JPS6313340B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6313340B2 JPS6313340B2 JP56093147A JP9314781A JPS6313340B2 JP S6313340 B2 JPS6313340 B2 JP S6313340B2 JP 56093147 A JP56093147 A JP 56093147A JP 9314781 A JP9314781 A JP 9314781A JP S6313340 B2 JPS6313340 B2 JP S6313340B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- insulating film
- temperature
- vapor phase
- forming
- 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
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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
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/60—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of insulating materials
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は化合物半導体装置の製造工程に於ける
基板結晶への絶縁膜形成方法に関するものであ
り、特に砒化ガリウム、インジウムリン、ガリウ
ムリン等の比較的低温で分解して基板結晶の化学
量論的組成がくずれ易い化合物半導体基板へ高温
での気相成長法による良質なる絶縁膜を形成し、
かつ基板結晶の化学量論的組成及び形成された絶
縁膜中への基板構成元素等の不純物の拡散を極力
抑える方法を提供するものである。
基板結晶への絶縁膜形成方法に関するものであ
り、特に砒化ガリウム、インジウムリン、ガリウ
ムリン等の比較的低温で分解して基板結晶の化学
量論的組成がくずれ易い化合物半導体基板へ高温
での気相成長法による良質なる絶縁膜を形成し、
かつ基板結晶の化学量論的組成及び形成された絶
縁膜中への基板構成元素等の不純物の拡散を極力
抑える方法を提供するものである。
従来、一般に上記化合物半導体への絶縁膜、例
えばシリコン窒化膜では、 (1) スパツタ法（反応性スパツタ、プラズマスパ
ツタ等） (2) 気相成長法（熱反応気相成長、プラズマ反応
気相成長等） 等が用いられている。スパツタ法により形成した
窒化膜では熱処理により気泡やクラツクが発生し
易く、また熱歪の発生、絶縁膜構成元素からの内
部拡散、スパツタによる歪発生等の好ましくない
現象が見出されている。またプラズマ気相成長膜
でも熱歪の発生、高温熱処理による絶縁膜組成元
素の半導体基板への内部拡散等同様である。
えばシリコン窒化膜では、 (1) スパツタ法（反応性スパツタ、プラズマスパ
ツタ等） (2) 気相成長法（熱反応気相成長、プラズマ反応
気相成長等） 等が用いられている。スパツタ法により形成した
窒化膜では熱処理により気泡やクラツクが発生し
易く、また熱歪の発生、絶縁膜構成元素からの内
部拡散、スパツタによる歪発生等の好ましくない
現象が見出されている。またプラズマ気相成長膜
でも熱歪の発生、高温熱処理による絶縁膜組成元
素の半導体基板への内部拡散等同様である。
しかしながら上記成長方法は化合物半導体への
絶縁膜形成という観点からは基板構成元素の分解
が問題とならない程度の比較的低温で行なえると
いう利点があり、絶縁膜の膜質、特に基板結晶の
分解温度以上の高温熱処理（熱分解臨界温度）で
の熱歪、クラツク等を発生させないことが問題と
ならないような場合には良好な形成方法と考えら
れる。
絶縁膜形成という観点からは基板構成元素の分解
が問題とならない程度の比較的低温で行なえると
いう利点があり、絶縁膜の膜質、特に基板結晶の
分解温度以上の高温熱処理（熱分解臨界温度）で
の熱歪、クラツク等を発生させないことが問題と
ならないような場合には良好な形成方法と考えら
れる。
一方、熱反応気相成長法は上記膜質に関して
は、一般に基板結晶の熱分解臨界温度付近又はそ
れ以上で成長させるため、良好であるが、基板結
晶が高温、長時間熱処理されているために化合物
半導体基板結晶の熱分解等による基板結晶の特性
を損ねていた。
は、一般に基板結晶の熱分解臨界温度付近又はそ
れ以上で成長させるため、良好であるが、基板結
晶が高温、長時間熱処理されているために化合物
半導体基板結晶の熱分解等による基板結晶の特性
を損ねていた。
本発明はこの相反する特質を熱反応気相成長法
により解決する方法を提供するものである。
により解決する方法を提供するものである。
本発明の特徴を要約すると
(1) 基板結晶を所望の気相成長温度まで加熱する
までの時間並びに絶縁膜形成後基板の熱分解臨
界温度又は基板内不純物原子等の拡散が無視し
うる温度に降温されるまでの時間が極めて短時
間であること（双方とも10秒程度以内）。
までの時間並びに絶縁膜形成後基板の熱分解臨
界温度又は基板内不純物原子等の拡散が無視し
うる温度に降温されるまでの時間が極めて短時
間であること（双方とも10秒程度以内）。
(2) 基板結晶のみを高温に加熱できる（コールド
ウオール型）こと。
ウオール型）こと。
(3) 絶縁膜形成速度を気相成長法に供せられる反
応ガスモル比を上げて極力高温度（50〜100
Å／sec）で成長すること。
応ガスモル比を上げて極力高温度（50〜100
Å／sec）で成長すること。
という点にある。
従来一般の熱反応気相成長は、カーボン板、石
英板上に載せられた半導体基板結晶を石英管を通
して抵抗加熱炉、又は高周波誘導加熱、赤外線加
熱炉等により数分〜数10分加熱して所望温度に達
せしめた後、反応ガスを上記石英管中へ導入する
ことにより気相成長を行なつているため、加熱炉
自身の熱容量及び基板結晶を支持するサセブター
等の熱容量が大きく、所望温度までの到達時間並
びに気相成長終了後の降温時間が長くなり、はな
はだ化合物半導体結晶の特性を損ねている。
英板上に載せられた半導体基板結晶を石英管を通
して抵抗加熱炉、又は高周波誘導加熱、赤外線加
熱炉等により数分〜数10分加熱して所望温度に達
せしめた後、反応ガスを上記石英管中へ導入する
ことにより気相成長を行なつているため、加熱炉
自身の熱容量及び基板結晶を支持するサセブター
等の熱容量が大きく、所望温度までの到達時間並
びに気相成長終了後の降温時間が長くなり、はな
はだ化合物半導体結晶の特性を損ねている。
本発明ではかかる欠点を化合物半導体基板結晶
裏面に １ アルゴン、ネオン等の不活性ガスを1014〜
1016atoms／cm2程度、かつ加速エネルギー50kev
以上にて注入を行なうことにより単結晶を非晶
質化する。
裏面に １ アルゴン、ネオン等の不活性ガスを1014〜
1016atoms／cm2程度、かつ加速エネルギー50kev
以上にて注入を行なうことにより単結晶を非晶
質化する。
２ アルミナ、石英粉等によるバフ研摩を行ない
加工歪層を形成する。
加工歪層を形成する。
等により非晶質層もしくは多結晶層を形成する
ことにより、後で説明するような赤外線照射に際
して熱吸収効率を向上せしむること及び、基板結
晶支持台として赤外線（波長1〓m〜4〓m程度）に対
して熱吸収の少ない例えば赤外線透過率の高い透
明石英製にてかつ熱容量の小さいものとする。ま
た加熱炉としては炉自身の熱容量を小さくして基
板結晶の昇温、降温を短時間内に行なうため高出
力タングステンランプより発生させた赤外線を
Au、Pt等のメツキを施した赤外線反射鏡にて該
半導体基板表面に均一照射されるよう集光させる
ものとする。
ことにより、後で説明するような赤外線照射に際
して熱吸収効率を向上せしむること及び、基板結
晶支持台として赤外線（波長1〓m〜4〓m程度）に対
して熱吸収の少ない例えば赤外線透過率の高い透
明石英製にてかつ熱容量の小さいものとする。ま
た加熱炉としては炉自身の熱容量を小さくして基
板結晶の昇温、降温を短時間内に行なうため高出
力タングステンランプより発生させた赤外線を
Au、Pt等のメツキを施した赤外線反射鏡にて該
半導体基板表面に均一照射されるよう集光させる
ものとする。
第１図に本発明一実施例の装置断面をまた第２
図に基板結晶断面図を示す。また第３図に赤外線
ランプのエネルギー分光分布図例を示す。高出力
タングステンランプ等の赤外線ランプ２はAu又
はPtを表面にメツキした反射鏡５を取り付けら
れ、その内部空間に透明石英支持台３に支持され
透明石英管４に封入された基板結晶２を設置して
いる。
図に基板結晶断面図を示す。また第３図に赤外線
ランプのエネルギー分光分布図例を示す。高出力
タングステンランプ等の赤外線ランプ２はAu又
はPtを表面にメツキした反射鏡５を取り付けら
れ、その内部空間に透明石英支持台３に支持され
透明石英管４に封入された基板結晶２を設置して
いる。
赤外線加熱では赤外線の光エネルギーを基板加
熱の熱エネルギーに変換して用いるため、効率よ
く熱エネルギーに変換するには上記赤外線エネル
ギー分布図に示されている波長内特に0.5〜2〓m程
度の光に対する基板側の光吸収の大きいものが良
好となる。
熱の熱エネルギーに変換して用いるため、効率よ
く熱エネルギーに変換するには上記赤外線エネル
ギー分布図に示されている波長内特に0.5〜2〓m程
度の光に対する基板側の光吸収の大きいものが良
好となる。
そこで従来はこのような赤外線加熱方法を用い
る場合はカーボン板等の吸収係数の大きい材料で
できたサセプター上に試料基板を載せて、主にカ
ーボン板に赤外線を吸収させて加熱し、かかる熱
を熱伝達させることにより試料基板を加熱させて
いた。かかる方法ではサセプター自身の熱容量に
もとずく昇温ならびに降温速度の遅れをきたし、
化合物半導体特に砒化ガリウム、インジウムリン
等の基板結晶の分解速度の大きいものでは絶縁膜
形成温度に達する前に基板結晶が分解してしまう
という欠点がある。
る場合はカーボン板等の吸収係数の大きい材料で
できたサセプター上に試料基板を載せて、主にカ
ーボン板に赤外線を吸収させて加熱し、かかる熱
を熱伝達させることにより試料基板を加熱させて
いた。かかる方法ではサセプター自身の熱容量に
もとずく昇温ならびに降温速度の遅れをきたし、
化合物半導体特に砒化ガリウム、インジウムリン
等の基板結晶の分解速度の大きいものでは絶縁膜
形成温度に達する前に基板結晶が分解してしまう
という欠点がある。
そこで本発明は、かかる欠点を除去して良質な
高温での気相成長絶縁膜を形成するに当り高出力
タングステンランプ等の赤外線ランプ１のエネル
ギーの量的に多い１〜2〓m程度の波長に於ける光
吸収係数を高め、しかも前記昇温、降温特性を改
善して化合物半導体の分解を極力抑える為に絶縁
膜形成基板２そのものに前述した方法等により非
晶質層２′を設ける。この非晶質層２′は化合物半
導体の種類によつても多少吸収係数は変ると考え
られるが１〜2〓m程度の波長に対する吸収係数は
その化合物半導体の単結晶状態と比較して概して
大きく赤外光→熱変換効率が大きくなる。
高温での気相成長絶縁膜を形成するに当り高出力
タングステンランプ等の赤外線ランプ１のエネル
ギーの量的に多い１〜2〓m程度の波長に於ける光
吸収係数を高め、しかも前記昇温、降温特性を改
善して化合物半導体の分解を極力抑える為に絶縁
膜形成基板２そのものに前述した方法等により非
晶質層２′を設ける。この非晶質層２′は化合物半
導体の種類によつても多少吸収係数は変ると考え
られるが１〜2〓m程度の波長に対する吸収係数は
その化合物半導体の単結晶状態と比較して概して
大きく赤外光→熱変換効率が大きくなる。
この特徴を利用することにより従来用いられて
いたカーボン板等の光吸収板を用いずに主に絶縁
膜形成基板のみを効率よく加熱することが出来る
ため、加熱される物体の熱容量が化合物半導体基
板２のそれとほぼ等しくなり、従来問題となつて
いた昇温、降温特性を著しく改良することが出来
る。
いたカーボン板等の光吸収板を用いずに主に絶縁
膜形成基板のみを効率よく加熱することが出来る
ため、加熱される物体の熱容量が化合物半導体基
板２のそれとほぼ等しくなり、従来問題となつて
いた昇温、降温特性を著しく改良することが出来
る。
また、本発明では、上記方法により化合物半導
体基板２の加熱を行なうか所望温度に達せしめた
後気相成長絶縁膜を形成させるに際し反応ガス中
の絶縁膜成分ガスモル比を上げることにより成長
速度を50〜100Å／secと従来一般に用いられてい
る成長速度50〜100Å／minより著しく上げるこ
とにより所望膜厚形成時間を従来の約1/60程度に
短縮させることにより高温状態に於ける化合物半
導体基板２の熱変成、不純物元素の拡散、等に起
こる時間を極力短時間に抑えることに特徴があ
る。また本発明は上記化合物半導体への絶縁膜形
成方法への適用のみならずあらゆる化合物半導体
特に高温にて分解され易い性質のある材料の加熱
方法として適用出来るものである。
体基板２の加熱を行なうか所望温度に達せしめた
後気相成長絶縁膜を形成させるに際し反応ガス中
の絶縁膜成分ガスモル比を上げることにより成長
速度を50〜100Å／secと従来一般に用いられてい
る成長速度50〜100Å／minより著しく上げるこ
とにより所望膜厚形成時間を従来の約1/60程度に
短縮させることにより高温状態に於ける化合物半
導体基板２の熱変成、不純物元素の拡散、等に起
こる時間を極力短時間に抑えることに特徴があ
る。また本発明は上記化合物半導体への絶縁膜形
成方法への適用のみならずあらゆる化合物半導体
特に高温にて分解され易い性質のある材料の加熱
方法として適用出来るものである。
第１図は本製造方法を用いる装置の一実施例を
示す断面図、第２図は半導体基板結晶の断面図、
第３図は赤外線ランプのエネルギー分光分布図で
ある。 １……赤外線ランプ、２……基板結晶、２′…
…非晶質又は多結晶半導体層、３……透明石英支
持台、４……透明石英管、５……反射鏡。
示す断面図、第２図は半導体基板結晶の断面図、
第３図は赤外線ランプのエネルギー分光分布図で
ある。 １……赤外線ランプ、２……基板結晶、２′…
…非晶質又は多結晶半導体層、３……透明石英支
持台、４……透明石英管、５……反射鏡。
Claims (1)
- １ 化合物半導体基板へ気相成長法にてシリコン
酸化膜、シリコン窒化膜等の絶縁膜を形成するに
際し、基板結晶裏面に非晶質層若しくは多結晶層
を形成した半導体基板に赤外線を収束照射させる
ことにより、該基板結晶のみを所望温度に達せし
めた後に該半導体基板へ気相成長法により絶縁膜
を形成しむることを特徴とする化合物半導体への
絶縁膜形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56093147A JPS57208146A (en) | 1981-06-17 | 1981-06-17 | Forming method for insulating film to compound semiconductor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56093147A JPS57208146A (en) | 1981-06-17 | 1981-06-17 | Forming method for insulating film to compound semiconductor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57208146A JPS57208146A (en) | 1982-12-21 |
| JPS6313340B2 true JPS6313340B2 (ja) | 1988-03-25 |
Family
ID=14074415
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56093147A Granted JPS57208146A (en) | 1981-06-17 | 1981-06-17 | Forming method for insulating film to compound semiconductor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57208146A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4560420A (en) * | 1984-06-13 | 1985-12-24 | At&T Technologies, Inc. | Method for reducing temperature variations across a semiconductor wafer during heating |
| US6594446B2 (en) | 2000-12-04 | 2003-07-15 | Vortek Industries Ltd. | Heat-treating methods and systems |
| CN100416243C (zh) | 2001-12-26 | 2008-09-03 | 加拿大马特森技术有限公司 | 测量温度和热处理的方法及系统 |
| DE10393962B4 (de) | 2002-12-20 | 2019-03-14 | Mattson Technology Inc. | Verfahren und Vorrichtung zum Stützen eines Werkstücks und zur Wärmebehandlung des Werkstücks |
| JP5630935B2 (ja) | 2003-12-19 | 2014-11-26 | マトソン テクノロジー、インコーポレイテッド | 工作物の熱誘起運動を抑制する機器及び装置 |
| KR101610269B1 (ko) | 2008-05-16 | 2016-04-07 | 맷슨 테크놀로지, 인크. | 워크피스 파손 방지 방법 및 장치 |
-
1981
- 1981-06-17 JP JP56093147A patent/JPS57208146A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57208146A (en) | 1982-12-21 |
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