことはできる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、従来のイオン照射によるアニーリング方法にお
いては、基板表面が極めて高温度であるにもかかわらず
、基板全体の温度は高くなく、基板内部での応力は著し
くなる。このためC二、基板が割れたり、あるいは、基
板内部に歪みが残存する〇一方、アニーリングが施され
た基板表面層においても、高温度からの急激な冷却に伴
い、多く(5) の欠陥が残る。この欠陥は、アニーリング後に、再び、
アニーリングに必要な温度よりも低い温度での熱処理に
より除去される。例えば、St膜もしくはSi基板を上
述の方法でアニーリングした際に生じた欠陥の除去には
、500℃乃至800℃の温度の熱処理を必要とする。
このように、従来からのイオン照射によるアニーリング
方法では、それにより製作される素子、例えば半導体素
子の信頼性が損れたり、余計な工程を必要とするために
、高価になる欠点があった。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、これらの欠点を除去するために、アニーリン
グの際ζ二、ヒータ等により基板を300〜800℃に
加熱せしめる。これC二より、基板の割れを防ぎ、基板
の内部の否みを軽減でき、さらにアニーリング層におけ
る欠陥をも少なくできる。
〔実施例〕
第1図は、本発明の一実施例を示すアニーリング装置の
図である。第6図に示した従来からのアニーリング装置
と同様に、このアニーリング装置(6) は真空槽21、支持台(電極でもある)22、基板(例
えばSi等熱に強い基板)23、基板25の表面に沿う
磁界成分を持つ磁石24、ポールピース25を有する。
しかしながら、第3図のものと異なる点は、基板を設置
する支持台(電極)22の内部に、基板加熱用のヒータ
28ヲ内蔵していることである。
このヒータとしては、ニクロム線等から成る抵抗加熱に
よるものが簡便である。このような装置を用いると、第
5図を用いて説明したのと同じ原理により、短時間(2
〜3秒乃至数十秒)で、基板の表面のみを選択的にアニ
ーリングが行え、さらに、基板内部に歪みやアニーリン
グ層に欠陥を残したりすることなく処理が行える。アニ
ーリング可能な表面層は、例として10〜15μm程度
の厚さの表面近傍領域である。
基板を加熱できるよう(二する、本発明の他の実施例を
第2図に示す。本実施例では、基板に対しi て、基板
の被アニーリング面側に、基板加熱用のヒータ39ヲ具
備している。この場合のヒータとしては、抵抗加熱によ
るものも良いが、ハロゲンラ(7) ンブ等の放電(二よる加熱方式でも、すぐれた特性が得
られる。このように、基板前面から加熱することにより
、基板裏面から加熱する場合(第1図のもの)に比べて
、均一な基板温度となり、さらに、その温度をも精度良
く制御できる。この結果、アニーリング特性がさらに改
善できる。なお、第2図に示した装置は、真空槽31、
支持台(電極)32、基板36、磁石′54、ポールピ
ース35を有し、さらに、アニーリングの原理も、第1
図の場合と同様である。
第1図や第2図に示したアニーリング装置C二於ける磁
石の温度上昇に伴う装置の信頼性の低下や不安定なアニ
ーリング特性を防止するために、磁石を流水等冷却用液
体を流すことにより冷却する手段を、加熱用ヒータとは
別個に設置することは有益である(磁石の温度が上昇す
ると磁束密度が小さくなる)。このようにすることによ
り、丁ぐれたアニーリング特性が得られるばかりでなく
、装置の信頼性が向上できる。
第1図や第2図(二示した本発明によれば、基板(8) (例えば1rnm 以上の厚さのSi基板)の割れを防
げ、基板内部の歪みを軽減でき、さらC:、アニーリン
グ層における欠陥をも少なくできる。この結果、これに
より形成できる素子の価格を低くでき、また、その信頼
性を向上できる。
なお、本発明における基板温度として、′500℃乃至
800℃が最適である。600℃より低いと、充分なア
ニーリング特性が得られない。例えばSL基板温度を室
温にすると、アニーリングで一担抵抗が減少しても時間
とともに抵抗が上昇する現象が生ずる等で十分なアニー
リング特性が得られない。一方、800°Cより高い温
度では、基板に導入された不純物の濃度やその分布が変
動してしまったり、基板内に新たに欠陥が誘発される。
以上本発明について8番基板(二ついて示したが、本発
明はGaA、?系の半導体基板あるいはsi、as。
Cd、Ta、Tg等の薄膜を形成した石英基板等広く適
用できる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明では基板を加熱しく9) た状態でアニーリングが行えるために、基板の割れを防
ぎ、基板の内部の歪みを軽減でき、さらζニアニーリン
グ層における欠陥をも少なくでき、半導体素子の信頼性
を向上し、さらに、安価とすることができる利点がある
【図面の簡単な説明】
第1図と第2図−は、それぞれ本発明のアニーリング方
法を実施するための第1及び第2の実施例のアニーリン
グ装置の概略図、 第3図は、従来からのアニーリング方法を実施するため
の、従来からのアニーリング装置の概略図。 11 、21 、31・・・真空槽、12 、22 、
32・・・支持台(電極)、13 、25 、33・・
・基板、14 、24,54・・・磁石、15 、25
 、35・・・ポールピース、16・・・プラズマ、1
7・・・高濃度なプラズマ領域、28.39・・・ヒー
タ 特許出願人 日本電信電話公社 代理人 弁理士 玉蟲久五部(外2名)(10)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1) 真空槽内にアニーリングを施す基板を配し、該
    基板の表面に沿う方向の成分を有する磁界を与えた状態
    で、ガスのグロー放電を生ぜしめ、該グロー放電により
    得られた高エネルギを有するイオンを前記基板に衝突さ
    せることによって、前記基板をアニーリングするに際し
    、該基板を600℃乃至800℃に加熱することを特徴
    とするアニーリング方法。 (2) アニーリングを施す基板が配され、かつ、グロ
    ー放電されるガスが導入される真空槽と、前記基板の表
    面に沿う成分を有する磁界を与える手段と、前記真空槽
    内に配した基板上の空間領域に前記ガスのグロー放電を
    生成させる手段とを具備するアニーリング装置において
    、さらC二前記基板を、300℃乃至800℃に加熱す
    る手段(1) が具備されていることを特徴とするアニーリング装置。 (5) 前記加熱する手段が基板を設置する支持台に内
    蔵されたヒータであることを特徴とする特許請求の範囲
    第2項記載のアニーリング装置。 【4) 前記加熱する手段が基板に対して、基板の被ア
    ニーリング面側に配された基板加熱用のヒータであるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第2項記載のアニーリン
    グ装置。 (5)前記磁界を与える手段が冷却されることを特徴と
    する特許請求の範囲第2項乃至$4項のいずれかに記載
    のアニーリング装置。
JP59119631A 1984-06-11 1984-06-11 アニ−リング方法及びアニ−リング装置 Pending JPS60263438A (ja)

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JP59119631A JPS60263438A (ja) 1984-06-11 1984-06-11 アニ−リング方法及びアニ−リング装置

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ID=14766222

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003019636A1 (fr) * 2001-08-29 2003-03-06 Tokyo Electron Limited Procede et dispositif de production de dispositif a semiconducteur

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003019636A1 (fr) * 2001-08-29 2003-03-06 Tokyo Electron Limited Procede et dispositif de production de dispositif a semiconducteur

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