JPS60239399A - 化合物半導体のアニ−ル法 - Google Patents
化合物半導体のアニ−ル法Info
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- JPS60239399A JPS60239399A JP9539084A JP9539084A JPS60239399A JP S60239399 A JPS60239399 A JP S60239399A JP 9539084 A JP9539084 A JP 9539084A JP 9539084 A JP9539084 A JP 9539084A JP S60239399 A JPS60239399 A JP S60239399A
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔技術伊野〕
本発明はＧａＡｓ ｐ ＩｎＰ 等の化合物半導体にＮ
型もしくはＰ型の不純物となり得るイオンを注入した後
、化合物半導体を高温にてアニールし、イオン注入゛層
を活性化させる方法に関するものである。
型もしくはＰ型の不純物となり得るイオンを注入した後
、化合物半導体を高温にてアニールし、イオン注入゛層
を活性化させる方法に関するものである。
ＧａＡｓ 等の化合物半導体結晶基板を用いイオン注入
によってトランジスタや集積回路を製作する場合、アニ
ールの工程は導電層を形成する上で不可欠である。アニ
ールは一般にイオン注入された化合物半導体基板を抵抗
加熱炉で数十分間高温加熱処理するものである。加熱温
度は基板に含まれる蒸気圧の高い成分例えばＡｓやＰ
が蒸発を開始する温度より高いため基板が熱分解を生じ
るという間ばかあった。このためアニールによって基板
表面に形成する導電層の電気的性質が変動し、バラツキ
が大きいという問題があった。
によってトランジスタや集積回路を製作する場合、アニ
ールの工程は導電層を形成する上で不可欠である。アニ
ールは一般にイオン注入された化合物半導体基板を抵抗
加熱炉で数十分間高温加熱処理するものである。加熱温
度は基板に含まれる蒸気圧の高い成分例えばＡｓやＰ
が蒸発を開始する温度より高いため基板が熱分解を生じ
るという間ばかあった。このためアニールによって基板
表面に形成する導電層の電気的性質が変動し、バラツキ
が大きいという問題があった。
これを防ぐため蒸気圧の高い成分の蒸気圧下でアニール
したり蒸発を防ぐための保護膜例えば、５ｉ０２膜やＳ
ｉ３Ｎ４ 膜を基板表面に形成した後にアニールする方
法が採られている。しかしながら前者の方法では蒸気圧
の高い成分を含むガスが有毒であるため操作や処理が複
雑なプロセスとをゝす、生産性が著しく低いという問題
が残る。一方、後者では保護膜の形成法、形成条件によ
って膜の性質が異なるため安定性、再現性が低くアニー
ル中に保護膜が割れる等の問題がある。
したり蒸発を防ぐための保護膜例えば、５ｉ０２膜やＳ
ｉ３Ｎ４ 膜を基板表面に形成した後にアニールする方
法が採られている。しかしながら前者の方法では蒸気圧
の高い成分を含むガスが有毒であるため操作や処理が複
雑なプロセスとをゝす、生産性が著しく低いという問題
が残る。一方、後者では保護膜の形成法、形成条件によ
って膜の性質が異なるため安定性、再現性が低くアニー
ル中に保護膜が割れる等の問題がある。
また、従来のアニール法は電気炉で数十分間高温熱処理
するため基板結晶内の残留不純物であるＣｒやＭｎが拡
散や表面近傍での高亀渡化等を起こし、イオン注入され
た原子と相互に影響を及ぼすことが知られている。この
ためアニールによる活性化率が不安定となり、トランジ
スタや集積回路の電気特性を制御することが困難となっ
ている。
するため基板結晶内の残留不純物であるＣｒやＭｎが拡
散や表面近傍での高亀渡化等を起こし、イオン注入され
た原子と相互に影響を及ぼすことが知られている。この
ためアニールによる活性化率が不安定となり、トランジ
スタや集積回路の電気特性を制御することが困難となっ
ている。
さらに従来のアニール法では注入された原子がアニール
中に表面と平行な方向に十分の数ミクロンも拡散する横
方向拡散も知られている。このため注入領域、例えば実
効ゲート長が変化することになり１μｍという微細加工
が必要な素子製造の面からは重大な問題となる。
中に表面と平行な方向に十分の数ミクロンも拡散する横
方向拡散も知られている。このため注入領域、例えば実
効ゲート長が変化することになり１μｍという微細加工
が必要な素子製造の面からは重大な問題となる。
これに対し、近年赤外線ランプによるアニール法が報告
されている。図２はその一例である。基板を急速に加熱
できるという特徴から従来法の７１ ニールより約２桁
短いアニール時間が可能であり、従って横方向拡散も抑
制できると共に蒸気圧の高いＡｓやＰ の成分の蒸発も
最小限に低減できると報告されている。しかしながら、
ＡＳヤＰ の蒸発は原理的に皆無にできない。例えば、
８００℃で１０秒間熱処理しただけでも鏡面研磨された
ＧａＡｓ 基板表面の全面にわたって微小な斑点が生じ
、ｂ、）わゆるＡｓ 抜けが観察され、ＡＳやＰ の蒸
発については依然問題が残っている。
されている。図２はその一例である。基板を急速に加熱
できるという特徴から従来法の７１ ニールより約２桁
短いアニール時間が可能であり、従って横方向拡散も抑
制できると共に蒸気圧の高いＡｓやＰ の成分の蒸発も
最小限に低減できると報告されている。しかしながら、
ＡＳヤＰ の蒸発は原理的に皆無にできない。例えば、
８００℃で１０秒間熱処理しただけでも鏡面研磨された
ＧａＡｓ 基板表面の全面にわたって微小な斑点が生じ
、ｂ、）わゆるＡｓ 抜けが観察され、ＡＳやＰ の蒸
発については依然問題が残っている。
本発明はこのような従来法の欠点を解消し、化合物半導
体の熱分解を防ぐと同時に横方向の拡散°を抑制し得る
アニール方法を提供するものである。
体の熱分解を防ぐと同時に横方向の拡散°を抑制し得る
アニール方法を提供するものである。
以下、実施例に即して、本発明を説明する。図２は化合
物半導体としてＧａＡｓ 基板を用いる場合の本発明に
よるアニール法の構成を図示したものである。一度真空
排気された後、Ｎ２ガスを満たした石英管１１の内部中
央に石英治具１２を介して保持された厚さ数肌のカーボ
ングラファイト板１３上に両面に厚さ１０００ Ａの５
ｉａＮ４膜１４をプラズマＣＶＤ法で形成したＧａＡｓ
基板１５をイオン注入された面を上にして置き、その
上に同様に両面に１０００ Ｘの５ｉａＮ４膜１４′を
形成したＧａＡｓ基板１〜５′をのせて石英管１１の外
部よりＧａＡｓ 基板１５の両面からランプヒータ１６
を用いて照射して加熱させる。アニール温度は、ＧａＡ
Ｓ 基板１５の近傍に設置した熱電対により測定し、こ
れを基準にしてランプに印加する電力をＰＩＤ制御する
ことにより、加熱速度、アニール温度を一定にした。本
発明になるアニール法で９００℃ｌＯ秒間アニールした
試料は従来の電気炉で、８００℃２０分アニールした試
料と同等のキャリア濃度プロファイルを示した。
物半導体としてＧａＡｓ 基板を用いる場合の本発明に
よるアニール法の構成を図示したものである。一度真空
排気された後、Ｎ２ガスを満たした石英管１１の内部中
央に石英治具１２を介して保持された厚さ数肌のカーボ
ングラファイト板１３上に両面に厚さ１０００ Ａの５
ｉａＮ４膜１４をプラズマＣＶＤ法で形成したＧａＡｓ
基板１５をイオン注入された面を上にして置き、その
上に同様に両面に１０００ Ｘの５ｉａＮ４膜１４′を
形成したＧａＡｓ基板１〜５′をのせて石英管１１の外
部よりＧａＡｓ 基板１５の両面からランプヒータ１６
を用いて照射して加熱させる。アニール温度は、ＧａＡ
Ｓ 基板１５の近傍に設置した熱電対により測定し、こ
れを基準にしてランプに印加する電力をＰＩＤ制御する
ことにより、加熱速度、アニール温度を一定にした。本
発明になるアニール法で９００℃ｌＯ秒間アニールした
試料は従来の電気炉で、８００℃２０分アニールした試
料と同等のキャリア濃度プロファイルを示した。
また上記条件のランプアニール法を適用し、実際にピン
チオフ電圧が−、０．５ｖ〜−１，２Ｖの範囲テ、Ｇａ
Ａｓ 電界効果トランジスタを作製したところ、１７Ｂ
×１７ＩｕＬの領域中の６０００〜’７０００個のＦＥ
Ｔのピンチオフ電圧のバラツキが１シグマで１００ｍＶ
という結果を得た。ちなみに基板１５′をのせずにアニ
ールした場合はピンチオフ電圧は同じでバラツキのみが
１シグマで２００〜１５０ｍＶ と大きくなり、かつ再
現性が悪化した。このことから基板１５’がＧａＡｓ
基板１５とＳｉ３Ｎ４膜１４の両者の熱分解を防ぐこと
に有効であることが確認できた。
チオフ電圧が−、０．５ｖ〜−１，２Ｖの範囲テ、Ｇａ
Ａｓ 電界効果トランジスタを作製したところ、１７Ｂ
×１７ＩｕＬの領域中の６０００〜’７０００個のＦＥ
Ｔのピンチオフ電圧のバラツキが１シグマで１００ｍＶ
という結果を得た。ちなみに基板１５′をのせずにアニ
ールした場合はピンチオフ電圧は同じでバラツキのみが
１シグマで２００〜１５０ｍＶ と大きくなり、かつ再
現性が悪化した。このことから基板１５’がＧａＡｓ
基板１５とＳｉ３Ｎ４膜１４の両者の熱分解を防ぐこと
に有効であることが確認できた。
本発明を構成する要件の一つはランプからの熱線として
赤外線のみならず、赤外線よりも波長の短い光をも利用
することにある。化合物半導体は赤外領域の光線に対し
て大きな透過率を有しているため赤外線による化合物半
導体基板の加熱は実質上効率が極めて小さくなる。そこ
で本発明では赤外線より短波長な光で基板を直接加熱す
ると同時に赤外線で基板を載せたカーボングラファイト
治具を加熱することにより、加熱効率を著しく向上する
ことにある。 □ さらにもう一つの要件は化合物半導体基板の少 シ膜を
形成し、かつ、その上に同一構造の基板を置 ｌなくと
もイオン注入された面に無機化合物の保護いてアニール
することにある。これにより蒸気圧の高い成分の蒸発を
完全に阻止することが可能となる。この目的から考える
に無機化合物膜としては実施例のＳ ｉ ３Ｎ４膜やプ
ラズマＣＶＤ法に何ら限定されるものではなく、他に５
ｉｎｓ膜、ｋ１２０ｓ膜ＡＩ！Ｎ膜等を周知の製法で形
成することも可能である。
赤外線のみならず、赤外線よりも波長の短い光をも利用
することにある。化合物半導体は赤外領域の光線に対し
て大きな透過率を有しているため赤外線による化合物半
導体基板の加熱は実質上効率が極めて小さくなる。そこ
で本発明では赤外線より短波長な光で基板を直接加熱す
ると同時に赤外線で基板を載せたカーボングラファイト
治具を加熱することにより、加熱効率を著しく向上する
ことにある。 □ さらにもう一つの要件は化合物半導体基板の少 シ膜を
形成し、かつ、その上に同一構造の基板を置 ｌなくと
もイオン注入された面に無機化合物の保護いてアニール
することにある。これにより蒸気圧の高い成分の蒸発を
完全に阻止することが可能となる。この目的から考える
に無機化合物膜としては実施例のＳ ｉ ３Ｎ４膜やプ
ラズマＣＶＤ法に何ら限定されるものではなく、他に５
ｉｎｓ膜、ｋ１２０ｓ膜ＡＩ！Ｎ膜等を周知の製法で形
成することも可能である。
さらにアニールは化合物半導体基板に高温で不必要な化
学反応を生じないために不活性ガス中で行なえば本発明
の目的を満たすことから雰囲気は実施例のＮ２ ガスに
何ら限定されるものではなく、Ｎ８の他にＡｒ５Ｈｅ
等の不活性ガスやＮ２ ガス及びそれらの混合ガスも適
用できることを付言する。
学反応を生じないために不活性ガス中で行なえば本発明
の目的を満たすことから雰囲気は実施例のＮ２ ガスに
何ら限定されるものではなく、Ｎ８の他にＡｒ５Ｈｅ
等の不活性ガスやＮ２ ガス及びそれらの混合ガスも適
用できることを付言する。
図１は本発明によるアニール法の構成例を図示したもの
であり、図２は従来のアニール法の構成例である。 １１・・・石英管 １２・・・石英治具 １３・・・カーボングラファイト板 １４ 、１４’・・・無機化合物膜 １５ 、１５’・・・化合物半導体基板１６・・・ラン
プヒー〃 図１ 図２
であり、図２は従来のアニール法の構成例である。 １１・・・石英管 １２・・・石英治具 １３・・・カーボングラファイト板 １４ 、１４’・・・無機化合物膜 １５ 、１５’・・・化合物半導体基板１６・・・ラン
プヒー〃 図１ 図２
Claims (1)
- （１）Ｎ型またはＰ型となりうるイオンを注入された化
合物半導体基板の少なくともイオン注入された側の表面
に無機化合物膜を形成し、該基板のイオン注入された側
の表面上に、無機化合物膜を形成した同一構造の半導体
基板を、両基板の無機化合物膜が互いに接するように重
ね赤外線及びそれより短い波長域にスペクトルをもつラ
ンプにて該化合物半導体を照射して加熱することを特徴
とする化合物半導体のアニール法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9539084A JPS60239399A (ja) | 1984-05-11 | 1984-05-11 | 化合物半導体のアニ−ル法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9539084A JPS60239399A (ja) | 1984-05-11 | 1984-05-11 | 化合物半導体のアニ−ル法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60239399A true JPS60239399A (ja) | 1985-11-28 |
| JPH0480879B2 JPH0480879B2 (ja) | 1992-12-21 |
Family
ID=14136316
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9539084A Granted JPS60239399A (ja) | 1984-05-11 | 1984-05-11 | 化合物半導体のアニ−ル法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60239399A (ja) |
-
1984
- 1984-05-11 JP JP9539084A patent/JPS60239399A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0480879B2 (ja) | 1992-12-21 |
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