JPS6046022A - イオン注入用基板の前処理方法 - Google Patents
イオン注入用基板の前処理方法Info
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- JPS6046022A JPS6046022A JP58154265A JP15426583A JPS6046022A JP S6046022 A JPS6046022 A JP S6046022A JP 58154265 A JP58154265 A JP 58154265A JP 15426583 A JP15426583 A JP 15426583A JP S6046022 A JPS6046022 A JP S6046022A
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Classifications
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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
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- 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
- H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
- H01L21/265—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation
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- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/322—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to modify their internal properties, e.g. to produce internal imperfections
- H01L21/3221—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to modify their internal properties, e.g. to produce internal imperfections of silicon bodies, e.g. for gettering
- H01L21/3225—Thermally inducing defects using oxygen present in the silicon body for intrinsic gettering
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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】
(技術分野)
本発明は半導体基板にイオン注入してICを作る際の基
板の前処理に関するものである。
板の前処理に関するものである。
(背景技術)
例えば液体カプセルチョクラルスキー法(LEC法)で
引上げたアンドープのGaAs単結晶から切り出した基
板(ウェハ)にイオン注入を行なってICi作る時、F
TT特性のウェハ面内均一性が悪い。例えば電界効果ト
ランジスター(以下、FETと称す)をイオン注入によ
り形成して、ソース−ドレイン間電流を計ると、面内で
30%程度のばらつきが出る。良いICを作るためには
このばらっきを数%にしなくてはならない。
引上げたアンドープのGaAs単結晶から切り出した基
板(ウェハ)にイオン注入を行なってICi作る時、F
TT特性のウェハ面内均一性が悪い。例えば電界効果ト
ランジスター(以下、FETと称す)をイオン注入によ
り形成して、ソース−ドレイン間電流を計ると、面内で
30%程度のばらつきが出る。良いICを作るためには
このばらっきを数%にしなくてはならない。
このばらつきは結晶の転位密度分布と対応していると召
われている。これは転位が不純物と反応して転位密度に
よって不純物の量が変化するためであると考えられる。
われている。これは転位が不純物と反応して転位密度に
よって不純物の量が変化するためであると考えられる。
一般に物質中の不純物は固溶限以上になれば析出し、固
溶限以下ならば均一に分布しようとする。
溶限以下ならば均一に分布しようとする。
又LEC法による単結晶でも充分長い間高温に保ってい
れば不純物は一様に分布する筈である。(一般に高温程
固溶限は高くなる。)しかし結晶に転位等が存在すると
、冷却過程において転位と不純物の結合エネルギーと不
純物の熱エネルギーkT(k:ボルツマ/定数、T、絶
対温度)が等しくなり、かつ不純物の拡散に必要なエネ
ルギーよりもkTが高い時、転位が不純物を引きつける
作用(ゲッタリング作用)をする。従って結晶内の転位
の多い所と少ない所で不純物の濃度に分布ができる。
れば不純物は一様に分布する筈である。(一般に高温程
固溶限は高くなる。)しかし結晶に転位等が存在すると
、冷却過程において転位と不純物の結合エネルギーと不
純物の熱エネルギーkT(k:ボルツマ/定数、T、絶
対温度)が等しくなり、かつ不純物の拡散に必要なエネ
ルギーよりもkTが高い時、転位が不純物を引きつける
作用(ゲッタリング作用)をする。従って結晶内の転位
の多い所と少ない所で不純物の濃度に分布ができる。
又単結晶が成長する時、第1図の上図に例を示すように
固液界面は平らでなく、固液界面1に沿っては不純物濃
度は一定であるか、これを線2で(・発明の開示) 本発明は、上述の問題点を解決するため成されたもので
、イオン/IE入前に、半導体基板を高温で長時間焼鈍
を行なった後急冷することにより、全面に亘り不純物分
布の均一な半導体基板を得ようとするものそある。
固液界面は平らでなく、固液界面1に沿っては不純物濃
度は一定であるか、これを線2で(・発明の開示) 本発明は、上述の問題点を解決するため成されたもので
、イオン/IE入前に、半導体基板を高温で長時間焼鈍
を行なった後急冷することにより、全面に亘り不純物分
布の均一な半導体基板を得ようとするものそある。
本発明において、対象上なる半導体基板は、イオン注入
を施す基板であり、例えば周期律表の置−V族化合物(
例、GaAs、 GaP等)、Si、Geなどの半導体
より成る基板である。
を施す基板であり、例えば周期律表の置−V族化合物(
例、GaAs、 GaP等)、Si、Geなどの半導体
より成る基板である。
以下、本発明を、GaAs基板の場合を例にとって説明
するが、本発明はこれに限定されるものではない。
するが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えばGaAs ウェハを研磨、エツチング後、本発明
方法はイオン注入を行なう前にウェハをAs圧下で、例
えば下記の条件のような高温で長時間焼鈍(アニール)
を行ない、その後急冷する。
方法はイオン注入を行なう前にウェハをAs圧下で、例
えば下記の条件のような高温で長時間焼鈍(アニール)
を行ない、その後急冷する。
焼鈍条件例
なお、この焼鈍は良好なキャップ剤があれば、As圧下
でなくとも良い。
でなくとも良い。
この焼鈍を行なうことにより、結晶内の不純物は熱エネ
ルギーを得て、例えd転位等のゲッターから逃げ、かつ
固溶限も上がるので、析出していたものも個々の分子に
なり、一様に分散し固溶する。ただし結晶内の転位も僅
かに回復するが、化合物半導体の場合、焼鈍による完全
な転位の回復はむつかしい。
ルギーを得て、例えd転位等のゲッターから逃げ、かつ
固溶限も上がるので、析出していたものも個々の分子に
なり、一様に分散し固溶する。ただし結晶内の転位も僅
かに回復するが、化合物半導体の場合、焼鈍による完全
な転位の回復はむつかしい。
次に、冷却のため温度を下げる時、ゆっくり下げると、
不純物は又析出したり、ゲッターにつかまっだシするの
で、不純物が析出サイト又はゲ・ンターサイトに拡散す
る前に、充分に温度を下げ、 1不純物を一様に分散し
た状態に凍結してしまわね □ばならない。
不純物は又析出したり、ゲッターにつかまっだシするの
で、不純物が析出サイト又はゲ・ンターサイトに拡散す
る前に、充分に温度を下げ、 1不純物を一様に分散し
た状態に凍結してしまわね □ばならない。
そこで本発明では焼鈍後ウェハを急冷する。この場合、
ウニ・・はうすい(例、約500μm1L)ので、熱歪
みは入りにくいが、急冷速度はウェハに負担がかからぬ
よう調整する必要がある。
ウニ・・はうすい(例、約500μm1L)ので、熱歪
みは入りにくいが、急冷速度はウェハに負担がかからぬ
よう調整する必要がある。
なお、イオン注入後、イオン注入による闇討欠陥の回復
のために行なう焼鈍は、照射欠陥のみ回復させることが
目的であり、不純物(又はイオン注入されたドーパント
)までが再配列してしまってはまずいので、本発明によ
るイオン注入前の焼鈍に比べ温度が低く(例、約800
℃)、時間も短かく(例、約20分間)、イオン注入後
の焼鈍では本発明の目的を達することはできない。
のために行なう焼鈍は、照射欠陥のみ回復させることが
目的であり、不純物(又はイオン注入されたドーパント
)までが再配列してしまってはまずいので、本発明によ
るイオン注入前の焼鈍に比べ温度が低く(例、約800
℃)、時間も短かく(例、約20分間)、イオン注入後
の焼鈍では本発明の目的を達することはできない。
(実施例)
LEC法により作成した直径1″、厚さ400μ7nの
アノドープ半絶縁性GaAs ウェハを用い、イオン注
入前に、第2図(イ)に示す焼鈍装置により焼鈍を行な
った。図において、石英チューブ3内にGaAs ウェ
ハ4およびAs単体5を封入した。GaAsウェハ4は
5i02 からの汚染を防ぐため、第2図(ロ)に示す
ようにその両面を他のウェハ6.6でおおって封入した
。ヒーター7.8により2温度に加熱し、As側を約6
20°CXGaAs側を950°Cに保持して10時間
焼鈍した後、石英チューブ3f:炉からすばやく抜取っ
て冷却した。推定冷却速度は最大約300°/分である
。(石英管内部のAs圧は約1気圧である。) このウエノ・にSiをイオン注入することにより、第3
図に示すようなFETを200μ271間隔でウエノ・
全面に形成した。図において、9はソース、10はドレ
イン、11はゲートである。活性層12はSlをイオン
注入することによって得た。ドーズ量は2.0 X 1
012/dで、注入エネルギーは60 KeVであった
。
アノドープ半絶縁性GaAs ウェハを用い、イオン注
入前に、第2図(イ)に示す焼鈍装置により焼鈍を行な
った。図において、石英チューブ3内にGaAs ウェ
ハ4およびAs単体5を封入した。GaAsウェハ4は
5i02 からの汚染を防ぐため、第2図(ロ)に示す
ようにその両面を他のウェハ6.6でおおって封入した
。ヒーター7.8により2温度に加熱し、As側を約6
20°CXGaAs側を950°Cに保持して10時間
焼鈍した後、石英チューブ3f:炉からすばやく抜取っ
て冷却した。推定冷却速度は最大約300°/分である
。(石英管内部のAs圧は約1気圧である。) このウエノ・にSiをイオン注入することにより、第3
図に示すようなFETを200μ271間隔でウエノ・
全面に形成した。図において、9はソース、10はドレ
イン、11はゲートである。活性層12はSlをイオン
注入することによって得た。ドーズ量は2.0 X 1
012/dで、注入エネルギーは60 KeVであった
。
さらにこのウエノ・をAs圧下で800℃×20分の焼
鈍を行なった(本発明法)。
鈍を行なった(本発明法)。
比較のため、上述のイオン注入前の焼鈍を行なわないG
aAsウニ7%にりいて、同様のFETを形成し、同様
の焼鈍を行−なった(従来例)。
aAsウニ7%にりいて、同様のFETを形成し、同様
の焼鈍を行−なった(従来例)。
得られたウェハについて、中心部の20X20mmの部
分を、プローバーによってソース−ドレイン間電流(I
ds)を計測した(ゲート電圧−〇)。測定結果は表1
に示す通りである。
分を、プローバーによってソース−ドレイン間電流(I
ds)を計測した(ゲート電圧−〇)。測定結果は表1
に示す通りである。
表1より、本発明によるFETは、従来例に比べIdS
l17)ばらつきが非常に少ないと吉が分る。
l17)ばらつきが非常に少ないと吉が分る。
(発明の効果)
上述のように構成された本発明のイオン注入用基板の前
処理方法は次のような効果がある。
処理方法は次のような効果がある。
イオン注入前に、半導体基板を高温で長時間焼鈍を行な
った後急冷するから、結晶内の不純物が焼鈍によって一
様に分布し、かつ急冷によってその濃度が一様なまま低
温にもたらされ、不純物の分布の一様なウェハが得られ
るので、その後のイオン注入後、全面に亘り不純物の分
布が均一となり、特性(例、ソース−ドレイン間電流)
のばらつきの少ないIC用ウェハが得られる。
った後急冷するから、結晶内の不純物が焼鈍によって一
様に分布し、かつ急冷によってその濃度が一様なまま低
温にもたらされ、不純物の分布の一様なウェハが得られ
るので、その後のイオン注入後、全面に亘り不純物の分
布が均一となり、特性(例、ソース−ドレイン間電流)
のばらつきの少ないIC用ウェハが得られる。
第1図は単結晶成長時の固液界面の状態の一例と平面ウ
ニノ・の不純物分布を示す図である。 第2図(イ)、(ロ)は本発明方法の実施flJにおけ
る焼鈍方法を説明する図で、(イ)図は装置の縦断面図
、(ロ)図はウニ・・の支持方法を示す断面図である。 第3図は本発明方法の実施f11により作成した基板に
イオン注入して形成された電界効果トランジスターの例
を示す平面図である。 l 固液界面、2 線、3 ・石英チュー7゛、4・・
・GaAsウエノ・、 5・AS単体、6 ・他のウニ
ノー、7.8・・・ヒーター、9・・・ソース、10・
・・ドレイン、11・・・ゲート、12・・活性層。 代理人 弁理士 青 木 秀 實IQ。 嘴\(い、X′ 71図 ロ:益= 二==孟 口巨コ= 4 ララ巨突 図 一2μm0 □□舵 す3 し5 ] 手 続 補 正 書 昭和59年を月7日 特許庁長官 若 杉 和 夫 殿 昭和 58年 特許願 第 154265 号2、発明
の名称 イオン注入用基板の前処理方法 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 大阪市東区北浜5丁目15番地名称(213)
住友電気工業株式会社代表省 川 上 哲 部(ほか
1名) 4、代理人 住 所 大阪市淀用区西中島1丁目9番20号明細書中
、詳細な説明の欄。 7、補正の内容 (1)明細書、第4頁、第5行目、「900℃」を「8
20°〜900℃」に訂正する。 (2)明細書、第6頁、第2行目、「950℃」を「8
20℃」に訂正する。 (3)明細書、第6頁、第3行目、「10時間」をr1
5時間」に訂正する。 92−
ニノ・の不純物分布を示す図である。 第2図(イ)、(ロ)は本発明方法の実施flJにおけ
る焼鈍方法を説明する図で、(イ)図は装置の縦断面図
、(ロ)図はウニ・・の支持方法を示す断面図である。 第3図は本発明方法の実施f11により作成した基板に
イオン注入して形成された電界効果トランジスターの例
を示す平面図である。 l 固液界面、2 線、3 ・石英チュー7゛、4・・
・GaAsウエノ・、 5・AS単体、6 ・他のウニ
ノー、7.8・・・ヒーター、9・・・ソース、10・
・・ドレイン、11・・・ゲート、12・・活性層。 代理人 弁理士 青 木 秀 實IQ。 嘴\(い、X′ 71図 ロ:益= 二==孟 口巨コ= 4 ララ巨突 図 一2μm0 □□舵 す3 し5 ] 手 続 補 正 書 昭和59年を月7日 特許庁長官 若 杉 和 夫 殿 昭和 58年 特許願 第 154265 号2、発明
の名称 イオン注入用基板の前処理方法 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 大阪市東区北浜5丁目15番地名称(213)
住友電気工業株式会社代表省 川 上 哲 部(ほか
1名) 4、代理人 住 所 大阪市淀用区西中島1丁目9番20号明細書中
、詳細な説明の欄。 7、補正の内容 (1)明細書、第4頁、第5行目、「900℃」を「8
20°〜900℃」に訂正する。 (2)明細書、第6頁、第2行目、「950℃」を「8
20℃」に訂正する。 (3)明細書、第6頁、第3行目、「10時間」をr1
5時間」に訂正する。 92−
Claims (1)
- (1) イオン注入前に、半導体基板を高温で長時間焼
鈍を行なった後急冷することを特徴とするイオン注入用
基板の前処理方法。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58154265A JPS6046022A (ja) | 1983-08-23 | 1983-08-23 | イオン注入用基板の前処理方法 |
US06/643,034 US4636280A (en) | 1983-08-23 | 1984-08-21 | Method for the pretreatment of a substrate for ion implantation |
DE8484305741T DE3472499D1 (en) | 1983-08-23 | 1984-08-22 | A method for the pretreatment of a substrate for ion implantation |
EP84305741A EP0148555B1 (en) | 1983-08-23 | 1984-08-22 | A method for the pretreatment of a substrate for ion implantation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58154265A JPS6046022A (ja) | 1983-08-23 | 1983-08-23 | イオン注入用基板の前処理方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6046022A true JPS6046022A (ja) | 1985-03-12 |
Family
ID=15580394
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58154265A Pending JPS6046022A (ja) | 1983-08-23 | 1983-08-23 | イオン注入用基板の前処理方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4636280A (ja) |
EP (1) | EP0148555B1 (ja) |
JP (1) | JPS6046022A (ja) |
DE (1) | DE3472499D1 (ja) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR880009419A (ko) * | 1987-01-26 | 1988-09-15 | 이찌하라 시로 | 반도체소자의 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 반도체 소자 |
JPH0787187B2 (ja) * | 1987-08-13 | 1995-09-20 | 古河電気工業株式会社 | GaAs化合物半導体基板の製造方法 |
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