JPH01110726A - ランプアニール方法 - Google Patents
ランプアニール方法Info
- Publication number
- JPH01110726A JPH01110726A JP62268534A JP26853487A JPH01110726A JP H01110726 A JPH01110726 A JP H01110726A JP 62268534 A JP62268534 A JP 62268534A JP 26853487 A JP26853487 A JP 26853487A JP H01110726 A JPH01110726 A JP H01110726A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wafer
- lamp
- absorbing
- substrate
- main surface
- 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
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- Drying Of Semiconductors (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概 要〕
半導体装置を熱処理するランプアニール方法の改善に関
し、 被処理基板内の加熱温度のバラツキを減少させることを
目的とし、 被処理基板の主面に間隙を介して光エネルギーを吸収す
る吸収体を配置し、該吸収体にランプを照射して該吸収
体からの熱の対流によって前記被処理基板の主面が熱処
理されるようにしたことを特徴とする。
し、 被処理基板内の加熱温度のバラツキを減少させることを
目的とし、 被処理基板の主面に間隙を介して光エネルギーを吸収す
る吸収体を配置し、該吸収体にランプを照射して該吸収
体からの熱の対流によって前記被処理基板の主面が熱処
理されるようにしたことを特徴とする。
本発明は半導体装置を熱処理するランプアニール方法の
改善に関する。
改善に関する。
〔従来の技術と発明が解決しようとする問題点〕半導体
デバイスの高速化のために、浅い接合をもった不純物層
の形成が望まれており、例えば、第４図に示すようなｎ
ｐｎ型バイポーラトランジスタのｎ型エミッタ領域は厚
み１０００〜２０００人、不純物濃度１０ ／ｃｎ！
程度が必要になっている。第２図において、１はｎ型コ
レクタ領域、２はｐ型ベース領域、３はｎ型エミッタ領
域、４はフィールド絶縁膜、５はエミッタ電極を示し、
上記のエミッタ領域３の寸法条件に対してｐ型ベース領
域の厚みは２０００〜３０００人、不純物濃度は１０
／ｃｏ？程度である。
デバイスの高速化のために、浅い接合をもった不純物層
の形成が望まれており、例えば、第４図に示すようなｎ
ｐｎ型バイポーラトランジスタのｎ型エミッタ領域は厚
み１０００〜２０００人、不純物濃度１０ ／ｃｎ！
程度が必要になっている。第２図において、１はｎ型コ
レクタ領域、２はｐ型ベース領域、３はｎ型エミッタ領
域、４はフィールド絶縁膜、５はエミッタ電極を示し、
上記のエミッタ領域３の寸法条件に対してｐ型ベース領
域の厚みは２０００〜３０００人、不純物濃度は１０
／ｃｏ？程度である。
ところで、このごミッタ領域のような不純物濡度が高く
、厚みの薄い不純物層を従来の電気炉を利用した熱処理
で形成することは困難であり、最近、短時間加熱できる
急速熱処理方式、例えば、レーザアニール、電子ビーム
アニール、ランプアニールなどが使用されている。しか
し、レーザアニールや電子ビームアニールはビームをス
キャンさせるμＳ以下の短時間加熱方式で、１２００℃
程度の高温度に瞬間的に加熱され、急熱１急冷されるた
めに結晶欠陥が発生し易い欠点がある。
、厚みの薄い不純物層を従来の電気炉を利用した熱処理
で形成することは困難であり、最近、短時間加熱できる
急速熱処理方式、例えば、レーザアニール、電子ビーム
アニール、ランプアニールなどが使用されている。しか
し、レーザアニールや電子ビームアニールはビームをス
キャンさせるμＳ以下の短時間加熱方式で、１２００℃
程度の高温度に瞬間的に加熱され、急熱１急冷されるた
めに結晶欠陥が発生し易い欠点がある。
従って、その場合はウェハー全面を均一に加熱する方式
が望まれて、ランプアニール（Ｌａｍｐ Ａｎｎｅａｌ
）法を使用した不純物層の形成がおこなわれている。こ
のランプアニール法は秒単位のアニール法で、１０００
℃程度に加熱され、不純物拡散によって歪んだ結晶は容
易に回復される。
が望まれて、ランプアニール（Ｌａｍｐ Ａｎｎｅａｌ
）法を使用した不純物層の形成がおこなわれている。こ
のランプアニール法は秒単位のアニール法で、１０００
℃程度に加熱され、不純物拡散によって歪んだ結晶は容
易に回復される。
第５図は一例のランプアニール装置の概要図を示してお
り、１１はウェハー（被処理基板）、１２は載置台、１
３は石英管、１４は反射板、１５はタングステンハロゲ
ンランプで、上下に複数のタングステンハロゲンランプ
１５を配置し、その外側に反射板を設け、反射板１４は
水冷して温度上昇を防止している構造で、透明な石英管
１３はランプの光エネルギーを吸収せずに透過し、ウェ
ハー１１が光エネルギーを吸収して加熱される。且つ、
上下のタングステンハロゲンランプ１５のうち、下側の
ランプは直接ウェハーの主面を照射せず、ウェハーの裏
面を加熱する補助的な役目をする。尚、光源としては、
タングステンハロゲンランプ１５の他、キセノンアーク
ランプなども使用されている。
り、１１はウェハー（被処理基板）、１２は載置台、１
３は石英管、１４は反射板、１５はタングステンハロゲ
ンランプで、上下に複数のタングステンハロゲンランプ
１５を配置し、その外側に反射板を設け、反射板１４は
水冷して温度上昇を防止している構造で、透明な石英管
１３はランプの光エネルギーを吸収せずに透過し、ウェ
ハー１１が光エネルギーを吸収して加熱される。且つ、
上下のタングステンハロゲンランプ１５のうち、下側の
ランプは直接ウェハーの主面を照射せず、ウェハーの裏
面を加熱する補助的な役目をする。尚、光源としては、
タングステンハロゲンランプ１５の他、キセノンアーク
ランプなども使用されている。
ところで、ウェハーは４〜６インチφ程度と表面積が大
きく、且つ、ウェハーの主面には酸化シリコン（ＳｉＯ
２）などの異種膜が形成されて光の吸収係数が異なり、
且つ、これらの表面層の膜厚は一定ではなく部分的に相
異している。従って、このような半導体デバイスの構造
の違いのために、不必要な部分が加熱されて、必要な部
分が十分に加熱されないと云う問題が起きる。例えば、
燐珪酸ガラス（ＰＳＧ）膜から燐を拡散させてｎ型不純
物層を形成すると、表面抵抗のバラツキが太き（なって
、そのバラツキは時間と共に増加し、加熱時間が約１２
０秒では７〜８％程度の抵抗値のバラツキに達する。
きく、且つ、ウェハーの主面には酸化シリコン（ＳｉＯ
２）などの異種膜が形成されて光の吸収係数が異なり、
且つ、これらの表面層の膜厚は一定ではなく部分的に相
異している。従って、このような半導体デバイスの構造
の違いのために、不必要な部分が加熱されて、必要な部
分が十分に加熱されないと云う問題が起きる。例えば、
燐珪酸ガラス（ＰＳＧ）膜から燐を拡散させてｎ型不純
物層を形成すると、表面抵抗のバラツキが太き（なって
、そのバラツキは時間と共に増加し、加熱時間が約１２
０秒では７〜８％程度の抵抗値のバラツキに達する。
本発明はこのウェハー内の加熱温度のバラツキを減少さ
せることを目的としたランプアニール方法を提案するも
のである。
せることを目的としたランプアニール方法を提案するも
のである。
その目的は、被処理基板の主面に間隙を介して光エネル
ギーを吸収する吸収体を配置し、該吸収体にランプを照
射して該吸収体からの熱の対流によって前記被処理基板
の主面が熱処理されるようにしたランプアニール法によ
って達成される。
ギーを吸収する吸収体を配置し、該吸収体にランプを照
射して該吸収体からの熱の対流によって前記被処理基板
の主面が熱処理されるようにしたランプアニール法によ
って達成される。
即ち、本発明は、ランプアニールのランプから照射した
光を吸収体に吸収させ、吸収体から熱エネルギーを熱対
流によって被処理基板に与えて、熱処理する方法である
。そうすれば、加熱温度のバラツキが減少して、半導体
デバイスが高品質化される。
光を吸収体に吸収させ、吸収体から熱エネルギーを熱対
流によって被処理基板に与えて、熱処理する方法である
。そうすれば、加熱温度のバラツキが減少して、半導体
デバイスが高品質化される。
以下、図面を参照して実施例により詳細に説明する。
第１図は本発明にかかるランプアニール方法を示す図で
、第５図に説明したランプアニール装置のウェハーとＲ
置台との部分を図示している。上面から照射するランプ
の光を吸収する吸収体として、シリコンカーバイド（Ｓ
ｉＣ）２１を用いており、間隙２龍を介してウェハー１
１（上側が主面）が配置されるように載置台２２を工夫
している。シリコンカーバイド２１の厚みは３龍、直径
は６インチφで、直径５インチφのウェハーに対してや
や大きい口径のものを配置している。
、第５図に説明したランプアニール装置のウェハーとＲ
置台との部分を図示している。上面から照射するランプ
の光を吸収する吸収体として、シリコンカーバイド（Ｓ
ｉＣ）２１を用いており、間隙２龍を介してウェハー１
１（上側が主面）が配置されるように載置台２２を工夫
している。シリコンカーバイド２１の厚みは３龍、直径
は６インチφで、直径５インチφのウェハーに対してや
や大きい口径のものを配置している。
かくして、シリコンウェハーの主面に燐珪酸ガラス膜を
被覆し、タングステンハロゲンランプを用イたランプア
ニールによって熱処理した結果を第２図および第３図に
示している。なお、この際、燐珪酸ガラス膜が光エネル
ギーで加熱され易いように、多結晶シリコン膜で燐珪酸
ガラス膜を包囲した状態としており、そうすれば、ラン
プアニールによって燐珪酸ガラス膜から燐が拡散してｎ
型不純物層がウェハー表面に形成される。第２図はその
表面抵抗（ρΩ／ ）と処理時間（秒）との関係を示し
ており、実線で示す曲線■は本発明にかかるランプアニ
ール法によるもの、点線で示す曲線■はシリコンカーバ
イド（ＳｉＣ）を配置せず、光エネルギーを直接ウェハ
ーに照射した方法によるものである。曲線■、■は殆ど
返信しており、これからシリコンカーバイドを介してア
ニールしても十分熱処理されることが判る。
被覆し、タングステンハロゲンランプを用イたランプア
ニールによって熱処理した結果を第２図および第３図に
示している。なお、この際、燐珪酸ガラス膜が光エネル
ギーで加熱され易いように、多結晶シリコン膜で燐珪酸
ガラス膜を包囲した状態としており、そうすれば、ラン
プアニールによって燐珪酸ガラス膜から燐が拡散してｎ
型不純物層がウェハー表面に形成される。第２図はその
表面抵抗（ρΩ／ ）と処理時間（秒）との関係を示し
ており、実線で示す曲線■は本発明にかかるランプアニ
ール法によるもの、点線で示す曲線■はシリコンカーバ
イド（ＳｉＣ）を配置せず、光エネルギーを直接ウェハ
ーに照射した方法によるものである。曲線■、■は殆ど
返信しており、これからシリコンカーバイドを介してア
ニールしても十分熱処理されることが判る。
次に、第３図は表面抵抗のバラツキ（％）と処理時間（
秒）との関係を図示している。実線で示す曲線Ｉは本発
明にかかるランプアニール法によるもの、点線で示す曲
線■はシリコンカーバイドを配置せず、光エネルギーを
直接ウェハーに照射した方法によるもの、破線で示す曲
線■はシリコンカーバイドをウェハー面に密着させたも
のの結果である。これより、シリコンカーバイドを介在
させることによって表面抵抗のバラツキが減少すること
か明らかで、且つ、シリコンカーバイドをウェハーに密
着させるよりも、若干の間隙を設けた方がバラツキが僅
かに減少することも判る。
秒）との関係を図示している。実線で示す曲線Ｉは本発
明にかかるランプアニール法によるもの、点線で示す曲
線■はシリコンカーバイドを配置せず、光エネルギーを
直接ウェハーに照射した方法によるもの、破線で示す曲
線■はシリコンカーバイドをウェハー面に密着させたも
のの結果である。これより、シリコンカーバイドを介在
させることによって表面抵抗のバラツキが減少すること
か明らかで、且つ、シリコンカーバイドをウェハーに密
着させるよりも、若干の間隙を設けた方がバラツキが僅
かに減少することも判る。
従って、本発明は光エネルギーを吸収する吸収体を間隙
を介して配置してランプアニールする方法を提案するも
のである。なお、このような吸収体としてはシリコンカ
ーバイドの他にカーボン材などが考えられる。
を介して配置してランプアニールする方法を提案するも
のである。なお、このような吸収体としてはシリコンカ
ーバイドの他にカーボン材などが考えられる。
以上の説明から明らかなように、本発明によればランプ
アニールによる被処理基板（ウェハー）内の熱処理温度
のバラツキが減少して、高速半立体デバイスの品質向上
に大きく貢献するものである。
アニールによる被処理基板（ウェハー）内の熱処理温度
のバラツキが減少して、高速半立体デバイスの品質向上
に大きく貢献するものである。
第１図は本発明にかかるランプアニール方法を示す図、
第２図は表面抵抗と処理時間との関係図、第３図は表面
抵抗のバラツキと処理時間との関係図、 第４図はｎｐｎバイポーラトランジスタの部分断面図、 第５図はランプアニール装置の概要図である。 図において、 １１はウェハー（被処理基板）、 １２、２２は載置台、 １３は石英管、 １４は反射板、 １５はタングステンハロゲンランプ、 ２１はシリコンカーバイド（吸収体） を示している。 ４４さ日月＋ｚｒｐ＞ｍう＞７’７＝−ル方４ｓ木ｔｍ
第１図 Ｘ！Ｌｐｌ吟固Ｃ社） ｋ面抵ａｙあ理眸闇び関係ｍ 第２図 ｆｉ ３９ Ｅ今７’！Ｉ（す） 表面・抵抗め）Ｖう′／ｈメｂ理番キ固Ｌ＾し１是Ｊ
゛第３図 ｎｐｎ ｔｖ４Ｐ−ラドラ〉シ“λり一−ｇｒｉｍ第４
図 う＞７−アニール暮１−壽隻τイ刀 第５図
抵抗のバラツキと処理時間との関係図、 第４図はｎｐｎバイポーラトランジスタの部分断面図、 第５図はランプアニール装置の概要図である。 図において、 １１はウェハー（被処理基板）、 １２、２２は載置台、 １３は石英管、 １４は反射板、 １５はタングステンハロゲンランプ、 ２１はシリコンカーバイド（吸収体） を示している。 ４４さ日月＋ｚｒｐ＞ｍう＞７’７＝−ル方４ｓ木ｔｍ
第１図 Ｘ！Ｌｐｌ吟固Ｃ社） ｋ面抵ａｙあ理眸闇び関係ｍ 第２図 ｆｉ ３９ Ｅ今７’！Ｉ（す） 表面・抵抗め）Ｖう′／ｈメｂ理番キ固Ｌ＾し１是Ｊ
゛第３図 ｎｐｎ ｔｖ４Ｐ−ラドラ〉シ“λり一−ｇｒｉｍ第４
図 う＞７−アニール暮１−壽隻τイ刀 第５図
Claims (1)
- 被処理基板の主面に間隙を介して光エネルギーを吸収
する吸収体を配置し、該吸収体にランプを照射して該吸
収体からの熱の対流によって前記被処理基板の主面が熱
処理されるようにしたことを特徴とするランプアニール
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62268534A JPH01110726A (ja) | 1987-10-23 | 1987-10-23 | ランプアニール方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62268534A JPH01110726A (ja) | 1987-10-23 | 1987-10-23 | ランプアニール方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01110726A true JPH01110726A (ja) | 1989-04-27 |
Family
ID=17459852
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62268534A Pending JPH01110726A (ja) | 1987-10-23 | 1987-10-23 | ランプアニール方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01110726A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5861609A (en) * | 1995-10-02 | 1999-01-19 | Kaltenbrunner; Guenter | Method and apparatus for rapid thermal processing |
| US5970213A (en) * | 1993-03-02 | 1999-10-19 | Balzers Und Leybold Deutschland Holding Aktiengesellscaft | Apparatus for heating a transparent substrate utilizing an incandescent lamp and a heating disk emitting infrared wavelengths |
| US6403475B1 (en) | 1999-06-18 | 2002-06-11 | Hitachi, Ltd. | Fabrication method for semiconductor integrated device |
| JP2008251733A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-16 | Nec Corp | 光加熱装置及び光加熱方法 |
-
1987
- 1987-10-23 JP JP62268534A patent/JPH01110726A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5970213A (en) * | 1993-03-02 | 1999-10-19 | Balzers Und Leybold Deutschland Holding Aktiengesellscaft | Apparatus for heating a transparent substrate utilizing an incandescent lamp and a heating disk emitting infrared wavelengths |
| US5861609A (en) * | 1995-10-02 | 1999-01-19 | Kaltenbrunner; Guenter | Method and apparatus for rapid thermal processing |
| US6403475B1 (en) | 1999-06-18 | 2002-06-11 | Hitachi, Ltd. | Fabrication method for semiconductor integrated device |
| JP2008251733A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-16 | Nec Corp | 光加熱装置及び光加熱方法 |
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