JPS61218131A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- H—ELECTRICITY
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- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
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- 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
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- 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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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、半導体に不純物原子を注入して半導体装置を
製造する製造方法に関する。本発明は、例えば半導体に
イオン注入された不純物を活性化させること、特に、ヘ
テロ構造や、選択ドープ構造を有する半導体における注
入不純物の活性化に好ましく適用することができる。
製造する製造方法に関する。本発明は、例えば半導体に
イオン注入された不純物を活性化させること、特に、ヘ
テロ構造や、選択ドープ構造を有する半導体における注
入不純物の活性化に好ましく適用することができる。
本発明は、半導体に不純物原子を注入して半導体装置を
製造する製造方法において、半導体に注入した不純物原
子を低温熱処理により上記半導体の構成原子の格子位置
近傍に納めた後、上記不純物原子の局在振動モードに相
当する単色光を照射して上記不純物原子を活性化させる
ことによって、半導体に注入された不純物を、効率よく
活性化するものである。
製造する製造方法において、半導体に注入した不純物原
子を低温熱処理により上記半導体の構成原子の格子位置
近傍に納めた後、上記不純物原子の局在振動モードに相
当する単色光を照射して上記不純物原子を活性化させる
ことによって、半導体に注入された不純物を、効率よく
活性化するものである。
従来より、半導体に不純物を注入して半導体装置を製造
する技術、特にイオン注入技術は、半導体素子の製造法
として既に広く用いられている。
する技術、特にイオン注入技術は、半導体素子の製造法
として既に広く用いられている。
しかし従来技術にあっては、注入した不純物を活性化す
るために高温下でのアニールが必要である。
るために高温下でのアニールが必要である。
アニールの手段は各種あるが、従来はいずれも選択的な
加熱はできず、不純物が存在する部分以外も高温にさら
されることになり、かかる高温処理が原因で半導体装置
の構造が変質することが避けられない。同様な理由で、
不純物の内の特定のものだけを、選択的に活性化しよう
としても、それは不可能である。かつ高温での処理は、
装置のことや、全体が熱されてもよい時点を選ばなけれ
ばならないことから、導入時に制限がある。
加熱はできず、不純物が存在する部分以外も高温にさら
されることになり、かかる高温処理が原因で半導体装置
の構造が変質することが避けられない。同様な理由で、
不純物の内の特定のものだけを、選択的に活性化しよう
としても、それは不可能である。かつ高温での処理は、
装置のことや、全体が熱されてもよい時点を選ばなけれ
ばならないことから、導入時に制限がある。
特に、集積回路（ＩＣ）技術においては、現在更に集積
化が進み、構造が複雑となって、既にある段階迄の構造
が出来上がったものに、更に、注入、アニールを繰返す
ことが行われている。この高温アニールは、イオン注入
に伴う照射損傷を回復させ、注入不純物を電気的に活性
化させるために必要とされるのであるが、高温でのアニ
ールにより、上述の如く既に出来上がった半導体装置の
構造が破壊されたり、もしくは変質してしまうことがし
ばしば起こる。特に■−■族化合物半導体におけるヘテ
ロ構造素子、あるいは超格子構造素子へのイオン注入の
応用を考えた時には、大きな問題となる。ヘテロ構造素
子は、異種半導体同士ので、その一方の半導体について
不純物の、活性化を行うため高温アニールを施しても他
方の半導体も高温にさらされ、不都合な変質が生じてし
まうおそれがある０例えばヘテロ接合の本来的な機能で
あるバンドギャップ差が解消してしまうおそれがある。
化が進み、構造が複雑となって、既にある段階迄の構造
が出来上がったものに、更に、注入、アニールを繰返す
ことが行われている。この高温アニールは、イオン注入
に伴う照射損傷を回復させ、注入不純物を電気的に活性
化させるために必要とされるのであるが、高温でのアニ
ールにより、上述の如く既に出来上がった半導体装置の
構造が破壊されたり、もしくは変質してしまうことがし
ばしば起こる。特に■−■族化合物半導体におけるヘテ
ロ構造素子、あるいは超格子構造素子へのイオン注入の
応用を考えた時には、大きな問題となる。ヘテロ構造素
子は、異種半導体同士ので、その一方の半導体について
不純物の、活性化を行うため高温アニールを施しても他
方の半導体も高温にさらされ、不都合な変質が生じてし
まうおそれがある０例えばヘテロ接合の本来的な機能で
あるバンドギャップ差が解消してしまうおそれがある。
超格子構造素子は、異なる組成をもつ物質を周期的に多
層に配列させて構成したものであるから、やはり同様な
問題が起こる。このようなものにおいては、高温アニー
ルのもたらす、微少な構造の変化によっても、大きな影
響が 生ずることがあり得るので、イオン注入技術が利
用出来ないことすらあり得る。
層に配列させて構成したものであるから、やはり同様な
問題が起こる。このようなものにおいては、高温アニー
ルのもたらす、微少な構造の変化によっても、大きな影
響が 生ずることがあり得るので、イオン注入技術が利
用出来ないことすらあり得る。
一般にイオン注入層のアニールに限らず、エピタキシア
ル成長や、ＣＶＤにおいても、低温プロセスが望まれて
いる訳であるが、ＩＣ等の構造がより複雑化する現状に
あっては、特に既設構造を破壊、変質しないアニールプ
ロセスが不可欠のものとして、望まれているのである。
ル成長や、ＣＶＤにおいても、低温プロセスが望まれて
いる訳であるが、ＩＣ等の構造がより複雑化する現状に
あっては、特に既設構造を破壊、変質しないアニールプ
ロセスが不可欠のものとして、望まれているのである。
現在は、高温長時間のアニールに替り、短時間のアニー
ルが、ヒートパルス、電子ビーム、あるいはレーザービ
ームによって実現され、実用化に向いつつあるのが実状
であるが、これでもなお、ある程度の、アニール時にお
ける構造の変質は避は難いものがある。
ルが、ヒートパルス、電子ビーム、あるいはレーザービ
ームによって実現され、実用化に向いつつあるのが実状
であるが、これでもなお、ある程度の、アニール時にお
ける構造の変質は避は難いものがある。
上述したように、高温処理であると母体半導体結晶の昇
温は不可避であり、従って、注入原子の再配列が起こり
、構造の変化は避けられない。かつ高温にしなければな
らない関係上、工程上の制限があり、素子製造プロセス
のどの段階でも行なえるものではない。
温は不可避であり、従って、注入原子の再配列が起こり
、構造の変化は避けられない。かつ高温にしなければな
らない関係上、工程上の制限があり、素子製造プロセス
のどの段階でも行なえるものではない。
またＧａＡｓ等の化合物半導体においては、高温処理の
際■族元素（Ａｓ等）の揮散を防ぐため保護膜を要した
り（いわゆるキャップアニール）、Ｖ族蒸気圧（Ａｓ蒸
気圧）制御を要し、このときアルシンＡｓＨ３等の有毒
ガスを使う必要がある。
際■族元素（Ａｓ等）の揮散を防ぐため保護膜を要した
り（いわゆるキャップアニール）、Ｖ族蒸気圧（Ａｓ蒸
気圧）制御を要し、このときアルシンＡｓＨ３等の有毒
ガスを使う必要がある。
かつ、前記したとおり従来の高温アニールでは、選択的
な不純物の活性化や、特定領域内の注入不純物のみの活
性化は不可能であワた。
な不純物の活性化や、特定領域内の注入不純物のみの活
性化は不可能であワた。
本発明は、上記問題点を解決して、高温での処理を要さ
ず、半導体装置を昇温させずに注入不純物原子を活性化
でき、従って既設構造の再配列もほとんどなく、出来上
がった構造が破壊したり変質したりすることが防止でき
、かつ選択的な不純物の活性化や特定領域内の注入不純
物の活性化も可能で、ヘテロ構造、超格子構造、超ドー
プ構造素子などにも問題なく適用できる半導体装置の製
造方法を提供することを目的とする。
ず、半導体装置を昇温させずに注入不純物原子を活性化
でき、従って既設構造の再配列もほとんどなく、出来上
がった構造が破壊したり変質したりすることが防止でき
、かつ選択的な不純物の活性化や特定領域内の注入不純
物の活性化も可能で、ヘテロ構造、超格子構造、超ドー
プ構造素子などにも問題なく適用できる半導体装置の製
造方法を提供することを目的とする。
本発明においては、上記問題の解決のため、半導体に注
入した不純物原子を低温熱処理により上記半導体の構成
原子の格子位置近傍に納めた後、上記不純物原子の局在
振動モードに相当する単色光を照射して上記不純物原子
を活性化させる技術手段をとる。
入した不純物原子を低温熱処理により上記半導体の構成
原子の格子位置近傍に納めた後、上記不純物原子の局在
振動モードに相当する単色光を照射して上記不純物原子
を活性化させる技術手段をとる。
本発明においては、上記のようにまず低温熱処理するの
で、ブレヒートなどにより、注入した不純物原子は、半
導体構成原子の格子位置近傍に納められ、整合される。
で、ブレヒートなどにより、注入した不純物原子は、半
導体構成原子の格子位置近傍に納められ、整合される。
次いで不純物原子の局在振動モードに相当する単色光を
照射するので、該不純物原子は照射された単色光のエネ
ルギを共鳴吸収し、これにより半導体に注入された不純
物が電気的に活性化される。
照射するので、該不純物原子は照射された単色光のエネ
ルギを共鳴吸収し、これにより半導体に注入された不純
物が電気的に活性化される。
このように本発明は、半導体中の不純物原子の局在振動
モードの共鳴吸収を利用して、注入された不純物を活性
化させるので、目的とする不純物原子近傍のみを励起し
、結晶格子を励起することはない。従って結晶格子が熱
くならないため、半導体装置は昇温しない。よって注入
原子の再配列をもたらすことなく、つまり当初の結晶性
を維持したままで、注入不純物原子を電気的に活性化で
きる。ヘテロ構造、超格子構造、あるいは超ドープ構造
をつくり込んだ後でも、これらの構造における原子の再
配列を防止でき、よって既設の構造に構造を追加するこ
ともできる。かつ単色光を用いるので、該単色光のエネ
ルギに対応した不純物を選択的に活性化できる。また、
同一の結晶性の層中に注入された不純物についても、照
射する単色光を制御することにより、不純物の平面的な
選択活性化ができる。更に単色光を用いることにより、
ヘテロ構造において、ヘテロ接合した層の結晶性の相違
に基づき、選択的な層中のみの不純物を活性化すること
も可能である。格子の発熱がないので、化合物半導体に
おいては、保護膜、蒸気圧制御等を排除でき、有毒ガス
などを使用する必要もなくなる。かつこの活性化は、プ
ロセス中のどの段階においても導入できる。
モードの共鳴吸収を利用して、注入された不純物を活性
化させるので、目的とする不純物原子近傍のみを励起し
、結晶格子を励起することはない。従って結晶格子が熱
くならないため、半導体装置は昇温しない。よって注入
原子の再配列をもたらすことなく、つまり当初の結晶性
を維持したままで、注入不純物原子を電気的に活性化で
きる。ヘテロ構造、超格子構造、あるいは超ドープ構造
をつくり込んだ後でも、これらの構造における原子の再
配列を防止でき、よって既設の構造に構造を追加するこ
ともできる。かつ単色光を用いるので、該単色光のエネ
ルギに対応した不純物を選択的に活性化できる。また、
同一の結晶性の層中に注入された不純物についても、照
射する単色光を制御することにより、不純物の平面的な
選択活性化ができる。更に単色光を用いることにより、
ヘテロ構造において、ヘテロ接合した層の結晶性の相違
に基づき、選択的な層中のみの不純物を活性化すること
も可能である。格子の発熱がないので、化合物半導体に
おいては、保護膜、蒸気圧制御等を排除でき、有毒ガス
などを使用する必要もなくなる。かつこの活性化は、プ
ロセス中のどの段階においても導入できる。
以下、ＧａＡｓヘイオン注入されたＺ ＩＩ ３１をド
ナーとして活性化させる場合を例にとって説明する。
ナーとして活性化させる場合を例にとって説明する。
Ｇ３格子位置を占める１Ｓｌの局在振動モードは３８４
Ｃ１ｌ−’ （４７，６ｍｅ Ｖ）であり、波長に換算
すると２６μｍである。本実施例では、室温でのイオン
注入により、半導体への不純物原子の注入を行う。また
、照射する単色光としては、遠赤外レーザ光もしくは超
高周波などを用いることができる。室温でのイオン注入
直後のＧａＡｓは、結晶的には、アモルファスに近い状
態となっているので、このままでは、遠赤外レーザ等を
照射しても、共鳴吸収は起こらない。このような場合は
、注入した不純物原子を、半導体の構成原子の格子位置
近傍に納める必要がある。本発明ではこれを、低温処理
により行う。本実施例では具体的には、あらかじめ、５
００℃程度のプレアニールを行った。良く知られている
ように、この程度の熱処理によっては注入原子はほとん
ど格子位置に近い状態に納まる。注入量が少ない場合に
は、２００〜３００℃のプレアニールでも良い、また、
イオン注入を、２００〜４０（１℃程度の温度で実行し
ても、同じ状況が得られる。この様に注入原子を格子位
置に近い状態にした後に、単色の遠赤外レーザ等を照射
する事により注入不純物を電気的に活性化させる。これ
によれば、試料を８００℃以上の高温にさらすというこ
とは必要ない。
Ｃ１ｌ−’ （４７，６ｍｅ Ｖ）であり、波長に換算
すると２６μｍである。本実施例では、室温でのイオン
注入により、半導体への不純物原子の注入を行う。また
、照射する単色光としては、遠赤外レーザ光もしくは超
高周波などを用いることができる。室温でのイオン注入
直後のＧａＡｓは、結晶的には、アモルファスに近い状
態となっているので、このままでは、遠赤外レーザ等を
照射しても、共鳴吸収は起こらない。このような場合は
、注入した不純物原子を、半導体の構成原子の格子位置
近傍に納める必要がある。本発明ではこれを、低温処理
により行う。本実施例では具体的には、あらかじめ、５
００℃程度のプレアニールを行った。良く知られている
ように、この程度の熱処理によっては注入原子はほとん
ど格子位置に近い状態に納まる。注入量が少ない場合に
は、２００〜３００℃のプレアニールでも良い、また、
イオン注入を、２００〜４０（１℃程度の温度で実行し
ても、同じ状況が得られる。この様に注入原子を格子位
置に近い状態にした後に、単色の遠赤外レーザ等を照射
する事により注入不純物を電気的に活性化させる。これ
によれば、試料を８００℃以上の高温にさらすというこ
とは必要ない。
本例における上記波長２６μｍに相当する周波数は、１
１．５ＴＨ２（テラヘルツ）である。遠赤外レーザ光源
としては、例えば、Ｐｂ５ｎＳｅ、Ｐｂ５ｎＴｅ等の半
導体レーザが用いられる。遠赤外レーザを用いる場合、
遠赤外波長領域でのフォノンの吸収による試料の発熱が
心配されるが、ＧａＡｓにおけるフォノンの基本振動モ
ードは２００〜２５０ｃｍ−’にあり、単色光源を用い
ることで充分選択しうる。実際には、多重フォノン吸収
が問題となるが、局在振動モードとして用いられる波長
範囲１５〜３０μｍでのＧａＡｓの吸収係数は、０．１
〜５ｃｍ−’であり、レーザアニールで用いられる高エ
ネルギ領域の吸収係数１０’ａｍ−’台に比べると極め
て小さい０例えば、吸収係数が０．１Ｃ１１−’のとき
、厚さ５００ｐｍのＧａＡｓに吸収される、格子吸収に
よる量は、表面での反射率をも考慮すると、入射光量の
たかだか３．５％に過ぎず、事実上多重フォノン吸収は
実害を及ぼさない。
１．５ＴＨ２（テラヘルツ）である。遠赤外レーザ光源
としては、例えば、Ｐｂ５ｎＳｅ、Ｐｂ５ｎＴｅ等の半
導体レーザが用いられる。遠赤外レーザを用いる場合、
遠赤外波長領域でのフォノンの吸収による試料の発熱が
心配されるが、ＧａＡｓにおけるフォノンの基本振動モ
ードは２００〜２５０ｃｍ−’にあり、単色光源を用い
ることで充分選択しうる。実際には、多重フォノン吸収
が問題となるが、局在振動モードとして用いられる波長
範囲１５〜３０μｍでのＧａＡｓの吸収係数は、０．１
〜５ｃｍ−’であり、レーザアニールで用いられる高エ
ネルギ領域の吸収係数１０’ａｍ−’台に比べると極め
て小さい０例えば、吸収係数が０．１Ｃ１１−’のとき
、厚さ５００ｐｍのＧａＡｓに吸収される、格子吸収に
よる量は、表面での反射率をも考慮すると、入射光量の
たかだか３．５％に過ぎず、事実上多重フォノン吸収は
実害を及ぼさない。
従って、従来のレーザアニールに見られるような表面の
溶解も見られず、局在振動モードのみが共鳴吸収され、
注入原子が活性化される。
溶解も見られず、局在振動モードのみが共鳴吸収され、
注入原子が活性化される。
なお、当然のことではあるが、本発明は上記実施例にの
み限定されるものではない。
み限定されるものではない。
上述の如く、本発明は、不純物原子がその局在振動モー
ドに相当するエネルギを共鳴吸収することを利用するの
で、高温での処理は要さず、半導体装置を昇温させるこ
ともなく注入不純物原子を活性化できる。従って注入原
子の再配列もほとんどなく、出来上がった構造が破壊し
たり変質したりすることが防止でき、よってヘテロ構造
、超格子構造、超ドープ構造素子などにも問題なく適用
でき、かつ選択的な不純物の活性化や特定領域内の注入
不純物のみの活性化も可能であるという効果がある。
ドに相当するエネルギを共鳴吸収することを利用するの
で、高温での処理は要さず、半導体装置を昇温させるこ
ともなく注入不純物原子を活性化できる。従って注入原
子の再配列もほとんどなく、出来上がった構造が破壊し
たり変質したりすることが防止でき、よってヘテロ構造
、超格子構造、超ドープ構造素子などにも問題なく適用
でき、かつ選択的な不純物の活性化や特定領域内の注入
不純物のみの活性化も可能であるという効果がある。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、半導体に不純物原子を注入して半導体装置を製造す
る製造方法において、 半導体に注入した不純物原子を低温熱処理により上記半
導体の構成原子の格子位置近傍に納めた後、 上記不純物原子の局在振動モードに相当する単色光を照
射して上記不純物原子を活性化させる半導体装置の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5912685A JPS61218131A (ja) | 1985-03-23 | 1985-03-23 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5912685A JPS61218131A (ja) | 1985-03-23 | 1985-03-23 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61218131A true JPS61218131A (ja) | 1986-09-27 |
Family
ID=13104300
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5912685A Pending JPS61218131A (ja) | 1985-03-23 | 1985-03-23 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61218131A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6449223A (en) * | 1987-08-19 | 1989-02-23 | Sony Corp | Manufacture of iii-v compound semiconductor device |
| US5063166A (en) * | 1988-04-29 | 1991-11-05 | Sri International | Method of forming a low dislocation density semiconductor device |
| JP2004356322A (ja) * | 2003-05-28 | 2004-12-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置の製造方法および半導体製造装置 |
-
1985
- 1985-03-23 JP JP5912685A patent/JPS61218131A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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