JP2011142238A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress roughening of a substrate into which an impurity is implanted. <P>SOLUTION: A method of manufacturing a semiconductor device includes: a substrate carrying-in step of carrying the substrate into a processing chamber and placing the substrate on a substrate placement portion provided in the processing chamber; a gas supply step of supplying a boron-containing gas and a hydrogen-containing gas into the processing chamber by a gas supply portion to produce a mixed atmosphere of the boron-containing gas and hydrogen-containing gas in the processing chamber; and a plasma doping step of brings the boron-containing gas and hydrogen-containing gas, which are supplied into the processing chamber, into a plasma state by a plasma generation portion and supplying the boron-containing gas and hydrogen-containing gas which are brought into the plasma state to a substrate surface to implant boron into the substrate. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、プラズマを用いて基板を処理する半導体装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device in which a substrate is processed using plasma.

ＤＲＡＭやＩＣ等の半導体装置の製造工程の一工程として、シリコン（Ｓｉ）からなる基板の表面近傍に、プラズマを用いて不純物としてのボロン（Ｂ）を注入（ドーピング）する基板処理工程が実施されてきた。係る基板処理工程では、例えば、シリコン（Ｓｉ）からなる基板が搬入された処理室内に、不純物としてのボロン（Ｂ）を含有するボロン含有ガスを供給する工程と、処理室内に供給されたボロン含有ガスをプラズマ状態とし、プラズマ状態となったボロン含有ガスを基板表面に供給して基板中にボロンを注入する工程と、を順次実施していた。なお、処理室内に供給するボロン含有ガスには、ヘリウム（Ｈｅ）ガスを更に混合（添加）させる場合があった。ヘリウムガスを混合させることで、ボロンの注入予定領域である基板の表面近傍をアモルファス化することができ、ボロンの注入深さ分布を浅く制御することが可能となる。   As a process of manufacturing a semiconductor device such as a DRAM or an IC, a substrate processing step of implanting (doping) boron (B) as an impurity using plasma is performed near the surface of a substrate made of silicon (Si). I came. In such a substrate processing step, for example, a step of supplying a boron-containing gas containing boron (B) as an impurity into a processing chamber into which a substrate made of silicon (Si) is carried, and a boron-containing state supplied into the processing chamber A process of sequentially setting the gas to a plasma state, supplying a boron-containing gas in a plasma state to the substrate surface, and injecting boron into the substrate was sequentially performed. Note that helium (He) gas may be further mixed (added) to the boron-containing gas supplied into the processing chamber. By mixing helium gas, the vicinity of the surface of the substrate, which is a region where boron is to be implanted, can be made amorphous, and the boron implantation depth distribution can be controlled to be shallow.

しかしながら、上述の方法によっては、ボロンが注入される基板の表面が荒れてしまう場合があった。特に、ボロン含有ガスにヘリウムガスを混合させると、基板の表面の荒れが増大してしまう場合があった。   However, depending on the method described above, the surface of the substrate into which boron is implanted may become rough. In particular, when helium gas is mixed with boron-containing gas, the surface roughness of the substrate may increase.

本発明は、不純物が注入される基板の表面の荒れを抑制させることが可能な半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device capable of suppressing the surface roughness of a substrate into which impurities are implanted.

本発明の一態様によれば、処理室内に基板を搬入して前記処理室内に設けられた基板載置部上に前記基板を載置する基板搬入工程と、ボロン含有ガス及び水素含有ガスをガス供給部により前記処理室内に供給し、前記処理室内の雰囲気を前記ボロン含有ガス及び前記水素含有ガスの混合雰囲気とするガス供給工程と、前記処理室内に供給された前記ボロン含有ガス及び前記水素含有ガスをプラズマ生成部によりプラズマ状態とし、プラズマ状態となった前記ボロン含有ガス及び前記水素含有ガスを前記基板表面に供給して前記基板中にボロンを注入するプラズマドーピング工程と、を有する半導体装置の製造方法が提供される。   According to one aspect of the present invention, a substrate carrying-in step of carrying a substrate into a processing chamber and placing the substrate on a substrate mounting portion provided in the processing chamber, and gas containing boron-containing gas and hydrogen-containing gas. A gas supply step of supplying the processing chamber with the supply chamber and setting the atmosphere in the processing chamber to a mixed atmosphere of the boron-containing gas and the hydrogen-containing gas; and the boron-containing gas and the hydrogen-containing gas supplied into the processing chamber A plasma doping step in which a gas is made into a plasma state by a plasma generation unit, and the boron-containing gas and the hydrogen-containing gas that are in a plasma state are supplied to the substrate surface to inject boron into the substrate. A manufacturing method is provided.

本発明にかかる半導体装置の製造方法によれば、不純物が注入される基板の表面の荒れを抑制させることが可能となる。   According to the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, it is possible to suppress the roughness of the surface of the substrate into which impurities are implanted.

本発明の一実施形態にかかる半導体装置の製造方法の一工程を実施する基板処理装置の断面構成図である。It is a section lineblock diagram of a substrate processing device which performs one process of a manufacturing method of a semiconductor device concerning one embodiment of the present invention. 本発明の他の実施形態に係る半導体製造装置としてのＩＣＰ方式プラズマ処理装置の断面構成図である。It is a cross-sectional block diagram of the ICP type plasma processing apparatus as a semiconductor manufacturing apparatus which concerns on other embodiment of this invention. 本発明のさらに他の実施形態に係る半導体製造装置としてのＥＣＲ方式プラズマ処理装置の断面構成図である。It is a cross-sectional block diagram of the ECR system plasma processing apparatus as a semiconductor manufacturing apparatus based on further another embodiment of this invention.

＜本発明の第１の実施形態＞
以下に、本発明の第１の実施形態について説明する。 <First Embodiment of the Present Invention>
The first embodiment of the present invention will be described below.

（１）半導体製造装置の構成
まず、本実施形態にかかる半導体装置の製造工程の一工程を実施する基板処理装置の構成例について、図１を用いて説明する。図１は、ＭＭＴ装置として構成された基板処理装置の断面構成図である。ＭＭＴ装置とは、電界と磁界とにより高密度プラズマを発生できる変形マグネトロン型プラズマ源（Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｍａｇｎｅｔｒｏｎ Ｔｙｐｅｄ
Ｐｌａｓｍａ Ｓｏｕｒｃｅ）を用い、例えば基板としてのシリコンからなるウエハ１００をプラズマ処理する装置である。 (1) Configuration of Semiconductor Manufacturing Apparatus First, a configuration example of a substrate processing apparatus that performs one process of manufacturing processes of a semiconductor device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a cross-sectional configuration diagram of a substrate processing apparatus configured as an MMT apparatus. The MMT apparatus is a modified magnetron type plasma source that can generate high-density plasma by an electric field and a magnetic field.
An apparatus for plasma processing a wafer 100 made of, for example, silicon as a substrate, using Plasma Source).

基板処理装置は、ウエハ１００をプラズマ処理する処理炉２０２を備えている。そして、処理炉２０２は、処理室２０１を構成する処理容器２０３、ガス供給部、排気部、プラズマ生成部、及びコントローラ１２１と、を備えている。   The substrate processing apparatus includes a processing furnace 202 for plasma processing the wafer 100. The processing furnace 202 includes a processing container 203 that constitutes the processing chamber 201, a gas supply unit, an exhaust unit, a plasma generation unit, and a controller 121.

図４に示すとおり、処理室２０１が備える処理容器２０３は、第１の容器であるドーム型の上側容器２１０と、第２の容器である碗型の下側容器２１１とを備えている。そして、上側容器２１０が下側容器２１１の上に被せられることにより、処理室２０１が形成される。なお、上側容器２１０は、例えば酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）又は石英（ＳｉＯ２）等の非金属材料で形成されており、下側容器２１１は例えばアルミニウム（Ａｌ）で形成されている。 As shown in FIG. 4, the processing container 203 provided in the processing chamber 201 includes a dome-shaped upper container 210 that is a first container and a bowl-shaped lower container 211 that is a second container. Then, the processing chamber 201 is formed by covering the upper container 210 on the lower container 211. The upper container 210 is made of a non-metallic material such as aluminum oxide (Al 2 O 3 ) or quartz (SiO 2 ), and the lower container 211 is made of, for example, aluminum (Al).

処理室２０１の底側中央には、ウエハ１００を保持する基板載置部としてのサセプタ２１７が配置されている。サセプタ２１７は、ウエハ１００上に形成する膜の金属汚染を低減することが出来るように、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、セラミックス、石英等の非金属材料で形成されている。   In the center of the bottom side of the processing chamber 201, a susceptor 217 is disposed as a substrate placement unit for holding the wafer 100. The susceptor 217 is made of, for example, a non-metallic material such as aluminum nitride (AlN), ceramics, or quartz so that metal contamination of a film formed on the wafer 100 can be reduced.

サセプタ２１７の内部には、加熱手段としてのヒータ（図示せず）が一体的に埋め込まれている。サセプタ２１７内に設けられたヒータに電力が供給されると、ウエハ１００の表面が例えば室温〜６５０℃程度にまで加熱されるように構成されている。   Inside the susceptor 217, a heater (not shown) as a heating means is integrally embedded. When electric power is supplied to a heater provided in the susceptor 217, the surface of the wafer 100 is heated to, for example, room temperature to about 650 ° C.

サセプタ２１７は、下側容器２１１とは電気的に絶縁されている。サセプタ２１７の内部には、インピーダンスを変化させる電極としての第２の電極２１７ｂが装備されている。この第２の電極２１７ｂは、インピーダンス可変手段２７４を介して接地されている。インピーダンス可変手段２７４は、コイルや可変コンデンサから構成されており、コイルのパターン数や可変コンデンサの容量値を制御することにより、第２の電極２１７ｂ及びサセプタ２１７を介してウエハ１００の電位を制御できるようになっている。   The susceptor 217 is electrically insulated from the lower container 211. Inside the susceptor 217, a second electrode 217b is provided as an electrode for changing impedance. The second electrode 217b is grounded via the impedance variable means 274. The impedance variable means 274 is composed of a coil and a variable capacitor, and the potential of the wafer 100 can be controlled via the second electrode 217b and the susceptor 217 by controlling the number of coil patterns and the capacitance value of the variable capacitor. It is like that.

サセプタ２１７には、サセプタ２１７を昇降させるサセプタ昇降手段２６８が設けられている。サセプタ２１７には、貫通孔２１７ａが設けられている。前述の下側容器２１１底面には、ウエハ１００を突上げるウエハ突上げピン２６６が、少なくとも３箇所設けられている。そして、貫通孔２１７ａ及びウエハ突上げピン２６６は、サセプタ昇降手段２６８によりサセプタ２１７が下降させられた時に、ウエハ突上げピン２６６がサセプタ２１７とは非接触な状態で貫通孔２１７ａを突き抜けるように互いに構成されている。   The susceptor 217 is provided with susceptor elevating means 268 for elevating the susceptor 217. The susceptor 217 is provided with a through hole 217a. At the bottom of the lower container 211 described above, at least three wafer push-up pins 266 for pushing the wafer 100 are provided. The through hole 217a and the wafer push-up pin 266 are mutually connected so that when the susceptor 217 is lowered by the susceptor lifting / lowering means 268, the wafer push-up pin 266 penetrates the through hole 217a in a non-contact state with the susceptor 217. It is configured.

下側容器２１１の側壁には、仕切弁となるゲートバルブ２４４が設けられている。ゲートバルブ２４４が開いている時には、搬送手段（図中省略）を用いて処理室２０１内へウエハ１００を搬入し、または処理室２０１外へとウエハ１００を搬出することができるようになっている。ゲートバルブ２４４を閉めることにより、処理室２０１内を気密に閉塞することができるようになっている。   A gate valve 244 serving as a gate valve is provided on the side wall of the lower container 211. When the gate valve 244 is open, the wafer 100 can be loaded into the processing chamber 201 using the transfer means (not shown), or can be carried out of the processing chamber 201. . By closing the gate valve 244, the inside of the processing chamber 201 can be hermetically closed.

処理室２０１の上部には、処理室２０１内へガスを供給するシャワーヘッド２３６が設けられている。シャワーヘッド２３６は、キャップ状の蓋体２３３と、ガス導入口２３４と、バッファ室２３７と、開口２３８と、遮蔽プレート２４０と、ガス吹出口２３９と、を備えている。   A shower head 236 that supplies gas into the processing chamber 201 is provided at the top of the processing chamber 201. The shower head 236 includes a cap-shaped lid 233, a gas inlet 234, a buffer chamber 237, an opening 238, a shielding plate 240, and a gas outlet 239.

ガス導入口２３４には、バッファ室２３７内へガスを供給するガス供給管２３２が接続されている。バッファ室２３７は、ガス導入口２３４より導入されるガスを分散する分散空間として機能する。   A gas supply pipe 232 that supplies gas into the buffer chamber 237 is connected to the gas inlet 234. The buffer chamber 237 functions as a dispersion space for dispersing the gas introduced from the gas introduction port 234.

ガス供給管２３２の上流側には、ボロン含有ガスとしてのジボラン（Ｂ２Ｈ６）ガスを供給するボロン含有ガス供給管３０１の下流端、水素含有ガスとしての水素（Ｈ２）ガスを供給する水素含有ガス供給管３０２の下流端、ヘリウム含有ガスとしてのＨｅガスを供給するヘリウム含有ガス供給管３０３の下流端が、互いに合流するように一本化して接続されている。ボロン含有ガス供給管３０１には、上流側から順に、Ｂ２Ｈ６ガス供給源３０１ｃ、流量制御器であるマスフローコントローラ３０１ｂ、バルブ３０１ａが設けられている。水素含有ガス供給管３０２には、上流側から順に、Ｈ２ガス供給源３０２ｃ、流量制御器であるマスフローコントローラ３０２ｂ、バルブ３０２ａが設けられている。ヘリウム含有ガス供給管３０３には、上流側から順に、Ｈｅガス供給源３０３ｃ、流量制御器であるマスフローコントローラ３０３ｂ、バルブ３０３ａが設けられている。マスフローコントローラ３０１ｂ，３０２ｂ，３０３ｂにより流量調整しつつ、バルブ３０１ａ，３０２ａ，３０３ａを開閉させることにより、ガス供給管２３２を介して処理室２０１内へ所定の流量のＢ２Ｈ６ガス、Ｈ２ガス、Ｈｅガスをそれぞれ供給自在に構成されている。 The upstream side of the gas supply pipe 232 is supplied with a hydrogen (H 2 ) gas as a hydrogen-containing gas at a downstream end of a boron-containing gas supply pipe 301 that supplies diborane (B 2 H 6 ) gas as a boron-containing gas. The downstream end of the hydrogen-containing gas supply pipe 302 and the downstream end of the helium-containing gas supply pipe 303 that supplies He gas as a helium-containing gas are connected in a unified manner so as to merge with each other. The boron-containing gas supply pipe 301 is provided with a B 2 H 6 gas supply source 301c, a mass flow controller 301b as a flow controller, and a valve 301a in this order from the upstream side. The hydrogen-containing gas supply pipe 302 is provided with an H 2 gas supply source 302c, a mass flow controller 302b as a flow rate controller, and a valve 302a in this order from the upstream side. The helium-containing gas supply pipe 303 is provided with a He gas supply source 303c, a mass flow controller 303b as a flow rate controller, and a valve 303a in order from the upstream side. B 2 H 6 gas and H 2 gas having a predetermined flow rate are supplied into the processing chamber 201 through the gas supply pipe 232 by opening and closing the valves 301 a, 302 a, and 303 a while adjusting the flow rate by the mass flow controllers 301 b, 302 b, and 303 b. , He gas can be supplied freely.

主に、シャワーヘッド２３６（蓋体２３３、ガス導入口２３４、バッファ室２３７、開口２３８、遮蔽プレート２４０、ガス吹出口２３９）、ガス供給管２３２、ボロン含有ガス供給管３０１、Ｂ２Ｈ６ガス供給源３０１ｃ、マスフローコントローラ３０１ｂ、バルブ３０１ａ、水素含有ガス供給管３０２、Ｈ２ガス供給源３０２ｃ、マスフローコントローラ３０２ｂ、バルブ３０２ａ、ヘリウム含有ガス供給管３０３、Ｈｅガス供給源３０３ｃ、マスフローコントローラ３０３ｂ、バルブ３０３ａにより、本実施形態に係るガス供給部が構成されている。 Mainly, shower head 236 (cover 233, gas inlet 234, buffer chamber 237, opening 238, shielding plate 240, gas outlet 239), gas supply pipe 232, boron-containing gas supply pipe 301, B 2 H 6 gas Supply source 301c, mass flow controller 301b, valve 301a, hydrogen-containing gas supply pipe 302, H 2 gas supply source 302c, mass flow controller 302b, valve 302a, helium-containing gas supply pipe 303, He gas supply source 303c, mass flow controller 303b, valve The gas supply unit according to the present embodiment is configured by 303a.

下側容器２１１の側壁には、処理室２０１内からガスを排気するガス排気口２３５が設けられている。ガス排気口２３５には、ガスを排気するガス排気管２３１の上流端が接続されている。ガス排気管２３１には、上流側から順に、圧力調整器であるＡＰＣ２４２、開閉弁であるバルブ２４３ｂ、排気装置である真空ポンプ２４６が設けられている。主に、ガス排気口２３５、ガス排気管２３１、ＡＰＣ２４２、バルブ２４３ｂ、真空ポンプ２４６により、本実施形態に係る排気部が構成されている。   A gas exhaust port 235 for exhausting gas from the processing chamber 201 is provided on the side wall of the lower container 211. An upstream end of a gas exhaust pipe 231 for exhausting gas is connected to the gas exhaust port 235. The gas exhaust pipe 231 is provided with an APC 242 as a pressure regulator, a valve 243b as an on-off valve, and a vacuum pump 246 as an exhaust device in order from the upstream side. The gas exhaust port 235, the gas exhaust pipe 231, the APC 242, the valve 243b, and the vacuum pump 246 mainly constitute the exhaust unit according to this embodiment.

処理容器２０３（上側容器２１０）の外周には、処理室２０１内のプラズマ生成領域２２４を囲うように、第１の電極としての筒状電極２１５が設けられている。筒状電極２１５は、筒状、例えば円筒状に形成されている。筒状電極２１５は、インピーダンスの整合を行うための整合器２７２を介して、高周波電力を印加するための高周波電源２７３に接続されている。筒状電極２１５は、処理室２０１に供給されるＯ２ガス及びＮ２ガスをプラズマ励起させる放電手段として機能する。 A cylindrical electrode 215 as a first electrode is provided on the outer periphery of the processing vessel 203 (upper vessel 210) so as to surround the plasma generation region 224 in the processing chamber 201. The cylindrical electrode 215 is formed in a cylindrical shape, for example, a cylindrical shape. The cylindrical electrode 215 is connected to a high frequency power supply 273 for applying high frequency power via a matching unit 272 for impedance matching. The cylindrical electrode 215 functions as a discharge unit that plasma-excites the O 2 gas and N 2 gas supplied to the processing chamber 201.

筒状電極２１５の外側表面の上下端部には、上部磁石２１６ａ及び下部磁石２１６ｂがそれぞれ取り付けられている。上部磁石２１６ａ及び下部磁石２は、それぞれ筒状、例えばリング状に形成された永久磁石として構成されている。   An upper magnet 216a and a lower magnet 216b are attached to upper and lower ends of the outer surface of the cylindrical electrode 215, respectively. The upper magnet 216a and the lower magnet 2 are each configured as a permanent magnet formed in a cylindrical shape, for example, a ring shape.

上部磁石２１６ａ及び下部磁石２は、処理室２０１の半径方向に沿った両端（すなわち内周端と外周端）に磁極を有している。上部磁石２１６ａ及び下部磁石２１６ｂの磁極の向きは、逆向きになるよう配置されている。すなわち、上部磁石２１６ａ及び下部磁石２１６ｂの内周部の磁極同士は異極となっている。これにより、筒状電極２１５の内側表面に沿って、円筒軸方向の磁力線が形成されている。   The upper magnet 216a and the lower magnet 2 have magnetic poles at both ends (that is, an inner peripheral end and an outer peripheral end) along the radial direction of the processing chamber 201. The direction of the magnetic poles of the upper magnet 216a and the lower magnet 216b is arranged to be reversed. In other words, the magnetic poles on the inner periphery of the upper magnet 216a and the lower magnet 216b are different polarities. Thereby, magnetic field lines in the cylindrical axis direction are formed along the inner surface of the cylindrical electrode 215.

処理室２０１内にＢ２Ｈ６ガス、Ｈ２ガス、Ｈｅガスを導入した後、筒状電極２１５に高周波電力を供給して電界を形成するとともに、上部磁石２１６ａ、及び下部磁石２１６ｂを用いて磁界を形成することにより、処理室２０１内にマグネトロン放電プラズマが生成される。この際、放出された電子を上述の電磁界が周回運動させることにより、プラズマの電離生成率が高まり、長寿命かつ高密度のプラズマを生成させることができる。 After introducing B 2 H 6 gas, H 2 gas, and He gas into the processing chamber 201, high frequency power is supplied to the cylindrical electrode 215 to form an electric field, and the upper magnet 216a and the lower magnet 216b are used. By forming a magnetic field, magnetron discharge plasma is generated in the processing chamber 201. At this time, by causing the above-described electromagnetic field to circulate around the emitted electrons, the ionization generation rate of the plasma is increased, and a long-life and high-density plasma can be generated.

主に、筒状電極２１５、整合器２７２、高周波電源２７３、上部磁石２１６ａ、及び下部磁石２１６ｂにより、本実施形態に係るプラズマ生成部が構成されている。なお、筒状電極２１５、上部磁石２１６ａ、及び下部磁石２１６ｂの周囲には、これらが形成する電磁界が外部環境や他処理炉等の装置に悪影響を及ぼさないように、電磁界を有効に遮蔽する金属製の遮蔽板２２３が設けられている。   The plasma generation unit according to this embodiment is mainly configured by the cylindrical electrode 215, the matching unit 272, the high-frequency power source 273, the upper magnet 216a, and the lower magnet 216b. In addition, the electromagnetic field is effectively shielded around the cylindrical electrode 215, the upper magnet 216a, and the lower magnet 216b so that the electromagnetic field formed by these does not adversely affect the external environment or other processing furnaces. A metal shielding plate 223 is provided.

制御部としてのコントローラ１２１は、信号線Ａを通じてＡＰＣ２４２、バルブ２４３ｂ、及び真空ポンプ２４６を、信号線Ｂを通じてサセプタ昇降手段２６８を、信号線Ｃを通じてゲートバルブ２４４を、信号線Ｄを通じて整合器２７２、及び高周波電源２７３を、信号線Ｅを通じてマスフローコントローラ３０１ｂ，３０２ｂ，３０３ｂ、及びバルブ３０１ａ，３０２ａ，３０３ａを、さらに図示しない信号線を通じてサセプタに埋め込まれたヒータ、インピーダンス可変手段２７４を、それぞれ制御するように構成されている。   The controller 121 as the control unit includes the APC 242, the valve 243b, and the vacuum pump 246 through the signal line A, the susceptor lifting / lowering unit 268 through the signal line B, the gate valve 244 through the signal line C, and the matching unit 272 through the signal line D. The high-frequency power source 273 controls the mass flow controllers 301b, 302b, and 303b and the valves 301a, 302a, and 303a through the signal line E, and further controls the heater and impedance variable means 274 embedded in the susceptor through the signal lines (not shown). It is configured.

（２）基板処理工程
続いて、本実施形態にかかる基板処理工程について説明する。本実施形態に係る基板処理工程は、上述の基板処理装置により、半導体装置の製造工程の一工程として実施される。なお、以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作はコントローラ１２１により制御される。 (2) Substrate Processing Step Next, the substrate processing step according to the present embodiment will be described. The substrate processing process according to the present embodiment is performed as one process of a semiconductor device manufacturing process by the above-described substrate processing apparatus. In the following description, the operation of each part constituting the substrate processing apparatus is controlled by the controller 121.

（基板搬入工程）
まず、ウエハ１００の搬送位置までサセプタ２１７を下降させ、貫通孔２１７ａを貫通した突き上げピン２６６の上端を、サセプタ２１７表面から所定の高さ分だけ突出させる。次に、ゲートバルブ２４４を開き、図中省略の搬送手段を用いて、サセプタ２１７の表面から突出させたウエハ突上げピン２６６上に、ウエハ１００を支持させる。続いて、搬送手段を処理室２０１の外へ退避させ、ゲートバルブ２４４を閉じて処理室２０１を密閉する。続いて、サセプタ昇降手段２６８を用いてサセプタ２１７を上昇させ、サセプタ２１７の上面にウエハ１００を配置させる。その後、ウエハ１００を所定の処理位置まで上昇させる。 (Substrate loading process)
First, the susceptor 217 is lowered to the transfer position of the wafer 100, and the upper end of the push-up pin 266 penetrating through the through hole 217a is protruded from the surface of the susceptor 217 by a predetermined height. Next, the gate valve 244 is opened, and the wafer 100 is supported on the wafer push-up pins 266 protruded from the surface of the susceptor 217 using a transfer means not shown in the figure. Subsequently, the transfer means is retracted out of the processing chamber 201, the gate valve 244 is closed, and the processing chamber 201 is sealed. Subsequently, the susceptor 217 is raised using the susceptor lifting / lowering means 268, and the wafer 100 is placed on the upper surface of the susceptor 217. Thereafter, the wafer 100 is raised to a predetermined processing position.

（温度及び圧力調整工程）
続いて、サセプタの内部に埋め込まれたヒータ（図示せず）に電力を供給し、ウエハ１００の表面を加熱する。ウエハ１００の表面温度は、例えば室温〜６５０℃の範囲とする。なお、ウエハ１００の表面を、上述の温度を超えた温度であって例えば９００℃程度にまで加熱すると、ウエハ１００の表面に形成されたソース領域やドレイン領域等に拡散が生じ、回路特性が劣化し、半導体装置の性能が低下してしまう場合がある。ウエハ１００の温度を上述のように制限することにより、このような事態を回避できる。 (Temperature and pressure adjustment process)
Subsequently, electric power is supplied to a heater (not shown) embedded in the susceptor to heat the surface of the wafer 100. The surface temperature of the wafer 100 is in the range of room temperature to 650 ° C., for example. If the surface of the wafer 100 is heated to a temperature exceeding the above-described temperature, for example, to about 900 ° C., diffusion occurs in the source region and the drain region formed on the surface of the wafer 100, and the circuit characteristics deteriorate. In addition, the performance of the semiconductor device may be degraded. Such a situation can be avoided by limiting the temperature of the wafer 100 as described above.

また、真空ポンプ２４６による排気を実施しつつ、バルブ２４３ｂを開くと共に、ＡＰＣ２４２の開度を調整することにより、処理室２０１内の圧力が例えば１Ｐａ〜１３０Ｐａの範囲内になるようにする。   Moreover, while exhausting by the vacuum pump 246, the valve 243b is opened and the opening degree of the APC 242 is adjusted so that the pressure in the processing chamber 201 falls within a range of 1 Pa to 130 Pa, for example.

（ガス供給工程）
続いて、Ｂ２Ｈ６ガス及びＨ２ガスを処理室２０１内に供給し、処理室２０１内の雰囲気をＢ２Ｈ６ガス及びＨ２ガスの混合雰囲気とする。 (Gas supply process)
Subsequently, B 2 H 6 gas and H 2 gas are supplied into the processing chamber 201, and the atmosphere in the processing chamber 201 is changed to a mixed atmosphere of B 2 H 6 gas and H 2 gas.

具体的には、バルブ３０３ａを閉めたまま、マスフローコントローラ３０１ｂ，３０２ｂにより流量調整しつつ、バルブ３０１ａ，３０２ａを開くことにより、ガス供給管２３２を介して処理室２０１内へ所定の流量のＢ２Ｈ６ガス、Ｈ２ガスを供給する。具体的には、Ｂ２Ｈ６ガス単独の流量を３０ｓｃｃｍ〜２００ｓｃｃｍとし、Ｈ２ガスで希釈したＢ２Ｈ６ガスの総流量を１００ｓｃｃｍ〜３００ｓｃｃｍとする。そして、Ｂ２Ｈ６ガス、Ｈ２ガスの混合ガス中におけるＢ２Ｈ６ガスの濃度を例えば０．３〜５％の範囲内とする。 Specifically, while the valve 303a is closed, the flow rate is adjusted by the mass flow controllers 301b and 302b, and the valves 301a and 302a are opened to enter the processing chamber 201 via the gas supply pipe 232 at a predetermined flow rate of B 2. H 6 gas and H 2 gas are supplied. Specifically, the flow rate of the B 2 H 6 gas alone is set to 30 sccm to 200 sccm, and the total flow rate of the B 2 H 6 gas diluted with H 2 gas is set to 100 sccm to 300 sccm. Then, B 2 H 6 gas, in the range concentration, for example 0.3 to 5% of the B 2 H 6 gas in the mixed gas of H 2 gas.

ガス供給管２３２を介して処理室２０１内に供給されたＢ２Ｈ６ガスとＨ２ガスとの混合ガスは、シャワーヘッド２３６を介してウエハ１００表面（処理面）にシャワー状に供給され、ガス排気口２３５を介してガス排気管２３１から排気される。なお、処理室２０１内にＢ２Ｈ６ガス及びＨ２ガスを供給する間、ＡＰＣ２４２の開度を調整し、処理室２０１内の圧力が例えば１Ｐａ〜１３０Ｐａの範囲内になるように維持する。 A mixed gas of B 2 H 6 gas and H 2 gas supplied into the processing chamber 201 through the gas supply pipe 232 is supplied in a shower form to the surface (processing surface) of the wafer 100 through the shower head 236. The gas is exhausted from the gas exhaust pipe 231 through the gas exhaust port 235. Incidentally, while supplying the processing chamber 201 in the B 2 H 6 gas and H 2 gas, by adjusting the opening degree of the APC 242, to maintain such pressure in the processing chamber 201 is within the range of, for example, 1Pa～130Pa.

（プラズマドーピング工程）
続いて、処理室２０１内に供給されたＢ２Ｈ６ガス及びＨ２ガスをプラズマ状態とし、プラズマ状態となったＢ２Ｈ６ガス及びＨ２ガスをウエハ２００表面（処理面）に供給してウエハ２００中にボロンを注入する。 (Plasma doping process)
Subsequently, the B 2 H 6 gas and the H 2 gas supplied into the processing chamber 201 are set in a plasma state, and the B 2 H 6 gas and the H 2 gas in a plasma state are supplied to the surface (processing surface) of the wafer 200. Then, boron is implanted into the wafer 200.

具体的には、高周波電源２７３から筒状電極２１５に例えば３００Ｗ〜２０００Ｗの高周波電力を供給して電界を形成するとともに、上部磁石２１６ａ及び下部磁石２１６ｂを用いて磁界を形成することにより、処理室２０１内にマグネトロン放電プラズマを生成する。この際、上述の電磁界が放出された電子を周回運動させ、プラズマの電離生成率が高まり、長寿命かつ高密度のプラズマが生成される。プラズマの生成と併せてインピーダンス可変手段２７４を制御してウエハ１００の電位を制御し、プラズマ状態となったＢ２Ｈ６ガス及びＨ２ガスをウエハ２００表面（処理面）に供給する。その結果、ウエハ２００中に不純物としてのボロンが注入されると共にウエハ２００表面にアモルファス層が形成される。 Specifically, a high-frequency power of, for example, 300 W to 2000 W is supplied from the high-frequency power source 273 to the cylindrical electrode 215 to form an electric field, and a magnetic field is formed using the upper magnet 216a and the lower magnet 216b, thereby forming a processing chamber. A magnetron discharge plasma is generated in 201. At this time, the electrons from which the electromagnetic field is emitted are circulated to increase the ionization rate of the plasma, and a long-life and high-density plasma is generated. Along with the generation of plasma, the impedance varying means 274 is controlled to control the potential of the wafer 100, and the B 2 H 6 gas and H 2 gas that are in a plasma state are supplied to the surface (processing surface) of the wafer 200. As a result, boron as an impurity is implanted into the wafer 200 and an amorphous layer is formed on the surface of the wafer 200.

本実施形態では、Ｂ２Ｈ６ガスを処理室２０１内に単独で供給するのではなく、Ｂ２Ｈ６ガスにＨ２ガスを混合させて処理室２０１内に供給していることから、ウエハ２００表面が荒れてしまうことを抑制できる。すなわち、Ｈ２ガスを処理室２０１内に供給することで、ウエハ２００表面が荒れてしまうことを抑制できる。 In the present embodiment, the B 2 H 6 gas is not supplied alone into the processing chamber 201, but the H 2 gas is mixed with the B 2 H 6 gas and supplied into the processing chamber 201. It can suppress that the surface of 200 becomes rough. That is, supplying the H 2 gas into the processing chamber 201 can suppress the surface of the wafer 200 from becoming rough.

所定時間が経過し、ウエハ２００中への所定量のボロンの注入が完了したら、高周波電源２７３による電力供給を停止すると共に、バルブ３０１ａ，３０２ａを閉めて処理室２０１内へのＢ２Ｈ６ガス及びＨ２ガスの供給を停止する。 When a predetermined amount of time has elapsed and the injection of a predetermined amount of boron into the wafer 200 is completed, the power supply by the high frequency power supply 273 is stopped, and the valves 301a and 302a are closed to enter the B 2 H 6 gas into the processing chamber 201. And the supply of H 2 gas is stopped.

（アニール工程）
続いて、ボロン注入後のウエハ２００を加熱し、ウエハ２００中に注入されたボロンを電気的に活性化させると共に、ウエハ２００表面に形成されたアモルファス層を再び結晶
化させる。 (Annealing process)
Subsequently, the wafer 200 after the boron implantation is heated to electrically activate the boron implanted into the wafer 200 and to crystallize the amorphous layer formed on the surface of the wafer 200 again.

具体的には、処理室２０１内へのＢ２Ｈ６ガス及びＨ２ガスの供給を停止した後、ＡＰＣ２４２の開度を調整して処理室２０１内の圧力を高真空まで減圧する。その後、バルブ３０１ａ，３０２ａを閉めたまま、マスフローコントローラ３０３ｂにより流量調整しつつ、バルブ３０３ａを開くことにより、不活性ガスとしてのＨｅガスを処理室２０１内に供給して、処理室２０１内が例えば１〜５００Ｐａになるように調整する。また、サセプタの内部に埋め込まれたヒータ（図示せず）に電力を供給し、ウエハ１００の表面を例えば室温〜６５０℃の範囲に加熱する。これにより、ウエハ２００中に注入されたボロンが電気的に活性化されると共に、ウエハ２００表面に形成されたアモルファス層が再び結晶化する。 Specifically, after the supply of B 2 H 6 gas and H 2 gas into the processing chamber 201 is stopped, the opening of the APC 242 is adjusted to reduce the pressure in the processing chamber 201 to a high vacuum. Thereafter, while the valves 301a and 302a are closed, the flow rate is adjusted by the mass flow controller 303b, and the valve 303a is opened to supply He gas as an inert gas into the processing chamber 201. Adjust to 1 to 500 Pa. Further, power is supplied to a heater (not shown) embedded in the susceptor, and the surface of the wafer 100 is heated to a range of room temperature to 650 ° C., for example. As a result, the boron implanted into the wafer 200 is electrically activated, and the amorphous layer formed on the surface of the wafer 200 is crystallized again.

（基板搬出工程）
所定時間が経過したら、ＡＰＣ２４２の開度を調整して処理室２０１内の圧力を大気圧に復帰させる。そして、基板搬入工程と逆の手順により、処理済みのウエハ２００を処理室２０１内から搬出して、本実施形態に係る基板処理工程を終了する。 (Substrate unloading process)
When the predetermined time has elapsed, the opening degree of the APC 242 is adjusted to return the pressure in the processing chamber 201 to atmospheric pressure. Then, the processed wafer 200 is unloaded from the processing chamber 201 by a procedure reverse to the substrate loading step, and the substrate processing step according to the present embodiment is completed.

（３）本実施形態にかかる効果
本実施形態によれば以下に示す１つ又は複数の効果を奏する。 (3) Effects According to the Present Embodiment According to the present embodiment, one or a plurality of effects shown below are exhibited.

本実施形態では、Ｂ２Ｈ６ガスを処理室２０１内に単独で供給するのではなく、Ｂ２Ｈ６ガスにＨ２ガスを混合させて処理室２０１内に供給していることから、ウエハ２００表面が荒れてしまうことを抑制できる。すなわち、Ｈ２ガスを処理室２０１内に供給することで、ウエハ２００表面が荒れてしまうことを抑制できる。 In the present embodiment, the B 2 H 6 gas is not supplied alone into the processing chamber 201, but the H 2 gas is mixed with the B 2 H 6 gas and supplied into the processing chamber 201. It can suppress that the surface of 200 becomes rough. That is, supplying the H 2 gas into the processing chamber 201 can suppress the surface of the wafer 200 from becoming rough.

また、本実施形態では、Ｂ２Ｈ６ガスの濃度範囲を上述のように構成することで、ウエハ２００表面へのボロンの堆積を抑制しつつ、ウエハ２００内部へのボロンのドーピングを促進させ、注入ドーズ量を高めることが可能となる。 Further, in the present embodiment, by configuring the concentration range of the B 2 H 6 gas as described above, boron doping inside the wafer 200 is promoted while suppressing the deposition of boron on the wafer 200 surface, The implantation dose can be increased.

また、本実施形態では、ウエハ２００を上述の温度範囲に加熱するアニール処理を施すことにより、ウエハ２００内に注入されたボロンの電気的な活性化を促進させ、例えばドーピング箇所（ａｓ−ｄｏｐｅｄ）における接合層のシート抵抗を低減させることができる。特に、ウエハ２００を例えば５００〜６５０℃に加熱してアニール処理を行うことにより、アモルファス化したウエハ２００表面を固相エピタキシャル成長させて再結晶化させることも可能である。なお、係る場合のアニール時間は例えば１分〜６０分程度が好ましい。   In the present embodiment, the annealing process for heating the wafer 200 to the above-described temperature range is performed to promote the electrical activation of boron implanted into the wafer 200, for example, as a doped portion (as-doped). The sheet resistance of the bonding layer can be reduced. In particular, by performing an annealing process by heating the wafer 200 to, for example, 500 to 650 ° C., the surface of the amorphized wafer 200 can be solid-phase epitaxially grown and recrystallized. In this case, the annealing time is preferably about 1 to 60 minutes, for example.

＜本発明の第２の実施形態＞
以下に、本発明の第２の実施形態について説明する。 <Second Embodiment of the Present Invention>
The second embodiment of the present invention will be described below.

本実施形態では、上述のガス供給工程において、Ｂ２Ｈ６ガス、Ｈ２ガス、及びＨｅガスを処理室２０１内に供給し、処理室２０１内の雰囲気をＢ２Ｈ６ガス、Ｈ２ガス、及びＨｅガスの混合雰囲気とする点が、上述の実施形態と異なる。 In the present embodiment, in the above gas supply step, B 2 H 6 gas, H 2 gas, and He gas are supplied into the processing chamber 201, and the atmosphere in the processing chamber 201 is changed to B 2 H 6 gas, H 2 gas. And the point which is set as the mixed atmosphere of He gas differs from the above-mentioned embodiment.

具体的には、本実施形態に係るガス供給工程において、マスフローコントローラ３０１ｂ，３０２ｂ，３０３ｂにより流量調整しつつ、バルブ３０１ａ，３０２ａ，３０３ａを開くことにより、ガス供給管２３２を介して処理室２０１内へ所定の流量のＢ２Ｈ６ガス、Ｈ２ガス、及びＨｅガスを供給する。具体的には、Ｂ２Ｈ６ガス単独の流量を３０〜２００ｓｃｃｍ、Ｈｅガス単独の流量を０ｓｃｃｍ〜２００ｓｃｃｍとし、Ｈ２ガスで希釈したＢ２Ｈ６ガスとＨｅガスとの混合ガスの総流量を１００ｓｃｃｍ〜３００ｓｃｃｍと
する。そして、Ｂ２Ｈ６ガス、Ｈ２ガス、及びＨｅガスの混合ガス中におけるＢ２Ｈ６ガスの濃度を例えば０．３〜５％の範囲内とし、また該混合ガス中におけるＨｅガスの濃度を例えば０〜７０％の範囲内とする。 Specifically, in the gas supply process according to the present embodiment, the flow rate is adjusted by the mass flow controllers 301b, 302b, and 303b, and the valves 301a, 302a, and 303a are opened to open the inside of the processing chamber 201 via the gas supply pipe 232. B 2 H 6 gas, H 2 gas, and He gas are supplied at a predetermined flow rate. Specifically, the flow rate of the B 2 H 6 gas alone is set to 30 to 200 sccm, the flow rate of the He gas alone is set to 0 sccm to 200 sccm, and the total flow rate of the mixed gas of B 2 H 6 gas diluted with H 2 gas and He gas Is set to 100 sccm to 300 sccm. Then, the concentration of He gas in the B 2 H 6 gas, H 2 gas, and the concentration of B 2 H 6 gas in a mixed gas of He gas, for example in the range 0.3 to 5%, and the mixed gas Is, for example, in the range of 0 to 70%.

ガス供給管２３２を介して処理室２０１内に供給されたＢ２Ｈ６ガス、Ｈ２ガス、及びＨｅガスの混合ガスは、シャワーヘッド２３６を介してウエハ１００表面（処理面）にシャワー状に供給され、ガス排気口２３５を介してガス排気管２３１から排気される。本実施形態においても、処理室２０１内にＢ２Ｈ６ガス、Ｈ２ガス、及びＨｅガスを供給する間、ＡＰＣ２４２の開度を調整し、処理室２０１内の圧力が例えば１Ｐａ〜１３０Ｐａの範囲内になるように維持する。 The mixed gas of B 2 H 6 gas, H 2 gas, and He gas supplied into the processing chamber 201 through the gas supply pipe 232 is showered on the surface (processing surface) of the wafer 100 through the shower head 236. Then, the gas is exhausted from the gas exhaust pipe 231 through the gas exhaust port 235. Also in this embodiment, while supplying B 2 H 6 gas, H 2 gas, and He gas into the processing chamber 201, the opening degree of the APC 242 is adjusted, and the pressure in the processing chamber 201 is in a range of 1 Pa to 130 Pa, for example. Keep it inside.

そして、本実施形態に係るプラズマドーピング工程においても、上述の実施形態と同様に、高周波電源２７３から筒状電極２１５に例えば３００Ｗ〜２０００Ｗの高周波電力を供給し、処理室２０１内にマグネトロン放電プラズマを生成する。そして、インピーダンス可変手段２７４を制御してウエハ１００の電位を制御し、プラズマ状態となったＢ２Ｈ６ガス、Ｈ２ガス、及びＨｅガスをウエハ２００表面（処理面）に供給する。その結果、ウエハ２００中に不純物としてのボロンが注入されると共にウエハ２００表面にアモルファス層が形成される。 In the plasma doping process according to this embodiment, as in the above-described embodiment, high-frequency power of 300 W to 2000 W, for example, is supplied from the high-frequency power source 273 to the cylindrical electrode 215, and magnetron discharge plasma is generated in the processing chamber 201. Generate. Then, the impedance variable means 274 is controlled to control the potential of the wafer 100, and B 2 H 6 gas, H 2 gas, and He gas that are in a plasma state are supplied to the surface (processing surface) of the wafer 200. As a result, boron as an impurity is implanted into the wafer 200 and an amorphous layer is formed on the surface of the wafer 200.

本実施形態では、プラズマ状態とされたＨｅガスがウエハ２００表面に供給されることから、ウエハ２００表面におけるアモルファス層の形成が促進される。ここで、本実施形態においても、Ｂ２Ｈ６ガスとＨｅガスとの混合を処理室２０１内に単独で供給するのではなく、Ｂ２Ｈ６ガスとＨｅガスとの混合にＨ２ガスを更に混合させて（添加させて）処理室２０１内に供給していることから、ウエハ２００表面が荒れてしまうことを効果的に抑制できる。すなわち、Ｈ２ガスを処理室２０１内に供給することで、ウエハ２００表面が荒れてしまうことを抑制できる。 In the present embodiment, since the He gas in a plasma state is supplied to the surface of the wafer 200, formation of an amorphous layer on the surface of the wafer 200 is promoted. Here, also in this embodiment, rather than feed alone mixing process chamber 201 and B 2 H 6 gas and He gas, H 2 gas for mixing with the B 2 H 6 gas and He gas Furthermore, since it is mixed (added) and supplied into the processing chamber 201, the surface of the wafer 200 can be effectively prevented from becoming rough. That is, supplying the H 2 gas into the processing chamber 201 can suppress the surface of the wafer 200 from becoming rough.

また、本実施形態では、添加物としてＨｅガスを用いることでペニング効果を生じさせ、混合ガス中のＢ２Ｈｘイオンの生成を促進させ、基板へのボロンの注入ドーズ量を高めることが可能となる。 In this embodiment, the He gas is used as an additive to generate a Penning effect, promote the generation of B 2 H x ions in the mixed gas, and increase the implantation dose of boron into the substrate. It becomes.

また、本実施形態では、混合ガス中におけるＨｅガスの濃度を変化させることで、ボロン注入と同時にウエハ２００表面に形成されるアモルファス層の厚みを制御することができる。Ｈ２ガスで希釈されたＢ２Ｈ６ガスのみによるプラズマでは、ウエハ２００表面に形成されるアモルファス層の厚さは極めて薄くなるが、混合ガス中にＨｅガスを混合させることで、ウエハ２００表面に形成されるアモルファス層を厚くさせることができる。そして、混合ガス中におけるＨｅガスの濃度を変化させることで、ウエハ２００表面の近傍におけるボロンの深さ分布の制御が可能となる。 In this embodiment, the thickness of the amorphous layer formed on the surface of the wafer 200 can be controlled simultaneously with boron implantation by changing the concentration of He gas in the mixed gas. In the plasma using only B 2 H 6 gas diluted with H 2 gas, the thickness of the amorphous layer formed on the surface of the wafer 200 becomes extremely thin. However, by mixing He gas into the mixed gas, the surface of the wafer 200 is mixed. The amorphous layer formed can be thickened. Then, by changing the concentration of the He gas in the mixed gas, the boron depth distribution in the vicinity of the surface of the wafer 200 can be controlled.

＜本発明の他の実施形態＞
上述した実施の形態では、ＭＭＴ装置を用いて実施する場合を説明したが、本発明は、それに限らずその他の装置、例えばＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）装置を用いても実施可能である。 <Other Embodiments of the Present Invention>
In the above-described embodiment, the case where the MMT device is used has been described. However, the present invention is not limited to this, and other devices such as ICP (Inductively Coupled Plasma) and ECR (Electron Cyclotron Resonance) devices may be used. It can be implemented.

図２は、本発明の他の実施形態に係る基板処理装置であるＩＣＰ方式プラズマ処理装置を示している。本実施の形態にかかる構成の詳細な説明は、前記実施形態と同様の機能を有する構成要件に同一の符号を付して省略する。また、ガス供給部についても図示を省略している。本実施形態に係るＩＣＰ方式プラズマ処理装置１０Ａは、電力を供給してプラズマを生成するプラズマ生成部としての誘導コイル１５Ａを備えており、誘導コイル１５
Ａは処理容器２０３の天井壁の外側に敷設されている。本実施形態においても、Ｂ２Ｈ６ガス、Ｈ２ガス、及びＨｅガスの混合ガスをガス供給管２３２から、ガス導入口２３４を経由して処理容器２０３へ供給する。また、ガス供給と前後して、プラズマ生成部である誘導コイル１５Ａへ高周波電力を流すと、電磁誘導により電界が生じる。この電界をエネルギーとして、供給されたガスはプラズマ化され、これによりドーピングが行われる。 FIG. 2 shows an ICP plasma processing apparatus which is a substrate processing apparatus according to another embodiment of the present invention. In the detailed description of the configuration according to the present embodiment, constituent elements having the same functions as those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals and omitted. Also, the gas supply unit is not shown. The ICP plasma processing apparatus 10A according to the present embodiment includes an induction coil 15A as a plasma generation unit that generates plasma by supplying electric power.
A is laid outside the ceiling wall of the processing vessel 203. Also in the present embodiment, a mixed gas of B 2 H 6 gas, H 2 gas, and He gas is supplied from the gas supply pipe 232 to the processing container 203 via the gas inlet 234. Moreover, when high frequency power is supplied to the induction coil 15A, which is a plasma generation unit, before and after the gas supply, an electric field is generated by electromagnetic induction. Using this electric field as energy, the supplied gas is turned into plasma, whereby doping is performed.

図３は、本発明の更に他の実施形態に係る基板処理装置であるＥＣＲ方式プラズマ処理装置を示している。本実施形態にかかる構成の詳細な説明は、前記実施形態と同様の機能を有する構成要件に同一符号を付して省略する。また、ガス供給部についても図示を省略している。本実施形態に係るＥＣＲ方式プラズマ処理装置１０Ｂは、マイクロ波を供給してプラズマを生成するプラズマ生成部としてのマイクロ波導入管ｌ７Ｂを備えている。本実施形態においても、Ｂ２Ｈ６ガス、Ｈ２ガス、及びＨｅガスの混合ガスをガス供給管２３２から、ガス導入口２３４を経由して処理容器２０３へ供給する。また、ガス供給と前後して、プラズマ生成部であるマイクロ波導入管１７Ｂへマイクロ波１８Ｂを導入し、その後、マイクロ波１８Ｂを処理室２０１へ放射させる。供給されたガスは、このマイクロ波１８Ｂによりプラズマ化され、これによりドーピングが行われる。 FIG. 3 shows an ECR plasma processing apparatus which is a substrate processing apparatus according to still another embodiment of the present invention. In the detailed description of the configuration according to the present embodiment, constituent elements having the same functions as those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals and omitted. Also, the gas supply unit is not shown. The ECR plasma processing apparatus 10B according to the present embodiment includes a microwave introduction tube 17B as a plasma generation unit that generates plasma by supplying microwaves. Also in the present embodiment, a mixed gas of B 2 H 6 gas, H 2 gas, and He gas is supplied from the gas supply pipe 232 to the processing container 203 via the gas inlet 234. Further, before and after the gas supply, the microwave 18B is introduced into the microwave introduction tube 17B which is a plasma generation unit, and then the microwave 18B is radiated into the processing chamber 201. The supplied gas is turned into plasma by the microwave 18B, thereby doping is performed.

以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、本発明は前記した実施形態に限定されることなく、適宜変更して実施することが可能である。例えば、基板へのボロンのプラズマドーピング及び基板表面へのアモルファス層の形成を室温にて行い、その後、別工程にてアニール処理を行う場合であっても、本発明は好適に適用可能である。   As mentioned above, although several embodiment of this invention was described, this invention is not limited to above-described embodiment, It can change suitably and can implement. For example, the present invention can be suitably applied even when boron plasma doping on the substrate and formation of an amorphous layer on the substrate surface are performed at room temperature and then annealing is performed in a separate step.

＜本発明の好ましい態様＞
以下に、本発明の好ましい態様を付記する。 <Preferred embodiment of the present invention>
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be additionally described.

本発明の一態様は、処理室内に基板を搬入して前記処理室内に設けられた基板載置部上に前記基板を載置する基板搬入工程と、ボロン含有ガス及び水素含有ガスをガス供給部により前記処理室内に供給し、前記処理室内の雰囲気を前記ボロン含有ガス及び前記水素含有ガスの混合雰囲気とするガス供給工程と、前記処理室内に供給された前記ボロン含有ガス及び前記水素含有ガスをプラズマ生成部によりプラズマ状態とし、プラズマ状態となった前記ボロン含有ガス及び前記水素含有ガスを前記基板表面に供給して前記基板中にボロンを注入するプラズマドーピング工程と、を有する半導体装置の製造方法である。   One embodiment of the present invention includes a substrate carry-in step of loading a substrate into a processing chamber and placing the substrate on a substrate mounting portion provided in the processing chamber, and a gas supply unit that supplies boron-containing gas and hydrogen-containing gas. A gas supply step of supplying the processing chamber with an atmosphere in the processing chamber to mix the boron-containing gas and the hydrogen-containing gas, and the boron-containing gas and the hydrogen-containing gas supplied into the processing chamber. A plasma doping step of bringing the boron-containing gas and the hydrogen-containing gas in the plasma state into a plasma state by a plasma generation unit and supplying boron into the substrate by injecting the boron-containing gas into the substrate surface. It is.

好ましくは、前記ガス供給工程では、ボロン含有ガス、水素含有ガス、及びヘリウム含有ガスを前記ガス供給部により前記処理室内に供給し、前記処理室内の雰囲気をボロン含有ガス、水素含有ガス、及びヘリウム含有ガスの混合雰囲気とする。   Preferably, in the gas supply step, a boron-containing gas, a hydrogen-containing gas, and a helium-containing gas are supplied into the processing chamber by the gas supply unit, and an atmosphere in the processing chamber is set to be boron-containing gas, hydrogen-containing gas, and helium. A mixed gas atmosphere is used.

また好ましくは、ボロン含有ガスはＢ２Ｈ６ガス、水素含有ガスはＨ２ガス、ヘリウム含有ガスはＨｅガスであり、Ｂ２Ｈ６ガス、Ｈ２ガス、及びＨｅガスの混合ガス中におけるＢ２Ｈ６ガスの濃度を例えば０．３〜５％の範囲内とし、該混合ガス中におけるＨｅガスの濃度を例えば０〜７０％の範囲内とする。 Preferably, the boron-containing gas is B 2 H 6 gas, the hydrogen-containing gas is H 2 gas, and the helium-containing gas is He gas, and B in a mixed gas of B 2 H 6 gas, H 2 gas, and He gas is used. The concentration of 2 H 6 gas is set within a range of 0.3 to 5%, for example, and the concentration of He gas in the mixed gas is set within a range of 0 to 70%, for example.

また好ましくは、前記ガス供給工程及び前記プラズマドーピング工程における前記処理室内の圧力を１Ｐａ〜１３０Ｐａの範囲内とする。   Preferably, the pressure in the processing chamber in the gas supply step and the plasma doping step is in a range of 1 Pa to 130 Pa.

また好ましくは、前記プラズマドーピング工程における前記プラズマ生成部が供給する電力を３００Ｗ〜２０００Ｗの範囲内とする。   Preferably, the power supplied by the plasma generation unit in the plasma doping step is within a range of 300W to 2000W.

また好ましくは、ボロン注入後の前記基板を加熱し、前記基板中に注入されたボロンを電気的に活性化させると共に、前記基板表面に形成されたアモルファス層を再び結晶化さ
せるアニール工程を有する。 Preferably, the method further includes an annealing step of heating the substrate after boron implantation to electrically activate the boron implanted into the substrate and recrystallize the amorphous layer formed on the substrate surface.

また、本発明の他の態様は、
基板を収容する処理室と、
前記処理室内で前記基板を支持する基板載置部と、
ボロン含有ガス、水素含有ガス、及びヘリウム含有ガスを前記処理室内に供給するガス供給部と、
前記処理室内に収容された前記基板を加熱する加熱手段と、
前記処理室内を排気する排気部と、
前記処理室内に供給された前記ボロン含有ガス、前記水素含有ガス、及び前記ヘリウム含有ガスをプラズマ化するプラズマ生成部と、
少なくとも前記ガス供給部、前記加熱手段、前記排気部、前記プラズマ生成部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記ガス供給部により、前記ボロン含有ガス、前記水素含有ガス、及び前記ヘリウム含有ガスを前記基板が収容された前記処理室内に供給し、前記処理室内の雰囲気を前記ボロン含有ガス及び前記水素含有ガスの混合雰囲気とし、
前記プラズマ生成部により、前記処理室内に供給された前記ボロン含有ガス及び前記水素含有ガスをププラズマ状態とし、プラズマ状態となった前記ボロン含有ガス及び前記水素含有ガスを前記基板表面に供給して前記基板中にボロンを注入する
半導体装置の製造装置が提供される。 Another aspect of the present invention is as follows:
A processing chamber for accommodating the substrate;
A substrate platform for supporting the substrate in the processing chamber;
A gas supply unit for supplying a boron-containing gas, a hydrogen-containing gas, and a helium-containing gas into the processing chamber;
Heating means for heating the substrate accommodated in the processing chamber;
An exhaust section for exhausting the processing chamber;
A plasma generation unit that converts the boron-containing gas, the hydrogen-containing gas, and the helium-containing gas supplied into the processing chamber into plasma;
A control unit for controlling at least the gas supply unit, the heating unit, the exhaust unit, and the plasma generation unit,
The controller is
The gas supply unit supplies the boron-containing gas, the hydrogen-containing gas, and the helium-containing gas into the processing chamber in which the substrate is accommodated, and the atmosphere in the processing chamber is set to the boron-containing gas and the hydrogen-containing gas. With a mixed atmosphere
The plasma generation unit supplies the boron-containing gas and the hydrogen-containing gas supplied into the processing chamber to a plasma state, and supplies the boron-containing gas and the hydrogen-containing gas in a plasma state to the substrate surface. A semiconductor device manufacturing apparatus for injecting boron into a substrate is provided.

１００ ウエハ（基板）
２０１ 処理室
２１７ サセプタ（基板載置部） 100 wafer (substrate)
201 processing chamber 217 susceptor (substrate placement unit)

Claims (2)

処理室内に基板を搬入して前記処理室内に設けられた基板載置部上に前記基板を載置する基板搬入工程と、
ボロン含有ガス及び水素含有ガスをガス供給部により前記処理室内に供給し、前記処理室内の雰囲気を前記ボロン含有ガス及び前記水素含有ガスの混合雰囲気とするガス供給工程と、
前記処理室内に供給された前記ボロン含有ガス及び前記水素含有ガスをプラズマ生成部によりプラズマ状態とし、プラズマ状態となった前記ボロン含有ガス及び前記水素含有ガスを前記基板表面に供給して前記基板中にボロンを注入するプラズマドーピング工程と、を有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 A substrate carrying-in step of loading the substrate into the processing chamber and placing the substrate on a substrate mounting portion provided in the processing chamber;
A gas supply step of supplying a boron-containing gas and a hydrogen-containing gas into the processing chamber by a gas supply unit, and setting an atmosphere in the processing chamber to a mixed atmosphere of the boron-containing gas and the hydrogen-containing gas;
The boron-containing gas and the hydrogen-containing gas supplied into the processing chamber are put into a plasma state by a plasma generation unit, and the boron-containing gas and the hydrogen-containing gas that are in a plasma state are supplied to the substrate surface to be in the substrate. And a plasma doping step of injecting boron into the semiconductor device. 前記ガス供給工程では、ボロン含有ガス、水素含有ガス、及びヘリウム含有ガスを前記ガス供給部により前記処理室内に供給し、前記処理室内の雰囲気をボロン含有ガス、水素含有ガス、及びヘリウム含有ガスの混合雰囲気とする
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。 In the gas supply step, a boron-containing gas, a hydrogen-containing gas, and a helium-containing gas are supplied into the processing chamber by the gas supply unit, and the atmosphere in the processing chamber is made up of a boron-containing gas, a hydrogen-containing gas, and a helium-containing gas. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a mixed atmosphere is used.
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