JPH02198135A - 不純物ドーピング方法 - Google Patents
不純物ドーピング方法Info
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- JPH02198135A JPH02198135A JP1637589A JP1637589A JPH02198135A JP H02198135 A JPH02198135 A JP H02198135A JP 1637589 A JP1637589 A JP 1637589A JP 1637589 A JP1637589 A JP 1637589A JP H02198135 A JPH02198135 A JP H02198135A
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Landscapes
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- Formation Of Insulating Films (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、酸化物薄膜中に不純物をドープするための不
純物ドーピング方法に関する。
純物ドーピング方法に関する。
（従来技術及び発明が解決しようとする問題点）従来の
酸化物薄膜への不純物ドーピング方法としては、熱拡散
法やイオン注入法が用いられていた。第６図に従来の酸
化物薄膜へのドーピング工程を示す。同図において、（
ａ）は熱拡散を用いる方法であり、母材基板の表面を酸
化した後、酸化膜の表面にドープしようとする元素の薄
膜を形成し、さらにこれに続く熱拡散工程によりドープ
した元素を拡散させ、酸化物薄膜の深さ方向に対し、均
−な濃度分布を形成する。（ｂ）も熱拡散を用いる方法
であり、母材基板の表面を酸化した後、ドープしようと
する元素を含んだガスに母材基板をさらしながら熱処理
を行ってドープ元素を拡散させ、酸化物薄膜の深さ方向
に対し、均一な濃度分布を形成する。（Ｃ）はイオン注
入と熱拡散を用いる方法であり、母材基板の表面を酸化
して酸化物薄膜を形成した後、イオン注入により対象元
素をドープし、さらにこれに続く熱拡散工程によりドー
プした元素を拡散させ、酸化物薄膜の深さ方向に対し、
均一な濃度分布を形成する。従来の方法は、このように
、母材基板上への酸化物薄膜の形成と不純物のドーピン
グを別々に行う必要があった。さらに、不純物を酸化物
薄膜の深さ方向に均一に拡散させるため、高温、例えば
５００°Ｃ以上での熱処理が不可欠であった。このよう
に、従来法では工程が複雑になるという問題があった。
酸化物薄膜への不純物ドーピング方法としては、熱拡散
法やイオン注入法が用いられていた。第６図に従来の酸
化物薄膜へのドーピング工程を示す。同図において、（
ａ）は熱拡散を用いる方法であり、母材基板の表面を酸
化した後、酸化膜の表面にドープしようとする元素の薄
膜を形成し、さらにこれに続く熱拡散工程によりドープ
した元素を拡散させ、酸化物薄膜の深さ方向に対し、均
−な濃度分布を形成する。（ｂ）も熱拡散を用いる方法
であり、母材基板の表面を酸化した後、ドープしようと
する元素を含んだガスに母材基板をさらしながら熱処理
を行ってドープ元素を拡散させ、酸化物薄膜の深さ方向
に対し、均一な濃度分布を形成する。（Ｃ）はイオン注
入と熱拡散を用いる方法であり、母材基板の表面を酸化
して酸化物薄膜を形成した後、イオン注入により対象元
素をドープし、さらにこれに続く熱拡散工程によりドー
プした元素を拡散させ、酸化物薄膜の深さ方向に対し、
均一な濃度分布を形成する。従来の方法は、このように
、母材基板上への酸化物薄膜の形成と不純物のドーピン
グを別々に行う必要があった。さらに、不純物を酸化物
薄膜の深さ方向に均一に拡散させるため、高温、例えば
５００°Ｃ以上での熱処理が不可欠であった。このよう
に、従来法では工程が複雑になるという問題があった。
また、母材基板中に半導体中のｐ−ｎ接合に代表される
ような濃度勾配を持つ不純物を含む場合には、高温での
熱拡散を基本とする従来法はいずれも、母材基板中の不
純物分布をも変化せしめてしまうという問題があった。
ような濃度勾配を持つ不純物を含む場合には、高温での
熱拡散を基本とする従来法はいずれも、母材基板中の不
純物分布をも変化せしめてしまうという問題があった。
（発明の目的）
本発明は、上記の欠点を改善するために提案されたもの
で、その目的は、酸化物薄膜への不純物ドーピング工程
の簡略化と低温化を可能にする不純物前ドーピング方法
を提供することにある。
で、その目的は、酸化物薄膜への不純物ドーピング工程
の簡略化と低温化を可能にする不純物前ドーピング方法
を提供することにある。
（問題点を解決するための手段）
上記の目的を達成するため、本発明は酸化物薄膜への不
純物元素のドーピング法において、酸化されていな母材
基板の表面にドープする元素の薄膜を形成し、これに酸
素イオンビーム照射あるいはプラズマ酸化を施し、イオ
ンビーム誘起拡散現象を利用することにより酸化物薄膜
の形成と不純物のドーピングを同時に行うことを特徴と
する不純物ドーピング法の提供を要旨とするものである
。
純物元素のドーピング法において、酸化されていな母材
基板の表面にドープする元素の薄膜を形成し、これに酸
素イオンビーム照射あるいはプラズマ酸化を施し、イオ
ンビーム誘起拡散現象を利用することにより酸化物薄膜
の形成と不純物のドーピングを同時に行うことを特徴と
する不純物ドーピング法の提供を要旨とするものである
。
しかも本発明は酸化物薄膜の形成工程と不純物のドーピ
ング工程を一体化したこと、及び熱拡散のための高温工
程を必要としなことを最も主要な特徴とする。
ング工程を一体化したこと、及び熱拡散のための高温工
程を必要としなことを最も主要な特徴とする。
次に本発明の実施例について説明する。
（実施例１）
第１図は本発明の第１の実施例の工程を説明する図であ
る。以下、図に従って、ドーピングの手順を説明する。
る。以下、図に従って、ドーピングの手順を説明する。
まず、母材基板の上に蒸着、スパッタ等の方法でドープ
する元素の薄膜を形成する。
する元素の薄膜を形成する。
この薄膜の厚みは１〜５止で十分であるが、これより多
少厚くても差し支えない。なお、薄膜の厚みによりドー
プ量を調整することもできる。次に、ドープ元素の薄膜
を形成した母材基板に酸素イオン（例えばＯ，” 、Ｏ
” 、Ｏ−）を照射する。イオンビームの入射角は基板
法線に対し０〜２０°以内であることが好ましい。照射
する酸素イオンのエネルギーは、酸化しようとする厚み
に応じて選択する０例えば、Ｓｉにおいて３０ｎｍの膜
厚のＳｉｎ、を形成する場合には、約１０ｋｅＶの０□
９を用いる。この場合、ＳｉＯ□を形成するのに必要な
酸素原子のドーズ量は１ 、８ Ｘ １０ ” ａ ｔ
ｏｍｓ／ｃ４である。さて、酸素イオン照射の過程にお
いて、表面に形成したドープ元素の薄膜はスパッタされ
て失われていくが、部は基板の酸化の進行とともに酸化
膜中に拡散する。これは、イオンビーム誘起による拡散
現象であり、基板を高温に加熱せずとも高い拡散速度を
得ることができ、酸化膜の厚み方向全体にドープ元素が
拡散する。
少厚くても差し支えない。なお、薄膜の厚みによりドー
プ量を調整することもできる。次に、ドープ元素の薄膜
を形成した母材基板に酸素イオン（例えばＯ，” 、Ｏ
” 、Ｏ−）を照射する。イオンビームの入射角は基板
法線に対し０〜２０°以内であることが好ましい。照射
する酸素イオンのエネルギーは、酸化しようとする厚み
に応じて選択する０例えば、Ｓｉにおいて３０ｎｍの膜
厚のＳｉｎ、を形成する場合には、約１０ｋｅＶの０□
９を用いる。この場合、ＳｉＯ□を形成するのに必要な
酸素原子のドーズ量は１ 、８ Ｘ １０ ” ａ ｔ
ｏｍｓ／ｃ４である。さて、酸素イオン照射の過程にお
いて、表面に形成したドープ元素の薄膜はスパッタされ
て失われていくが、部は基板の酸化の進行とともに酸化
膜中に拡散する。これは、イオンビーム誘起による拡散
現象であり、基板を高温に加熱せずとも高い拡散速度を
得ることができ、酸化膜の厚み方向全体にドープ元素が
拡散する。
第２図を用い、Ｓｉｎ、薄膜にＧａをドープする場合に
ついて本発明の詳細な説明する。これはＳｔ基板上に２
ｎｍの厚さのＧａの薄膜を蒸着し、１０ｋｅＶの０□“
イオンビームを用い、酸素原子を２ ＸＩＯ” ａｔｏ
ｍｓ／ ｃＡ照射した試料について、表面から深さ方向
にかけての元素分布を二次イオン質量分析法を用いて分
析した結果であり、Ｇａ、 Ｏ，Ｓｔの深さ方向分布を
示している。縦軸は検出されたイオンの強度であり、各
元素の濃度に比例する。ただし、元素間の感度差を補正
していないので、元素間の濃度の絶対値の差は反映され
ていない。０の分布はＳｉ基板の表面に厚さ約３０ｎｍ
のＳｉｎ、薄膜が形成されていることを示している。Ｇ
ａはこのＳｉＯ□薄膜中にほぼ均一にドープされている
ことがわかる。この場合、酸素イオンビーム照射中にＳ
ｉ基板の加熱はいっさい行っていないにもかかわらず、
イオンビーム誘起拡散効果により深さ方向に均一なＧａ
のドーピングを行うことができた。
ついて本発明の詳細な説明する。これはＳｔ基板上に２
ｎｍの厚さのＧａの薄膜を蒸着し、１０ｋｅＶの０□“
イオンビームを用い、酸素原子を２ ＸＩＯ” ａｔｏ
ｍｓ／ ｃＡ照射した試料について、表面から深さ方向
にかけての元素分布を二次イオン質量分析法を用いて分
析した結果であり、Ｇａ、 Ｏ，Ｓｔの深さ方向分布を
示している。縦軸は検出されたイオンの強度であり、各
元素の濃度に比例する。ただし、元素間の感度差を補正
していないので、元素間の濃度の絶対値の差は反映され
ていない。０の分布はＳｉ基板の表面に厚さ約３０ｎｍ
のＳｉｎ、薄膜が形成されていることを示している。Ｇ
ａはこのＳｉＯ□薄膜中にほぼ均一にドープされている
ことがわかる。この場合、酸素イオンビーム照射中にＳ
ｉ基板の加熱はいっさい行っていないにもかかわらず、
イオンビーム誘起拡散効果により深さ方向に均一なＧａ
のドーピングを行うことができた。
本方法はＳｔの他に、Ａｊ！、 Ｔｉ、 Ｎｂ、 Ｔａ
等の酸化され易い物質に有効である。ドープ元素として
は、イオンビーム誘起拡散効果の大きな元素であれば適
用可能である。
等の酸化され易い物質に有効である。ドープ元素として
は、イオンビーム誘起拡散効果の大きな元素であれば適
用可能である。
（実施例２）
第３図は本発明の第二の実施例を説明する図である。本
実施例は酸素イオン照射工程において、試料加熱を行う
ことを特徴とするものである。試料温度を必要に応じて
選ぶことにより、イオンビーム誘起拡散効果の小さい元
素に対しても酸化中に酸化物薄膜全体にドープ元素を拡
散させることができる。この場合、イオンビーム誘起拡
散効果と熱的効果が相乗するため、１００’Ｃから２０
０°Ｃの比較的低い温度でも充分な拡散効果が得られる
。
実施例は酸素イオン照射工程において、試料加熱を行う
ことを特徴とするものである。試料温度を必要に応じて
選ぶことにより、イオンビーム誘起拡散効果の小さい元
素に対しても酸化中に酸化物薄膜全体にドープ元素を拡
散させることができる。この場合、イオンビーム誘起拡
散効果と熱的効果が相乗するため、１００’Ｃから２０
０°Ｃの比較的低い温度でも充分な拡散効果が得られる
。
（実施例３）
第４図は本発明の第三の実施例を説明する図である０本
実施例では第一の実施例の酸素イオンビーム照射の代り
に酸素プラズマによる酸化を用いる。プラズマ中の酸素
イオンによって、実施例１の場合と同様な効果が生じる
。
実施例では第一の実施例の酸素イオンビーム照射の代り
に酸素プラズマによる酸化を用いる。プラズマ中の酸素
イオンによって、実施例１の場合と同様な効果が生じる
。
（実施例４）
第５図は本発明の第四の実施例を説明する図である。本
実施例はプラズマ酸化工程において、試料加熱を行うこ
とを特徴とするものである。試料温度を必要に応じて選
ぶことにより、イオンビーム誘起拡散効果の小さい元素
に対しても酸化中に酸化物薄膜全体にドープ元素を拡散
させることができる。この場合、イオンビーム誘起拡散
効果と熱的効果が相乗するため、１００°Ｃから２００
’Ｃの比較的低い温度でも充分な拡散効果が得られる。
実施例はプラズマ酸化工程において、試料加熱を行うこ
とを特徴とするものである。試料温度を必要に応じて選
ぶことにより、イオンビーム誘起拡散効果の小さい元素
に対しても酸化中に酸化物薄膜全体にドープ元素を拡散
させることができる。この場合、イオンビーム誘起拡散
効果と熱的効果が相乗するため、１００°Ｃから２００
’Ｃの比較的低い温度でも充分な拡散効果が得られる。
なお、本発明は酸化物薄膜へのドーピングに関するもの
であるが、窒素イオンビームを利用した窒化物薄膜の形
成過程や窒素プラズマを利用した窒化物薄膜の形成過程
において、窒化物薄膜へのドーピングに本発明の手法を
応用することも可能である。
であるが、窒素イオンビームを利用した窒化物薄膜の形
成過程や窒素プラズマを利用した窒化物薄膜の形成過程
において、窒化物薄膜へのドーピングに本発明の手法を
応用することも可能である。
（発明の効果）
以上説明したように、本発明によれば、イオンビーム誘
起拡散現象を利用することにより酸化物薄膜の形成と不
純物のドーピングを同時に行うことが可能になり、不純
物ドーピング工程の簡略化。
起拡散現象を利用することにより酸化物薄膜の形成と不
純物のドーピングを同時に行うことが可能になり、不純
物ドーピング工程の簡略化。
低温化かおときな効果をもたらすことができる。
！ｌ！Ｉｌ！１ 図
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の不純物ドーピング法の第１の実施例を
説明するための略図、第２図は第１の実施例において形
成されたＳｉＯ２薄膜中でのＯ，Ｓｉ。 Ｇａの分布特性図、第３図は本発明の第２の実施例を示
すブロック図、第４図は本発明の第３の実施例を示すブ
ロック、第５図は本発明の第４の実施例を示すブロック
図、第６図（ａ）、 （ｂ）、 （Ｃ）は従来の不純物
ドーピング法を示すブロック図である。 罰２１２ 特許出願人 日本電信電話株式会社
説明するための略図、第２図は第１の実施例において形
成されたＳｉＯ２薄膜中でのＯ，Ｓｉ。 Ｇａの分布特性図、第３図は本発明の第２の実施例を示
すブロック図、第４図は本発明の第３の実施例を示すブ
ロック、第５図は本発明の第４の実施例を示すブロック
図、第６図（ａ）、 （ｂ）、 （Ｃ）は従来の不純物
ドーピング法を示すブロック図である。 罰２１２ 特許出願人 日本電信電話株式会社
Claims (4)
- （１）酸化物薄膜への不純物元素のドーピング方法にお
いて、酸化されていない母材基板の表面にドープする元
素の薄膜を形成し、該薄膜付き母材を基板酸化する手段
として酸素イオンビーム照射を用い、酸化物薄膜の形成
と不純物のドーピングを同時に行うことを特徴とする不
純物ドーピング方法。 - （２）前記酸素イオンビーム照射中に前記薄膜付き母材
基板を加熱することを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の不純物ドーピング方法。 - （３）酸化物薄膜への不純物元素のドーピング方法にお
いて、酸化されていない母材基板の表面にドープする元
素の薄膜を形成し、該薄膜付き母材を基板酸化する手段
として酸素プラズマを用い、酸化物薄膜の形成と不純物
のドーピングを同時に行うことを特徴とする不純物ドー
ピング方法。 - （４）前記酸素プラズマによる酸化中に該薄膜付き母材
基板を加熱することを特徴とする特許請求の範囲第３項
記載の不純物ドーピング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1637589A JPH02198135A (ja) | 1989-01-27 | 1989-01-27 | 不純物ドーピング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1637589A JPH02198135A (ja) | 1989-01-27 | 1989-01-27 | 不純物ドーピング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02198135A true JPH02198135A (ja) | 1990-08-06 |
Family
ID=11914547
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1637589A Pending JPH02198135A (ja) | 1989-01-27 | 1989-01-27 | 不純物ドーピング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02198135A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010112821A (ja) * | 2008-11-06 | 2010-05-20 | Fujitsu Ltd | 二次イオン質量分析法の深さ校正用試料、その製造方法及び二次イオン質量分析方法 |
| CN112593185A (zh) * | 2020-11-17 | 2021-04-02 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 薄膜制备方法 |
-
1989
- 1989-01-27 JP JP1637589A patent/JPH02198135A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010112821A (ja) * | 2008-11-06 | 2010-05-20 | Fujitsu Ltd | 二次イオン質量分析法の深さ校正用試料、その製造方法及び二次イオン質量分析方法 |
| CN112593185A (zh) * | 2020-11-17 | 2021-04-02 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 薄膜制备方法 |
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