JPH02185039A - 熱処理装置 - Google Patents
熱処理装置Info
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- JPH02185039A JPH02185039A JP517489A JP517489A JPH02185039A JP H02185039 A JPH02185039 A JP H02185039A JP 517489 A JP517489 A JP 517489A JP 517489 A JP517489 A JP 517489A JP H02185039 A JPH02185039 A JP H02185039A
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Links
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- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 28
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
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Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (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。
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Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明はＩＩＬＶ族半導体単結晶基板にイオン注入した
後に、短時間熱処理して導電層を形成するに際し、電気
的特性の再現性に優れた導電層が得られる熱処理装置に
関する。
後に、短時間熱処理して導電層を形成するに際し、電気
的特性の再現性に優れた導電層が得られる熱処理装置に
関する。
（従来の技術）
近年、ＩＩＬＶ族化合物半導体材料を用いた高速デジタ
ル集積回路の開発が進むにつれて、短時間熱処理法の重
要性がますます高まってきている。すなわち、ヘテロ接
合バイポーラ・トランジスタやヘテロ接合電界効果トラ
ンジスタなどの異種接合デバイスの製造プロセスにおい
て、コンタクト抵抗の低減を目的としたイオン注入が行
われており、これらのデバイスの製造においては、微細
構造を持つ異種接合に大きな結晶損傷を与えない熱処理
法が要求されるが、この目的に現在数も適した方法が短
時間熱処理法である。また、この短時間熱処理法は電界
効果トランジスタの性能を高めるために重要な浅く高濃
度の動作層の形成にも適している。この方法を用いるこ
とにより、動作層の不純物の再分布が抑えられるばかり
でなく、高い電気的活性化率が得られることが知られて
いる。
ル集積回路の開発が進むにつれて、短時間熱処理法の重
要性がますます高まってきている。すなわち、ヘテロ接
合バイポーラ・トランジスタやヘテロ接合電界効果トラ
ンジスタなどの異種接合デバイスの製造プロセスにおい
て、コンタクト抵抗の低減を目的としたイオン注入が行
われており、これらのデバイスの製造においては、微細
構造を持つ異種接合に大きな結晶損傷を与えない熱処理
法が要求されるが、この目的に現在数も適した方法が短
時間熱処理法である。また、この短時間熱処理法は電界
効果トランジスタの性能を高めるために重要な浅く高濃
度の動作層の形成にも適している。この方法を用いるこ
とにより、動作層の不純物の再分布が抑えられるばかり
でなく、高い電気的活性化率が得られることが知られて
いる。
短時間熱処理法は急速（〜１００°Ｃ／ｓ）な昇温およ
び極めて短時間（１〜１０Ｓ）の熱処理時間を有するプ
ロセスであり、試料基板の温度制御方式としては急速に
変化する基板の温度を時々刻々測定し、その値をハロゲ
ンランプ制御系統にフィードバックさせる方式（クロー
ズド・ループ方式）が用いられている。
び極めて短時間（１〜１０Ｓ）の熱処理時間を有するプ
ロセスであり、試料基板の温度制御方式としては急速に
変化する基板の温度を時々刻々測定し、その値をハロゲ
ンランプ制御系統にフィードバックさせる方式（クロー
ズド・ループ方式）が用いられている。
従って、同方法の熱的な再現性を十分なものとするため
には、熱処理中の試料温度を正確に測定することが必要
不可欠である。このことから、通常、イオン注入された
ＩＩＩ −Ｖ族化合物半導体基板を短時間熱処理する場
合の試料温度測定方法としては、第１図に示すように熱
電対を試料基板の表面に直接接触させる方法が用いられ
ている。この方法を用いることにより、試料に損傷を与
えることなく熱処理中の試料温度を直接的に測定するこ
とができ、例えば雰囲気ガスの温度を計るような間接的
な温度測定方法と比べてより正確な測定が行える。
には、熱処理中の試料温度を正確に測定することが必要
不可欠である。このことから、通常、イオン注入された
ＩＩＩ −Ｖ族化合物半導体基板を短時間熱処理する場
合の試料温度測定方法としては、第１図に示すように熱
電対を試料基板の表面に直接接触させる方法が用いられ
ている。この方法を用いることにより、試料に損傷を与
えることなく熱処理中の試料温度を直接的に測定するこ
とができ、例えば雰囲気ガスの温度を計るような間接的
な温度測定方法と比べてより正確な測定が行える。
（発明が解決しようとする問題点）
しかし上記のように、熱電対を試料の表面に直接接触さ
せる方法を用いて試料の温度を測定しながら短時間熱処
理を行った場合、熱処理された半導体基板間の電気的特
性に、多少のばらつきが現れることが知られている。こ
の問題は、熱電対と半導体基板との実効的な接触面積は
熱電対自体の自重により決定されるが、熱電対の質量（
数ミリグラム）が両者の実効的な接触面積の再現性を確
保するに足るほど十分でないために、熱電対による温度
測定の再現性を低下させているものと考えられる。
せる方法を用いて試料の温度を測定しながら短時間熱処
理を行った場合、熱処理された半導体基板間の電気的特
性に、多少のばらつきが現れることが知られている。こ
の問題は、熱電対と半導体基板との実効的な接触面積は
熱電対自体の自重により決定されるが、熱電対の質量（
数ミリグラム）が両者の実効的な接触面積の再現性を確
保するに足るほど十分でないために、熱電対による温度
測定の再現性を低下させているものと考えられる。
本発明は以上述べたような従来の問題点を解決するため
になされたもので半導体基板の温度を測定するための熱
電対と半導体基板との接触状態の再現性を改善して熱処
理中の試料温度を精度よく測定し、その結果として再現
性よく試料基板の温度を制御することの出来る熱処理装
置を提供することにある。
になされたもので半導体基板の温度を測定するための熱
電対と半導体基板との接触状態の再現性を改善して熱処
理中の試料温度を精度よく測定し、その結果として再現
性よく試料基板の温度を制御することの出来る熱処理装
置を提供することにある。
（問題点を解決するための手段）
本発明は、イオン注入したＩＩＬＶ族化合物半導体基板
を短時間熱処理するにあたり、石英ガラス製の重りを装
着した熱電対を該基板の表面に接触させて温度を測定し
ながら熱処理する装着を用いることにより、石英ガラス
製の重りを用いない装置を用いた場合と比べて、熱処理
された基板間の電気的特性の再現性が向上する実験事実
に基くものである。石英ガラス製の重りを装着した熱電
対を該基板の表面に接触させて温度を測定しながら短時
間熱処理する装置を用いることにより、石英ガラス製の
重りを用いない場合と比べて、熱処理された基板間の電
気的特性の再現性が大幅に向上する理由としては、石英
ガラス製の重りを用いることにより、半導体基板が熱電
対との接触によって受ける圧力の再現性が向上するため
、温度測定の再現性が向上し、その結果として工程ごと
の熱的再現性が向上するためであると考えられる。
を短時間熱処理するにあたり、石英ガラス製の重りを装
着した熱電対を該基板の表面に接触させて温度を測定し
ながら熱処理する装着を用いることにより、石英ガラス
製の重りを用いない装置を用いた場合と比べて、熱処理
された基板間の電気的特性の再現性が向上する実験事実
に基くものである。石英ガラス製の重りを装着した熱電
対を該基板の表面に接触させて温度を測定しながら短時
間熱処理する装置を用いることにより、石英ガラス製の
重りを用いない場合と比べて、熱処理された基板間の電
気的特性の再現性が大幅に向上する理由としては、石英
ガラス製の重りを用いることにより、半導体基板が熱電
対との接触によって受ける圧力の再現性が向上するため
、温度測定の再現性が向上し、その結果として工程ごと
の熱的再現性が向上するためであると考えられる。
重りの材料として石英ガラスを用いることの理由は、赤
外線の石英ガラス透過率が約９０％と大きいため、試料
基板への赤外線照射を重りが遮り照射の均一性を損なう
ことが極めて少ないことによる。
外線の石英ガラス透過率が約９０％と大きいため、試料
基板への赤外線照射を重りが遮り照射の均一性を損なう
ことが極めて少ないことによる。
（実施例）
以下に本発明の実施例について詳細に説明する。
面方位＜１００＞ ＬＥＣ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｅｎｃａｐ
ｓｕｌａｔｅｄＣｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ）法アンドープ
半絶縁性ＧａＡｓ基板に注入エネルギー１００ＫｅＶで
Ｓｉを５Ｘ１０ ａｍ 室温で注入した後、ハロゲン
・ランプを用いて９００°Ｃで５秒間熱処理した。
ｓｕｌａｔｅｄＣｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ）法アンドープ
半絶縁性ＧａＡｓ基板に注入エネルギー１００ＫｅＶで
Ｓｉを５Ｘ１０ ａｍ 室温で注入した後、ハロゲン
・ランプを用いて９００°Ｃで５秒間熱処理した。
第１図は、本発明の装置の構成を概略的に示す図であり
、ＧａＡｓ基板３には石英ガラス製の重りが装着された
熱電対が接触している。重りの質量は５０ミリグラムで
ある。
、ＧａＡｓ基板３には石英ガラス製の重りが装着された
熱電対が接触している。重りの質量は５０ミリグラムで
ある。
第２図は第１図に示した構成図をより詳細に示す図であ
る。
る。
第３図は第１図に示した温度測定方法で短時間熱処理し
た試料の２インチ基板面内シート抵抗平均値の分布図で
ある。第４図は重りを装着しない熱電対を試料基板に接
触させて温度を測定しながら短時間熱処理を行なう従来
の装置の構成図である。第５図は第３図に構成図を示し
た従来の装置を用いて短時間熱処理を行なった試料の２
インチ基板面内シート抵抗平均値の分布図である。第３
図と第５図を比較すると、石英ガラス製の重りが装着さ
れた熱電対を試料基板の温度測定に用いて短時間熱処理
を行なった場合の方が、重りを用いない場合よりも熱処
理された基板間でのシート抵抗のばらつきが小さくなっ
ていることが判る。
た試料の２インチ基板面内シート抵抗平均値の分布図で
ある。第４図は重りを装着しない熱電対を試料基板に接
触させて温度を測定しながら短時間熱処理を行なう従来
の装置の構成図である。第５図は第３図に構成図を示し
た従来の装置を用いて短時間熱処理を行なった試料の２
インチ基板面内シート抵抗平均値の分布図である。第３
図と第５図を比較すると、石英ガラス製の重りが装着さ
れた熱電対を試料基板の温度測定に用いて短時間熱処理
を行なった場合の方が、重りを用いない場合よりも熱処
理された基板間でのシート抵抗のばらつきが小さくなっ
ていることが判る。
また、本発明は、１×１０〜５Ｘ１０ ｃｍ のＳｉ
イオン注入量で、熱処理温度を８００〜１１５０°Ｃと
した場合についても有効であることが確認された。また
、イオン種についてはＳｉのほかＳ、 Ｓｅ、 Ｓｎ、
Ｔｅ等のｎ型不純物やＢｅ、 Ｍｇ、 Ｚｅなどのｐ
型不純物の活性化においても本発明の方法は有効である
。また、基板の寸法については、本実施例で用いた２イ
ンチ径以外の寸法に対しても本発明の方法が適用でき、
基板材料にライても、ＧａＡｓ以外にＩｎＰ、 ＡｌＧ
ａＡｓ、ＩｎＧａＡｓなどのあらゆるＩＩＩ＋Ｖ族化合
物半導体およびＳｉに適用できる。石英ガラス製重りの
質量は、３０ミノダラム以上の任意の質量のものが有効
である。
イオン注入量で、熱処理温度を８００〜１１５０°Ｃと
した場合についても有効であることが確認された。また
、イオン種についてはＳｉのほかＳ、 Ｓｅ、 Ｓｎ、
Ｔｅ等のｎ型不純物やＢｅ、 Ｍｇ、 Ｚｅなどのｐ
型不純物の活性化においても本発明の方法は有効である
。また、基板の寸法については、本実施例で用いた２イ
ンチ径以外の寸法に対しても本発明の方法が適用でき、
基板材料にライても、ＧａＡｓ以外にＩｎＰ、 ＡｌＧ
ａＡｓ、ＩｎＧａＡｓなどのあらゆるＩＩＩ＋Ｖ族化合
物半導体およびＳｉに適用できる。石英ガラス製重りの
質量は、３０ミノダラム以上の任意の質量のものが有効
である。
以上のことから、本発明の装置を用いることにより、従
来方法に比べて短時間熱処理の工程ごとの再現性が向上
することが確認された。
来方法に比べて短時間熱処理の工程ごとの再現性が向上
することが確認された。
なお、本発明は、短時間に熱処理を行う場合に特に、効
果が顕著となるものであるが、通常のヒーターを用いて
、熱処理を行う装置に用いてもよい。
果が顕著となるものであるが、通常のヒーターを用いて
、熱処理を行う装置に用いてもよい。
（発明の効果）
以上説明したように、本発明の方法によればＩＩＩ −
Ｖ族化合物半導体の短時間熱処理を、工程ごとの電気的
再現性よく行なうことが出来る。従って本発明の装置を
用いることにより高速へテロ接合トランジスタその他か
らなる集積回路の性能の再現性を大幅に改善することが
出来る。
Ｖ族化合物半導体の短時間熱処理を、工程ごとの電気的
再現性よく行なうことが出来る。従って本発明の装置を
用いることにより高速へテロ接合トランジスタその他か
らなる集積回路の性能の再現性を大幅に改善することが
出来る。
第１図は本発明の一実施例を概略的に示す構成図、第２
図は本発明の一実施例を詳細に示す構成図、第３図は第
１図の構成により熱処理を行なった半導体基板のシート
抵抗平均値の分布図、第４図は従来の短時間熱処理装置
を概略的に示す構成図、第５図は従来の装置を用いて短
時間熱処理を行なった半導体基板のシート抵抗平均値の
分布図である。 １００．ハロゲンランプ、２・・・石英ガラス炉心管、
３・・・２インチＧａＡｓ基板、４・・・支持具、５・
・・熱電対、６・・・石英ガラス製重り。
図は本発明の一実施例を詳細に示す構成図、第３図は第
１図の構成により熱処理を行なった半導体基板のシート
抵抗平均値の分布図、第４図は従来の短時間熱処理装置
を概略的に示す構成図、第５図は従来の装置を用いて短
時間熱処理を行なった半導体基板のシート抵抗平均値の
分布図である。 １００．ハロゲンランプ、２・・・石英ガラス炉心管、
３・・・２インチＧａＡｓ基板、４・・・支持具、５・
・・熱電対、６・・・石英ガラス製重り。
Claims (1)
- 試料支持台と、試料温度測定用熱電対と、熱処理用熱源
とこれらを収納するための容器とを備えた熱処理装置に
おいて、前記熱電対に石英ガラス製の重りが装着されて
あることを特徴とする熱処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP517489A JPH02185039A (ja) | 1989-01-11 | 1989-01-11 | 熱処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP517489A JPH02185039A (ja) | 1989-01-11 | 1989-01-11 | 熱処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02185039A true JPH02185039A (ja) | 1990-07-19 |
Family
ID=11603873
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP517489A Pending JPH02185039A (ja) | 1989-01-11 | 1989-01-11 | 熱処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02185039A (ja) |
-
1989
- 1989-01-11 JP JP517489A patent/JPH02185039A/ja active Pending
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