JPH03110833A - 化合物半導体の熱処理方法 - Google Patents
化合物半導体の熱処理方法Info
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- JPH03110833A JPH03110833A JP24817589A JP24817589A JPH03110833A JP H03110833 A JPH03110833 A JP H03110833A JP 24817589 A JP24817589 A JP 24817589A JP 24817589 A JP24817589 A JP 24817589A JP H03110833 A JPH03110833 A JP H03110833A
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- single crystal
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- heated
- silicon single
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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、化合物半導体の熱処理方法、特に、イオン注
入の行われたＧａＡｓ半導体の熱処理方法に関するもの
である。
入の行われたＧａＡｓ半導体の熱処理方法に関するもの
である。
［従来の技術］
半導体デバイスの製造において、半導体への不純物のド
ープ方法としてイオン注入の技術がよく知られている。
ープ方法としてイオン注入の技術がよく知られている。
このイオン注入の技術では、イオン打込みに続いて、そ
の注入原子をドナーやアクセプタとして活性化させるた
めに、所要の温度で所要時間の熱処理をすることが必要
である。
の注入原子をドナーやアクセプタとして活性化させるた
めに、所要の温度で所要時間の熱処理をすることが必要
である。
ところで、化合物半導体は二つ以上の元素で構成され、
構成元素それぞれの蒸気圧は多くの場合著しく異なって
いる。このため、例えば■−ｖ族化合物半導体の場合は
、熱処理により揮発性を有するＶ族元素が半導体表面か
ら失われ易い。このような半導体表面からの元素の損失
は、活性化率の低下、キャリア移動度の低下、或いは表
面変質をもたらし、その全てが最終の半導体デバイスの
特性劣化につながる。ここで、活性化率とは、総注入原
子量のうち活性化によりキャリアとなった量の割合を指
している。
構成元素それぞれの蒸気圧は多くの場合著しく異なって
いる。このため、例えば■−ｖ族化合物半導体の場合は
、熱処理により揮発性を有するＶ族元素が半導体表面か
ら失われ易い。このような半導体表面からの元素の損失
は、活性化率の低下、キャリア移動度の低下、或いは表
面変質をもたらし、その全てが最終の半導体デバイスの
特性劣化につながる。ここで、活性化率とは、総注入原
子量のうち活性化によりキャリアとなった量の割合を指
している。
このため、化合物半導体の熱処理方法には、従来から種
々の提案がなされている。
々の提案がなされている。
まず、その第１の方法は、急速加熱アニール法（ＲＴＡ
）である。しかし、この急速加熱アニル法は、高温で実
施されるため、半導体表面からの揮発性元素の損失を抑
えることが難しく、アニル後のウェーハ面内での特性の
均一性が十分でないという問題がある。
）である。しかし、この急速加熱アニル法は、高温で実
施されるため、半導体表面からの揮発性元素の損失を抑
えることが難しく、アニル後のウェーハ面内での特性の
均一性が十分でないという問題がある。
また、第２の方法として、熱処理中、揮発性元素の蒸気
圧を加圧して、半導体表面からの揮発性元素の蒸発を抑
えるようにした方法がある。しかし、この方法は加圧雰
囲気に保持するための装置に複雑な構成を必要とし、生
産性が低いという問題がある。
圧を加圧して、半導体表面からの揮発性元素の蒸発を抑
えるようにした方法がある。しかし、この方法は加圧雰
囲気に保持するための装置に複雑な構成を必要とし、生
産性が低いという問題がある。
さらに、第３の方法として、にａＡｓウェーハにＳｎを
コーティングし、そのＳｎをコーティングした側から赤
外線で加熱処理をするようにした方法がある（Ａ、 Ｎ
、 Ｍ１Ｍａｓｕｅ＋ｃｈｏｕｄｈｕｒｙ ａｎｄＣ，
Ａ、 ＡｒＩＩ！１ｅｎｔｏ 、 Ａｐｐｌ 、 Ｐｈ
ｙｓ 、 Ｌｅｔｔ 。
コーティングし、そのＳｎをコーティングした側から赤
外線で加熱処理をするようにした方法がある（Ａ、 Ｎ
、 Ｍ１Ｍａｓｕｅ＋ｃｈｏｕｄｈｕｒｙ ａｎｄＣ，
Ａ、 ＡｒＩＩ！１ｅｎｔｏ 、 Ａｐｐｌ 、 Ｐｈ
ｙｓ 、 Ｌｅｔｔ 。
４９ （１９８Ｂ） １７８７）。しかし、この方法で
は、赤外線がＳｎで反射されてＧａＡｓウェーハ内の温
度分布が均一になりにくい。また、コーティングしたＳ
ｎがＧａＡｓウェーハ上に常に均一に付着していない等
のために再現性が悪く、さらにＧａＡＳに汚染が生じ易
い等の問題がある。
は、赤外線がＳｎで反射されてＧａＡｓウェーハ内の温
度分布が均一になりにくい。また、コーティングしたＳ
ｎがＧａＡｓウェーハ上に常に均一に付着していない等
のために再現性が悪く、さらにＧａＡＳに汚染が生じ易
い等の問題がある。
［発明が解決しようとする課題］
第１の従来方法では、半導体表面からの揮発性元素の損
失を抑えることが難しく、ウェーハ面内での特性の均一
性が十分でないという問題があった。第２の従来方法で
は、装置に複雑な構成を必要とし、生産性が低いという
問題があった。また、第３の従来方法では再現性が悪く
、化合物半導体に汚染が生じ易いという問題があった。
失を抑えることが難しく、ウェーハ面内での特性の均一
性が十分でないという問題があった。第２の従来方法で
は、装置に複雑な構成を必要とし、生産性が低いという
問題があった。また、第３の従来方法では再現性が悪く
、化合物半導体に汚染が生じ易いという問題があった。
そこで、本発明は、面内特性が均一で、再現性が高く、
高い生産性を得ることのできる化合物半導体の熱処理方
法を提供することを目的とする。
高い生産性を得ることのできる化合物半導体の熱処理方
法を提供することを目的とする。
［課題を解決するための手段］
本発明は上記課題を解決するために、化合物半導体を絶
縁膜により被覆し、該化合物半導体を主としてシリコン
単結晶板で構成され実質的に密封された容器に収容し、
前記シリコン単結晶板を赤外線ランプにより加熱し、加
熱された前記シリコン単結晶板により前記化合物半導体
を加熱することを要旨とする。
縁膜により被覆し、該化合物半導体を主としてシリコン
単結晶板で構成され実質的に密封された容器に収容し、
前記シリコン単結晶板を赤外線ランプにより加熱し、加
熱された前記シリコン単結晶板により前記化合物半導体
を加熱することを要旨とする。
また、本発明は、前記化合物半導体は導電型を付与する
イオン注入が行われたＧ−ａ Ａ ｓ半導体であり、該
ＧａＡｓ半導体の加熱は７５０℃以上９５０℃以下の温
度に１０秒以上３００秒以下の時間保持することも要旨
として包含する。
イオン注入が行われたＧ−ａ Ａ ｓ半導体であり、該
ＧａＡｓ半導体の加熱は７５０℃以上９５０℃以下の温
度に１０秒以上３００秒以下の時間保持することも要旨
として包含する。
［作用］
化合物半導体は、絶縁膜で被覆された上、シリコン単結
晶板で実質的に密封された容器内で、当該シリコン単結
晶板を介して加熱され、所要の熱処理が行われる。シリ
コン単結晶板は高純度で且つ高い加工精度で表面の均一
なものが容易に得られる。したがって、化合物半導体は
その表面全体が均一に加熱され、また、絶縁膜と密封容
器により、表面からの揮発性元素の損失が二重に抑えら
れて再現性よく面内特性の均一なものが得られ、生産性
が高められる。
晶板で実質的に密封された容器内で、当該シリコン単結
晶板を介して加熱され、所要の熱処理が行われる。シリ
コン単結晶板は高純度で且つ高い加工精度で表面の均一
なものが容易に得られる。したがって、化合物半導体は
その表面全体が均一に加熱され、また、絶縁膜と密封容
器により、表面からの揮発性元素の損失が二重に抑えら
れて再現性よく面内特性の均一なものが得られ、生産性
が高められる。
化合物半導体が導電型を付与するイオン注入が行なわれ
たＧａＡｓ半導体の場合は、７５０℃以上９５０℃以下
の温度に１０秒以上３００秒以下の時間保持することに
より、高い活性化率で面内特性の均一なものが再現性よ
く得られる。
たＧａＡｓ半導体の場合は、７５０℃以上９５０℃以下
の温度に１０秒以上３００秒以下の時間保持することに
より、高い活性化率で面内特性の均一なものが再現性よ
く得られる。
また、前記の絶縁膜は、ＧａＡｓ半導体の両生面に形成
することが望ましいが、一方の主面のみでもよい。
することが望ましいが、一方の主面のみでもよい。
［実施例］
以下、本発明の実施例を第１図ないし第５図を参照して
説明する。
説明する。
この実施例は、ＧａＡｓ半導体の熱処理方法に適用され
ている。
ている。
まず、ＬＥＣ法により作製された５０ｍｍφ程度の化合
物半導体としての半絶縁性ＧａＡｓ基板１に、アクセプ
タ不純物としての２４Ｍｇを注入エネルギー２００ｋｅ
ＶでｌＸｌ０”ｃｍ−２程度イオン注入を行った。次い
で、プラズマＣＶＤ装置により、半絶縁性ＧａＡｓ基板
１の両面に、絶縁膜としての屈折率１．８４〜１，８６
の５ｉＯＮ膜２を０．１μｍ程度の厚さに堆積した。
物半導体としての半絶縁性ＧａＡｓ基板１に、アクセプ
タ不純物としての２４Ｍｇを注入エネルギー２００ｋｅ
ＶでｌＸｌ０”ｃｍ−２程度イオン注入を行った。次い
で、プラズマＣＶＤ装置により、半絶縁性ＧａＡｓ基板
１の両面に、絶縁膜としての屈折率１．８４〜１，８６
の５ｉＯＮ膜２を０．１μｍ程度の厚さに堆積した。
この後、第１図に示すように、半絶縁性ＧａＡＳ基板１
を、イオン注入面を上にしてＳｉ単結晶板により構成さ
れた第１のＳｉ単結晶ウェーハ３上に置き、その周りを
リング状のグラファイト治具４で囲んだ。さらに、グラ
ファイト治具４の内周面の段部に、Ｓｉ単結晶板により
構成された第２のＳｉ単結晶ウェーハ５を半絶縁性Ｇａ
Ａｓ基板１に近接して置き、その第２のＳｉ単結晶ウェ
ーハ５の自重で、半絶縁性ＧａＡｓ基板１を、第１、第
２のＳｉ単結晶ウェーハ３．５及びグラファイト治具４
で形成される容器に密封するようにした。第１、第２の
Ｓｉ単結晶ウェーハ３．５及びグラファイト治具４は、
高純度のものを用い、また、第１、第２のＳｉ単結晶ウ
ェーハ３．５の表面は高い精度で均−而となるように加
工したものを用いた。
を、イオン注入面を上にしてＳｉ単結晶板により構成さ
れた第１のＳｉ単結晶ウェーハ３上に置き、その周りを
リング状のグラファイト治具４で囲んだ。さらに、グラ
ファイト治具４の内周面の段部に、Ｓｉ単結晶板により
構成された第２のＳｉ単結晶ウェーハ５を半絶縁性Ｇａ
Ａｓ基板１に近接して置き、その第２のＳｉ単結晶ウェ
ーハ５の自重で、半絶縁性ＧａＡｓ基板１を、第１、第
２のＳｉ単結晶ウェーハ３．５及びグラファイト治具４
で形成される容器に密封するようにした。第１、第２の
Ｓｉ単結晶ウェーハ３．５及びグラファイト治具４は、
高純度のものを用い、また、第１、第２のＳｉ単結晶ウ
ェーハ３．５の表面は高い精度で均−而となるように加
工したものを用いた。
このように密封構造とした状態で、赤外線熱処理炉内で
赤外線ランプにより、Ｎ２雰囲気中、昇温速度１０℃／
Ｓで８５０℃まで加熱し、３０秒間保持した。この後、
降温速度１０℃／Ｓで６５０℃まで冷却し、引続いて室
温まで自然冷却した。
赤外線ランプにより、Ｎ２雰囲気中、昇温速度１０℃／
Ｓで８５０℃まで加熱し、３０秒間保持した。この後、
降温速度１０℃／Ｓで６５０℃まで冷却し、引続いて室
温まで自然冷却した。
第１図中、６は赤外線ランプからの赤外線を示している
。
。
上述のように、この実施例の熱処理方法では、半絶縁性
ＧａＡｓ基板１は、５ｉＯＮ膜２で被覆された上、表面
が高い精度で均−面に加工されたＳｔ単結晶ウつ−／八
へ、５で実質的に密封された容器に収容される。そして
、Ｓｉ単結晶ウェー１１３．５が赤外線６で加熱され、
この加熱されたＳｉ単結晶ウェーハ３．５により間接的
に加熱される。したがって、半絶縁性ＧａＡｓ基板１は
、その表面全体が均一に加熱され、また５ｉＯＮ膜２と
密封容器により、表面からの揮発性原素の損失が二重に
抑えられて、高い活性化率で面内特性の均一なものが再
現性よく得られる。
ＧａＡｓ基板１は、５ｉＯＮ膜２で被覆された上、表面
が高い精度で均−面に加工されたＳｔ単結晶ウつ−／八
へ、５で実質的に密封された容器に収容される。そして
、Ｓｉ単結晶ウェー１１３．５が赤外線６で加熱され、
この加熱されたＳｉ単結晶ウェーハ３．５により間接的
に加熱される。したがって、半絶縁性ＧａＡｓ基板１は
、その表面全体が均一に加熱され、また５ｉＯＮ膜２と
密封容器により、表面からの揮発性原素の損失が二重に
抑えられて、高い活性化率で面内特性の均一なものが再
現性よく得られる。
第２図は、熱処理後の絶縁性ＧａＡｓ基板１の面内４８
個所のシート抵抗値を、うず電流測定装置により測定し
た結果を示している。シート抵抗値の面内ばらつき（標
準偏差／平均値）は２．８％が得られ、面内特性は極め
て均一化されることを示している。また、ファンデルパ
ラ（Ｖａｎｄｅｒ Ｐａｕｗ）法により、移動度を測
定した結果は、１４８ （ｃｍ２／Ｖ、ｓ）で高い値が
得られ、さらに活性化率は７０％で高い値が得られた。
個所のシート抵抗値を、うず電流測定装置により測定し
た結果を示している。シート抵抗値の面内ばらつき（標
準偏差／平均値）は２．８％が得られ、面内特性は極め
て均一化されることを示している。また、ファンデルパ
ラ（Ｖａｎｄｅｒ Ｐａｕｗ）法により、移動度を測
定した結果は、１４８ （ｃｍ２／Ｖ、ｓ）で高い値が
得られ、さらに活性化率は７０％で高い値が得られた。
ここで、上記の活性化率は、第３図に示すように、イオ
ン注入の際の注入エネルギー依存性を示し、注入エネル
ギーが低くなる程、活性化率は低下する。上記の活性化
率７０％の値は、Ｍｇについて注入エネルギー２００ｋ
ｅＶでイオン注入が行われた場合の値である。
ン注入の際の注入エネルギー依存性を示し、注入エネル
ギーが低くなる程、活性化率は低下する。上記の活性化
率７０％の値は、Ｍｇについて注入エネルギー２００ｋ
ｅＶでイオン注入が行われた場合の値である。
第４図及び第５図には、注入物質Ｍｇについて、注入エ
ネルギー５０ｋｅＶで浅い注入を行った場合の活性化率
のアニール温度依存性及びアニール時間依存性をそれぞ
れ示す。両特性図から、アニール温度については７５０
℃以上で９５０℃以下の範囲がよく、アニール時間につ
いては、余り長く行うと活性化率が低下するので、１０
秒以上で３００秒以下がよい。
ネルギー５０ｋｅＶで浅い注入を行った場合の活性化率
のアニール温度依存性及びアニール時間依存性をそれぞ
れ示す。両特性図から、アニール温度については７５０
℃以上で９５０℃以下の範囲がよく、アニール時間につ
いては、余り長く行うと活性化率が低下するので、１０
秒以上で３００秒以下がよい。
なお、上述の実施例では、絶縁膜として５ｉＯＮ膜を用
いたが、これに代えてＳｉ３Ｎ４膜、ＳｉＯ膜等を用い
ることもできる。また、密封容器を形成するリング状治
具は、グラファイト製のものを用いたが、この治具部分
もシリコン単結晶で作製してもよい。
いたが、これに代えてＳｉ３Ｎ４膜、ＳｉＯ膜等を用い
ることもできる。また、密封容器を形成するリング状治
具は、グラファイト製のものを用いたが、この治具部分
もシリコン単結晶で作製してもよい。
さらに、上述の実施例では、イオン注入物質はアクセプ
タ不純物としてのＭｇについて述べたが、ドナ不純物と
してのＳｉ等についても、同様の熱処理結果が得られる
。また、化合物半導体はＧａＡｓ系に限らず、他の化合
物半導体及び混晶基板にも適用することができる。
タ不純物としてのＭｇについて述べたが、ドナ不純物と
してのＳｉ等についても、同様の熱処理結果が得られる
。また、化合物半導体はＧａＡｓ系に限らず、他の化合
物半導体及び混晶基板にも適用することができる。
［発明の効果］
以上説明したように、本発明によれば、化合物半導体を
絶縁膜で被覆した上、シリコン単結晶板で実質的に密封
した容器内で当該シリコン単結晶板を介して加熱し、所
要の熱処理を行うようにしたため、化合物半導体の表面
全体が均一に加熱され、また、絶縁膜と密封容器により
、表面からの揮発性元素の損失が二重に抑えられて、再
現性よく面内特性の均一なものを得ることができる。ま
た、装置及び工程とも容易となり、生産性を高めること
ができる。
絶縁膜で被覆した上、シリコン単結晶板で実質的に密封
した容器内で当該シリコン単結晶板を介して加熱し、所
要の熱処理を行うようにしたため、化合物半導体の表面
全体が均一に加熱され、また、絶縁膜と密封容器により
、表面からの揮発性元素の損失が二重に抑えられて、再
現性よく面内特性の均一なものを得ることができる。ま
た、装置及び工程とも容易となり、生産性を高めること
ができる。
また、化合物半導体として導電型を付与するイオン注入
が行われたものを適用したときは、上記共通の効果に加
えて、さらに高い活性化率を得ることができる。したが
って、特にこのようなイオン注入の行われた化合物半導
体に対して極めて好適な熱処理方法を提供することがで
きる。
が行われたものを適用したときは、上記共通の効果に加
えて、さらに高い活性化率を得ることができる。したが
って、特にこのようなイオン注入の行われた化合物半導
体に対して極めて好適な熱処理方法を提供することがで
きる。
第１図ないし第５図は本発明に係る化合物半導体の熱処
理方法の実施例を説明するための図で、第１図は熱処理
の容器構造を示す断面図、第２図は熱処理後の化合物半
導体基板のシート抵抗の面内分布例を示す図、第３図は
活性化率の注入エネルギー依存性の一例を示す特性図、
第４図は活性化率の熱処理温度依存性の一例を示す特性
図、第５図は活性化率の熱処理時間依存性の一例を示す
特性図である。 １：半絶縁性ＧａＡｓ基板（化合物半導体）、２：５ｉ
ＯＮ膜（絶縁膜）、 ３．５：第１、第２のＳｉ単結晶ウェーハ、４：第１、
第２のＳｉ単結晶ウェーハとともに密封容器を形成する
グラファイト治具、６：赤外線。
理方法の実施例を説明するための図で、第１図は熱処理
の容器構造を示す断面図、第２図は熱処理後の化合物半
導体基板のシート抵抗の面内分布例を示す図、第３図は
活性化率の注入エネルギー依存性の一例を示す特性図、
第４図は活性化率の熱処理温度依存性の一例を示す特性
図、第５図は活性化率の熱処理時間依存性の一例を示す
特性図である。 １：半絶縁性ＧａＡｓ基板（化合物半導体）、２：５ｉ
ＯＮ膜（絶縁膜）、 ３．５：第１、第２のＳｉ単結晶ウェーハ、４：第１、
第２のＳｉ単結晶ウェーハとともに密封容器を形成する
グラファイト治具、６：赤外線。
Claims (2)
- （１）化合物半導体を絶縁膜により被覆し、該化合物半
導体を主としてシリコン単結晶板で構成され実質的に密
封された容器に収容し、前記シリコン単結晶板を赤外線
ランプにより加熱し、加熱された前記シリコン単結晶板
により前記化合物半導体を加熱することを特徴とする化
合物半導体の熱処理方法。 - （２）前記化合物半導体は導電型を付与するイオン注入
が行われたＧａＡｓ半導体であり、該ＧａＡｓ半導体の
加熱は７５０℃以上９５０℃以下の温度に１０秒以上３
００秒以下の時間保持することを特徴とする請求項１記
載の化合物半導体の熱処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24817589A JPH03110833A (ja) | 1989-09-26 | 1989-09-26 | 化合物半導体の熱処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24817589A JPH03110833A (ja) | 1989-09-26 | 1989-09-26 | 化合物半導体の熱処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03110833A true JPH03110833A (ja) | 1991-05-10 |
Family
ID=17174326
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24817589A Pending JPH03110833A (ja) | 1989-09-26 | 1989-09-26 | 化合物半導体の熱処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03110833A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002141294A (ja) * | 2000-07-24 | 2002-05-17 | Asm America Inc | ゾーン加熱用改良加熱ランプ |
| JP2006352145A (ja) * | 2006-07-06 | 2006-12-28 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 熱処理装置およびその装置に用いられる温度検出ユニット、半導体装置の製造方法 |
-
1989
- 1989-09-26 JP JP24817589A patent/JPH03110833A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002141294A (ja) * | 2000-07-24 | 2002-05-17 | Asm America Inc | ゾーン加熱用改良加熱ランプ |
| JP2006352145A (ja) * | 2006-07-06 | 2006-12-28 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 熱処理装置およびその装置に用いられる温度検出ユニット、半導体装置の製造方法 |
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