JPH01185918A - 半導体基体への不純物導入装置 - Google Patents
半導体基体への不純物導入装置Info
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- JPH01185918A JPH01185918A JP1118888A JP1118888A JPH01185918A JP H01185918 A JPH01185918 A JP H01185918A JP 1118888 A JP1118888 A JP 1118888A JP 1118888 A JP1118888 A JP 1118888A JP H01185918 A JPH01185918 A JP H01185918A
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Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
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、半導体装置の基体中に所定の導電形および不
純物濃度を存する領域を形成するための半導体基体への
不純物導入装置に関する。
純物濃度を存する領域を形成するための半導体基体への
不純物導入装置に関する。
半導体素子の製造のために、半導体結晶中にｐ形あるい
はｎ形で不純物濃度が所定の値をもつ領域を形成するた
めに不純物を導入（ドーピング）するのは半導体工学の
基幹技術である。その中で最も広く用いられているのが
拡散法であって、基体表面に不純物を含む固体を接触さ
せて加熱する固相拡散法や不純物を含む気体を接触させ
て加熱する気相拡散法が知られている。これに対し、イ
オン源で発生する不純物イオンを高電界で加速し、その
運動エネルギを利用して機械的に半導体基体内に不純物
導入するイオン注入法が導入される不純物の総量を電荷
量として精度よく測定できるので最近多く用いられるよ
うになってきている。
はｎ形で不純物濃度が所定の値をもつ領域を形成するた
めに不純物を導入（ドーピング）するのは半導体工学の
基幹技術である。その中で最も広く用いられているのが
拡散法であって、基体表面に不純物を含む固体を接触さ
せて加熱する固相拡散法や不純物を含む気体を接触させ
て加熱する気相拡散法が知られている。これに対し、イ
オン源で発生する不純物イオンを高電界で加速し、その
運動エネルギを利用して機械的に半導体基体内に不純物
導入するイオン注入法が導入される不純物の総量を電荷
量として精度よく測定できるので最近多く用いられるよ
うになってきている。
拡散法においては、固相拡散法、気相拡散法のいずれに
しても半導体基体の面内均一性が必ずしもよ（ない、ま
た製作工程が繁雑で所要時間が長い、設備が複雑でメン
テナンスが容易でないなどの欠点がある。これに対して
イオン注入法は、半導体基体の面内均一性がすぐれ、し
かも極薄の不純物導入層の形成が容易な方法であるが、
半導体基体の表面に結晶欠陥を与える、装置が複雑で大
型である、注入した不純物の活性化のために拡散法と同
様に高温熱処理工程が必要であるなどの間照点がある。
しても半導体基体の面内均一性が必ずしもよ（ない、ま
た製作工程が繁雑で所要時間が長い、設備が複雑でメン
テナンスが容易でないなどの欠点がある。これに対して
イオン注入法は、半導体基体の面内均一性がすぐれ、し
かも極薄の不純物導入層の形成が容易な方法であるが、
半導体基体の表面に結晶欠陥を与える、装置が複雑で大
型である、注入した不純物の活性化のために拡散法と同
様に高温熱処理工程が必要であるなどの間照点がある。
そこでイオン注入法の欠点を解決するために提案された
のが、導入すべき不純物ガスを含んだアルゴンガスなど
の減圧雰囲気中で直流グロー放電によりプラズマを発生
させて不純物を半導体基体中に導入するプラズマドーピ
ング方法である。この方法の特長は、表面濃度で約１０
１１原子／ｃＩｌの高濃度の不純物ドーピングが２００
℃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、この
方法は、イオン注入法とは異なり、導入した不純物の濃
度が半導体基体表面で最も高く、深さ方向に不純物濃度
が減少する濃度プロファイルを示し、その深さも約０．
１−と極めて浅い。
のが、導入すべき不純物ガスを含んだアルゴンガスなど
の減圧雰囲気中で直流グロー放電によりプラズマを発生
させて不純物を半導体基体中に導入するプラズマドーピ
ング方法である。この方法の特長は、表面濃度で約１０
１１原子／ｃＩｌの高濃度の不純物ドーピングが２００
℃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、この
方法は、イオン注入法とは異なり、導入した不純物の濃
度が半導体基体表面で最も高く、深さ方向に不純物濃度
が減少する濃度プロファイルを示し、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ム性接触層の形成に適して
いる。深い接合も適切な熱処理条件によって得られる。
いる。深い接合も適切な熱処理条件によって得られる。
このプラズマドーピング法は、グロー放電現象を利用し
ており、ドーピング不純物は、気体として導入する必要
がある。したがって、現在のプラズマドーピング装置で
ドーピングできる不純物は、半導体拡散用材料ガスとし
て実用化されているものに限られるという欠点があった
。
ており、ドーピング不純物は、気体として導入する必要
がある。したがって、現在のプラズマドーピング装置で
ドーピングできる不純物は、半導体拡散用材料ガスとし
て実用化されているものに限られるという欠点があった
。
本発明の目的は、このプラズマドーピング法の特長を生
かすと共に、上述の欠点を除去して不純物がガス状で得
ることが困難な任意の金属元素の場合にも容易に適用で
きる半導体基体への不純物上述の目的を達するために、
本発明の不純物導入装置は、グロー放電用ガスの導入口
および排気口を有する真空容器内に一方が基体支持体を
兼ねるグロー放電用対向電極および導入すべき不純物と
しての金属元素からなるスパッタリング用ターゲットが
配置され、対向電極に接続される電源およびターゲット
から金属元素をたたき出す手段とを備えたものとする。
かすと共に、上述の欠点を除去して不純物がガス状で得
ることが困難な任意の金属元素の場合にも容易に適用で
きる半導体基体への不純物上述の目的を達するために、
本発明の不純物導入装置は、グロー放電用ガスの導入口
および排気口を有する真空容器内に一方が基体支持体を
兼ねるグロー放電用対向電極および導入すべき不純物と
しての金属元素からなるスパッタリング用ターゲットが
配置され、対向電極に接続される電源およびターゲット
から金属元素をたたき出す手段とを備えたものとする。
ターゲットの金属元素を、例えばターゲットと対向電極
の一方との間に接続される電源による電圧により、容器
内に導入されるグロー放電用のガスのイオンをターゲッ
トに衝突させるか、あるいはイオン銃より発射されたイ
オンを衝突させて蒸発させ、対向電極間に発生するプラ
ズマのエネルギにより電極上の基体内に導入する。
の一方との間に接続される電源による電圧により、容器
内に導入されるグロー放電用のガスのイオンをターゲッ
トに衝突させるか、あるいはイオン銃より発射されたイ
オンを衝突させて蒸発させ、対向電極間に発生するプラ
ズマのエネルギにより電極上の基体内に導入する。
（実施例〕
第１図は本発明の一実施例を示し、真空容器１には容器
外の直流電源３に接続された電極間距離７０ｍの対向電
極２１．２２のほかにドーピング不純物金属元素からな
るターゲット４が収容されている。
外の直流電源３に接続された電極間距離７０ｍの対向電
極２１．２２のほかにドーピング不純物金属元素からな
るターゲット４が収容されている。
ターゲット４は正極側が電極２１と共に接地されている
容器外の直流電源３１の負極側に接続されている。を極
２１は、電源３２に接続され、電極２１上に載置される
シリコン基板５を加熱するヒータ６を内蔵している。真
空容器１には排気系７１に接続される排気管７、ガス圧
力と流量の調整回路８２を介してボンベ８１と接続され
るガス導入管８が開口しており、また内部の圧力測定の
ための真空計１１を備えている。この装置のターゲット
４にアルミニウムを用い、排気管７から排気系７１によ
り真空排気しながらグロー放電用ガスとしてガス導入口
８よリボンベ８１からのアルゴンガスを導入し、容器内
の真空度を４ Ｔｏｒｒに保つ、電源３により電極２１
゜２２間に９００ Ｖの電圧を印加してグロー放電を発
生させると共に、生じたＡｒ４を電ｓ３１により一１０
００Ｖの電圧が印加されたターゲット４に衝突させ、Ｍ
原子をたたき出す、たたき出されたＭ原子は対向電極２
１．２２間のプラズマ中で与えられるエネルギによりシ
リコン基板５０表面から内部へ侵入する。第２図はシリ
コン基板５に侵入した不純物の濃度分布をイオン・マイ
クロアナライザを用いて測定した結果を示す。
容器外の直流電源３１の負極側に接続されている。を極
２１は、電源３２に接続され、電極２１上に載置される
シリコン基板５を加熱するヒータ６を内蔵している。真
空容器１には排気系７１に接続される排気管７、ガス圧
力と流量の調整回路８２を介してボンベ８１と接続され
るガス導入管８が開口しており、また内部の圧力測定の
ための真空計１１を備えている。この装置のターゲット
４にアルミニウムを用い、排気管７から排気系７１によ
り真空排気しながらグロー放電用ガスとしてガス導入口
８よリボンベ８１からのアルゴンガスを導入し、容器内
の真空度を４ Ｔｏｒｒに保つ、電源３により電極２１
゜２２間に９００ Ｖの電圧を印加してグロー放電を発
生させると共に、生じたＡｒ４を電ｓ３１により一１０
００Ｖの電圧が印加されたターゲット４に衝突させ、Ｍ
原子をたたき出す、たたき出されたＭ原子は対向電極２
１．２２間のプラズマ中で与えられるエネルギによりシ
リコン基板５０表面から内部へ侵入する。第２図はシリ
コン基板５に侵入した不純物の濃度分布をイオン・マイ
クロアナライザを用いて測定した結果を示す。
第３図は本発明の別の実施例を示し、この場合は対向電
極のグロー放電により生じたＡｒ”を利用しないで、イ
オン銃９から射出されるＡｒ“を用いてスパッタリング
を行う、イオン銃９には＾ｒガスボンベ９１が連結され
、イオン銃用電１［９２に接続されていてＭターゲット
４に向けられている。従って第１図のスパッタリング直
流電源３１は用いられず、ターゲット４は接地されてい
る。真空容器内の対向電極２Ｌ ２２の電極間距離、印
加電圧、容器内圧力は上述の実施例での作業条件と同じ
であり、電８９２により ９００■の電圧を印加してイ
オン銃９よりＡｒ”を発射してＭのスパッタリングを行
い、プラズマドーピングを実施した。シリコン基板５に
導入されたＭの濃度分布は第２図と同様であった。
極のグロー放電により生じたＡｒ”を利用しないで、イ
オン銃９から射出されるＡｒ“を用いてスパッタリング
を行う、イオン銃９には＾ｒガスボンベ９１が連結され
、イオン銃用電１［９２に接続されていてＭターゲット
４に向けられている。従って第１図のスパッタリング直
流電源３１は用いられず、ターゲット４は接地されてい
る。真空容器内の対向電極２Ｌ ２２の電極間距離、印
加電圧、容器内圧力は上述の実施例での作業条件と同じ
であり、電８９２により ９００■の電圧を印加してイ
オン銃９よりＡｒ”を発射してＭのスパッタリングを行
い、プラズマドーピングを実施した。シリコン基板５に
導入されたＭの濃度分布は第２図と同様であった。
本発明は導入すべき不純物としての金属元素を含む適当
なガスがないためプラズマドーピングできなかったのを
、プラズマドーピング装置内に金属元素からなるターゲ
ットを置いて、スパッタリングを行うことによりたたき
出された金属元素が入った不純物雰囲気中にプラズマが
発生するため、不純物ガスを用いた場合と同様のプラズ
マドーピングを行うことができる装置が得られる。従っ
て簡単な装置で、半導体基体表面に多くの結晶欠陥を形
成することなく、０．１−程度の浅いドーピング層も形
成でき、深い接合も熱処理により得られるなど、装置の
使用による効果は極めて大きい。
なガスがないためプラズマドーピングできなかったのを
、プラズマドーピング装置内に金属元素からなるターゲ
ットを置いて、スパッタリングを行うことによりたたき
出された金属元素が入った不純物雰囲気中にプラズマが
発生するため、不純物ガスを用いた場合と同様のプラズ
マドーピングを行うことができる装置が得られる。従っ
て簡単な装置で、半導体基体表面に多くの結晶欠陥を形
成することなく、０．１−程度の浅いドーピング層も形
成でき、深い接合も熱処理により得られるなど、装置の
使用による効果は極めて大きい。
第１図は本発明の一実施例の不純物導入装置の構成を示
す断面図、第２図は第１図の装置を用いてＭを導入した
場合の濃度分布図、第３図は本発明の別の実施例の装置
の構成を示す断面図である。 １：真空容器、２１．２２＝対向電掻、４：ターゲット
、５：シリコン基板、？：排気管、８：ガス導入管、８
１．９１ ： Ａｒボンベ、９：イオン銃。 １１１図 ００．１ ０．０５ 茎体表面力゛らの了巨寓魚、 （）ρη）第２図
す断面図、第２図は第１図の装置を用いてＭを導入した
場合の濃度分布図、第３図は本発明の別の実施例の装置
の構成を示す断面図である。 １：真空容器、２１．２２＝対向電掻、４：ターゲット
、５：シリコン基板、？：排気管、８：ガス導入管、８
１．９１ ： Ａｒボンベ、９：イオン銃。 １１１図 ００．１ ０．０５ 茎体表面力゛らの了巨寓魚、 （）ρη）第２図
Claims (1)
- １）グロー放電用ガスの導入口および排気口を有する真
空容器内に一方が基体支持体を兼ねるグロー放電用対向
電極および導入すべき不純物としての金属元素からなる
スパッタリング用ターゲットが配置され、対向電極に接
続される電源およびターゲットから金属元素をたたき出
す手段を備えたことを特徴とする半導体基体への不純物
導入装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1118888A JPH01185918A (ja) | 1988-01-21 | 1988-01-21 | 半導体基体への不純物導入装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1118888A JPH01185918A (ja) | 1988-01-21 | 1988-01-21 | 半導体基体への不純物導入装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01185918A true JPH01185918A (ja) | 1989-07-25 |
Family
ID=11771091
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1118888A Pending JPH01185918A (ja) | 1988-01-21 | 1988-01-21 | 半導体基体への不純物導入装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01185918A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0771020A3 (en) * | 1995-10-23 | 1997-09-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Process for the introduction of impurities, devices therefor and process for the production of a semiconductor component |
| KR19980032745A (ko) * | 1996-10-10 | 1998-07-25 | 레슬리 제이 카스퍼 | 펄스 플레이트 플라즈마 이온주입 시스템 |
| EP0860854A1 (en) * | 1997-01-09 | 1998-08-26 | Eaton Corporation | Plasma immersion ion implantation method and apparatus with pulsed anode |
| US6784080B2 (en) | 1995-10-23 | 2004-08-31 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of manufacturing semiconductor device by sputter doping |
-
1988
- 1988-01-21 JP JP1118888A patent/JPH01185918A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0771020A3 (en) * | 1995-10-23 | 1997-09-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Process for the introduction of impurities, devices therefor and process for the production of a semiconductor component |
| US6217951B1 (en) | 1995-10-23 | 2001-04-17 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Impurity introduction method and apparatus thereof and method of manufacturing semiconductor device |
| CN1106685C (zh) * | 1995-10-23 | 2003-04-23 | 松下电器产业株式会社 | 杂质的导入方法及其装置和半导体器件的制造方法 |
| US6784080B2 (en) | 1995-10-23 | 2004-08-31 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of manufacturing semiconductor device by sputter doping |
| KR100439558B1 (ko) * | 1995-10-23 | 2005-08-18 | 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤 | 불순물도입방법및그장치와반도체장치의제조방법 |
| KR19980032745A (ko) * | 1996-10-10 | 1998-07-25 | 레슬리 제이 카스퍼 | 펄스 플레이트 플라즈마 이온주입 시스템 |
| US5911832A (en) * | 1996-10-10 | 1999-06-15 | Eaton Corporation | Plasma immersion implantation with pulsed anode |
| EP0860854A1 (en) * | 1997-01-09 | 1998-08-26 | Eaton Corporation | Plasma immersion ion implantation method and apparatus with pulsed anode |
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