JPS6043658B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
- Publication number
- JPS6043658B2 JPS6043658B2 JP54119881A JP11988179A JPS6043658B2 JP S6043658 B2 JPS6043658 B2 JP S6043658B2 JP 54119881 A JP54119881 A JP 54119881A JP 11988179 A JP11988179 A JP 11988179A JP S6043658 B2 JPS6043658 B2 JP S6043658B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat treatment
- pressure
- implanted
- gaas
- substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P95/00—Generic processes or apparatus for manufacture or treatments not covered by the other groups of this subclass
- H10P95/90—Thermal treatments, e.g. annealing or sintering
- H10P95/904—Thermal treatments, e.g. annealing or sintering of Group III-V semiconductors
Landscapes
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はイオン注入した半導体装置の熱処理方法に関
するものである。
するものである。
一般にイオン注入した半導体装置は注入したイオンを
活性化するため及び注入時に発生した結晶損傷を回復せ
しめるため熱処理する必要がある。
活性化するため及び注入時に発生した結晶損傷を回復せ
しめるため熱処理する必要がある。
シリコン（Ｓｉ）等の単体半導体では高温熱処理で表面
解離が起つて化学量論的組成が変化することがないため
熱処理には表面保護膜を必要としないか或は必要として
も簡単な表面保護膜で充分である。 一方、化合物半導
体は高温熱処理で表面の解離が起り化学量論的組成が変
化するので、これを防ぐためには適当な保護膜でおおう
か、或は化合物を構成する元素の雰囲気中で熱処理する
方法がとられている。
解離が起つて化学量論的組成が変化することがないため
熱処理には表面保護膜を必要としないか或は必要として
も簡単な表面保護膜で充分である。 一方、化合物半導
体は高温熱処理で表面の解離が起り化学量論的組成が変
化するので、これを防ぐためには適当な保護膜でおおう
か、或は化合物を構成する元素の雰囲気中で熱処理する
方法がとられている。
化合物半導体として、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）につい
て説明すると、ＧａＡｓの場合、保護膜としてはシリコ
ン酸化膜（Ｓｉ００）やシリコン窒化膜（Ｓｉ。Ｎ０）
が一般に用いられている。又、化合物を構成する元素の
雰囲気中で熱処理する方法としては第１図に示す様に、
反応管１内に砒素を飽和したガリウムＧａ／ＧａＡｓ２
を、基台３に試料のＧａＡｓ４を設置し、試料とほゞ平
衡に近いＭ圧を供給して、試料の化学量論的組成からの
ずれを防ぐ方法或は基板を構成する元素でイオン注入し
た基板を覆い、基板の組成変化を抑制する方法（特願昭
５０−１２４１９号明細書）等がある。 保護膜を用い
て熱処理する場合には、適当な保護膜を用いることによ
り高温熱処理（列えば９００℃）が可能となり、活性化
率が向上し、注入時の損傷を回復せしめることが可能で
あるが、保護膜と基板の熱膨脹係数の差による結晶欠陥
の発生、結晶欠陥に伴う注入イオンの異常拡散等が発生
する。 一方、化合物を構成する元素の雰囲気で熱処理
する方法は、保護膜を用いないため熱膨脹係数の差によ
る歪による結晶欠陥は発生しない。
て説明すると、ＧａＡｓの場合、保護膜としてはシリコ
ン酸化膜（Ｓｉ００）やシリコン窒化膜（Ｓｉ。Ｎ０）
が一般に用いられている。又、化合物を構成する元素の
雰囲気中で熱処理する方法としては第１図に示す様に、
反応管１内に砒素を飽和したガリウムＧａ／ＧａＡｓ２
を、基台３に試料のＧａＡｓ４を設置し、試料とほゞ平
衡に近いＭ圧を供給して、試料の化学量論的組成からの
ずれを防ぐ方法或は基板を構成する元素でイオン注入し
た基板を覆い、基板の組成変化を抑制する方法（特願昭
５０−１２４１９号明細書）等がある。 保護膜を用い
て熱処理する場合には、適当な保護膜を用いることによ
り高温熱処理（列えば９００℃）が可能となり、活性化
率が向上し、注入時の損傷を回復せしめることが可能で
あるが、保護膜と基板の熱膨脹係数の差による結晶欠陥
の発生、結晶欠陥に伴う注入イオンの異常拡散等が発生
する。 一方、化合物を構成する元素の雰囲気で熱処理
する方法は、保護膜を用いないため熱膨脹係数の差によ
る歪による結晶欠陥は発生しない。
しかし、高温熱処理の場合、基板構成元素のいずれかの
空孔が発生し深い準位を形成する。 本発明は保護膜を
用いない熱処理方法の改良に関するもので上記欠点が除
去された化合物半導体の改良された熱処理方法を提供す
るもので活性化率を高め、結晶欠陥の発生を抑制し、注
入イオンの異常拡散を防止せしめる製造方法である。
空孔が発生し深い準位を形成する。 本発明は保護膜を
用いない熱処理方法の改良に関するもので上記欠点が除
去された化合物半導体の改良された熱処理方法を提供す
るもので活性化率を高め、結晶欠陥の発生を抑制し、注
入イオンの異常拡散を防止せしめる製造方法である。
以下、本発明をＧａＡｓを例にとり図面と共に実施例
に基づいて説明する。実施例 １ 第２図ａ−ｃは本発明の一実施例を示す製造工程断面
図である。
に基づいて説明する。実施例 １ 第２図ａ−ｃは本発明の一実施例を示す製造工程断面
図である。
機械的、化学的に処理した半絶縁性ＧａＡｓ基板５にシ
リコンＳｉ＋６をイオン注入する。
リコンＳｉ＋６をイオン注入する。
注入条件は１５０ＫｅＶで、注入量３×１０１２ｃ！Ｒ
ｔ−２を室温で注入した。しかる後、多結晶ＧａＡｓか
らなる治具７に、イオン注入した試料を設置し、砒素圧
（Ａｓ圧）２×１Ｃｆ！ＴＯｒｒにして８７０℃で３扮
間水素雰囲気中で熱処理した。Ｍ圧は第１図で２の部分
に金属砒素を設置し、２の部分の温度を５６０℃に設定
して砒素圧を２×１σＴＯｒｒとした。
ｔ−２を室温で注入した。しかる後、多結晶ＧａＡｓか
らなる治具７に、イオン注入した試料を設置し、砒素圧
（Ａｓ圧）２×１Ｃｆ！ＴＯｒｒにして８７０℃で３扮
間水素雰囲気中で熱処理した。Ｍ圧は第１図で２の部分
に金属砒素を設置し、２の部分の温度を５６０℃に設定
して砒素圧を２×１σＴＯｒｒとした。
ホール効果により測定したキャリヤ濃度Ｎｓは（２．８
±０．１）×１０１２ｃｍ１移動度μＨは４５００ｃＩ
ｔ／Ｖ．ｓｅｃである。又注入層のキャリヤ濃度分布は
第３図の様になり、ほＳ゛論理曲線と一致した。又この
基板を用いてゲート長１μｍ１ゲート巾３００μｍのシ
ョットキゲートを有するＦＥＴを試作すると、ドレイン
−ソース間電圧■ＰＳ＝３．１Ｖ、ドレイン電流１ｃ．
＝８ｍＡで測定周波数ｆ＝４Ｇ比で雑音指数Ｎ．Ｆは１
．９ｄＢであつた。本実施例でキャリヤ濃度、移動度が
高く、キャリヤ濃度分布に異常拡散がなく、ＦＥＴのＮ
．Ｆが低いのは、基板構成元素であるＧａの解離を多結
晶ＧａＡｓの治具で防止し、Ａｓの解離を制御した砒素
圧で防止しているためと推定される。この方法は、多結
晶ＧａＡｓにより、試料とほ）゛平衡に近いＧａ圧を供
給し、外部からＭ圧を供給するものである。
±０．１）×１０１２ｃｍ１移動度μＨは４５００ｃＩ
ｔ／Ｖ．ｓｅｃである。又注入層のキャリヤ濃度分布は
第３図の様になり、ほＳ゛論理曲線と一致した。又この
基板を用いてゲート長１μｍ１ゲート巾３００μｍのシ
ョットキゲートを有するＦＥＴを試作すると、ドレイン
−ソース間電圧■ＰＳ＝３．１Ｖ、ドレイン電流１ｃ．
＝８ｍＡで測定周波数ｆ＝４Ｇ比で雑音指数Ｎ．Ｆは１
．９ｄＢであつた。本実施例でキャリヤ濃度、移動度が
高く、キャリヤ濃度分布に異常拡散がなく、ＦＥＴのＮ
．Ｆが低いのは、基板構成元素であるＧａの解離を多結
晶ＧａＡｓの治具で防止し、Ａｓの解離を制御した砒素
圧で防止しているためと推定される。この方法は、多結
晶ＧａＡｓにより、試料とほ）゛平衡に近いＧａ圧を供
給し、外部からＭ圧を供給するものである。
従来の単に多結晶ＧａＡｓ板或はＧａ，Ａｓ粉末中に設
置して熱処理する方法と比較すると、従来の方法では高
温処理で多結晶ＧａＡｓ板或はＧａＡｓ粉末から主に、
Ａｓが蒸発し損壊し、特に態圧を供給する方法（第１図
）は基板にＧａ空孔が発生しない温度範囲であれば、本
発明と同様の効果が期待できるが、高温熱処理ではＧａ
の空孔が発生し注入イオンの異常拡散及びＧａ空孔発生
に伴うＮ．Ｆの増大．をきたす。
置して熱処理する方法と比較すると、従来の方法では高
温処理で多結晶ＧａＡｓ板或はＧａＡｓ粉末から主に、
Ａｓが蒸発し損壊し、特に態圧を供給する方法（第１図
）は基板にＧａ空孔が発生しない温度範囲であれば、本
発明と同様の効果が期待できるが、高温熱処理ではＧａ
の空孔が発生し注入イオンの異常拡散及びＧａ空孔発生
に伴うＮ．Ｆの増大．をきたす。
第４図は実施例で熱処理９００℃で３紛間行つたときの
本発明の方法で熱処理したときのキャリヤ濃度分布を第
４図ａに、第１図の方法で行つたときのキャリヤ濃度分
布をｂに示す。
本発明の方法で熱処理したときのキャリヤ濃度分布を第
４図ａに、第１図の方法で行つたときのキャリヤ濃度分
布をｂに示す。
第４図Ａ，ｂ・から明らかな様に、本発明の方法ではほ
とんどキャリヤ濃度分布は論理曲線に一致するが、第１
図の従来方法の場合はＧａ空孔を介してと椎測される増
速拡散が観測される。又ＦＥＴを実施例と同様の方法を
試作し、雑音紙数を比較すると、本発明の方法ではＮ．
Ｆ＝１．９ｄＢに対し、第１図従来方法では、Ｎ．Ｆ＝
２．５ｄＢであつた。雑音指数が本発明の方法で熱処理
することにより、減少するのは、結晶欠陥の発生、特に
Ｇａ空孔の発生を抑制しているため及び半絶縁性基板界
面近傍でのキャリヤ濃度が増速拡散がないため急峻であ
るためと考えられる。実施例では、外部から供給するＡ
ｓ圧として、７２×１ｃｆ！：ＴＯｒｒの場合について
説明したが、Ｍ圧としては２０Ｔ０ｒｒ〜５００Ｔ０ｒ
ｒが移動度、キャリヤ濃度分布ＦＥＴ（７）Ｎ．Ｆの点
で良好であつた。
とんどキャリヤ濃度分布は論理曲線に一致するが、第１
図の従来方法の場合はＧａ空孔を介してと椎測される増
速拡散が観測される。又ＦＥＴを実施例と同様の方法を
試作し、雑音紙数を比較すると、本発明の方法ではＮ．
Ｆ＝１．９ｄＢに対し、第１図従来方法では、Ｎ．Ｆ＝
２．５ｄＢであつた。雑音指数が本発明の方法で熱処理
することにより、減少するのは、結晶欠陥の発生、特に
Ｇａ空孔の発生を抑制しているため及び半絶縁性基板界
面近傍でのキャリヤ濃度が増速拡散がないため急峻であ
るためと考えられる。実施例では、外部から供給するＡ
ｓ圧として、７２×１ｃｆ！：ＴＯｒｒの場合について
説明したが、Ｍ圧としては２０Ｔ０ｒｒ〜５００Ｔ０ｒ
ｒが移動度、キャリヤ濃度分布ＦＥＴ（７）Ｎ．Ｆの点
で良好であつた。
Ｍ圧が２０ｒ０ｒｒ以下では、砒素空孔によると思われ
るキャリヤ濃度の減少、Ｎ．Ｆの増大及び熱処理治具に
門用いた多結晶ＧａＡｓの損壊が見られた。又Ｍ圧が５
００Ｔ０ｒｒ以上では、砒素圧過剰によりＧａ空孔の発
生によると思われるキャリヤ濃度の異常拡散、移動度の
減少、ＦＥＴを製作した場合にＮ．Ｆの増大をきたした
。ｊ 実施例では、基板としてＧａＡｓで説明したが、
他の化合物半導体、例えばＧａＰ，ＧａＡｓｌ−ＸＰｘ
，ＧａＸＡｅｌ−Ｘ，ＡｓｙＰｌ−ｙ等にも用いられる
。
るキャリヤ濃度の減少、Ｎ．Ｆの増大及び熱処理治具に
門用いた多結晶ＧａＡｓの損壊が見られた。又Ｍ圧が５
００Ｔ０ｒｒ以上では、砒素圧過剰によりＧａ空孔の発
生によると思われるキャリヤ濃度の異常拡散、移動度の
減少、ＦＥＴを製作した場合にＮ．Ｆの増大をきたした
。ｊ 実施例では、基板としてＧａＡｓで説明したが、
他の化合物半導体、例えばＧａＰ，ＧａＡｓｌ−ＸＰｘ
，ＧａＸＡｅｌ−Ｘ，ＡｓｙＰｌ−ｙ等にも用いられる
。
又多結晶ＧａＡｓを治具を用いたがＧａＡｓの粉末、Ｇ
ａ，Ａｓを含有する絶縁物を用いても良い。又外部から
供給するＡｓ圧として、金属砒素を用いたが、アルシン
（ＡｓＨ３）の流量を変化せしめてＡｓ圧を制御しても
良い。以上説明したように本発明は、イオン注入した化
合物半導体の熱処理方法に関するもので、イオン注入し
た化合物半導体を該化合物半導体の構成元素からなる単
結晶、多結晶、粉末或は構成元素を含有する絶縁物等に
設置し、前記イオン注入した化合物半導体の構成元素の
蒸気圧の高い元素の蒸気圧を外部から加えることにより
イオン注入層のイオンの電気活性化率、移動度を向上せ
しめ、キャリヤ濃度の異常拡散を防止し、この方法によ
るイオン注入した基板を用いることで雑音指数を減少せ
しめるものであり、その工業的価値は大である。
ａ，Ａｓを含有する絶縁物を用いても良い。又外部から
供給するＡｓ圧として、金属砒素を用いたが、アルシン
（ＡｓＨ３）の流量を変化せしめてＡｓ圧を制御しても
良い。以上説明したように本発明は、イオン注入した化
合物半導体の熱処理方法に関するもので、イオン注入し
た化合物半導体を該化合物半導体の構成元素からなる単
結晶、多結晶、粉末或は構成元素を含有する絶縁物等に
設置し、前記イオン注入した化合物半導体の構成元素の
蒸気圧の高い元素の蒸気圧を外部から加えることにより
イオン注入層のイオンの電気活性化率、移動度を向上せ
しめ、キャリヤ濃度の異常拡散を防止し、この方法によ
るイオン注入した基板を用いることで雑音指数を減少せ
しめるものであり、その工業的価値は大である。
第１図は従来のＧａＡｓの構成元素からなる雰囲気での
熱処理方法の一例を示す構成図、第２図ａ〜ｃは本発明
の一実施例を示す工程図、第３図は本発明の熱処理方法
で得られるキャリヤ濃度分布図、第４図は本発明ならび
に従来の熱処理方法で得られるキャリヤ濃度分布図であ
る。 ５・・・・・・半絶縁情ρＡＡｓ基板、６・・・・・シ
リコンイン、７・・・・・・多結晶ＧａＡｓ治具。
熱処理方法の一例を示す構成図、第２図ａ〜ｃは本発明
の一実施例を示す工程図、第３図は本発明の熱処理方法
で得られるキャリヤ濃度分布図、第４図は本発明ならび
に従来の熱処理方法で得られるキャリヤ濃度分布図であ
る。 ５・・・・・・半絶縁情ρＡＡｓ基板、６・・・・・シ
リコンイン、７・・・・・・多結晶ＧａＡｓ治具。
Claims (1)
- １ 化合物半導体基板を該化合物半導体基板を構成する
元素からなる単結晶、多結晶、粉末或は化合物半導体基
板を構成する元素を含む絶縁物に設置し、前記化合物半
導体の構成元素のうち蒸気圧の高い元素の雰囲気を外部
から加えて、前記化合物半導体基板を熱処理することを
特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54119881A JPS6043658B2 (ja) | 1979-09-18 | 1979-09-18 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54119881A JPS6043658B2 (ja) | 1979-09-18 | 1979-09-18 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5643735A JPS5643735A (en) | 1981-04-22 |
| JPS6043658B2 true JPS6043658B2 (ja) | 1985-09-30 |
Family
ID=14772541
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP54119881A Expired JPS6043658B2 (ja) | 1979-09-18 | 1979-09-18 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6043658B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60186014A (ja) * | 1984-03-06 | 1985-09-21 | Agency Of Ind Science & Technol | ＧａＡｓ半導体基板におけるｎ型層の形成方法 |
| JPS61210639A (ja) * | 1985-03-15 | 1986-09-18 | Toshiba Corp | 揮散し易い成分をもつ半導体用化合物単結晶の改質方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6040694B2 (ja) * | 1978-02-03 | 1985-09-12 | ソニー株式会社 | ３−５族化合物半導体の熱処理法 |
-
1979
- 1979-09-18 JP JP54119881A patent/JPS6043658B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5643735A (en) | 1981-04-22 |
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