JPH05326530A

JPH05326530A - 化合物半導体基板の熱処理方法

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Publication number: JPH05326530A
Application number: JP4175689A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Fukuyama; 恵一福山
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1992-03-17
Filing date: 1992-07-02
Publication date: 1993-12-10
Anticipated expiration: 2016-04-23
Also published as: JP3157911B2

Abstract

(57)【要約】【目的】化合物半導体基板のキャップレスアニールに
おいて、化合物半導体基板中の蒸気圧の高い構成元素の
外部拡散を抑制し、かつ、長期にわたりその再現性を制
御する簡単なプロセスを提供すること。【構成】ハロゲンランプ１５よりも蒸気圧の高い構成
元素の化合物であるガス１８の導入口１７側に紫外光源
１６を設けることにより、ガス１８が化合物半導体基板
１１上に到達する以前にガス１８を光分解して、蒸気圧
の高い構成元素の圧を得る。それにより、蒸気圧の高い
構成元素の圧下でランプアニールを行うことができる。【効果】熱処理中に生じていた蒸気圧の高い構成元素
の外部拡散が抑制され、活性層の電気的特性及び均一性
が改善される、簡単で、しかも量産性にも優れた方法を
得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は化合物半導体基板の熱処
理方法およびその熱処理装置であって、特にランプを用
いた短時間アニール法に係る。

【０００２】

【従来の技術】近年、Ｓｉに代わる半導体として注目を
集めているＧａＡｓやＩｎＰなどの化合物半導体を用い
た集積回路（特に、ＧａＡｓ集積回路）は、その優れた
特性により高集積化と高性能化が進められている。

【０００３】上記化合物半導体を半絶縁性基板として、
電界効果トランジスタなどを作成する場合には、イオン
注入法や不純物熱拡散法を用いて、半導体基板に不純物
原子を添加することにより、該基板の表面に充分なキャ
リア移動度を有する活性層を形成し、その後、イオン注
入によって非晶質化した半導体結晶の結晶性を回復し、
かつ注入された不純物原子を活性化するために、該基板
を熱処理する。

【０００４】しかし、化合物半導体基板では、熱処理に
より構成元素の熱解離や注入された不純物原子の外部拡
散が生じるため、基板の表面領域でキャリア数の増減、
キャリア濃度プロファイルの異常な広がりなどが生じる
などの問題がある。

【０００５】そこで、前記問題を解決すべく、種々の熱
処理法(＝アニール法）が提案されている。例えば、電
気炉によるキャップアニールや、蒸気圧の高い構成元素
の圧下でアニールを行うキャップレスアニールが行われ
ている。しかし、キャップアニールによる熱処理では、
用いる保護膜の種類、膜質及び膜厚などが不純物濃度プ
ロファイルに大きな影響を与えることや、キャップレス
アニールでも、比較的長時間（通常、数十分間）を要す
る電気炉アニールでは、不純物原子の熱拡散は避けられ
ないなどの問題があった。

【０００６】その後、電気炉アニールに代わるアニ−ル
法として、ハロゲンランプ、キセノンランプなどを熱源
に用いたランプアニールや、レーザー、電子ビームなど
を用いたビームアニールなどの短時間アニール技術が盛
んに開発されてきている。特に、ランプアニール（Ｒａ
ｐｉｄＴｈｅｒｍａｌＡｎｎｅａｌ）は、熱源とし
てハロゲンランプやキセノンランプを用いるため処理が
簡便であり、しかも高温の熱処理を短時間に行うことが
でき、化合物半導体の熱処理方法として注目されてい
る。

【０００７】また、本発明者らは上記問題を解決するた
めに、特開平２−２９１１１９に示すごとく、Ｓｉイオ
ンを注入した化合物半導体（例えば、ＧａＡｓ）基板上
に、化合物半導体基板を構成する蒸気圧の高い元素（例
えば、Ａｓ）がイオン注入されたＳｉ基板を、該Ｓｉ基
板のイオン注入面と該化合物半導体基板のイオン注入面
とが対向するように載置した状態で、短時間でアニール
することを特徴とする方法を提案した。

【０００８】さらには、電気炉アニールの場合と同様
に、蒸気圧の高い構成元素、例えばＧａＡｓ基板におけ
るＡｓの外部拡散を抑制するために、ＡｓＨ₃ を用いて
該基板にＡｓ圧を印加する方法が提案されている（Ｊ．
Ｋａｓａｈａｒａ eｔ.ａｌ.，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．，Ｖｏｌ．５０．Ｎｏ１２，ｐ．８２２９，（１９
７９）)。例えば、図４に示すように、Ｓｉサセプタ４
３上にＧａＡｓ基板４１を載置し、該基板上にＡｓＨ₃
ガス４８を流しながら、石英板４４を介してハロゲンラ
ンプ４５の赤外光（波長０．４〜４．０μｍ）を照射す
ることによりアニールを行う。この場合、まずＧａＡｓ
基板４１が赤外光を吸収して加熱され、その熱でＡｓＨ
₃ が熱分解することにより、ＧａＡｓ基板４１にＡｓ圧
が印加される方法である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記の化合物半導体基
板を構成する蒸気圧の高い元素（例えば、Ａｓ）が、イ
オン注入されたＳｉ基板を用いる方法によれば、基板面
内における不純物濃度プロファイルを均一に制御するこ
とは可能となる。しかし、イオン注入された化合物半導
体基板とは別に、蒸気圧の高い構成元素がイオン注入さ
れたＳｉ基板を用意しなければならず、しかも該Ｓｉ基
板は何回でも使用することはできないために、プロセス
の煩雑化を招いてしまうなどの問題がある。

【００１０】また、上記ＡｓＨ₃ を用いて該基板にＡｓ
圧を印加する方法によれば、ＡｓＨ₃ の温度上昇よりＧ
ａＡｓ基板の方が先に温度上昇するため、通常の処理時
間（数秒間）ではＡｓＨ₃ が充分に熱分解されず、Ａｓ
圧が上昇する前にＧａＡｓ基板の熱処理が終了してしま
うことがある。逆に、ＡｓＨ₃ が充分に熱分解されるま
で熱処理を長時間にわたって行うと、石英板がハロゲン
ランプの赤外光を吸収しないため加熱されず、温度の低
い石英板にＡｓが付着する。その結果、ＧａＡｓ基板に
は赤外光が均一に照射されず、基板面内における不純物
濃度プロファイルを再現性よく均一に制御することがで
きない。

【００１１】本発明は上記の問題点を解決するものであ
り、その目的とするところは、簡単で、しかも量産性に
優れたプロセスにより、構成元素の熱解離や注入不純物
原子の外部拡散を均一に、しかも再現性よく制御するこ
とが可能な化合物半導体基板の熱処理方法およびその熱
処理装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
上記の目的を達成するために、イオン注入された化合物
半導体基板を熱処理する方法において、前記化合物半導
体基板を構成する元素のうち、蒸気圧の高い元素の化合
物ガスを紫外光によって分解し、得られる前記構成元素
の圧下で、熱処理することを特徴とする。

【００１３】請求項２に係る化合物半導体基板の熱処理
装置は、イオン注入された化合物半導体基板を構成する
元素のうち蒸気圧の高い元素の化合物ガスを導入する熱
処理室と、該熱処理室内に紫外光源を上流側に、赤外光
源と下流側に配置し、前記赤外光源下にイオン注入され
た化合物半導体基板を配置するためのサセプタを備える
ことを特徴とする。

【００１４】請求項３に係る化合物半導体基板の熱処理
装置は、イオン注入された化合物半導体基板を構成する
元素のうち蒸気圧の高い元素の化合物ガスを導入する熱
処理室と、該熱処理室内に紫外光源と赤外光源とを上下
に相対して配置し、かつ前記紫外光源と前記赤外光源と
の間に、紫外光を透過しない仕切り板を配置し、分離さ
れた熱処理室内の前記紫外光源に近い側に、イオン注入
された化合物半導体基板を配置することを特徴とする。
この際、該仕切り板はサセプタとしても作用し、該基板
は該仕切り板上に載置される。

【００１５】請求項４に係る発明は、前記仕切り板が、
金蒸着の石英板であることを特徴とする。

【００１６】請求項５に係る発明は、上記目的を達成す
るために、イオン注入された化合物半導体基板を熱処理
する方法において、マイクロ波放電管などの放電により
生成されたプラズマを用いて、蒸気圧の高い元素の化合
物ガスを解離することにより得られる前記構成元素の圧
下で、熱処理することを特徴とする。

【００１７】請求項６に係る化合物半導体基板の熱処理
装置は、マイクロ波放電管などによりプラズマを生成す
る装置と、イオン注入された化合物半導体基板を構成す
る元素のうち、前記蒸気圧の高い構成元素の化合物ガス
をプラズマに混入する装置と、前記装置を化合物ガスの
上流側にして連結した熱処理室と、該熱処理室の赤外光
源下にイオン注入された化合物半導体基板を配置するた
めのサセプタを備えることを特徴とする。

【００１８】本発明の熱処理方法は、電気炉を用いた熱
アニールやハロゲンランプまたはキセノンランプを用い
たランプアニールなどに適用することができる。なかで
も、処理が簡便であり、高温の熱処理を短時間に行える
ランプアニールが好ましい。本発明の方法で熱処理し得
る化合物半導体基板としては、例えば、ＧａＡｓ基板や
ＩｎＰ基板などのIIIーＶ族化合物半導体基板が挙げら
れる。一般に、IIIーＶ族化合物半導体基板において
は、Ｖ族元素の蒸気圧の方がIII族元素の蒸気圧よりも
高いため、例えばＧａＡｓ基板を熱処理する場合にはＡ
ｓ圧下で、ＩｎＰ基板を熱処理する場合にはＰ圧下で熱
処理を行う。他の化合物半導体基板を熱処理する場合に
も、一般的には、基板の構成元素のうち、蒸気圧が高
く、熱処理の間に熱解離しやすい元素の圧下で熱処理を
行う。

【００１９】

【作用】一般に、化学結合は、その結合エネルギーより
も大きなエネルギーの光、その多くは紫外光により結合
が切断され、原子に解離する。例えば、Ａｓ−Ｈ結合は
波長２００ｎｍ付近の光により切断されるため、ＡｓＨ
₃ を光分解すれば解離Ａｓが得られる。Ａｓ−Ａｓ結
合、Ａｓ−ハロゲン結合、例えば、Ａｓ−Ｆ、Ａｓ−Ｃ
ｌ、あるいはＡｓ−有機系官能基結合、例えば、Ａｓ−
ＣＨ₃ 、Ａｓ−Ｃ₂Ｈ₅ 、Ａｓ−Ｃ₆ Ｈ₅ 、なども紫外
光により結合が切断されるため、Ａｓ化合物、例えばＡ
ｓ₂ 、ＡｓＦ₃ 、ＡｓＣｌ₃ 、Ａｓ（ＣＨ₃ ）₃ 、Ａｓ
（Ｃ₂ Ｈ₅ ）₃ 、Ａｓ（Ｃ₆ Ｈ₅ ）₃ などを光分解して
も解離Ａｓが得られる。また、Ｐ−Ｈ結合、Ｐ−Ｐ結
合、Ｐ−ハロゲン結合、例えばＰ−Ｆ、Ｐ−Ｃｌ、ある
いはＰ−有機系官能基結合、例えば、Ｐ−ＣＨ₃ 、Ｐ−
Ｃ₂ Ｈ₅ 、Ｐ−Ｃ₆ Ｈ₅ 、なども紫外光により結合が切
断されるため、Ｐ化合物、例えばＰＨ₃ 、Ｐ₂ 、Ｐ₄ ，
ＰＦ₃ 、Ｐ（ＣＨ₃ ）₃ 、Ｐ（Ｃ₂ Ｈ₅ ）₃ 、Ｐ（Ｃ₆
Ｈ₅ ）₃ などを光分解すると、解離Ｐが得られる。

【００２０】したがって、ＧａＡｓ基板のキャップレス
アニールを行う場合、例えば、請求項２に記載の熱処理
装置によれば、熱処理室に導入するＡｓ化合物ガス、例
えばＡｓＨ₃ を、該ＡｓＨ₃ が該ＧａＡｓ基板上に到達
する前に、紫外光源、例えば低圧水銀ランプから発せら
れる紫外光で分解し、ランプアニールなどの数秒間の熱
処理を行うことにより、該ＧａＡｓ基板の表面には充分
なＡｓ圧が印加される。あるいは、ＩｎＰ基板のキャッ
プレスアニールを行う場合、熱処理室に導入するＰ化合
物ガス、例えばＰＨ₃ を、該ＰＨ₃ がＩｎＰ基板上に到
達する前に、紫外光源、例えば低圧水銀ランプから発せ
られる紫外光で分解すれば、ランプアニールなどの数秒
間の熱処理でも、該ＩｎＰ基板の表面には充分なＰ圧が
印加される。紫外光の照射を熱処理時のみに限定すれ
ば、ランプアニールなどの数秒間の熱処理の場合、熱処
理時を除いてはＡｓ圧もしくはＰ圧が印加されないた
め、熱処理装置の熱処理室内を汚染する度合いは小さ
い。

【００２１】さらに、請求項４に記載の熱処理装置によ
れば、紫外光源と赤外光源とを相対するように設置し、
前記紫外光源と前記赤外光源の間に、紫外光を透過しな
い仕切り、例えば金を蒸着した石英板を設け、例えば、
紫外光源側に該ＧａＡｓ基板もしくは該ＩｎＰ基板を配
置すれば、何回もの熱処理プロセスを繰り返し行って
も、熱処理装置の赤外光源側の熱処理室は汚染されず、
かつ、前記基板に十分なＡｓ圧あるいはＰ圧が印加され
る。

【００２２】さらに、気体は直流又は交流電圧が印加さ
れると放電を起こし、プラズマが生成する。すなわち、
気体分子は解離し、イオンやラジカルが生成する。例え
ば、Ａｒのマイクロ波放電により、ＡｒイオンやＡｒラ
ジカルが生成し、ＡｓＨ₃ のマイクロ波放電では、Ａｓ
ラジカルやＡｓイオンが生成する。また、プラズマ中に
導入された気体分子も解離をおこす。

【００２３】したがって、例えば、ＧａＡｓ基板のキャ
ップレスアニールを行う場合、熱処理室に導入するＡｓ
化合物ガス、例えばＡｓＨ₃ を、該ＡｓＨ₃ が該ＧａＡ
ｓ基板上に到達する前に、放電ガス、例えばＡｒのマイ
クロ波放電より生成したプラズマ中に導入すれば、Ａｓ
Ｈ₃ が解離しＡｓが生成するため、ランプアニールなど
の数秒間の熱処理でも、該ＧａＡｓ基板の表面には充分
なＡｓ圧が印加される。あるいは、ＩｎＰ基板のキャ
ップレスアニールを行う場合、熱処理室に導入するＰ化
合物ガス、例えばＰＨ₃ を、該ＰＨ₃ が該ＩｎＰ基板上
に到達する前に、放電ガス、例えばＡｒのマイクロ波放
電より生成したプラズマ中に導入すれば、ＰＨ₃ が解離
しＰが生成するため、ランプアニールなどの数秒間の熱
処理でも、該ＩｎＰ基板の表面には充分なＰ圧が印加さ
れる。

【００２４】ＡｓＨ₃ あるいはＰＨ₃ の導入を熱処理時
のみに限定すれば、ランプアニールなどの数秒間の熱処
理の場合、熱処理時を除いてはＡｓ圧、あるいは、Ｐ圧
が印加されないため、熱処理装置の熱処理室内を汚染す
ることはない。

【００２５】

【実施例】図１は、実施例１の化合物半導体の熱処理方
法を説明するための熱処理装置の断面図である。図１を
用いて、本発明の第１の実施例のランプアニールによる
半導体基板の熱処理装置の構成およびその熱処理方法に
ついて説明する。

【００２６】ここで、図１中、１は熱処理室、１１はＧ
ａＡｓ基板、１２は² ⁸ Ｓｉ⁺ がイオン注入されたＧａ
Ａｓ基板表面、１３はＳｉサセプタ、１４は石英板、１
５はハロゲンランプ、１６は低圧水銀ランプ、１７はガ
ス導入口、１８はＡｓＨ₃ ガスの流れを示しており、１
９はＡｓＨ₃ が光分解されて生じたＡｓの流れを示して
おり、２０はＡｓＨ₃ が光分解されて生じたＡｓ以外の
解離成分の流れを示している。

【００２７】ＧａＡｓ基板１１には² ⁸ Ｓｉ⁺ をイオン
注入する。本実施例では５０ｋｅＶ、４×１０¹ ² ｃｍ
^- ² のイオン注入を行った。次に、熱処理室１内のＳｉ
サセプタ１３の上で、² ⁸ Ｓｉ⁺ をイオン注入した表面
１２を上向きにして、ハロゲンランプ１５の下部にＧａ
Ａｓ基板１１を置き、ランプアニールを行う。熱処理の
際には、熱処理室１内上部のハロゲンランプ１５からの
赤外光が、石英板１４を介して² ⁸ Ｓｉ⁺ をイオン注入
した表面１２に照射される。

【００２８】また、熱処理室内には内圧が２．０Ｔｏｒ
ｒになるようにＡｓＨ₃ ガス１８が導入されており、熱
処理の際には、ＡｓＨ₃ ガス１８がＧａＡｓ基板１１上
に到達する前に、ハロゲンランプ１５よりもＡｓＨ₃ ガ
ス導入口１７側に設けられた低圧水銀ランプ１６からの
紫外光により、Ａｓ１９とＡｓ以外の解離成分２０に分
解するため、ＧａＡｓ基板１１にはＡｓ圧が印加され
る。ランプアニールの条件は、本実施例では加熱速度１
０°Ｃ／ｓｅｃ、アニール温度８５０°Ｃ、アニール時
間１０ｓｅｃとした。

【００２９】このようにして熱処理されたＧａＡｓ基板
１１の表面を光学顕微鏡を用いて観察したところ、従来
の方法でキャップレスアニールしたＧａＡｓ基板に比べ
て、表面に現れるピットの数が減少していた。すなわ
ち、Ａｓの外部拡散が抑制された。また、ＧａＡｓのシ
ート抵抗は従来法のそれよりも低下し、かつ基板面内で
の均一性も向上した。

【００３０】図２は、実施例２の化合物半導体の熱処理
方法を説明するための熱処理装置の断面図である。図２
を用いて、本発明の第２の実施例のランプアニールによ
る半導体基板の熱処理方法およびその熱処理装置の構成
について説明する。

【００３１】ここで、図２中、２は熱処理室、２１はＧ
ａＡｓ基板、２２は² ⁸ Ｓｉ⁺ がイオン注入されたＧａ
Ａｓ基板表面、２３は石英サセプタ、２０１は金薄膜、
２４と２４ａは石英板、２５はハロゲンランプ、２６は
低圧水銀ランプ、２７はガス導入口、２８はＡｓＨ₃ ガ
スの流れを示しており、２９はＡｓＨ₃ が光分解されて
生じたＡｓの流れを示しており、３０はＡｓＨ₃ が光分
解されて生じたＡｓ以外の解離成分の流れを示してい
る。

【００３２】ＧａＡｓ基板２１に² ⁸ Ｓｉ⁺ をイオン注
入する。本実施例のイオン注入条件は実施例１と同じと
する。次に、熱処理室２内部に設置された仕切り板とし
ても作用する石英サセプタ２３の上に、² ⁸ Ｓｉ⁺ をイ
オン注入した表面２２を上向きにしてＧａＡｓ基板２１
を置き、ランプアニールを行う。熱処理の際には、熱処
理室２内下部のハロゲンランプ２５からの赤外光が、石
英板２４ａを介して² ⁸ Ｓｉ⁺ をイオン注入した表面２
２に照射される。また、石英サセプタ２３で分離された
熱処理室２内の上部には、内圧が２．０Ｔｏｒｒになる
ようにＡｓＨ₃ガス２８が導入されており、石英サセプ
タ２３と低圧水銀ランプ２６間の空間領域に導入された
ＡｓＨ₃ ガス２８が、低圧水銀ランプ２６からの紫外光
によりＡｓ２９とＡｓ以外の解離成分３０に分解するた
め、熱処理の際にはＧａＡｓ基板２１にはＡｓ圧が印加
される。

【００３３】ここで、石英サセプタ２３には、その低圧
水銀ランプ２６側のＧａＡｓ基板が配置される部分を除
いて、金の膜２０１が１μｍ蒸着してあるため、低圧水
銀ランプ２６からの紫外光は金の膜を透過できず、石英
サセプタ２３とハロゲンランプ２５の間に紫外光は到達
しない。そのため、石英サセプタ２３とハロゲンランプ
２５との間の熱処理室２内の下部に導入されたＡｓＨ₃
ガス２８は分解せず、ハロゲンランプ側の石英板２４ａ
と石英サセプタ２３はＡｓにさらされない。ランプアニ
ールの条件は、実施例１と同じとした。

【００３４】このようにして熱処理されたＧａＡｓ基板
２１の表面を光学顕微鏡を用いて観察したところ、従来
の方法でキャップレスアニールしたＧａＡｓ基板に比べ
て、表面に現れるピットの数が減少していた。すなわ
ち、Ａｓの外部拡散が抑制された。また、ＧａＡｓのシ
ート抵抗は従来法のそれよりも低下し、かつ基板面内で
の均一性も向上した。

【００３５】実施例１の熱処理方法およびその装置によ
れば、短時間とはいえ、石英板が蒸気圧の高い構成元
素、例えばＡｓにさらされるため、長時間使用した石英
板１４には蒸気圧の高い構成元素が付着する。その結
果、基板面内における不純物濃度プロファイルにおい
て、長期的に見れば再現性、均一性が低下してゆく問題
点がある。

【００３６】しかし、実施例２の熱処理方法およびその
装置によれば、特に、ハロゲンランプ側の石英板２４ａ
の汚染の度合いが、従来法や実施例１による場合に比べ
て小さくなり、長期的に見ても基板面内での不純物濃度
プロファイルの再現性、均一性が得られる利点がある。

【００３７】上記実施例では紫外光源として、低圧水銀
ランプを用いたが、その他の紫外光源として、例えばＡ
ｒＦエキシマレーザー、重水素ランプなどを用いてもよ
い図３は、実施例３の化合物半導体の熱処理方法を説明
するための熱処理装置の断面図である。図３を用いて、
本発明の第３の実施例のランプアニールによる半導体基
板の熱処理方法およびその熱処理装置の構成について説
明する。

【００３８】ここで、図３中、３は熱処理室、３１はＧ
ａＡｓ基板、３２は² ⁸ Ｓｉ⁺ がイオン注入されたＧａ
Ａｓ基板表面、３３はＳｉサセプタ、３４は石英板、３
５はハロゲンランプ、３０１はマイクロ波導波管、３０
２はマイクロ波電源、３０３は内側管、３０４は外側放
電管、３８はＡｓＨ₃ ガスの流れを示しており、３９は
マイクロ波プラズマによりＡｓＨ₃ が解離して生じたＡ
ｓの流れを示しており、４０はマイクロ波プラズマによ
りＡｓＨ₃ が解離して生じたＡｓ以外の解離成分の流れ
を示しており、３０５はＡｒガスの流れを示している。

【００３９】外側放電管３０４に導入されたＡｒガス３
０５には、マイクロ波導波管３０１によりマイクロ波電
力８０Ｗでマイクロ波が印加されるため、外側放電管３
０４内にプラズマが生成する。また、内側管３０３に導
入されたＡｓＨ₃ ガス３９は、内側管３０３の熱処理室
側開口部でＡｒプラズマに混入し、Ａｓ３９とＡｓ以外
の解離成分４０に分解されて熱処理室に導入される。Ａ
ｒガス３０５及びＡｓＨ₃ ガス３８は、外側放電管３０
４及び内側管３０３内圧が５×１０^- ⁴ Ｔｏｒｒになる
ように導入した。

【００４０】ＧａＡｓ基板３１には² ⁸ Ｓｉ⁺ をイオン
注入する。本実施例のイオン注入条件は実施例１と同じ
とする。次に、熱処理室３内のサセプタ３３の上に² ⁸
Ｓｉ⁺ をイオン注入した表面３２を上向きにして、Ｇａ
Ａｓ基板３１を置き、ハロゲンランプ３５からの赤外光
が石英板３４を介して、² ⁸ Ｓｉ⁺ をイオン注入した表
面３２に照射されることにより、熱処理を行う。また、
熱処理室内にはマイクロ波プラズマにより解離したＡｓ
３９が導入されており、熱処理の際には、ＧａＡｓ基板
３１にＡｓ圧が印加される。ランプアニールの条件は、
実施例１と同じとした。

【００４１】このようにして熱処理されたＧａＡｓ基板
３１の基板表面を光学顕微鏡を用いて観察したところ、
従来の方法でキャップレスアニールしたＧａＡｓ基板に
比べ、表面に現れるピットの数が減少していた。すなわ
ち、Ａｓの外部拡散が抑制された。また、ＧａＡｓのシ
ート抵抗は、従来法のそれよりも低下し、かつ、基板面
内での均一性も向上した。

【００４２】上記３つの実施例では、Ａｓ圧を印加する
ためにＡｓＨ₃ ガスを用いたが、他のＡｓ化合物、例え
ばＡｓ₂ 、ＡｓＦ₃ 、ＡｓＣｌ₃ 、Ａｓ（ＣＨ₃ ）₃ 、
Ａｓ（Ｃ₂ Ｈ₅ ）₃ 、Ａｓ（Ｃ₆ Ｈ₅ ）₃ などを用いて
もよい。

【００４３】更に、上記実施例では化合物半導体基板と
して、ＧａＡｓ基板を用いたが、その他の化合物半導体
基板、例えばＩｎＰなどにも本発明は有効である。ただ
し、ＩｎＰ基板の場合にはＰＨ₃ 、Ｐ₂ 、Ｐ₄ 、ＰＦ
₃ 、Ｐ（ＣＨ₃ ）₃ 、Ｐ（Ｃ₂Ｈ₅ ）₃ 、Ｐ（Ｃ₆ Ｈ
₅ ）₃ などＰ化合物ガスを用いる必要がある。すなわ
ち、III−Ｖ族化合物半導体基板を熱処理するときに
は、Ｖ族元素の化合物ガスを用いる必要がある。

【００４４】更に、上記実施例では、ＧａＡｓ基板に²
⁸ Ｓｉ⁺ をイオン注入した場合について説明している
が、本発明は² ⁸ Ｓｉ⁺ イオンを活性化させる場合に限
定されることはなく、Ｂ⁺ 、Ｚｎ⁺ 、Ｍｇ⁺ 、Ｃ⁺ イオ
ンなどの不純物原子を活性化する場合にも有効である。

【００４５】

【発明の効果】本発明の化合物半導体の熱処理方法およ
び熱処理装置を用いれば、化合物半導体基板のキャップ
レスアニール中に、十分なＶ族元素圧を印加することが
でき、熱処理後の活性層の電気的特性及びその均一性を
改善することができる。したがって、保護膜を用いず
に、簡単に、良好な活性層を得ることができる。

【００４６】さらには、活性層の電気的特性および均一
性が長期にわたり再現性よく得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の化合物半導体の熱処理方法を説明す
るための熱処理装置の断面図である。

【図２】実施例２の化合物半導体の熱処理方法を説明す
るための熱処理装置の断面図である。

【図３】実施例３の化合物半導体の熱処理方法を説明す
るための熱処理装置の断面図である。

【図４】従来法による化合物半導体の熱処理方法を説明
するための熱処理装置の断面図である。

【符号の説明】

１、２、３、４熱処理室１１、２１、３１、４１ＧａＡｓ基板１２、２２、３２、４２ ² ⁸ Ｓｉ⁺ がイオン注入され
たＧａＡｓ基板表面１３、３３、４３サセプタ１４、２４、２４ａ、３４、４４石英板１５、２５、３５、４５ハロゲンランプ１６、２６低圧水銀ランプ１７、２７、４７ガス導入口１８、２８、３８、４８ＡｓＨ₃ ガスの流れ１９、２９ＡｓＨ₃ が光分解されて生じたＡｓの流れ２０、３０ＡｓＨ₃ が光分解されて生じたＡｓ以外の
解離成分の流れ２３石英サセプタ３９マイクロ波プラズマによりＡｓＨ₃ が解離して生
じたＡｓの流れ４０マイクロ波プラズマによりＡｓＨ₃ が解離して生
じたＡｓ以外の解離成分の流れ２０１金薄膜３０１マイクロ波導波管３０２マイクロ波電源３０３内側管３０４外側放電管３０５Ａｒガスの流れ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】イオン注入された化合物半導体基板を熱
処理する方法において、前記化合物半導体基板を構成す
る元素のうち、蒸気圧の高い元素の化合物ガスを紫外光
によって分解することにより得られる前記構成元素の圧
下で、前記基板を熱処理する工程を包含することを特徴
とする化合物半導体基板の熱処理方法。
【請求項２】イオン注入された化合物半導体基板を構
成する元素のうち、蒸気圧の高い元素の化合物ガスの導
入される熱処理室と、紫外光源を前記ガスの上流側に、
赤外光源を下流側に配置した熱処理室と、該赤外光源下
にイオン注入された化合物半導体基板を配置するための
サセプタとを備えることを特徴とする化合物半導体基板
の熱処理装置。
【請求項３】イオン注入された化合物半導体基板を構
成する元素のうち、蒸気圧の高い元素の化合物ガスが２
カ所から導入され、かつ紫外光源と赤外光源とが相対し
て配置され、かつ、前記紫外光源と前記赤外光源との間
に、紫外光を透過しない仕切り板を配置した熱処理室
と、仕切り板により分離された熱処理室内の、前記紫外
光源側に近い側に、イオン注入された化合物半導体基板
を配置することを特徴とする化合物半導体基板の熱処理
装置。
【請求項４】前記仕切り板が、金蒸着の石英板である
ことを特徴とする請求項３記載の化合物半導体の熱処理
装置。
【請求項５】イオン注入された化合物半導体基板を熱
処理する方法において、放電により生成されたプラズマ
を用いて、蒸気圧の高い元素の化合物ガスを解離するこ
とにより得られる前記構成元素の圧下で、熱処理するこ
とを特徴とする化合物半導体基板の熱処理方法。
【請求項６】放電によりプラズマを生成する装置と、
イオン注入された化合物半導体基板を構成する元素のう
ち、前記蒸気圧の高い元素の化合物ガスを生成されたプ
ラズマに混入する装置と、前記装置をガスの上流側に配
置し、かつ連結した熱処理室と、該熱処理室の赤外光源
下にイオン注入された化合物半導体基板を配置するため
のサセプタとを備えることを特徴とする化合物半導体基
板の熱処理装置。