JPH01103832A - プラズマドーピング方法 - Google Patents
プラズマドーピング方法Info
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- JPH01103832A JPH01103832A JP26140187A JP26140187A JPH01103832A JP H01103832 A JPH01103832 A JP H01103832A JP 26140187 A JP26140187 A JP 26140187A JP 26140187 A JP26140187 A JP 26140187A JP H01103832 A JPH01103832 A JP H01103832A
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Links
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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。
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、不純物を含む雰囲気内にプラズマを発生させ
て４００℃以下に保持された半導体基体へ不純物を導入
するプラズマドーピング方法に関する。
て４００℃以下に保持された半導体基体へ不純物を導入
するプラズマドーピング方法に関する。
半導体基体に不純物を導入して基体と同一または異なる
導電型の半導体領域を形成するための方法として従来行
われていた、熱拡散法の不純物濃度の均一性に問題があ
ることあるいは製造工程が複雑で工程時間が長いことな
どの欠点、イオン注入法の基体に表面欠陥を与えること
、装置が高価であることあるいは後工程として高温熱処
理が必要であることなどの欠点を解消して、直流プラズ
マ放電を用いて不純物を導入する方法が、本件出願人ら
の出願に係る特開昭５９−２１８７２７号公報により公
知である。さらに、プラズマ発生の雰囲気として水素に
代わってヘリウムガスをキャリアガスに用いることに半
導体基体に導入される不純物中の活性化不純物濃度を高
めるプラズマドーピング方法も、本件出願人により特願
昭６２−２０２２２２号により出願されている。このよ
うなプラズマドーピング方法の特長は、不純物のドーピ
ングが２００℃以下の低温でも可能なことで、しかもそ
の装置は極めて単純な構造である。また、ドーピング時
のエネルギも小さいため半導体基体表面の結晶欠陥の発
生も少ない、さらに、この方法は、イオン注入法と異な
り、半導体基体表面でドーピングした不純物の濃度は最
も高く、深さ方向に不純物の減少するプロフィルを示し
、その深さも約０．１−と極めて浅い、そのため、浅い
接合や浅いオーミックコンタクト層の形成に適している
。深い接合も適切な熱処理条件によって得られる。
導電型の半導体領域を形成するための方法として従来行
われていた、熱拡散法の不純物濃度の均一性に問題があ
ることあるいは製造工程が複雑で工程時間が長いことな
どの欠点、イオン注入法の基体に表面欠陥を与えること
、装置が高価であることあるいは後工程として高温熱処
理が必要であることなどの欠点を解消して、直流プラズ
マ放電を用いて不純物を導入する方法が、本件出願人ら
の出願に係る特開昭５９−２１８７２７号公報により公
知である。さらに、プラズマ発生の雰囲気として水素に
代わってヘリウムガスをキャリアガスに用いることに半
導体基体に導入される不純物中の活性化不純物濃度を高
めるプラズマドーピング方法も、本件出願人により特願
昭６２−２０２２２２号により出願されている。このよ
うなプラズマドーピング方法の特長は、不純物のドーピ
ングが２００℃以下の低温でも可能なことで、しかもそ
の装置は極めて単純な構造である。また、ドーピング時
のエネルギも小さいため半導体基体表面の結晶欠陥の発
生も少ない、さらに、この方法は、イオン注入法と異な
り、半導体基体表面でドーピングした不純物の濃度は最
も高く、深さ方向に不純物の減少するプロフィルを示し
、その深さも約０．１−と極めて浅い、そのため、浅い
接合や浅いオーミックコンタクト層の形成に適している
。深い接合も適切な熱処理条件によって得られる。
ところが、このプラズマドーピング法では、これまで、
表面濃度として約１０１原子／−の高濃度のドーピング
層が必ず得られ、それ以下の表面濃度に制御することが
できないという欠点があった。
表面濃度として約１０１原子／−の高濃度のドーピング
層が必ず得られ、それ以下の表面濃度に制御することが
できないという欠点があった。
具体的な試みとして、グロー放電時のパワーを変化させ
た場合、およびグロー放電時間を制御可能な最小時間で
ある１分まで変化させた場合でも、半導体基体表面での
不純物濃度は、１０２！原子／−未満に減少させること
は困難であった。
た場合、およびグロー放電時間を制御可能な最小時間で
ある１分まで変化させた場合でも、半導体基体表面での
不純物濃度は、１０２！原子／−未満に減少させること
は困難であった。
本発明の目的は、上記の問題を解決して半導体基体表面
の不純物濃度を１０！！原子／−より低く制御すること
ができるプラズマドーピング方法を提供することにある
。
の不純物濃度を１０！！原子／−より低く制御すること
ができるプラズマドーピング方法を提供することにある
。
上記の目的を達成するために、本発明は、所定の不純物
を含む雰囲気を有する真空容器内に４００℃以下の所定
の温度に保持された半導体基体を置き、前記容器内にグ
ロー放電を発生させるプラズマドーピング方法において
、雰囲気中の不純物濃度を半導体基体表面での所期の不
純物濃度に対応して調整するものとする。
を含む雰囲気を有する真空容器内に４００℃以下の所定
の温度に保持された半導体基体を置き、前記容器内にグ
ロー放電を発生させるプラズマドーピング方法において
、雰囲気中の不純物濃度を半導体基体表面での所期の不
純物濃度に対応して調整するものとする。
水素またはヘリウムなどのキャリアガスにより、ジボラ
ンあるいはフォスフインなどの不純物ガスを希釈して不
純物濃度を薄くすれば、半導体基体表面のドーピングさ
れた不純物濃度も低下するので、任意の濃度の不純物ド
ーピング層を形成することができる。
ンあるいはフォスフインなどの不純物ガスを希釈して不
純物濃度を薄くすれば、半導体基体表面のドーピングさ
れた不純物濃度も低下するので、任意の濃度の不純物ド
ーピング層を形成することができる。
第２図は、本発明の実施例に用いた装置の概要を示し、
前述の既特許出願に添付された図面に示された装置とほ
ぼ同様であり、真空容器ｌ、電極２１．２２ 、半導体
基体３、真空排気系４、半導体領域を形成するための不
純物を含むガスボンベ５１およびキャリアガスボンベ５
２、それらのボンベからのガスの圧力と流量を調整する
ためのマスフローなどの調整回路６、グロー放電用電源
７、電極加熱用電源８、グロー放電時の圧力を調整する
ための真空バルブ９および真空計１０から構成されてい
る。
前述の既特許出願に添付された図面に示された装置とほ
ぼ同様であり、真空容器ｌ、電極２１．２２ 、半導体
基体３、真空排気系４、半導体領域を形成するための不
純物を含むガスボンベ５１およびキャリアガスボンベ５
２、それらのボンベからのガスの圧力と流量を調整する
ためのマスフローなどの調整回路６、グロー放電用電源
７、電極加熱用電源８、グロー放電時の圧力を調整する
ための真空バルブ９および真空計１０から構成されてい
る。
この装置を用いて半導体基体３に不純物層を形成する具
体的手順は、次の通りである。まず、調整回路６を用い
てドーピング不純物を含むガスボンベ５１からの不純物
ガスをキャリアガスボンベ５２からのキャリアガスによ
り任意の濃度に希釈し、真空容器１内に導入し、電源７
によって対向する電極２１．２２間に電圧を印加し、グ
ロー放電を発生させることにより、電極２１上に配置し
た半導体基体３に不純物を含む半導体領域を形成する。
体的手順は、次の通りである。まず、調整回路６を用い
てドーピング不純物を含むガスボンベ５１からの不純物
ガスをキャリアガスボンベ５２からのキャリアガスによ
り任意の濃度に希釈し、真空容器１内に導入し、電源７
によって対向する電極２１．２２間に電圧を印加し、グ
ロー放電を発生させることにより、電極２１上に配置し
た半導体基体３に不純物を含む半導体領域を形成する。
第１図は、本発明の一実施例を示すもので、不純物ガス
としてジボラン（ｇｇｎａ）を、キャリアガスとしてヘ
リウム（Ｈｅ）を用い、グロー放電によりシリコン単結
晶基体にほう素原子を導入した場合で・ある０図中に記
入されたように、不純物ガスの希釈率（ＢＪｈ／Ｈｅ）
は、１１０００ｐｐ、 １１００ｐｐ、 １０ｐｐ讃お
よびＩｐＩ）■で線１１．１２，１３．１４がそれぞれ
の場合を比較して示している０図において、横軸は半導
体基体表面から深さ方向への距離、縦軸は対数目盛での
ほう素濃度で、前述の公開公報に記載の場合と同様にＩ
ＭＡを用いて測定を行ったものである。
としてジボラン（ｇｇｎａ）を、キャリアガスとしてヘ
リウム（Ｈｅ）を用い、グロー放電によりシリコン単結
晶基体にほう素原子を導入した場合で・ある０図中に記
入されたように、不純物ガスの希釈率（ＢＪｈ／Ｈｅ）
は、１１０００ｐｐ、 １１００ｐｐ、 １０ｐｐ讃お
よびＩｐＩ）■で線１１．１２，１３．１４がそれぞれ
の場合を比較して示している０図において、横軸は半導
体基体表面から深さ方向への距離、縦軸は対数目盛での
ほう素濃度で、前述の公開公報に記載の場合と同様にＩ
ＭＡを用いて測定を行ったものである。
第１図で明らかなように、不純物ガスの希釈率にほぼ比
例して半導体基体表面でのほう素濃度は約１６ｇｇ原子
／ｄから約１０１原子／ｄの範囲で低下している。なお
、この実施例の諸条件を下記に示す。
例して半導体基体表面でのほう素濃度は約１６ｇｇ原子
／ｄから約１０１原子／ｄの範囲で低下している。なお
、この実施例の諸条件を下記に示す。
半導体基体：単結晶シリコン、ｎ型。
比抵抗 約１００Ω国。
鏡面仕上げ
基体温度：２００℃
キャリアガス：Ｈｅ
ドーピング不純物ガスｊ ＢｔＨ。
グロー放電時の圧カニ４Ｔｏｒｒ
放電型カニ ＤＣ９００Ｖ、 ２ｍＡ／ａＪ電極間距
離：５０ｆｉ 放電時間：６０秒 第３図は、本発明の別の実施例を示し、図中に記入した
ようにボンベ５１の不純物ガスとしてフォスフィン（Ｐ
Ｈｓ）を用い、キャリアガスＨｅによる希釈率を１００
０ｐｐ閣、 １１００ｐｐ＋、 １０ｐｐ園およびｌｐ
ｐ閣にした場合を線３１．３２，３３．３４が比較して
示している。
離：５０ｆｉ 放電時間：６０秒 第３図は、本発明の別の実施例を示し、図中に記入した
ようにボンベ５１の不純物ガスとしてフォスフィン（Ｐ
Ｈｓ）を用い、キャリアガスＨｅによる希釈率を１００
０ｐｐ閣、 １１００ｐｐ＋、 １０ｐｐ園およびｌｐ
ｐ閣にした場合を線３１．３２，３３．３４が比較して
示している。
他の諸条件は第１図の場合と同様で、不純物ガスの希釈
率に応じてりん表面濃度は１０２′原子／ｄ以上から１
Ｑ１９原子／ｄ未満の範囲に低下している。
率に応じてりん表面濃度は１０２′原子／ｄ以上から１
Ｑ１９原子／ｄ未満の範囲に低下している。
以上の実施例ではキャリアガスとしてヘリウムを用いた
が水素など他のガスを用いた場合、またドーピング不純
物ガスとして他のガスを用いた場合も同様の効果が得ら
れる。
が水素など他のガスを用いた場合、またドーピング不純
物ガスとして他のガスを用いた場合も同様の効果が得ら
れる。
本発明によれば、不純物ガスのキャリアガスによる希釈
濃度を調整することにより、プラズマドーピング方法に
より得られる半導体基体表面の不純物濃度を自由に制御
でき、１０茸茸原子／ｄ未満の表面濃度が容易に得られ
るので、半導体装置製造技術へのプラズマドーピング方
法の適用範囲が飛躍的に拡大した。
濃度を調整することにより、プラズマドーピング方法に
より得られる半導体基体表面の不純物濃度を自由に制御
でき、１０茸茸原子／ｄ未満の表面濃度が容易に得られ
るので、半導体装置製造技術へのプラズマドーピング方
法の適用範囲が飛躍的に拡大した。
第１図は本発明の一実施例の効果を示すシリコン基５体
中のほう素濃度分布線図、第２図は本発明の実施例に用
いたプラズマドーピング装置の概略構成図、第３図は本
発明の別の実施例の効果を示すシリコン基体中のりん濃
度分布線図である。 １：真空容器、３：半導体基体、４：真空排気系、２１
．２２：電極、５１：不純物を含むガスボンベ、５２：
キャリアガスボンベ。
中のほう素濃度分布線図、第２図は本発明の実施例に用
いたプラズマドーピング装置の概略構成図、第３図は本
発明の別の実施例の効果を示すシリコン基体中のりん濃
度分布線図である。 １：真空容器、３：半導体基体、４：真空排気系、２１
．２２：電極、５１：不純物を含むガスボンベ、５２：
キャリアガスボンベ。
Claims (1)
- １）所定の不純物を含む雰囲気を有する真空容器内に４
００℃以下の所定の温度に保持された半導体基体を置き
、前記容器内にグロー放電を発生させる方法において、
雰囲気中の不純物濃度を半導体基体表面での所期の不純
物濃度に対応して調整することを特徴とするプラズマド
ーピング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26140187A JPH01103832A (ja) | 1987-10-16 | 1987-10-16 | プラズマドーピング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26140187A JPH01103832A (ja) | 1987-10-16 | 1987-10-16 | プラズマドーピング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01103832A true JPH01103832A (ja) | 1989-04-20 |
Family
ID=17361352
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26140187A Pending JPH01103832A (ja) | 1987-10-16 | 1987-10-16 | プラズマドーピング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01103832A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5407845A (en) * | 1992-10-15 | 1995-04-18 | Fujitsu Limited | Method of manufacturing thin film transistors in a liquid crystal display apparatus |
| JPWO2008050596A1 (ja) * | 2006-10-25 | 2010-02-25 | パナソニック株式会社 | プラズマドーピング方法及びプラズマドーピング装置 |
| JP2014107278A (ja) * | 2012-11-22 | 2014-06-09 | Shi Exaination & Inspection Ltd | 半導体装置の製造方法、基板処理システム、及び基板処理装置 |
-
1987
- 1987-10-16 JP JP26140187A patent/JPH01103832A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5407845A (en) * | 1992-10-15 | 1995-04-18 | Fujitsu Limited | Method of manufacturing thin film transistors in a liquid crystal display apparatus |
| US5462885A (en) * | 1992-10-15 | 1995-10-31 | Fujitsu Limited | Method of manufacturing thin film transistors in a liquid crystal display apparatus |
| US5496749A (en) * | 1992-10-15 | 1996-03-05 | Fujitsu Limited | Method of manufacturing thin film transistors in a liquid crystal display apparatus |
| US5496752A (en) * | 1992-10-15 | 1996-03-05 | Fujitsu Limited | Method of manufacturing thin film transistors in a liquid crystal display apparatus |
| JPWO2008050596A1 (ja) * | 2006-10-25 | 2010-02-25 | パナソニック株式会社 | プラズマドーピング方法及びプラズマドーピング装置 |
| JP2014107278A (ja) * | 2012-11-22 | 2014-06-09 | Shi Exaination & Inspection Ltd | 半導体装置の製造方法、基板処理システム、及び基板処理装置 |
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