JPS6226571B2 - - Google Patents
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- JPS6226571B2 JPS6226571B2 JP55140475A JP14047580A JPS6226571B2 JP S6226571 B2 JPS6226571 B2 JP S6226571B2 JP 55140475 A JP55140475 A JP 55140475A JP 14047580 A JP14047580 A JP 14047580A JP S6226571 B2 JPS6226571 B2 JP S6226571B2
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- semiconductor wafer
- annealing
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- discharge lamp
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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
- 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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B33/00—After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure
-
- H—ELECTRICITY
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- H01L21/26—Bombardment with radiation
- H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
- H01L21/268—Bombardment with radiation with high-energy radiation using electromagnetic radiation, e.g. laser radiation
- H01L21/2686—Bombardment with radiation with high-energy radiation using electromagnetic radiation, e.g. laser radiation using incoherent radiation
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、半導体をアニールするためのアニー
リング装置に関する。
リング装置に関する。
現在、半導体業界では二つの面でアニーリング
が注目されている。
が注目されている。
一つは半導体素子の結晶化と新しい機能を持た
せるために例えばSiのウエハーにP(りん)を高
エネルギーでイオン注入した時に生ずる結晶損傷
の回復のためのアニーリングである。このアニー
リングで従来最も一般的な方法は、例えば1000℃
の電気炉で乾燥窒素を流しながら30分間加熱する
いわゆる電気炉アニール法であるが、この方法は
簡単ではあるが、(イ)ウエハーに「反り」が生じ、
後続の工程で生産歩留りを低下させる欠点、(ロ)加
熱時間が長いので、ウエハー内部において、注入
イオンの分布が変化する欠点、(ハ)ウエハー表面が
汚染され易い欠点、(ニ)アニール時間が長い欠点等
が指摘され、最近では、上記アニール法に代るも
のとして、レーザ光で短時間照射するアニール法
が研究されている。しかしながら、このレーザ光
によるアニール法も、パルス発振レーザを用いた
場合は(ホ)ウエハーの表面が熔け、液相エピタキシ
アル成長によつて結晶回復は達成されるが、注入
イオンの拡散速度が液相中で極めて大きく、注入
イオンの分布が大巾に変化する欠点、(ヘ)光が単一
波長のため熔融領域に干渉パターンが生じ不均一
な照射となる欠点、連続発振レーザを用いた場合
は(ト)小さなビームスポツトでウエハーを走査する
ことになるが、走査線と走査線との間に生ずる線
状境界区域に、アニールの不充分な部分が生じや
すく、走査線の間隔を小さくすれば時間がかかる
うえに、過剰加熱される部分が生じ易く、走査の
方法と照射の不均一性に難点を含む欠点、(チ)単一
波長のためウエハーの表面で干渉パターンが生じ
不均一な照射となる欠点があり、そしてレーザ光
アニール共通の欠点として、装置が大型、精密と
なる操作、運転に高度な技術が要求される。
せるために例えばSiのウエハーにP(りん)を高
エネルギーでイオン注入した時に生ずる結晶損傷
の回復のためのアニーリングである。このアニー
リングで従来最も一般的な方法は、例えば1000℃
の電気炉で乾燥窒素を流しながら30分間加熱する
いわゆる電気炉アニール法であるが、この方法は
簡単ではあるが、(イ)ウエハーに「反り」が生じ、
後続の工程で生産歩留りを低下させる欠点、(ロ)加
熱時間が長いので、ウエハー内部において、注入
イオンの分布が変化する欠点、(ハ)ウエハー表面が
汚染され易い欠点、(ニ)アニール時間が長い欠点等
が指摘され、最近では、上記アニール法に代るも
のとして、レーザ光で短時間照射するアニール法
が研究されている。しかしながら、このレーザ光
によるアニール法も、パルス発振レーザを用いた
場合は(ホ)ウエハーの表面が熔け、液相エピタキシ
アル成長によつて結晶回復は達成されるが、注入
イオンの拡散速度が液相中で極めて大きく、注入
イオンの分布が大巾に変化する欠点、(ヘ)光が単一
波長のため熔融領域に干渉パターンが生じ不均一
な照射となる欠点、連続発振レーザを用いた場合
は(ト)小さなビームスポツトでウエハーを走査する
ことになるが、走査線と走査線との間に生ずる線
状境界区域に、アニールの不充分な部分が生じや
すく、走査線の間隔を小さくすれば時間がかかる
うえに、過剰加熱される部分が生じ易く、走査の
方法と照射の不均一性に難点を含む欠点、(チ)単一
波長のためウエハーの表面で干渉パターンが生じ
不均一な照射となる欠点があり、そしてレーザ光
アニール共通の欠点として、装置が大型、精密と
なる操作、運転に高度な技術が要求される。
他の一つは、例えばSiのウエハーとして、適当
な基板の上にイオン蒸着法によりSiを蒸着し、こ
のSiの蒸着層を、アニール法でエピタキシアル成
長させる場合である。この場合のアニールも、上
記と同様、従来は、電気炉もしくはレーザ光であ
り、上記と同様の欠点が指摘されている。
な基板の上にイオン蒸着法によりSiを蒸着し、こ
のSiの蒸着層を、アニール法でエピタキシアル成
長させる場合である。この場合のアニールも、上
記と同様、従来は、電気炉もしくはレーザ光であ
り、上記と同様の欠点が指摘されている。
本発明の目的は、半導体ウエハーをアニールす
るための新規なアニーリング装置を提供すること
にあり、 その構成上の特徴は、半導体アニーリング装置
が、 半導体ウエハー用試料台と、この試料台に半導
体ウエハーが載せられた時その半導体ウエハーに
対して平行な、かつ近接した平面内に配置された
複数の閃光放電灯と、該閃光放電灯に近接して沿
つて、かつ該試料台と反対側に配置された一枚の
凹凸面ミラーとを含み、半導体ウエハー表面の反
射光を該凹凸面ミラーに再反射して多重照射する
ことにある。
るための新規なアニーリング装置を提供すること
にあり、 その構成上の特徴は、半導体アニーリング装置
が、 半導体ウエハー用試料台と、この試料台に半導
体ウエハーが載せられた時その半導体ウエハーに
対して平行な、かつ近接した平面内に配置された
複数の閃光放電灯と、該閃光放電灯に近接して沿
つて、かつ該試料台と反対側に配置された一枚の
凹凸面ミラーとを含み、半導体ウエハー表面の反
射光を該凹凸面ミラーに再反射して多重照射する
ことにある。
以下、図面を参照しながら本発明を説明する。
第1図は本発明に使用する閃光放電灯の一例の
説明図であつて、1は一対の電極、L1はアーク
長、D1,D2は夫々バルブ2の外径、内径を示
す。
説明図であつて、1は一対の電極、L1はアーク
長、D1,D2は夫々バルブ2の外径、内径を示
す。
第2図は本発明の一例の説明図であつて、閃光
放電灯3の長手方向から見た断面を示し、試料台
4に半導体ウエハー5を載せ、この半導体ウエハ
ー5に対して平行な、かつ近接した平面Sに閃光
放電灯3を近密に配置し、更に、試料台4と反対
側に近接して一枚の凹凸面ミラー6を配置する。
ここでH1は照射距離、L2は照射巾を示す。
放電灯3の長手方向から見た断面を示し、試料台
4に半導体ウエハー5を載せ、この半導体ウエハ
ー5に対して平行な、かつ近接した平面Sに閃光
放電灯3を近密に配置し、更に、試料台4と反対
側に近接して一枚の凹凸面ミラー6を配置する。
ここでH1は照射距離、L2は照射巾を示す。
設計した数値例を示すと、外径D1が10mm、内
径D2が8mm、アーク長L1が160mmの閃光放電灯3
を、5インチ直径の半導体ウエハー5から10mm離
間して(H1=10mm)16本、平面S内に密接配置
し、照射巾L2を160mmとする。そして、閃光放電
灯に近接するように凹凸面ミラー6を配置する。
「凹」の具体的形状としては、バルブの形と相似
形が一番良い。したがつて、閃光放電灯群による
光源面の広さは約160mm×160mmである。
径D2が8mm、アーク長L1が160mmの閃光放電灯3
を、5インチ直径の半導体ウエハー5から10mm離
間して(H1=10mm)16本、平面S内に密接配置
し、照射巾L2を160mmとする。そして、閃光放電
灯に近接するように凹凸面ミラー6を配置する。
「凹」の具体的形状としては、バルブの形と相似
形が一番良い。したがつて、閃光放電灯群による
光源面の広さは約160mm×160mmである。
ここで、閃光放電灯3が配置される平面に対し
て、平行かつ近接配置される半導体ウエハーまで
の距離H1及び凹凸面ミラーまでの距離H2は、通
常の面光源における面光源の中心から垂線方向の
照度の強さで大体70%以上の照度が得られるよう
な距離内が、光源面からの光束の有効利用と言う
観点から好ましいものである。
て、平行かつ近接配置される半導体ウエハーまで
の距離H1及び凹凸面ミラーまでの距離H2は、通
常の面光源における面光源の中心から垂線方向の
照度の強さで大体70%以上の照度が得られるよう
な距離内が、光源面からの光束の有効利用と言う
観点から好ましいものである。
ところで、半導体ウエハーを普通のキセノンラ
ンプや閃光放電灯でアニールする場合、半導体ウ
エハーの表面が鏡面加工されているので、かなり
の入射光が反射され、したがつて、必要以上に多
くの光を照射する必要があるが、上記の如く、閃
光放電灯群を介して、半導体ウエハー5と凹凸面
ミラー6とが近接配置されていると、半導体ウエ
ハー5によつて反射された光が凹凸面ミラー6に
よつて再反射され、これの繰り返しによる多重反
射効果が生じて、閃光放電灯群からの放電光は極
めて効率よく利用できる。
ンプや閃光放電灯でアニールする場合、半導体ウ
エハーの表面が鏡面加工されているので、かなり
の入射光が反射され、したがつて、必要以上に多
くの光を照射する必要があるが、上記の如く、閃
光放電灯群を介して、半導体ウエハー5と凹凸面
ミラー6とが近接配置されていると、半導体ウエ
ハー5によつて反射された光が凹凸面ミラー6に
よつて再反射され、これの繰り返しによる多重反
射効果が生じて、閃光放電灯群からの放電光は極
めて効率よく利用できる。
さて、上記半導体アニーリング装置で、シリコ
ンウエハーにドープ材として、りんを100Kエレ
クトロンボルトのエネルギーで2×1015原子/cm2
注入したサンプルを、あらかじめ電気炉で400℃
程度に予備加熱した昇温状態で、閃光放電灯1本
当りの発光エネルギーを6000ジユール、パルス巾
(1/2波高長)を300μsec.で発光照射せしめると、 十分なアニールができる。予備加熱として400℃
程度昇温させるだけでは、半導体ウエハーの「反
り」も生じないし、アニールもできないかわりに
ドープ材の再拡散等も生ぜず、あくまでも、閃光
照射によるアニールの補助的加熱であり、大体
400℃以下であれば半導体ウエハーに悪影響を与
えることなく、閃光照射による半導体ウエハーの
瞬間昇温、瞬間アニールの補助的加熱の役目を果
す。ここにおいて、アニールが十分できたかどう
かについてはドーピング効率で調べるものである
が、上記例でドーピング効率が95%である。
ンウエハーにドープ材として、りんを100Kエレ
クトロンボルトのエネルギーで2×1015原子/cm2
注入したサンプルを、あらかじめ電気炉で400℃
程度に予備加熱した昇温状態で、閃光放電灯1本
当りの発光エネルギーを6000ジユール、パルス巾
(1/2波高長)を300μsec.で発光照射せしめると、 十分なアニールができる。予備加熱として400℃
程度昇温させるだけでは、半導体ウエハーの「反
り」も生じないし、アニールもできないかわりに
ドープ材の再拡散等も生ぜず、あくまでも、閃光
照射によるアニールの補助的加熱であり、大体
400℃以下であれば半導体ウエハーに悪影響を与
えることなく、閃光照射による半導体ウエハーの
瞬間昇温、瞬間アニールの補助的加熱の役目を果
す。ここにおいて、アニールが十分できたかどう
かについてはドーピング効率で調べるものである
が、上記例でドーピング効率が95%である。
閃光照射の強さとドーピング効率との関係につ
いては、注入ドープ材の濃度によつて変化し、上
記のように、2×1015原子/cm2の場合は、かなり
強い閃光照射を必要とするが、ドープ材濃度が
1014のような低いオーダーでは、閃光放電灯の発
光照射のエネルギーはもつと低くても良い。
いては、注入ドープ材の濃度によつて変化し、上
記のように、2×1015原子/cm2の場合は、かなり
強い閃光照射を必要とするが、ドープ材濃度が
1014のような低いオーダーでは、閃光放電灯の発
光照射のエネルギーはもつと低くても良い。
以上のように、閃光放電灯1本当りのエネルギ
ー値や、全体として何本の閃光放電灯にするか
は、ドープ材の種類、量、注入時のエネルギー等
を考慮して決めて良い。
ー値や、全体として何本の閃光放電灯にするか
は、ドープ材の種類、量、注入時のエネルギー等
を考慮して決めて良い。
しかしいづれの場合も、半導体ウエハーの表面
が鏡面加工されていることから、平面上に配置さ
れた複数の閃光放電灯を挟んで凹凸面ミラーと協
同して多重反射効果が十分利用できるよう半導体
ウエハーが配置される面、閃光放電灯が配置され
る面、凹凸面ミラーが配置される位置は相互に近
接していることが重要である。そして、近密に平
面的に配置された複数の閃光放電灯は実質上強力
な閃光面光源を形成し、広い面積の半導体ウエハ
ーの全域を均一に瞬時にアニールすることができ
るので、従来の半導体アニーリング装置やアニー
ル方法が有する欠点を解消できる。
が鏡面加工されていることから、平面上に配置さ
れた複数の閃光放電灯を挟んで凹凸面ミラーと協
同して多重反射効果が十分利用できるよう半導体
ウエハーが配置される面、閃光放電灯が配置され
る面、凹凸面ミラーが配置される位置は相互に近
接していることが重要である。そして、近密に平
面的に配置された複数の閃光放電灯は実質上強力
な閃光面光源を形成し、広い面積の半導体ウエハ
ーの全域を均一に瞬時にアニールすることができ
るので、従来の半導体アニーリング装置やアニー
ル方法が有する欠点を解消できる。
第1図は本発明に使用する閃光放電灯の一例の
説明図、第2図は本発明の一例の説明図である。 図において、3は閃光放電灯、5は半導体ウエ
ハー、6は凹凸面ミラーを示す。
説明図、第2図は本発明の一例の説明図である。 図において、3は閃光放電灯、5は半導体ウエ
ハー、6は凹凸面ミラーを示す。
Claims (1)
- 1 半導体ウエハー用試料台と、この試料台に半
導体ウエハーが載せられた時その半導体ウエハー
に対して平行な、かつ近接した平面内に配置され
た複数の閃光放電灯と、該閃光放電灯に近接して
沿つて、かつ該試料台と反対側に配置された一枚
の凹凸面ミラーとを含み、半導体ウエハー表面の
反射光を該凹凸面ミラーにて再反射して多重照射
することを特徴とする半導体アニーリング装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14047580A JPS5764936A (en) | 1980-10-09 | 1980-10-09 | Annealing device |
DE19813139711 DE3139711A1 (de) | 1980-10-09 | 1981-10-06 | Glueheinrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14047580A JPS5764936A (en) | 1980-10-09 | 1980-10-09 | Annealing device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5764936A JPS5764936A (en) | 1982-04-20 |
JPS6226571B2 true JPS6226571B2 (ja) | 1987-06-09 |
Family
ID=15269461
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14047580A Granted JPS5764936A (en) | 1980-10-09 | 1980-10-09 | Annealing device |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5764936A (ja) |
DE (1) | DE3139711A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1077352C (zh) * | 1997-02-05 | 2002-01-02 | Smc株式会社 | 致动器及其控制装置 |
Families Citing this family (6)
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---|---|---|---|---|
GB2136937A (en) * | 1983-03-18 | 1984-09-26 | Philips Electronic Associated | A furnace for rapidly heating semiconductor bodies |
US4560420A (en) * | 1984-06-13 | 1985-12-24 | At&T Technologies, Inc. | Method for reducing temperature variations across a semiconductor wafer during heating |
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 |
DE19808246B4 (de) * | 1998-02-27 | 2004-05-13 | Daimlerchrysler Ag | Verfahren zur Herstellung eines mikroelektronischen Halbleiterbauelements mittels Ionenimplatation |
JP4096527B2 (ja) * | 2001-06-21 | 2008-06-04 | ウシオ電機株式会社 | 閃光放射装置および熱処理装置 |
US7883988B2 (en) | 2008-06-04 | 2011-02-08 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for manufacturing semiconductor substrate |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS50133532A (ja) * | 1974-04-10 | 1975-10-22 | ||
JPS5334302B2 (ja) * | 1972-02-20 | 1978-09-20 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5715814Y2 (ja) * | 1976-08-26 | 1982-04-02 |
-
1980
- 1980-10-09 JP JP14047580A patent/JPS5764936A/ja active Granted
-
1981
- 1981-10-06 DE DE19813139711 patent/DE3139711A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS5334302B2 (ja) * | 1972-02-20 | 1978-09-20 | ||
JPS50133532A (ja) * | 1974-04-10 | 1975-10-22 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1077352C (zh) * | 1997-02-05 | 2002-01-02 | Smc株式会社 | 致动器及其控制装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5764936A (en) | 1982-04-20 |
DE3139711A1 (de) | 1982-05-13 |
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