JPH01101625A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、不純物を拡散させる（レーザードーピング）
工程の直前に、表面に低エネルギー密度のレーザー光を
照射することにより再現性よく不純物拡散を行うことが
可能な、半導体装置の製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

半導体装置の製造工程において、最も重要なプロセスは
、半導体結晶中へ不純物を拡散すること（ドーピング）
である。

近年、半導体装置の高集積化に伴なって、半導体装置内
の素子がより微細化されてきている。

このような微細化が進むにつれ、ソース、ドレイン部分
のドーピング深さをより浅く、かつ、濃度を、より大き
くする必要が生じた。そのため、この条件で拡散できる
レーザードーピングが開発されてきている。

半導体結晶、例えばシリコンウェハにドーピングを行う
前に、通常はシリコンウェハに酸化膜を形成し、ドーピ
ング領域の酸化膜をエツチングする。

その後、過硫酸でレジスト及び有機物を除去し、次に極
く薄く希釈したふり酸で洗浄し、更に多量の純水で洗浄
し、リンサードライヤー等で乾燥することにより表面を
清浄化していた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

レーザードーピングにおいては、ドーピングされる半導
体結晶の表面清浄度に対する要求は以下に述べる理由で
、通常のドーピング工程よりも厳しい。

第一に、拡散源以外の不純物が存在している状態でレー
ザードーピングを行うとその不必要な不純物まで同時に
拡散されてしまう。

第二に、レーザードーピングを行う前に半導体結晶の表
面に拡散源を吸着させるが同表面に拡散源以外の不純物
や自然酸化膜等が存在すると拡散源の均一な吸着が妨げ
られるため再現性よくレーザードーピングを行うことが
できない。

しかし、上記のような溶液洗浄方法だけでは除去しきれ
ない残留不純物が存在したり、また洗浄後、拡散室へ搬
入するまでのハンドリングでの汚染、空気中にさらされ
るための汚染、そして拡散室へ搬入後、拡散室内の空気
、試料台等からの汚染がある。

さらに、洗浄後、レーザードーピングを行うまでの時間
に、ウェハ上に自然酸化膜が形成されてしまうという問
題があった。

〔発明の目的 本発明は上記の事情に鑑みなされたものであって、その
目的とするところは不純物拡散工程の直前に拡散領域の
表面を清浄化し拡散を均一に再現性よく行うことが可能
な半導体の製造方法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段及び作用〕上記の目的を
達成するために本発明は、レーザー光を照射することに
より半導体結晶の所望領域に不純物を拡散させる工程を
含む半導体装置の製造方法において、前記工程の直前に
前記半導体結晶の不純物拡散領域の表面を低エネルギー
密度のレーザー光で照射するようにした。

〔実　施　例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図にレーザードーピング装置の構成説明図を示す。

同図中１はレーザーシステム１１．２は光学系、３は拡
散室、４はガス系、５は真空ポンプである。

前記レーザーシステム１は電源８とレーザ発振器９とか
ら成り、光学系２はミラー１０とレンズ１１とを備えて
いる。

また、前記拡散室３は、ＸＹステージ１２を備えており
、このＸＹステージ１２上には真空槽７が設けてあり、
この真空槽７内には試料台６が設けである。前記ガス系
４はＮ２ボンベ１３、ＨＣｇボンベ１４、　Ｂ２Ｈ６ボ
ンベ１５及びガスパネル１６を備えている。

前記ＨＣｆｉボンベ１４及び　Ｂ２Ｈ６ボンベ１５は配
管１７，１８、ガスパネル１６及び配管１９゜２０を介
して前記真空槽７に接続しである。また真空槽７は配管
２１を介して真空ポンプ５に接続しており、またＮ２ボ
ンベ１３は配管２２を介して真空ポンプ５に接続しであ
る。

また前記レーザーシステム１のレーザー発振器９にはエ
キシマレーザ−発振器、紫外域パルスレーザ−発振器が
用いられる。

次に、上記したレーザードーピング装置を用いての半導
体装置の製造方法を説明する。

第２図に示す酸化シリコン膜１０１をパタニングしたシ
リコンウェハ１００を、溶液洗浄後、真空槽７内の試料
台６上にセットし、真空ポンプ５により真空槽７内の空
気を排気する。

次に第３図に示すように清浄効果のあるガス、例えばＨ
ＣｆＩガスをＨＣ，りボンベ１４より真空槽７内に導入
し、ＭＣＩガス雰囲気にする。そしてレーザー発振器９
より発振するレーザー光８を光学系２を経て不純物拡散
領域１０２に照射する。

この場合ＸＹステージ１２を操作する。

上記したレーザー光８による不純物拡散領域１０２の照
射によりシリコンウェハ１００の表面は加熱されてＨＣ
Ωガスと反応し、ＳＩＣ１２ガスとなり、極く薄くエツ
チングされる。

同時に、表面に付着していた不純物、自然酸化シリコン
膜１０３等も除去され　Ｓ　ｉ　Ｃ（１２ガスと共に排
気され清浄度は極めて向上する。

続いて第４図に示すように　Ｂ２Ｈ６ガスを真空槽７内
に導入し、シリコンウェハ１００の表面に　Ｂ２Ｈ，ガ
スの吸着層１０４を形成した後、真空ポンプ５で充分に
排気する。

そして第５図に示すようにＸＹテーブル１２を操作しな
がら、不純物拡散領域１０２に、レーザー光８を、１パ
ルスあるいは多数パルス照射すると、表面が加熱されて
ホウ素Ｂの拡散がおこり、深さ約０．０１〜１μｍ位ま
で達して高濃度で浅い拡散層１０５が形成される。

なお、上記した実施例においては、清浄効果のあるガス
に　ＨＣΩガスを用いたが、これに限るものではなく、
Ｈ２，０２，０３、ＣＲ２等でもよい。またレーザード
ーピングを行う際、ガス導入後排気したが、これは一定
流量導入しながら一定流；排気し、内部を一定圧に保っ
てもよいし、あるいは導入後封じ込めてもよい。

〔発明の効果〕

以上詳述したように本発明に係る半導体装置の製造方法
は、レーザー光を照射することにより半導体結晶の所望
領域に不純物を拡散させる工程を含む半導体装置の製造
方法において、前記工程の直前に前記半導体結晶の不純
物拡散領域の表面を低エネルギー密度のレーザー光で照
射するようにしたことを特徴とするものである。

したがって、不純物拡散工程の直前に表面の清浄を行う
ことになって拡散源以外の不必要な不純物の拡散を防止
しまた拡散の濃度、深さを均一に再現性良くすることが
可能になる。

このために半導体装置の品質及び歩留り向上を図ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はレーザードーピング装置の構成説明図、第２図
乃至第５図は本発明方法における製造工程の説明図であ
る。 １はレーザーシステム、２は光学系、３は拡散室、４は
ガス系、５は真空ポンプ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザー光を照射することにより半導体結晶の所
   望領域に不純物を拡散させる工程を含む半導体装置の製
   造方法において、前記工程の直前に前記半導体結晶の不
   純物拡散領域の表面を低エネルギー密度のレーザー光で
   照射するようにしたことを特徴とする半導体装置の製造
   方法。
2. （２）レーザー光を照射し不純物を拡散する工程を、不
   純物ガス導入後真空中で行う、あるいは前記ガス導入後
   封じ込めて一定圧の下で行う、あるいは前記ガスを一定
   流量導入し同時に一定流量排気することにより内部を一
   定ガス圧に保ちつつ行うようにしたことを特徴とする特
   許請求の範囲記載（１）の半導体装置の製造方法。
3. （３）低エネルギー密度のレーザー光で照射する工程を
   、真空中あるいは塩素ガスまたは塩化水素ガス雰囲気中
   あるいは表面清浄効果のあるガス雰囲気中で行うように
   したことを特徴とする特許請求の範囲記載（１）の半導
   体装置の製造方法。