JPS5988400A - 不純物の活性化方法 - Google Patents

不純物の活性化方法

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JPS5988400A
JPS5988400A JP58123536A JP12353683A JPS5988400A JP S5988400 A JPS5988400 A JP S5988400A JP 58123536 A JP58123536 A JP 58123536A JP 12353683 A JP12353683 A JP 12353683A JP S5988400 A JPS5988400 A JP S5988400A
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  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
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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】 〔技術分野。
本発明は、多元素化合物半導体結晶中にイオン注入され
た不純物の活性化技術に係る。
多元素化合物半導体材料は、半導体素子に於て有用な電
気−光学的特性及びキャリア輸送特性な有するがその多
元素結晶は、不純物の位置だけでなく、該結晶の化学量
論性にも影響を与える方法による加熱の如き、処理操作
によって影響される。
集積回路が製造される場合の如（、処理されている結晶
表面が比較的広い領域の場合には、均一な素子が得られ
る様に、条件が表面領域全体に亘って均一でなければな
らない。
半導体特性を与える不純物をその様な結晶中に導入する
１つの技術は、イオン注入として知ら°れている。この
技術は、位置付げが正確でありそして室温に近い低温で
処理が行われるという利点を有するが、結晶の損傷を修
正しそして注入された不純物を活性化するために、後に
高温によるアニーリング工程を必要とする。回路のＬＳ
Ｉ化とともに、表面領域がより太き（なり、主として多
元素化合物半導体材料の成分が局部的に失われるという
理由によって、イオン注入の活性化のだめのアニーリン
グが不均一になる。
〔従来技術〕
イオン注入のアニーリング工程が用いられる場合に生じ
る、多元素化合物半導体光面に於ける均一性の問題を制
御するために、従来に於て幾つかの試みが成されている
。
多元素化合物半導体ＧａＡｓが処理中に分解する傾向の
あることが注目されている。従来、一般的に２つの技術
が用いられている。その１つは、分解を防ぐ、５ＩＯ２
の如き、キャッピング（ｃａｐｐｉｎｇ）層を付着する
ことであり、この技術・は米国特許第４２２６６６７号
明細書に示されている。
第２の技術は、ＧａＡｓの自然（ｎａｔｉｖｅ）酸化物
を用いることであり、米国特許第３９６９１６４号明細
書に示されている。
従来技術は、主として、表面の化学量論性の制御に関連
している。米国特許第４　’１３５９５２号明細書に於
ては、ＧａＡｓ結晶表面なＧａ溶液中に於てＧａＡｓ結
晶に近接して配置することによって、イオン注入のアニ
ーリング中にＧａＡｓが分解しない様にする試みが成さ
れている。米国特許第４６１２６８１号明細書に於ては
、より揮発し易い元素を多量に含むＧａＡｓが望ましい
ことが示されており、分解を防ぐだめの多量の砒素の源
としてＩｎＡｓが用いられている。これらの各技術は、
標準的に長い、約３０分のアニーリング工程を必要とす
る。
Ａｐｐｌ、　Ｐｈｙｓ、　Ｌｅｔｔ、　３８．８．１９
８１年４月１５日、第６６９頁に於ては、長時間に亘る
アニーリング工程中にＧａＡｓ材料中の成る基板不純物
の拡散が悪影響を与えることが認識されており、その制
御のためにＩｎＡａからのＡｓの極めて高い圧力が用い
られている。
Ｄｅｖｉｃｅ　Ｒｅ５ｅａｒｃｈ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃ
ｅｊＶＡ−７，１９８２年６月２６日乃至２８日に於て
は、従来の長時間に亘るイオン注入のアニーリング工程
中に於げるＧａＡｓの選択的蒸発及び基板からのＭｎの
拡散が問題として報告され“（いる。
〔発明の概要〕
本発明に従って、均一な制御された特定量の、多元素化
合物半導体結晶の最も揮発し易い元素を固体の形で、該
結晶の後の集積回路表面全体に接触させることによって
、広い領域の多元素化合物半導体結晶表面に亘って均一
なイオン注入の活性化が達成される。その固体の最も揮
発し易い元素は、イオン注入された不純物を活性化する
ために用いられるアニーリング工程中に、均一な制御さ
れた気体源となって、数秒程度の短い、通常の温度のア
ニーリング工程を可能にする。
本発明は、アニーリング中に分解を防ぎ且つより適切な
ドバント位置の選択を可能にして、著しく短縮されたア
ニーリング・サイクルを可能にする。
従来技術に於ける、分解を抑制するために近接的接触に
よらない条件を用いた、６０分程度の長時間に亘るアニ
ーリング工程に於ては、基板からの成る不純物の外方拡
散が、注入されたドバントの電気的活性化の均一性を制
限する。分解を抑制するために近接的接触条件を用いた
場合には、後の回路領域の端部がら中心へ及び中心から
端部へと最も揮発し易い元素が拡散することによって生
じる、イオン注入の活性化の均一性が、その領域の有用
な寸法を制限する。
多くの処理条件に於て、後の回路領域は半導体ウェハの
表面である。
本発明の説明を容易にするために、本発明を特定の多元
素化合物半導体材料、即ち砒化ガリウム（ＧａＡｓ’）
について説明するが、本発明はＩｎＰ及びＧ　ａ　Ａ　
Ａ　Ａ、　ｓの如き、他の多元素化合物半導体材料につ
いても同様に用いられ得る。
本発明によれば、後の回路領域の表面全体に均一に接触
する特定量の固体のＡｓは、アニーリング・サイクル中
に気化されたとき、Ａｓ及びＧａの腐食を防ぎ、拡散に
よるＡｓ濃度の変化を防ぎ、著しく短縮されたアニーリ
ング・サイクル時間を可能にし、そして第■族の注入さ
れたドバントをドナー位置上にドライブさせる多量のＡ
ｓの蒸気圧を与える。
工程１に於て、多元素化合物半導体結晶基板に、後に集
積回路領域となるべき結晶部分に於て、半導体特性を与
えるイオンが注入される。注入の深さ及び程度は、与え
られる特性に従って異なる。
工程２に於て、後の素子領域が均一な制御された多元素
化合物半導体の最も揮発し易い元素の固相の源に接触す
る様に、上記基板が配置される。これは、均一で、しか
も制御された量の多量の最も揮発し易い元素を、基板の
表面全体に供給する様に働き、その様な元素は、後のア
ニーリング工程に於て気化されたとき、著しく短縮され
たアニーリング工程を可能にする。源の支持体の端部を
素子領域の表面に接触させて、揮発性元素の蒸気を限定
された制御された容積内に限定する様に、源の支持体に
凹所な形成することによって、更に改良され得る。
、工程乙に於ては、短時間の、通常の温度による、アニ
ーリング工程が行われる。アニーリング工程の程度は、
注入の深さ及び程度に比例するが、本発明の利点によっ
て著しい時間の短縮が達成される。
材料がＧａＡｓである場合には、添付図面に示されてい
る如く、基板に接触された、特定量の固体の砒素の源が
設けられ得る。ＧａＡｓ基板１は、集積回路が設げられ
るべき表面領域２を有する。実際に於ては、基板１は、
その表面上にエピタキシャル成長された、例えばＧａＡ
ｓ又はＧａＡＡＡｓのエピタキシャル層３を有し得る。
表面２に隣接した領域４内に、半導体特性を与える不純
物がイオン注入される。
添付図面に於ては、構造体が集積回路領域の１例として
概略的に示されているが、イオン注入領域４は層又はパ
ターンであり得る。
本発明に従って、特定量の固体の砒素の源が表面２に接
触して配置される。その砒素は、支持体６を有する砒素
層５として示されている。多量のＡｓの存在は１、除去
され難いＧａの酸化物の形成を防ぐ。制御された量のＡ
ｓの均一性は、不均一な横方向のＡｓの拡散を防ぐ。
短時間の温度サイクルは、成る基板不純物の外方拡散及
び／若しくは再分布を減少させる。
〔実施例〕
シリコン・イオンが、イオン衝撃により、ＧａＡｓ結晶
ウェハ中に、５０乃至２００　ＫｅＶのエネルギ２ に於て、１０　乃至１０１４イオン／ａｍの注入量で、
１ＤＯ乃至２ｏｏｏＡの深さに導入される。次に、イオ
ン衝撃された表面が、厚さ１０乃至５００＾程度の砒素
層を有するＧａＡｓの支持ウエノ・に接触・して配置さ
れる。アニーリングが、８００乃至９００°Ｃの温度で
、１乃至２０秒間行われる。
ＧａＡｓウェハ上に固体のＡｓの源を供給するための１
つの好ましい配置は、本出願人により提案されているフ
ォトエツチング技術である。
後の回路領域の表面は又、注入工程の前に、固体の最も
揮発し易い元素で被覆されてもよい。これは、注入工程
中に最も揮発し易い元素の一部を表面に＠接したイオン
注入領域中に導入させるという有利な効果を有する。そ
れから、最も揮発し易い元素を必要としない支持体が、
アニーリング中に表面に接触して配置される。
以上に於て、ＧａＡｓの場合にはＡｓの如き最も揮発し
易い元素の制御された源を、固体の形で、表面に均一に
接触させ、アニーリング中に気化されたとぎ、表面全体
に亘って均一な濃度を維持させることにより、均一なイ
オン注入の活性化を可能にするために、処理中にＧａＡ
ｓの如き多元素化合物半導体の表面を制御する技術につ
いて述べた。
【図面の簡単な説明】
図面は、アニーリング中にＧａＡｓ　表面に接触されて
いる固体の砒素の層を示す図である。 １・・・・ＧａＡｓ基板、２・・・・基板の表面領域、
６・・・・エピタキシャル層、４・・・・イオン注入領
域、５・・・・砒素層、６・・・・支持体。 出願人　　インターｆ’ｆｌナル・ビンネス・フシ−２
ズ・コ☆−ジョン代理人　弁理士　　岡　　　１）　　
次　　　生（外１名） 第１頁の続き ０発　明　者　シェリー・マツクファーソン・ウラドー
ル アメリカ合衆国ニューヨーク州 ベッドフォード・ヒルズ°・チェ リー・ストリート３３６番地

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 多元素化合物半導体結晶の素子領域中に半導体特性を与
    える不純物をイオン注入、し、特定量の上記多元素化合
    物半導体結晶の最も揮発し易い元素を、固体の形で、上
    記素子領域に接触させて配置し、 上記特定量の上記元素が上記素子領域に接触している間
    に、短いアニーリングの温度サイクルを施すことを含む
    、 イオン注入された不純物の活性化方法。
JP58123536A 1982-11-10 1983-07-08 不純物の活性化方法 Granted JPS5988400A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US440655 1982-11-10
US06/440,655 US4472206A (en) 1982-11-10 1982-11-10 Method of activating implanted impurities in broad area compound semiconductors by short time contact annealing

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5988400A true JPS5988400A (ja) 1984-05-22
JPS6236000B2 JPS6236000B2 (ja) 1987-08-05

Family

ID=23749642

Family Applications (1)

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JP58123536A Granted JPS5988400A (ja) 1982-11-10 1983-07-08 不純物の活性化方法

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US (1) US4472206A (ja)
EP (1) EP0111085B1 (ja)
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DE (1) DE3369427D1 (ja)

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US4472206A (en) 1984-09-18
EP0111085B1 (en) 1987-01-21
EP0111085A3 (en) 1985-05-15
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