JPH022115A

JPH022115A - 半導体基板の製造装置

Info

Publication number: JPH022115A
Application number: JP14524788A
Authority: JP
Inventors: Yasuhisa Omura; 泰久大村; Katsutoshi Izumi; 泉　勝俊
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: NTT Inc
Priority date: 1988-06-13
Filing date: 1988-06-13
Publication date: 1990-01-08

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、半導体基板の製造装置に係わり、特に半導体
基板の表面を加工する装置の溝端に関するものである。

（従来の技術〕第３図及び第４図はこの種の半導体基板の製造装置の構
成及びその半導体基板の製造方法の一例を示したもので
ある。第３図において、１はイオン注入装置、２は熱処
理装置である。従来の半導体基板の製造方法においては
、まず、半導体基板３をしかるべき方法で洗浄した後、
イオン注入装置１内に装着して、例えば酸素をイオン化
して所定の高エネルギーを与え、半導体基板３の主面側
の半導体基板の内部に酸素イオン（０）４をイオン注入
する（第４図（ａ））。その後、酸素イオン注入装置１
から半導体基板３を取り出し、しかるべき方法で洗浄し
、この半導体基板を熱処理装置２内へ収容して、例えば
１１５０℃〜１３５０ｔ：　の高温で熱処理することに
より、第４図（ｂ）に示すように主面側に単結晶３Ｃと
埋め込み酸化物層３ｂとを有する新しい半導体基板３′
を形成する方法を実施していた。々お、３ａは酸素をイ
オン注入した後に埋め込み酸化物層３ｂの下部に分離し
て残されたもとの半導体基板である９゜〔発明が解決しようとする課題〕上記のようにして作成された半導体基板の半導体層３Ｃ
領域に作成する半導体装置の性能は、右下の埋め込み酸
化物層３ｂの厚さに依存し、これが厚い程半導体装置の
性能を向上させることが出来る。厚い埋め込み酸化膜を
つくるには、高いイメン打ち込みエネルギーと多くの打
ち込み量が必要となり、例メーは従来、打ち込みエネル
ギーとして１８０ｋｅＶ、打ち込み仝として１．７−２
．６　ｘ　１０　　個／Ｃｍ　　程度の値が採用されて
きた。この場合、イオン注入後の熱処理を施した後にお
いても、半導体層３Ｃ中に転位と呼ばれる欠陥５が１０
　個／♂〜１０　　個／Ｃｒ１１発生することが知られ
ている。また、−度に２〜３×１０　個／ｃｍ程度打ち
込んだために発生し之この欠陥５は、イオン注入後に１
４０５℃の高温で熱処理を行ってもほとんど減少しない
ことが知られている。

欠陥５を低減するために、最近新たな方法が提案された
。それは、−度にイオン注入する是をイメン注入による
欠陥発生を抑制出来る程度に抑えると共に、イオン注入
と熱処理を繰り返すことにより、最終的に所望の量だけ
元素を打ち込むというものである。この手法によれば、
半導体層３ｃ内の転位５を１０（１！ｔ＃１　程度に減
少させることができる。

この手法を従来の装置で行うには次の様々段取りが必要
である。すなわち、イオン注入装置１の中で半導体基板
３に、例えば酸素を所定のｎｌだけ打ち込んだ後、該半
導体基板３をイオン注入装置１から増り出し、洗浄して
から熱処理装置２に入れ、１３００℃程度の瀞７度で熱
処理することにより結晶欠陥の回復を図る。その後この
半導体基板３を再びイオン注入装置１に入れ、所定のＹ
のイメンを該半導体基板３に打ち込み、イオン注入装置
１から増り出して洗浄し、熱処理装置２に入れて結晶欠
陥の回復を図る。最終的に、厚い埋め込み酸化物層３ｂ
を備えつつ欠陥５の少ない高い品質の半導体層３ａを有
する半導体基板Ｓを製造するには、上記の煩雑な処理を
繰り返す必要がある。

前記の手法を効率よく行う手法としては、イオン注入装
置１の中でイオン注入している最中、あるいはイオン注
入した後にイオン注入に使用した同じ場所において高温
熱処理を行う方法が考えられる。しかし、実際には、イ
オン注入装置１内で半導体基板３を１３００℃程度の高
温度に保持しながらイオン注入することは、イオン注入
中の真壁度の維持の観点から不可能であり、−！！た、
たとえイオン注入後に同じ場所において同様な高温の熱
処理を行うにしても、イオン注入装置１の寿命を著しく
劣化させる原因となる。

したがって、本発明は上述したような従来の問題点を解
決し、単結晶半導体基板内部ＶＣイオン注入を行い、単
結晶半導体基板内部にｅＭ物層を形成し、単結晶半導体
基板の主面側に単結晶半導体基板力・ら電気的に絶縁さ
ｔ′した転位密度の著しく少ない単結晶半導体層を有す
る新しい半導体基板を製造する場合において、イオン注
入前後で必要な半導体）ｒ板の表面近傍の結晶性を回復
する工程をイオン注入に使用する部分と真空中で連結さ
れた別の領域で実施すると共に、この繰り返し作業を一
連の装置内で実施することにより高品質の半導体基板を
製造する製造装置を提供することを目的とするものであ
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達成するためになさ扛たもので、そ
の第１の発明は、半導体基板の少なくとも主面側の該半
導体基板内部に元素をイオン化して注入するイオン注入
部と、イオン注入後の１ｍ記半導体基板を熱処理する熱
処理部とを、分離界を介して相互に＠接して接続し、こ
れら両部によって一連の装Ｒｊを構成したものである。

寸た、本発明の第２の発明は上記目的を達成するために
、半導体〃へ板の少なくとも主面１１１）の該半導体基
板内部に元素をイオン化して注入するイオン注入部と、
イオン注入後の前記半導体基板を熱処理する熱処理部と
、前記イオン注入部と前記熱処理部との間にこれらと近
接して配置され、前記イオン注入部に対しては第１の分
離扉を介して接続され、前記熱処理部に対しては第２の
分離扉を介して接続された圧力調整部とを備え、これら
によって一連の装置を構成したものである。

〔作　用〕

本発明においては、半導体基板を装置の外に取り出すこ
となく基板の製造を行える。そのため、イオン注入と熱
処理を繰り返す上で必須の条件である基板の清浄度維持
を保証しながら、煩雑な手続きを踏むことなく半導体基
板主表面の結晶性を従来のものと比べて大幅に改善でき
る。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。

第１図は本発明に係る半導体基板の製造装置の一実施例
を示す構成図である。同図において、イオン注入部６と
熱処理部７は互いに隣接して配置さ扛、且つ分離扉９を
介して通路３ａ、８ｂ　Ｋより連結されることにより一
連の装置を構成している。

このように構成さｎた半導体基板の製造装置の使用方法
は、寸ず、単結晶半導体基板を清浄化しＡ後イオン注入
部６に装着する。このイオン注入部６においては、酸素
イオン（０）を所定のエネルギー、例えば１８０ｋｅＶ
で所定の量、例えば３〜６Ｘ１０　個７ｃｍ　　程度の
少量を該半導体基板に注入する。その後、イオン注入部
６内と熱処理部Ｔ内とを同じ圧力の雰囲気にした後、分
離ｎ９を開けて酸素をイオン注入し之該半導体基板を真
空排気中の通路８ａと８ｂとを通じて熱処理部７まで搬
送し、分離扉９を閉じ、該半導体基板を所定の位置に装
着する。この熱処理部７においては、例えばランプ等を
用いて真空中またはガス中雰囲気でその該半導体基板を
例えば１２００℃〜１３００℃の温度で熱処理し結晶性
の回復を行う。この後、再び該半導体基板を前記の要領
で通路８ｂと８ａとを通じてイオン注入部６まで搬送し
、該半導体基板を所定の位置に装着する。イオン注入部
６においては、上記と同様酸素イオン（０）を、例えば
１８０ｋｅＶで所定の量、例えば３−６ＸｉＯ個／ｌｙ
ｎ　２程度の少量を該半導体基板に注入する。その後、
酸素をイオン注入した該半導体基板を前記の要領で通路
８ａと８ｂを通じ−Ｃ熱処理部Ｔまで搬送し、該半導体
基板を所定の位置に装着する。この熱処理部７において
は、上記と同様例えばランプ等を用いて真空中またはガ
ス中雰囲気で該半導体基板を、例えば１２００℃〜１３
００℃　の温度で熱処理し結晶性の回復を行う。この作
業を繰り返すことにより、最終的に厚い埋め込み酸化物
層を備えつつ、良好な結晶性を有する単結晶半導体層を
主面近傍に有する半導体基板を得る。

なお、上記の製造装＠ＶＣおいて、半導体基板の清浄化
部が付属していても構わない。

かくしてこのような構成によｎば、少なくとも煩雑々洗
浄子続きを踏むことなく半導体基板を清浄に保持しつつ
、連続的に効率よく作業を進めることができるため、高
品質の半導体基板を高歩留まりで製造できる。

第２図は本発明の他の実施例を示す構成図である。本実
施例はイオン注入部６と熱処理部７とを連通させる通路
８ａ、８ｂ中に、圧力調整部１１と、この圧力調整部１
１０両側に位置する一対の分離Ｊｉ　９　ａ　、　９　
ｂ　とを設け、これらによって一連の装置を構成したも
のである。

このように構成され念半導体基板の製造装置の使用方法
は、まず、単結晶半導体基板を清浄化した後イオン注入
部６に装着する。このイオン注入部６においては、酸素
イオン（０）を所定のエネルギー、例えは１８０ｋｅＶ
で所定の量、例えば３〜６×１０　個／訓　程度の少量
を該半導体基板に注入する。その後、圧力’ＦＪ’１整
部１１内部１１内圧力をイオン注入部６内と同じ圧力に
した後、分離扉９ａを開けて該半導体基板をイオン注入
部６から圧力調整部１１に＋般送して分離扉９ａを閉じ
る。

次に圧力、、１Ｍ整部１１内の雰囲気圧力を熱処理部Ｔ
内と同じ圧力にした後、分離扉９ｂを開けて該半導体基
板を圧力調整部１１から熱処理部７に搬送して分離ｆｉ
！９ｂを閉じ、該半導体基板を所定の位置に装Ｖｆする
。この熱処理部７においては、例えばランプ等を用いて
真空中またはガス中雰囲気でその該半導体基板を例えば
１２００℃〜１３００’Ｃの温度で熱処理し結晶性の回
復を行う。この後、再び該半導体基板を前記の要領で通
路８ｂと８ａを通じてイオン注入部６まで搬送し、該半
導体基板を所定の位置に装着する。イオン注入部６にお
いては、酸素イオン（０）　　を所定のエネルギー、例
えば１８０ｋｅｙテ所定ｏｔｉｔ、例、ｔば３−６Ｘ１
０　　個／ｌＩｎ　２程度の少量を該半導体基板に注入
する。その後、酸素をイオン注入した該半導体基板を前
記の要領で通路８ａと８５を通じて熱処理部７まで搬送
し、該半導体基板を所定の位置に装着する。この熱処理
部ＩＫおい−Ｃけ、例えばランプ等を用いて真空中また
はガス中雰囲気でその該半導体基板を例えば１２００℃
〜１３００℃の温度で熱処理し結晶性の回復を行う。こ
の作業を繰り返すことにより、最終的に厚い埋め込み酸
化物層を備えつつ、良好な結晶性を有する単結晶半導体
層を主面近傍に有する半導体基板を得る。

なお、上記の製造装置において、半導体基板の清浄化部
が付属していても構わない９゜〔発明の効果〕以上説明したように本発明に係る半導体基板の製造装置
によれば、イオン注入部と熱処理部を分離島によって連
結し一連の装置としたのア、これら両部間を半導体基板
を繰り返し往復させ所定の処理を殉ずことにより、半導
体基板を清浄に保持しつつ連続的に効率よく作業を進め
ることができ、そのため半導体基板の品質が格段に向上
し、高性能な半導体基板の製作が可能になるだけでなく
、製造効率と歩留１りが飛躍的に向上するので、半導体
基板の製造コストを飛躍的に低減することができるとい
う極めて優れた効果が得らｎる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は本発
明の他の実施例を示す構成図、第３図は埋め込み酸化物
層を有する半導体基板を製作するための製造装置の従来
例を示す構成図、第４図（ａ）（ｂ）は埋め込み酸化物
層を有する半導体基板の従来の装造方法を説明するため
の図である。１・・・・イオン注入装置、２・・・・熱処理装置、３
・・・・半導体基板、３ｂ　　・・・・埋め込み酸化物
層、５・・・〜転位（欠陥）、６・・・・イオン注入部
、７・・・・熱処理部、８ａ、８ｂ・・・・通路、９　
、９ａ、９ｂ　　・・・・分離島、１１・・・・圧力調
整部。；１図特許出願人　　日本電信電話株式会社代１ｌｌｊ人山川政樹（Ｉ七１１名）第２２ｂ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）半導体基板の少なくとも主面側の該半導体基板内
部に元素をイオン化して注入するイオン注入部と、イオ
ン注入後の前記半導体基板を熱処理する熱処理部とを、
分離扉を介して相互に隣接して接続し、これら両部によ
つて一連の装置を構成したことを特徴とする半導体基板
の製造装置。
（２）半導体基板の少なくとも主面側の該半導体基板内
部に元素をイオン化して注入するイオン注入部と、イオ
ン注入後の前記半導体基板を熱処理する熱処理部と、前
記イオン注入部と前記熱処理部との間にこれらと近接し
て配置され、前記イオン注入部に対しては第１の分離扉
を介して接続され、前記熱処理部に対しては第２の分離
扉を介して接続された圧力調整部とを備え、これらによ
つて一連の装置を構成したことを特徴とする半導体基板
の製造装置。