JPH02215121A - アニール処理用保護構造 - 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〕 この発明は、燐ＣＰ）を含む化合物半導体のアニール処
理用保護構造に関する。

（従来の技術〕 イオン注入は、目的とする不純物元素をイオン化し、更
に１０〜数百ｋｅＶのエネルギに加速して、半導体基板
へ打ち込む技術であり、不純物の濃度を０．ｌｐｐｍか
ら１０％程度までの広い範囲にわたって精密に制御する
ことができる。このイオン注入は、高エネルギのイオン
が固体と衝突し、そのエネルギは固体結晶中の原子変換
エネルギ（Ｓｔで１４ｅＶ）よりはるかに大きいので、
結晶中に数多くの格子欠陥が発生する。〜１０１５／ｃ
ｍ２程度の高濃度イオン注入では、注入領域はほぼ完全
な非晶質になる。このためミ熱処理によって結晶性の回
復をはかると同時に、注入された不純物を格子点に置換
するアニーリングが必要不可欠である（ＬＳＩハンドブ
ック、電子通信学会１９８４、ｐ、３２４−３２５）。

従来では、ヒ素（Ａｓ）やＰを含む化合物半導体のアニ
ール方法として、アニール処理を窒素（Ｎ２）雰囲気中
で行う方法があった。しかし、７５０〜８５０℃の高温
下で、化合物半導体に含まれているＡｓやＰの解離現象
が発生し、アニル処理により却って結晶が劣化していた
。そこで、ＧａＡｓ結晶やＧａ　Ｉ　ｎＡｓ結晶ではア
ニール処理前に窒化ケイ素等の絶縁膜を表面に堆積させ
たアニール構造により、Ａｓの解離を抑制していた。

この絶縁膜は、アニール処理後に除去される。

第３図は、Ｐを含む化合物半導体に上記技術を適用した
従来のアニール構造を示すものである。

半導体基板１の上面には、ＩｎＰ結晶成長層２が形成さ
れている。このＩｎＰ結晶成長層２は、既に不純物が注
入された状態になっており、その上面には窒化ケイ素膜
３がアニール保護膜として形成されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、Ｐの解離圧はＡｓよりも高い為に、窒化
ケイ素膜３だけではＰの解離を防止することができず、
アニール保護が不十分であった。

その為、ＰがＩｎＰ結晶成長層２から抜けることにより
ストレスが発生し、絶縁膜３が割れてしまうという欠点
があった。

そこで本発明は、高温雰囲気中のアニール処理において
、Ｐを含む化合物半導体の内部ストレスをなくし、絶縁
膜の割れを防ぐことを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を達成するため、この発明は燐ＣＰ）を含む化
合物半導体のアニール保護構造において、化合物半導体
の上面に形成され、この化合物半導体と格子整合する半
導体結晶成長層と、半導体結晶成長層上に形成された絶
縁膜とを含んで構成されている。

〔作用〕

この発明は、以上のように構成されているので、高温雰
囲気中のアニール処理において、絶縁膜と共に、絶縁膜
と化合物半導体間に半導体結晶成長層を介在しているの
で、化合物半導体からＰが解離する解離圧より高い抑制
圧が作用する。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例に係る化合物半導体のアニー
ル方法を添付図面に基づき説明する。なお、説明におい
て同一要素には同一符号を用い、重複する説明は省略す
る。

第１図は、一実施例に係る化合物半導体のアニール処理
用保護構造を示す縦断面図である。このアニール処理用
保護構造は、半導体基板４上に形成された化合物半導体
層５、その上面に形成された半導体結晶成長層６、さら
に、その上面に形成された絶縁膜７を含んで構成されて
いる。化合物半導体層５は、ＩｎＰ等のＰを含む化合物
半導体で形成されており、イオン注入により結晶に欠陥
が生じている。半導体結晶成長層６は、化合物半導体層
５と格子整合する、例えばＧａ　Ｉ　ｎＡｓ結晶層が形
成されている。絶縁膜７は、例えば窒化ケイ素膜で形成
されている。

第２図は、上記アニール構造を用いたアニール方法を示
す工程図である。まず、半導体基板４の上面には、有機
金属気相エピタキシャル法によりＩｎＰ等の化合物半導
体層５が形成されており（同図（ａ））　、この化合物
半導体層５に不純物元素が注入される（同図（ｂ））。

次に、アニール保護膜としてＧａ　１　ｎＡｓ等の半導
体結晶成長層６を０．１〜０．２μｍの範囲で形成しく
第２図（ｃ））　、さらに、窒化ケイ素膜等の絶縁！Ｉ
７を厚さ１０００オングストロームで形成する（同図（
ｄ））。この段階で、本発明に係るアニール構造が形成
される。なお、半導体結晶成長層６が十分に薄い場合に
は、この半導体結晶成長層６を形成した後でイオン注入
を行ってもよい。

次に、アニール処理を施し、イオン注入により結晶中に
取り込まれた不純物を活性化させる。このアニール構造
によって、例えば、アニール温度８００℃、アニール時
間２０分間で、Ｎ２雰囲気中におけるアニール処理が可
能になる。アニール処理後、半導体結晶成長層６及び絶
縁膜７をエツチング等で除去する（同図（ｅ））。Ｇａ
ＩｎＡｓはリン酸系エッチャント、窒化ケイ素膜はバッ
フアートふっ酸（ＢＨＦ）等でウェットエツチングする
ことができる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。

例えば、Ｐを含む半導体として基板上に形成されたＩｎ
Ｐ等の結晶成長層で説明しているが、基板自体がＩｎＰ
等で形成されている場合にも適用できる。

また、Ｐを含む半導体としてＩｎＰ、格子整合する半導
体としてＧａ１ｎＡｓ、絶縁膜として窒化ケイ素で説明
しているが、これらの半導体に限定されるものではない
。例えば、絶縁膜としては酸化ケイ素を使用することが
できる。

〔発明の効果〕

この発明は、以上説明したように構成されているので、
特に、高温雰囲気中のアニール処理において、Ｐを含む
化合物半導体の内部ストレスをなくし、絶縁膜の割れを
防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る化合物半導体のアニー
ル処理用保護構造を示す縦断面図、第２図は第１図のア
ニール構造を用いたアニール方法を示す工程図、第３図
は従来技術に係る化合物半導体のアニール処理用保護構
造を示す縦断面図である。 １．４・・・半導体基板、２・・・１ｎＰ結晶成長層、
３・・・窒化ケイ素膜、５・・・化合物半導体層、６・
・・半導体結晶成長層、７・・・絶縁膜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 燐（Ｐ）を含む化合物半導体のアニール処理用保護構造
   において、 前記化合物半導体の上面に形成され、この化合物半導体
   と格子整合する半導体結晶成長層と、前記半導体結晶成
   長層上に形成された絶縁膜とを含んで構成されているア
   ニール処理用保護構造。