JPH0468523A - 熱処理方法 - Google Patents
熱処理方法Info
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- JPH0468523A JPH0468523A JP18201590A JP18201590A JPH0468523A JP H0468523 A JPH0468523 A JP H0468523A JP 18201590 A JP18201590 A JP 18201590A JP 18201590 A JP18201590 A JP 18201590A JP H0468523 A JPH0468523 A JP H0468523A
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Landscapes
- Formation Of Insulating Films (AREA)
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）
本発明は例えば、ＩＩＬＶ族半導体単結晶基板にイオン
注入した後に熱処理して導電層を形成するに際し、電気
的特性の再現性に優れた導電層が得られる熱処理方法に
関する。
注入した後に熱処理して導電層を形成するに際し、電気
的特性の再現性に優れた導電層が得られる熱処理方法に
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、熱処理技術の重要性
がますます高まってきている。すなわち、ＧａＡｓＭＥ
Ｓ型ＦＥＴやペテロ接合バイポーラ・トランジスタ、ペ
テロ接合電界効果トランジスタなどの異種接合デバイス
の製造プロセスにおいて、コンタクト抵抗の低減を目的
としたイオン注入が行われており、これらのデバイスの
製造においては、均一性、再現性の優れた熱処理方法が
要求されている。現在も一般に行なわれているのは、素
子表面にアニール保護膜を堆積させて行なう保護膜アニ
ールである。保護膜をつけることの理由は、高温でのア
ニール時に結晶の表面からの構成元素の分解および構成
元素の外部拡散を防止することである。アニール保護膜
に要求される特徴としては、上に挙げた目的にかなうこ
との他に、■構成元素の、膜中への拡散に対して十分な
障壁となる、■半導体に対する密着性がよく、膜にピン
ホールやクラックが発生しない、■保護膜と半導体界面
が熱的に安定で、反応したり、膜から構成元素が半導体
中に拡散混入しない、■アニール時に半導体界面に大き
なひずみを導入しない、■アニール後の除去が容易であ
る、等が挙げられる（［半導体イオン注入技術］蒲生健
次編著産業図書１９８６年刊）。以上の観点を考慮して
、現在最も広く用いられているのがＳｉＯ２とＳｉ３Ｎ
４である。このうち、ＳｉＯを保護膜としてＧａＡｓを
アニールした場合、ＧａＡｓから８１０２中にＧａの外
部拡散がおこり結晶中にＧａ空孔が導入されるため、素
子特性の均一性が劣化する傾向があることが知られてお
り、例えばアブライドフィジックスレターズ１７巻３３
２頁１９７０年に記載されている（Ｊ、 Ｇｙｕｌａｉ
、 Ｊ、 Ｗ、 Ｍａｙｅｒ ａｎｄ １． Ｖ。
ル集積回路の開発が進むにつれて、熱処理技術の重要性
がますます高まってきている。すなわち、ＧａＡｓＭＥ
Ｓ型ＦＥＴやペテロ接合バイポーラ・トランジスタ、ペ
テロ接合電界効果トランジスタなどの異種接合デバイス
の製造プロセスにおいて、コンタクト抵抗の低減を目的
としたイオン注入が行われており、これらのデバイスの
製造においては、均一性、再現性の優れた熱処理方法が
要求されている。現在も一般に行なわれているのは、素
子表面にアニール保護膜を堆積させて行なう保護膜アニ
ールである。保護膜をつけることの理由は、高温でのア
ニール時に結晶の表面からの構成元素の分解および構成
元素の外部拡散を防止することである。アニール保護膜
に要求される特徴としては、上に挙げた目的にかなうこ
との他に、■構成元素の、膜中への拡散に対して十分な
障壁となる、■半導体に対する密着性がよく、膜にピン
ホールやクラックが発生しない、■保護膜と半導体界面
が熱的に安定で、反応したり、膜から構成元素が半導体
中に拡散混入しない、■アニール時に半導体界面に大き
なひずみを導入しない、■アニール後の除去が容易であ
る、等が挙げられる（［半導体イオン注入技術］蒲生健
次編著産業図書１９８６年刊）。以上の観点を考慮して
、現在最も広く用いられているのがＳｉＯ２とＳｉ３Ｎ
４である。このうち、ＳｉＯを保護膜としてＧａＡｓを
アニールした場合、ＧａＡｓから８１０２中にＧａの外
部拡散がおこり結晶中にＧａ空孔が導入されるため、素
子特性の均一性が劣化する傾向があることが知られてお
り、例えばアブライドフィジックスレターズ１７巻３３
２頁１９７０年に記載されている（Ｊ、 Ｇｙｕｌａｉ
、 Ｊ、 Ｗ、 Ｍａｙｅｒ ａｎｄ １． Ｖ。
Ｍｉｃｈｅｌｌ： Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 Ｌｅｔｔ
、 １７（１９７０）３３２）。一方、Ｓｉ３Ｎ４を用
いた場合は、このような問題は発生せず、均一な素子特
性が得られる。このようにＳｉ３Ｎ４はＳｉＯと比べて
Ｇａ拡散に対する抑止効果が高く、ＧａＡｓを熱処理す
る時の保護膜として優れている。
、 １７（１９７０）３３２）。一方、Ｓｉ３Ｎ４を用
いた場合は、このような問題は発生せず、均一な素子特
性が得られる。このようにＳｉ３Ｎ４はＳｉＯと比べて
Ｇａ拡散に対する抑止効果が高く、ＧａＡｓを熱処理す
る時の保護膜として優れている。
（発明が解決しようとする課題）
しかし、Ｓｉ３Ｎ４を保護膜として用いて場合、アニー
ル時に膜と結晶の間に１０９ｄｙｎ／Ｃｍ程度におよぶ
大きな応力が発生し、膜の剥離やクラックが発生しやす
い傾向があることが知られている。また、このような応
力は注入不純物の拡散や基板結晶中の不純物の再分布を
助長したりすることも知られている。応力発生の原因は
、５１３Ｎ４の熱膨張係数がＧａＡｓと異なることによ
る。通常Ｓｉ３Ｎ４はプラズマＣＶＤ法等により４００
°Ｃ付近で成長させるのに対し熱処理は通常８００°Ｃ
以上の高温で行なわれる。この温度差による熱膨張率が
ＱａＡｓとＳｉ３Ｎ４とで大きく異なるため、上記のよ
うに応力が発生すると考えられる。一方、ＳｉＯに関し
ては、応力発生による問題の発生は報告されていない。
ル時に膜と結晶の間に１０９ｄｙｎ／Ｃｍ程度におよぶ
大きな応力が発生し、膜の剥離やクラックが発生しやす
い傾向があることが知られている。また、このような応
力は注入不純物の拡散や基板結晶中の不純物の再分布を
助長したりすることも知られている。応力発生の原因は
、５１３Ｎ４の熱膨張係数がＧａＡｓと異なることによ
る。通常Ｓｉ３Ｎ４はプラズマＣＶＤ法等により４００
°Ｃ付近で成長させるのに対し熱処理は通常８００°Ｃ
以上の高温で行なわれる。この温度差による熱膨張率が
ＱａＡｓとＳｉ３Ｎ４とで大きく異なるため、上記のよ
うに応力が発生すると考えられる。一方、ＳｉＯに関し
ては、応力発生による問題の発生は報告されていない。
このことは、高温でのＳｉＯの熱膨張係数がＧａＡｓの
それに近いことを示している。
それに近いことを示している。
本発明は以上述べたような保護膜熱処理方法に関する従
来の問題点を解決するためになされたものであり、熱膨
張係数の違いによりアニール時に半導体結晶と保護膜の
間に発生する応力を緩和し、膜の剥離、クラックの発生
、注入不純物の拡散や基板結晶中の不純物の再分布の助
長といった問題点を解決し、均一性、再現性の優れたイ
オン注入活性層を形成しうる熱処理方法を提供するもの
である。
来の問題点を解決するためになされたものであり、熱膨
張係数の違いによりアニール時に半導体結晶と保護膜の
間に発生する応力を緩和し、膜の剥離、クラックの発生
、注入不純物の拡散や基板結晶中の不純物の再分布の助
長といった問題点を解決し、均一性、再現性の優れたイ
オン注入活性層を形成しうる熱処理方法を提供するもの
である。
（課題を解決するための手段）
本発明の熱処理方法は、イオン注入したＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体基板を熱処理するにあたり、Ｓｉ３Ｎ４膜の
上に５１３Ｎ４から８１０２までなめらかに変化する組
成を持ったＳｉＮグレーデッド層があり、最上部にｙ ８１０２層が堆積された構造の保護膜を用いることを特
徴とする。
合物半導体基板を熱処理するにあたり、Ｓｉ３Ｎ４膜の
上に５１３Ｎ４から８１０２までなめらかに変化する組
成を持ったＳｉＮグレーデッド層があり、最上部にｙ ８１０２層が堆積された構造の保護膜を用いることを特
徴とする。
（作用）
本発明の熱処理方法は、従来の５１３Ｎ４を用いた場合
の問題点であった、熱膨張係数の違いによりアニール時
に半導体結晶と保護膜の間に発生する応力を緩和し、膜
の剥離、クラックの発生、注入不純物の拡散や基板結晶
中の不純物の再分布の助長等を解決し、均一性、再現性
の優れたイオン注入活性層を形成しうる熱処理方法を提
供するものである。上記の構造のアニール保護膜を用い
てイオン注入ＧａＡｓ基板を熱処理することにより、従
来の５１３Ｎ４を用いた場合の問題点であった膜の剥離
、クラックの発生、注入不純物の拡散や基板結晶中の不
純物の再分布の助長等を防ぎ、均一性に優れた素子特性
が得られた実験事実に基づくものである。上記の構造の
アニール保護膜を用いてイオン注入ＧａＡｓ基板を熱処
理することにより熱処理中の膜の剥離、クラックの発生
、注入不純物の拡散や基板結晶中の不純物の再分布の助
長等を抑制できる理由としては、Ｓｉ３Ｎ４と比べて熱
膨張係数がＧａＡｓのそれに近いＳｉＯ２をＳｉ３Ｎ４
の上に重ねた構造のアニール保護膜を用いることにより
、ＧａＡｓと保護膜との熱膨張係数の違いによる界面で
の応力の発生が緩和されることによるものと考えられる
。
の問題点であった、熱膨張係数の違いによりアニール時
に半導体結晶と保護膜の間に発生する応力を緩和し、膜
の剥離、クラックの発生、注入不純物の拡散や基板結晶
中の不純物の再分布の助長等を解決し、均一性、再現性
の優れたイオン注入活性層を形成しうる熱処理方法を提
供するものである。上記の構造のアニール保護膜を用い
てイオン注入ＧａＡｓ基板を熱処理することにより、従
来の５１３Ｎ４を用いた場合の問題点であった膜の剥離
、クラックの発生、注入不純物の拡散や基板結晶中の不
純物の再分布の助長等を防ぎ、均一性に優れた素子特性
が得られた実験事実に基づくものである。上記の構造の
アニール保護膜を用いてイオン注入ＧａＡｓ基板を熱処
理することにより熱処理中の膜の剥離、クラックの発生
、注入不純物の拡散や基板結晶中の不純物の再分布の助
長等を抑制できる理由としては、Ｓｉ３Ｎ４と比べて熱
膨張係数がＧａＡｓのそれに近いＳｉＯ２をＳｉ３Ｎ４
の上に重ねた構造のアニール保護膜を用いることにより
、ＧａＡｓと保護膜との熱膨張係数の違いによる界面で
の応力の発生が緩和されることによるものと考えられる
。
（実施例）
以下に本発明の実施例について詳細に説明する。
第１図は、本発明のアニール保護膜の構造を示す図であ
る。ＧａＡｓ基板１上に形成されたＳｉ３Ｎ４膜層２（
厚さ４００オングストローム）の上に、ＳｉＮグレーｙ トッド層３（１０００オングストローム）があり、最上
部に８１０２層４（３０００オングストローム）が堆積
されている。
る。ＧａＡｓ基板１上に形成されたＳｉ３Ｎ４膜層２（
厚さ４００オングストローム）の上に、ＳｉＮグレーｙ トッド層３（１０００オングストローム）があり、最上
部に８１０２層４（３０００オングストローム）が堆積
されている。
以上に示した構造の膜をアニール保護膜に用いて、次の
ような実験を行った。面方位＜１００＞ＬＥＣ（Ｌｉｑ
ｕｉｄ Ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｅｄ Ｃｚｏｃｈａｒａ
ｌｓｋｉ）法アンドープ半絶縁性ＧａＡｓ基板１に注入
エネルギー１００ＫｅＶでＳｉ＋をＬＸ １０１３ｃｍ
−２室温で注入しイオン注入層５を形成した後、第１図
に示した構造のアニール保護膜を用いて９００°Ｃで１
０秒間処理した。この結果得られた活性層シート抵抗の
ばらつきはσＲｓ＝５Ω／口でありＳｉ３Ｎ４を保護膜
に用いた場合のばらつきσＲｓ＝１５Ω／口と比べて大
幅に改善されている。
ような実験を行った。面方位＜１００＞ＬＥＣ（Ｌｉｑ
ｕｉｄ Ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｅｄ Ｃｚｏｃｈａｒａ
ｌｓｋｉ）法アンドープ半絶縁性ＧａＡｓ基板１に注入
エネルギー１００ＫｅＶでＳｉ＋をＬＸ １０１３ｃｍ
−２室温で注入しイオン注入層５を形成した後、第１図
に示した構造のアニール保護膜を用いて９００°Ｃで１
０秒間処理した。この結果得られた活性層シート抵抗の
ばらつきはσＲｓ＝５Ω／口でありＳｉ３Ｎ４を保護膜
に用いた場合のばらつきσＲｓ＝１５Ω／口と比べて大
幅に改善されている。
本発明の方法は、任意の膜の厚さの組合せが選択できる
。また、上に述べたイオン注入条件のみでなく、他の注
入条件に対して有効であり、アニール条件についても同
様である。さらに本発明の方法は、ＧａＡｓの他にも、
熱処理を必要とし、高温での熱膨張係数がＳｉＯと近い
値を有するあらゆる種類の物質に対して適用することが
できる。
。また、上に述べたイオン注入条件のみでなく、他の注
入条件に対して有効であり、アニール条件についても同
様である。さらに本発明の方法は、ＧａＡｓの他にも、
熱処理を必要とし、高温での熱膨張係数がＳｉＯと近い
値を有するあらゆる種類の物質に対して適用することが
できる。
以上のことから、本発明の方法を用いることにより、熱
処理されたイオン注入活性層の電気的均一性が大幅に向
上することが確認された。
処理されたイオン注入活性層の電気的均一性が大幅に向
上することが確認された。
（発明の効果）
以上説明したように、本発明の方法によれば、例えばＩ
ＩＩ ＋ Ｖ族化合物半導体の熱処理により得られた基
板面内の均一性を従来よりも大幅に向上させることが出
来、従って高速集積回路の歩留りを大幅に改善すること
が出来る。
ＩＩ ＋ Ｖ族化合物半導体の熱処理により得られた基
板面内の均一性を従来よりも大幅に向上させることが出
来、従って高速集積回路の歩留りを大幅に改善すること
が出来る。
第１図は本発明の一実施例を概略的に示す構造図である
。 １−ＧａＡｓ基板、２・・・Ｓｉ３Ｎ４層、３・・・Ｓ
ｉＸＮ、グレーデッド層、４・・・８１０２層、５・・
・イオン注入層
。 １−ＧａＡｓ基板、２・・・Ｓｉ３Ｎ４層、３・・・Ｓ
ｉＸＮ、グレーデッド層、４・・・８１０２層、５・・
・イオン注入層
Claims (1)
- 半導体の熱処理工程において、Ｓｉ＿３Ｎ＿４膜の上
にＳｉ＿３Ｎ＿４からＳｉＯ＿２までなめらかに変化す
る組成を持ったＳｉＯ＿ｘＮ＿ｙグレーデッド層があり
、最上部にＳｉＯ＿２層が堆積された構造の保護膜を用
いることを特徴とする熱処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18201590A JPH0468523A (ja) | 1990-07-10 | 1990-07-10 | 熱処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18201590A JPH0468523A (ja) | 1990-07-10 | 1990-07-10 | 熱処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0468523A true JPH0468523A (ja) | 1992-03-04 |
Family
ID=16110846
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18201590A Pending JPH0468523A (ja) | 1990-07-10 | 1990-07-10 | 熱処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0468523A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7052918B2 (en) | 1999-10-19 | 2006-05-30 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Multi-layer film for thin film structure, capacitor using the same and fabrication method thereof |
-
1990
- 1990-07-10 JP JP18201590A patent/JPH0468523A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7052918B2 (en) | 1999-10-19 | 2006-05-30 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Multi-layer film for thin film structure, capacitor using the same and fabrication method thereof |
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