JPH02249228A - 短時間熱処理方法 - Google Patents
短時間熱処理方法Info
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- JPH02249228A JPH02249228A JP7120289A JP7120289A JPH02249228A JP H02249228 A JPH02249228 A JP H02249228A JP 7120289 A JP7120289 A JP 7120289A JP 7120289 A JP7120289 A JP 7120289A JP H02249228 A JPH02249228 A JP H02249228A
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Links
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- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 20
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Landscapes
- Formation Of Insulating Films (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、特に、半導体結晶基板の高均一・高信頼短時
間熱処理方法に関する。
間熱処理方法に関する。
（従来の技術）
近年、ＩＩＬＶ族化合物半導体材料を用いた高速デジタ
ル集積回路の開発が進むにつれて、短時間熱処理法の重
要性がますます高まってきている。すなわち、ペテロ接
合バイポーラ・トランジスタやヘテロ接合電界効果トラ
ンジスタなどのへテロ接合デバイスの製造プロセスにお
いては、微細構造を持つヘテロ接合に大きな結晶損傷を
与えない熱処理法が要求されるが、この目的に現在最も
適した方法が短時間熱処理法である。また、この短時間
熱処理法は電界効果トランジスタの性能を高めるために
重要な浅く高濃度の動作層の形成にも適している。この
方法を用いることにより、動作層の不純物の再分布が抑
えられるばかりでなく、高い電気的活性化率が得られる
ことが知られている。
ル集積回路の開発が進むにつれて、短時間熱処理法の重
要性がますます高まってきている。すなわち、ペテロ接
合バイポーラ・トランジスタやヘテロ接合電界効果トラ
ンジスタなどのへテロ接合デバイスの製造プロセスにお
いては、微細構造を持つヘテロ接合に大きな結晶損傷を
与えない熱処理法が要求されるが、この目的に現在最も
適した方法が短時間熱処理法である。また、この短時間
熱処理法は電界効果トランジスタの性能を高めるために
重要な浅く高濃度の動作層の形成にも適している。この
方法を用いることにより、動作層の不純物の再分布が抑
えられるばかりでなく、高い電気的活性化率が得られる
ことが知られている。
通常、イオン注入されたＩＩＩ −Ｖ族化合物半導体基
板を短時間熱処理する方法としては、第３図に示すよう
に、石英ガラス製炉芯管５の内部に設置された半導体基
板試料２を、アルゴンや窒素ガスなどの雰囲気ガス３中
で、炉芯管の外部からランプ１で照射する方法が一般的
であり、ランプの直接的な照射により試料の加熱を行な
っている。第３図において、４は基板を支持するための
石英製ピン、６はランプ光の反射板である。
板を短時間熱処理する方法としては、第３図に示すよう
に、石英ガラス製炉芯管５の内部に設置された半導体基
板試料２を、アルゴンや窒素ガスなどの雰囲気ガス３中
で、炉芯管の外部からランプ１で照射する方法が一般的
であり、ランプの直接的な照射により試料の加熱を行な
っている。第３図において、４は基板を支持するための
石英製ピン、６はランプ光の反射板である。
（発明が解決しようとする問題点）
しかし上記のように、雰囲気ガス中で、半導体基板を単
一で短時間熱処理すると、ガスの対流効果により基板面
内の温度が不均一になり、例えば注入されたイオンの電
気的活性化率が基板面内で大きく変動する問題があった
。
一で短時間熱処理すると、ガスの対流効果により基板面
内の温度が不均一になり、例えば注入されたイオンの電
気的活性化率が基板面内で大きく変動する問題があった
。
本発明は以上述べたような従来の問題点を解決するため
になされたものであり、ランプ照射に伴う基板面内の温
度の不均一性を抑制できる短時間熱処理方法を提供する
ことにある。
になされたものであり、ランプ照射に伴う基板面内の温
度の不均一性を抑制できる短時間熱処理方法を提供する
ことにある。
（問題点を解決するための手段）
本発明の方法は、熱処理用ランプを備えた熱処理装置を
用いて短時間熱処理を行なう方法において、被熱処理物
が大気圧以下の圧力下におかれていることを特徴とする
。
用いて短時間熱処理を行なう方法において、被熱処理物
が大気圧以下の圧力下におかれていることを特徴とする
。
（作用）
本発明の原理は、極めて単純なものであり、被熱処理物
を大気圧以下の圧力下（減圧下あるいは真空中）におく
ことにより、従来技術で問題となっていた雰囲気ガスの
対流効果を抑制している。この場合には、被熱処理物は
ランプ光の吸収のみで加熱されるため、−様なランプ照
射光の基では、被熱処理物の温度分布は極めて均一にな
る。この上うな基板面内に於ける温度分布の均一化は、
例えば、ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴを製作した場合、基板面
内の電流しきい値電圧Ｖ、や相互コンダクタンス等のデ
バイス特性の均一化に直接的につながる。その結果、回
路設計の自由度増大、ＩＣの高速化を図ることができる
。また、このような均一化は、大量生産時の歩留りを改
善するため、デバイス及びＩＣの低価格化にも結びつく
。
を大気圧以下の圧力下（減圧下あるいは真空中）におく
ことにより、従来技術で問題となっていた雰囲気ガスの
対流効果を抑制している。この場合には、被熱処理物は
ランプ光の吸収のみで加熱されるため、−様なランプ照
射光の基では、被熱処理物の温度分布は極めて均一にな
る。この上うな基板面内に於ける温度分布の均一化は、
例えば、ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴを製作した場合、基板面
内の電流しきい値電圧Ｖ、や相互コンダクタンス等のデ
バイス特性の均一化に直接的につながる。その結果、回
路設計の自由度増大、ＩＣの高速化を図ることができる
。また、このような均一化は、大量生産時の歩留りを改
善するため、デバイス及びＩＣの低価格化にも結びつく
。
（実施例）
以下に本発明の一実施例について詳細に説明する。
第１図は、本発明の熱処理方法を概念的に示す断面図で
あり、第３図に示した従来技術の様に石英ガラス炉芯管
５内に雰囲気ガスＮ２を導入する代わりに、ポンプで真
空（〜１Ｏ−４Ｔｏｒｒ）にひいている。
あり、第３図に示した従来技術の様に石英ガラス炉芯管
５内に雰囲気ガスＮ２を導入する代わりに、ポンプで真
空（〜１Ｏ−４Ｔｏｒｒ）にひいている。
ＧａＡｓ基板２は石英ガラス炉芯管５内に置かれ、石英
製ピン４で支持されている。１はランプ、６はランプ光
の反射板である。本実施例においては、面方位＜ １０
０ ＞ ＬＥＣ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｅｎｃａｐｓｕｌａｔ
ｅｄ Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ）法アンドープ半絶縁性
ＧａＡｓ基板２に注入エネルギー１００ＫｅＶでＳｉ＋
を５Ｘ１０１２ｃｍ−２注入した後、ハロゲン・ランプ
１を用いて９５０°Ｃで５秒間熱処理した。
製ピン４で支持されている。１はランプ、６はランプ光
の反射板である。本実施例においては、面方位＜ １０
０ ＞ ＬＥＣ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｅｎｃａｐｓｕｌａｔ
ｅｄ Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ）法アンドープ半絶縁性
ＧａＡｓ基板２に注入エネルギー１００ＫｅＶでＳｉ＋
を５Ｘ１０１２ｃｍ−２注入した後、ハロゲン・ランプ
１を用いて９５０°Ｃで５秒間熱処理した。
第２図は基板の周辺の温度Ｔｌと中央付近の温度Ｔ２と
の温度差ΔＴを、従来技術と本発明の技術の場合で比較
したものである。第２図からも明らかなように、従来技
術においては、Ｎ２ガスの流量を変化させても温度差に
はほとんど変化なく、２０〜３０’Ｃ，と比較的大きな
温度差を生じている。これに対し、本発明における真空
中例えば１Ｏ−４ｔｏｒｒの場合の温度差ΔＴは１０°
Ｃ以下に抑えられていることが分がる。このことは、Ｎ
２ガスの対流が温度差の増大を誘発していたことを示唆
している。以上の結果から、本発明による方法が基板面
内の温度の均一化にきわめて有効であることは明らかで
ある。
の温度差ΔＴを、従来技術と本発明の技術の場合で比較
したものである。第２図からも明らかなように、従来技
術においては、Ｎ２ガスの流量を変化させても温度差に
はほとんど変化なく、２０〜３０’Ｃ，と比較的大きな
温度差を生じている。これに対し、本発明における真空
中例えば１Ｏ−４ｔｏｒｒの場合の温度差ΔＴは１０°
Ｃ以下に抑えられていることが分がる。このことは、Ｎ
２ガスの対流が温度差の増大を誘発していたことを示唆
している。以上の結果から、本発明による方法が基板面
内の温度の均一化にきわめて有効であることは明らかで
ある。
尚、本発明は、あらゆる基板材料からなる試料に適応で
きることは明白である。例えば、Ｓｉ、ＡｌＧａＡｓ、
ＩｎＰ、 ＩｎＧａＡｓ、 Ｇｅ等である。また、試
料の支持法も、本実施例で述べたピン支持性以外のすべ
ての支持法に対して有効である。例えば、既に知られて
いるＳｉのガードリング法等がある。これについては、
Ｒ，Ｔ、 Ｂｌｕｎｔらによるアプライドフィジックス
レター（Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 Ｌｅｔｔ、）のＶｏ
ｌ、 ４７． Ｎｏ、 ３゜ｐｐ、 ３０４−３０６．
１９８５または、Ａ、 Ｔａｍｕｒａらによる第１４回
ＧａＡｓと化合物のシンポジウムのプロシーディング（
Ｐｒｏｃ、 １４ｔｈ、 Ｉｎｔ、 Ｓｙｍｐ、 Ｇ
ａＡｓ ａｎｄ ＲｅｌａｔｅｄＣｏｍｐｏｕｄｓ、
５ｅｐｔ、 １９８６）のｐｐ、５３３−５３８で各々
報告されている。更に、本発明は、ＧａＡｓＭＥＳＦＥ
Ｔ以外の高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）、ヘテ
ロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）など他のデバ
イスの製作についても同様に有効である。また、任意の
寸法をもつ基板試料についても、本発明は適用できる。
きることは明白である。例えば、Ｓｉ、ＡｌＧａＡｓ、
ＩｎＰ、 ＩｎＧａＡｓ、 Ｇｅ等である。また、試
料の支持法も、本実施例で述べたピン支持性以外のすべ
ての支持法に対して有効である。例えば、既に知られて
いるＳｉのガードリング法等がある。これについては、
Ｒ，Ｔ、 Ｂｌｕｎｔらによるアプライドフィジックス
レター（Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 Ｌｅｔｔ、）のＶｏ
ｌ、 ４７． Ｎｏ、 ３゜ｐｐ、 ３０４−３０６．
１９８５または、Ａ、 Ｔａｍｕｒａらによる第１４回
ＧａＡｓと化合物のシンポジウムのプロシーディング（
Ｐｒｏｃ、 １４ｔｈ、 Ｉｎｔ、 Ｓｙｍｐ、 Ｇ
ａＡｓ ａｎｄ ＲｅｌａｔｅｄＣｏｍｐｏｕｄｓ、
５ｅｐｔ、 １９８６）のｐｐ、５３３−５３８で各々
報告されている。更に、本発明は、ＧａＡｓＭＥＳＦＥ
Ｔ以外の高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）、ヘテ
ロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）など他のデバ
イスの製作についても同様に有効である。また、任意の
寸法をもつ基板試料についても、本発明は適用できる。
尚、真空度についても、大気圧以下であれば任意である
。
。
（発明の効果）
以上説明したように、本発明の短時間熱処理方法によれ
ば、減圧下で熱処理を行うので熱処理雰囲気の対流が抑
制される。そのため半導体基板面内の温度分布が一様と
なり、基板面内のデバイス特性を極めて均一化できる効
果がある。その結果、回路の雑音余裕度が大幅に改善さ
れ、ＩＣの高連化が可能となる。更に、歩留り向上の効
果もあり、デバイス及びＩＣの低価格化を実現できる。
ば、減圧下で熱処理を行うので熱処理雰囲気の対流が抑
制される。そのため半導体基板面内の温度分布が一様と
なり、基板面内のデバイス特性を極めて均一化できる効
果がある。その結果、回路の雑音余裕度が大幅に改善さ
れ、ＩＣの高連化が可能となる。更に、歩留り向上の効
果もあり、デバイス及びＩＣの低価格化を実現できる。
第１図は本発明の短時間熱処理方法の概略図、第２図は
基板の周辺の温度Ｔ１と中央付近の温度Ｔ２との温度差
ΔＴを従来技術と本発明の技術の場合で比較した図、第
３図は従来の短時間熱処理方法の概略図である。 １・・・ランプ、２・・・ＧａＡｓ基板、３・・・Ｎ２
ガス流、４・・・石英ガラス製ピン、５・・・石英ガラ
ス製炉芯管、６・・・反射板
基板の周辺の温度Ｔ１と中央付近の温度Ｔ２との温度差
ΔＴを従来技術と本発明の技術の場合で比較した図、第
３図は従来の短時間熱処理方法の概略図である。 １・・・ランプ、２・・・ＧａＡｓ基板、３・・・Ｎ２
ガス流、４・・・石英ガラス製ピン、５・・・石英ガラ
ス製炉芯管、６・・・反射板
Claims (1)
- ランプを用いて熱処理を行なう短時間熱処理方法におい
て、被熱処理物の雰囲気を大気圧以下の圧力に保ちつつ
熱処理を行うことを特徴とする短時間熱処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7120289A JPH02249228A (ja) | 1989-03-22 | 1989-03-22 | 短時間熱処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7120289A JPH02249228A (ja) | 1989-03-22 | 1989-03-22 | 短時間熱処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02249228A true JPH02249228A (ja) | 1990-10-05 |
Family
ID=13453853
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7120289A Pending JPH02249228A (ja) | 1989-03-22 | 1989-03-22 | 短時間熱処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02249228A (ja) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS627124A (ja) * | 1985-07-02 | 1987-01-14 | Sharp Corp | 半導体基板のアニ−ル装置 |
| JPS6242237B2 (ja) * | 1983-03-11 | 1987-09-07 | Nippon Kokan Kk | |
| JPS63116A (ja) * | 1986-06-19 | 1988-01-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPS63271922A (ja) * | 1987-04-28 | 1988-11-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 熱処理装置 |
-
1989
- 1989-03-22 JP JP7120289A patent/JPH02249228A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6242237B2 (ja) * | 1983-03-11 | 1987-09-07 | Nippon Kokan Kk | |
| JPS627124A (ja) * | 1985-07-02 | 1987-01-14 | Sharp Corp | 半導体基板のアニ−ル装置 |
| JPS63116A (ja) * | 1986-06-19 | 1988-01-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPS63271922A (ja) * | 1987-04-28 | 1988-11-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 熱処理装置 |
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