【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、半導体装置の製造プロセスにおける不純物
のプラズマドーピング方法に関するものである。
従来の技術
近年、半導体装置の製造プロセスにおいて、Si基板へ
の不純物ドーピングに関しては、イオン注入法が一般に
用いられている。これはイオンを加速して被処理物に衝
突させ、被処理物表面付近に浸入させることにより、被
処理物の物性を制御するものである。
しかしながらイオン注入法では、イオンの被処理物へ
の入射が垂直であるため、被処理物の表面形状が垂直に
近いものでは、その側面への注入は、被処理物に角度を
持たせて行なっているため、非常に作業能率が悪く、か
つ形状によってはイオンの浸入が不可能な場合も発生す
る。
このため最近では、高周波放電を利用した不純物ドー
ピング方法（特開昭56−138921号公報参照）が用いられ
ているが、高周波放電では被処理物表面のイオン電流が
測定出来ないため、不純物の濃度を正確に測定すること
が出来ないという問題点を有していた。
本発明は上記問題点に鑑み、被処理物がいかなる形状
の場合でも不純物のドーピングが可能であり、その不純
物濃度を正確に制御出来るプラズマドーピング方法を提
供するものである。
問題点を解決するための手段
上記問題点を解決するために本発明のプラズマドーピ
ング方法は、真空チャンバー内に被処理物を配置し、不
純物を含むガスを導入し、高周波放電を利用するプラズ
マドーピング方法において、不純物濃度を放電中の高周
波電流を測定することにより制御するものである。
作用
本発明は上記した方法により、いままで測定出来なか
った高周波放電中の被処理物への不純物濃度の測定を、
前記不純物濃度と比例関係にある高周波電流の電流値を
監視することで、正確に行なうものである。
実施例
以下本発明の実施例のプラズマドーピング方法につい
て、図面を参照しながら説明する。第１図は本発明の一
実施例におけるプラズマドーピング方法に使用した装置
を示すものである。１は真空チャンバー、２は上部電
極、３は下部電極、４は被処理物のSi基板である。不純
物を含むガスはガス導入口５より導入し、13.56MHzの高
周波電源８を用いて、真空チャンバー１内で放電を起こ
し、放電時の高周波電流を、高周波変流器７を介して電
流計９で測定するものである。なお６はガス排気口であ
る。
以上のように構成されたプラズマドーピング装置につ
いて、以下その動作を説明する。
真空チャンバー１内に不純物を含むガスとしてB6H
6（He希釈95％）を85ccm導入し、圧力を１×10-3Torrと
した。次に高周波電源８より高周波を下部電極に印加
し、高周波電流を5A,10A,15Aとなるように高周波電力を
変化させ、それぞれ100秒間放電させた。第２図に放電
後のSi基板表面付近のボロン原子のSIMS分析結果を示
す。表面付近のボロンの濃度は高周波電流が5Aの時、1.
5×1021,10Aの時3.0×1021,15Aの時4.5×1021と比例関
係にあることがわかった。また同様の条件下で高周波電
流5A,300秒のものと、高周波電流15A,100秒のもので
は、不純物濃度が4.4×1021と4.5×1021であり、ほぼ同
一濃度であることがわかった。また同様の条件下で開口
幅0.5μｍ、深さ５μｍのSiの深溝に高周波電流15Å、1
00秒のプラズマドーピングを行ない、900℃30分の熱処
理後、表面にプラズマCVD法で500ÅのSiO2膜を堆積さ
せ、その後、HF＋HNO3＋H2O液を使用し、ドーピングさ
れた部分をウエットエッチし、断面をSEM観察したとこ
ろ、ドーピングされた部分は溝にそって均一であること
がわかった。
以上のように本実施例によれば、高周波放電を利用す
るプラズマドーピングでは、高周波電流はドーピングさ
れたボロン濃度と比例関係にあることがわかった。よっ
て不純物の濃度を正確に制御することが出来る。
なお実施例においては高周波放電としたが、高周波放
電とECR（電子サイクロトロン共鳴）放電を組み合わせ
ても同様の結果が与えられた。
発明の効果
以上のように本発明は、真空チャンバー内に被処理物
に配置し、不純物を含むガスを導入し、高周波放電を利
用するプラズマドーピング方法において、放電中の高周
波電流を測定することで、不純物の被処理物のドーピン
グの濃度を正確に制御することが出来るため、用途に応
じたドーピングが極めて簡単に行なえる。またプラズマ
を使用するため、イオン注入法では不可能であった部分
へのドーピングも可能となる。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for plasma doping of impurities in a semiconductor device manufacturing process. 2. Description of the Related Art In recent years, in a semiconductor device manufacturing process, an ion implantation method is generally used for doping an impurity into a Si substrate. This is to control the physical properties of the object by accelerating the ions and causing them to collide with the object to be processed and penetrate near the surface of the object. However, in the ion implantation method, ions are vertically incident on the object to be processed. Therefore, if the surface shape of the object to be processed is almost vertical, the implantation into the side surface is performed with an angle to the object to be processed. Therefore, the work efficiency is extremely low, and depending on the shape, there may be a case where the penetration of ions is impossible. For this reason, an impurity doping method using a high-frequency discharge has recently been used (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-138921). However, the ion current on the surface of the object to be processed cannot be measured by the high-frequency discharge. Has not been able to be measured accurately. The present invention has been made in view of the above problems, and provides a plasma doping method capable of doping impurities with any shape of an object to be processed and capable of accurately controlling the impurity concentration. Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the plasma doping method of the present invention is to dispose an object to be processed in a vacuum chamber, introduce a gas containing impurities, and perform plasma doping using a high-frequency discharge. In the method, the impurity concentration is controlled by measuring a high-frequency current during discharge. Function The present invention uses the above-described method to measure the impurity concentration in the object to be processed during high-frequency discharge, which could not be measured until now.
By monitoring the current value of the high-frequency current proportional to the impurity concentration, accurate measurement is performed. Embodiment Hereinafter, a plasma doping method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an apparatus used in a plasma doping method according to one embodiment of the present invention. 1 is a vacuum chamber, 2 is an upper electrode, 3 is a lower electrode, and 4 is a Si substrate to be processed. The gas containing impurities is introduced from the gas inlet 5, causes a discharge in the vacuum chamber 1 by using the 13.56 MHz high frequency power supply 8, and outputs the high frequency current at the time of the discharge through the high frequency current transformer 7 to the ammeter 9. Is to be measured. Reference numeral 6 denotes a gas exhaust port. The operation of the plasma doping apparatus configured as described above will be described below. B 6 H as a gas containing impurities in the vacuum chamber 1
6 (95% He dilution) was introduced at 85 ccm, and the pressure was adjusted to 1 × 10 −3 Torr. Next, a high frequency was applied to the lower electrode from the high frequency power supply 8 and the high frequency power was changed so that the high frequency current became 5 A, 10 A, and 15 A, and each was discharged for 100 seconds. FIG. 2 shows the results of SIMS analysis of boron atoms near the surface of the Si substrate after discharge. When the high-frequency current is 5 A, the boron concentration near the surface is 1.
5 × 10 21, 10A when 3.0 × 10 21, 15A was found that when 4.5 × 10 21 a proportional relationship. Under the same conditions, when the high-frequency current was 5 A and 300 seconds, and when the high-frequency current was 15 A and 100 seconds, the impurity concentrations were 4.4 × 10 21 and 4.5 × 10 21 , which were almost the same. . Under the same conditions, a high frequency current of 15 °, 1 μm was applied to a deep groove of Si having an opening width of 0.5 μm and a depth of 5 μm.
Perform plasma doping for 00 seconds, heat treatment at 900 ° C for 30 minutes, deposit a 500Å SiO 2 film on the surface by plasma CVD, and then use HF + HNO 3 + H 2 O solution to wet-etch the doped part. Then, SEM observation of the cross section revealed that the doped portion was uniform along the groove. As described above, according to the present embodiment, it was found that, in the plasma doping using the high-frequency discharge, the high-frequency current was proportional to the concentration of the doped boron. Therefore, the concentration of the impurity can be accurately controlled. Although high-frequency discharge was used in the examples, a similar result was obtained by combining high-frequency discharge and ECR (Electron Cyclotron Resonance) discharge. Advantageous Effects of the Invention As described above, the present invention provides a method of arranging an object to be processed in a vacuum chamber, introducing a gas containing impurities, and measuring a high-frequency current during discharge in a plasma doping method using high-frequency discharge. Since the concentration of the doping of the impurity to be processed can be accurately controlled, the doping according to the application can be performed extremely easily. In addition, since plasma is used, it is possible to dope portions that cannot be obtained by ion implantation.
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例に使用したプラズマドーピン
グ装置の概略断面図、第２図は本発明の実施例における
SIMS分析結果を示すグラフである。
１……真空チャンバー、２……上部電極、３……下部電
極、５……ガス導入口、６……ガス排気口、７……高周
変流器、８……高周波電源、９……電流計。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic sectional view of a plasma doping apparatus used in one embodiment of the present invention, and FIG.
5 is a graph showing a SIMS analysis result. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vacuum chamber, 2 ... Upper electrode, 3 ... Lower electrode, 5 ... Gas inlet, 6 ... Gas exhaust port, 7 ... High frequency current transformer, 8 ... High frequency power supply, 9 ... Ammeter.
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フロントページの続き
(72)発明者 久保田 正文
門真市大字門真1006番地 松下電器産業
株式会社内
(72)発明者 丹野 益男
門真市大字門真1006番地 松下電器産業
株式会社内
(56)参考文献 特開 昭56−138921（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−136224（ＪＰ，Ａ)
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Continuation of front page
(72) Inventor Masafumi Kubota
1006 Kadoma Kadoma Matsushita Electric Industrial
Inside the corporation
(72) Inventor Masuo Tanno
1006 Kadoma Kadoma Matsushita Electric Industrial
Inside the corporation
(56) References JP-A-56-138921 (JP, A)
JP-A-61-136224 (JP, A)