JPS6139731B2 - - Google Patents
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- JPS6139731B2 JPS6139731B2 JP55143737A JP14373780A JPS6139731B2 JP S6139731 B2 JPS6139731 B2 JP S6139731B2 JP 55143737 A JP55143737 A JP 55143737A JP 14373780 A JP14373780 A JP 14373780A JP S6139731 B2 JPS6139731 B2 JP S6139731B2
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-
- 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
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は半導体装置中のイオンインプランテイ
シヨンによる損傷を焼鈍によつて除去する方法お
よびそのような焼鈍処理を行なうための装置に関
する。
シヨンによる損傷を焼鈍によつて除去する方法お
よびそのような焼鈍処理を行なうための装置に関
する。
イオンインプランテイシヨンは半導体装置の製
造技術として広く使用されるようになつている。
この技術においては半導体は真空中で半導体がド
ープされるべき材料のイオンで衝撃される。これ
等のイオンは半導体の結晶格子に侵入して障壁層
を形成し、その深さはもとのイオンのエネルギに
よつて決定される。
造技術として広く使用されるようになつている。
この技術においては半導体は真空中で半導体がド
ープされるべき材料のイオンで衝撃される。これ
等のイオンは半導体の結晶格子に侵入して障壁層
を形成し、その深さはもとのイオンのエネルギに
よつて決定される。
イオンインプンテイシヨン処理中に半導体の結
晶格子は損傷を受け、そのためさらに半導体装置
の処理を行なう前に、この損傷を焼鈍によつて除
去することが必要である。通常これは半導体を例
えば900乃至1100℃の温度に再結晶化が生じるよ
うな時間保持することによつて行なわれている。
そのような処理はもちろん多くの時間を必要と
し、装置のスループツト率（単位時間当りの処理
量）を限定する。さらにその処理における高温と
長い処理時間はドープ不純物の不所望な拡散を生
じさせる。
晶格子は損傷を受け、そのためさらに半導体装置
の処理を行なう前に、この損傷を焼鈍によつて除
去することが必要である。通常これは半導体を例
えば900乃至1100℃の温度に再結晶化が生じるよ
うな時間保持することによつて行なわれている。
そのような処理はもちろん多くの時間を必要と
し、装置のスループツト率（単位時間当りの処理
量）を限定する。さらにその処理における高温と
長い処理時間はドープ不純物の不所望な拡散を生
じさせる。
本発明の目的はこのような欠点を除去し或は最
小のものとすることである。
小のものとすることである。
本発明の１態様によれば、半導体のシート比抵
抗が極小値に低下する範囲の温度に半導体をパル
ス的に加熱することによる半導体のイオン損傷を
焼鈍する方法が提供される。
抗が極小値に低下する範囲の温度に半導体をパル
ス的に加熱することによる半導体のイオン損傷を
焼鈍する方法が提供される。
本発明の別の態様によれば、半導体を周囲温度
に保持しながらドープ不純物をイオンインプラン
テイシヨンし、イオンインプランテイシヨンされ
た半導体のシート比抵抗が極小値に低下する範囲
の温度に半導体を低熱容量のヒーター素子によつ
てパルス的に加熱することによつて焼鈍を行なう
半導体の処理方法が提供される。
に保持しながらドープ不純物をイオンインプラン
テイシヨンし、イオンインプランテイシヨンされ
た半導体のシート比抵抗が極小値に低下する範囲
の温度に半導体を低熱容量のヒーター素子によつ
てパルス的に加熱することによつて焼鈍を行なう
半導体の処理方法が提供される。
本発明のさらに別の態様によれば、密封可能な
容器とその容器中に不活性ガスを供給する手段
と、容器内に配置された１個またはそれ以上の半
導体の導電性支持手段と、および、前記支持手段
を通つて電流を供給し支持手段をその上に設置さ
れた半導体と共に半導体の焼鈍温度に加熱する手
段とを具備した半導体の焼鈍装置が提供される。
容器とその容器中に不活性ガスを供給する手段
と、容器内に配置された１個またはそれ以上の半
導体の導電性支持手段と、および、前記支持手段
を通つて電流を供給し支持手段をその上に設置さ
れた半導体と共に半導体の焼鈍温度に加熱する手
段とを具備した半導体の焼鈍装置が提供される。
シリコン半導体中の砒素のイオンインプランテ
イシヨン層のシート比抵抗は焼鈍温度の線形関数
ではなく、450℃から600℃までの間の温度におい
て明確な極小値を有することが認められた。シー
ト比抵抗は約750℃まで温度の上昇と共にゆつく
りとした上昇を示し、800乃至900℃おいて再び低
下する。この後者の温度範囲は通常の焼鈍処理で
使用されている温度である。さらに本発明におい
て使用している比較的低い温度において焼鈍温度
への急速な上昇によつて所望の焼鈍処理を充分に
行なわせる処理方法が確立された。
イシヨン層のシート比抵抗は焼鈍温度の線形関数
ではなく、450℃から600℃までの間の温度におい
て明確な極小値を有することが認められた。シー
ト比抵抗は約750℃まで温度の上昇と共にゆつく
りとした上昇を示し、800乃至900℃おいて再び低
下する。この後者の温度範囲は通常の焼鈍処理で
使用されている温度である。さらに本発明におい
て使用している比較的低い温度において焼鈍温度
への急速な上昇によつて所望の焼鈍処理を充分に
行なわせる処理方法が確立された。
以下図面を参照に本発明の実施例を説明する。
図示の装置は基板１２上に支持された例えばガラ
スベルジヤー１１のような容器を備え、基板１２
には開口１３が設けられ、それによつてベルジヤ
ーは不活性ガス例えば窒素で洗滌にすることがで
きる。ベルジヤー１１内に導電性の、典型的には
グラフアイトのヒーター素子１４が１対の電極１
５間に設置されている。ヒーター素子１４は焼鈍
されるべき半導体ウエハ１７を受入れるための適
当な寸法の円形凹部１６を有している。装置はま
たヒーター素子１４の上方に高電力クセノンラン
プ１９が設けられていてもよい。
図示の装置は基板１２上に支持された例えばガラ
スベルジヤー１１のような容器を備え、基板１２
には開口１３が設けられ、それによつてベルジヤ
ーは不活性ガス例えば窒素で洗滌にすることがで
きる。ベルジヤー１１内に導電性の、典型的には
グラフアイトのヒーター素子１４が１対の電極１
５間に設置されている。ヒーター素子１４は焼鈍
されるべき半導体ウエハ１７を受入れるための適
当な寸法の円形凹部１６を有している。装置はま
たヒーター素子１４の上方に高電力クセノンラン
プ１９が設けられていてもよい。
焼鈍されるべきシリコンのウエハ１７はヒータ
ー素子１４の凹部１６内に置かれ、容器１１は開
口１３からの不活性ガスによつて洗滌される。例
えば100〜500アンペアの大電流がヒーター素子１
４を流れ、ヒーター素子およびウエハの温度を周
囲温度から500〜600℃の温度に上昇させる。この
温度上昇は急速に行なわなければならず、それ故
ヒーター素子１４は熱容量が小さくなければなら
ない。500℃までの温度上昇が20〜30秒の範囲の
時間で達成されることが認められた。ヒーター素
子１４が所望の温度に達した時、電流は遮断さ
れ、ヒーター素子およびウエハは自然冷却され
る。イオンインプランテイシヨンされたシリコン
ウエハはそのような温度プロフイルで急速に焼鈍
処理されることが認められた。最良の焼鈍温度は
注入されたイオンの性質と結晶の損傷の程度に依
存している。実際にこの温度は経験的に決定する
ことができる。150keVで砒素イオンを６×1015
cm-2のレベルでイオンインプランテイシヨンした
30オームセンチの単結晶の研磨したシリコンの典
型的な処理において焼鈍は600℃へ加熱するその
ようなパルスによつて行なわれることが認められ
た。最高温度は30秒間維持された。
ー素子１４の凹部１６内に置かれ、容器１１は開
口１３からの不活性ガスによつて洗滌される。例
えば100〜500アンペアの大電流がヒーター素子１
４を流れ、ヒーター素子およびウエハの温度を周
囲温度から500〜600℃の温度に上昇させる。この
温度上昇は急速に行なわなければならず、それ故
ヒーター素子１４は熱容量が小さくなければなら
ない。500℃までの温度上昇が20〜30秒の範囲の
時間で達成されることが認められた。ヒーター素
子１４が所望の温度に達した時、電流は遮断さ
れ、ヒーター素子およびウエハは自然冷却され
る。イオンインプランテイシヨンされたシリコン
ウエハはそのような温度プロフイルで急速に焼鈍
処理されることが認められた。最良の焼鈍温度は
注入されたイオンの性質と結晶の損傷の程度に依
存している。実際にこの温度は経験的に決定する
ことができる。150keVで砒素イオンを６×1015
cm-2のレベルでイオンインプランテイシヨンした
30オームセンチの単結晶の研磨したシリコンの典
型的な処理において焼鈍は600℃へ加熱するその
ようなパルスによつて行なわれることが認められ
た。最高温度は30秒間維持された。
イオンインプランテイシヨンに対するシリコン
ウエハの露出は損傷された表面層を生じ、それは
それによつて生じる光の干渉色から観察すること
ができる。このようなシリコン表面の可視的な外
観は非常に薄い表面酸化層を有する金属のそれと
類似している。シリコンが焼鈍されると表面の損
傷は修復されそれ故干渉色は消失する。ここに説
明した低温度熱パルスを使用した焼鈍処理に続い
て適当な位置に設置された長焦点顕微鏡によつて
ウエハの表面が観察された。
ウエハの露出は損傷された表面層を生じ、それは
それによつて生じる光の干渉色から観察すること
ができる。このようなシリコン表面の可視的な外
観は非常に薄い表面酸化層を有する金属のそれと
類似している。シリコンが焼鈍されると表面の損
傷は修復されそれ故干渉色は消失する。ここに説
明した低温度熱パルスを使用した焼鈍処理に続い
て適当な位置に設置された長焦点顕微鏡によつて
ウエハの表面が観察された。
或る応用例においては熱パルス技術に追加して
高電力クセノンランプ１９からの輻射にウエハ１
７をさらすこともできる。そのような装置におい
てはヒーター素子１４は前より若干低い温度に上
昇される。それから最終的な焼鈍がクセノンラン
プからの光パルスによつて行なわれる。
高電力クセノンランプ１９からの輻射にウエハ１
７をさらすこともできる。そのような装置におい
てはヒーター素子１４は前より若干低い温度に上
昇される。それから最終的な焼鈍がクセノンラン
プからの光パルスによつて行なわれる。
本発明の別の実施例においては温度が700℃ま
で上昇する３角波形パルス（すなわち700℃の温
度に保持されない）によつて充分に損傷した層が
再成長し注入された砒素が活性化されることが認
められた。この処理は非常に迅速であるために熱
的集群による砒素の不活性化は生ぜず、結果的に
非常に低い比抵抗が得られる。そのようなパルス
の後に得られた実験的比抵抗は31.7±0.5オー
ム／スクエアであり、それは理論的最小値に非常
に近いものである。
で上昇する３角波形パルス（すなわち700℃の温
度に保持されない）によつて充分に損傷した層が
再成長し注入された砒素が活性化されることが認
められた。この処理は非常に迅速であるために熱
的集群による砒素の不活性化は生ぜず、結果的に
非常に低い比抵抗が得られる。そのようなパルス
の後に得られた実験的比抵抗は31.7±0.5オー
ム／スクエアであり、それは理論的最小値に非常
に近いものである。
使用される温度測定技術は熱沈め効果が生じな
いようなものでなければならない。一つの方法は
試料の表面に熱輻射の良好なコロイド状グラフア
イトを塗布し、赤外線輻射高温計の焦点を塗布区
域に合わせて測定する方法である。この方式は表
面に白金／白金ロジウム熱電対を埋設し、同様の
塗布の行なつた銀板によつて較正される。銀板は
加熱され、熱電対に対する較正が得られる。較正
はアルミニウム、亜鉛およびテルルの凝固点に対
してチエツクされる。
いようなものでなければならない。一つの方法は
試料の表面に熱輻射の良好なコロイド状グラフア
イトを塗布し、赤外線輻射高温計の焦点を塗布区
域に合わせて測定する方法である。この方式は表
面に白金／白金ロジウム熱電対を埋設し、同様の
塗布の行なつた銀板によつて較正される。銀板は
加熱され、熱電対に対する較正が得られる。較正
はアルミニウム、亜鉛およびテルルの凝固点に対
してチエツクされる。
焼鈍装置はもちろん図示された装置に限定され
るものではない。半導体が所望の焼鈍温度まで急
速に加熱される何等かの手段が必要であるに過ぎ
ない。しかしながら、得られるべきこの焼鈍効果
に対してシリコン本体がインプランテイシヨン処
理中冷却されている。すなわち周囲と同じ温度に
保持されていることが重要であることが発見され
た。連続的な製造技術において複数の処理ウエハ
は炉中を急速に横断し、炉の温度およびウエハの
処理速度（スループツト）は所望の温度パルス変
化が得られるようにされる。他の応用例において
はウエハは半導体を汚染しない材料の熱板上に予
定の時間だけ載置されてもよい。
るものではない。半導体が所望の焼鈍温度まで急
速に加熱される何等かの手段が必要であるに過ぎ
ない。しかしながら、得られるべきこの焼鈍効果
に対してシリコン本体がインプランテイシヨン処
理中冷却されている。すなわち周囲と同じ温度に
保持されていることが重要であることが発見され
た。連続的な製造技術において複数の処理ウエハ
は炉中を急速に横断し、炉の温度およびウエハの
処理速度（スループツト）は所望の温度パルス変
化が得られるようにされる。他の応用例において
はウエハは半導体を汚染しない材料の熱板上に予
定の時間だけ載置されてもよい。
これ等の結果はここに説明したパルス焼鈍技術
が普通の高温炉を用いる技術よりはるかに短時間
で有効な焼鈍を行なうことができることを示して
いる。また焼鈍／温度曲線の高温端において行な
われる通常の技術に対して焼鈍／温度曲線の低温
端において行なわれることによつて注入されたド
ープ不純物およびその他の不純物の不所望な拡散
は回避される。
が普通の高温炉を用いる技術よりはるかに短時間
で有効な焼鈍を行なうことができることを示して
いる。また焼鈍／温度曲線の高温端において行な
われる通常の技術に対して焼鈍／温度曲線の低温
端において行なわれることによつて注入されたド
ープ不純物およびその他の不純物の不所望な拡散
は回避される。
例 １
一連の３インチのチヨクラスキ法で成長させた
Ｐ形（100）の30オームセンチの単結晶シリコン
ウエハが静電的に走査されるビームを使用して
150keVの平均エネルギで砒素イオンによつてイ
オン衝撃され、６×1015cm-2のドープレベルの部
分的表面を生成した。１組のウエハは通常の炉に
よる処理で650℃の温度で30分間処理された。
Ｐ形（100）の30オームセンチの単結晶シリコン
ウエハが静電的に走査されるビームを使用して
150keVの平均エネルギで砒素イオンによつてイ
オン衝撃され、６×1015cm-2のドープレベルの部
分的表面を生成した。１組のウエハは通常の炉に
よる処理で650℃の温度で30分間処理された。
残りのウエハはここに説明したパルス焼鈍処理
によつて処理された。各ウエハは30秒以内に600
℃に加熱され、600℃で30秒間保持された。焼鈍
処理の効果を示すシート比抵抗が両方の組のウエ
ハについて測定された。その結果をまとめると次
表のとおりである。
によつて処理された。各ウエハは30秒以内に600
℃に加熱され、600℃で30秒間保持された。焼鈍
処理の効果を示すシート比抵抗が両方の組のウエ
ハについて測定された。その結果をまとめると次
表のとおりである。
焼鈍処理シート比抵抗（オーム／スクエア）
通常の炉 650℃30分 39.3±0.2
パルス 600℃30秒 30.8±0.2
例 ２
例１と類似の実験が行なわれた。しかし今回は
第２の組のウエハの温度は急速に700℃まで上昇
され、そこから直に室温まで冷却された。
第２の組のウエハの温度は急速に700℃まで上昇
され、そこから直に室温まで冷却された。
その結果をまとめると次のとおりである。
焼鈍処理シート比抵抗（オーム／スクエア）
通常の炉 650℃30分 39.3±0.2
３角波パルス 700℃ 31.7±0.5
これ等の例は本発明の焼鈍処理技術が従来の炉
による焼鈍処理に比較して顕著な結果を生じ、処
理時間を減少させることを実証するものである。
による焼鈍処理に比較して顕著な結果を生じ、処
理時間を減少させることを実証するものである。
図は本発明の１実施例のパルス焼鈍処理装置の
概略図である。 １１…ベルジヤー、１２…基板、１３…開口、
１４…ヒーター素子、１５…電極、１６…凹部、
１７…ウエハ、１９…クセノンランプ。
概略図である。 １１…ベルジヤー、１２…基板、１３…開口、
１４…ヒーター素子、１５…電極、１６…凹部、
１７…ウエハ、１９…クセノンランプ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 半導体のシート比抵抗が極小値に低下する範
囲の温度に半導体を低熱容量のヒーター素子によ
つてパルス的に加熱して焼鈍することを特徴とす
るイオンによる損傷を有する半導体の処理方法。 ２ 半導体を低熱容量のヒーター素子に接触さ
せ、ヒーター素子および半導体の温度を上昇させ
ることによつて半導体を450乃至900℃の温度まで
パルス的に加熱して焼鈍を行なわせ、ヒーター素
子および半導体を冷却する特許請求の範囲第１項
記載の処理方法。 ３ 半導体がシリコンである特許請求の範囲第１
項または第２項記載の処理方法。 ４ 半導体は砒素によつてイオンインプランテイ
シヨンされている特許請求の範囲第３項記載の処
理方法。 ５ 温度が20乃至30秒以内に450乃至900℃まで上
昇される特許請求の範囲第１項乃至第４項の何れ
かに記載の処理方法。 ６ 半導体の温度が600℃に30秒間保持される特
許請求の範囲第５項記載の処理方法。 ７ 半導体が実質上３角波形の熱パルスによつて
処理され、そのピークの温度が700℃である特許
請求の範囲第３項記載の処理方法。 ８ 半導体の熱処理が光輻射によつて補足される
特許請求の範囲第１項乃至第６項の何れかに記載
の処理方法。 ９ 半導体を周囲温度に保持しながらドープ不純
物をイオンインプランテイシヨンし、半導体のシ
ート比抵抗が極小値に低下する範囲の温度に半導
体を低熱容量のヒーター素子によつてパルス的に
加熱して半導体の焼鈍を行なう特許請求の範囲第
１項記載の処理方法。 １０ シリコン半導体を周囲温度に保持しながら
砒素イオンによつて半導体にイオンインプランテ
イシヨンを行ない、最高温度が700℃の実質上３
角波形の熱パルスによつて半導体を処理してシリ
コン半導体の焼鈍を行なう特許請求の範囲第１項
記載の処理方法。 １１ 密封可能な容器と、容器内に不活性雰囲気
を与えるための手段と、容器内に設置された半導
体のための低熱容量のヒーター素子と、このヒー
ター素子およびその上に支持された半導体を半導
体の焼鈍温度まで上昇させるようにヒーター素子
に電流を供給して半導体をパルス的に加熱する手
段とを具備することを特徴とする半導体の処理装
置。 １２ ヒーター素子がグラフアイト体である特許
請求の範囲第１１項記載の処理装置。 １３ 半導体に輻射エネルギを与える手段を具備
している特許請求の範囲第１１項または第１２項
記載の処理装置。 １４ 輻射高温計による測定手段を具備している
特許請求の範囲第１１項乃至第１３項の何れかに
記載の処理装置。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB7936041A GB2060998B (en) | 1979-10-17 | 1979-10-17 | Semiconductor annealing |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5681928A JPS5681928A (en) | 1981-07-04 |
| JPS6139731B2 true JPS6139731B2 (ja) | 1986-09-05 |
Family
ID=10508570
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14373780A Granted JPS5681928A (en) | 1979-10-17 | 1980-10-16 | Semiconductor annealing treatment |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5681928A (ja) |
| GB (1) | GB2060998B (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5833832A (ja) * | 1981-08-25 | 1983-02-28 | Fujitsu Ltd | 加熱処理方法 |
| GB2160355B (en) * | 1984-05-16 | 1988-01-13 | Plessey Co Plc | Annealing semiconductor devices |
| JPS6186936U (ja) * | 1984-11-12 | 1986-06-07 | ||
| JPS61189157A (ja) * | 1985-02-15 | 1986-08-22 | Sanyo Electric Co Ltd | マグネツト着磁装置 |
| JPS61145469U (ja) * | 1985-02-28 | 1986-09-08 | ||
| US4981815A (en) * | 1988-05-09 | 1991-01-01 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for rapidly thermally processing a semiconductor wafer by irradiation using semicircular or parabolic reflectors |
| JP2979550B2 (ja) * | 1989-05-24 | 1999-11-15 | ソニー株式会社 | ランプアニール装置 |
| JPH11145147A (ja) | 1997-11-11 | 1999-05-28 | Nec Corp | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53126260A (en) * | 1977-04-11 | 1978-11-04 | Toshiba Corp | Vapor phase reaction heating susceptor of semiconductor |
-
1979
- 1979-10-17 GB GB7936041A patent/GB2060998B/en not_active Expired
-
1980
- 1980-10-16 JP JP14373780A patent/JPS5681928A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53126260A (en) * | 1977-04-11 | 1978-11-04 | Toshiba Corp | Vapor phase reaction heating susceptor of semiconductor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5681928A (en) | 1981-07-04 |
| GB2060998A (en) | 1981-05-07 |
| GB2060998B (en) | 1983-12-14 |
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