JPS61150224A - 半導体ウエハのアニ−ル装置 - Google Patents
半導体ウエハのアニ−ル装置Info
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- JPS61150224A JPS61150224A JP59272307A JP27230784A JPS61150224A JP S61150224 A JPS61150224 A JP S61150224A JP 59272307 A JP59272307 A JP 59272307A JP 27230784 A JP27230784 A JP 27230784A JP S61150224 A JPS61150224 A JP S61150224A
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 28
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Classifications
-
- 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
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—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
- 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
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/324—Thermal treatment for modifying the properties of semiconductor bodies, e.g. annealing, sintering
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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】
〔発明の技術分野〕
本発明は半導体ウェハの７ニール装置、特にトランジス
タの閾値電圧を安定化させるためのアニール工程に用い
る半導体ウテハのアニール装置に関する。
タの閾値電圧を安定化させるためのアニール工程に用い
る半導体ウテハのアニール装置に関する。
ＩＣ，ｌ−８ｌ内の素子として半導体ウェハ上に形成さ
れたトランジスタは、ヂせネル内へのインブランチ−シ
コンによるダメージあるいはゲート酸化膜の界面電荷Ｑ
ＳＳのばらつき等のために、閾値電圧ｖ０１１が不安定
となる。そこで一般に■□、の安定化を図るために、＊
導体ウェハはアニールされる。第２図に従来のアニール
装置を示す。加熱炉は石英管１と拡散炉２から構成され
、石英管１内にはガス導入路３からＮ２ガスが導入され
る。
れたトランジスタは、ヂせネル内へのインブランチ−シ
コンによるダメージあるいはゲート酸化膜の界面電荷Ｑ
ＳＳのばらつき等のために、閾値電圧ｖ０１１が不安定
となる。そこで一般に■□、の安定化を図るために、＊
導体ウェハはアニールされる。第２図に従来のアニール
装置を示す。加熱炉は石英管１と拡散炉２から構成され
、石英管１内にはガス導入路３からＮ２ガスが導入され
る。
半導体ウェハ４は石英ボート５にのせられ、石英管１内
に入れられる。石英管１内はＮ２ガスが満たされ、拡散
炉２によって加熱される。′通常ゲート酸化膜は９００
〜１０００℃でＮ２雰囲気中でのアニールが行なわれる
。このようなアニール工程により、インプランテーショ
ンによるダメージ回復およびゲート酸化膜９界百電荷Ｑ
ｓｓの制御が行なわれ、閾値電圧Ｖ の安定化がなされ
る。
に入れられる。石英管１内はＮ２ガスが満たされ、拡散
炉２によって加熱される。′通常ゲート酸化膜は９００
〜１０００℃でＮ２雰囲気中でのアニールが行なわれる
。このようなアニール工程により、インプランテーショ
ンによるダメージ回復およびゲート酸化膜９界百電荷Ｑ
ｓｓの制御が行なわれ、閾値電圧Ｖ の安定化がなされ
る。
〔背景技術の問題点−〕′
従来のアニール装置には、半導体ウェハの取出し時に、
酸素こよる逆アニールが行なわれて、しまうという欠点
があった。即ち、アニール終了後、石英ボート５は引出
し林によって石英管１の入口付近にまで引出され、半導
体ウェハ４の温度が３００〜４００℃になるまで１０分
程度放冒されるが、このとき外部の空気に触れ、酸素に
よる逆アニールが行なわれるのである。このような逆ア
ニールが行なわれると、″ゲート酸化膜゛、の界面電荷
ＱＳＳが異常に高くなり、トランジスタの闇値電圧■、
１．が不安定になってしまう。このような逆アニールを
防止するために、従来は第３図に示すように石英ボート
５の入口側に石英板６を設けて半導体ウェハ４が外気に
触れるのを避けたり、アニール終了後第４図に示すよう
な小さな開口窓８を有するキャップ７を石英管１の入口
に第２図に示すように取付け、この間口窓８から引出し
棒を挿入するようにして外気の侵入を最小限にする方法
が採られていた。しかしながら従来の装置では、石英ボ
ー１へ引出し時の逆アニールはある稈疫防止できるが、
石英管入口付近の外気の侵入は完全に遮断できないため
、石英管入口付近への放向時に半導体ウェハはかなり高
温のまま外気と触れることになり、酸素による逆アニー
ルは避けられない。
酸素こよる逆アニールが行なわれて、しまうという欠点
があった。即ち、アニール終了後、石英ボート５は引出
し林によって石英管１の入口付近にまで引出され、半導
体ウェハ４の温度が３００〜４００℃になるまで１０分
程度放冒されるが、このとき外部の空気に触れ、酸素に
よる逆アニールが行なわれるのである。このような逆ア
ニールが行なわれると、″ゲート酸化膜゛、の界面電荷
ＱＳＳが異常に高くなり、トランジスタの闇値電圧■、
１．が不安定になってしまう。このような逆アニールを
防止するために、従来は第３図に示すように石英ボート
５の入口側に石英板６を設けて半導体ウェハ４が外気に
触れるのを避けたり、アニール終了後第４図に示すよう
な小さな開口窓８を有するキャップ７を石英管１の入口
に第２図に示すように取付け、この間口窓８から引出し
棒を挿入するようにして外気の侵入を最小限にする方法
が採られていた。しかしながら従来の装置では、石英ボ
ー１へ引出し時の逆アニールはある稈疫防止できるが、
石英管入口付近の外気の侵入は完全に遮断できないため
、石英管入口付近への放向時に半導体ウェハはかなり高
温のまま外気と触れることになり、酸素による逆アニー
ルは避けられない。
怪ってアニール後もトランジスタの■■■にはかン【り
のばらつきが生じていた。
のばらつきが生じていた。
そこで本発明は半導体ウェハの取出し時に、外気中の酸
素による逆アニールが行なわれことのな＆’ ＄ １３
Ｋ ７”Ａ （７） ７°−）Ｌ′’ＩＡ Ｎ ＠
Ｍｌ （ｔｔ Ｔ ’？；ｚ ；Ｘ ＆ ｅ 、。
素による逆アニールが行なわれことのな＆’ ＄ １３
Ｋ ７”Ａ （７） ７°−）Ｌ′’ＩＡ Ｎ ＠
Ｍｌ （ｔｔ Ｔ ’？；ｚ ；Ｘ ＆ ｅ 、。
目的とする。
本発明の特徴は半導体つＩハのアニール装置において、
半導体ウェハを加熱するための加熱炉と、この加熱炉内
にガスを導入するガス導入装置、この加熱炉の入口付近
の渦電を急速に低下させるため、入口付近に冷却媒体を
流す冷却装置と、この加熱炉内叫外気が侵入しないよう
に入口付近にガスを噴出するガス噴出装置と、を設け、
半導体つＩハの取出し時に外気の侵入を遮断するととも
に、半導体ウェハを急速に冷却できるようにし、取出し
吟の逆アニールを防止できるようにした点にある。
半導体ウェハを加熱するための加熱炉と、この加熱炉内
にガスを導入するガス導入装置、この加熱炉の入口付近
の渦電を急速に低下させるため、入口付近に冷却媒体を
流す冷却装置と、この加熱炉内叫外気が侵入しないよう
に入口付近にガスを噴出するガス噴出装置と、を設け、
半導体つＩハの取出し時に外気の侵入を遮断するととも
に、半導体ウェハを急速に冷却できるようにし、取出し
吟の逆アニールを防止できるようにした点にある。
、以下本発明を第１図に示す実陶例に基づいて説、明す
、る。ここで第２図に示す従来の装置と同−構盛要素に
ついては同ゴ符号を付し、説明を省略する。従来の＠置
と異なる点は石英、管１の入口付近ト冷却管、９とガス
噴、串装置１０を設けた点である。
、る。ここで第２図に示す従来の装置と同−構盛要素に
ついては同ゴ符号を付し、説明を省略する。従来の＠置
と異なる点は石英、管１の入口付近ト冷却管、９とガス
噴、串装置１０を設けた点である。
冷部管９は石英管１の周囲を牛り宍（ように設けうれ、
管内には冷、却水が流される。ガス噴出装置１４０は石
英管１の外部に設け９れ、石英管１の入口付近、にＮ２
ガスを噴出する。 １９．００〜１０００℃のＮ２雰
囲気中でのアニールが、終了すると、石英管１の１．入
口には密封蓋のかわりに開口窓８を有するキャップ７が
取付けら、れ、この開口窓８から引出し棒が挿入され、
石英ボート５が入口付近にまで引出される。これと同時
に冷却管９に冷却水が流され、ガス噴出装置１０からは
Ｎ２ガスが噴出される。入口付近に放置された石英ボー
ト５上の半導体ウェハ４は、冷却水を流すことににって
強制的に冷却される。従来袋層では自然放置による冷却
でウェハ温度が３００〜４００℃にまで冷却するのに１
０分程度時間を要していたが、本装置では強制冷却によ
り５程度痩の時間でウェハ温度は１５０〜２００℃にま
で冷却する。しかも入口付近にはＮ２ガスが噴出される
なめ、この・Ｎ２ガスのカーテンによって外気の侵入が
妨げられる。、このように半導体ウェハを強制冷却によ
って急冷し、外気の侵入を防ぐことによって１．酸素に
よる逆アニールを防ぐことができる。 ８ 次に本装置を用いてＡＩゲートを有するＣＭＯＳトラン
ジスタ（Ｖ、、＝１．５Ｖ系）が形成された半導体ウェ
ハをアニールした場合・□の結果を示す。
管内には冷、却水が流される。ガス噴出装置１４０は石
英管１の外部に設け９れ、石英管１の入口付近、にＮ２
ガスを噴出する。 １９．００〜１０００℃のＮ２雰
囲気中でのアニールが、終了すると、石英管１の１．入
口には密封蓋のかわりに開口窓８を有するキャップ７が
取付けら、れ、この開口窓８から引出し棒が挿入され、
石英ボート５が入口付近にまで引出される。これと同時
に冷却管９に冷却水が流され、ガス噴出装置１０からは
Ｎ２ガスが噴出される。入口付近に放置された石英ボー
ト５上の半導体ウェハ４は、冷却水を流すことににって
強制的に冷却される。従来袋層では自然放置による冷却
でウェハ温度が３００〜４００℃にまで冷却するのに１
０分程度時間を要していたが、本装置では強制冷却によ
り５程度痩の時間でウェハ温度は１５０〜２００℃にま
で冷却する。しかも入口付近にはＮ２ガスが噴出される
なめ、この・Ｎ２ガスのカーテンによって外気の侵入が
妨げられる。、このように半導体ウェハを強制冷却によ
って急冷し、外気の侵入を防ぐことによって１．酸素に
よる逆アニールを防ぐことができる。 ８ 次に本装置を用いてＡＩゲートを有するＣＭＯＳトラン
ジスタ（Ｖ、、＝１．５Ｖ系）が形成された半導体ウェ
ハをアニールした場合・□の結果を示す。
Ｎ２ガス雰囲気中でのアニールを１０００℃で３０〜４
０分間行なった後、前述・し゛たように゛入口付近で強
制冷却を５分間行ない、ウェハ温度を１５０〜２００℃
程度にまで冷却した。しかも処即ロット数は従来装置で
のアニール時の２倍の吊を用いた。この結果、従来装置
でのアニールでは１０ツ１へ内のトランジスタ閾値電圧
■ＴＨのばらつきは、標準偏差で０．０８〜０．１ｖで
あったのに対し、本装置でのアニールでは２倍量のロッ
トにもかかわらず、１［コツト内のトランジスタ閾値電
圧■１１１のばらつきは、標準偏差で０．０５〜０．０
８Ｖと向上した。
０分間行なった後、前述・し゛たように゛入口付近で強
制冷却を５分間行ない、ウェハ温度を１５０〜２００℃
程度にまで冷却した。しかも処即ロット数は従来装置で
のアニール時の２倍の吊を用いた。この結果、従来装置
でのアニールでは１０ツ１へ内のトランジスタ閾値電圧
■ＴＨのばらつきは、標準偏差で０．０８〜０．１ｖで
あったのに対し、本装置でのアニールでは２倍量のロッ
トにもかかわらず、１［コツト内のトランジスタ閾値電
圧■１１１のばらつきは、標準偏差で０．０５〜０．０
８Ｖと向上した。
（発明の効果）
以上のとおり本発明によれば、半導体ウェハのアニール
装置において、加熱炉の入口付近に冷却装行とガス噴出
装置とを設番プるようにしたため、半導体ウェハの取出
し時の外気中酸素による逆アニールを防ぐことができる
。
装置において、加熱炉の入口付近に冷却装行とガス噴出
装置とを設番プるようにしたため、半導体ウェハの取出
し時の外気中酸素による逆アニールを防ぐことができる
。
第１図は本発明に係るアニール装置の一実施例の説明図
、第２図は従来のアニール装置の一例の説明図、第３図
は従来の石英ボートの説明図、第４図は石英管用キレツ
ブの正面図である。 １・・・石英管、２・・・拡散炉、３・・・ガス導入路
、４・・・半導体つ［ハ、５・・・石英ボート、６・・
・石英板、７・・・キャップ、８・・・開１］窓、９・
・・冷却管、１０・・・ガス噴出装置。
、第２図は従来のアニール装置の一例の説明図、第３図
は従来の石英ボートの説明図、第４図は石英管用キレツ
ブの正面図である。 １・・・石英管、２・・・拡散炉、３・・・ガス導入路
、４・・・半導体つ［ハ、５・・・石英ボート、６・・
・石英板、７・・・キャップ、８・・・開１］窓、９・
・・冷却管、１０・・・ガス噴出装置。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、半導体ウェハを加熱するための加熱炉と、前記加熱
炉内にガスを導入するガス導入装置と、前記加熱炉の入
口付近の温度を急速に低下させるため、前記入口付近に
冷却媒体を流す冷却装置と、前記加熱炉の外部に設けら
れ、前記加熱炉内に外気が侵入しないように前記入口付
近にガスを噴出するガス噴出装置と、をそなえることを
特徴とする半導体ウェハのアニール装置。 ２、ガスがＮ＿２ガスであり、冷却媒体が水であること
を特徴とする特許請求の範囲１項記載の半導体ウェハの
アニール装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59272307A JPS61150224A (ja) | 1984-12-24 | 1984-12-24 | 半導体ウエハのアニ−ル装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59272307A JPS61150224A (ja) | 1984-12-24 | 1984-12-24 | 半導体ウエハのアニ−ル装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61150224A true JPS61150224A (ja) | 1986-07-08 |
Family
ID=17512051
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59272307A Pending JPS61150224A (ja) | 1984-12-24 | 1984-12-24 | 半導体ウエハのアニ−ル装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61150224A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4407377A1 (de) * | 1994-03-05 | 1995-09-07 | Ast Elektronik Gmbh | Modifizierte Reaktorkammer und verbessertes Spülverfahren für Schnellheizsysteme |
-
1984
- 1984-12-24 JP JP59272307A patent/JPS61150224A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4407377A1 (de) * | 1994-03-05 | 1995-09-07 | Ast Elektronik Gmbh | Modifizierte Reaktorkammer und verbessertes Spülverfahren für Schnellheizsysteme |
| US5580830A (en) * | 1994-03-05 | 1996-12-03 | Ast Elekronik | Modified reaction chamber and improved gas flushing method in rapid thermal processing apparatus |
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