JP2002502124A - アニール中制御された低レベル酸素周囲を使用して半導体ウエーハに浅部ジャンクションを形成する方法 - Google Patents
アニール中制御された低レベル酸素周囲を使用して半導体ウエーハに浅部ジャンクションを形成する方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【解決手段】 ドープ剤が注入された半導体ウエーハに浅部ジャンクションを形成する方法を提供する。ドープ剤は，熱処理チェンバー内において，半導体ウエーハを，選択された時間，選択された温度で熱処理することにより活性化される。ドープ剤の活性化中，熱処理チェンバー内の酸素濃度は，熱処理チェンバーがプロセスガスで満たされるとき，典型的に存在するバックグランドのレベルよりも低い，選択されたレベルまたはその付近に制御される。酸素濃度は，1000ppmよりも低い範囲の，選択されたレベルまたはその付近に制御され，好適には，約30-300ppmの範囲の，選択されたレベルまたはその付近に制御される。本方法はとくに，ホウ素またはBF2イオンの注入のために有用であるが，他のドープ剤に対しても使用することができる。
Description
発明の分野 本発明は，ドープ剤を活性化するために半導体ウエーハの熱処理が続いて行わ
れる，ドープ剤のイオン注入により半導体ウエーハに浅部ジャンクションを形成
する方法に関し，とくに熱処理チェンバー内の酸素濃度を制御することにより熱
処理中に，ドープ剤の拡散を阻止するための方法に関する。
れる，ドープ剤のイオン注入により半導体ウエーハに浅部ジャンクションを形成
する方法に関し，とくに熱処理チェンバー内の酸素濃度を制御することにより熱
処理中に，ドープ剤の拡散を阻止するための方法に関する。
【０００１】 発明の背景 イオン注入は半導体ウエーハに，伝導性を変えるドープ剤を導入するための標
準的な技術である。在来のイオン注入システムでは，所望のドープ剤がイオン源
でイオン化され，そのイオンは所定のエネルギーをもつイオンビームを形成する
ために加速され，イオンビームはウエーハの表面に向けられる。ビーム中のエネ
ルギーをもつイオンは半導体材の大半に浸透し，半導体材の結晶格子内に埋め込
まれる。イオン注入に続いて，半導体ウエーハはドープ材の活性化のためにアニ
ールされる。アニールは半導体を，所定の時間の間に所定の温度に加熱すること
に関する。
準的な技術である。在来のイオン注入システムでは，所望のドープ剤がイオン源
でイオン化され，そのイオンは所定のエネルギーをもつイオンビームを形成する
ために加速され，イオンビームはウエーハの表面に向けられる。ビーム中のエネ
ルギーをもつイオンは半導体材の大半に浸透し，半導体材の結晶格子内に埋め込
まれる。イオン注入に続いて，半導体ウエーハはドープ材の活性化のためにアニ
ールされる。アニールは半導体を，所定の時間の間に所定の温度に加熱すること
に関する。
【０００２】 半導体業界において，デバイスをより小さく，より高速にする傾向がある。と
くに，半導体デバイスにおける横方向の寸法および特徴的な要素の深さが減少し
ている。半導体デバイス技術の情勢は，ジャンクション深さが1000オングストロ
ーム以下になるように要求し，次第にジャンクション深さが200オングストロー ム以下になるように要求してきている。
くに，半導体デバイスにおける横方向の寸法および特徴的な要素の深さが減少し
ている。半導体デバイス技術の情勢は，ジャンクション深さが1000オングストロ
ーム以下になるように要求し，次第にジャンクション深さが200オングストロー ム以下になるように要求してきている。
【０００３】 ドープ剤の注入深さは，半導体ウエーハに注入されるイオンのエネルギーによ
り決定される。浅部ジャンクションは低い注入エネルギーにより得られる。しか
し，注入されたドープ剤の活性化のために利用されるアニール処理は，ドープ剤
を半導体ウエーハの注入領域から拡散させてしまう。この拡散の結果，ジャンク
ション深さはアニールにより増加する。アニールによりなされたジャンクション
の深さの増加の防止するために，注入エネルギーを減少させ，その結果アニール
後に所望のジャンクション深さを得ることができる。このアプローチは，超浅部
ジャンクションの場合を除き，満足のいく結果をもたらす。アニール中に生じる
ドープ剤の拡散のため，注入エネルギーの現象により得ることができるジャンク
ション深さが限界に達している。さらに，イオン注入器は典型的に非常に低い注
入エネルギーでは効率よく操作することができない。
り決定される。浅部ジャンクションは低い注入エネルギーにより得られる。しか
し，注入されたドープ剤の活性化のために利用されるアニール処理は，ドープ剤
を半導体ウエーハの注入領域から拡散させてしまう。この拡散の結果，ジャンク
ション深さはアニールにより増加する。アニールによりなされたジャンクション
の深さの増加の防止するために，注入エネルギーを減少させ，その結果アニール
後に所望のジャンクション深さを得ることができる。このアプローチは，超浅部
ジャンクションの場合を除き，満足のいく結果をもたらす。アニール中に生じる
ドープ剤の拡散のため，注入エネルギーの現象により得ることができるジャンク
ション深さが限界に達している。さらに，イオン注入器は典型的に非常に低い注
入エネルギーでは効率よく操作することができない。
【０００４】 急速な熱処理が，アニール中に生じる拡散を最小にするために使用することが
できる。しかし，アニール温度の減少といった，アニール処理に対する重大な変
化は，活性化されるドープ剤の量を減少させ，半導体デバイスの動作特性に逆の
影響を与える。
できる。しかし，アニール温度の減少といった，アニール処理に対する重大な変
化は，活性化されるドープ剤の量を減少させ，半導体デバイスの動作特性に逆の
影響を与える。
【０００５】 低エネルギーホウ素注入の技術（電気的な活性化のため，1050℃の典型的な温
度でアニールされる）の現在の状況では，ジャンクション深さは1050オングスト
ロームを越えたものとなっている。低エネルギーのホウ素に対するジャンクショ
ン深さを減少させる従来の試みには限界があった。過渡的強化拡散（transient
enhanced diffusion(TED)）のプロセスは，ホウ素のシリコン割り込み強化拡散 が超浅部ジャンクションの達成の困難性を説明するために提案されてきた。例え
ば，M. I. Current等の“20da eV（200ev）から20keVホウ素注入およびSi(100) の急速熱アニーリング：SIMSおよびTEM研究”，第4国際研究会，超薄部ドーピン
グプロファイルの測定，特徴およびモデル化，1997年4月，第41.1〜41.12頁，な
らびにE. J. H. Collart等の“低エネルギー（100eV-10keV）ホウ素イオン注入 の特徴”，第4国際研究会，超薄部ドーピングプロファイルの測定，特徴および モデル化，1997年4月，第6.1〜6.9頁を参照。
度でアニールされる）の現在の状況では，ジャンクション深さは1050オングスト
ロームを越えたものとなっている。低エネルギーのホウ素に対するジャンクショ
ン深さを減少させる従来の試みには限界があった。過渡的強化拡散（transient
enhanced diffusion(TED)）のプロセスは，ホウ素のシリコン割り込み強化拡散 が超浅部ジャンクションの達成の困難性を説明するために提案されてきた。例え
ば，M. I. Current等の“20da eV（200ev）から20keVホウ素注入およびSi(100) の急速熱アニーリング：SIMSおよびTEM研究”，第4国際研究会，超薄部ドーピン
グプロファイルの測定，特徴およびモデル化，1997年4月，第41.1〜41.12頁，な
らびにE. J. H. Collart等の“低エネルギー（100eV-10keV）ホウ素イオン注入 の特徴”，第4国際研究会，超薄部ドーピングプロファイルの測定，特徴および モデル化，1997年4月，第6.1〜6.9頁を参照。
【０００６】 “ホウ素のホウ素強化拡散：超浅部ジャンクションの制限要因”，IEDM97，19
97年第467-470頁において，A. Agarwal等により，ホウ素強化拡散（BED）が，ホ
ウ素注入エネルギーが1keV以下で，10秒間，1050℃でアニールされて，浅部ジャ
ンクションを形成するための制限要因であることが報告された。ホウ素のエネル
ギーをどれほど低くして注入しても，1eＶ分子ビームエピタキシ付着のためでさ
え，ジャンクション深さは1000オングストローム以上となる結果が報告された。
ホウ素強化拡散は，シリコン内に格子注入を行い，この強化拡散を進めるSiB4層
の形成により，生じると報告されている。このホウ素強化拡散は，ホウ素浅部ジ
ャンクションを製造するときに，制限要因になると報告された。
97年第467-470頁において，A. Agarwal等により，ホウ素強化拡散（BED）が，ホ
ウ素注入エネルギーが1keV以下で，10秒間，1050℃でアニールされて，浅部ジャ
ンクションを形成するための制限要因であることが報告された。ホウ素のエネル
ギーをどれほど低くして注入しても，1eＶ分子ビームエピタキシ付着のためでさ
え，ジャンクション深さは1000オングストローム以上となる結果が報告された。
ホウ素強化拡散は，シリコン内に格子注入を行い，この強化拡散を進めるSiB4層
の形成により，生じると報告されている。このホウ素強化拡散は，ホウ素浅部ジ
ャンクションを製造するときに，制限要因になると報告された。
【０００７】 本出願人が知る限り，従来技術は選択されたジャンクション深さおよび面積抵
抗率（とくに，必要な超浅部ジャンクションが注入エネルギーを減少することに
より単純には得られない）の超浅部ジャンクションを製造する，満足のいくプロ
セスを提供していない。したがって，半導体ウエーハに超浅部ジャンクションを
製造する改良方法，および熱処理により半導体ウエーハ内の注入されたドープ剤
を活性化する改良方法の必要性がある。
抗率（とくに，必要な超浅部ジャンクションが注入エネルギーを減少することに
より単純には得られない）の超浅部ジャンクションを製造する，満足のいくプロ
セスを提供していない。したがって，半導体ウエーハに超浅部ジャンクションを
製造する改良方法，および熱処理により半導体ウエーハ内の注入されたドープ剤
を活性化する改良方法の必要性がある。
【０００８】 発明の要約 本発明の第一の態様にしたがって，半導体ウエーハに浅部ジャンクションを形
成する方法が提供される。本方法は，半導体ウエーハにドープ剤を注入する工程
，熱処理チェンバー内で，選択された時間，選択された温度で半導体ウエーハを
熱処理することにより，ドープ剤を活性化する工程，およびドープ剤を活性化す
る工程中に，熱処理チェンバー内の酸素濃度を制御する工程を含む。酸素濃度は
，熱処理チェンバーがプロセスガスで満たされているとき典型的に存在するバッ
クグランドレベルより低いレベルに，またはその付近に制御される。
成する方法が提供される。本方法は，半導体ウエーハにドープ剤を注入する工程
，熱処理チェンバー内で，選択された時間，選択された温度で半導体ウエーハを
熱処理することにより，ドープ剤を活性化する工程，およびドープ剤を活性化す
る工程中に，熱処理チェンバー内の酸素濃度を制御する工程を含む。酸素濃度は
，熱処理チェンバーがプロセスガスで満たされているとき典型的に存在するバッ
クグランドレベルより低いレベルに，またはその付近に制御される。
【０００９】 熱処理チェンバー中の酸素濃度は好適に，B+またはBF2イオンで注入される半 導体ウエーハに対し，約30〜300ppm（parts per million）の範囲内にある選択 されたレベルまたはその付近に制御される。さらに好適には，酸素濃度は約30〜
40ppmの範囲内にある選択されたレベルまたはその付近に制御される。
40ppmの範囲内にある選択されたレベルまたはその付近に制御される。
【００１０】 酸素濃度は，除去または真空排気することにより，所望のレベルより低く酸素
濃度を減少させ，選択された酸素濃度レベルを達成するために，制御された量の
酸素を導入することにより制御することができる。他のアプローチにおいて，熱
処理チェンバーは，選択された酸素濃度レベルまたはその付近の，酸素を含むプ
ロセスガスで戻し充填（backfill）される。選択された酸素濃度レベルは適切な
ガス制御技術を使用して達成され，制御されてもよい。
濃度を減少させ，選択された酸素濃度レベルを達成するために，制御された量の
酸素を導入することにより制御することができる。他のアプローチにおいて，熱
処理チェンバーは，選択された酸素濃度レベルまたはその付近の，酸素を含むプ
ロセスガスで戻し充填（backfill）される。選択された酸素濃度レベルは適切な
ガス制御技術を使用して達成され，制御されてもよい。
【００１１】 本発明のプロセスは，1000オングストロームより浅いジャンクション深さを形
成するために，低エネルギーホウ素注入に関連して使用するのに利点がある。
成するために，低エネルギーホウ素注入に関連して使用するのに利点がある。
【００１２】 本発明の他の態様にしたがって，半導体ウエーハに浅部ジャンクションを形成
する方法が提供される。本方法は，半導体ウエーハにドープ剤を注入する工程と
，熱処理チェンバー内で，選択された時間，選択された温度で半導体ウエーハを
熱処理することにより，ドープ剤を活性化する工程，およびドープ剤を活性化す
る工程中に熱処理チェンバー内の酸素濃度を制御する工程とを含む。熱処理チェ
ンバー内の酸素濃度は，1000ppmより低い，選択されたレベルまたはその付近に 制御される。
する方法が提供される。本方法は，半導体ウエーハにドープ剤を注入する工程と
，熱処理チェンバー内で，選択された時間，選択された温度で半導体ウエーハを
熱処理することにより，ドープ剤を活性化する工程，およびドープ剤を活性化す
る工程中に熱処理チェンバー内の酸素濃度を制御する工程とを含む。熱処理チェ
ンバー内の酸素濃度は，1000ppmより低い，選択されたレベルまたはその付近に 制御される。
【００１３】 本発明の他の態様にしたがって，半導体ウエーハに注入されたドープ剤を活性
化する方法が提供される。半導体ウエーハは，熱処理チェンバー内において，選
択された時間，選択された温度でアニールされる。熱処理チェンバー内の酸素濃
度は，熱処理チェンバーがプロセスガスで満たされるとき，典型的に存在するバ
ックグランドレベルよりも低い，選択されたレベルまたはその付近に，アニール
の間，制御される。
化する方法が提供される。半導体ウエーハは，熱処理チェンバー内において，選
択された時間，選択された温度でアニールされる。熱処理チェンバー内の酸素濃
度は，熱処理チェンバーがプロセスガスで満たされるとき，典型的に存在するバ
ックグランドレベルよりも低い，選択されたレベルまたはその付近に，アニール
の間，制御される。
【００１４】 本発明の他の態様にしたがって，半導体ウエーハの熱処理方法が提供される。
注入されたドープ剤を含む半導体ウエーハが熱処理チェンバー内に配置される。
熱処理チェンバー内の酸素濃度はゼロのレベルまたはその付近に減少させられる
。つぎに，酸素が，熱処理チェンバーがプロセスガスで満たされたとき，典型的
に存在するバックグランドレベルより低い，選択された酸素濃度レベルまたはそ
の付近で，熱処理チェンバーに導入される。ドープ剤は，選択された濃度レベル
にまたはその付近に制御された熱処理チェンバーの酸素濃度でもって，選択され
た時間，選択された温度で，熱処理チェンバー内の半導体ウエーハを熱処理する
ことにより活性化される。
注入されたドープ剤を含む半導体ウエーハが熱処理チェンバー内に配置される。
熱処理チェンバー内の酸素濃度はゼロのレベルまたはその付近に減少させられる
。つぎに，酸素が，熱処理チェンバーがプロセスガスで満たされたとき，典型的
に存在するバックグランドレベルより低い，選択された酸素濃度レベルまたはそ
の付近で，熱処理チェンバーに導入される。ドープ剤は，選択された濃度レベル
にまたはその付近に制御された熱処理チェンバーの酸素濃度でもって，選択され
た時間，選択された温度で，熱処理チェンバー内の半導体ウエーハを熱処理する
ことにより活性化される。
【００１５】 本発明のプロセスは，ホウ素の浅部ジャンクションにおける，前述した制限を
解消し，1keVで一層浅いジャンクションを与え，エネルギーをさらに減少させた
とき，より浅いジャンクションを与える。ホウ素強化拡散が，低エネルギー注入
により，浅部ジャンクションの製造を妨げる制限要因であることが分かった。
解消し，1keVで一層浅いジャンクションを与え，エネルギーをさらに減少させた
とき，より浅いジャンクションを与える。ホウ素強化拡散が，低エネルギー注入
により，浅部ジャンクションの製造を妨げる制限要因であることが分かった。
【００１６】 半導体ウエーハ10の略示した，部分断面図が図１に示されている。当業者には
分かるように，不純物領域が，イオン注入により半導体ウエーハ内に形成される
。ドープ剤のイオンビーム12がウエーハ10に向けられ，注入領域14を形成する。
ウエーハ10は典型的に急速熱処理器において，ドープ剤を活性化するためにアニ
ールされる。アニール処理により，注入領域14よりも大きな不純物領域20にドー
プ剤が拡散する。不純物領域20は，半導体ウエーハ10の表面から垂直な不純物領
域20の深さである，ジャンクション深さXjによりと特徴付けられる。ジャンクシ
ョン深さは，部分的ではあるが，イオンビーム12のエネルギーおよびアニール処
理のパラメータに依存する。アニール中に生じるジャンクション深さの増加には
，本発明にしたがって制限される。
分かるように，不純物領域が，イオン注入により半導体ウエーハ内に形成される
。ドープ剤のイオンビーム12がウエーハ10に向けられ，注入領域14を形成する。
ウエーハ10は典型的に急速熱処理器において，ドープ剤を活性化するためにアニ
ールされる。アニール処理により，注入領域14よりも大きな不純物領域20にドー
プ剤が拡散する。不純物領域20は，半導体ウエーハ10の表面から垂直な不純物領
域20の深さである，ジャンクション深さXjによりと特徴付けられる。ジャンクシ
ョン深さは，部分的ではあるが，イオンビーム12のエネルギーおよびアニール処
理のパラメータに依存する。アニール中に生じるジャンクション深さの増加には
，本発明にしたがって制限される。
【００１７】 本発明にしたがって，熱処理チェンバー内の酸素濃度は，アニールの間，酸素
濃度が制御できなかった従来技術にしたがってプロセスガスで，熱処理チェンバ
ーが満たされるとき，典型的に存在するバックグランドレベルよりも低いレベル
またはその付近に，制御される。このバックグランドレベルは，典型的に1000pp
mまたはそれより大きく，制御できない。本発明にしたがって，酸素濃度は，典 型的に1000ppmより小さい選択されたレベルまたはその付近に制御され，さらに 好適には，約30〜300ppmの範囲にある選択されたレベルまたはその付近に制御さ
れる。本発明はとくに，ドープ剤がホウ素または二フッ化ホウ素（BF2）であり ，そして必要なジャンクション深さが1000オングストロームよりも浅いときに，
超浅部ジャンクションを形成するために利用される。しかし，本発明は，本実施
例に制限されず，他のドープ剤（限定ではないが，ヒ素やリンを含む）の活性化
にために適用することができる。
濃度が制御できなかった従来技術にしたがってプロセスガスで，熱処理チェンバ
ーが満たされるとき，典型的に存在するバックグランドレベルよりも低いレベル
またはその付近に，制御される。このバックグランドレベルは，典型的に1000pp
mまたはそれより大きく，制御できない。本発明にしたがって，酸素濃度は，典 型的に1000ppmより小さい選択されたレベルまたはその付近に制御され，さらに 好適には，約30〜300ppmの範囲にある選択されたレベルまたはその付近に制御さ
れる。本発明はとくに，ドープ剤がホウ素または二フッ化ホウ素（BF2）であり ，そして必要なジャンクション深さが1000オングストロームよりも浅いときに，
超浅部ジャンクションを形成するために利用される。しかし，本発明は，本実施
例に制限されず，他のドープ剤（限定ではないが，ヒ素やリンを含む）の活性化
にために適用することができる。
【００１８】 本発明にしたがって，半導体ウエーハの熱処理のためのシステム例のブロック
図が図２に示されている。熱処理器50が熱処理チェンバー54内に設けられたヒー
タ52を含む。半導体ウエーハ60が，選択された時間，選択された温度で，熱処理
を行うために，ヒータ52に近接して配置されている。適切な熱処理器50の例とし
ては，STEAG AST elektroniks製のModel SH2800εのような急速熱処理器がある 。しかし，種々の急速熱処理器および在来の熱処理オーブンが，本発明の範囲内
で使用することができる。
図が図２に示されている。熱処理器50が熱処理チェンバー54内に設けられたヒー
タ52を含む。半導体ウエーハ60が，選択された時間，選択された温度で，熱処理
を行うために，ヒータ52に近接して配置されている。適切な熱処理器50の例とし
ては，STEAG AST elektroniks製のModel SH2800εのような急速熱処理器がある 。しかし，種々の急速熱処理器および在来の熱処理オーブンが，本発明の範囲内
で使用することができる。
【００１９】 熱処理チェンバー54は入口64を通してガス制御システムからプロセスガスを受
け入れる。プロセスガスは排気口66を通して熱処理チェンバー54から出て行く。
ガス制御システム62はプロセスガス源70および酸素源を含んでもよい。プロセス
ガス源70は典型的に，窒素ガスではあるが，他の適切プロセスガス（限定するわ
けではないが，アルゴンおよびアンモニアを含む）を供給してもよい。ガス源70
は，ガスを，質量流量コントローラ74を通して熱処理器50の入口64に供給する。
酸素源72は酸素を，流量質量コントローラ76を通して熱処理器54の入口に供給す
る。質量流量コントローラ74および76を適切に調節することにより，熱処理チェ
ンバーに供給される酸素およびプロセスガスの相対的な濃度は制御することがで
きる。酸素源モニター80が，熱処理チェンバー54内の酸素濃度を測定するために
，出口66に連結されている。ひとつの例として，質量流量コントローラ74および
76はそれぞれBronkhorst Hi-Tec F200シリーズのものである。
け入れる。プロセスガスは排気口66を通して熱処理チェンバー54から出て行く。
ガス制御システム62はプロセスガス源70および酸素源を含んでもよい。プロセス
ガス源70は典型的に，窒素ガスではあるが，他の適切プロセスガス（限定するわ
けではないが，アルゴンおよびアンモニアを含む）を供給してもよい。ガス源70
は，ガスを，質量流量コントローラ74を通して熱処理器50の入口64に供給する。
酸素源72は酸素を，流量質量コントローラ76を通して熱処理器54の入口に供給す
る。質量流量コントローラ74および76を適切に調節することにより，熱処理チェ
ンバーに供給される酸素およびプロセスガスの相対的な濃度は制御することがで
きる。酸素源モニター80が，熱処理チェンバー54内の酸素濃度を測定するために
，出口66に連結されている。ひとつの例として，質量流量コントローラ74および
76はそれぞれBronkhorst Hi-Tec F200シリーズのものである。
【００２０】 本発明に関連したプロセスステップのフローチャートが図３に示されている。
ステップ100において，ドープ剤が半導体ウエーハに注入される。ドープ剤の種 類，量およびエネルギーは半導体ウエーハにおける所望の深さの不純物領域およ
び伝導性を形成するために選択される。上述したように，ドープ剤はホウ素，BF 2 ，ヒ素，リンまたは他の所望のドープ剤である。本発明は，ホウ素およびBF2注
入に関連して，とくに利点がある。注入エネルギーは典型的に10KeVよりも小さ く，超浅部ジャンクションを達成するためには2keVより小さいことが望ましい。
本発明のプロセスはとくに，2keVより低いホウ素の注入に有用で，2keVより低い
注入エネルギーで顕著な結果をもたらす。例示すると，ドープ剤は，Varian Ass
ociates, Incにより製造販売されているModel VIIS ion 80 PLUSを使用して注入
することができる。
ステップ100において，ドープ剤が半導体ウエーハに注入される。ドープ剤の種 類，量およびエネルギーは半導体ウエーハにおける所望の深さの不純物領域およ
び伝導性を形成するために選択される。上述したように，ドープ剤はホウ素，BF 2 ，ヒ素，リンまたは他の所望のドープ剤である。本発明は，ホウ素およびBF2注
入に関連して，とくに利点がある。注入エネルギーは典型的に10KeVよりも小さ く，超浅部ジャンクションを達成するためには2keVより小さいことが望ましい。
本発明のプロセスはとくに，2keVより低いホウ素の注入に有用で，2keVより低い
注入エネルギーで顕著な結果をもたらす。例示すると，ドープ剤は，Varian Ass
ociates, Incにより製造販売されているModel VIIS ion 80 PLUSを使用して注入
することができる。
【００２１】 ステップ102において，ウエーハは図２に示され，上述したように熱処理器50 のような熱処理器内に配置される。ステップ104において，熱処理チェンバー54 の酸素が除去される。このことは，プロセスガス源70からのガスを，熱処理チェ
ンバー54を通して流し，酸素源72に連結された質量流量コントローラ76を止める
ことで達成される。典型的に，窒素がプロセスガスとして使用される。酸素モニ
ター80が，熱処理チェンバー54内の酸素濃度がゼロppm付近であることを示すと き，酸素は，質量流量コントローラ76を適切に調節することにより，選択された
濃度レベルまたはその付近で，熱処理チェンバー54（ステップ108）に導入され る。上記のように，選択された酸素濃度レベルは，熱処理チェンバーがプロセス
ガスで満たされると，典型的に存在するバックグランドレベルより小さい。好適
には酸素濃度レベルは以下で詳説する。
ンバー54を通して流し，酸素源72に連結された質量流量コントローラ76を止める
ことで達成される。典型的に，窒素がプロセスガスとして使用される。酸素モニ
ター80が，熱処理チェンバー54内の酸素濃度がゼロppm付近であることを示すと き，酸素は，質量流量コントローラ76を適切に調節することにより，選択された
濃度レベルまたはその付近で，熱処理チェンバー54（ステップ108）に導入され る。上記のように，選択された酸素濃度レベルは，熱処理チェンバーがプロセス
ガスで満たされると，典型的に存在するバックグランドレベルより小さい。好適
には酸素濃度レベルは以下で詳説する。
【００２２】 選択された酸素濃度に達したとき（酸素濃度モニター80により示される），ウ
エーハ60の熱処理がステップ110において行われる。ウエーハは選択された時間 ，選択された温度で処理される。アニール時間および温度は，製造される半導体
デバイスの所望の特徴に依存する。典型的アニール処理は，時間が約30秒の時間
で，温度が約950度〜1050℃の範囲であるが，これらの範囲に限定されない。ア ニール処理は，本発明の範囲内の，種々の温度ランプレート，冷却レート，温度
および時間でもって行うことができる。さらに，いわゆる“スパイクアニール”
（非常に短時間の過渡的温度がウエーハに適用される）が本発明の範囲に含まれ
る。
エーハ60の熱処理がステップ110において行われる。ウエーハは選択された時間 ，選択された温度で処理される。アニール時間および温度は，製造される半導体
デバイスの所望の特徴に依存する。典型的アニール処理は，時間が約30秒の時間
で，温度が約950度〜1050℃の範囲であるが，これらの範囲に限定されない。ア ニール処理は，本発明の範囲内の，種々の温度ランプレート，冷却レート，温度
および時間でもって行うことができる。さらに，いわゆる“スパイクアニール”
（非常に短時間の過渡的温度がウエーハに適用される）が本発明の範囲に含まれ
る。
【００２３】 従来のアニール処理の間，存在する酸素のバックグランドレベルが典型的に，
1000ppmかそれ以上であるが，10％高くてもよいことが分かった。さらに，従来 技術では酸素濃度は制御できなかった。さらに，制御不能な酸素の存在が，とく
にホウ素の注入に対して，浅くかつ繰り返し可能なジャンクションの形成にとっ
て有害であることが分かった。酸素濃度を制御することにより，従来技術のアニ
ール処理と比較して，繰り返し性およびジャンクション深さの減少がもたらされ
る。過渡的強化拡散および近年定義されたホウ素強化拡散が実際，大きな酸素強
化拡散（OED）または酸素強化TEDまたはBEDであると信じられている。ここで説 明した結果は，熱処理チェンバーにおいて，非常に低レベルの，制御酸素濃度に
なることで，超浅部ジャンクションの形成が可能となることを示す。
1000ppmかそれ以上であるが，10％高くてもよいことが分かった。さらに，従来 技術では酸素濃度は制御できなかった。さらに，制御不能な酸素の存在が，とく
にホウ素の注入に対して，浅くかつ繰り返し可能なジャンクションの形成にとっ
て有害であることが分かった。酸素濃度を制御することにより，従来技術のアニ
ール処理と比較して，繰り返し性およびジャンクション深さの減少がもたらされ
る。過渡的強化拡散および近年定義されたホウ素強化拡散が実際，大きな酸素強
化拡散（OED）または酸素強化TEDまたはBEDであると信じられている。ここで説 明した結果は，熱処理チェンバーにおいて，非常に低レベルの，制御酸素濃度に
なることで，超浅部ジャンクションの形成が可能となることを示す。
【００２４】 1000ppmよりも低い選択レベルまたはその付近の制御酸素濃度により，繰り返 し可能な超浅部ジャンクションを形成することができる。選択された酸素濃度レ
ベルは，アニール温度および時間，前アニール酸化またはキャッピング層の厚さ
，注入の種類，量およびエネルギーの関数である。ゼロまたはその付近の酸素濃
度は，強化拡散を最小にするが，ウエーハ表面のエッチングおよび/またはウエ ーハ表面からのドープ剤の蒸発を生じさせる。ホウ素およびBF2に対する酸素濃 度は好適には，約30〜300ppmの範囲内の選択されたレベルまたはその付近で制御
され，より好適には，約30〜40ppmの範囲内の選択されたレベルまたはその付近 で制御される。さらに，酸素濃度は，適用例に依存して，選択されたレベルもし
くはその付近で，または濃度範囲内で制御することができる。
ベルは，アニール温度および時間，前アニール酸化またはキャッピング層の厚さ
，注入の種類，量およびエネルギーの関数である。ゼロまたはその付近の酸素濃
度は，強化拡散を最小にするが，ウエーハ表面のエッチングおよび/またはウエ ーハ表面からのドープ剤の蒸発を生じさせる。ホウ素およびBF2に対する酸素濃 度は好適には，約30〜300ppmの範囲内の選択されたレベルまたはその付近で制御
され，より好適には，約30〜40ppmの範囲内の選択されたレベルまたはその付近 で制御される。さらに，酸素濃度は，適用例に依存して，選択されたレベルもし
くはその付近で，または濃度範囲内で制御することができる。
【００２５】 酸素濃度の制御は，プロセスガス源70，酸素源72ならびに質量流量コントロー
ラ74および76を含むガス制御システム62（図２）と関連した上述してきた。一般
に，適切なガス制御システムは，熱処理チェンバー内の酸素濃度を確立し，制御
するために使用することができる。たとえば，熱処理チェンバーは真空排気され
，選択された酸素濃度レベルをもつプロセスガスで戻し充填されてもよい。
ラ74および76を含むガス制御システム62（図２）と関連した上述してきた。一般
に，適切なガス制御システムは，熱処理チェンバー内の酸素濃度を確立し，制御
するために使用することができる。たとえば，熱処理チェンバーは真空排気され
，選択された酸素濃度レベルをもつプロセスガスで戻し充填されてもよい。
【００２６】 測定結果が図４-図１３に示されている。それぞれの場合について，図２に示 されたシステムが利用され，上記説明がそのまま使用できる。
【００２７】 図４は，第二イオン質量分光景（SIMS）により測定されたが，種々の酸素濃度
に対し，ウエーハ表面から深さ（オングストローム）の関数としたホウ素原子の
濃度（原子/cm3）を示す。ホウ素イオンは，1.0keVのエネルギーおよび1E15イオ
ン/cm2の量（1E15は，単位平方センチ当たり1×1015個のイオンの注入量を示す ）で注入された。ウエーハは10秒間，1050℃でアニールされた。グラフには，種
々の酸素濃度に対して，次のパラメータが示されている：面積抵抗率Rs，1E17/c
m3の濃度で測定されたジャンクション深さXj，残留量Dr，および酸化の厚さTox 。示されているように，33ppmの酸素濃度でアニールされたウエーハでは，ジャ ンクション深さは820オングストロームとなり，面積抵抗率は283オーム/平方と なる。1000ppmの酸素でのプロファイルは，酸素濃度を減少させるために，何ら の手立てが取られないとき，従来技術の処理により典型的に得られたジャンクシ
ョン深さおよび面積抵抗率を示す。酸素濃度が本発明のプロセスを使用して減少
したとき，ジャンクション深さは酸素濃度とともに連続して減少することに注意
されたい。1000ppmの酸素から，33ppmの酸素までで，ジャンクション厚さは全体
で320オングストローム減少する。
に対し，ウエーハ表面から深さ（オングストローム）の関数としたホウ素原子の
濃度（原子/cm3）を示す。ホウ素イオンは，1.0keVのエネルギーおよび1E15イオ
ン/cm2の量（1E15は，単位平方センチ当たり1×1015個のイオンの注入量を示す ）で注入された。ウエーハは10秒間，1050℃でアニールされた。グラフには，種
々の酸素濃度に対して，次のパラメータが示されている：面積抵抗率Rs，1E17/c
m3の濃度で測定されたジャンクション深さXj，残留量Dr，および酸化の厚さTox 。示されているように，33ppmの酸素濃度でアニールされたウエーハでは，ジャ ンクション深さは820オングストロームとなり，面積抵抗率は283オーム/平方と なる。1000ppmの酸素でのプロファイルは，酸素濃度を減少させるために，何ら の手立てが取られないとき，従来技術の処理により典型的に得られたジャンクシ
ョン深さおよび面積抵抗率を示す。酸素濃度が本発明のプロセスを使用して減少
したとき，ジャンクション深さは酸素濃度とともに連続して減少することに注意
されたい。1000ppmの酸素から，33ppmの酸素までで，ジャンクション厚さは全体
で320オングストローム減少する。
【００２８】 図５は，1keVのホウ素および5keVのBF2で注入されたウエーハに対する酸素濃 度ppmを関数とした，ジャンクションの深さXj（オングストローム）および面積 抵抗率Rs（オーム/平方）のグラフを示す。このウエーハは10秒間，1050℃でア ニールされた。最小のジャンクション深さが，ほぼ33ppmの酸素濃度で生じた。
【００２９】 図５は，約0（ゼロ）ppmの酸素での，1keVのホウ素注入がより浅くならず，面
積低効率が，表面蒸発か，またはシリコン表面のエッチングかによるドープ剤の
放出拡散のため増加したことを示す。酸化物が適所に残されたときにような場合
，または注入の量および/もしくはエネルギーが0〜33ppmの酸素濃度での操作が 好ましいものであるような場合もある。
積低効率が，表面蒸発か，またはシリコン表面のエッチングかによるドープ剤の
放出拡散のため増加したことを示す。酸化物が適所に残されたときにような場合
，または注入の量および/もしくはエネルギーが0〜33ppmの酸素濃度での操作が 好ましいものであるような場合もある。
【００３０】 さらに，図５は，1keVのホウ素注入と，“同等のエネルギー”のBF2注入との 比較を行っている。両ジャンクション深さは約33ppmまで酸素濃度の減少ととも に減少し，BF2の注入はより浅い。33ppmの酸素で，ジャンクション深さは同等に
なる。33ppmより薄いとき，両者の面積抵抗率は増加する。この例においては， 両者の場合，33ppmは最小の面積抵抗率をもつ均衡のある浅部ジャンクションの 良好な最適点であるという結論となる。
なる。33ppmより薄いとき，両者の面積抵抗率は増加する。この例においては， 両者の場合，33ppmは最小の面積抵抗率をもつ均衡のある浅部ジャンクションの 良好な最適点であるという結論となる。
【００３１】 図６は，種々の酸素濃度に対し，1.0keV，1E15イオン/cm2で注入されたホウ素
イオンに対する深さ（オングストローム）の関数としたホウ素原子の濃度（原子
/cm3）を示す。ウエーハは10秒間，1000℃でアニールされた。ジャンクション深
さXjおよび面積抵抗率Rsが示されている。
イオンに対する深さ（オングストローム）の関数としたホウ素原子の濃度（原子
/cm3）を示す。ウエーハは10秒間，1000℃でアニールされた。ジャンクション深
さXjおよび面積抵抗率Rsが示されている。
【００３２】 図６において，1000ppmの酸素プロファイルは従来技術の急速熱処理アニール からの典型的なプロファイルである。1000ppmの酸素では，ジャンクション深さ は860オングストロームとなり，面積抵抗率は347オーム/平方となる。ジャンク ション深さは，0（ゼロ）ppmで710オングストロームに減少する。面積抵抗は，0
（ゼロ）ppmで406オーム/平方に増加する。これは，ホウ素の表面蒸発またはシ リコンのエッチングの結果である。酸素濃度レベルの最良の選択は，対象物によ
って，使用者により選択することができる。この例において（1000℃），最良の
選択は，0から33ppmの酸素のときと非常に似ている。
（ゼロ）ppmで406オーム/平方に増加する。これは，ホウ素の表面蒸発またはシ リコンのエッチングの結果である。酸素濃度レベルの最良の選択は，対象物によ
って，使用者により選択することができる。この例において（1000℃），最良の
選択は，0から33ppmの酸素のときと非常に似ている。
【００３３】 図７は1keVのホウ素および5keVのBF2が注入されたウエーハに対し，酸素濃度 （ppm）の関数としたジャンクション深さXj（オングストローム）および面積抵 抗率Rs（オーム/平方）のグラフである。ウエーハは10秒間，1100℃でアニール された。
【００３４】 図７は，1100℃のような高い温度のアニールにおいて，同等の注入エネルギー
（約1keVのホウ素）でのホウ素およびBF2のジャンクション深さが約33ppmまで減
少することを示す。面積抵抗率はしかし，300ppmで増加し始める。これは，最適
な酸素濃度レベルの温度依存性を示す。とくに，最適な濃度は1000℃では0から3
3ppmで，1050℃では約33ppmで，1100℃では300ppmである。この理由は，ホウ素 の放出拡散蒸発レートが温度とともに増加するということである。このことを相
殺するために，酸素により生じた酸化物層がより早く成長しなければならず，し
たがってより高い酸素濃度レベルが要求される。
（約1keVのホウ素）でのホウ素およびBF2のジャンクション深さが約33ppmまで減
少することを示す。面積抵抗率はしかし，300ppmで増加し始める。これは，最適
な酸素濃度レベルの温度依存性を示す。とくに，最適な濃度は1000℃では0から3
3ppmで，1050℃では約33ppmで，1100℃では300ppmである。この理由は，ホウ素 の放出拡散蒸発レートが温度とともに増加するということである。このことを相
殺するために，酸素により生じた酸化物層がより早く成長しなければならず，し
たがってより高い酸素濃度レベルが要求される。
【００３５】 図８は，1keVのホウ素および5keVのBF2が注入されたウエーハに対し，酸素濃 度（ppm）の関数としたジャンクション深さXj（オングストローム）および面積 抵抗率Rs（オーム/平方）のグラスである。ウエーハは10秒間，1000℃でアニー ルされた。
【００３６】 図８は1000℃のアニールに対する温度効果を示す。ホウ素ジャンクション深さ
がは（ゼロ）ppmの酸素まで連続した減少し，面積抵抗率は33と0（ゼロ）ppmの 間で減少するが，1050℃および1100℃の場合よりかは緩やかなレートとなってい
ることに留意されたい。
がは（ゼロ）ppmの酸素まで連続した減少し，面積抵抗率は33と0（ゼロ）ppmの 間で減少するが，1050℃および1100℃の場合よりかは緩やかなレートとなってい
ることに留意されたい。
【００３７】 図９は，1keVのホウ素および5keVのBF2が注入されたウエーハに対し，酸素濃 度（ppm）の関数としたジャンクション深さXj（オングストローム）および面積 抵抗率Rs（オーム/平方）のグラスである。ウエーハは10秒間，950℃でアニール
された。ジャンクション深さが，より低いアニール温度では酸素濃度に敏感でな
くなることが分かった。
された。ジャンクション深さが，より低いアニール温度では酸素濃度に敏感でな
くなることが分かった。
【００３８】 図９はさらに，上記の温度および説明を図示する。1000ppmと0（ゼロ）ppmの 酸素の間，効果はより小さが，しかし，ホウ素注入では，面積抵抗率はより高い
。これは，低い面積抵抗率および高い電気的活性を得るために，1000℃から1050
℃の範囲の温度が利用されるべきことを示している 図１０は，2keV，1E15イオン/cm3の量のヒ素が注入されたウエーハに対し，酸
素濃度（ppm）の関数とした，ジャンクションの深さXj（オングストローム）お よび面積抵抗率Rs（オーム/平方）のグラフを示す。このウエーハは10秒間，105
0℃でアニールされた。
。これは，低い面積抵抗率および高い電気的活性を得るために，1000℃から1050
℃の範囲の温度が利用されるべきことを示している 図１０は，2keV，1E15イオン/cm3の量のヒ素が注入されたウエーハに対し，酸
素濃度（ppm）の関数とした，ジャンクションの深さXj（オングストローム）お よび面積抵抗率Rs（オーム/平方）のグラフを示す。このウエーハは10秒間，105
0℃でアニールされた。
【００３９】 ホウ素およびBF2と比較すると，ヒ素も似たようなものであるが，酸素濃度の 減少とともに劇的な効果が生じる。ジャンクションの深さは約300ppmで減少がと
まる。面積抵抗率は約2500ppmで増加が始まる。使用者の目的によって，最適な 酸素濃度レベルは酸素300ppmと2500ppmとの間にある。酸素100ppmより低いと， シリコンのエッチングおよび/またはヒ素蒸発が著しくなり，面積抵抗率が劇的 に増加することに留意されたい。
まる。面積抵抗率は約2500ppmで増加が始まる。使用者の目的によって，最適な 酸素濃度レベルは酸素300ppmと2500ppmとの間にある。酸素100ppmより低いと， シリコンのエッチングおよび/またはヒ素蒸発が著しくなり，面積抵抗率が劇的 に増加することに留意されたい。
【００４０】 図１１は，2keV，1E15イオン/cm3の量のヒ素が注入されたウエーハに対し，酸
素濃度（ppm）の関数とした，ジャンクションの深さXj（オングストローム）お よび面積抵抗率Rs（オーム/平方）のグラフを示す。このウエーハは10秒間，100
0℃でアニールされた。
素濃度（ppm）の関数とした，ジャンクションの深さXj（オングストローム）お よび面積抵抗率Rs（オーム/平方）のグラフを示す。このウエーハは10秒間，100
0℃でアニールされた。
【００４１】 図１１は，1000℃でヒ素注入の温度依存性を示す。ジャンクション深さは酸素
33ppmまで減少し，面積抵抗率は300ppmで増加し始める。これは，ヒ素のアニー ルに対し成長した酸化物が1000℃で重要であり， 300ppmの酸素がドープ剤の蒸 発および/またはシリコン表面のエッチングを妨げるために，アニールの間，十 分に早く酸化物を成長するために必要となることを示す。
33ppmまで減少し，面積抵抗率は300ppmで増加し始める。これは，ヒ素のアニー ルに対し成長した酸化物が1000℃で重要であり， 300ppmの酸素がドープ剤の蒸 発および/またはシリコン表面のエッチングを妨げるために，アニールの間，十 分に早く酸化物を成長するために必要となることを示す。
【００４２】 図１２は，2keVで，1E15イオン/cm3の量のヒ素が注入されたウエーハに対し，
酸素濃度（ppm）の関数とした，ジャンクションの深さXj（オングストローム） および面積抵抗率Rs（オーム/平方）のグラフを示す。このウエーハは10秒間，1
100℃でアニールされた。
酸素濃度（ppm）の関数とした，ジャンクションの深さXj（オングストローム） および面積抵抗率Rs（オーム/平方）のグラフを示す。このウエーハは10秒間，1
100℃でアニールされた。
【００４３】 図１２は，1100℃でヒ素注入の温度依存性を示す。ジャンクション深さは0（ ゼロ）ppmの酸素まで減少し続けるが，面積抵抗率は2500ppmで緩やかに増加し，
300ppmから劇的に増加する。
300ppmから劇的に増加する。
【００４４】 図１３は，2keVで，1E15イオン/cm3の量のヒ素が注入されたウエーハに対し，
酸素濃度（ppm）の関数とした，ジャンクションの深さXj（オングストローム） および面積抵抗率Rs（オーム/平方）のグラフを示す。このウエーハは10秒間，9
50℃でアニールされた。
酸素濃度（ppm）の関数とした，ジャンクションの深さXj（オングストローム） および面積抵抗率Rs（オーム/平方）のグラフを示す。このウエーハは10秒間，9
50℃でアニールされた。
【００４５】 図１３は，950℃でヒ素注入の温度依存性を示す。ホウ素およびBF2の場合のよ
うに，温度効果は非常に小さいが，面積抵抗率は1000℃および1050℃では，非常
に高く，これは電気的活性が乏しいことを示す。良好な電気的な活性および低面
積抵抗率を達成するために，ヒ素は好適に，1000℃と1050℃の間でアニールされ
る。
うに，温度効果は非常に小さいが，面積抵抗率は1000℃および1050℃では，非常
に高く，これは電気的活性が乏しいことを示す。良好な電気的な活性および低面
積抵抗率を達成するために，ヒ素は好適に，1000℃と1050℃の間でアニールされ
る。
【００４６】 要約すると，以下の観察をなすことができる。酸素濃度の減少および制御があ
らゆる種に対しジャンクション深さを減少させる。この効果は，ホウ素およびBF 2 に対し顕著である。最適な酸素濃度レベル（面積抵抗率およびジャンクション 深さが最良）は，使用者により選択することができ，アニールの温度および時間
に依存する。酸素濃度レベルは，0から1ppm程度の低さから，ホウ素では300ppm ，ヒ素では2500ppmまでの範囲とすることができる。妥協点は二つの競合現象か ら生じる。第一に，ジャンクション深さはOED，BEDおよび/またはTED（種に依存
するが）のため，酸素濃度の減少関数となる。第二に，酸素が表面にわずかな酸
化物を形成し，これが，ドープ剤の表面蒸発および/またはシリコンの表面エッ チングによるドープ剤の損失を防止，または最小にする。最良の酸素濃度レベル
はまた，基板がアニールされたとき，基板が二酸化シリコン，窒化シリコンまた
は他の層のような本来の酸化物または他のキャッピング層を有するかどうかに依
存する。
らゆる種に対しジャンクション深さを減少させる。この効果は，ホウ素およびBF 2 に対し顕著である。最適な酸素濃度レベル（面積抵抗率およびジャンクション 深さが最良）は，使用者により選択することができ，アニールの温度および時間
に依存する。酸素濃度レベルは，0から1ppm程度の低さから，ホウ素では300ppm ，ヒ素では2500ppmまでの範囲とすることができる。妥協点は二つの競合現象か ら生じる。第一に，ジャンクション深さはOED，BEDおよび/またはTED（種に依存
するが）のため，酸素濃度の減少関数となる。第二に，酸素が表面にわずかな酸
化物を形成し，これが，ドープ剤の表面蒸発および/またはシリコンの表面エッ チングによるドープ剤の損失を防止，または最小にする。最良の酸素濃度レベル
はまた，基板がアニールされたとき，基板が二酸化シリコン，窒化シリコンまた
は他の層のような本来の酸化物または他のキャッピング層を有するかどうかに依
存する。
【００４７】 本発明の好適な実施例を示し，考察してきたが，当業者であれば，特許請求の
範囲から逸脱することなく種々の変更，修正をなし得ることは明らかである。
範囲から逸脱することなく種々の変更，修正をなし得ることは明らかである。
【図１】 図１は，半導体ウエーハの略示，部分断面図である。
【図２】 図２は，本発明にしたがった熱処理システム例のブロック図である。
【図３】 図３は，本発明にしたがって浅部ジャンクションを形成する方法の例を示すフ
ローチャートである。
ローチャートである。
【図４】 図４は，熱処理中に，使用された種々の酸素濃度に対し，半導体ウエーハの深
さを関数としたホウ素濃度のグラフである。
さを関数としたホウ素濃度のグラフである。
【図５】 図５は，1keVのホウ素および5keVのBF2で注入され，10秒間，1050℃でアニー ルされたウエーハの酸素濃度を関数とした，ジャンクションの深さおよび面積抵
抗率のグラフである。
抗率のグラフである。
【図６】 図６は，熱処理中に使用された種々の酸素濃度に対し，半導体ウエーハの深さ
の関数としたホウ素濃度のグラフである。
の関数としたホウ素濃度のグラフである。
【図７】 図７は，1keVのホウ素および5keVのBF2で注入され，10秒間，1100℃でアニー ルされたウエーハの酸素濃度を関数とした，ジャンクションの深さおよび面積抵
抗率のグラフである。
抗率のグラフである。
【図８】 図８は，1keVのホウ素および5keVのBF2で注入され，10秒間，1000℃でアニー ルされたウエーハの酸素濃度を関数とした，ジャンクションの深さおよび面積抵
抗率のグラフである。
抗率のグラフである。
【図９】 図９は，1keVのホウ素および5keVのBF2で注入され，10秒間，950℃でアニール
されたウエーハの酸素濃度を関数とした，ジャンクションの深さおよび面積抵抗
率のグラフである。
されたウエーハの酸素濃度を関数とした，ジャンクションの深さおよび面積抵抗
率のグラフである。
【図１０】 図１０は2.0keVのヒ素で注入され，10秒間，1050℃でアニールされたウエーハ
の酸素濃度を関数とした，ジャンクションの深さおよび面積抵抗率のグラフであ
る。
の酸素濃度を関数とした，ジャンクションの深さおよび面積抵抗率のグラフであ
る。
【図１１】 図１１は，2.0keVのヒ素で注入され，10秒間，1000℃でアニールされたウエー
ハの酸素濃度を関数とした，ジャンクションの深さおよび面積抵抗率のグラフで
ある。
ハの酸素濃度を関数とした，ジャンクションの深さおよび面積抵抗率のグラフで
ある。
【図１２】 図１２は，2.0keVのヒ素で注入され，10秒間，1100℃でアニールされたウエー
ハの酸素濃度を関数とした，ジャンクションの深さおよび面積抵抗率のグラフで
ある。
ハの酸素濃度を関数とした，ジャンクションの深さおよび面積抵抗率のグラフで
ある。
【図１３】 図１３は，2.0keVのヒ素で注入され，10秒間，950℃でアニールされたウエー ハの酸素濃度を関数とした，ジャンクションの深さおよび面積抵抗率のグラフで
ある。
ある。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年２月８日（２０００．２．８）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【請求項３３】請求項２６に記載の熱処理方法であって， 前記ドープ剤を活性化するための，選択された温度は約950℃から1050℃の範 囲にあり，前記ドープ剤を活性化する選択された時間は約30秒以下である， ところの熱処理方法。
【手続補正書】
【提出日】平成１２年９月２０日（２０００．９．２０）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
Claims (33)
- 【請求項１】半導体ウエーハに浅部ジャンクションを形成する方法であって
， ドープ剤を半導体ウエーハに注入する工程と， 熱処理チェンバーにおいて，選択された時間，選択された温度で，半導体ウエ
ーハを熱処理することにより，前記ドープ剤を活性化する工程と， ドープ剤を活性化する工程の間，熱処理チェンバーの酸素濃度を，熱処理チェ
ンバーがプロセスガスで満たされるときに，典型的に存在するバックグランドレ
ベルより低いレベルまたはその付近に，制御する工程と， を含む浅部ジャンクションを形成する方法。 - 【請求項２】請求項１に記載の浅部ジャンクションを形成する方法であって
， 酸素濃度を制御する工程は，1000ppmよりも低い範囲の，選択されたレベルま たはその付近に，酸素濃度を制御することを含む，ところの浅部ジャンクション
を形成する方法。 - 【請求項３】請求項２に記載の浅部ジャンクションを形成する方法であって
， 酸素濃度を制御する工程は，1ppmよりも高い，選択されたレベルまたはその付
近に，酸素濃度を制御することを含む，ところの浅部ジャンクションを形成する
方法。 - 【請求項４】請求項１に記載の浅部ジャンクションを形成する方法であって
， 酸素濃度を制御する工程は，約30-300ppmの範囲の，選択されたレベルまたは その付近に，酸素濃度を制御することを含む，ところの浅部ジャンクションを形
成する方法。 - 【請求項５】請求項４に記載の浅部ジャンクションを形成する方法であって
， ドープ剤を注入する工程は，B+イオンまたはBF2+イオンを注入することを含む
，ところの浅部ジャンクションを形成する方法。 - 【請求項６】請求項１に記載の浅部ジャンクションを形成する方法であって
， ドープ剤を注入する工程は，B+イオンを注入することを含み，酸素濃度を制御
する工程は，約30-40ppmの範囲の，選択されたレベルまたはその付近に，酸素濃
度を制御することを含む，ところの浅部ジャンクションを形成する方法。 - 【請求項７】請求項１に記載の浅部ジャンクションを形成する方法であって
， 酸素濃度を制御する工程は，熱処理チェンバー内の酸素濃度を，ゼロレベルま
たはその付近に減少する工程と，つぎに，酸素を，選択された濃度レベルまたは
その付近に導入する工程を含む，ところの浅部ジャンクションを形成する方法。 - 【請求項８】請求項７に記載の浅部ジャンクションを形成する方法であって
， 酸素濃度を減少する工程は，熱処理チェンバーを前記プロセスガスで排除する
ことを含み，酸素を導入する工程は，酸素源と熱処理チェンバーと間に連結され
た質量流量コントローラを調節することを含む，ところの浅部ジャンクションを
形成する方法。 - 【請求項９】請求項７に記載の浅部ジャンクションを形成する方法であって
， 酸素濃度を減少する工程は，熱処理チェンバーを真空排気することを含む，と
ころの浅部ジャンクションを形成する方法。 - 【請求項１０】請求項７に記載の浅部ジャンクションを形成する方法であっ
て， 酸素を導入する工程は，熱処理チェンバーを，選択された酸素濃度レベルまた
はその付近の酸素を含む前記プロセスガスで，戻し充填を行うことを含む，とこ
ろの浅部ジャンクションを形成する方法。 - 【請求項１１】請求項１に記載の浅部ジャンクションを形成する方法であっ
て， 前記プロセスガスは窒素である，ところの浅部ジャンクションを形成する方法
。 - 【請求項１２】請求項１に記載の浅部ジャンクションを形成する方法であっ
て， 前記ドープ剤を活性化するための，選択された温度は約950℃から1050℃の範 囲にあり，前記ドープ剤を活性化する選択された時間は約30秒以下である， ところの浅部ジャンクションを形成する方法。 - 【請求項１３】請求項１に記載の浅部ジャンクションを形成する方法であっ
て， ドープ剤を注入する工程は，約2keV以下のエネルギーをもつB+イオンを注入す
ることを含み，酸素濃度を制御する工程は，酸素濃度を，約30-300ppmの範囲の 選択されたレベルまたはその付近に制御することを含む，ところの浅部ジャンク
ションを形成する方法。 - 【請求項１４】請求項１に記載の浅部ジャンクションを形成する方法であっ
て， 前記浅部ジャンクションは，約1000オングストロームよりも浅いジャンクショ
ン深さに形成される，ところの浅部ジャンクションを形成する方法。 - 【請求項１５】半導体ウエーハに浅部ジャンクションを形成する方法であっ
て， ドープ剤を半導体ウエーハに注入する工程と， 熱処理チェンバーにおいて，選択された時間，選択された温度で，半導体ウエ
ーハを熱処理することにより，前記ドープ剤を活性化する工程と， ドープ剤を活性化する工程の間，熱処理チェンバーの酸素濃度を，1000ppmよ り低い範囲のレベルまたはその付近に，制御する工程と， を含む浅部ジャンクションを形成する方法。 - 【請求項１６】請求項１５に記載の浅部ジャンクションを形成する方法であ
って， 酸素濃度を制御する工程は，1ppmよりも高い，選択されたレベルまたはその付
近に，酸素濃度を制御することを含む，ところの浅部ジャンクションを形成する
方法。 - 【請求項１７】請求項１５に記載の浅部ジャンクションを形成する方法であ
って， 酸素濃度を制御する工程は，約30-300ppmの範囲の，選択されたレベルまたは その付近に，酸素濃度を制御することを含む，ところの浅部ジャンクションを形
成する方法。 - 【請求項１８】請求項１５に記載の浅部ジャンクションを形成する方法であ
って， ドープ剤を注入する工程は，B+イオンまたはBF2+イオンを注入することを含む
，ところの浅部ジャンクションを形成する方法。 - 【請求項１９】請求項１５に記載の浅部ジャンクションを形成する方法であ
って， ドープ剤を注入する工程は，B+イオンを注入することを含み，酸素濃度を制御
する工程が，約30-40ppmの範囲の，選択されたレベルまたはその付近に，酸素濃
度を制御することを含む，ところの浅部ジャンクションを形成する方法。 - 【請求項２０】請求項１５に記載の浅部ジャンクションを形成する方法であ
って， 酸素濃度を制御する工程は，熱処理チェンバー内の酸素濃度をゼロレベルまた
はその付近に減少する工程と，つぎに，酸素を，選択された濃度レベルまたはそ
の付近に導入する工程を含む，ところの浅部ジャンクションを形成する方法。 - 【請求項２１】半導体ウエーハ内の注入されたドープ剤を活性化する方法で
あって， 熱処理チェンバーにおいて，半導体ウエーハを選択された時間，選択された温
度で熱処理をする工程と， 熱処理する工程の間，熱処理チェンバーの酸素濃度を，熱処理チェンバーがプ
ロセスガスで満たされるときに，典型的に存在するバックグランドレベルより低
いレベルまたはその付近に，制御する工程と， を含む方法。 - 【請求項２２】請求項２１に記載の方法であって， 酸素濃度を制御する工程は，1000ppmよりも低い範囲の，選択されたレベルま たはその付近に酸素濃度を制御することを含む，ところの方法。
- 【請求項２３】請求項２１に記載の方法であって， 酸素濃度を制御する工程は，1ppmよりも高い，選択されたレベルまたはその付
近に酸素濃度を制御することを含む，ところの方法。 - 【請求項２４】請求項２１に記載の方法であって， 酸素濃度を制御する工程は，約30-300ppmの範囲の，選択されたレベルまたは その付近に酸素濃度を制御することを含む，ところの方法。
- 【請求項２５】請求項２１に記載の方法であって， 酸素濃度を制御する工程は，熱処理チェンバー内の酸素濃度をゼロレベルまた
はその付近に減少する工程と，つぎに，酸素を，選択された濃度レベルまたはそ
の付近に導入する工程を含む，ところの方法。 - 【請求項２６】半導体ウエーハを熱処理する方法であって， 注入されたドープ剤を有する半導体ウエーハを熱処理チェンバーに配置する工
程と， 熱処理チェンバー内の酸素濃度をゼロレベルまたはその付近に減少する工程と
， 熱処理チェンバーの酸素濃度を，熱処理チェンバーがプロセスガスで満たすと
きに，典型的に存在するバックグランドのレベルより低い，選択された濃度レベ
ルまたはその付近に，導入する工程と， 熱処理チェンバーにおいて，選択された時間，選択された温度で，半導体ウエ
ーハを熱処理することにより，前記ドープ剤を活性化する工程と を含み， 熱処理チェンバー内の酸素濃度は，選択された濃度レベルまたはその付近に制
御される， ところの熱処理方法。 - 【請求項２７】請求項２６に記載の熱処理方法であって， 酸素濃度を制御する工程は，1000ppmよりも低い範囲の，選択されたレベルま たはその付近に，酸素濃度を制御することを含む，ところの熱処理方法。
- 【請求項２８】請求項２に記載の熱処理方法であって， 酸素濃度を制御する工程は，1ppmよりも高い，選択されたレベルまたはその付
近に，酸素濃度を制御することを含む，ところの熱処理方法。 - 【請求項２９】請求項２６に記載の熱処理方法であって， 酸素濃度を減少する工程は，熱処理チェンバーを真空排気することを含む，と
ころの浅部ジャンクションを形成する熱処理方法。 - 【請求項３０】請求項２６に記載の熱処理方法であって， 酸素を導入する工程は，熱処理チェンバーを，選択された酸素濃度レベルまた
はその付近の酸素を含む前記プロセスガスで，戻し充填を行うことを含む，とこ
ろの熱処理方法。 - 【請求項３１】請求項２６に記載の熱処理方法であって， 酸素を導入する工程は，選択されたレベルの酸素を熱処理チェンバーに与える
ために，酸素源と熱処理チェンバーとの間に結合された質量流量コントロールを
調節することを含む，ところの熱処理方法。 - 【請求項３２】請求項２６に記載の熱処理方法であって， 酸素を導入する工程は，約30-300ppmの範囲の，選択されたレベルまたはその 付近に，酸素濃度を制御することを含む，ところの熱処理方法。
- 【請求項３３】請求項２６に記載の熱処理方法であって， 前記ドープ剤を活性化するための，選択された温度は約950℃から1050℃の範 囲にあり，前記ドープ剤を活性化する選択された時間は約30秒以下である， ところの熱処理方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| US09/015,640 US6087247A (en) | 1998-01-29 | 1998-01-29 | Method for forming shallow junctions in semiconductor wafers using controlled, low level oxygen ambients during annealing |
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| JP2000529749A Expired - Fee Related JP3476433B2 (ja) | 1998-01-29 | 1999-01-21 | アニール中制御された低レベル酸素周囲を使用して半導体ウエーハに浅部ジャンクションを形成する方法 |
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