JPH0521367A - 熱処理装置 - Google Patents
熱処理装置Info
- Publication number
- JPH0521367A JPH0521367A JP19722691A JP19722691A JPH0521367A JP H0521367 A JPH0521367 A JP H0521367A JP 19722691 A JP19722691 A JP 19722691A JP 19722691 A JP19722691 A JP 19722691A JP H0521367 A JPH0521367 A JP H0521367A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- holder
- heat treatment
- substrate
- temperature
- thermal processing
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- 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.)
- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 イオン注入された半導体の電気的特性の再現
性及び均一性を向上させる。 【構成】 熱処理温度において蒸発しにくい物質ででき
たホルダー４内に試料を設置して、ランプ照射による赤
外線吸収等で加熱する。 【効果】 ホルダーが熱処理温度において蒸発しにくい
物質でできているため、表面を他の物質でコーティング
する必要がない。このため、パイロメータでホルダー表
面の温度を測定するにあたって、コーティング物質の厚
さや品質に依存したエミッシビティのばらつきの影響を
受けず、試料温度が再現性よく測定される。このため、
プロセス再現性が向上する。
性及び均一性を向上させる。 【構成】 熱処理温度において蒸発しにくい物質ででき
たホルダー４内に試料を設置して、ランプ照射による赤
外線吸収等で加熱する。 【効果】 ホルダーが熱処理温度において蒸発しにくい
物質でできているため、表面を他の物質でコーティング
する必要がない。このため、パイロメータでホルダー表
面の温度を測定するにあたって、コーティング物質の厚
さや品質に依存したエミッシビティのばらつきの影響を
受けず、試料温度が再現性よく測定される。このため、
プロセス再現性が向上する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばＩＩＩ−Ｖ族半
導体単結晶基板にイオン注入した後に短時間熱処理して
導電層を形成するに際して使用する短時間熱処理装置に
関する。
導体単結晶基板にイオン注入した後に短時間熱処理して
導電層を形成するに際して使用する短時間熱処理装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＩＩＩ−Ｖ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、ヘ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異種接合デバイスの製
造プロセスにおいて、コンタクト抵抗の低減を目的とし
たイオン注入が行われており、これらのデバイスの製造
においては、微細構造を持つ異種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。
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、ヘ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異種接合デバイスの製
造プロセスにおいて、コンタクト抵抗の低減を目的とし
たイオン注入が行われており、これらのデバイスの製造
においては、微細構造を持つ異種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。
【０００３】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。
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。
【０００４】短時間熱処理法は、昇温（毎秒約１００
℃）及び極めて短時間の熱処理時間（１〜数１０秒）を
有するプロセスであるため、効率のよい試料加熱方式が
必要とされる。
℃）及び極めて短時間の熱処理時間（１〜数１０秒）を
有するプロセスであるため、効率のよい試料加熱方式が
必要とされる。
【０００５】このため、例えば半導体基板を熱処理する
場合、一般には試料の垂直方向からハロゲンランプ等に
より赤外線を直接照射する方法が用いられてきた。この
直接加熱方式によると、半導体の赤外線吸収・放散によ
り迅速に試料の昇・降温を行うことができ、例えば試料
のおかれたプレートをジュール熱で加熱する間接加熱方
式等と比べて、より応答性に優れた温度制御を行うこと
ができる。
場合、一般には試料の垂直方向からハロゲンランプ等に
より赤外線を直接照射する方法が用いられてきた。この
直接加熱方式によると、半導体の赤外線吸収・放散によ
り迅速に試料の昇・降温を行うことができ、例えば試料
のおかれたプレートをジュール熱で加熱する間接加熱方
式等と比べて、より応答性に優れた温度制御を行うこと
ができる。
【０００６】このような短時間熱処理を行う場合、熱処
理される基板の設置方法としては、基板を石英などのピ
ンで３点支持したり、他の半導体基板上に設置してガー
ドリングで周囲を囲む等の方法が用いられてきたが、今
日最も注目されているのが、グラファイト等でできた円
盤状のホルダー内に試料を収納して熱処理する方法であ
る（Ａ．Ｔａｍｕｒａ ｅｔ ａｌ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐ
ｈｙｓ．６２，１１０２（１９８７），Ｓ．Ｊ．Ｐｅａ
ｒｔｏｎ ＆ Ｒ．Ｃａｒｕｓｏ Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈ
ｙｓ．６６．６６３（１９８９）参照）。
理される基板の設置方法としては、基板を石英などのピ
ンで３点支持したり、他の半導体基板上に設置してガー
ドリングで周囲を囲む等の方法が用いられてきたが、今
日最も注目されているのが、グラファイト等でできた円
盤状のホルダー内に試料を収納して熱処理する方法であ
る（Ａ．Ｔａｍｕｒａ ｅｔ ａｌ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐ
ｈｙｓ．６２，１１０２（１９８７），Ｓ．Ｊ．Ｐｅａ
ｒｔｏｎ ＆ Ｒ．Ｃａｒｕｓｏ Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈ
ｙｓ．６６．６６３（１９８９）参照）。
【０００７】この方法を用いることにより、基板周囲か
らの熱放射により基板周辺部の温度が中央部より低下す
るエッジ効果（Ｒ．Ｔ．Ｂｌｕｎｔ ｅｔ ａｌ．Ａｐ
ｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．４７．３０４（１９８５）
参照）や、雰囲気ガスの対流がもたらす温度不均一効果
（Ｍ．Ｋｏｈｎｏ ｅｔ ａｌ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．６９．１２９４（１９９１）参照）を抑制すること
ができ、均一性に優れた熱処理が行えることが知られて
いる。
らの熱放射により基板周辺部の温度が中央部より低下す
るエッジ効果（Ｒ．Ｔ．Ｂｌｕｎｔ ｅｔ ａｌ．Ａｐ
ｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．４７．３０４（１９８５）
参照）や、雰囲気ガスの対流がもたらす温度不均一効果
（Ｍ．Ｋｏｈｎｏ ｅｔ ａｌ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．６９．１２９４（１９９１）参照）を抑制すること
ができ、均一性に優れた熱処理が行えることが知られて
いる。
【０００８】このような熱処理を大量に再現性よく行な
うための温度制御方法としては、試料の熱輻射を検出し
て温度をモニターするパイロメータを用いることが必要
である。
うための温度制御方法としては、試料の熱輻射を検出し
て温度をモニターするパイロメータを用いることが必要
である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにホルダー内に試料基板を収納してパイロメータを用
いて短時間熱処理を行った場合、ホルダー表面のエミッ
シビティの値により測定温度が大きな影響を受けること
が知られている。
うにホルダー内に試料基板を収納してパイロメータを用
いて短時間熱処理を行った場合、ホルダー表面のエミッ
シビティの値により測定温度が大きな影響を受けること
が知られている。
【００１０】特に、グラファイト等のように不純物を吸
着しやすい材質や、ＧａＡｓ等のように高温で成分が蒸
発しやすい材質を用いてホルダーを作製する場合には、
熱処理中の不純物による汚染を防ぐ目的で、ホルダー表
面をＳｉＣ等の物質でコーティングする必要があるが、
このようなコーティングを行った場合エミッシビティの
値はコーティングされた物質の厚さや品質に大きく依存
することが知られている。
着しやすい材質や、ＧａＡｓ等のように高温で成分が蒸
発しやすい材質を用いてホルダーを作製する場合には、
熱処理中の不純物による汚染を防ぐ目的で、ホルダー表
面をＳｉＣ等の物質でコーティングする必要があるが、
このようなコーティングを行った場合エミッシビティの
値はコーティングされた物質の厚さや品質に大きく依存
することが知られている。
【００１１】このため、コーティング物質の厚さ，品質
の再現性が温度測定に影響を与えやすいが、コーティン
グを行う時点でのプロセス再現性が一般には十分ではな
いのと同時に、熱処理による変性の要素が加わるため
に、エミッシビティの再現性は一般にコーティングを行
った場合に低下することが知られている。
の再現性が温度測定に影響を与えやすいが、コーティン
グを行う時点でのプロセス再現性が一般には十分ではな
いのと同時に、熱処理による変性の要素が加わるため
に、エミッシビティの再現性は一般にコーティングを行
った場合に低下することが知られている。
【００１２】このような場合、パイロメータにより測定
されるホルダーの温度再現性が低下し、プロセスの再現
性を低下させる。このことは、歩留りの優れた集積回路
を作製するために回避すべき問題である。
されるホルダーの温度再現性が低下し、プロセスの再現
性を低下させる。このことは、歩留りの優れた集積回路
を作製するために回避すべき問題である。
【００１３】このため、パイロメータを用いて再現性よ
く温度制御を行うためのホルダー材料として、前述した
ような不純物による汚染等の可能性の極めて低い物質を
選択する必要がある。
く温度制御を行うためのホルダー材料として、前述した
ような不純物による汚染等の可能性の極めて低い物質を
選択する必要がある。
【００１４】ところが、基板の赤外線吸収特性，熱伝導
率，比熱，密度等の違いに基づき、両者の間に瞬時的な
温度差が発生して、均一性，プロセス再現性を低下させ
ることがあることが知られている。
率，比熱，密度等の違いに基づき、両者の間に瞬時的な
温度差が発生して、均一性，プロセス再現性を低下させ
ることがあることが知られている。
【００１５】例えば、ホルダー材料の赤外線吸収スペク
トルが、試料のＧａＡｓのそれよりもはるかに大きかっ
た場合、ランプ加熱による昇温過程で、ホルダーの温度
が試料よりも高くなりやすいことは明らかである。
トルが、試料のＧａＡｓのそれよりもはるかに大きかっ
た場合、ランプ加熱による昇温過程で、ホルダーの温度
が試料よりも高くなりやすいことは明らかである。
【００１６】このような場合、熱電対やパイロメータに
より測定されるホルダーの温度と、試料の温度間にずれ
が発生し、プロセスの再現性を低下させると同時に、均
一性そのものにも悪影響を与える。このことは、歩留り
の優れた集積回路を作製するために回避すべき問題であ
る。
より測定されるホルダーの温度と、試料の温度間にずれ
が発生し、プロセスの再現性を低下させると同時に、均
一性そのものにも悪影響を与える。このことは、歩留り
の優れた集積回路を作製するために回避すべき問題であ
る。
【００１７】本発明の目的は、以上述べたようなランプ
加熱熱処理に関する従来の問題点を解決する熱処理装置
を提供することにある。
加熱熱処理に関する従来の問題点を解決する熱処理装置
を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による熱処理装置においては、閉じ込め型の
蓋付ホルダーを有し、ホルダー内に化合物半導体基板な
どの試料を設置した熱処理装置であって、閉じ込め型の
蓋付ホルダーは、シリコン，ゲルマニウムその他熱処理
温度下において成分が蒸発せず、且つ赤外線吸収率の優
れた材料をもって成型されたものである。
め、本発明による熱処理装置においては、閉じ込め型の
蓋付ホルダーを有し、ホルダー内に化合物半導体基板な
どの試料を設置した熱処理装置であって、閉じ込め型の
蓋付ホルダーは、シリコン，ゲルマニウムその他熱処理
温度下において成分が蒸発せず、且つ赤外線吸収率の優
れた材料をもって成型されたものである。
【００１９】
【作用】イオン注入したＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板
を短時間熱処理するにあたり、不純物を吸着しにくく、
かつ高温で成分が蒸発することのない（蒸気圧が低い）
Ｓｉ結晶等のような物質でできた円盤状のホルダー内に
試料を設置して熱処理を行うことにより、イオン注入層
の電気的均一性及び再現性が大幅に向上する。
を短時間熱処理するにあたり、不純物を吸着しにくく、
かつ高温で成分が蒸発することのない（蒸気圧が低い）
Ｓｉ結晶等のような物質でできた円盤状のホルダー内に
試料を設置して熱処理を行うことにより、イオン注入層
の電気的均一性及び再現性が大幅に向上する。
【００２０】本発明により熱処理プロセスの均一性が大
幅に向上する理由としては、不純物を吸着しにくく、か
つ高温で成分が蒸発することのない（蒸気圧が低い）Ｓ
ｉ結晶等のような物質でできた円盤状のホルダー内に試
料を設置して熱処理を行うため、パイロメータによる試
料温度測定に誤差が少ないことから、プロセスの再現性
が向上することが考えられる。
幅に向上する理由としては、不純物を吸着しにくく、か
つ高温で成分が蒸発することのない（蒸気圧が低い）Ｓ
ｉ結晶等のような物質でできた円盤状のホルダー内に試
料を設置して熱処理を行うため、パイロメータによる試
料温度測定に誤差が少ないことから、プロセスの再現性
が向上することが考えられる。
【００２１】
【実施例】以下に本発明の実施例について詳細に説明す
る。
る。
【００２２】図１は、本発明の実施例の装置構成を概略
的に示す図である。
的に示す図である。
【００２３】図において、ハロゲンランプ１は、石英ガ
ラス炉心管２の外部の上方・下方に配置されている。３
インチＧａＡｓ基板３は、Ｓｉ製ホルダー（サセプタ）
４に収納されている。ホルダー４は、円盤状であり、外
径１２５ｍｍ，厚さは１．５ｍｍである。
ラス炉心管２の外部の上方・下方に配置されている。３
インチＧａＡｓ基板３は、Ｓｉ製ホルダー（サセプタ）
４に収納されている。ホルダー４は、円盤状であり、外
径１２５ｍｍ，厚さは１．５ｍｍである。
【００２４】このＳｉホルダー４は、基板３を収納し、
Ｓｉ製の蓋６で施蓋し、石英ガラスピン５で支えて炉芯
管２内に設置される。以上の構成の本発明熱処理装置を
用い、ハロゲンランプ１から照射した赤外線により加熱
して以下に示す実験を行った。
Ｓｉ製の蓋６で施蓋し、石英ガラスピン５で支えて炉芯
管２内に設置される。以上の構成の本発明熱処理装置を
用い、ハロゲンランプ１から照射した赤外線により加熱
して以下に示す実験を行った。
【００２５】面方位＜１００＞ＬＥＣ（Ｌｉｑｕｉｄ
Ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｅｄ Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ）
法アンドープ半絶縁性ＧａＡｓ基板に注入エネルギー１
００ＫｅＶでＳｉ（プラス）を１×１０13ｃｍ-2室温で
注入した。２０回以上実験を行った結果のシート抵抗ば
らつきはσＲｓ＝７Ω／□であり、ＳｉＣをコートした
グラファイト製のホルダーを用いた場合の結果σＲｓ＝
１８Ω／□と比べて大幅に改善されていることが分かっ
た。
Ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｅｄ Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ）
法アンドープ半絶縁性ＧａＡｓ基板に注入エネルギー１
００ＫｅＶでＳｉ（プラス）を１×１０13ｃｍ-2室温で
注入した。２０回以上実験を行った結果のシート抵抗ば
らつきはσＲｓ＝７Ω／□であり、ＳｉＣをコートした
グラファイト製のホルダーを用いた場合の結果σＲｓ＝
１８Ω／□と比べて大幅に改善されていることが分かっ
た。
【００２６】基板の寸法については、本実施例で用いた
３インチ径以外の任意の寸法に対しても本発明の装置は
有効である。
３インチ径以外の任意の寸法に対しても本発明の装置は
有効である。
【００２７】本発明において、ホルダー材料としては、
赤外線吸収率が高く、且つ熱処理温度においてホルダー
の構成成分が蒸発しにくい物質を選定したものであり、
Ｓｉのほかに、例えばゲルマニウム等の不純物を吸着し
にくく、かつ高温で成分が蒸発することのない（蒸気圧
が低い）物質であれば適用できる。以上のことから、本
発明の熱処理装置を用いることにより、均一性の優れた
熱処理を再現性よく行うことのできることが確認され
た。
赤外線吸収率が高く、且つ熱処理温度においてホルダー
の構成成分が蒸発しにくい物質を選定したものであり、
Ｓｉのほかに、例えばゲルマニウム等の不純物を吸着し
にくく、かつ高温で成分が蒸発することのない（蒸気圧
が低い）物質であれば適用できる。以上のことから、本
発明の熱処理装置を用いることにより、均一性の優れた
熱処理を再現性よく行うことのできることが確認され
た。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の装置によ
れば、例えばＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の短時間熱処理
により得られたイオン注入活性層の基板面内の抵抗均一
性及び再現性を従来よりも大幅に向上させることがで
き、従って高速集積回路の歩留りを大幅に改善すること
ができる。
れば、例えばＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の短時間熱処理
により得られたイオン注入活性層の基板面内の抵抗均一
性及び再現性を従来よりも大幅に向上させることがで
き、従って高速集積回路の歩留りを大幅に改善すること
ができる。
【図１】本発明の実施例の装置構成を概略的に示す構成
図である。
図である。
１ ハロゲンランプ ２ 石英ガラス製炉心管 ３ ３インチＧａＡｓ基板 ４ 本発明のホルダー（Ｓｉ製） ５ 石英ガラスピン ６ 蓋（Ｓｉ製）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/26 Ｌ 8617−4Ｍ 21/324 Ｃ 8617−4Ｍ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 閉じ込め型の蓋付ホルダーを有し、ホル
ダー内に化合物半導体基板などの試料を設置した熱処理
装置であって、 閉じ込め型の蓋付ホルダーは、シリコン，ゲルマニウム
その他熱処理温度下において成分が蒸発せず、且つ赤外
線吸収率の優れた材料をもって成型されたものであるこ
とを特徴とする熱処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19722691A JPH0521367A (ja) | 1991-07-11 | 1991-07-11 | 熱処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19722691A JPH0521367A (ja) | 1991-07-11 | 1991-07-11 | 熱処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0521367A true JPH0521367A (ja) | 1993-01-29 |
Family
ID=16370940
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19722691A Pending JPH0521367A (ja) | 1991-07-11 | 1991-07-11 | 熱処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0521367A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006190731A (ja) * | 2005-01-04 | 2006-07-20 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 基板加熱装置、真空装置及び基板加熱方法 |
| WO2007049413A1 (ja) * | 2005-10-28 | 2007-05-03 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | 半導体製造装置及び半導体装置 |
-
1991
- 1991-07-11 JP JP19722691A patent/JPH0521367A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006190731A (ja) * | 2005-01-04 | 2006-07-20 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 基板加熱装置、真空装置及び基板加熱方法 |
| WO2007049413A1 (ja) * | 2005-10-28 | 2007-05-03 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | 半導体製造装置及び半導体装置 |
| JPWO2007049413A1 (ja) * | 2005-10-28 | 2009-04-30 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 半導体製造装置及び半導体装置 |
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