JPH02249227A - 短時間熱処理方法 - Google Patents
短時間熱処理方法Info
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- JPH02249227A JPH02249227A JP7120189A JP7120189A JPH02249227A JP H02249227 A JPH02249227 A JP H02249227A JP 7120189 A JP7120189 A JP 7120189A JP 7120189 A JP7120189 A JP 7120189A JP H02249227 A JPH02249227 A JP H02249227A
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- lamp
- heat treated
- heat treatment
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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】
（産業上の利用分野）
本発明は、特に、半導体結晶基板の高均一・高信頼短時
間熱処理方法に関する。
間熱処理方法に関する。
（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。ずなわち、ペテロ接
合バイポーラ・トランジスタやヘテロ接合電界効果トラ
ンジスタなどのへテロ接合デバイスの製造プロセスにお
いては、微細構造を持つヘテロ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、この目的に現在最も
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。ずなわち、ペテロ接
合バイポーラ・トランジスタやヘテロ接合電界効果トラ
ンジスタなどのへテロ接合デバイスの製造プロセスにお
いては、微細構造を持つヘテロ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、この目的に現在最も
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。
通常、イオン注入されたＩＩＬＶ族化合物半導体基板を
短時間熱処理する方法としては、第３図に示すように、
石英ガラス製炉芯管５の内部に孤立して設置された半導
体基板試料２を、アルゴンや窒素ガスなどの雰囲気ガス
３中で、炉芯管の外部からランプ１で照射する方法が一
般的であり、ランプの直接的な照射により試料の加熱を
行なっている。第３図において、４は基板を支持するた
めの石英製ピン、６はランプ光の反射板である。
短時間熱処理する方法としては、第３図に示すように、
石英ガラス製炉芯管５の内部に孤立して設置された半導
体基板試料２を、アルゴンや窒素ガスなどの雰囲気ガス
３中で、炉芯管の外部からランプ１で照射する方法が一
般的であり、ランプの直接的な照射により試料の加熱を
行なっている。第３図において、４は基板を支持するた
めの石英製ピン、６はランプ光の反射板である。
（発明が解決しようとする問題点）
しかし上記のように、雰囲気ガス中で、半導体基板を単
一で短時間熱処理すると、ガスの対流効果及び半導体基
板周辺端部からの放熱効果（エッヂ効果）により基板面
内の温度が不均一になり、基板の反り及びスリップ線が
発生したり、例えば注入されたイオンの電気的活性化率
が基板面内で大きく変動したりする問題があった。
一で短時間熱処理すると、ガスの対流効果及び半導体基
板周辺端部からの放熱効果（エッヂ効果）により基板面
内の温度が不均一になり、基板の反り及びスリップ線が
発生したり、例えば注入されたイオンの電気的活性化率
が基板面内で大きく変動したりする問題があった。
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
になされたものであり、ランプ照射に伴う基板面内の温
度の不均一性を抑制できる短時間熱処理方法を提供する
ことにある。
になされたものであり、ランプ照射に伴う基板面内の温
度の不均一性を抑制できる短時間熱処理方法を提供する
ことにある。
（問題点を解決するための手段）
本発明の方法は、熱処理用ランプを備えた熱処理装置を
用いて短時間熱処理を行なう方法において、被熱処理物
が大気圧以下の圧力下におかれ、且つ前記被熱処理物の
周囲にランプ光を吸収する材料からなる耐熱物を前記被
熱処理物と被接触状態で設置したことを特徴とする。こ
の場合、前記耐熱物は放射効率の極めて優れたグラファ
イトを用いることが望ましい。
用いて短時間熱処理を行なう方法において、被熱処理物
が大気圧以下の圧力下におかれ、且つ前記被熱処理物の
周囲にランプ光を吸収する材料からなる耐熱物を前記被
熱処理物と被接触状態で設置したことを特徴とする。こ
の場合、前記耐熱物は放射効率の極めて優れたグラファ
イトを用いることが望ましい。
（作用）
本発明の原理は、被熱処理物を大気圧以下の圧力下（減
圧下あるいは真空中）におくことにより、従来技術で問
題となっていた雰囲気ガスの対流効果を抑制している。
圧下あるいは真空中）におくことにより、従来技術で問
題となっていた雰囲気ガスの対流効果を抑制している。
また、被熱処理物の周囲にランプ光を吸収する材料から
なる耐熱物を前記被熱処理物と非接触で設置し、前記耐
熱物から放射される熱の効果を利用して、被熱処理物の
周辺端部がらの放熱効果を抑制している。このような場
合には、被熱処理物はランプ光の吸収と近傍に設置され
た耐熱物からの熱放射により加熱されるため、−様なラ
ンプ照射光の基では、被熱処理物の温度分布は極めて均
一になる。このような基板面内に於ける温度分布の均一
化は、例えば、 ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴを製作した場合、基板面内の電流
しきい値電圧Ｖ、や相互コンダクタンス等のデバイス特
性の均一化に直接的につながる。その結果、回路設計の
自由度増大、ＩＣの高速化を図ることができる。また、
このような均一化は、大量生産時の歩留りを改善するた
め、デバイス及びＩＣの低価格化にも結びつく。
なる耐熱物を前記被熱処理物と非接触で設置し、前記耐
熱物から放射される熱の効果を利用して、被熱処理物の
周辺端部がらの放熱効果を抑制している。このような場
合には、被熱処理物はランプ光の吸収と近傍に設置され
た耐熱物からの熱放射により加熱されるため、−様なラ
ンプ照射光の基では、被熱処理物の温度分布は極めて均
一になる。このような基板面内に於ける温度分布の均一
化は、例えば、 ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴを製作した場合、基板面内の電流
しきい値電圧Ｖ、や相互コンダクタンス等のデバイス特
性の均一化に直接的につながる。その結果、回路設計の
自由度増大、ＩＣの高速化を図ることができる。また、
このような均一化は、大量生産時の歩留りを改善するた
め、デバイス及びＩＣの低価格化にも結びつく。
（実施例）
以下に本発明の一実施例について詳細に説明する。
第１図（ａ）及び第１図（ｂ）、本発明の熱処理方法を
概念的に示す断面図及び試料近傍の平面図であり、第３
図に示した従来技術の様に石英ガラス炉芯管５内に雰囲
気ガスＮ２を導入する代わりに、ポンプで真空（〜１Ｏ
−４Ｔｏｒｒ）にひいている。また、エッヂ効果抑制の
ためにグラファイトから成る耐熱物（ガードリング）７
を、ＧａＡｓ基板２の周囲に約３ｍｍの間隔をあけて設
置している。このガードリング７の厚さｔは、ＧａＡｓ
基板２の厚さに比べ、同等以上が望ましい。また、間隔
も基本的には任意であるが、できるだけ狭い方が望まし
い。ＧａＡｓ基板２及びガードリンク７は石英ガラス炉
芯管５内に置かれ、石英製ビン４で支持されている。１
はランプ、６はランプ光の反射板である。本実施例にお
いては、面方位＜ １００ ＞ ＬＥＣ（Ｌｉｑｕｉｄ
Ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｅｄ Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ
）法アンドープ半絶縁性ＧａＡｓ基板２に注入エネルギ
ー１００ＫｅＶでＳｉ＋を５Ｘ１０１２ｃｍ−２注入し
た後、ハロゲン・ランプ１を用いて９５０°Ｃで５秒間
熱処理した。
概念的に示す断面図及び試料近傍の平面図であり、第３
図に示した従来技術の様に石英ガラス炉芯管５内に雰囲
気ガスＮ２を導入する代わりに、ポンプで真空（〜１Ｏ
−４Ｔｏｒｒ）にひいている。また、エッヂ効果抑制の
ためにグラファイトから成る耐熱物（ガードリング）７
を、ＧａＡｓ基板２の周囲に約３ｍｍの間隔をあけて設
置している。このガードリング７の厚さｔは、ＧａＡｓ
基板２の厚さに比べ、同等以上が望ましい。また、間隔
も基本的には任意であるが、できるだけ狭い方が望まし
い。ＧａＡｓ基板２及びガードリンク７は石英ガラス炉
芯管５内に置かれ、石英製ビン４で支持されている。１
はランプ、６はランプ光の反射板である。本実施例にお
いては、面方位＜ １００ ＞ ＬＥＣ（Ｌｉｑｕｉｄ
Ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｅｄ Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ
）法アンドープ半絶縁性ＧａＡｓ基板２に注入エネルギ
ー１００ＫｅＶでＳｉ＋を５Ｘ１０１２ｃｍ−２注入し
た後、ハロゲン・ランプ１を用いて９５０°Ｃで５秒間
熱処理した。
第２図は基板の周辺の温度’ｒ１．’ｒ３と中央付近の
温度Ｔ２との温度差ΔＴを、従来技術と本発明の技術の
場合で比較したものである。制御温度はＴ１であり、Ｎ
２ガスは、オリエンテッド・フラットネス（ＯＦ）側か
ら導入している。ここで、ΔＴ１＝Ｔ２−Ｔ工、ΔＴ２
：Ｔ３−Ｔ１と定義した。尚、Ｎ２ガスを導入している
場合には、前記ガードリングは用いていない。第２図か
らも明らかなように、従来技術においては、Ｎ２ガスの
流量を変化させても温度差にはほとんど変化なく、Δ’
ｒ１：２０〜３０°Ｃ１ΔＴ２＝４０°Ｃと比較的大き
な温度差を生じている。これに対し本発明における温度
差は例えば１Ｏ−４ｔｏｒｒの真空の場合、ΔＴ１、Δ
Ｔ２共に約１０°Ｃに抑えられていることが分かる。こ
のことはＮ２ガスの対流効果及びエッチ効果が温度差の
増大を誘発していたことを示唆している。以上の結果か
ら、本発明による方法が基板面内の温度の均一化にきわ
めて有効であることは明らかである。
温度Ｔ２との温度差ΔＴを、従来技術と本発明の技術の
場合で比較したものである。制御温度はＴ１であり、Ｎ
２ガスは、オリエンテッド・フラットネス（ＯＦ）側か
ら導入している。ここで、ΔＴ１＝Ｔ２−Ｔ工、ΔＴ２
：Ｔ３−Ｔ１と定義した。尚、Ｎ２ガスを導入している
場合には、前記ガードリングは用いていない。第２図か
らも明らかなように、従来技術においては、Ｎ２ガスの
流量を変化させても温度差にはほとんど変化なく、Δ’
ｒ１：２０〜３０°Ｃ１ΔＴ２＝４０°Ｃと比較的大き
な温度差を生じている。これに対し本発明における温度
差は例えば１Ｏ−４ｔｏｒｒの真空の場合、ΔＴ１、Δ
Ｔ２共に約１０°Ｃに抑えられていることが分かる。こ
のことはＮ２ガスの対流効果及びエッチ効果が温度差の
増大を誘発していたことを示唆している。以上の結果か
ら、本発明による方法が基板面内の温度の均一化にきわ
めて有効であることは明らかである。
尚、本発明は、あらゆる基板材料からなる試料に適応で
きることは明白である。例えば、Ｓｉ、ＡｌＧａＡｓ、
ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓ、 Ｇｅ等である。また、試料
の支持法も、本実施例で述べたビン支持法以外のすべて
の支持法に対して有効である。例えば、既に知られてい
るＳｉ基板サポート法等がある。これについては、Ｒ，
Ｔ、 Ｂｌｕｎｔらによるアプライドフィジックスレタ
ー（Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 Ｌｅｔｔ、）のＶｏｌ、
４７． Ｎｏ、 ３． ｐｐ。
きることは明白である。例えば、Ｓｉ、ＡｌＧａＡｓ、
ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓ、 Ｇｅ等である。また、試料
の支持法も、本実施例で述べたビン支持法以外のすべて
の支持法に対して有効である。例えば、既に知られてい
るＳｉ基板サポート法等がある。これについては、Ｒ，
Ｔ、 Ｂｌｕｎｔらによるアプライドフィジックスレタ
ー（Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 Ｌｅｔｔ、）のＶｏｌ、
４７． Ｎｏ、 ３． ｐｐ。
３０４−３０６．１９８５または、Ａ、 Ｔａｍｕｒａ
らによる第１４回ＧａＡｓと化合物のシンポジウムのプ
ロシーディング（Ｐｒｏｃ、 １４ｔｈ、 Ｉｎｔ、
Ｓｙｍｐ、 ＧａＡｓ ａｎｄ Ｒｅ１ａｔｅｄ Ｃｏ
ｍｐｏｕｄｓ。
らによる第１４回ＧａＡｓと化合物のシンポジウムのプ
ロシーディング（Ｐｒｏｃ、 １４ｔｈ、 Ｉｎｔ、
Ｓｙｍｐ、 ＧａＡｓ ａｎｄ Ｒｅ１ａｔｅｄ Ｃｏ
ｍｐｏｕｄｓ。
ｐｐ、５３３−５３８．５ｅｐｔ、 １９８６）に記載
されている。更に、本発明は、ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ以
外の高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）、ペテロ接
合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）など他のデバイス
の製作についても同様に有効である。また、任意の寸法
をもつ基板試料についても、本発明は適用できる。尚、
真空度についても、大気圧以下であれば任意である。
されている。更に、本発明は、ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ以
外の高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）、ペテロ接
合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）など他のデバイス
の製作についても同様に有効である。また、任意の寸法
をもつ基板試料についても、本発明は適用できる。尚、
真空度についても、大気圧以下であれば任意である。
（発明の効果）
以上説明したように、本発明の短時間熱処理方法によれ
ば、減圧下で熱処理を行うので熱処理雰囲気の対流が抑
制される。さらに基板周囲にランプ光を吸収するための
耐熱物を設置しているので、基板周辺端部からの放熱効
果が抑制される。
ば、減圧下で熱処理を行うので熱処理雰囲気の対流が抑
制される。さらに基板周囲にランプ光を吸収するための
耐熱物を設置しているので、基板周辺端部からの放熱効
果が抑制される。
このため、半導体基板面内の温度分布が一様となるため
、基板面内のデバイス特性を極めて均一化できる効果が
ある。その結果、回路の雑音余裕度が大幅に改善され、
ＩＣの高速化が可能となる。更に、歩留り向上の効果も
あり、デバイス及びＩＣの低価格化を実現できる。
、基板面内のデバイス特性を極めて均一化できる効果が
ある。その結果、回路の雑音余裕度が大幅に改善され、
ＩＣの高速化が可能となる。更に、歩留り向上の効果も
あり、デバイス及びＩＣの低価格化を実現できる。
第１図（ａ）及び第１図（ｂ）は本発明の短時間熱処理
方法の概略図、第２図は基板の周辺の温度と中央付近の
温度との温度差を従来技術と本発明の技術の場合で比較
した図、第３図は従来の短時間熱処理方法の概略図であ
る。
方法の概略図、第２図は基板の周辺の温度と中央付近の
温度との温度差を従来技術と本発明の技術の場合で比較
した図、第３図は従来の短時間熱処理方法の概略図であ
る。
Claims (1)
- ランプを用いて熱処理を行なう短時間熱処理方法におい
て、被熱処理物の雰囲気を大気圧以下の圧力とし、且つ
前記被熱処理物の周囲にランプ光を吸収する材料からな
る耐熱物を前記被熱処理物と非接触状態で被熱処理物の
周辺端部を囲むように設置して熱処理を行うことを特徴
とする短時間熱処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1071201A JP2841438B2 (ja) | 1989-03-22 | 1989-03-22 | 短時間熱処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1071201A JP2841438B2 (ja) | 1989-03-22 | 1989-03-22 | 短時間熱処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02249227A true JPH02249227A (ja) | 1990-10-05 |
| JP2841438B2 JP2841438B2 (ja) | 1998-12-24 |
Family
ID=13453826
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1071201A Expired - Fee Related JP2841438B2 (ja) | 1989-03-22 | 1989-03-22 | 短時間熱処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2841438B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002065521A1 (fr) * | 2001-02-16 | 2002-08-22 | Tokyo Electron Limited | Dispositif de traitement de piece de type feuille |
| JP2002246318A (ja) * | 2001-02-16 | 2002-08-30 | Tokyo Electron Ltd | 熱処理方法及び熱処理装置 |
| JP2002367914A (ja) * | 2001-06-11 | 2002-12-20 | Tokyo Electron Ltd | 熱処理装置 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59112938U (ja) * | 1983-01-20 | 1984-07-30 | 日本電信電話株式会社 | 板状試料均一加熱用治具 |
| JPS622614A (ja) * | 1985-06-28 | 1987-01-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 赤外線加熱装置 |
| JPS62128525A (ja) * | 1985-11-29 | 1987-06-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 化合物半導体基板のアニ−ル方法 |
| JPS63271922A (ja) * | 1987-04-28 | 1988-11-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 熱処理装置 |
| JPS63277331A (ja) * | 1987-05-09 | 1988-11-15 | 三石耐火煉瓦株式会社 | 透水性水路 |
-
1989
- 1989-03-22 JP JP1071201A patent/JP2841438B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59112938U (ja) * | 1983-01-20 | 1984-07-30 | 日本電信電話株式会社 | 板状試料均一加熱用治具 |
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| JPS63271922A (ja) * | 1987-04-28 | 1988-11-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 熱処理装置 |
| JPS63277331A (ja) * | 1987-05-09 | 1988-11-15 | 三石耐火煉瓦株式会社 | 透水性水路 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002065521A1 (fr) * | 2001-02-16 | 2002-08-22 | Tokyo Electron Limited | Dispositif de traitement de piece de type feuille |
| JP2002246318A (ja) * | 2001-02-16 | 2002-08-30 | Tokyo Electron Ltd | 熱処理方法及び熱処理装置 |
| JP2002367914A (ja) * | 2001-06-11 | 2002-12-20 | Tokyo Electron Ltd | 熱処理装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2841438B2 (ja) | 1998-12-24 |
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