JPS582021A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPS582021A
JPS582021A JP56100338A JP10033881A JPS582021A JP S582021 A JPS582021 A JP S582021A JP 56100338 A JP56100338 A JP 56100338A JP 10033881 A JP10033881 A JP 10033881A JP S582021 A JPS582021 A JP S582021A
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JP
Japan
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film
compound semiconductor
substrate
semiconductor
semiconductor device
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Pending
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JP56100338A
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English (en)
Inventor
Yasuo Baba
馬場 靖男
Haruo Kawada
春雄 川田
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P10/00Bonding of wafers, substrates or parts of devices

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は化合物半導体を用いる半導体装置の製造方法の
改良に関するものである。
璽族元素とマ族元素よシなる化合物半導体の中で燐化イ
ンジウム(InP)は半導体の受光および発光装置の材
料として知られている。
このような1叶の材料を用いてホトダイオードを形成す
る場合の従来の方法について#J1図よシ第8図までの
工程の断面図を用いて説明する。
まず第1図に示すように高濃度のN型InP薦板l上に
液相エピタキシャル成長法によって、N型工」結晶層2
を形成する。その後該基板上に化学的気相堆積(CVD
)法またはヌバッター法によって二酸化シリコン(Si
ng)#を形成したのち該510gwI4を写真蝕刻法
を用いて所定のパターンに窓開きして形成する。図で1
1このようにして形成した窓開きされた5102膜であ
る。その後該510g1llをマヌクとしテヘリリウム
(Be)1kF型不純物として基板に矢印A方向からイ
オン注入してP型のイオン注入層4を形成する。
その後kK該基板上にSi−0g膜を前記CVD法で形
成したのち該S5−02@を写真蝕刻法で窓開きし該窓
開きした部分の寸法が前記イオン注入によって形成した
P−、N接合面の寸法よシ小さくなるようにする。第2
図で5はこのようにして形成した第2の310g膜であ
る。
その燐該5102膜5をマスクとしてN型の例えばシリ
コン(Sl)の不純物を疋にイオン注入して前記形成し
九P−NI!−合部の下部にN型の電子なだれ増倍領域
6を形成する。このように増倍領域を形成するのはP−
N接合の側辺部でブレークダウンが集中的に発生するの
を防止し形成されるホトダイオードの耐圧を向上させる
ためである。
その後前記5102膜8および6を一旦除夫した後第8
図に示すように再qOVD法によって燐シリケート・ガ
ラス薄膜(PSG膜)’l新たに基板全面に被着したの
ち、訣基板を輩素(N8)ガス或いは示スフィン(PH
s)ガス雰flN中の反応管中に挿入し、該反応管を加
#3D4にて700〜750’Cの温1度に所定時間加
熱して1記基板を熱処理する。
このような熱処理によって前記イオン注入され六P!1
11不純物りBe及びn型不純物の81がt気的に活性
化されるようになる。
ここで前述したPSG膜のような被膜を熱魁理用の保1
11sとして用いるのは前述した1佃の結晶層+2)!
I (P)が易蒸発性物質であるのでlit紀保護保護
よって熱処理時に1叶の結晶層よ35Pが逃散するのを
防止するためである。
以上記述した方法dM、I、T el) DOnnel
ly等によって1979年に発表されたAPDの製造方
法である。
さて一般に化合物半導体にイオン注入した後の −アニ
ール工程では半導体表向の保IIt−必らず行い、通常
は半導体表面上に絶縁体保護膜を被着市せる方法をとっ
ている。保談膜の被着は、半導体表向上に一面に拘−な
薄膜を一一類また紘二稙類月いて単層または二層に形成
するのが従来採用している方法である。前述した実施例
ではPSG坤展を保Wkw4として採用していた。さて
前記の厘−マ族化合物半導体にイオン五人した後の7−
−、−魁場時に用いるに5に体保嚢膜の代表的な物質に
slog。
Si8N4があるが、高温処理時に保護膜と半導体との
間に応力が発生する。゛イオン注入した1訃半導体に8
102保SSを用いた場合、Sin、膜の形成温度は8
00〜600℃程度の比較的板温度であるのに較べて熱
処理温度が700℃〜800℃と高温でめシ、かつ■γ
正の熱1/g脹係数が4.5X10−’/’cであるの
に対しS10!の熱膨張係数が0.55 X 10−@
/℃と差があるため、310g膜とn正基板との間に熱
処理時に応力が発生し、Sin、膜にタラツクを生じる
不都合が生じる。このような応力によって基板表面にダ
メージをもたらし形成されるホトタイオードの電気的特
性が劣化する欠点がある0また11記タラツクより基板
のPの成分が抜は出る欠点がある。
−tと−t”IrII紀SiO,膜の代D ICEu 
11il!InPO熱膨張係数に近い8.2 X 10
−’/℃の値の熱ll1ilI係数を有する値化シリコ
ン(SisNa)膜をヌパツタ法戚いはCVD法によっ
て基板上に形成して保護膜として使用するととも試みた
が、11iJ紀Si、iN4膜はヤング率が大きく熱処
理時に働く応力が大となり、やはシ伴1i!#にピット
を生じたJllあるいは肢保護膜が基板表面より剥離し
たシする欠点がある〇そこで前述した5102膜、Si
!IN4膜の代シに前述した実例の如く□りん硅酸ガラ
ス(pSG)Mを保護膜として用いることを試みた。該
PSG膜はPの含有量が増加すると熱膨張係数の値が1
叶の鎮に近すき、しかも材質が軟化するのでXnPの基
板との界面に働く応力が前述した5i0211!等に比
べると小さくなる利点がある。ところがPSG膜にPが
896程度含有されると融点が1000℃程度に低下し
、前記イオン注入後の750℃前后の熱処理温度におい
ても該PSGMI4にピンホー/I/を生ずる頻度が高
くなる等の欠点を生じる。
本発明は上述した欠点を除去し、n正半導体結晶基板の
表面層に素子形成用不純mtイオン注入して、該基板を
熱処理する工程を含む半導体装置の製造方法において、
前記の熱処理時に工nPの易蒸発性成分のPが蒸発しな
いように用いる保護膜がピンホールやクラック等の膜質
の均質性をtubないような半導体装置の製造方法の提
供を目的とするものでるる。
かかる目的を達成するだめの半導体装置の製造方法は、
厘−マ族化合物半導体に半導体素子形成用の不純物原子
をイオン注入して、該化合物半導体を熱処理して前記不
純物を化合物半導体中に導入する工程を含む半導体装置
の製造方法において、ll?J紀不純物原子を化合物半
導体にイオン注入した後、前記化合物半導体基板上に前
記化合物半導体を構成するv族元素を含んだシリケート
ガラスよ構成る第1の#膜を局部的に被着し、更にm配
路1の薄膜とその周辺の前記化合物半導体上に2酸化シ
リコンより成る第2の被mを形成したことを特徴とする
ものである。
更には前記第2の被膜が前記化合物半導体を構′1゜ 成するマ族冗素を含んだシリケートガラスよシなる薄膜
で、且つ第1の被膜におけるマ族元素の含有量よりも第
2の被膜におけるマ旅元素の含有量が少量であることを
特徴とするものである。
以下図面を用いながら本発明の−*施例につき詳細に説
明する。
まず前述したPN接合領域および増倍領域形成のために
BθのP型不純物及びslのn型不純物をイオン注入し
たInP基板1をN2ガス算囲気中の反応管中に導入し
、該反応管内に酸素(0りガス、ホスフィン(PH8)
ガス、モ/Vラン(SiH4)ガスを導入して該反応管
を250〜400’Cに加熱して1紀0.とSiH,と
PH,との反応によりPSG膜を該基板上に1000〜
2000λの厚さで形成する。
その後フォトエツチング技術を用いて前記Bθをイオン
注入し九箇処及びその周辺領域を充分に覆いつくすよう
に、PSG膜を所定のパターンに成形してその他のPS
G膜を工nP表面層から除去する。第礒図の11は仁の
ようにして形成したPSG膜である。
その後該晟板を02ガス及びSiH,ガスの雰囲気中に
導入して該反応管を400’C程度に加熱してし基板上
に全開に5inj!膜を約100OAの厚さに形成する
。第5図012tiこのようにして形成した5102膜
を示す〇 その後該基板をIJ2カス雰囲気中の反応管中に導入し
、該反応管を700〜750℃に加熱して1紀イオン注
入したBθ及びS1不純物をInPの結晶層において電
気的活性化すべく熱処理する。
このようにすれば前記熱処理によってPSG膜が軟化す
る傾向とビンホー)Vを生じる傾向とが該PSG膜五と
その周囲に形成されたSloglI4によって除去され
ることになる。
ここで従来行っていた熱処理用保11M形成法のうちで
PSG膜のみを用いた場合に比較して本発明の方法にお
いては、PSGliの体膜が充分なされ従ってPSG展
下の工r、Pの表面からPが蒸発したりするのが防かれ
、また半導体素子′tll成する基板表面にもクラック
が生じることがなくなる。
また従来法のうちでInP基板上に単に810.膜を一
層だけ形成したものに比較し、本発明の方法ではPSG
腺が810!腺とI nPk&板との間に挾みとまれる
ようになっているので、InPi板と810gw!4の
間の熱W張係数の差によって1nP基板とにクラックを
生じるようなこともなくなる。
また本実施例の他にPSGli8上に形成する8102
膜O代シに基板上に形成した第111のPSG膜よルも
Pの含有量の少ないPSG族を被着しても差し支えない
更に本実施例においてはN土工nP基板上にNI nP
 @を形成した基板を用いてホトダイオードを形成する
場合に側音用いて述べたがこの他に第6図に示すように
N+型の1nP基板18、N型■叶結晶層14、N5工
nGaAs p結晶層15、Ngn正結晶層16から7
バランシエホトダイオード(APD)を形成する場合に
おいてP型不純物を熱拡散或いはイオン注入して図のP
型領植17およびP型不純物のBθをイオン注入して該
APDの耐圧を向上させる丸めのP型のガードリング鎮
城18を形成する場合においても適用可能であることは
勿論である。更に、14と15との間にN型InGaA
s結晶層(図示していない)を1紀の多層成長結晶に追
加して形成したAPDに於ても適用可能である。
釘に本夾施例においてはInP結晶を用いて説明したが
この他層−マ化合物半導体として燐化ガリウムCG&p
)結晶を用いたときには1本発明の第1の被膜のPSG
験と第2の被膜8102膜がそのま\熱処理用体り膜と
して適用できるし、更にGaAs結晶をハ」いた場合に
は砒素(As)を含むVリケートガ′7ス膜t−前記第
1の被膜のPSG膜の代わシに用いることで同様の効果
を得ることができる。
以上述べたように本発明の方法によれば、不純物をイオ
ン注入後熱処理する工程で鳳−マ族半導体結晶中の易蒸
発性のマ族原子が蒸発ないし欠損することも少なくなシ
、また鳳−マ族半導体結晶表向上の熱九塩丸保g膜がピ
ンホー〃を生じることもなく、クツツク発生も防止され
るので高信頼良の半導体装置が得ら五る利点を生じる。
【図面の簡単な説明】
第1因よシ第8図までは従来の半導体装置の製造方法の
工程を示す断面図、泥4図よシ@5図までは本発明の半
導体装置の製造方法の一実施例O工程を示す断面図、第
6図[A P I)の断面図である。 図において、1社N+InPi板、2は工nPkj晶層
、8,5.7はPSG膜、4はPIMイオン注入層・6
L増倍領域、11はPSGII4.12は5102膜、
18hN+工nP払板、14は工」結晶層、15は工n
GaAsP m % l 6は1佃結晶、17はP型銅
域、18はカードリング領域を示す。 第11 第2図 第3q 第4閏 第5゛図 2 第6t

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)璽−マ族化合物半導体に半導体素子形成用の不純
    物原子をイオン注入して、該化合物半導体を熱処理して
    前記不純物を化合物半導体中に導入する工程を含む半導
    体装置の製造方法において、前記不純物原子を化合物半
    導体にイオン注入した後、rt+紀化金化合物半導体基
    板上J配化合物半導体を構成するマ族元素を含んだyリ
    ケ−)ガラスよ形成る第1の薄膜を局部的に被着し、更
    に前記w11の薄膜上とその周辺の*gi3化合物半導
    体上に2酸化Vリコンよ形成る第11O被膜を形成した
    ことを特徴とする半導体装置O製造方法。
  2. (2)  IItlIc!第2の被膜が1III紀化合
    物半導体を構成するマ族兄素t−tんだシリケートガラ
    スよシなるjI展で且つ1s1の被膜におけるマ族元素
    の含有量よりも第2の被膜におけるマ族元素の含有量が
    少量であることを特徴とする特許請求の範門弟1項に記
    載の半導体装置の製造方法。
JP56100338A 1981-06-26 1981-06-26 半導体装置の製造方法 Pending JPS582021A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6184828A (ja) * 1984-10-02 1986-04-30 Nec Corp 燐化インジユウムイオン注入導電層の形成方法
US12176769B2 (en) 2020-03-05 2024-12-24 Kendrion (Villingen) Gmbh Method for producing a pole core, pole core, electromagnetic actuator and vibration damper

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6184828A (ja) * 1984-10-02 1986-04-30 Nec Corp 燐化インジユウムイオン注入導電層の形成方法
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