JPH0669240A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH0669240A JPH0669240A JP4222799A JP22279992A JPH0669240A JP H0669240 A JPH0669240 A JP H0669240A JP 4222799 A JP4222799 A JP 4222799A JP 22279992 A JP22279992 A JP 22279992A JP H0669240 A JPH0669240 A JP H0669240A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 半導体装置の製造に先立って半導体基板のア
クセプタ濃度（炭素濃度）を測定し、半導体基板の表面
に同一の条件でイオン注入をした後、熱処理温度に対す
るピンチオフ電圧のばらつきが少なく、かつ熱処理温度
とピンチオフ電圧とが直線的比例関係にある温度範囲内
において上記測定されたアクセプタ濃度に応じて所望の
ピンチオフ電圧に対応した熱処理温度を決定し、その温
度にて活性化率が安定する時間熱処理を行なって活性層
を形成するようにした。 【効果】 アクセプタ濃度に応じてアニール条件を変え
ることによりピンチオフ電圧を制御することができるた
め、所望の特性（ピンチオフ電圧）を有するＧａＡｓＭ
ＥＳＦＥＴを製造することが可能なウェハの条件（アク
セプタ濃度の範囲）を広げ、歩留まりを向上させること
ができるとともに、アニール条件が同一の半導体基板は
複数枚同時に熱処理できるためイオン注入量を変えて所
望のピンチオフ電圧を有するＦＥＴを製造する場合に比
べて生産性を向上させることができる。
クセプタ濃度（炭素濃度）を測定し、半導体基板の表面
に同一の条件でイオン注入をした後、熱処理温度に対す
るピンチオフ電圧のばらつきが少なく、かつ熱処理温度
とピンチオフ電圧とが直線的比例関係にある温度範囲内
において上記測定されたアクセプタ濃度に応じて所望の
ピンチオフ電圧に対応した熱処理温度を決定し、その温
度にて活性化率が安定する時間熱処理を行なって活性層
を形成するようにした。 【効果】 アクセプタ濃度に応じてアニール条件を変え
ることによりピンチオフ電圧を制御することができるた
め、所望の特性（ピンチオフ電圧）を有するＧａＡｓＭ
ＥＳＦＥＴを製造することが可能なウェハの条件（アク
セプタ濃度の範囲）を広げ、歩留まりを向上させること
ができるとともに、アニール条件が同一の半導体基板は
複数枚同時に熱処理できるためイオン注入量を変えて所
望のピンチオフ電圧を有するＦＥＴを製造する場合に比
べて生産性を向上させることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に関し、例えばＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ（砒化ガリウム・
メタル・セミコンダクタ・フィールド・イフェクト・ト
ランジスタ）の製造に利用して効果的な技術に関する。
に関し、例えばＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ（砒化ガリウム・
メタル・セミコンダクタ・フィールド・イフェクト・ト
ランジスタ）の製造に利用して効果的な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＭＥＳＦＥＴ等半導体デバイスの特性
は、使用する半導体基板の特性に依存する。従って、特
性の安定したＧａＡｓＭＥＳＦＥＴを歩留まり良く製造
するには、同一の特性をもつＧａＡｓウェハを選定する
ことが重要である。ところで、ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴの
ピンチオフ電圧等の素子特性はウェハのアクセプタ濃度
（炭素濃度）に依存するところが大きい。そこで、従
来、ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴの製造に供するウェハは、炭
素濃度を調べて所定の範囲に入っているものを選び使用
していた。
は、使用する半導体基板の特性に依存する。従って、特
性の安定したＧａＡｓＭＥＳＦＥＴを歩留まり良く製造
するには、同一の特性をもつＧａＡｓウェハを選定する
ことが重要である。ところで、ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴの
ピンチオフ電圧等の素子特性はウェハのアクセプタ濃度
（炭素濃度）に依存するところが大きい。そこで、従
来、ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴの製造に供するウェハは、炭
素濃度を調べて所定の範囲に入っているものを選び使用
していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ウェハ
の炭素濃度は結晶インゴットの位置により異なっている
ため、ウェハの炭素濃度を測定して使用するウェハを選
定するという上記方法にあっては、要求されるピンチオ
フ電圧の許容範囲が狭いと使用可能なウェハの炭素濃度
の範囲も狭くなる。そのため、１本のインゴットから切
り出されたウェハのうち使用可能なウェハの枚数が少な
くなるという問題点がある。つまり、所定の炭素濃度の
範囲に入っていないウェハはデバイス用に使用できない
ためインゴット全体を有効に利用することができず、こ
れによって歩留まりが低下するというものである。
の炭素濃度は結晶インゴットの位置により異なっている
ため、ウェハの炭素濃度を測定して使用するウェハを選
定するという上記方法にあっては、要求されるピンチオ
フ電圧の許容範囲が狭いと使用可能なウェハの炭素濃度
の範囲も狭くなる。そのため、１本のインゴットから切
り出されたウェハのうち使用可能なウェハの枚数が少な
くなるという問題点がある。つまり、所定の炭素濃度の
範囲に入っていないウェハはデバイス用に使用できない
ためインゴット全体を有効に利用することができず、こ
れによって歩留まりが低下するというものである。
【０００４】一方、ＦＥＴのピンチオフ電圧と活性層形
成のためのイオン注入量との間には比例関係がある。従
って、所定の炭素濃度範囲から外れたウェハであっても
表面へのイオン注入量を変えてやれば所望のピンチオフ
電圧を有するＦＥＴを製造することができる。しかしな
がら、ウェハの炭素濃度に応じてイオン注入量を変えて
やるという方法は、イオン打込みの際にいちいち打込み
量を調整してやらなくてはならないため、生産性の点で
実用的でない。本発明は上記のような問題点に着目して
なされたもので、その目的とするところは、所望の特性
（ピンチオフ電圧）を有するＧａＡｓＭＥＳＦＥＴを製
造することが可能なウェハの条件（アクセプタ濃度の範
囲）を広げ、歩留まりを向上させることが可能な生産性
の良い半導体装置の製造方法を提供することにある。
成のためのイオン注入量との間には比例関係がある。従
って、所定の炭素濃度範囲から外れたウェハであっても
表面へのイオン注入量を変えてやれば所望のピンチオフ
電圧を有するＦＥＴを製造することができる。しかしな
がら、ウェハの炭素濃度に応じてイオン注入量を変えて
やるという方法は、イオン打込みの際にいちいち打込み
量を調整してやらなくてはならないため、生産性の点で
実用的でない。本発明は上記のような問題点に着目して
なされたもので、その目的とするところは、所望の特性
（ピンチオフ電圧）を有するＧａＡｓＭＥＳＦＥＴを製
造することが可能なウェハの条件（アクセプタ濃度の範
囲）を広げ、歩留まりを向上させることが可能な生産性
の良い半導体装置の製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、ピンチオ
フ電圧は炭素濃度やイオン注入量以外にもイオン注入後
のアニール条件に依存することに着目し、イオン注入量
を変える代わりにアニール条件を変えることによりピン
チオフ電圧を制御することができるのではないかとの着
想の下に種々の実験を行なった。その結果、アニール時
間とピンチオフ電圧との間には図２に示すような関係が
あり、ある時間以上熱処理すればピンチオフ電圧はほぼ
一定になること、また、アニール温度とピンチオフ電圧
Ｖｐとの間には、図１に示すような関係があり、ある温
度以上ではほぼ比例関係が成立し、しかも７８０〜８３
０℃の範囲ではピンチオフ電圧のばらつきが非常に少な
くなることを見出した。なお、図１において、○印は炭
素濃度が２．０７×１０15cm-3であるＧａＡｓ基板、×
印は炭素濃度が２．４０×１０15cm-3であるＧａＡｓ基
板について測定したアニール温度とピンチオフ電圧との
をプロットしたものである。
フ電圧は炭素濃度やイオン注入量以外にもイオン注入後
のアニール条件に依存することに着目し、イオン注入量
を変える代わりにアニール条件を変えることによりピン
チオフ電圧を制御することができるのではないかとの着
想の下に種々の実験を行なった。その結果、アニール時
間とピンチオフ電圧との間には図２に示すような関係が
あり、ある時間以上熱処理すればピンチオフ電圧はほぼ
一定になること、また、アニール温度とピンチオフ電圧
Ｖｐとの間には、図１に示すような関係があり、ある温
度以上ではほぼ比例関係が成立し、しかも７８０〜８３
０℃の範囲ではピンチオフ電圧のばらつきが非常に少な
くなることを見出した。なお、図１において、○印は炭
素濃度が２．０７×１０15cm-3であるＧａＡｓ基板、×
印は炭素濃度が２．４０×１０15cm-3であるＧａＡｓ基
板について測定したアニール温度とピンチオフ電圧との
をプロットしたものである。
【０００６】この発明は上記のような知見に基いてなさ
れたもので、半導体装置の製造に先立って半導体基板の
アクセプタ濃度を測定し、半導体基板の表面に同一の条
件でイオン注入をした後、熱処理温度に対するピンチオ
フ電圧のばらつきが少なく、かつ熱処理温度とピンチオ
フ電圧とが直線的比例関係にある温度範囲内において上
記測定されたアクセプタ濃度に応じて所望のピンチオフ
電圧に対応した熱処理温度を決定し、その温度にて活性
化率が安定する時間熱処理を行なって活性層を形成する
ことを提案するものである。
れたもので、半導体装置の製造に先立って半導体基板の
アクセプタ濃度を測定し、半導体基板の表面に同一の条
件でイオン注入をした後、熱処理温度に対するピンチオ
フ電圧のばらつきが少なく、かつ熱処理温度とピンチオ
フ電圧とが直線的比例関係にある温度範囲内において上
記測定されたアクセプタ濃度に応じて所望のピンチオフ
電圧に対応した熱処理温度を決定し、その温度にて活性
化率が安定する時間熱処理を行なって活性層を形成する
ことを提案するものである。
【０００７】
【作用】上記した手段によれば、アクセプタ濃度に応じ
てアニール条件を変えることによりピンチオフ電圧を制
御することができるため、所望の特性（ピンチオフ電
圧）を有するＧａＡｓＭＥＳＦＥＴを製造することが可
能なウェハの条件（アクセプタ濃度の範囲）を広げ、歩
留まりを向上させることができるとともに、アニール条
件が同一の半導体基板は複数枚同時に熱処理できるため
イオン注入量を変えて所望のピンチオフ電圧を有するＦ
ＥＴを製造する場合に比べて生産性が向上する。
てアニール条件を変えることによりピンチオフ電圧を制
御することができるため、所望の特性（ピンチオフ電
圧）を有するＧａＡｓＭＥＳＦＥＴを製造することが可
能なウェハの条件（アクセプタ濃度の範囲）を広げ、歩
留まりを向上させることができるとともに、アニール条
件が同一の半導体基板は複数枚同時に熱処理できるため
イオン注入量を変えて所望のピンチオフ電圧を有するＦ
ＥＴを製造する場合に比べて生産性が向上する。
【０００８】
【実施例】（実施例１）液体封止チョクラルスキー法に
よりＧａＡｓ単結晶インゴットを育成し、このインゴッ
トの上中下３箇所から厚さ３ｍｍの薄板に切断したブロ
ックの炭素濃度をＦＴＩＲ法（フーリエ変換型赤外分析
法）により測定した。このデータより内挿し、この間の
基板の炭素濃度を決定した。そして、炭素濃度が２．０
７×１０15cm-3および２．４０×１０15cm-3であるＧａ
Ａｓ基板を選択して鏡面研磨した後、28Ｓｉ+をイオン
種としてこれを１２０ｋｅＶのエネルギーで、３．０×
１０12cm-2の注入量となるように打込み、ヒータを備え
た炉内に被処理物を配置して加熱するファーネスアニー
ルにより７５０℃、８００℃、８５０℃、９００℃の温
度でそれぞれ１０分間熱処理を行なって活性層を形成し
た。
よりＧａＡｓ単結晶インゴットを育成し、このインゴッ
トの上中下３箇所から厚さ３ｍｍの薄板に切断したブロ
ックの炭素濃度をＦＴＩＲ法（フーリエ変換型赤外分析
法）により測定した。このデータより内挿し、この間の
基板の炭素濃度を決定した。そして、炭素濃度が２．０
７×１０15cm-3および２．４０×１０15cm-3であるＧａ
Ａｓ基板を選択して鏡面研磨した後、28Ｓｉ+をイオン
種としてこれを１２０ｋｅＶのエネルギーで、３．０×
１０12cm-2の注入量となるように打込み、ヒータを備え
た炉内に被処理物を配置して加熱するファーネスアニー
ルにより７５０℃、８００℃、８５０℃、９００℃の温
度でそれぞれ１０分間熱処理を行なって活性層を形成し
た。
【０００９】次に、ウェハ表面にゲート電極およびソー
ス電極、ドレイン電極を形成してから、ピンチオフ電圧
Ｖｐを測定した。その結果を図１に示す。なお、ゲート
電極材料は基板側よりＴｉ（20nm）／Ｐｔ（100nm）／
Ａｕ（300nm）とし、ゲート長は１μｍ、ゲート幅は５
μｍ、ソース・ドレイン間隔は４μｍとした。また、ソ
ース，ドレインのオーミック電極は基板側よりＡｕ−Ｇ
ｅ（100nm）／Ｎｉ（20nm）／Ａｕ（700nm）とした。図
１より、８００℃以上ではアニール温度とピンチオフ電
圧Ｖｐとの間にほぼ比例関係が成立していることが分か
る。
ス電極、ドレイン電極を形成してから、ピンチオフ電圧
Ｖｐを測定した。その結果を図１に示す。なお、ゲート
電極材料は基板側よりＴｉ（20nm）／Ｐｔ（100nm）／
Ａｕ（300nm）とし、ゲート長は１μｍ、ゲート幅は５
μｍ、ソース・ドレイン間隔は４μｍとした。また、ソ
ース，ドレインのオーミック電極は基板側よりＡｕ−Ｇ
ｅ（100nm）／Ｎｉ（20nm）／Ａｕ（700nm）とした。図
１より、８００℃以上ではアニール温度とピンチオフ電
圧Ｖｐとの間にほぼ比例関係が成立していることが分か
る。
【００１０】次に、炭素濃度が２．４０×１０15cm-3で
あるＧａＡｓウェハに上記と同一の条件でイオン注入を
行なってから、ファーネスアニールにより８００℃の温
度で、それぞれ５分、１０分、１５分、２０分、３０
分、４０分間の熱処理を行なって活性層を形成し、ピン
チオフ電圧Ｖｐを測定した。その結果を表１に示す。
あるＧａＡｓウェハに上記と同一の条件でイオン注入を
行なってから、ファーネスアニールにより８００℃の温
度で、それぞれ５分、１０分、１５分、２０分、３０
分、４０分間の熱処理を行なって活性層を形成し、ピン
チオフ電圧Ｖｐを測定した。その結果を表１に示す。
【表１】 なお、表１には、標準偏差値σＶpをもって、ピンチオ
フ電圧Ｖｐのばらつきの大きさとして示してある。表１
より、活性化熱処理を２０分以上とすることによって、
ピンチオフ電圧Ｖｐのばらつきを１５ｍＶ以下とするこ
とができることが分かる。ちなみに、従来の活性化熱処
理時間は一般に１０〜１５分であった。
フ電圧Ｖｐのばらつきの大きさとして示してある。表１
より、活性化熱処理を２０分以上とすることによって、
ピンチオフ電圧Ｖｐのばらつきを１５ｍＶ以下とするこ
とができることが分かる。ちなみに、従来の活性化熱処
理時間は一般に１０〜１５分であった。
【００１１】さらに、炭素濃度が２．４０×１０15cm-3
であるＧａＡｓウェハに上記と同一の条件でイオン注入
を行なってから、ファーネスアニールにより７５０℃、
７８０℃、８００℃、８３０℃、８５０℃、９００℃の
温度でそれぞれ３０分間の熱処理を行なって活性層を形
成し、ピンチオフ電圧Ｖｐを測定した。その結果を表２
に示す。
であるＧａＡｓウェハに上記と同一の条件でイオン注入
を行なってから、ファーネスアニールにより７５０℃、
７８０℃、８００℃、８３０℃、８５０℃、９００℃の
温度でそれぞれ３０分間の熱処理を行なって活性層を形
成し、ピンチオフ電圧Ｖｐを測定した。その結果を表２
に示す。
【表２】 表２より、活性化熱処理を７５０℃〜８３０℃の範囲で
行なうことによって、ピンチオフ電圧Ｖｐのばらつきを
１２ｍＶ以下とすることができることが分かる。なお、
熱処理温度が７８０℃〜９００℃の範囲では、熱処理温
度とピンチオフ電圧Ｖｐとの間には、ほぼ直線的な比例
関係が成立していることも併せて分かった。
行なうことによって、ピンチオフ電圧Ｖｐのばらつきを
１２ｍＶ以下とすることができることが分かる。なお、
熱処理温度が７８０℃〜９００℃の範囲では、熱処理温
度とピンチオフ電圧Ｖｐとの間には、ほぼ直線的な比例
関係が成立していることも併せて分かった。
【００１２】（実施例２）炭素濃度が２．４０×１０15
cm-3であるＧａＡｓウェハに上記実施例１と同一の条件
でイオン注入を行なってから、ランプアニールによる熱
処理で実施例１と同様の実験を行なった。その結果、熱
処理を温度８８０℃〜９３０℃の範囲で４０秒以上２分
以下の時間で行なうことによって、ファーネスアニール
の場合と同様の効果が得られることが確認された。
cm-3であるＧａＡｓウェハに上記実施例１と同一の条件
でイオン注入を行なってから、ランプアニールによる熱
処理で実施例１と同様の実験を行なった。その結果、熱
処理を温度８８０℃〜９３０℃の範囲で４０秒以上２分
以下の時間で行なうことによって、ファーネスアニール
の場合と同様の効果が得られることが確認された。
【００１３】
【発明の効果】以上説明したように、この発明は、半導
体装置の製造に先立って半導体基板のアクセプタ濃度を
測定し、半導体基板の表面に同一の条件でイオン注入を
した後、熱処理温度に対するピンチオフ電圧のばらつき
が少なく、かつ熱処理温度とピンチオフ電圧とが直線的
比例関係にある温度範囲内において上記測定されたアク
セプタ濃度に応じて所望のピンチオフ電圧に対応した熱
処理温度を決定し、その温度にて活性化率が安定する時
間熱処理を行なって活性層を形成するようにしたので、
アクセプタ濃度に応じてアニール条件を変えることによ
りピンチオフ電圧を制御することができるため、所望の
特性（ピンチオフ電圧）を有するＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ
を製造することが可能なウェハの条件（アクセプタ濃度
の範囲）を広げ、歩留まりを向上させることができると
ともに、アニール条件が同一の半導体基板は複数枚同時
に熱処理できるためイオン注入量を変えて所望のピンチ
オフ電圧を有するＦＥＴを製造する場合に比べて生産性
が向上するという効果がある。
体装置の製造に先立って半導体基板のアクセプタ濃度を
測定し、半導体基板の表面に同一の条件でイオン注入を
した後、熱処理温度に対するピンチオフ電圧のばらつき
が少なく、かつ熱処理温度とピンチオフ電圧とが直線的
比例関係にある温度範囲内において上記測定されたアク
セプタ濃度に応じて所望のピンチオフ電圧に対応した熱
処理温度を決定し、その温度にて活性化率が安定する時
間熱処理を行なって活性層を形成するようにしたので、
アクセプタ濃度に応じてアニール条件を変えることによ
りピンチオフ電圧を制御することができるため、所望の
特性（ピンチオフ電圧）を有するＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ
を製造することが可能なウェハの条件（アクセプタ濃度
の範囲）を広げ、歩留まりを向上させることができると
ともに、アニール条件が同一の半導体基板は複数枚同時
に熱処理できるためイオン注入量を変えて所望のピンチ
オフ電圧を有するＦＥＴを製造する場合に比べて生産性
が向上するという効果がある。
【図１】ＧａＡｓウェハにおけるアニール温度とＦＥＴ
のピンチオフ電圧との関係を示す相関図である。
のピンチオフ電圧との関係を示す相関図である。
【図２】ＧａＡｓウェハにおけるアニール時間とＦＥＴ
のピンチオフ電圧との関係を示す相関図である。
のピンチオフ電圧との関係を示す相関図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/324 Ｚ 8617−4Ｍ Ｃ 8617−4Ｍ 8617−4Ｍ Ｈ０１Ｌ 21/265 Ｃ
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体装置の製造に先立って半導体基板
のアクセプタ濃度を測定し、半導体基板の表面に同一の
条件でイオン注入をした後、熱処理温度に対するピンチ
オフ電圧のばらつきが少なく、かつ熱処理温度とピンチ
オフ電圧とが直線的比例関係にある温度範囲内において
上記測定されたアクセプタ濃度に応じて所望のピンチオ
フ電圧に対応した熱処理温度を決定し、その温度にて活
性化率が安定する時間以上熱処理を行なって活性層を形
成するようにしたことを特徴とする半導体装置の製造方
法。 - 【請求項２】 上記熱処理がヒータを備えた炉内に被処
理物を配置して加熱するファーネスアニールである場合
において、上記熱処理温度範囲は７８０〜８３０℃であ
って、上記熱処理時間は２０分以上であることを特徴と
する請求項１記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4222799A JPH0669240A (ja) | 1992-08-21 | 1992-08-21 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4222799A JPH0669240A (ja) | 1992-08-21 | 1992-08-21 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0669240A true JPH0669240A (ja) | 1994-03-11 |
Family
ID=16788084
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4222799A Pending JPH0669240A (ja) | 1992-08-21 | 1992-08-21 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0669240A (ja) |
-
1992
- 1992-08-21 JP JP4222799A patent/JPH0669240A/ja active Pending
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