JPS61183933A - 化合物半導体基板の熱処理方法 - Google Patents

化合物半導体基板の熱処理方法

Info

Publication number
JPS61183933A
JPS61183933A JP60023148A JP2314885A JPS61183933A JP S61183933 A JPS61183933 A JP S61183933A JP 60023148 A JP60023148 A JP 60023148A JP 2314885 A JP2314885 A JP 2314885A JP S61183933 A JPS61183933 A JP S61183933A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
compound semiconductor
substrate
semiconductor substrate
heat treatment
heat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP60023148A
Other languages
English (en)
Inventor
Mitsuru Shimazu
充 嶋津
Toshihiko Takebe
武部 敏彦
Shinichi Shikada
真一 鹿田
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.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP60023148A priority Critical patent/JPS61183933A/ja
Publication of JPS61183933A publication Critical patent/JPS61183933A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)

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】 (イ)発明の属する技術分野 本発明は化合物半導体基板の熱処理方法に関する。
(ロ)従来技術とその問題点 QczAs、InP等の化合物半導体はSjに比較して
5〜6倍の移動度を有し、かつ、半絶縁性基板が得られ
るため高周波素子、高速動作素子を作成することが可能
である。化合物半導体基板を用いたダイオード、FET
、IC等のi子は一般にエピタキシャル成長法、熱拡散
法またはイオン注入法により半絶縁性基板上もしくは同
基板内に動作層を形成することによって作成される。最
近では均一かつ再現性の良い不純物のドーピングが可能
であり、かつ、プレーナー構造の素子が作成できるとい
う理由から動作層の形成にはイオン注入法が多用されて
いる。イオン注入法を用いる場合、不純物原子をイオン
化し、高電界中で加速して化合物半導体中へ注入するた
め、このイオン注入で損傷した結晶性を回復し、かつ上
記不純物原子を電気的に活性化するための熱処理が必要
となる。
しかし化合物半導体においては一般に一部構成元素の蒸
気圧が高いため、そのまま熱処理したのでは高蒸気圧元
素が基板より蒸発して基板表面の組成が変化し、それに
ともなう基板面内の電気的特性のばらつき発生を防ぐこ
とができない。この対策として従来下記のいずれかの方
法がとられていた0 (])  面対向法(フェイスツーフェイス法)熱処理
すべき化合物半導体基板のイオン注入した面と、熱処理
すべき基板と同一の化合物半導体基板の鏡面とを対向接
触させて熱処理を行なうことにより、対向接触した基板
から発生する構成元素の蒸気圧により熱処理すべき化合
物半導体基板の表面に高い圧力をかけ、熱処理すべき基
板からの高蒸気圧元素の蒸発を防ぎながら熱処理する方
法。
(2)  ガス圧印加法 化合物半導体の高蒸気圧構成元素を含むガス雰囲気中で
イオン注入、した基板を熱処理する方法。たとえばG(
LA、l基板においてはA8圧雰囲気としてAS4 ま
たはA8H3等を用いる。
(3)誘電体保護膜法 熱処理すべき化合物半導体基板の表側面もしくは表側お
よび裏側面にCVD法、プラズマCVD法またはスパッ
タ法などによって酸化硅素、窒化硅素、参命社窒化アル
ミニウムi?−+#5iOzNy等の誘電体保護膜を形
成し、基板表面からの高蒸気圧の構成元素の蒸発を防ぎ
ながら熱処理する方法。
しかしながら上記従来の方法は下記の問題点を有してい
た。すなわち、以下に上記(1)〜(3)に対応させて
記述すると: (1)化合物半導体基板を別の同種の基板と対向接触さ
せただけでは熱処理すべき化合物半導体基板からの高蒸
気圧の構成元素の蒸発を十分に抑えることができないた
め構成元素の不均一蒸発が生じ、したがって基板面内で
の電気的特性のばらつきが生じてしまう。さらに、基板
表面のミクロな凹凸によって蒸気圧が変化するため基板
面内での電気的特性の不均一の問題を解決できない。
(2)蒸気圧を高精度に制御することが困難であり、ま
た一般に化合物半導体の高蒸気圧の構成元素を含む気体
は有毒であるため安全性、作業性の点で問題がある。
(3)誘電体保護膜の形成にあたっては膜厚制御が困難
である。また、基板と保護膜との熱膨張係数の差から基
板に歪が生じたり保護膜にひびが入り構成元素が不均一
に蒸発してしまう。また保護膜の密度が低いと保護膜を
通して高蒸気圧の構成元素が蒸発し基板表面にサーマル
ピットとよばれる小さなくぼみが発生する。さらに保護
膜と基板との界面に存在する酸化膜等による剥離の問題
があり、ち密かつ均一な保護膜を再現性良く形成するこ
とは容易ではない。
(ハ)発明の目的 本発明は上記従来の事情に鑑みなされたものであって、
化合物半導体基板の高蒸気圧の構成元素の不均一な蒸発
を防止することにより化合物半導体基板面内での電気的
特性のばらつき発生を防止するとともに、安全性、作業
性の点で問題を生じない、良好な再現性をもつ化合物半
導体基板の熱処理方法を提供することを目的とする。
に)発明の構成 本発明による化合物半導体基板の熱処理方法においては
イオン注入量の熱処理すべき化合物半導体基板の表面に
誘電体保護膜を形成し、前記熱処理すべき化合物半導体
基板に含まれる蒸気圧の高い元素と同じ元素を含む別の
化合物基板の清浄化された鏡面を前記熱処理すべき化合
物半導体基板1.     の誘電体保護膜を形成した
イオン注入清面と対向接触させ、前記イオン注入による
注入原子の活性化温度にて熱処理することを特徴とする
(ホ)発明の作用 上記構成によれば熱処理すべき化合物半導体基板の表面
に形成された誘電体保護膜のみによる上記基板からの高
蒸気圧の構成元素の不均一蒸発防止の不完全さが補われ
る。すなわち、誘電体保護膜のひびやはがれなどが発生
した場合これらひびやはがれを通じての構成元素の蒸発
、および誘電体保護膜の密度が低い場合の誘電体保護膜
を通しての構成元素の不均一蒸発の可能性が、熱処理す
べき化合物半導体基板に対向接触させられた熱処理すべ
き化合物半導体基板に含まれる蒸気圧の高い元素と同じ
元素を含む別の化合物基板の清浄化された鏡面から高蒸
気圧の構成元素の蒸気が供給されることにより抑制され
る。
(へ)発明の実施例 以下、図面を参照して本発明の好ましい実施例について
説明する。熱処理すべき化合物半導体基板としてGaA
Sを使用してFET’に作成する場合について述べる。
第2図に示すように洗浄、エツチングした直径2インチ
の半絶縁性GaAs基板lにフォトリングラフィ技術を
用いてFETの動作層になるn層の28  ・+ 注入パターンをレジストで形成し、  Ss  k加速
エネルギー180 KeV注大量1.5X10  cm
でイオン注入しn層4を形成する0同様にしてソース6
およびドレイン電極7の下に SZ  f、加速エネル
ギー50KeV 注入量2.0×10crrLでイオン
注入しn+層5を形成する。次に270〜280℃の温
度で5zH4とN H3の混合ガスによりプラズマCV
D法により1300Aの均一な窒化硅素膜2(第1図)
をイオン注入を施した基板表面に形成する。なお熱処理
すべき化合物半導体基板の誘電体保護膜は窒化硅素の他
に酸化硅素、窒化アルミニウム、SiOxNy、等でも
良い。次に第1図に示すように表面を洗浄・エツチング
したGaAS基板3の鏡面と熱処理すべき基板1の窒化
硅素膜を形成した面を密着させた状態でイオン注入によ
る注入原子の活性化温度にて熱処理する。
ここで基板表面のエツチングには硫酸系、アンモニア系
またはリン酸系等のエツチング液を用いることができる
。熱処理すべき化合物半導体基板はCr ドープGcL
ASまたはアンドープGa 、A sとすることができ
、熱処理すべき化合物半導体基板に対向接触させるべき
別の化合物基板は上記のようにGaAs″!iたは後述
するようにInAsとすることができる。また、熱処理
すべき化合物半導体基板はGaAsによらずFe ドー
プInP とすることもでき、その場合、熱処理すべき
化合物半導体基板に対向接触させるべき別の化合物基板
はIiPまたはG(ZPとすることができる。熱処理は
イオン注入によって発生した基板の損傷を回復し、注入
原子を格子点に導入する活性化を目的としたものである
。本実施例では820℃、20分間の熱処理を窒素雰囲
気中で施した。この熱処理は、また、水素雰囲気中で行
なうことも可能である。そして熱処理は一般て電気炉ま
たはランプアニール炉にて行なわれる。
熱処理後、濃酸で窒化硅素膜を除去しリフトオフ法を用
いオーミック電極をAuGeNi で、ゲート電極fT
i/Au  で各々形成した0作成したFETのゲート
長は1μm1ゲ一ト幅は5μm1ソース・ドレイン間距
離は5μmである。このFETを200μmピッチで直
径2インチの基板全面に上記の工程で作成しその電気的
特性を全数測定した。また窒化硅素膜形成段階までは上
記工程により同時に処理し、熱処理時は従来法により、
すなわち別の化合物基板と対向接触させずに単独で熱処
理し、その後は再び上記工程によシ同時に処理した別の
基板についても同条件で測定した。
ここではFETの重要なパラメータであるしきい値電圧
vth  の測定結果を下表1に示す。
表   1 本発明による別の化合物基板と対向接触させて熱処理を
施した基板と従来法の別の化合物基板と対向接触させな
い状態で熱処理を施した基板とでFETのしきい値電圧
を比較すると、本発明の熱処理を施した基板の方が絶対
値が大きく、注入原子の活性化率が高いことが示されで
いる。また基板面内でのしきい値電圧の分散も本発明の
熱処理を施した基板の方が小さく電気的に均一であるこ
とが示されている。両者ではしきい値電圧が異なるため
、FETでICを構成する際に重要となる論理振幅(ビ
ルトイン電圧+しきい値電圧)に対するばらつきで比較
しても本発明の熱処理によるM&(’) 方が約1/、
、と小さく、基板面内の均一性が向上していることがわ
かる。また熱処理後の基板表面を光学顕微鏡で観察した
ところ、従来法の熱処理を施した基板では数ケ所で窒化
硅素膜にひびが生じており、さらに基板全面にわたって
Asの蒸発によるサーマルピットが発生していた。一方
、本発明の熱処理を施した基板では基板の周辺の一部に
ピンセットによる表面の汚染と思われる窒化硅素膜の剥
離がある以外はひび等はなく、基板表面にもサーマルピ
ットは存在しなかった。
以上のように熱処理すべき化合物半導体基板と同種の別
の化合物基板を熱処理すべき化合物半導体基板の保護膜
を形成したイオン注入清面と対向接触させて熱処理する
ことにより均一性の高い熱処理が可能となるが、対向接
触させる別の化合物基板に異種の化合物を用い、その高
蒸気圧構成元素の圧力を熱処理すべき基板からの高蒸気
圧構成元素の圧力より高くして、熱処理の均一性をさら
に向上させることもできる。たとえば前述したIzAs
のAll圧は800〜900°CにてGaAsのAs圧
より3〜4倍高い。具体的には前者は800℃にて1.
8xlOatm、900℃にて6.5×10−2αtm
、そして後者は800℃にて7.8×10−3αtm、
900℃にて1.7 X 10  atm  である。
そこで、熱処理すべきGaAs基板にInAsを対向接
触させればGaAsの蒸発は前記別の化合物基板にGa
psを使用した場合に比べさらに良好に抑制される。こ
の場合も熱処理すべきGcLAs基板には保護膜が形成
されているため、異なる構成元素による汚染という問題
も生じない。
(ト)発明の効果 以上のように本発明によれば、熱処理すべき化合物半導
体基板の表面に形成された誘電体保護膜のひびやはがれ
などが発生した場合、これらひびやはがれを通じての高
蒸気圧の構成元素の蒸発、および誘電体保護膜の密度が
低い場合の誘電体保護膜を通しての構成元素の不均一蒸
発の可能性が、熱処理すべき化合物半導体基板に対向接
触させられた熱処理すべき化合物半導体基板に対向接触
させられた熱処理すべき化合物半導体基板に含まれる蒸
気圧の高い元素と同じ元素を含む別の化合物基板の清浄
化された鏡面から高蒸気圧の構成元素の蒸気が供給され
ることにより抑制される。 、これにより、誘電体保護
膜の形成条件を特別厳しくしなくても熱処理すべき化合
物半導体基板からの高蒸気圧の構成元素の不均一蒸発を
防止することができ、化合物半導体基板面内での電気的
特性のばらつき発生が防止される。同時に構成元素の蒸
発抑制によりイオン注入原子の活性化の低下も防止され
る。また熱処理すべき化合物半導体基板からの高蒸気圧
の構成元素の不均一蒸発を防止する手段が別の化合物基
板を対向接触させることにあるため、安全性、作業性の
点で問題を生じず、かつ良好な再現性を有する化合物半
導体基板の熱処理方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による化合物半導体基板の熱処理方法を
示す図、 第2図はGaAs基板に形成した1個のFETの構造を
示す断面図。 1・・熱処理すべき化合物半導体基板 2・・・誘電体保護膜   3・・・別の化合物基板特
許出願人 住友電気工業株式会社 (外5名)

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)イオン注入済の熱処理すべき化合物半導体基板の
    表面に誘電体保護膜を形成し、前記熱処理すべき化合物
    半導体基板に含まれる蒸気圧の高い元素と同じ元素を含
    む別の化合物基板の清浄化された鏡面を前記熱処理すべ
    き化合物半導体基板の誘電体保護膜を形成したイオン注
    入済面と対向接触させ、前記イオン注入による注入原子
    の活性化温度にて熱処理することを特徴とする化合物半
    導体基板の熱処理方法。
  2. (2)前記別の化合物基板の鏡面の清浄化が硫酸系、ア
    ンモニア系またはリン酸系のエッチング液を使用したエ
    ッチングにより行われることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項に記載の化合物半導体基板の熱処理方法。
  3. (3)前記誘電体保護膜が窒化硅素、酸化硅素、窒化ア
    ルミニウムまたはSiO_xN_yからなることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項に記載の化合物半導体基板
    の熱処理方法。
  4. (4)前記熱処理が窒素または水素雰囲気中で行われる
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の化合物
    半導体基板の熱処理方法。
  5. (5)前記熱処理が電気炉またはランプアニール炉にて
    行われることを特徴とする特許請求の範囲第4項に記載
    の化合物半導体基板の熱処理方法。
  6. (6)前記化合物半導体基板がCrドープGaAsまた
    はアンドープGaAsであることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項に記載の化合物半導体基板の熱処理方法。
  7. (7)前記別の化合物基板がGaAsまたはInAsで
    あることを特徴とする特許請求の範囲第6項に記載の化
    合物半導体基板の熱処理方法。
  8. (8)前記化合物半導体基板がFeドープInPである
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の化合物
    半導体基板の熱処理方法。
  9. (9)前記別の化合物基板がInPまたはGaPである
    ことを特徴とする特許請求の範囲第8項に記載の化合物
    半導体基板の熱処理方法。
JP60023148A 1985-02-08 1985-02-08 化合物半導体基板の熱処理方法 Pending JPS61183933A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60023148A JPS61183933A (ja) 1985-02-08 1985-02-08 化合物半導体基板の熱処理方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60023148A JPS61183933A (ja) 1985-02-08 1985-02-08 化合物半導体基板の熱処理方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS61183933A true JPS61183933A (ja) 1986-08-16

Family

ID=12102483

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60023148A Pending JPS61183933A (ja) 1985-02-08 1985-02-08 化合物半導体基板の熱処理方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS61183933A (ja)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4859253A (en) Method for passivating a compound semiconductor surface and device having improved semiconductor-insulator interface
US5543336A (en) Removing damage caused by plasma etching and high energy implantation using hydrogen
JPS62500414A (ja) 3−v及び2−6族化合物半導体の被覆
US3419761A (en) Method for depositing silicon nitride insulating films and electric devices incorporating such films
JPS618931A (ja) 半導体装置の製造方法
Ray et al. Plasma oxide FET devices
EP0216285B1 (en) Method of annealing a compound semiconductor substrate
JPH0787187B2 (ja) GaAs化合物半導体基板の製造方法
JPS61183933A (ja) 化合物半導体基板の熱処理方法
JP2780501B2 (ja) 絶縁膜付き半導体ウェハ及びその製造方法
JPS6292327A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JPH06350078A (ja) 半導体装置とその製造方法
Tin et al. Effects of RF bias on remote microwave plasma assisted etching of silicon in SF 6
JPS62139335A (ja) 表面清浄化方法
JPS61185923A (ja) 半導体低抵抗層の形成方法
KR100542690B1 (ko) 반도체 소자의 실리콘 산화막 형성 방법
Iwauchi et al. Characteristics of Silicon Silicon-Dioxide Structures Formed by DC Reactive Sputtering
JPS5840818A (ja) 不純物の導入方法
KR100257157B1 (ko) 반도체 소자의 제조방법
JP3103693B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JPH0364027A (ja) 化合物半導体単結晶基板の製造方法
JPS62149122A (ja) 化合物半導体基板の熱処理方法
JPS61270829A (ja) 表面清浄化方法
JPH03171737A (ja) 化合物半導体装置の製造方法
JPS61194780A (ja) 半導体装置の製造方法