TW511129B

TW511129B - Manufacturing method for semiconductor device

Info

Publication number: TW511129B
Application number: TW090122245A
Authority: TW
Inventors: Shusaku Yanagawa; Hideo Yamagata; Takeyoshi Koumoto
Original assignee: Sony Corp
Priority date: 2000-09-13
Filing date: 2001-09-07
Publication date: 2002-11-21
Also published as: KR20020021048A; JP2002093735A; US20020076871A1; US6562736B2

Description

511129 A7 B7 五、發明説明（1 ) 【發明之技術領域】本發明乃有關於半導體裝置製造方法，特別是關於異外延成長後之光照射熱處理法。【先前之技術】半導體基板，特別是形成於矽半導體基板上之雙向積體電路其最小尺寸隨著持續地縮小，與之對應之下在實現電晶體之阻隔頻率（fT)、最大發信頻率（fmax)、及傳遞延遲（Tpd)上漸漸變得困難。這是因為與電晶體相關之寄生因子在最小尺寸縮小的同時增大之故。雙向接合電晶體（ΒΓΓ)之高性能化，特別是阻隔頻率fT的提昇上，因基極領域中之載體運行時間縮短以及減低寄生形成於電晶體中之pn接合面積降低而儘可能降低寄生容量而大幅度獲致改善。這些寄生因子之最小化，可惜其具有危害共通發射極順電流增幅率（hfe)及集流發射極屈服電壓（BVCE0)之傾向。例如，隨著基極寬幅更窄化，基極摻雜必須增大以維持集流發射極屈服電壓（BVCE0)。此不僅會降低共通發射極順電流增幅率 (hfe)，還會在此裝置的後續處理時縮短高溫曝曬時間。因此，實際之雙向接合電晶體基本上限制在約20〜30 GHz之阻隔頻率（fT)上。為了解決此問題，近年有人提出以異接合來形成發射極基極接合。如採取在發射極上接合寬度廣而在基極上接合寬度窄的結構時，因能以接合寬度差來抑制空穴從基極注入到發射極，故從發射極被注入到基極之電子注入效率可 • 4 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）

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線 511129 A7 ______B7 五、發明説明（2 ) 相對提高。因此，產生出可確保雙向電晶體的電流增幅率之種種優點。· 異接合之組合有使用了接合幅度廣之發射極方法與使用了接合幅度窄之基極方法。前者之方法有使用發射極為GaAs 、SiC、矽等接合幅度廣的材料（參考1987 IEDM，Tech· Dig. pp 186- 193)。後者為以在基極上MBE(分子線外延）及 MOCVD(有機金屬化學氣相成長）等方法而使用Si-Ge混晶等之結合寬度窄的材料（參考1970年春季第35次應用物理相關聯合演講會29aZ12/I)。特別是使用了 GaAs等之III-V族化合物半導體之異雙向電晶體（HBT)最被人大力研究開發，但近年則使用可在廉價之矽

基板上製作之IV-IV族化合物的SiGe系材料而集中焦點於HBT 〇

Si與Ge其電子親合力各為4. 05 eV、4. 0 eV，其值幾乎相同，而接合差各為1. 1 eV、0. 66 eV。此外，Si- Ge混晶據報具有 Si或Ge之中間程度的接合差寬度（參考Band alignments of coherently strained Gex Sii.x/Si heterostmctures on< Oil > Gey Sii-γ substrates Applied Physical Letters48，24 February 1986)。組合這些材料可在發射極上形成Si，在基極上形成Ge或Ge- Si混晶層，在集流器上形成Si等組成之矽異雙向電晶體。此組成之電晶體上，因為在發射極之Si與基極之Si-Ge混晶層界面上形成pn接合，對空穴之能量障壁比對電子之能量障壁大，將pn接合擴散而流動之載體以電子為主。因此，使用了此異接合之雙向電晶體之發射極注入效率大幅提昇。 -5 - _ —-—-1 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 511129 A7 B7 五、發明説明（3 ) 再者，抑制空穴從基極注入發射極，可排除蓄積於發射極中之空穴所產生之延遲，藉由發射極之低濃度化，減少發射極基極間接合容量等以形成高速雙向電晶體，是一極為有效之方式。【發明所欲解決之課題】然而，在前述之基極上的接合寬度窄的材料中例如以MBE 及MOCVD、LP-CVD來形成Si-Ge混晶（Si!-X Gex)時，會因為Si 與Si-Ge混晶上晶格數不同，Si-Ge混晶層與底層Si單結晶基板之晶格不整合而堆積某種程度以上膜厚的Si- Ge層時，會產生轉移及破裂等結晶缺陷的問題，因此，其問題為在Si基板上Si- Ge混晶層無法堆積得較厚。如以上所述，要提高發射極注入效率，在發射極基極接合上其接合寬度變化須急遽。此發射極基極接合時發射極只要抑制空穴入即可，故基極之Ge或Si- Ge混晶層上之發射極電極的Si單結晶即使薄亦可（例如5〜10 nm)。因此基極發射極間可有無缺陷之異外延成長。但若將基極層變薄時會有基極電阻上升之交換關係，故需10〜100 nm程度，Si- Ge混晶層需要更厚的膜厚。此外，為了使發射極使基極間有充分的接合差，Sin Gex之組成需X =0· 1以上。因此，Si基板上必須堆積50 nm〜300 nm之Si〜Ge層〇

例如，將X Gex之組成在X= 0. 5左右之組成的膜於矽基板上形成10 nm時，有報告指出在SiKx Gex上會產生轉移（參考 SILICON MBE: FROM STRAINED-LAYER EPITAXY TO DEVICE -6 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 x 297公釐）裝

線 511129 A7 B7 五、發明説明（4 ) APPLICATION: Journal of Crystal Growth 70 (1984) 444-451)。此外若於50 nm以上Si基板上使Χ=〇· 5以上之膜成長時，因晶格數不整合，故Si- GE混晶層上會有不吻合轉移，在基極範圍會有結晶缺陷發生。此結晶缺陷變為載體之再結合中心而使得發射極注入效率低下，形成發射極集流器間的穿透原因，故在獲得正常的電晶體特性時會形成很大的障礙。基極範圍中，現狀是，為了確保接合差而提高Ge濃度，以及確保某種程度之基極厚度而加厚單一的Si- Ge混晶層以同時滿足前述2個要件之技術尚未確立。有一些報告指出了梦上的異外延成長層轉移將搬運予以去除掉，或抑制時的多種方式。其中著名者為減少缺陷之成長後熱退火。例如，可參考50 Appl· Phys. Lett. 31 (1987年）所記載之J. W·李及其他論文、50 AppL Phys. Lett. 992 (1987年）所記載之柴及其他論文、以及49 AppL Phys. Lett. 815 (1986年）所記載之 N.張德及其他論文。成長後的退火本身經證明其有減少矽基板上的異外延層内大範圍缺陷的效果。但是，發射極矽層之雜質導入一般均為將堆積在發射極矽層上的多晶矽膜產生的η型雜質擴散之，為了達到較淺的接合形成，使用鹵素燈之可急速加熱之燈退火裝置。此時，Si層與Si-Ge混晶層之熱膨脹係數差會導致產生熱偏差，而產生為了緩和此偏差而錯位又增長的問題。特別是Si 的福射率（emissivity)如圖11所示，接合差的1· 1 eV以上（1.4 a m -7 - 本紙張尺度適用中國國家榡準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 裝訂

線 511129 A7 B7 五、發明説明（以下）之短波長的遷移吸收範圍與1〇以㈤以上之長波長的晶格振動所產生的振動吸收範圍是存在的，其間的波長範圍稱疋為窗口，存在著仰仗雜質及溫度的領域範圍。窗口以外的波長領域輪率不太仰#溫度及波長而為〇· 7(黑體為h 〇) ，私度，但冒口領域明顯地依存於比60(rc低的溫度而愈低溫紅外線愈穿透，60(TC以上特別是7〇〇t以上時窗口以外的波長領域與輻射率幾乎一致。

Si-Ge混晶層上因為具有SbtGe的中間接合差寬度而遷移吸收領域偏向長波長方，燈退火時其加熱時之溫度上升程度在S:層與Si_Ge混晶層上是不同的，故產生熱應力並促進錯位的增長。本發月乃雲於上述各點，而提供一種半導體裝置的製造方法，特別是退火技術，其能形成缺陷少而良率高的異接合電晶體等之異接合裝置。【解決課題之手段】有關本發明之半導體裝置的製造方法為，在對底層半導體上具有與該底層半導體種類相異之半導體層的基體以光照射進行熱處理時，以開始溫度及到達最高溫度之間的中間溫度來暫時保持基體的溫度。以開始溫度及到達最高溫度之間的中間溫度來暫時保持基體的溫度，可以在中間溫度時，底層半導體與其上之異種半導體層的溫度一致，使得之後的溫度上升時之熱應力被抑制。有關本發明之半導體裝置的製造方法為，在對底層半導

裝訂

511129 A7 B7 五、發明説明（6 ) 體上具有與該底層半導體種類相異之半導體層的基體以光照射進行熱處理時，較開始溫度與到達最高溫度之間的中間溫度以至該到達最高溫度前的溫度上升速度，將中間溫度以前之溫度上升速度設定為較小。較中間溫度與到達最高溫度之間的溫度上升速度，將中間溫度以前的溫度上升速度設定為較小，而在中間溫度時，底層半導體與其上之異種半導體層的溫度暫時一致，使得之後的溫度上升時之熱應力被抑制。【發明之實施型態】本發明有關之半導體裝置製造方法為，對底層半導體上具有與該底層半導體種類相異之半導體層的基體以光照射進行熱處理時，以開始溫度及到達最高溫度之間的中間溫度來暫時保持基體的溫度。保持基體溫度之中間溫度乃在異種半導體層間不產生光吸收偏差的溫度。保持基體溫度之中間溫度可設在600°C〜800 °C、700°C〜800°C。若為超過800°C的高溫時則無法忽略異種半導體層間的溫度差，其熱應力變大而難以降低錯位之傳遞。本發明有關之半導體裝置製造方法為，對底層半導體上具有與該底層半導體種類相異之半導體層的基體以光照射進行熱處理時，較開始溫度與到達最高溫度之間的中間溫度以至到達溫度為止的溫度上升速度，將該中間溫度以前之溫度上升速度設定為較小。中間溫度乃上述異種半導體層間不產生光吸收偏差的溫度。 -9 · 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）裝訂

線 511129 A7 B7 五、發明説明（7 ) 此中間溫度乃設在600°C〜800°C、700°C〜80(TC，中間溫度以前之溫度上升速度可設定在20°C /sec以下。參考圖面來說明本發明之實施型態例。圖1為使用了本實施型態之減壓CVD裝置概略組成圖。此減壓CVD裝置1具有使半導體層氣相成長之基板2，例如配置半導體晶圓之石英室（所謂反應室）3、將石英室3内加熱到所需溫度之光照射加熱手段，本例中為具有多個紅外線燈（例如鹵素燈）4之加熱手段5、搬運基板2到石英室3之搬運單元6。石英室3中，可由馬達7來旋轉，表面配置了感受器8來將 SiC膜做CVD包覆。反應氣體透過氣體供應系統9而供給於室3 内，透過排氣系統10而排氣。氣體供應系統9中設置了未圖示之内部純化器。搬運單元6具有排氣系統13之所謂清洗室 12，在清洗室12基板運入方與基板運出方之石英室3連結部設置了閘閥11。圖2為使用本實施型態之光照射加熱裝置，亦即燈退火裝置之概略組成圖。此燈退火裝置21中，除了配置需在外圍器22内熱處理之基體201，例如由插入使異外延層成長之半導體基體（晶圓）的石英玻璃所構成之管體（所謂加熱爐）23之外，還配置了將此石英玻璃管體23上下夾住之光照射用多個紅外線燈（例如鹵素燈）24所組成之加熱手段25。石英玻璃管體23對紅外線有高穿透性。上下紅外線燈24乃與外圍器22之如鍍金之内壁面相對而設置之。 -10 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐）裝訂 511129 A7 B7 五、發明説明（8 ) 石英玻璃管體23之基體201插入方在基體201之插入、取出之際開閉，再者裝設門26，其乃於石英玻璃管體23密閉時將石英玻璃管體23内保持密閉而裝設樹脂製迫緊（0型環）27者。外圍器22具有由水冷結構29、氣體導入口 30導入之例如N2 氣或空氣空冷結構。石英玻璃管體23内配置了支撐基體201之石英製拢架31。基體201乃以突出於石英製技架31石英製2個針銷32及接觸式熱電偶33之前端部分來水平支撐。熱電偶33之測溫部（合金部）周圍被具有優越熱傳導性之SiC包覆。由此，提高基體201之熱傳導，再者極力抑制光直接吸收之表面積縮小，而提高熱應答性而做成熱容量小的結構。此外，測溫部（合金部）周圍以外的線體被紅外線穿透性佳之石英所包覆，在測溫部以外的包覆材料中其具有極力抑制光直接吸收之結構。將由此接觸式熱電偶33而測量之基體溫度以紅外線燈24輸出時所回饋之關閉回線來控制基體溫度。熱處理時，所須知大氣氣體由石英玻璃管體23—端之氣體導入口 36供給之，由另一端之氣體排出口 37排出。34為測定紅外線燈2 4溫度之高溫計，35為配置於石英玻璃管體23之護圈。本實施型態基板上使用了半導體晶圓例如Si晶圓，以圖1 之減壓CVD裝置1在Si晶圓2的一主面上使異外延成長，亦即在與Si異種之半導體層，例如Si- Ge混晶層15，再於此Si- Ge混晶層15上使Si層16異外延成長（參考圖4)。亦即，將清洗過之 Si晶圓2運入已做％清洗之清洗室12内，在清洗室12排氣後打 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）裝

線 511129 A7 B7 五、發明説明（9 ) 開閘閥11而在石英室3内的接受器8上搬運Si晶圓2。在石英室 3内透過氣體供應系統9而將Si- Ge混晶供給至異外延成長所必須之反應氣體，在Si晶圓2異外延成長較厚之Si- Ge混晶層 15。其次，.將Si供給到異外延成長所必須之反應氣體，在Si-Ge混晶層15上將Si層16做異外延成長。此Si晶圓2上成長了異外延成長層，亦即Si- Ge混晶層15及Si 層16之圖4所示之半導體基體（半導體晶圓）201上，因晶格數不整合而在Si-Ge混晶層15上產生錯位（結晶缺陷）。Si層16形成較薄時可有較無缺陷之異外延成長。接著，對此半導體基體201使用圖2之燈退火裝置21來進行異外延成長後之加熱處理，降低異外延層15之錯位。然後，本實施型態中，對此半導體基體201做燈退火時，特別是溫度程序如圖3，例如圖3A所示，在比到達最高溫度 T4低之溫度，亦即開始溫度乃與到達最高溫度T4之間所須之中間溫度Τ3時設置程序步驟，將半導體基體201從開始溫度Τ! 以特定之溫度上升速度加熱到中間溫度Τ3為止後，以此中間溫度Τ3暫時將半導體基體201的溫度保持特定時間，之後再以特定之溫度上升速度加熱至到達最高溫度Τ4為止。此中間溫度Τ3可設為如前述之圖11所示之窗口範圍上其紅外線吸收與窗口之外的波長範圍幾乎相同的溫度。在石夕晶圓上使異外延成長層成長時，可將以上中間溫度Τ3設為600°c〜800°c、 700°C 〜800°C。保持中間溫度T3的時間可設定在Si- Ge混晶層溫度安定在中間溫度T3的時間以上，所諝其超過部分開始收斂的時間以 -12 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X297公釐） m 裝訂腻線 511129 A7 B7 五、發明説明（1Q) 如基於圖3A之溫度程序進行燈退火時，因能在到達中間溫度T3的階段使半導體基體溫度暫時只保持在特定時間，故以此保持時間來等待比Si- Ge溫度上升慢的Si溫度上升。亦即，Si與Si-Ge光吸收率相同之中間溫度丁3時，Si基板2、Si層16 與Si- Ge混晶層15之溫度相同，之後一樣地溫度上升，而可抑制到達最高溫度T4前之溫度上升之際的熱應力。因此，可抑制熱應力產生之晶格變形，降低Si- Ge混晶層15之錯位傳遞。本實施型態中，可基於圖3B之溫度程序進行燈退火。裝亦即，較以上中間溫度T3到達最高溫度T4為止的溫度上升速度，可將從開始溫度乃到中間溫度Τ3為止的溫度上升速度設為較小，將半導體基體201從開始溫度乃慢慢加溫到中間溫度Τ3，之後以一般的溫度上升速度加熱至到達最高溫度Τ4 為止。從開始溫度乃到中間溫度Τ3為止的溫度上升速度設在 20°C /sec以下較佳。線此外，本實施型態中，也可基於圖3C所示之溫度程序進行燈退火。亦即，由從開始溫度T!到比以上中間溫度（亦即第二中間溫度）τ3低溫之第一中間溫度τ2為止的溫度上升速度、·較上述中間溫度（第二中間溫度）τ3以至到達最高溫度τ4為止的溫度上升速度，可將第一中間溫度丁2到上述中間溫度（亦即第二中間溫度）丁3為止之溫度上升速度設為較小。然後，以一般的溫度上升速度將半導體基體201從開始溫度ΊΠ加熱到第一中間溫度T2，從第一中間溫度T2到第二中間溫度T3乃徐徐 _-13 -_ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐） 511129 A7 B7 五、發明説明（n ) 加熱昇溫，之後以一般的溫度上升速度加熱至到達最高溫度τ4為止。此第一中間溫度τ2到第二中間溫度τ3為止的溫度上升速度設定在2(TC /sec以下較佳。基於圖3B及圖3C之溫度程序進行燈退火時，如同圖3A所說明者，在到達中間溫度T3階段時Si基板2、Si層16與Si-Ge混晶層15之溫度相同’之後可抑制到達取南溫度T4前之溫度上升之際的熱應力，降低Si-Ge混晶層15之錯位傳遞。接者，說明具體實例。圖5表示減壓CVD裝置1之氣體導入及溫度程序之一例。本例中，使用半導體晶圓例如Si (100) CZp型晶圓作為基板2 。如圖6所示，將此半導體晶圓以例如HF洗淨ΝΗ40Η/Η202/Η20 、溶液以及HC1/H202/H20溶液清洗後，在半導體晶圓主面上將熱氧化膜以特定膜厚例如200 nm成長。之後，在熱氧化膜上形成所需之光阻圖案，以HF處理來除去光阻開口部之熱氧化膜來製作具很多熱氧化膜之開口尺寸為例如105 //mx 105 μπι之正方形圖案的樣本晶圓2(參考圖6Α)。對此樣本晶圓2，以例如HF洗淨、ΝΗ40Η/Η202/Η20溶液以及HC1/H202/H20溶液清洗，再於樣本晶圓搬運至減壓CVD裝置1之前進行HF (0.5%)清洗與純水清洗並乾燥之。乾燥時使用旋轉乾燥器。然後，將樣本晶圓2搬運至圖2之減壓CVD裝置1。晶圓2之搬運開始時送到N2洗淨過之洗淨室12内，之後再打開進行洗淨室12排氣後之閘閥11，搬運晶圓2到石英室（反應室）3内之接受器8上。石英室3内被排氣到所需之真空度例如80 Torr。 -14 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 511129 A7 B7 五、發明説明（12 ) 晶圓2乃以紅外線燈4來加熱。晶圓2搬運至石英室3内後，為除去在純水清洗及大氣中之搬運時形成之自然氧化膜，而以lOOOt程度來進行H2烘烤。載體氣體（H2)供給20 slm。其次，所需之溫度設定在例如685 t程度或7〇〇°C程度，將SiH4氣體以所需之流量例如50 seem，以特定之膜厚例如15 nm程度來成長Si層42以作為緩衝層（參考圖6B)。之後控制SiH4、B2H6、GeH4的氣體流量使硼的最高濃度變為1 X 1〇19 atoms/cm2，Ge濃度變為15%，例如供給20 seem 的SiH4，1〜8 seem的B2H6，30〜50 seem的GeH4，溫度設在例如 610°C或650°C，將Si- Ge層43成長至所需膜厚例如100 nm程度 (參考圖6C)。之後，將原本形成發射器之Si層（上蓋層）44堆積到如80 nm程度。此時，溫度設在例如640°C或670°C，供給100 seem的SiH4，0. 9 seem的B2H6。如此可獲得如圖6D所示之樣本基體201。圖7為使上蓋層44/Si- Ge層43/緩衝層41成長之樣本基體201 的SIMS的硼（B)與鍺（Ge)濃度資料‘。此外，異外延成長時錯位產生密度強烈依存於上蓋層 44/Si- Ge層43/緩衝層42之成長溫度。接著，為了確認使用了燈退火之退火處理程序所產生之錯位傳遞不同，而使用圖2所示之燈退火裝置21來施以加熱處理。本例中，以圖8及圖9所示之2種程序來進行樣本基體 201(參考圖6D)之退火處理。供給2 sln^々N2氣於石英玻璃管體 23内。評估水準如表1所示。圖9之燈退火處理程序乃供給例如2 slm N2氣於石英玻璃管 -15 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） m 裝 511129 A7 B7 五、發明説明（13 ) 體23内成為N2氣氛，將熱處理開始溫度几設在200°C程度，將樣本基體201運入石英玻璃管體23内在經過特定時間後以溫度上升速度50°C /sec從溫度乃昇溫至到達最高溫度T4之1000°C 程度為止而保持10 sec程度，之後，以溫度下降速度50°C /sec 降溫到T5，500°C程度，以必要時間保持溫度T5而結束熱處理後，運出樣本基體201。此程序在開始溫度乃至到達最高溫度 Τ4之間為無階段性退火之程序。圖8之燈退火處理程序乃將石英玻璃管體23内之大氣例如供給2 slm程度之Ν2氣成為氣氛，將熱處理開始溫度乃設在200 °C程度，將樣本基體201運入石英玻璃管體23内在經過特定時間後自溫度几以溫度上升速度50°C/sec昇溫到中間溫度T3， 750°C程度而保持lOsec程度，之後以溫度上升速度50°C /sec從中間溫度T3昇溫到T4，1000°C程度而保持10 sec，其後以溫度下降速度50°C /sec降溫到T5，500°C程度，特定時間保持溫度T5 而結束熱處理後，運出樣本基體201。此程序在開始溫度乃至到達最高溫度Τ4之間為有階段性退火之程序。【表1】評估水準水準異外延成長條件燈退火條件模式尺寸 (/zm) 1 缓衝層 700°C SiGe 層 650°C 上蓋層 670°C 1000°C 10 sec 105x105 2 緩衝層 700°C SiGe 層 650°C 上蓋層 67(TC 無 105x105 -16 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐) 511129 A7 B7 五、發明説明（14 ) 緩衝層 SiGe 層 700°C 650〇C 750〇C 10 sec/ 105x105 上蓋層 670〇C 1000°C 10 sec 對表1之樣本基體201，以氫氟酸：硝酸（61%濃度）：醋酸 :水=1 : 15 : 3 : 1之混合液的蝕刻法來將結晶缺陷選擇性蝕刻以顯微鏡觀察，而在樣本基體之縱向與橫向中之計1300 處的105 μ mx 105 /zm的正方形模式内將有錯位之模式個數各自計算之，調查出成長溫度時之錯位產生以及其後之退火處理時的錯位傳遞。將評估結果整理如表2及圖10。此處所示之良率（Yield)為在所觀察之1300處的正方形模式中，未發生錯位之正方形模式比例（未發生錯位之模式數X 100/1300)。【表2】評估結果水準異外延成長條件燈退火條件模式尺寸 (/zm) 良率（Yield) (%) 1 緩衝層 700°C SiGe 層 650°C 上蓋層 670°C 1000°C 10 sec 105x105 6. 1 2 緩衝層 700°C SiGe 層 650°C 上蓋層 670°C 無 105x106 78.8 3 緩衝層 700°C SiGe 層 65(TC 上蓋層 670°C 750〇C 10 sec/ 1000°C 10 sec 105x105 52. 1 由表2及圖10之結果，可看到因異外延成長後之燈退火處理程序所產生之錯位產生量差距。例如圖8之設置了 750°C程度、10 sec程度之步驟時之程序時，不太依存於異外延層之 -17 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 裝訂

線 511129 A7 B7 五、發明説明（15 ) 成長溫度’而僅少許增加錯位，但在無階段性之圖9的程序時產生顯著之錯位增加。此外表2未表示出，異外延層之成長溫度低者其成長後之錯位較少。如此在燈退火熱處理時在到達750°C程度時之暗段，可由暫時保持基體201溫度在所需時間（例如10 sec)來抑制錯位產生量。此乃因在比600 °C低溫時，Si- G€層與Si層之光吸收有差距’故溫度上升速度在Si- Ge層與Si層上不同，而產生熱膨脹係數差導致的熱應力。因此’不汉置階段步驟而將晶圓一口氣加熱到程度時，有因熱應力而產生之晶格變形緩和，產生顯著的錯位。相對於此，在750°c以上之溫度範圍時，因Si_Ge層與Si層同樣吸收光，故可以750t程度之溫度保持晶圓，以一時之溫度相同而抑制其後之溫度上升時之熱應力。貫際上乃在保持600 °C〜800 °C之溫度下來評估，但如為此溫度範圍時其錯位之產生與750它時相同。再者，將中間溫度之600°C〜800°C之溫度上升速度設在2〇°C /sec以下（相當於圖 3B及圖3C之程序）時亦可得到相同效果β 上例中，本發明雖適用於矽基板上1^^以族化合物之別(^系及將其上之Si異外延成長後的半導體基板燈退火處理上，但其他之在矽基板上形成IV_ IV族化合物之SiGe系異外延層的半導體基體燈退火處理，再者例如使用了〇认5等ΙΠ_ V族化合物半導體之異外延成長（包含在半絕緣性化合物半導體基板上使異外延成長時）等之在各種異外延成長後的半導體基板 -18 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X 297公釐) - 511129

AT B7 五、發明説明（16 ) 燈退火處理上亦適用。【發明之效果】根據本發明，對在底層半導體上異種之半導體層，所謂有異外延成長層之基體的光照射熱處理時，抑制熱應力產生之晶格變形緩和，可抑制傳遞異外延層之錯位。因此，可在缺陷很少而高良率下製造異外延接合電晶體等之異接合裝置。【圖式之簡要說明】圖1係使用本實施型態之減壓CVD裝置的一概略組成圖。圖2係使用本實施型態之燈退火裝置的一概略組成圖。圖3A係溫度程序，表示有關本實施型態之燈退火處理第一例。B係溫度程序，表示有關本實施型態之燈退火處理第二例。C係溫度程序，表示有關本實施型態之燈退火處理第三例。圖4係一剖面圖，說明本實施型態中使用半導體基體之例〇圖5係本實施型態中使用之減壓CVD裝置的溫度程序及氣體程序。· 圖6A〜D係具有關於本實施型態之異外延層的樣本基體製造工程圖。圖7係關於本實施型態之樣本基體的硼（B)與鍺（Ge)的濃度分布圖。圖8係溫度程序，表示有關本實施型態之燈退火處理具體例。 -19 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）裝

511129 A7 B7 五、發明説明（17 ) 圖9係溫度程序，表示有關比較例之燈退火處理具體例。圖10係有關於本實施型態之評估結果圖表。圖11係表示Si輻射率（emissivity)之波長依存性關係的圖表。【元件符號之說明】 1…減壓CVD裝置、2…半導體晶圓、3…石英室、21…燈退火裝置、23…石英玻璃管體、24…紅外線燈、25.··加熱手段、201.··半導體基體。 -20 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

Claims

511129 A8 B8 C8 D8 六申請專利範圍 L 一種半導體裝置之製造方法，其特徵為對於底層半導體上具有與該底層半導體種類相異之半導體層的基體作光照射以熱處理時，以開始溫度與到達最高溫度之間的中間溫度來暫時保持上述基體之溫度。 2. 如申請專利範圍第1項所記載之半導體裝置之製造方法，其中前述中間溫度係在異種半導體層間的光吸收上並不產生差異之溫度。 3. 如申請專利範圍第1項所記載之半導體裝置之製造方法，其中係將保持前述基體溫度之中間溫度設定在600°C〜800 °C 〇 4. 一種半導體裝置之製造方法，其特徵為對於底層半導體上具有與該底層半導體種類相異之半導體層的基體作光照射以熱處理時，較開始溫度與到達最高溫度之間的中間溫度以至前述到達最高溫度為止的溫度上升速度，將中間溫度之前的溫度上升速度設定為較小。 5. 如申請專利範圍第4項所記載之半導體裝置之製造方法，其中前述中間溫度係在異種半導體層間的光吸收上並不產生差異之溫度。 6. 如申請專利範圍第4項所記載之半導體裝置之製造方法，其中係將前述中間溫度設在600°C〜800°C，將前述中間溫度以前之溫度上升速度設定在2(TC /sec以下。 -21 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 裝訂