JP2004320041A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 平坦性のよいシリサイド層などを得るための半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】 半導体領域内に、プレアモルファス工程では、IV族元素のイオン注入、又はヒ素（Ａｓ），リン（Ｐ），ハロゲン元素及び不活性ガス元素のうち少なくともいずれか１つのイオン注入、又は−１０℃よりも低い低温条件でイオン注入を行なってアモルファス領域を形成する。プレアモルファス工程の後に、前記アモルファス領域にボロンのイオン注入を行なう工程，又は前記アモルファス領域をシリサイド化する工程のうち少なくともいずれか一方の工程を行なう。これにより、チャネリングの防止による浅い拡散層の形成や、平坦性のよいシリサイド層などを形成することが可能になる。
【選択図】 図１３

Description

本発明は、チャンバ内の所定領域の温度，温度分布を測定するための温度測定方法，これに供するサンプルの作成方法及び温度測定方法を利用した半導体装置の製造方法に関するものである。

半導体装置の製造工程では、チャンバ内において、ＣＶＤ，イオン注入，熱処理（アニール），プラズマエッチングなどの処理が行なわれ、これらの処理により、ウエハ上への成膜，ウエハ内への不純物の導入，不純物の活性化による拡散層の形成，形成された膜のパターニング等が行なわれる。その際、これらの処理はそれぞれ定められた適正な条件下で行なわれなければならないが、その条件の１つに温度がある。特に、チャンバ内に設置されたウエハのある部位における温度やウエハ面内の温度分布などは、ＣＶＤ工程や熱処理工程などを管理する上で重要なパラメータである。

そこで、従来より、製造工程における各処理の際の温度や温度分布を測定する方法として、種々の方法が採用されている。

例えば、高速加熱処理であるＲＴＡ処理を行なうためのチャンバに熱電対を取り付けたり、ウエハの裏面に熱電対を付けたもの（ＴＣウエハ）が用いられている。また、赤外線の検出などを用いた光学的測定によってチャンバ内の温度を測定する方法も知られている。

しかしながら、前記従来の温度測定方法においては、以下のような不具合があった。

例えば、ＴＣウエハを用いた温度測定においては、ウエハの裏面の温度は検出できてもウエハ上面の温度はわからない。また、温度の測定範囲にも限界があり、ある程度高温（５００〜６００℃以上）になると、測定精度が悪化するといわれている。

また、光学的測定の場合、プラズマの影響を受けて光学的ノイズ等が発生するために正確な温度測定ができないという不具合があった。さらに、限られたポイントのみの温度値を知るだけではウエハの面内温度分布までは測定することができなかった。

特に、ウエハ面内の温度分布については、ＴＣウエハを用いても、信頼性の高い温度分布測定を行なうことが困難であった。

本発明の第１の目的は、イオン注入されて単結晶状態からアモルファス領域になった部分のアニールによる回復の進行状態が温度依存性とイオン注入条件依存性とを有することに着目し、分光エリプソメトリなどを利用してそのアモルファス領域の厚みを測定しそれを温度に換算して温度測定を行なうとともに、この温度測定の精度の向上を図ることにある。

また、本発明者達は、分光エリプソメトリを利用して温度測定の精度の向上を図る過程において、温度測定の精度の向上のための処理とアモルファス領域の形状の改善とが互いに強い関連性を有することを発見した。そこで、本発明は、この発見に基づいて、チャネリング防止のためやシリサイド化処理の前処理の１つとして行なわれるプレアモルファス注入の条件の改善を図ることを第２の目的としている。

本発明の半導体装置の製造方法は、基板の半導体領域おいて、前記基板の上面にある第１の半導体領域に、第１のアモルファス領域を形成するとともに、基板の裏面にある第２の半導体領域に、第２のアモルファス領域を形成する工程と、前記第１及び前記第２のアモルファス領域を加熱する工程とを含み、前記第１及び第２のアモルファス領域の回復レートから前記第１及び第２のアモルファス領域の温度をそれぞれ求めるとともに、前記第１及び前記第２のアモルファス領域の温度差から基板の熱伝導率を求め、基板の各部の温度管理を行う方法である。

この方法により、各種工程における温度管理を厳密に行なうことが可能となり、大口径化に伴うウエハ厚みと温度との関係なども把握できるので、製造歩留まりの向上と品質の高い半導体装置の製造とを図ることができる。

本発明によると、装置内部の実際の温度，温度分布を正確に測定することができる温度測定方法や、温度，温度分布の正確な測定に供しうる温度測定用サンプルの作成、浅い拡散層，平坦性のよいシリサイド層の形成を実現することができる。

−アモルファス領域の回復レートを利用した温度測定の原理−
本発明者達は、国際出願ＰＣＴ／ＪＰ９８／０２５６７（国際公開番号ＷＯ９８／５７１４６）に記載されているように、分光エリプソメトリ法によって、不純物イオンが注入されてアモルファス化された半導体領域（アモルファス領域）がアニールによって回復する過程を評価し、アモルファス領域の厚みをインラインで非破壊の検査によって検出できることや、アモルファス領域の膜厚の単位時間当たりの減小量である回復レートがアニール温度に依存することから、回復レートを求めることによってウエハ表面（ウエハの上面及び裏面の双方をいう）の実際の温度や温度分布を検出しうることを見いだした。つまり、分光エリプソメトリ法により、インラインで非破壊の検査によって、ウエハ表面の温度を評価できることを実証している。

さらに、本発明者達は、国際出願ＰＣＴ／ＪＰ９８／０２５６７に記載されている技術を前提としつつ、温度測定の精度の向上を図るためには、アモルファス領域中の酸素濃度、上述したノックオンにより打ち込まれる酸素をなくすことも含めて適正に調整することが有効であることを、以下のような実験から突きとめた。ただし、本発明による温度測定の精度向上に際しては、必ずしも分光エリプソメトリによるアモルファス領域の厚み測定を利用する必要はなく、ＴＥＭ観察による破壊検査など、他の方法を含むすべてのアモルファス領域の厚み測定法を利用することができる。

図１は、シリコン基板内にヒ素イオン（Ａｓ⁺ ）を、室温で，加速電圧３０ＫｅＶ，ドーズ量４×１０¹⁵ｃｍ^-2の条件で注入して形成されたアモルファス領域を５５０℃でアニールした時のアモルファス領域の厚みの時間変化つまり回復レートを示す図である。図１において、横軸はアニール時間（ｓｅｃ）を表し、縦軸はアモルファス領域の厚みを表している。このサンプルにおいては、ＴＥＭ観察の結果から、アモルファス領域の厚みが５５ｎｍであることが確認されている。そして、アニールによるアモルファス領域の回復レートは厚みの単位時間当たりの減小量（ｎｍ／ｍｉｎ）であるので、図１に示す変化直線の傾きが回復レートを表している。図１に示すように、アモルファス領域の厚みが初期値５５ｎｍから２８ｎｍまで減小するときの回復レートは４６．０（ｎｍ／ｍｉｎ）であり、アモルファス領域の厚みが２８ｎｍから０ｎｍに向かって減小するときの回復レートは２．８（ｎｍ／ｍｉｎ）であることがわかった。

ここで、このようにある時点を境に回復レートが急激に変化することに対して酸素の存在が関与していることが疑われたので、このときのシリコン基板内の酸素濃度プロファイルを測定した。

図２は、as-implantedのシリコン基板におけるヒ素（Ａｓ）と酸素（Ｏ）との基板深さ方向における濃度プロファイルを示す図である。同図に示すように、本来均一なはずの酸素濃度がシリコン基板の上面付近で１×１０²⁰atoms ・ｃｍ^-3に近いピーク値となり、シリコン基板の深さ方向に向かって次第に減小していることがわかる。そして、もともとウエハ中には約２．０×１０¹⁸atoms ｃｍ^-3の酸素しか含まれていないことを考慮すると、図２に示すような高濃度の酸素が存在するのは、ヒ素イオンの注入によってノックオンされた酸素原子がシリコン基板中に侵入したためと考えられる。つまり、ヒ素イオンの注入に際し、シリコン基板の表面はＲＣＡ洗浄などによって清浄化されるが、このＲＣＡ洗浄の後に大気にさらされることにより、シリコン基板の表面に自然酸化膜が形成されており、この自然酸化膜中の酸素がヒ素イオンによってノックオンされたものと考えられる。そして、回復レートが変化する位置（アモルファス領域の厚みが２８ｎｍである位置）の酸素濃度は、約３．２×１０¹⁹atoms ・ｃｍ^-3であった。

そこで、図３に示すように、さらに酸素濃度と回復レートとの関連性を調べるために、酸素の注入量を増やして回復レートを測定した。図３において、横軸はアニール時間（ｓｅｃ）を表し、縦軸はアモルファス領域の厚みを表している。ここでは、加速電圧３０ｋｅＶ，ドーズ量４×１０¹⁵atoms ・ｃｍ^-2の条件でＡｓのイオン注入のみを施したサンプル（□印で示すデータ）と、Ａｓのイオン注入に加えて、加速電圧２０ｋｅＶ，ドーズ量１×１０¹⁴atoms ・ｃｍ^-2の条件で酸素のイオン注入を行なったサンプル（△印で示すデータ）と、Ａｓのイオン注入に加えて、加速電圧２０ｋｅＶ，ドーズ量２×１０¹⁴atoms ・ｃｍ^-2の条件で酸素のイオン注入を行なったサンプル（○印で示すデータ）とについての測定結果を示している。このとき、同図に示すように、アモルファス領域にフラッシュアニール（ピーク温度における保持時間がほぼ０となる温度の時間変化によるアニール）を施すと、酸素濃度が多くなるほど回復レートが遅くなることがわかった。また、この３種類のサンプルのいずれにおいても、回復レートはアモルファス領域の厚みのある値（図１に示す厚み２８ｎｍ）を境に変化しており、そのアモルファス領域の厚みに相当する部位の酸素濃度は、いずれも３．２×１０¹⁹atoms ・ｃｍ^-3に近い値であることがわかった。

ここで、図３に示すように、酸素濃度が多くなるにつれて、フラッシュアニールによる回復レートの傾きが次第に小さくなることから、最終的には回復レートが変化する部位（図１に示す厚み２８ｎｍの値）が上方に移動して、アニール時間０の位置に達することが予想される。つまり、回復レートが変化する酸素濃度３．２×１０¹⁹atoms ・ｃｍ^-3の位置が図１に示す厚み５５ｎｍの位置にあればよいことになる。言い換えると、アモルファス領域の全領域に濃度３．２×１０¹⁹atoms ・ｃｍ^-3以上の酸素がドープされていると、回復レートが均一でかつ小さくなると推定された。

そして、このようにアニール時の回復レートを小さくできることは、アモルファス領域の回復量の変化に対するアニール時間の誤差の影響を小さくできることになるので、温度測定の精度が向上することになる。以下、この推定を裏付けるための第１の実施形態について説明する。

（第１の実施形態）
図４（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第１の実施形態における温度測定のためのアニール処理の手順を示す断面図である。また、図５は、アニール及び温度測定の手順を示すフローチャート図である。以下、図４（ａ）〜（ｄ）を参照しながら図５のフローチャートに沿って、本実施形態におけるアニール処理の手順について説明する。

まず、ステップＳＴ１１で、シリコン基板１０にＲＣＡ洗浄を施す。この洗浄により、図４（ａ）に示すように、シリコン基板１０の表面は清浄化されるが、シリコン基板１０の表面には、厚みが約１ｎｍの自然酸化膜であるシリコン酸化膜１１が形成される。

次に、ステップＳＴ１２で、シリコン酸化膜１１の上からヒ素イオン（Ａｓ⁺ ）を、室温で加速電圧３０ＫｅＶ，ドーズ量４×１０¹⁵ｃｍ^-2の条件で注入する。このイオン注入によって、図４（ｂ）に示すように、シリコン基板１０は、図４（ｂ）に示す断面において、ヒ素イオンの注入によって結晶性が乱れたアモルファス領域１０ａと、アモルファス領域１０ａの下方においてヒ素イオンの注入による影響を受けずに結晶性を保ったままの結晶領域１０ｂとに分かれる。このとき、上述のように、ヒ素イオンの注入に伴い、シリコン酸化膜中の酸素がヒ素イオンによってノックオンされ、基板内に導入される。そして、ノックオンされた酸素の濃度は下方に向かうほど低減する。この酸素濃度については、上述のように、アニール時の回復レートが変化する臨界値（３．２×１０¹⁹atoms ・ｃｍ^-3）が存在することがわかっている。したがって、この状態においては、アモルファス領域１０ａは、シリコン酸化膜１１直下方にあって臨界値以上の比較的高濃度の酸素を含む高濃度酸素領域１０aaと、その直下方にあって臨界値未満の比較的低濃度の酸素を含む低濃度酸素領域１０abとに区画される。

次に、ステップＳＴ１３で、図４（ｂ）に示す低濃度酸素領域１０ab（シリコン基板１０の上面からの深さ位置が２８ｎｍ以上５５ｎｍ以下である領域）の酸素濃度を臨界値（３．２×１０¹⁹atoms ・ｃｍ^-3）以上にするために、酸素イオンの注入を行う。このとき、酸素イオンの注入条件は、例えば、室温で、加速電圧２０ＫｅＶ，ドーズ量２×１０¹⁴atoms ・ｃｍ^-2以上である。この酸素イオンの注入により、図４（ｃ）に示すように、高濃度酸素領域１０aaがアモルファス領域１０ａ全体に拡大される。

次に、ステップＳＴ１４で、温度Ｔでのアニールを行なう。これにより、図４（ｄ）に示すように、アモルファス領域１０ａのうち結晶領域１０ｂとの間の界面から再結晶化が進行していき、シリコン基板１０内においてアモルファス領域１０ａの厚みが小さくなり、結晶領域１０ｂが上方に拡大することになる。

次に、ステップＳＴ１５で、分光エリプソメトリ装置を用いて、一定のアニール時間内におけるアモルファス領域１０ａの厚みの変化を検出し、この厚みの変化をアニール時間で割った値である回復レートを求める。

図６は、このときのアモルファス領域１０ａの結晶への回復レートを示す図である。同図において、横軸はアニール時間（秒）を表し、縦軸はアモルファスの厚み（ｎｍ）を表している。アモルファス領域１０ａの厚みは、後述する分光エリプソメトリ装置を使用して測定している。同図に示すように、アニール時間の経過に対するアモルファス領域の厚みはほぼ直線的に減小しており、その傾きから、回復レートは約２．８ｎｍ／ｍｉｎであった。このデータは、図１に示すサンプルと同じ条件でＡｓのイオン注入を行なった後、さらに酸素濃度を高めるための酸素のイオン注入を行なってから、図１に示すデータを得た条件と同じ５５０℃でアニールを行なって得られたものである。したがって、アモルファス領域の酸素濃度をある臨界値以上に調整することにより、アニール時におけるアモルファス領域の回復レートをほぼ一定の小さな値にすることができる。

次に、ステップＳＴ１６で、予め得られている回復レートとアニール温度Ｔとの関係を参照して、ステップＳＴ１５で求められた回復レートからアニール温度Ｔを決定する。このとき、アニール温度Ｔを決定するためには、予め回復レートのアニール温度依存性つまり回復レートとアニール温度Ｔとの関係がわかっていなければならない。そこで、ステップＳＴ１５，１６における回復レートの算出とアニール温度Ｔの決定とについて、詳細に説明する。

図７は、アニール温度Ｔと回復レートとの関係から温度を決定する手順を示すフローチャートである。図８は、文献１（J.Appl.Phys.,Vol.48, No10, October 1977）に記載されている回復レートとアニール温度Ｔとの関係を示すデータに、高濃度の酸素が導入されたシリコン基板における回復レートとアニール温度Ｔとの関係を加えて示す図である。以下、図７のフローチャートに沿って温度決定までの手順を説明する。

まず、ステップＳＴ２１で、温度と回復レートとの関係を求めるためのサンプルを準備する。このサンプルには、図４（ｃ）に示すように、アモルファス領域全体に、３．２×１０¹⁹atoms ・ｃｍ^-3以上の濃度で酸素が導入されている。

次に、ステップＳＴ２２で、温度と回復レートとの関係を導く。この方法については、国際出願ＰＣＴ／ＪＰ９８／０２５６７において開示されている本発明者達が発明した方法を採用する。すなわち、分光エリプソメトリを利用して、cos Δなどの形状から、あるいはさらに加速電圧，イオン注入量を考慮して、アモルファス領域の厚みを決定する。回復レートは、所定時間ｔ分にサンプルのアモルファス領域が結晶になった厚みＬnmから、回復レート（Ｌ／ｔ）（ｎｍ／ｍｉｎ）が算出できる。そして、横軸を温度とし縦軸を回復レート（対数目盛）とするグラフの上で、種々のアニール温度における回復レートをプロットすることにより、図８に示す直線Ｋｏを作成する。また、式Ｔ＝ｆ｛（Ｌ／ｔ）｝にこの関係を当てはめることにより、アニール温度を変数とする回復レートの関数を表す関係式を作成することもできる。

図８に示す他の直線は、同文献中に記載されている各種サンプルについてのデータである。同図の直線Ｋａはシリコン基板にリン（Ｐ）を注入してアモルファス領域を形成した後にボロン（Ｂ）を注入したものであり、直線Ｋｂはシリコン基板にヒ素（Ａｓ）を注入してアモルファス領域を形成したものであり、直線Ｋｃはシリコン基板にシリコンを注入してアモルファス領域を形成したものである。そこで、すでに上述の文献に係る実験で得られている図８中の直線関係を利用して、図８に示す直線Ｋｏを描くこともできる。例えば、図６に示すデータから、５５０℃，２．８ｎｍ／ｍｉｎの点を記入し、直線Ｋｂ，Ｋｃに平行な直線を描くことによって、直線Ｋｏを容易に得ることができる。

次に、ステップＳＴ２３で、実際のウエハ上面の温度測定（温度値又は温度分布）を行なうためのサンプルを準備する。ここで、本明細書（特許請求の範囲を含む）においては、「温度測定」とは、温度値，温度分布の測定のうち少なくともいずれか一方を含むものとする。このサンプルは、図４（ｃ）に示す構造を有するものである。そして、ステップＳＴ２４で、図８に示す直線Ｋｏを利用して、上述のようなエリプソメトリ測定を利用した回復レートの算出を行ない、直線Ｋｏ中の回復レート値に対応するアニール温度を決定する。例えば、直線Ｋｏを利用すると、回復レートの値が２０ｎｍ／ｍｉｎのときには、図８に示すように、アニール温度Ｔは約６１０℃となることがわかる。

本実施形態によると、酸素を高濃度に含ませたアモルファス領域（イオン注入領域）を有するサンプルを用いて、ウエハ上面の温度を測定することができる。特に、図８に示すように、従来のデータ（直線Ｋａ，Ｋｂ，Ｋｃ）を利用して温度測定を行なう場合には、直線Ｋｃを利用しても６００℃以上の温度を測定することは困難である。それに対し、本実施形態の方法によると、直線Ｋｏを利用することにより、６５０℃付近までの高温における温度測定が可能になる。ただし、信頼性の高いデータを得るには、直線Ｋｃでは５７５℃付近、直線Ｋｏでは６１０℃付近が限界である。しかも、回復レートが小さいほど測定精度（信頼性）が高くなるので、同じ温度（例えば５５０℃）における測定精度を比較すると、直線Ｋｃを利用するよりも直線Ｋｏを利用する方が測定精度が高くなることがわかる。一般的には、回復レートが１００ｎｍ／ｍｉｎ以下であれば、回復レートの算出に誤差は少なく、正確な温度が算出できることになる。この理由で、高温まで温度を正確に測定するためには、サンプルの回復レートは小さい方が好ましい。

本実施形態において説明した温度測定方法は、温度評価用サンプルウエハ内に高濃度の酸素を導入した領域を設けておいて実施してもよく、あるいは、製品ウエハに高濃度の酸素が注入された温度測定用モニター領域を設けておいて実施することもできる。

また、第１の実施形態においては、酸素濃度を臨界値３．２×１０¹⁹atoms ・ｃｍ^-3以上としたが、この臨界値よりも低濃度の酸素をアモルファス領域全体に導入して、温度測定を行なってもよい。図３のデータからわかるように、酸素の導入量を種々変更したサンプルにおいて、初期のフラッシュアニールにおける回復が終了した後は、各アニール温度に特有の回復レートでアモルファス領域が回復する。臨界値よりも低濃度の酸素を含むサンプルについては、アニール温度と回復レートとの関係を表す直線として、図８に示す直線Ｋｏよりも右方にずれた直線が得られる。図８からわかるように、回復レートが小さいほど温度測定の精度は高くなるが、反面、あまりに回復レートが小さいと測定時間が長くなるなどの不具合も生じる。また、酸素を注入したモニター領域をウエハ上に形成しておいて、インラインでの測定を行なう場合には、その処理に適合した温度，アニール時間を考慮する必要がある。したがって、酸素濃度を種々変えることにより、もっとも有利な回復レートを選択できる利点がある。

また、第１の実施形態においては、酸素濃度が３．２×１０¹⁹atoms ・ｃｍ^-3以上となるアモルファス領域を形成するために、Ａｓイオンによる酸素のノックオン注入と酸素のイオン注入との組み合わせを用いているが、必ずしもこの組み合わせでなくてもよく、酸素イオンの注入だけであってもよい。その場合、例えばクラスタリングされた製造装置を用い、装置内のあるチャンバで例えば真空中での熱処理などによって自然酸化膜を除去した後、別のチャンバ内で酸素イオンの注入を行なうことにより、ノックオンされた酸素がない状態を実現することができるので、酸素の濃度をより確実に制御することができるという利点がある。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る温度分布測定方法について説明する。ここでは、基本的には第１の実施形態における方法を利用して、熱ＣＶＤ装置の内部の温度分布を測定する。

まず、予め図８に示すような直線によって表される回復レートとアニール温度との関係を各種のイオン注入条件について求めておく。例えば、図７におけるステップＳＴ２１，ＳＴ２２の手順によって、図８に示す直線Ｋｏなどを求めておき、その後、温度評価用サンプルウエハについて実際の温度を測定しようとする複数の箇所について、同じ条件で酸素を注入したサンプルウエハを作成する。このとき、サンプルウエハの作成は、図４（ａ）〜（ｃ）に示す工程を複数の測定部位について行なえばよい。つまり、ノックオン効果により酸素を注入し、さらに酸素のイオン注入との２つの注入工程により臨界値（３．２×１０¹⁹atoms ・ｃｍ^-3）以上の酸素を含むアモルファス領域を有しているサンプルウエハを用意する。このサンプルウエハを用いて熱ＣＶＤ装置内の使用時における温度温度を以下のようにして測定してみる。

このサンプルウエハを、たとえばシリコン酸化膜を堆積するための熱ＣＶＤ装置内で、実際に製品ウエハが設置される場所にセットする。そして、この熱ＣＶＤ装置中で、シリコン酸化膜を堆積するのと同じ温度条件で所定時間ｔ（ｍｉｎ）の間サンプルウエハを保持する。所定時間ｔ（ｍｉｎ）が経過する間にサンプルウエハ中のアモルファス領域が再結晶化した厚みＬnmから、回復レート（Ｌ／ｔ）が算出できる。そして、サンプルウエハについて、図８の直線Ｋｏにサンプルウエハ中の各部位の回復レート（Ｌ／ｔ）をあてはめると、熱ＣＶＤ装置内の各部位の正確な温度つまり温度分布を測定することができる。この温度分布のデータは、国際出願ＰＣＴ／ＪＰ９８／０２５６７中の図２３に示すようなデータとして作成される。また、ウエハ内の温度分布を測定しておくことにより、ウエハの各部位から切り出されるシリコンチップの歩留まりとＣＶＤ温度との関係を把握することもできる。

なお、熱ＣＶＤ装置等の内部のある代表的な部位の温度のみを測定することができることはいうまでもない。その場合、熱ＣＶＤ装置に付設されている温度制御部に表示される設定温度がＴ0 であっても、実際の温度がＴであれば、この温度差ΔＴ（＝Ｔ−Ｔ0 ）がこの熱ＣＶＤ装置の誤差である。したがって、実際のＣＶＤ工程においては、この誤差を補正して工程管理を行なうことができる。

また、熱ＣＶＤ装置等の各種装置内の任意の位置、例えば、ウエハ設置部以外のガス導入部、排気部等にこのサンプルを設置することにより、装置内部の所望の位置での温度を正確に測定することができる。

なお、本実施形態では、アモルファス領域の形成にＡｓのイオン注入を用いたが、Ａｓ以外に、シリコン，リンのイオン注入を用いてもよい。

（第３の実施形態）
次に、ウエハ内に回復レートを各種調整した領域を設けることによって、温度測定が可能な範囲を拡大した評価サンプルに係る第３の実施形態について説明する。

図９は、ヒ素（Ａｓ）のみを注入した場合とヒ素（Ａｓ）及びボロン（Ｂ）を注入した場合とにおける回復レートを比較したデータを示す図である。同図の横軸は、ウエハ内の測定個所（４９ポイント）を表し、縦軸はアモルファス領域の回復レートを表している。サンプルウエハとして、ヒ素（Ａｓ）を加速電圧３０ｋｅＶ，ドーズ量３×１０¹⁴atoms ・ｃｍ^-2の条件で注入してアモルファス領域を形成したもの（図中△で示すデータ）と、ヒ素（Ａｓ）を加速電圧３０ｋｅＶ，ドーズ量３×１０¹⁴atoms ・ｃｍ^-2の条件で注入してアモルファス領域を形成した後、さらに、当該アモルファス領域にボロン（Ｂ）を加速電圧８ｋｅＶ，ドーズ量３×１０¹⁵atoms ・ｃｍ^-2の条件で注入したもの（図中○で示すデータ）とを準備して、回復レートを測定している。酸素のイオン注入は行なっていない。このデータから、以下のことがわかる。

同図に示されるように、各測定ポイントにおける平均値を比較すると、ヒ素（Ａｓ）のみを注入したアモルファス領域の方が、ヒ素（Ａｓ）とボロン（Ｂ）とを注入したアモルファス領域よりも回復レートが小さい。したがって、回復レートの調整は、第１の実施形態のごとく酸素のイオン注入の濃度調整によるだけでなく、イオン種の変更・組み合わせによっても行なうことができることがわかる。そして、回復レートが調整できることは、現実的な条件で信頼性のある温度測定が可能な範囲を調整することができることを意味するので、このような注入イオン種を各種組み合わせることにより温度測定範囲を適宜調整できることになる。

図１０は、Ｇｅ注入によって形成されたアモルファス領域と、Ａｓ注入によって形成されたアモルファス領域との回復レートの差を示す図である。注入条件は、いずれも加速電圧が３０ｋｅＶで、ドーズ量が３×１０¹⁴atoms ・ｃｍ^-2である。また、アニール温度は５５０℃である。同図に示されるように、Ｇｅの回復レートは、Ａｓの回復レートよりも小さいので、Ｇｅの注入によって形成されたアモルファス領域を、Ａｓの注入によって形成されたアモルファス領域よりも高温の温度測定用に供することができる。

図１１（ａ），（ｂ）は、互いに異なる回復レートを有する４つのアモルファス領域を有する評価用サンプルウエハを形成する２つ方法を示す平面図である。１つの方法の場合、図１１（ａ）に示すように、ウエハ内にはｎ箇所の温度測定用領域Ｒ１，Ｒ２，…，Ｒｎが設けられており、各温度測定用領域Ｒ１，Ｒ２，…，Ｒｎには、図９に示す○印のデータに対応するヒ素（Ａｓ）とボロン（Ｂ）とを注入した第１アモルファス領域Ｒ11，Ｒ21，…，Ｒn1と、図９に示す△印のデータに対応するヒ素（Ａｓ）のみを注入した第２アモルファス領域Ｒ12，Ｒ22，…，Ｒn2と、図１０において説明したゲルマニウム（Ｇｅ）をドーズ量１×１０¹⁵atoms ・ｃｍ^-2で注入した第３アモルファス領域Ｒ13，Ｒ23，…，Ｒn3と、第１の実施形態において説明したヒ素（Ａｓ）及び臨界値以上の濃度の酸素（０）を注入した第４アモルファス領域Ｒ14，Ｒ24，…，Ｒn4とが設けられている。もう１つの方法では、図１１（ｂ）に示すように、ウエハが４分割されて、図９に示す○印のデータに対応するヒ素（Ａｓ）とボロン（Ｂ）とを注入した第１アモルファス領域Ｒａと、図９に示す△印のデータに対応するヒ素（Ａｓ）のみを注入した第２アモルファス領域Ｒｂと、図１０において説明したゲルマニウム（Ｇｅ）をドーズ量１×１０¹⁵atoms ・ｃｍ^-2で注入した第３アモルファス領域Ｒｃと、第１の実施形態において説明したヒ素（Ａｓ）及び臨界値以上の濃度の酸素（０）を注入した第４アモルファス領域Ｒｄとが設けられている。

図１２は、図１１（ａ）又は（ｂ）に示す評価用サンプルウエハを用いた場合の各アモルファス領域の温度測定可能範囲を示す図である。回復レートが小さいと適正な温度測定範囲が高温側に移行し、回復レートが大きいと適正な温度測定範囲が低温側に移行する。この例の場合、信頼性を確保できる現実的な温度測定範囲は、第１アモルファス領域Ｒ１では４２０℃以上５２５℃以下であり、第２アモルファス領域Ｒ２では４８０℃以上５８０℃以下であり、第３アモルファス領域Ｒ３では５４０℃以上６２５℃以下であり、第４アモルファス領域Ｒ４では５７５℃以上６５０℃以下である。このように、４種類の温度測定範囲を有する第１〜第４アモルファス領域を１つの評価用サンプルウエハに設けることによって、４２０℃以上６５０℃以下の範囲の温度を測定することができる。

また、図１１（ａ）に示すサンプルウエハを用いた場合には、各々第１〜第４アモルファス領域を有する多数の温度測定用領域Ｒ１，Ｒ２，…，Ｒｎをウエハ上に設けることによって、ウエハの面内温度分布を広い温度範囲で測定できることになる。

図１１（ｂ）に示すサンプルウエハを用いた場合には、ある工程における温度が不明なときに、当初大まかな温度を把握してから、再度温度測定を行なって正確な温度分布などを把握することが可能になる。例えば、まず、このサンプルウエハを用いて温度測定を行なった結果、第１アモルファス領域Ｒａのみが回復したとする。そのとき、図１２から温度範囲が４２５℃以上５２０℃以下であることが把握できるので、ウエハ全面を第１アモルファス領域Ｒａとするサンプルウエハを作成し、このサンプルウエハを用いて温度測定を行なうことにより、正確な温度分布の測定が可能になる。

（第４の実施形態）
次に、低温におけるイオン注入に係る第４の実施形態について説明する。図１３（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ順に、基板温度が０℃，−１０℃，−２０℃，−３０℃の条件下でヒ素（Ａｓ）の注入によって形成されたアモルファス領域−結晶領域間の界面の形状を示す断面図である。ヒ素（Ａｓ）の注入条件は、いずれも加速電圧３０ｋｅＶ，ドーズ量３．０×１０¹⁴atoms ・ｃｍ^-2である。ただし、本実施形態における基板温度は、本発明の方法によって基板温度を直接測定して得られたものではなく、ウエハを載置するためのプラテンの温度である。したがって、ウエハの上面における温度は、この温度よりも数度低くなっているものと思われる。

図１３（ａ）〜（ｄ）からわかるように、多少のばらつきはあるものの、図１３の（ａ），（ｂ）に示す基板温度０℃，−１０℃における注入の場合には両者の界面が明確に現れておらず界面と見える部分の凹凸が大きい。つまり、アモルファス領域と結晶領域との境界が明確でなく、境界付近では両者が互いに入り乱れた状態になっているものと思われる。それに対し、基板温度−２０℃，−３０℃における注入の場合には界面の凹凸が小さくなり界面が明確に現れている。

なお、室温付近における注入の場合にも、基板温度０℃における注入と同様に、アモルファス領域−結晶領域の境界が明確に現れず、界面と見える部分の凹凸も大きい。

図１４は、低温におけるイオン注入によって形成されたアモルファス領域の回復レートを示す図である。同図において、横軸はアニール時間を縦軸はアモルファス領域の厚みをそれぞれ表している。同図に示すデータは、いずれもヒ素（Ａｓ）を加速電圧３０ｋｅＶ，ドーズ量３．０×１０¹⁴atoms ・ｃｍ^-2の条件で注入したものである。そして、□印は室温におけるイオン注入によって形成されたアモルファス領域のデータを、○印は基板温度−４０℃という低温におけるイオン注入によって形成されたアモルファス領域のデータをそれぞれ示す。同図に示すように、室温におけるイオン注入によって形成されたアモルファス領域の回復レートは、アニール時間がある程度経過すると（ここでは、約１０ｓｅｃ）一定になるが、初期厚みが直線からはずれてかなり上方にあることから、最初のフラッシュアニールに相当する領域では回復レートが早くなっていると考えられる。それに対し、基板温度−４０℃におけるイオン注入によって形成されたアモルファス領域の回復レートは、当初からほぼ一定である。この相違は、以下の理由によるものと考えられる。

室温におけるイオン注入によって形成されたアモルファス領域の場合、図１３（ａ）に示す基板温度０℃におけると同様に、アモルファス領域−結晶領域間の境界が不明確であり，界面の凹凸が大きいなことから、アニールの開始初期には、見かけ上、アモルファス領域の厚みが速やかに減小するものと思われる。特に、初期厚みのデータが直線上の点の値よりも大きく測定されるのは、部分的に結晶状態である領域をも取り込んだ形でアモルファス領域の厚みを測定している可能性がある。そして、再結晶化がある程度進んで両者の境界が明確になり界面の凹凸が小さくなってきた時点（図１４においては約１０ｓｅｃ経過後）から一定の緩やかな速度で減小していく。

それに対し、低温におけるイオン注入によって形成されたアモルファス領域の場合、図１３（ｄ）に示す基板温度−３０℃におけると同様に、アモルファス領域−結晶領域間の境界が明確になり界面の凹凸が小さいことから、アニール当初からほぼ一定の回復レートが得られるものと思われる。なお、回復レート自体は、いずれの場合も約２１（ｎｍ／ｍｉｎ）であり、回復レート自体はヒ素（Ａｓ）の濃度に依存して一義的に定まることがわかる。

図１５は、図１３（ａ）〜（ｄ）に示す注入条件でそれぞれ形成されたアモルファス領域に対する分光エリプソメトリの測定により得られたcos Δの分光スペクトルの一部を示す図である。同図において、横軸は測定光の波長を表し、縦軸はcos Δの値を表している。同図に示すように、基板温度０℃，−１０℃でイオン注入されたアモルファス領域からの分光エリプソメトリスペクトルと、基板温度−２０℃，−３０℃でイオン注入されたアモルファス領域からの分光エリプソメトリスペクトルとは、明確に分離しており、この２つのグループ同士の間で明確な構造の相違があることが推定される。

図１３（ａ）〜（ｄ），図１４，図１５のデータを総合すると、基板温度が−１０℃よりも低いという低温条件でイオン注入を行なうことにより、アモルファス領域−結晶領域の境界を明確にかつ界面の凹凸を小さくすることができ、これにより、以下の効果が得られる。

第１の効果として、温度測定の精度及び信頼性が向上する。それは以下の２つの理由による。まず、温度測定のためには、アモルファス領域のアニールによる回復レートの算出が必要で、回復レートの算出のためにはアモルファス領域の厚みをエリプソメトリ等によって測定する必要がある。その厚み測定の際、例えば図９に示すような４９ポイント（温度分布を測定するためのポイントではない）における厚みの差が小さくなる。そして、測定されるアモルファス領域の厚みが再現性よくほぼ一定になることで、各ポイントにおける回復レートの値，つまり温度値が均一になる。したがって、両者の境界を明確にあるいは界面の凹凸を小さくすることで、測定値のばらつきが小さくなり、温度，温度分布の測定の精度及び信頼性が向上する。

また、図１４の実験結果について議論したように、両者の境界が明確でなく界面の凹凸が大きいときには、境界が明確になりあるいは界面の凹凸が小さくなるまで初期の回復レートが速く、かつ、ばらつきも大きいと考えられる。これは、種々の実験結果が示唆することである。イオン注入時にアモルファス領域−結晶領域の境界が明確でなく界面の凹凸が大きいと、回復レートの算出の際にアニールの開始直後のデータを除く必要がある。ところが、実際のアニールはＲＴＡ，フラッシュアニール（又はスパイクアニールとも呼ばれる）など短時間のアニールで済ませることが多いので、特にインラインで温度測定を行なおうとすると初期の回復レートが重要となる。よって、両者の境界が明確になりあるいは界面の凹凸を小さくするように形成させることで、アニール初期においても回復レートが安定してほぼ一定になる結果、温度の測定値の精度及び信頼性が向上する。

第２の効果として、実使用に供されるデバイスの製造工程におけるプレアモルファス注入としての利用価値が高くなる。プレアモルファス注入とは、サリサイド工程の前にソース・ドレイン領域の結晶性を乱してアモルファス構造にするため（シリサイド化促進のため）に行なわれるイオン注入や、低濃度のボロンのイオン注入の前にチャネリング防止のために行なわれるイオン注入をいう。以上の界面の平坦性の向上による温度測定精度の向上効果は、他の手段によっても実現することができるが、低温におけるイオン注入により、温度測定精度の向上とは別に以下の効果が得られる。

例えば、上述のように、アモルファス領域における酸素濃度を臨界値以上に高めることにより、アニール温度と回復レートとの関係が全体として１つの直線になり（図６参照）、図８に示すような回復レートと温度との関係式を確立することができる。しかし、アモルファス領域における酸素濃度を高めることは、温度評価用のウエハに対する悪影響はないが、実使用デバイスに対しては、酸素誘起欠陥（ＯＳＦ）を引き起こし、デバイスの動作特性を悪化させるという悪影響を及ぼす。したがって、実使用デバイスにおけるプレアモルファス注入として、酸素イオンを高濃度で注入することは適当でない。

一方、後述するように、ヒ素イオン等を比較的高いドーズ量（例えば４×１０¹⁵atoms ・ｃｍ^-2程度）で注入することにより、イオン注入によって形成されるアモルファス領域と結晶領域との境界を明確にすることができる。しかし、一般的にはシリサイド化しようとする領域（ソース・ドレイン領域）の表面には、自然酸化膜が存在しているので、高濃度のヒ素イオン等を注入すると、ノックオンにより酸素も当該領域に注入される（図２参照）。その結果、酸素誘起欠陥の発生を確実に抑制するのが困難となる。

それに対し、低温におけるイオン注入を利用すると、図１４に示すように、ドーズ量３×１０¹⁴atoms ・ｃｍ^-2程度の約１桁低い濃度のヒ素イオン等を注入するだけで、アモルファス領域−結晶領域の境界を明確にあるいは界面の凹凸を小さくすることができる。酸素よりも重い元素を注入する場合、注入量が１桁少なくなると、ノックオンにより注入される酸素の濃度も約１桁少なくなる。第１の実施形態における図２に示す酸素濃度プロファイルからわかるように、ノックオンによる酸素濃度が約１０分の１に低減されると、アモルファス領域内の酸素濃度は、もともとシリコン基板内に含まれている酸素濃度（約２．０×１０¹⁸atoms ｃｍ^-3）とほとんど変わらない濃度になる。したがって、この場合にはシリサイド化しようとする領域の上に自然酸化膜が存在していても、ノックオンによる酸素の侵入量を低減できるので、酸素誘起欠陥の発生を確実に抑制することができる。したがって、サリサイド工程の前処理であるプレアモルファス注入として、低温によるヒ素等のイオン注入を行なうことにより、インラインで温度測定を行ないたいときに、酸素誘起欠陥の発生を抑制しつつ温度測定の精度及び信頼性を向上させることができる。

第３の効果として、プレアモルファス注入として低温におけるイオン注入を採用することにより、アモルファス領域−結晶領域の境界を明確にあるいは界面の凹凸を小さくすることができる結果、後に平坦なシリサイド層を形成することができる。したがって、サリサイド構造を有する拡散層において界面下方のＰＮ接合部で生じる接合リークを抑制する効果が得られる。

第４の効果として、チャネリング防止用のプレアモルファス注入として用いた場合に、浅い拡散層を再現性よく形成することができる。ボロン等を注入した後、活性化のためのアニールを行なう場合、ボロン等の拡散スピードは、アモルファス領域と結晶領域との境界付近の構造が乱れた付近で速くなることが知られている。両者の境界が不明確で界面の凹凸が大きい場合は、構造の乱れている範囲が広いことを意味するので、その場合には拡散層が広がり、かつロット間のばらつきも大きいことになる。それに対して、低温におけるイオン注入をプレアモルファス注入として用いることにより、両者の境界を明確にあるいは界面の凹凸を小さくすることができるので、ボロン等のイオン注入の後の活性化による拡散層を浅くかつ再現性よく形成することができる。

なお、本実施形態においては、イオン種としてＡｓを注入した例について説明したが、Ａｓに代えてＧｅを注入しても同様のドーズ量で同様の効果が得られる。Ｇｅは原子番号（３２）がヒ素（３３）に近いからであり、かつ現実に注入されるＧｅはヒ素とほとんど同じ質量を有するＧｅの同位体Ｇｅ³³が多いからである。また、質量がＧｅよりも大きいIV族元素のイオン注入を利用することもできる。

（第５の実施形態）
次に、Ｇｅ等のIV族元素のイオン注入に関する第５の実施形態について説明する。IV族元素とは、Ｃ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｐｂ等の元素をいう。

図１６は、IV族元素としてＧｅを加速電圧３０ｋｅＶ，ドーズ量４×１０¹⁵atoms ・ｃｍ^-2でシリコン基板内に注入して形成されるアモルファス領域とその下方の結晶領域との境界付近の構造を示すＴＥＭ写真である。同図に示されるように、Ｇｅのイオン注入によって形成されるアモルファス領域と結晶領域との境界が明確になり界面の凹凸も小さくなっている。この効果は、室温におけるＧｅのイオン注入の場合には、ドーズ量が１×１０¹⁵atoms ・ｃｍ^-2以上の場合に確実に得られることが確認されている。

したがって、本実施形態においても、前記第４の実施形態において述べた第１〜第４の効果を発揮することができる。加えて、ＧｅはIV元素であり、シリコン中に注入しても導電型としては中性である、つまり、Ｎ型拡散層に注入してもＰ型拡散層に注入しても、デバイスの動作に影響を与えるわけではない。したがって、実使用のＣＭＯＳデバイスの製造工程におけるプレアモルファス注入として利用することができる。

なお、イオン種としては、Ｇｅに限らずＣ，Ｓｉ，Ｓｎ，Ｐｂ等の元素を用いることができるが、質量の小さい元素の場合ドーズ量を高めないと結晶領域との境界が明確なアモルファス領域を形成することが困難となる。したがって、Ｇｅ又はＧｅよりも質量の大きいIV族元素を用いることが好ましい。

また、IV族元素を用いる代わりにヒ素（Ａｓ），リン（Ｐ），ハロゲン元素，不活性ガス元素等のイオン注入を用いても、同じ効果を発揮することができる。その場合、Ｇｅを用いるときに必要な腐食性ガスであるイオン種ＧｅＦ₄ を用いなくて済むという利点がある。

（第６の実施形態）
次に、イオン注入後における低温アニールに係る第６の実施形態について説明する。

前記第４の実施形態において説明したように、低濃度のイオン注入によって形成されたアモルファス領域と結晶領域との境界は明確に現れていないが、かかる場合にも低温アニール（３００℃以上４５０℃以下）を施すことにより、両者の境界を明確にあるいは界面の凹凸を小さくすることができる。

本実施形態においては、当初明確に現れていない境界が徐々に明確になり、アモルファス領域と結晶領域との境界が明確になるまであるいは界面の凹凸が小さくなるまで回復が進行するが、それ以上回復は進行しないことが確認された。したがって、このようにアモルファス領域と結晶領域との境界が明確にあるいは界面の凹凸が小さくされたウエハを温度特定用ウエハとして準備しておくことにより、アニール温度と回復量との関係を当初からほぼ１つの直線にすることができるので、温度測定精度の向上を図ることができる。

また、本実施形態によって形成されたアモルファス領域を用いて、シリサイド化工程を行なうことにより、平坦化されたシリサイド層を形成することもできる。

（第７の実施形態）
次に、前記各実施形態を利用したシリサイド化工程に係る第７の実施形態について説明する。

本実施形態においては、まず、前記各実施形態のいずれかを利用して、アモルファス領域と結晶領域との境界が明確にされ、かつ両者の界面の凹凸が小さい半導体領域を有するウエハを形成する。そして、基板上にリフラクトリ金属膜（例えばチタン膜，コバルト膜，ニッケル膜など）を堆積する。そして、基板の上面にレーザを照射してレーザアニールを行なう。このとき、リフラクトリ金属膜とアモルファス領域との反応が進行して、シリサイド層が形成される。

図１７は、本実施形態において形成したウエハのＮ型，Ｐ型拡散層の上に形成されたチタンシリサイド層の反射率スペクトルを示す図である。ここで、このチタンシリサイド層は４５０℃以下の温度でレーザアニールを施して形成されたものである。同図において、横軸は測定光の波長（ｎｍ）を表し、縦軸は反射率を表している。また、ＰＤとは高濃度のＰ型拡散層（ソース・ドレイン領域）を、ＮＤとは高濃度のＮ型拡散層を示す。同図に示されるように、両者からの反射率は広い範囲に亘ってほぼ一致していることから、チタンシリサイド層の平坦性が良好であるものと推定される。

したがって、本実施形態では、予めアモルファス領域と結晶領域との境界が明確になり界面の凹凸が小さい半導体領域を有するウエハを用いてシリサイド化を行なっている。ここで、レーザアニールによってシリサイド化を行なう際には、融点の低いアモルファス領域のみが溶融するがその下方の結晶領域は溶融しない。したがって、アモルファス領域のみを確実に選択的にシリサイド化することができ、平坦性のよいシリサイド層を形成することができる。そして、シリサイド層の平坦性がよいことで、アグロメレーションの発生を抑制でき、接合リークの抑制を図ることができる。

（その他の実施形態）
前記いずれかの実施形態のイオン注入を利用して温度測定を行なう場合、ウエハの両面からイオン注入を行なって、ウエハの上面だけでなく裏面にもアモルファス領域を形成することにより、１つのサンプルで２回の温度測定を行なうことができる。アニール工程をウエハの上面にレーザを照射することによって行なう場合、上面側のアモルファス領域のみが回復し、裏面側のアモルファス領域が回復しない条件でアニールを行なって回復レートを求めることで、第１回目の温度測定を行なうことができる。しかし、裏面側のアモルファス領域はまだ回復していないので、別の温度範囲（特に高い温度範囲）におけるアニールを行なって温度を求めることができる。ウエハが大口径になってウエハ厚みが厚くなっている場合には、裏面側のアモルファス領域の温度が上面側のアモルファス領域の温度に比べてかなり低いままであることもありうる。かかる場合には、上面側のアモルファス領域と下面側のアモルファス領域とが同じイオン注入条件と同じイオン種により形成されたものであっても、上面側のアモルファス領域だけが回復し、裏面側のアモルファス領域は回復していないことも十分起こりうる。したがって、最初にレーザアニールにより温度測定を行なって、上面側のアモルファス領域が回復したウエハを裏返し、上方を向いている裏面にレーザを照射してアニールを行なって、次の温度測定を行なってもよい。

前記いずれかの実施形態のイオン注入を利用して温度測定を行なう場合、ウエハの両面からイオン注入を行なって、ウエハの上面だけでなく裏面にもアモルファス領域を形成することにより、ウエハの熱伝導率を求めることができる。つまり、アニール工程をウエハの上面にレーザを照射することによって行なう場合、上面側のアモルファス領域と裏面側のアモルファス領域との回復レートを求めることで、上面付近の領域と裏面付近の領域との温度差を検出することができる。したがって、例えばフラッシュアニールを行なう場合、この温度差と温度変化の時間変化とからウエハの熱伝導率がわかる。これにより、各種工程における温度管理を厳密に行なうことが可能とななる。特に、ウエハの大口径化によってウエハ厚みも増大するが、そのときにウエハ厚みと上面−裏面間の温度差との関係なども把握できるので、製造歩留まりの向上と品質の高い半導体装置の製造とを図ることができる。

前記各実施形態の温度測定方法は、温度測定用のサンプルウエハを利用して行なってもよいし、ウエハ内にモニター領域を設けて行なってもよいし、実際に製品デバイスを形成するためのウエハを用いて行なってもよい。

また、前記各実施形態における温度測定方法を、磁気的，光学的，電気的特性を利用した記録媒体に記憶させておき、この記録媒体を用いて、半導体装置の製造工程に用いることができる。

本発明の半導体装置の製造方法は、各種電子機器に内蔵されているＬＳＩを製造するための製造に利用することができる。

アモルファス領域を５５０℃でアニールした時のアモルファス領域の厚みの時間変化つまり回復レートを示す図である。 as-implantedのシリコン基板におけるヒ素（Ａｓ）と酸素（Ｏ）との基板深さ方向における濃度プロファイルを示す図である。 アモルファス領域への酸素の注入量を複数種類に変えて回復レートを測定した結果を示す図である。 （ａ）〜（ｄ）は、本発明の第１の実施形態における温度測定のためのアニール処理の手順を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態におけるアニール及び温度測定の手順を示すフローチャート図である。 第１の実施形態におけるアモルファス領域の結晶への回復レートを示す図である。 第１の実施形態におけるアニール温度と回復レートとの関係から温度を決定する手順を示すフローチャート図である。 文献に記載されている回復レートとアニール温度Ｔとの関係を示すデータに、高濃度の酸素が導入されたシリコン基板における回復レートとアニール温度Ｔとの関係を加えて示す図である。 本発明の第３の実施形態におけるＡｓのみを注入した場合とＡｓ及びＢを注入した場合とにおける回復レートを比較したデータを示す図である。 第３の実施形態におけるＧｅ注入によって形成されたアモルファス領域と、Ａｓ注入によって形成されたアモルファス領域との回復レートの差を示す図である。 （ａ），（ｂ）は、第３の実施形態における互いに異なる回復レートを有する４つのアモルファス領域を有する評価用サンプルウエハを形成する２つ方法を示す平面図である。 図１１に示す評価用サンプルウエハを用いた場合の各アモルファス領域の温度測定可能範囲を示す図である。 （ａ）〜（ｄ）は、それぞれ順に、基板温度０℃，−１０℃，−２０℃，−３０℃におけるヒ素（Ａｓ）の注入によって形成されたアモルファス領域−結晶領域間の界面の形状を示す断面図である。 低温におけるイオン注入によって形成されたアモルファス領域の回復レートを示す図である。 図１３（ａ）〜（ｄ）に示す注入条件でそれぞれ形成されたアモルファス領域に対する分光エリプソメトリの測定により得られたcos Δの分光スペクトルの一部を示す図である。 第５の実施形態におけるIV族元素としてＧｅを注入して形成されるアモルファス領域とその下方の結晶領域との境界付近の構造を示すＴＥＭ写真図である。 第７の実施形態において形成したウエハのＮ型，Ｐ型拡散層の上に形成されたチタンシリサイド層の反射率スペクトルを示す図である。

符号の説明

１０ シリコン基板（結晶）
１０ａ アモルファス領域
１０ｂ 結晶領域
１１ シリコン酸化膜
１０aa 高濃度酸素領域
１０bb 低濃度酸素領域

Claims (7)

1. 基板の半導体領域において、
   前記基板の上面にある第１の半導体領域に、第１のアモルファス領域を形成するとともに、基板の裏面にある第２の半導体領域に、第２のアモルファス領域を形成する工程と、
   前記第１及び前記第２のアモルファス領域を加熱する工程とを含み、
   前記第１及び第２のアモルファス領域の回復レートから前記第１及び第２のアモルファス領域の温度をそれぞれ求めるとともに、前記第１及び前記第２のアモルファス領域の温度差から基板の熱伝導率を求め、基板の各部の温度管理を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 前記第１及び前記第２のアモルファス領域を加熱する工程は、レーザーアニール、もしくはフラッシュアニールにより行われることを特徴とする、請求項１記載の半導体装置の製造方法。
3. 前記第１のアモルファス領域、または前記第２のアモルファス領域は、前記半導体領域内に、基板温度が−１０℃よりも低い条件下でイオン注入を行うことにより形成されることを特徴とする、請求項１記載の半導体装置の製造方法。
4. 前記イオン注入は、Ａｓ，リン（Ｐ），ハロゲン元素及び不活性ガス元素のうち少なくともいずれか１つのイオンを注入することにより行うことを特徴とする、請求項３記載の半導体装置の製造方法。
5. 基板の半導体領域において、
   前記基板の上面にある第１の半導体領域に、第１のアモルファス領域を形成するとともに、基板の裏面にある第２の半導体領域に、第２のアモルファス領域を形成する工程と、
   前記第１のアモルファス領域を加熱する工程と、
   前記第２のアモルファス領域を加熱する工程とを含み、
   前記第１及び第２のアモルファス領域のそれぞれの回復レートから前記第１及び第２のアモルファス領域の温度をそれぞれ求め、基板の各部の温度管理を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
6. 前記第１のアモルファス領域を加熱する工程は、前記第１のアモルファス領域は回復し、前記第２のアモルファス領域は回復しない条件で行われることを特徴とする、請求項５記載の半導体装置の製造方法。
7. 前記第２のアモルファス領域を加熱する工程は、前記第１のアモルファス領域を加熱する工程より高い温度で行うことを特徴とする、請求項５記載の半導体装置の製造方法。

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