JPH021930A - 砒素を含む化合物半導体素子の熱処理方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は砒素（以下、Ａｓ）を含む化合物半導体素子の
熱処理方法に関する。

〔従来の技術〕

−ｉにガリウム砒素（ＣａＡｓ）、アルミニウムガリウ
ム砒素（ＡｆＧａＡｓ）、インジウムアルミニウムガリ
ウム砒素（Ｉ　ｎＡ／！ＧａＡｓ）等のＡｓを含む化合
物半導体素子の製造において、イオン注入にて導電層を
形成する際、注入したイオンを活性化する熱処理を施す
。この熱処理は高温で行われるため、化合物半導体素子
表面の分解。

変質が起こり素子特性を著しく悪化させるおそれがある
。このため、従来では表面保護の目的で表面に酸化シリ
コン膜や窒化シリコン膜等の絶縁膜を形成して熱処理を
行なう方法がとられている。

また、他の方法として、このような絶縁膜を形成するこ
となく、熱処理用の石英炉芯管内にＡｓガスを導入して
高圧のＡｓ雰囲気中で熱処理する方法、所謂キャップレ
スアニール方法が採用されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来の方法のうち、前者の絶縁膜を形成する方
法では、絶縁膜の種類、厚さ、膜質等の違いにより注入
したイオンの活性化や表面トラップの形成の状態が異な
るため、素子特性の制御が難しいという問題がある。

また、後者の高圧Ａｓ雰囲気で処理する方法では、高圧
のＡｓ雰囲気は非常に危険であり、漏洩防止のためには
大掛かりな設備が必要となりコスト高となる。更に、原
子層単位のへテロ接合を有する素子では、結晶成長温度
より高温に長時間晒されてしまうため、ヘテロ接合が乱
れ素子特性を著しく悪化させてしまうという問題がある
。

本発明は上述した問題を全て解消することを可能とした
Ａｓを含む化合物半導体素子の熱処理方法を提供するこ
とを目的としている。

〔課題を解決するための手段］ 本発明のＡｓを含む化合物半導体素子の熱処理方法は、
金属ＡｓをＡｓを含む化合物半導体素子とともにサセプ
タ内に密閉する工程と、このサセプタを加熱して金属Ａ
ｓを昇華させ、サセプタ内を所要圧力のＡｓ雰囲気に設
定する工程と、このＡｓ雰囲気で化合物半導体素子のみ
を急速加熱する工程を含んでいる。

〔作用〕

上述した方法では、密閉したサセプタ内でのみ所要圧力
のＡｓ雰囲気を構成し、このＡｓ雰囲気中においてＡｓ
を含む半導体素子のみを加熱して短時間での熱処理を実
現できる。

〔実施例〕

次に、本発明を図面を参照して説明する。

第１図は本発明を実施するための熱処理装置の一実施例
の縦断面図である。図において、Ａｓを含む化合物半導
体素子１と金属Ａｓ２を内部に載置可能なサセプタ３は
キャップ４で内部を密閉可能とし、このサセプタ３をヒ
ータ６を有するベーキングプレート５上に設置している
。このベーキングプレート５には熱電対７を設けてベー
キングプレート５及びサセプタ３の温度を検出でき、こ
の検出した温度に基づいて温度コントローラ８で前記ヒ
ータ６を制御し、サセプタ３の温度を所定温度に設定で
きるようにしている。

一方、前記化合半導体素子１に対応するサセプタ３の上
方位置にはハロゲンランプ９を配設し、また同様にベー
キングプレート５の下側にはパイロメータ１０を配設し
ている。そして、このパイロメータ１０で化合物半導体
素子１の温度を検出し、この検出した温度に基づいて温
度コントローラ１１で前記ハロゲンランプ９を制御し、
化合物半導体素子１の温度を所定温度に設定できるよう
にしている。

次に、前記構成の熱処理装置を用いた本発明の熱処理方
法を説明する。

先ず、サセプタ３内にキャリアとなるＡｓイオンを注入
した化合物半導体素子１と金属Ａｓ２とを図示のように
離れた位置に載置する。そして、キャップ４で内部を密
閉した上でヒータ６に通電し、ベーキングプレート５及
びサセプタ３の温度を上昇させる。温度の上昇とともに
前記金属Ａｓ２が昇華し、第２図に示す特性によってＡ
ｓ雰囲気の圧力が上昇される。ここでは１０ｍＴｏｒｒ
となる温度４４０″Ｃに保つ。このとき理想的な組成の
ＧａＡｓのＡｓ蒸気圧はおよそ１０　ｎ　Ｔｏｒｒと推
定されるのでＡＳ雰囲気の圧力は十分に高いものとなる
。

次いで、サセプタ３内が所定の温度、圧力となった上で
、ハロゲンランプ９を用いて前記化合物半導体素子１を
急速加熱し、８５０°Ｃ〜９５０°Ｃにて５秒間熱処理
する。その後、ハロゲンランプ９を消灯し、かつこれと
同時にヒータ６への通電を停止してベーキングプレート
５の温度を下げ、昇華した余分なＡｓを固体化させる。

この間の温度変化状態を第３図に示す。これにより１．
半導体素子ｌに注入したイオンを十分に活性化させるこ
とができる。

このとき、前記方法では、密閉状態のサセプタ３内で所
望の一定圧力のＡｓ雰囲気を形成して化合物半導体素子
１を熱処理するため、化合物半導体素子１の表面の分解
や変質は生ぜず、しかも外部にＡｓを漏洩する恐れはな
い。また、化合物半導体素子１をＡｓ雰囲気を生じさせ
るサセプタ３とは独立して温度制御することができるの
で、化合物半導体素子における素子特性の制御が容易で
均一性、再現性が改善される。更に、短時間での熱処理
が可能となり、ヘテロ接合の乱れを防止して素子特性の
悪化が防止できる。

なお、金属Ａｓ２はＡｓ雰囲気を生ずるソースとして何
度も使用できる。

ここで、本発明による熱処理方法は、イオンエツチング
やスパッタ等で表面に損傷を受けたＡｓを含む化合物半
導体素子１の損傷の回復にも利用できる。

即ち、この場合には損傷を受けたＡｓを含む化合物半導
体素子１を金属Ａｓ２とともにサセプタ３内に載置し、
サセプタを３６０°Ｃに保ち、Ａｓ雰囲気の圧力をｌ　
ｍＴｏｒｒにする。そして、ハロゲンランプ９を用いて
化合物半導体素子ｌを急速加熱し、７００’Ｃ以下で５
秒間熱処理する。

この方法によれば、ペテロ接合の乱れや注入したイオン
の過分な活性化をまねかずに表面の損傷を回復すること
ができる。

〔発明の効果］ 以上説明したように本発明は、金属ＡｓとＡｓを含む化
合物半導体素子を密閉サセプタ内で加熱して所要圧力の
Ａｓ雰囲気に設定し、このＡｓ雰囲気で化合物半導体素
子のみを急速加熱して熱処理を行うため、Ａｓが漏洩す
ることなく半導体素子の短時間での熱処理を実現でき、
化合物半導体素子の表面の分解や変質を生ぜずに素子特
性の制御を容易にかつ均一性、再現性良く行うことがで
き、しかもへテロ接合の乱れによる素子特性の悪化を防
止できる。また、表面保護のための絶縁膜が不要であり
、かつ金属ＡｓはＡｓ雰囲気を生ずるソースとして何度
も使用できので、工程を筒略化し、コストの低減を図る
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を説明するための熱処理装置の一実
施例の縦断面図、第２図はＡｓの蒸気圧と温度の関係を
示す図、第３図は本発明の実施例方法における金属Ａｓ
と化合物半導体素子の温度履歴を示す図である。 ■・・・Ａｓを含む半導体素子、２・・・金属Ａｓ、３
・・・サセプタ、４・・・キャップ、５・・・ベーキン
グプレート、６・・・ヒータ、７・・・熱電対、８・・
・温度コントローラ、９・・・ハロゲンランプ、１０・
・・パイロメータ、第２図 第１図 第３図 時間

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、砒素を含む化合物半導体素子を所望の圧力の砒素雰
   囲気にて急速加熱処理する方法であって、金属砒素を前
   記化合物半導体素子とともにサセプタ内に密閉する工程
   と、前記サセプタを加熱して金属砒素を昇華させ、サセ
   プタ内を所要圧力の砒素雰囲気に設定する工程と、この
   砒素雰囲気で前記化合物半導体素子のみを急速加熱する
   工程を含むことを特徴とする砒素を含む化合物半導体素
   子の熱処理方法。