JPS62279626A - 半導体用基板に対する不純物のド−ピング方法 - Google Patents
半導体用基板に対する不純物のド−ピング方法Info
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- JPS62279626A JPS62279626A JP12317386A JP12317386A JPS62279626A JP S62279626 A JPS62279626 A JP S62279626A JP 12317386 A JP12317386 A JP 12317386A JP 12317386 A JP12317386 A JP 12317386A JP S62279626 A JPS62279626 A JP S62279626A
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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】
３、発明の詳細な説明
〔産業上の利用分野〕
この発明は、半導体基板に対しプラズマにより不純物の
ドーピングを行なう不純物ドーピング方法に関するもの
である。
ドーピングを行なう不純物ドーピング方法に関するもの
である。
半導体の低温プロセスは熱変成や不純物分布の変化、ラ
イフタイムの変化を抑制する上から従来型デバイス製造
の工程でも要望さｎていたが、特に最近台頭している３
次元ＩＣの場合に、上層のデバイスを製造する際既に形
成されている下層デバイスに対する悪影響を避けるため
欠くことのできない技術として、半導体デバイス微細化
の傾向とともに一層渇望されている。
イフタイムの変化を抑制する上から従来型デバイス製造
の工程でも要望さｎていたが、特に最近台頭している３
次元ＩＣの場合に、上層のデバイスを製造する際既に形
成されている下層デバイスに対する悪影響を避けるため
欠くことのできない技術として、半導体デバイス微細化
の傾向とともに一層渇望されている。
半導体基板に対する不純物の導入は現在熱拡散法に代り
イオン注入法が主流となりつつあるが、特に軽い元素の
ボロンの場合は深く注入さ石、易く浅いＰ領域を作るこ
とは困難であった。
イオン注入法が主流となりつつあるが、特に軽い元素の
ボロンの場合は深く注入さ石、易く浅いＰ領域を作るこ
とは困難であった。
しかし、これも１０ ｋｅｖ 程度までエネルギーを下
げｎは可能であるが、この場合はビーム電流が低下する
ので処理時間が長くなり！：産性が落ちる２問題がある
。また、注入後の不純物の活性化とダメージ回復のため
比較的高温の熱処理が必要となる等基板の深さ方向の微
細化に対して揮々の問題かあった。
げｎは可能であるが、この場合はビーム電流が低下する
ので処理時間が長くなり！：産性が落ちる２問題がある
。また、注入後の不純物の活性化とダメージ回復のため
比較的高温の熱処理が必要となる等基板の深さ方向の微
細化に対して揮々の問題かあった。
上記のように、半導体基板に対する不純物の導入は、軽
い元素のボロンの場合浅いＰ領域を作ることが困難であ
り処理１こ長時間を要しあるいは高温の熱処理を必要と
するなど多量生産に適さない各種の問題があった。
い元素のボロンの場合浅いＰ領域を作ることが困難であ
り処理１こ長時間を要しあるいは高温の熱処理を必要と
するなど多量生産に適さない各種の問題があった。
この発明はこのような問題点を解決するためになされた
もので不純物の浅い領域を作ることが容易であり比較的
短時間ｌこ行ねりことができしかも高温の熱処理を必要
としない半導体基板に対する不純物のドテージ上に半導
体用単結晶基＆を配置しこのステージおよび対向電極の
間に極性の変化する電圧を印加してプラズマを発生させ
イオン注入により不純物の導入を行なうことを特徴とし
、電圧の極性を反転させることによりエネルギーをもり
た電子を基板に照射しそのエネルギーを基板格子に与え
ることによりボロンの拡散を加速するものである。この
加速電圧を匍上御することにより所望の深さまでの拡４
ｆ！１．を行なう０ 〔実施例〕 以下図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。
もので不純物の浅い領域を作ることが容易であり比較的
短時間ｌこ行ねりことができしかも高温の熱処理を必要
としない半導体基板に対する不純物のドテージ上に半導
体用単結晶基＆を配置しこのステージおよび対向電極の
間に極性の変化する電圧を印加してプラズマを発生させ
イオン注入により不純物の導入を行なうことを特徴とし
、電圧の極性を反転させることによりエネルギーをもり
た電子を基板に照射しそのエネルギーを基板格子に与え
ることによりボロンの拡散を加速するものである。この
加速電圧を匍上御することにより所望の深さまでの拡４
ｆ！１．を行なう０ 〔実施例〕 以下図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。
この実施例はＮ型基板にボロンを拡散する場合を示すも
のである。
のである。
第１因において、１は平行平板型のプラズマ発生装置で
あり、２はそのステージであり、３は対向電極、４はヒ
ータを示している。
あり、２はそのステージであり、３は対向電極、４はヒ
ータを示している。
ステー′）２の上ｌこシリコンのＮ型単結晶基板５を載
置してこｎを負極とし、その上部５Ｑｒｍに設けられた
対向電極３にＰ型の比抵抗０．０５０の単結晶で作られ
たものを配設する。ステージ２はヒータ４により２００
〜４００“Ｃに加熱しておく。プラズマ発生装置ｔｌ中
１コ、Ｈ２ヲヘースとするＢ＊Ｈａ ２０００ ｐｐｍ
の希釈ガスを圧力２〜４．５ Ｔｏｒｒで封入し、ステ
ージ２と対向′成極３の間に４０ト伺ＯＶの直流電圧を
印加し、プラズマ放電を行なう。
置してこｎを負極とし、その上部５Ｑｒｍに設けられた
対向電極３にＰ型の比抵抗０．０５０の単結晶で作られ
たものを配設する。ステージ２はヒータ４により２００
〜４００“Ｃに加熱しておく。プラズマ発生装置ｔｌ中
１コ、Ｈ２ヲヘースとするＢ＊Ｈａ ２０００ ｐｐｍ
の希釈ガスを圧力２〜４．５ Ｔｏｒｒで封入し、ステ
ージ２と対向′成極３の間に４０ト伺ＯＶの直流電圧を
印加し、プラズマ放電を行なう。
ジ２の側したがってＮ型単結晶基板５が負となるように
電圧を印加しその後極性を反転し１０分間寛子犬射を行
なうサイクルを２回実施した時の拡散層の拡がり抵抗は
第２図に示す通りで拡散深さは０１μであった。
電圧を印加しその後極性を反転し１０分間寛子犬射を行
なうサイクルを２回実施した時の拡散層の拡がり抵抗は
第２図に示す通りで拡散深さは０１μであった。
な２、この極性転換は第３図のように拡散深さ１こよっ
てサイクルと正負電圧の絶体値を適当に選ぶものである
。
てサイクルと正負電圧の絶体値を適当に選ぶものである
。
カくシて、その後のランプアニールでも特性の変化はな
く、不純物（オ充分活性化していることが明らかとなっ
た。またＤＬＴＳによるテープレベルの測定に２いても
格子欠かん及び重金属による準位も見らｎなかった。
く、不純物（オ充分活性化していることが明らかとなっ
た。またＤＬＴＳによるテープレベルの測定に２いても
格子欠かん及び重金属による準位も見らｎなかった。
なお、この極性転換に代えて、５ＱＨ２の交番電圧を用
いることによっても拡散深さは０．０６μと極性転換法
の場合よりも浅いが略同様の結果が得られた。
いることによっても拡散深さは０．０６μと極性転換法
の場合よりも浅いが略同様の結果が得られた。
なお、プラズマ中の陰極降下は数十ボルトで、これｌこ
よる正イオンの衝撃は低エネルギーであるが衝突断面は
大きいためごく表面に限られるが欠かん中表面粗ｎが発
生する。
よる正イオンの衝撃は低エネルギーであるが衝突断面は
大きいためごく表面に限られるが欠かん中表面粗ｎが発
生する。
こちらの欠かんは基板厚子の移動、原子配列の乱れ、原
子空孔や格子間原子の対をも生ずるものと考えらＶ、る
。
子空孔や格子間原子の対をも生ずるものと考えらＶ、る
。
次にエネルギーをもったボロンイオンはこの原子空孔と
位置交換を繰返しまた格子間にある原子は格子点１こあ
る原子と玉突きで位置交換してそれぞ几拡散する。
位置交換を繰返しまた格子間にある原子は格子点１こあ
る原子と玉突きで位置交換してそれぞ几拡散する。
このように結晶中に発生した点欠かんが関与したＶａｃ
ａｎｃｙ機構とＩｎｔｅｒｓｔｉａｌｃｙ 機構で拡
散するものと推察される。
ａｎｃｙ機構とＩｎｔｅｒｓｔｉａｌｃｙ 機構で拡
散するものと推察される。
しかし、この拡散は入射エネルギーが少ないため基板表
膚下部の構成格子に与えるエネルギーが小さいのと格子
に置き変えられたボロン原子は負のアクセプタイオンと
なっているため外部電界により反撥さｎ内部への拡散は
難しい。
膚下部の構成格子に与えるエネルギーが小さいのと格子
に置き変えられたボロン原子は負のアクセプタイオンと
なっているため外部電界により反撥さｎ内部への拡散は
難しい。
そこで、ある程度表面層に高濃度のボロンがドープされ
た時点で印加電圧の極性を反転する。
た時点で印加電圧の極性を反転する。
これによって基板にはエネルギーをもった電子が照射さ
れることになるが、この加速電圧を制御することによっ
て所望の拡散深さまでの基板格子に電子の保有するエネ
ルギーを与え、しかも反転によって基板側が正極となる
ので基板正面１こ局在していたアクセプタイオンのボロ
ンはこの電界のドリフトにより拡散を加速さこることに
なる。
れることになるが、この加速電圧を制御することによっ
て所望の拡散深さまでの基板格子に電子の保有するエネ
ルギーを与え、しかも反転によって基板側が正極となる
ので基板正面１こ局在していたアクセプタイオンのボロ
ンはこの電界のドリフトにより拡散を加速さこることに
なる。
このように原性反転作用により拡散が容易となるため印
加電圧も比較的低くてすむのでマスク材および多層構造
の絶縁膜にかかるストレスも低減できる利点がある。ま
た、この場合電子照射１こよるアニール作用も考えられ
る。
加電圧も比較的低くてすむのでマスク材および多層構造
の絶縁膜にかかるストレスも低減できる利点がある。ま
た、この場合電子照射１こよるアニール作用も考えられ
る。
この猷子線による格子ｌこ対するエネルギの付与は、基
板物質の電気的および光学的特性などによって変らず、
また干渉効果もないので特定の場所だけにエネルギーを
放出さ几ることもなく平面的に見た場合のドープの均一
性が得ら几るものである。
板物質の電気的および光学的特性などによって変らず、
また干渉効果もないので特定の場所だけにエネルギーを
放出さ几ることもなく平面的に見た場合のドープの均一
性が得ら几るものである。
また活性化が入射電子のエネルギーにより行なわｎるた
め、準安定な固溶限以上の高講度不純物の凍結現象が起
こり再分布もなく表面高濃度が保持さＶ。
め、準安定な固溶限以上の高講度不純物の凍結現象が起
こり再分布もなく表面高濃度が保持さＶ。
る。
な”お入射電子のＳｉ原子に対する臨界変位エネルギは
１２５ｋｅｖと高いので、この発明の方法の如く低エネ
ルギーの場合（オこｎによる格子欠かんは全く発生しな
いと見ろことができる。
１２５ｋｅｖと高いので、この発明の方法の如く低エネ
ルギーの場合（オこｎによる格子欠かんは全く発生しな
いと見ろことができる。
次ニ一般のプラズマプロセスにもいえることであるが、
器壁、電極などによる重金属汚染の問題である。
器壁、電極などによる重金属汚染の問題である。
特に、この発明の方法のようにプラズマを用いたドーピ
ング方式では、深い不純物準位を形成するｐｅ、Ｎｉ
などは格子間機構で拡散するため、ボロン等に比べ拡
散係数は著しく犬きく無視できない問題である。
ング方式では、深い不純物準位を形成するｐｅ、Ｎｉ
などは格子間機構で拡散するため、ボロン等に比べ拡
散係数は著しく犬きく無視できない問題である。
例えばＳＯ８（ステンレス スチール）ｉ１ｆ極を用い
た場合、基板にはＦｅ、Ｏｒ、Ｎｉによる０、３５ ｅ
Ｉ／〜０．５５ ｅ ｖのデープレベル準位が見らｎ
ライフタイムも減少する。
た場合、基板にはＦｅ、Ｏｒ、Ｎｉによる０、３５ ｅ
Ｉ／〜０．５５ ｅ ｖのデープレベル準位が見らｎ
ライフタイムも減少する。
この現象は、ＳＵＳ陽極、基板陰極の場合にも見られる
か゛、特に極性転換した場合のＳＯ８陰極における金属
飛沫作用が大きく利いている。
か゛、特に極性転換した場合のＳＯ８陰極における金属
飛沫作用が大きく利いている。
このため、この発明の実施例においては汚染防止上対向
％極３１こドープしようとする元素と同じ元素を高濃度
に含んだ棺結晶のシリコンＴｉ極を用いることによって
この問題を解決している。
％極３１こドープしようとする元素と同じ元素を高濃度
に含んだ棺結晶のシリコンＴｉ極を用いることによって
この問題を解決している。
なお、この発明は上記の実施例に限定されるものではな
く要旨を変更しない範囲において異なる構成をとること
ができる。
く要旨を変更しない範囲において異なる構成をとること
ができる。
以上述べたようにこの発明によれば、不純物の浅い領域
を作ることが容易であり比較的短時間に行なうことがで
きしかも高温の熱処理を必要としない半導体基板に対す
る不純物のドーピング方法を提供することかできる。
を作ることが容易であり比較的短時間に行なうことがで
きしかも高温の熱処理を必要としない半導体基板に対す
る不純物のドーピング方法を提供することかできる。
第１図はこの発明の一実施例の概略的構成図、第２図は
同実施例の表面からの深さｌこ対する拡散層の拡がり抵
抗の特性を示す曲線図、第３図は同実施例に２いてステ
ージと対向−極の間が印加する電圧を示す波形図である
。 工・・プラズマ発生装置 ２−ステージＳ・・・対向
電極 ４−ヒータ５・・・Ｎ型単結晶基板
６・・・直流電源７・・極性転換器 出願人 エム・セテック株式会社 第２図 第３図 手続補正書 １、事件の表示 特願昭６１−１２３１７３号 ２、発明の名称 半導体基板に対する不純物のドーピング方法３、補正を
する者 事件との関係 特許出願人 エム・セテック株式会社 ４、代理人 ６、 補正の内容 （１）本願の特許請求の範囲を別紙の通り訂正する。 （２）本願明細４！：第３頁末行乃至第４頁第７行の「
この発明の・・・・・・・・加速するものである。」の
部分の記載を下記の通り訂正する。 記 「この発明のドーピング方法は、プラズマ発生装〔撹の
ステージ上１こ半導体用基板を配置しこのステージおよ
び対向電極の間１こ極性の変化する電圧を印加してプラ
ズマを発生させ不純物の導入を行なうことを特徴とし、
電圧の極性を反転させること１こよりエネルギーをもっ
た電子を基板に照射しそのエネルギーを基板格子１こ与
えることにより不純物原子の拡散を促すものである。」
（３）同第６頁第１８行の「Ｉｎｔｅｒｓｔｉａｌｃｙ
Ｊの部分を「ＩＮＴＢＲ８ＴＩＴＩＡＬＯＹ Ｊ
と訂正する。 ２、特許請求の範囲 ＋１＋ プラズマ発生装置のステージ上に半導体用基
板を配置しこのステージおよび対向電極の間１こ極性の
変化する電圧を印加してプラズマを発生させ不純物の導
入を行なうことを特徴とする半導体用基板に対する不純
物のドーピング方法。 （２＋ ＄ＩＬ性の変化する電圧はステージ側を負と
して印加した直流電圧を極性転換させて与えるものであ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体
基板ｊこ対する不純物のドーピング方法。 （３）極性の変化する電圧は交番電比によって与えるも
のであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
半導体基板に対する不Ｍ物のドーピング方法。 （４）対向′成極）こドープする元素と同じ元素を含む
シリコン電極を用いたことを特徴とする特許請求の疵囲
第１項乃至第３項のいずｎ ７５） Ｉこ記載の半導体
基板に対する不純物のドーピング方法。
同実施例の表面からの深さｌこ対する拡散層の拡がり抵
抗の特性を示す曲線図、第３図は同実施例に２いてステ
ージと対向−極の間が印加する電圧を示す波形図である
。 工・・プラズマ発生装置 ２−ステージＳ・・・対向
電極 ４−ヒータ５・・・Ｎ型単結晶基板
６・・・直流電源７・・極性転換器 出願人 エム・セテック株式会社 第２図 第３図 手続補正書 １、事件の表示 特願昭６１−１２３１７３号 ２、発明の名称 半導体基板に対する不純物のドーピング方法３、補正を
する者 事件との関係 特許出願人 エム・セテック株式会社 ４、代理人 ６、 補正の内容 （１）本願の特許請求の範囲を別紙の通り訂正する。 （２）本願明細４！：第３頁末行乃至第４頁第７行の「
この発明の・・・・・・・・加速するものである。」の
部分の記載を下記の通り訂正する。 記 「この発明のドーピング方法は、プラズマ発生装〔撹の
ステージ上１こ半導体用基板を配置しこのステージおよ
び対向電極の間１こ極性の変化する電圧を印加してプラ
ズマを発生させ不純物の導入を行なうことを特徴とし、
電圧の極性を反転させること１こよりエネルギーをもっ
た電子を基板に照射しそのエネルギーを基板格子１こ与
えることにより不純物原子の拡散を促すものである。」
（３）同第６頁第１８行の「Ｉｎｔｅｒｓｔｉａｌｃｙ
Ｊの部分を「ＩＮＴＢＲ８ＴＩＴＩＡＬＯＹ Ｊ
と訂正する。 ２、特許請求の範囲 ＋１＋ プラズマ発生装置のステージ上に半導体用基
板を配置しこのステージおよび対向電極の間１こ極性の
変化する電圧を印加してプラズマを発生させ不純物の導
入を行なうことを特徴とする半導体用基板に対する不純
物のドーピング方法。 （２＋ ＄ＩＬ性の変化する電圧はステージ側を負と
して印加した直流電圧を極性転換させて与えるものであ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体
基板ｊこ対する不純物のドーピング方法。 （３）極性の変化する電圧は交番電比によって与えるも
のであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
半導体基板に対する不Ｍ物のドーピング方法。 （４）対向′成極）こドープする元素と同じ元素を含む
シリコン電極を用いたことを特徴とする特許請求の疵囲
第１項乃至第３項のいずｎ ７５） Ｉこ記載の半導体
基板に対する不純物のドーピング方法。
Claims (4)
- （１）プラズマ発生装置のステージ上に半導体用単結晶
基板を配置しこのステージおよび対向電極の間に極性の
変化する電圧を印加してプラズマを発生させイオン注入
により不純物の導入を行なうことを特徴とする半導体用
基板に対する不純物のドーピング方法。 - （２）極性の変化する電圧はステージ側を負として印加
した直流電圧を極性転換させて与えるものであることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体基板に対
する不純物のドーピング方法。 - （３）極性の変化する電圧は交番電圧によって与えるも
のであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
半導体基板に対する不純物のドーピング方法。 - （４）対向電極にドープする元素と同じ元素を含むシリ
コン電極を用いたことを特徴とする特許請求の範囲第１
項乃至第３項のいずれかに記載の半導体基板に対する不
純物のドーピング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12317386A JPS62279626A (ja) | 1986-05-27 | 1986-05-27 | 半導体用基板に対する不純物のド−ピング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12317386A JPS62279626A (ja) | 1986-05-27 | 1986-05-27 | 半導体用基板に対する不純物のド−ピング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62279626A true JPS62279626A (ja) | 1987-12-04 |
| JPH0516656B2 JPH0516656B2 (ja) | 1993-03-05 |
Family
ID=14853991
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12317386A Granted JPS62279626A (ja) | 1986-05-27 | 1986-05-27 | 半導体用基板に対する不純物のド−ピング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62279626A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0220018A (ja) * | 1988-07-08 | 1990-01-23 | M Setetsuku Kk | プラズマ処理装置の電極構造 |
| JP2014107278A (ja) * | 2012-11-22 | 2014-06-09 | Shi Exaination & Inspection Ltd | 半導体装置の製造方法、基板処理システム、及び基板処理装置 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5328378A (en) * | 1976-08-27 | 1978-03-16 | Handotai Kenkyu Shinkokai | Method of plasma etching |
| JPS554937A (en) * | 1978-06-27 | 1980-01-14 | Fujitsu Ltd | Dry etching method |
| JPS56138921A (en) * | 1980-03-31 | 1981-10-29 | Fujitsu Ltd | Method of formation for impurity introduction layer |
| JPS57106120A (en) * | 1980-12-24 | 1982-07-01 | Fujitsu Ltd | Manufacture of semiconductor device |
| JPS57197824A (en) * | 1981-05-12 | 1982-12-04 | Siemens Ag | Method and device for filling impurity to semiconductor material |
| JPS57202726A (en) * | 1981-06-05 | 1982-12-11 | Mitsubishi Electric Corp | Manufacture of semiconductor device |
-
1986
- 1986-05-27 JP JP12317386A patent/JPS62279626A/ja active Granted
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPS57197824A (en) * | 1981-05-12 | 1982-12-04 | Siemens Ag | Method and device for filling impurity to semiconductor material |
| JPS57202726A (en) * | 1981-06-05 | 1982-12-11 | Mitsubishi Electric Corp | Manufacture of semiconductor device |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0516656B2 (ja) | 1993-03-05 |
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