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JPS59194431A - 半導体基板へのイオン注入方法 - Google Patents

半導体基板へのイオン注入方法

Info

Publication number
JPS59194431A
JPS59194431A JP6861383A JP6861383A JPS59194431A JP S59194431 A JPS59194431 A JP S59194431A JP 6861383 A JP6861383 A JP 6861383A JP 6861383 A JP6861383 A JP 6861383A JP S59194431 A JPS59194431 A JP S59194431A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
forming
ion implantation
region
semiconductor 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.)
Pending
Application number
JP6861383A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazutaka Kamitake
一孝 上武
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp, Nippon Electric Co Ltd filed Critical NEC Corp
Priority to JP6861383A priority Critical patent/JPS59194431A/ja
Publication of JPS59194431A publication Critical patent/JPS59194431A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/26Bombardment with radiation
    • H01L21/263Bombardment with radiation with high-energy radiation
    • H01L21/265Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Junction Field-Effect Transistors (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。

Description

【発明の詳細な説明】 体であるGaAsの基体に不純物を注入する方法に関す
るものである。
最近、GaAsを中心とする化合物半導体の特質を生か
した高速集積化デバイスの開発が活発でちる。中でもG
aAsは門に比べて5〜6倍の電子移動度が得られかつ
Cr等の深い準位を形′成するアクセプター不純物で補
償すネことによシ高抵抗基板が得られる為にマイクロ漢
ICや超高速論理IC用基板として適している。特に本
質的に量産性及び均一性に優れた局所イオン注入法によ
り能動層を形成する技術は従来気相成長法等により!@
動層を形成する方法に比べて均一性、コスト、高集積化
等いずれにおいても優ると考えられ、事実上記方法によ
り1000ゲート規模のロジックICが開発され実用化
されようとしている。
しかしながら、上記半絶縁性基板へのイオン注入法によ
る導電層形成も問題がないわけではない。
イオン注入技術そのものについてはほぼ確立された技術
と考えられているがイオン注入を行なう半するアニール
技術になお問題が残されている。
特に、イオン注入用基板に要求される条件は■ 高電気
抵抗 ■ 高熱安定性 ■ 高均一性 ■ 大面積−円形 ■ 低価格 ■ 高純度 等といわれておシ、現状ではすべてを満足することは難
かしいがイオン注入用基板製造法として従来から使用さ
れてきた水平ブリッジマン法よシはLEC法(Liqu
id Encapsulation Czkralsh
y)と呼ばれる液体カプセル引上法が主流になっていく
ものと考えられる。LEC法による半絶縁性基板にはC
r添加(Cr−doped )と無添加(undope
d)があシ、両者ともBNルツボ(ボロンナイトライド
ルツボ)を用いてG a A sを直接合成した基板は
残留不純物(tffK S i等)が少なく、熱的に安
定でsbかつイオン注入導電層の移動度が高いといわれ
ている。
しかしながら、LEC結晶にイオン注入を施して得られ
る導電層は宮沢らが報告している様に、Crを含むもの
(Cr−doped )及びCrを含まないもの(un
doped )基板とも、基板の電気的特性の均質性に
劣るものでめった。第1図(a) 、 (b)に基板中
心から外方にむかってIds(FETのun ga t
 ed時のドレイン電流値)を示すように、基板面内で
Idsが小さな振幅をもって凹凸を繰シ返しながらCr
を含む基板同図(b)では周辺部で小さくなるような傾
向を見せている。特に径方向に対して小さい振幅にてI
ds等が変化すると高集積な回路を基板に形成する場合
FETの閾値電圧等が1チツプ内でパラツク為に回路動
作が困難となる。しかも今後この種の基板を用いてより
高集積化を推進する場合チップサイズの大型化及び回路
消費電力の低減化は増々進んでいくと考えられ、基板に
要求される低閾値電圧でのミクロ領域での均一性を含め
た基板の高均一性が重要視されている。次に、第2図(
a)〜fd)を参照して従来一般に行っている半艶、隊
性基板に局所イオン注入を行なって導電層を形成する方
法を説明する。まず、鏡面研磨の施された半絶縁性基板
11をH2SO4:H20z :H2Oの所定混合液に
て基板表面の汚染層や研磨加工等による歪層等をエツチ
ング除去した後(a図)、写真蝕刻法による所望注入領
域をパターニングして注入領域以外に注入イオン種が浸
入しない様にマスキング層12を施しくb図)、然る後
に注入層表面層の洗浄を行なうことにより注入時所定イ
オン種以外の不純物がノックオン効果等によりたたき込
まれるのを極力防いだ後に、所望イオン種を所定量所定
深さに注入して注入領域13を形成する(0図)。次い
で、フォトレジスト等のマスキング層12を除去した後
に、ポストイオン注入アニール保護膜として種々の方法
によ多形成したシリコン酸化膜及びシリコン窒化膜等の
絶縁膜15を該基板表面に被着させた後に、600〜1
000℃程度の高温熱処理を所定時間窒素、水素、アル
ゴン等の雰囲気中で行なうか若しくはポストイオン注入
アニール技術膜(15)は被着せずにアルシン(ASH
3)ガス等の砒素雰囲気下で所定温度及び時間高温熱処
理を施す(d図)。
かかる方法に従うかぎシでは、前述第1図(a)(b)
に示された如きミクロ領域での不均一性を改善する為に
は、半絶縁性基板そのものの不均一性の原因を除去する
以外には改善の余地さえ残されていない。持論、上記根
本原因を究明してかか′る欠点を牛絶縁性基板結晶成長
時に竹せる7が今後とも最も重要と考えられるが現時点
ではこのような方法は見いだされていない。
そこで本発明の目的はかかるミクロ領域での均一性を高
め゛しかも高純度な基板に改善し、かつ高電気抵抗外を
増進させる為の処方を提供することによシ高品質高歩留
り、再現性向上はもとより高集積低電力化デバイス製造
の為の局所イオン注入による閾値電圧制御性の向上を計
らしめることにある。
本発明によれば、かかるミクロ領域にrける不均一性を
、導電層形成部以外の領域に高抵抗化不純物をイオン注
入することによりeらげ、かつ血金属汚染不純物等素子
性能上好まし力・らざる不純物を除去してかつ所望導電
層領域以外の領域は高抵抗性を増進させるイオン注入方
法を得る。
次に、本発明を、第3図(a)〜fi)を参照してよシ
詳細に説明を行々う。
先づ、通常一般に行なわれている鏡面研磨の施されたG
aAs半絶縁性半導体基板1(裏面は鏡面研磨仕上げで
も化学エツチング仕上げでも構わない)を硫酸と過酸化
水素と水の所定混合比(例えは各々3:1:1)又は臭
素とメタノール混合液で2〜10μm程度表面エツチン
グして半導体基板1の表面汚染層及び加工歪み層をエツ
チング除去しくa図)、然る後に、半導体基板1と60
0〜1000℃水素雰囲気中で10分〜60分程度熱処
理を施す(b図)。次いで、再度上記硫酸と過酸化水素
と水の混合液又は臭素とメタノール混合液にて2〜10
μm程度半導体基板1の表面及び裏面を化学エツチング
によシ除去する(0図)。かかる工程を施すことによシ
、半絶縁性半導体基板1の結晶引上後に行なわれるスラ
イシングや研磨等で導入される欠陥や研磨剤及び重金属
汚染等の不純物を先づ除去しておく。
次いで、第3図dに示す如く、高濃度イオン注入用のマ
スクとしてCVD5i02等の絶縁膜2左所望厚さ形成
後、通常フォトレジスト工程によシ能動層形成領域のみ
にマスク3を施こす。然る後に通常の化学エツチング法
によF) CVD5 i02’等の絶縁膜2をエツチン
グしてイオン注入マスク層を形成する(e図)。次いで
、半導体基板1の表面と裏面にAr、B、0等のG a
 A sに対して高抵抗層を形成する注入核種(N型、
P型等にならないイオン種)を1′o1−1以上の注入
量イオン注入を施し、注入領域4を形成する(f図)。
然る後に、イオン注入マスクとして利用したフォトレジ
ストによるマスク3及びCVD5iOz等の絶縁膜2を
通常の化学処理によシ除去する。次いで再度能動層形成
の為の7オトレジストエ程によシ能動層形成用イオン注
入のパターニングを行ないフォトレジスト層3′を形成
し、所望のドース量及び加速電圧によシ能動層形成の為
のシリコン、セレン等のイオン注入領域5を形成しくg
図)、その後、通常のレジスト除去工程を行ない、次い
でイオン注入アニール保護膜8の形成(例えばCVD5
i02等)後、所定温度にて所定時間熱処理を行ない能
動領域5′を形成する(h図)。
然る後、通常のリソグラフィー技術によジオ−ミック電
極6及びゲート電極7を設けてGaAs八fEへFET
を製作する(i図)。
しかる工程を施すことによシ出来る能動層領域5′は前
述第1図に示す如き径方向に於けるIds等のミクロ領
域におけるバラツキが小さく緩やかなバラツキとなる。
本発明は基本的には高抵抗層形成のイオン注入によって
形成される注入欠陥層を能動層領域以外の基板表面層と
基板裏面層に設けて、熱処理を施すことによシ、本来基
板中に局在していた重金属等の汚染物質を注入欠陥層に
ゲッタリングすることを利用、しているものである。尚
本発明は前述実施例に限られることなく本発明の主旨を
遂行するものであればあらゆる半導体装置の製造工程に
適用しうるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図(a) 、 (b)はCrを含ま々いLEC結晶
とCrを含むLEC結晶との基板の不均一性を示したも
ので、ドレイン電流(Ids)と基板中心からの距離と
の関係を示すグラフである。 第2図ja)〜(d)は従来のイオン注入方法を゛工程
順に示す断面図である。 第3図(a)〜(i)は本発明の一実施例を工程順に示
す断面図である。 1・・・・・・半絶縁性半導体基板、2・・・・・・絶
縁膜、3・・・・・・マスクζ 3′・・・・・・フォ
トレジスト、4・・・・・・イオン注入領域、5・・・
・・・イオン注入領域、5′・・・・・・能動層領域、
6・・・・・・オーミック電極、7・・・・・・ゲート
電極、8・・・・・・アニール保護膜、11・・・・・
・半絶縁性半導体基板、12・・・・・・マスキング層
、13・・・・・・注入領域、14・・・・・・低抵抗
能動領域、15・・・・・・アニール保譲膜 りf5t  図 (θ)           第 1
 だ勺 ミノ(α)口1// 2 第2図 ((1)−]/ (1)ノ [IIIII]=IIE−−−−/(C) 
           /

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  半導体基板の所定部に該半導体基板を高抵抗
    化する第一の不純物をイオン注入する工程と、前記半導
    体基板の所定高以外の領域に前記半導体基板を低抵抗化
    する第二の不純物をイオン注入する工程とを含むことを
    特徴とする半導体基板へのイオン注入方法。
  2. (2)前記半導体基板は[1−V族化合物半導体であシ
    、前記第1の不純物はアルゴン、ボロン、酸素、クロム
    からなる群から選ばれるものである特許請求の範囲第1
    項記載の半導体基板へのイオン注入方法。
JP6861383A 1983-04-19 1983-04-19 半導体基板へのイオン注入方法 Pending JPS59194431A (ja)

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JP6861383A JPS59194431A (ja) 1983-04-19 1983-04-19 半導体基板へのイオン注入方法

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JP6861383A JPS59194431A (ja) 1983-04-19 1983-04-19 半導体基板へのイオン注入方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS59194431A true JPS59194431A (ja) 1984-11-05

Family

ID=13378783

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6861383A Pending JPS59194431A (ja) 1983-04-19 1983-04-19 半導体基板へのイオン注入方法

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JP (1) JPS59194431A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4701422A (en) * 1986-04-07 1987-10-20 Rockwell International Corporation Method of adjusting threshold voltage subsequent to fabrication of transistor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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