JPS61290716A - Ion implantation method - Google Patents
Ion implantation methodInfo
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- JPS61290716A JPS61290716A JP13277085A JP13277085A JPS61290716A JP S61290716 A JPS61290716 A JP S61290716A JP 13277085 A JP13277085 A JP 13277085A JP 13277085 A JP13277085 A JP 13277085A JP S61290716 A JPS61290716 A JP S61290716A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
■−■族化合物半導体結晶にイオン注入法で5型の導伝
層を形成する方法でろって、該■−v族化合物半導体結
晶の同一領域に、■族元素イオンと■族元素イオンを注
入後活性化の熱処理をすることによシ極めて再現性の良
い■−■族化合物半導体のイオン注入層が得られる。[Detailed Description of the Invention] [Summary] This is a method of forming a 5-type conductive layer in a ■-■ group compound semiconductor crystal by ion implantation. By performing an activation heat treatment after implanting group element ions and group (2) ions, an ion-implanted layer of a (1)-(2) group compound semiconductor with extremely good reproducibility can be obtained.
本発明は、イオン注入法によシ再現性の良い導伝層を形
成する方法に関する。The present invention relates to a method of forming a conductive layer with good reproducibility by ion implantation.
従来、m−v族化合物半導体1例えばGa AmにS4
及びS#をイオン注入し、導伝層を形成する場合GaA
a結晶の差異によって、試料間で1〜5 X 10”C
イ3ていどの活性化の差異がおる。Conventionally, m-v group compound semiconductor 1, for example, Ga Am, S4
GaA and S# are ion-implanted to form a conductive layer.
aDepending on crystal differences, 1 to 5 x 10”C between samples
There are differences in the activation of the three types.
この変動は、非ドープのGa As中の電気的に活性な
不純物は10” 6%−”オーダでらって、これらの不
純物による補償作用の変動では説明できない。This variation cannot be explained by variations in the compensation effect of these impurities, since the electrically active impurities in undoped GaAs are on the order of 10"6%-".
本発明者は、この変動がGaAa結晶内のストイキオメ
トリ−(Sto4a4ommtwy )の変化に基づく
ものであることを見出した。The present inventor found that this variation is based on a change in stoichiometry (Sto4a4ommtwy) within the GaAa crystal.
半導体装置、例えばGaAaOFET等を製造するとき
、再現性の良いGa Asのイオン注入層を形成する必
要がらる。When manufacturing a semiconductor device such as a GaAaOFET, it is necessary to form a GaAs ion implantation layer with good reproducibility.
従来は、そのため、@2図に示すように実際に製造する
半導体装置、例えばGaAa IC或いはパワ−FET
などに出来るだけ近い条件で、単体の素子を作製し、こ
れを測定して必要なイオン注入のドーズ量を決定するこ
とが行われていた。Conventionally, for this reason, as shown in Figure @2, semiconductor devices to be actually manufactured, such as GaAa ICs or power FETs,
A single device was manufactured under conditions as close to those as possible, and the required ion implantation dose was determined by measuring the device.
(AtN)5を付着し、(C)においてソース、ドレイ
ン電極4,5を蒸着・アロイで形成し、(D)において
ゲート電極6(At)を形成している。(AtN) 5 is deposited, source and drain electrodes 4 and 5 are formed by vapor deposition and alloying in (C), and a gate electrode 6 (At) is formed in (D).
以上の工程でまず、ある゛ピンチオフ電圧にしたい時に
、経験上得られる注入量で注入し、上記(A)〜CD>
の工程の後、素子特性を測)、注入量が多かったら注入
量を減少するなどして調整し、所望の設計値にもってい
くことによシ注入補正値を決定していた。In the above process, first, when a certain pinch-off voltage is desired, the injection amount is determined from experience, and the above (A) to CD>
After the process, the device characteristics were measured), and if the implantation amount was too large, the implantation amount was adjusted by decreasing it to bring it to the desired design value, thereby determining the implantation correction value.
ところが、この従来の方法では、注入量を決定するのに
手間がかがシ、1週間位を必要とする。However, with this conventional method, it is time-consuming and requires about one week to determine the injection amount.
この注入量の決定は、インゴット毎に行う必要がおるが
、GaAaは一つのインゴットから、100枚位のウェ
ハしかとれないので非常に大変でおる。It is necessary to determine the amount of implantation for each ingot, but it is very difficult because only about 100 wafers can be obtained from one GaAa ingot.
〔問題点を解決する九めの手段〕
本発明では、m−v族化合物半導体結晶にイオン注入に
よ、9s型導伝層を形成する方法において、該■−■族
化合物半導体結晶の同一領域に、■族元素イオンと■族
元素イオンを注入した後、活性化の熱処理を行うことを
特徴とするイオン注入方法を提供する。[Ninth Means for Solving the Problems] In the present invention, in a method of forming a 9S type conductive layer by ion implantation into an m-v group compound semiconductor crystal, An ion implantation method is provided, which comprises performing activation heat treatment after implanting group (1) group element ions and group (2) group element ions.
■−■族化合物半導体の不純物には、■族元素位置に置
換して活性化するものと、V族元素位置に置換して活性
化するものとがるる。There are two types of impurities in group (1)-(2) compound semiconductors: those which are activated by substitution at the group (1) element position, and those which are activated by substitution at the group V element position.
Ga Aaを例にとると、SiはGa位置に置換して初
めて活性化するので、 Gaのベイカンシイが多いほう
が置換する確率が犬きくなシ、活性化率が大きい。G6
のペイカンシイが多くなるにつれて、格子定数は大きく
なる関係にある。Taking GaAa as an example, since Si is activated only after it is substituted in the Ga position, the greater the vacancy of Ga, the greater the probability of substitution and the greater the activation rate. G6
There is a relationship in which the lattice constant increases as the peacency increases.
一方、S#はAaの位置に置換して初めて活性化するの
で、 Asのペイカンシイが多い(Gaのベイカンクイ
が少ない)はうが活性化率が大きい。即ち、格子定数が
大きいほど、活性化率が小さくなる。On the other hand, since S# is activated only after being substituted at the Aa position, the activation rate is higher in cells with more As (lower Ga) sensitivity. That is, the larger the lattice constant, the smaller the activation rate.
本発明はこのように、■族元素と■族元素のイオンでは
、■族元素1例えばGaのペイカンシイの変化にたいす
る活性化率の変化の方向が逆向きであることに着目して
なされたものでちる。The present invention was thus made by focusing on the fact that the direction of change in activation rate for group Ⅰ elements and ions of group Ⅰ elements is opposite to the change in the paycency of group Ⅰ elements 1, for example, Ga. Chiru.
■族元素のペイカンシイの存在によって、■族元素の格
子位置に入シ易くなる■族元素と、V族元素のペイカン
シイの存在によって、V族元素の格子位置に入シ易くな
る■族元素とをほぼ同量同じ深さにイオン注入すること
により、m−v結晶中の■、■族元素のペイカンシイの
濃度や比が変化しても■、■族元素がそれらの濃度比の
変化に対して、逆の傾向を示す為、活性化する■族元素
と■族元素の総和はあまシ変化しない。Due to the presence of the pecanciency of the group elements, the group ■ elements are more likely to enter the lattice positions of the group element elements. By implanting approximately the same amount of ions to the same depth, even if the concentration and ratio of the peacancy of the ■ and ■ group elements in the m-v crystal changes, the ■ and ■ group elements will not respond to the change in their concentration ratio. , shows the opposite tendency, so the sum of the activated group ■ elements and group ■ elements does not change much.
本実施例は、GaAa結晶にイオン注入する際、σαA
s結晶の成長バラツキによるイオン注入層の活性化の変
化を少なくし再現性の良いイオン注入層を作製するもの
である。In this example, when ions are implanted into GaAa crystal, σαA
This method reduces changes in the activation of the ion-implanted layer due to variations in the growth of the s-crystal, thereby producing an ion-implanted layer with good reproducibility.
Ga Asにイオン注入された不純物はその原子が占め
るべき元素の空位(例えばS(にたいしてはGaペイカ
ンシイ)が存在していたほうが、その原子位置に入シ易
く活性化率がよくなる。The impurity ion-implanted into GaAs will more easily enter the atomic position and the activation rate will be better if there is an elemental vacancy (for example, S (for example, Ga vacancy) that the impurity should occupy).
しかし、実際のGaAa結晶にはGaベイカンシイもA
1ベイカンシイも存在しその濃度も、その比もかわる。However, in actual GaAa crystals, Ga vacancy is also A.
1 vacancy exists, and its concentration and ratio change.
そのため、 S(イオンを注入して%型層を形成する場
合、活性化率が変わる。Therefore, when forming a % type layer by implanting S(ions), the activation rate changes.
本発明者は、多くのGa As結晶を調べた結果4価(
W族)でらるSiの活性化率と6価(■族)であるS−
の活性化率とが逆の相関をしていることを見出した。As a result of examining many GaAs crystals, the present inventor found that tetravalent (
The activation rate of Si which is W group) and S- which is hexavalent (■ group)
We found that there is an inverse correlation between the activation rate of
Ga Asの格子定数の変化とSi及びS−の活性化率
の変化の関係を調べた結果を第1図に示す。FIG. 1 shows the results of investigating the relationship between changes in the lattice constant of GaAs and changes in the activation rates of Si and S-.
第1図はSt及びS#をそれぞれ150fsy及び55
0KgVでイオン注入した後、 AINt″保wk膜と
して850°C220分の熱処理をしたものである。こ
こでは、格子定数の絶対値を測るのはむづかしいので、
成る一つの結晶、この場合#1を基準にして、どれだけ
格子定数がずれているか、すなわち基準の結晶の格子定
数との差(α。−a)を#2〜#4の結晶について求め
ている。この測定はボンド(Jom)法を採用しておl
)、XHを被測定結晶にあてて、XHが反射してくる角
度を正確に計測し、関係式を用いて格子定数を算出して
いる(文献Aata cryat。Figure 1 shows St and S# of 150 fsy and 55 fsy, respectively.
After ion implantation at 0 KgV, it was heat treated at 850°C for 220 minutes as an AINt'' wk retaining film. Here, it is difficult to measure the absolute value of the lattice constant, so
Based on one crystal, in this case #1, the difference in lattice constant from that of the standard crystal (α.-a) is determined for crystals #2 to #4. There is. This measurement uses the Bond method.
), XH is applied to the crystal to be measured, the angle at which the XH is reflected is accurately measured, and the lattice constant is calculated using a relational expression (Reference Aata Cryat.
1960、 Vol、 13. P、 814参照)。1960, Vol. 13. (See P. 814).
#1〜#4の―ずれにおいても上記イオン注入条件で、
SN+又はS−“のドーズ量が3 X 10” own
−2になるように注入している。Even for #1 to #4, under the above ion implantation conditions,
SN+ or S-” dose is 3 x 10” own
-2.
そして、該各サンプルについてC−V法によシミ気的に
活性化したキャリア濃度をもとめている。Then, for each sample, the concentration of the activated carriers was determined by the CV method.
該C−Y法はイオン注入層の上に200μ慣の円形の電
極を形成し、これに電圧を印加し、印加電圧とキャパシ
タンスの関係を計測し、これに基づき注入層内のキャリ
ア分布を求めることによ)行っ九。In the C-Y method, a circular electrode with a diameter of 200μ is formed on the ion implantation layer, a voltage is applied to this, the relationship between the applied voltage and the capacitance is measured, and the carrier distribution within the implantation layer is determined based on this. especially) go 9.
第1図によれば、イオン注入で5 X 1G12dm−
”のSt+f注入して−るのに対して、A乃至1/2程
度のシート中ヤリア濃度になっている。そして。According to Fig. 1, 5 x 1G12dm-
In contrast to the injection of St + f of ``, the concentration in the sheet is about A to 1/2.
結晶の格子定数が大きくなる(Gαペイカンシイが多く
なる)につれてシートキャリア濃度が大きくなっておシ
、活性化率が高くなることがわかる。It can be seen that as the lattice constant of the crystal increases (Gα peacency increases), the sheet carrier concentration increases and the activation rate increases.
一方、S#の方をみると、Stと逆に、格子定数が大き
い程シートキャリア濃度が下がっている。On the other hand, when looking at S#, contrary to St, the sheet carrier concentration decreases as the lattice constant increases.
次に1本実施例によシ、%屋導伝層を作製する例を示す
。Next, an example of manufacturing a conductive layer according to this embodiment will be described.
GaAaに深さ113μ傷、ピークキャリア濃度1.5
X 10” ewh−”の%散層を作る場合、従来のよ
うに、S(” t 150xav 、 s x 1o”
6g4−2で注入するのではなく、Si+t−150
KmF、 1.5 X 1011012aとSs” t
−550KmV、1・5 X 101211%−2を合
わせてイオン注入する。113μ deep scratch on GaAa, peak carrier concentration 1.5
When creating a % scattering layer of X 10"ewh-", as conventionally,
Instead of injecting with 6g4-2, Si+t-150
KmF, 1.5 X 1011012a and Ss”t
-550KmV, 1.5 x 101211%-2 and ions are implanted.
そして、そのVkAIMを保@膜とし熱処理することに
より、注入イオンの活性化を行う。Then, the implanted ions are activated by heat treatment using the VkAIM as a holding film.
このとき、第1図のように、SiとS−のGaAa結晶
のペイカンシイに対する相関が逆でおる為補償されて、
再現性のよい外型導伝層を作ることができる。At this time, as shown in Figure 1, the correlation between Si and S- with respect to the peacancy of the GaAa crystal is opposite, so it is compensated for.
It is possible to create an outer conductive layer with good reproducibility.
以上、本発明についてS(及びS−の注入を示したが、
本発明はこれにかぎることなく、ペイカンシイに対する
相関が逆の他の不純物の組み合わせが可能でおる。例え
ば■族元素不純物としてSi。In the above, the injection of S (and S-) was shown in the present invention, but
The present invention is not limited to this, and combinations of other impurities having the opposite correlation to peacancy are possible. For example, Si as a group Ⅰ element impurity.
G−1■族元素不純物として、S 、 Ss 、 Ta
等の組み合わせが適用できる。As G-1 group element impurities, S, Ss, Ta
A combination of the following can be applied.
又、半導体結晶もGaAa以外に、他のl[−v族化合
物1例えばI%P 、 AIAa 、 GaP等も用い
ることができる。In addition to GaAa, other l[-v group compounds such as I%P, AIAa, GaP, etc. can also be used for the semiconductor crystal.
以上のことから明らかなように、本発明によれば、従来
のよりに実際にイオン注入で導伝層を作製し、電気的特
性を測定し、これにもとすき注入の補正量をもとめると
いった面倒な処理をすることなく、■族不純物イオンと
■族不純物イオンを同一領域に注入した後、活性化の熱
処理を行うだけで再現性の良い導伝層を得ることが可能
となる。As is clear from the above, according to the present invention, a conductive layer is actually fabricated by ion implantation, its electrical characteristics are measured, and a correction amount for plow implantation is also determined from this. It is possible to obtain a conductive layer with good reproducibility by simply implanting group (1) impurity ions and group (2) impurity ions into the same region and then performing activation heat treatment without any troublesome processing.
第1図は本発明の実施例を示す線図、
第2図(A)〜(D)は従来例を説明する為の工程図で
ある。
1 ・・5I−GaAa (基板)
2−5−GaAa (イオン注入N)
3・・・AIN(保ffi膜)
4.5・・・ソース、ドレイン電極
6・・・ゲート電極FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention, and FIGS. 2(A) to (D) are process diagrams for explaining a conventional example. 1...5I-GaAa (substrate) 2-5-GaAa (ion implantation N) 3...AIN (ffi film) 4.5...source, drain electrode 6...gate electrode
Claims (1)
伝層を形成する方法において、 該III−V族化合物半導体結晶の同一領域に、IV族元素
イオンとVI族元素イオンを注入した後、活性化の熱処理
を行うことを特徴とするイオン注入方法。[Claims] In a method for forming an n-type conductive layer by ion implantation into a III-V compound semiconductor crystal, group IV element ions and group VI element ions are added to the same region of the III-V compound semiconductor crystal. An ion implantation method characterized by performing activation heat treatment after implanting.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13277085A JPS61290716A (en) | 1985-06-18 | 1985-06-18 | Ion implantation method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13277085A JPS61290716A (en) | 1985-06-18 | 1985-06-18 | Ion implantation method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61290716A true JPS61290716A (en) | 1986-12-20 |
Family
ID=15089146
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13277085A Pending JPS61290716A (en) | 1985-06-18 | 1985-06-18 | Ion implantation method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61290716A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5030580A (en) * | 1989-08-28 | 1991-07-09 | Sharp Kabushiki Kaisha | Method for producing a silicon carbide semiconductor device |
US5063166A (en) * | 1988-04-29 | 1991-11-05 | Sri International | Method of forming a low dislocation density semiconductor device |
-
1985
- 1985-06-18 JP JP13277085A patent/JPS61290716A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5063166A (en) * | 1988-04-29 | 1991-11-05 | Sri International | Method of forming a low dislocation density semiconductor device |
US5030580A (en) * | 1989-08-28 | 1991-07-09 | Sharp Kabushiki Kaisha | Method for producing a silicon carbide semiconductor device |
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