JPH07118467B2 - 不純物ドーピング法 - Google Patents
不純物ドーピング法Info
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- JPH07118467B2 JPH07118467B2 JP124389A JP124389A JPH07118467B2 JP H07118467 B2 JPH07118467 B2 JP H07118467B2 JP 124389 A JP124389 A JP 124389A JP 124389 A JP124389 A JP 124389A JP H07118467 B2 JPH07118467 B2 JP H07118467B2
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- Japan
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- impurity doping
- plasma
- substrate
- hydrogen
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は不純物ドーピング法に関し、さらに詳しくは半
導体結晶成長において、高活性化率を持つ不純物ドーピ
ング法に関するものである。
導体結晶成長において、高活性化率を持つ不純物ドーピ
ング法に関するものである。
［従来の技術］ 従来のECR（Electron Cyclotron Resonance）−CVD法に
よる半導体結晶成長では、半導体結晶成長および不純物
ドーピングは水素化合物のガスを使用していた。また、
ECRプラズマ室で生成されたプラズマを効率的に基板に
到達させるため、プラズマ室に対し基板に負の電場をか
け、イオンを引き出していた。
よる半導体結晶成長では、半導体結晶成長および不純物
ドーピングは水素化合物のガスを使用していた。また、
ECRプラズマ室で生成されたプラズマを効率的に基板に
到達させるため、プラズマ室に対し基板に負の電場をか
け、イオンを引き出していた。
［発明が解決しようとする課題］ しかし、半導体結晶成長と同時に不純物ドーピングを行
う際、使われる不純物の水素化合物の水素が完全に分解
せず、不純物に結合したままの状態で結晶に取り込まれ
たり、一旦分離した水素が基板表面上で不純物と再結合
したり、あるいは原子状で存在している水素が自らイオ
ン化またはラジカルとなり、活性化して基板面で不純物
と結合するなどして水素元素が成長結晶内に取り込ま
れ、その結果、活性化率の低い不純物ドーピングしか行
えなかった。
う際、使われる不純物の水素化合物の水素が完全に分解
せず、不純物に結合したままの状態で結晶に取り込まれ
たり、一旦分離した水素が基板表面上で不純物と再結合
したり、あるいは原子状で存在している水素が自らイオ
ン化またはラジカルとなり、活性化して基板面で不純物
と結合するなどして水素元素が成長結晶内に取り込ま
れ、その結果、活性化率の低い不純物ドーピングしか行
えなかった。
また、不純物の活性化を行うために高温で熱処理した場
合には、不純物プロファイルの精密な制御が困難とな
り、デバイスの微細化に限界があった。
合には、不純物プロファイルの精密な制御が困難とな
り、デバイスの微細化に限界があった。
本発明は以上述べたような従来の問題点を解決するため
になされたもので、ECR−CVD法によって高活性化率を有
する不純物ドーピングを行う方法を提供することを目的
とする。
になされたもので、ECR−CVD法によって高活性化率を有
する不純物ドーピングを行う方法を提供することを目的
とする。
［課題を解決するための手段］ 本発明は、ECR−プラズマ生成室で生成したプラズマを
引出し電極によって半導体基板に照射して半導体結晶成
長と同時に不純物ドーピングを行うECR−CVD法を用いた
不純物ドーピング法において、引出し電極にパルス状の
負の高電界を印加し、ECRプラズマ生成室と引出し電極
との間に接地した半導体基板を配設して不純物ドーピン
グを行うことを特徴とする不純物ドーピング法である。
引出し電極によって半導体基板に照射して半導体結晶成
長と同時に不純物ドーピングを行うECR−CVD法を用いた
不純物ドーピング法において、引出し電極にパルス状の
負の高電界を印加し、ECRプラズマ生成室と引出し電極
との間に接地した半導体基板を配設して不純物ドーピン
グを行うことを特徴とする不純物ドーピング法である。
［作用］ プラズマ室で生成されるイオンは正に帯電している。ま
た、使用された化合物ガスは多くが分解され、原子状、
または水素などが一部とれた不完全な化合物となって基
板に到達する。ここでプラズマ室に対し、基板よりも遠
いところにある引出し電極に負のパルス状の高電界をか
ける。プラズマ室で生成されたイオンはプラズマ室と引
出し電極間の高電界により加速され、イオンの質量の違
いにより基板または引出し電極まで到達する。水素など
のような質量の小さいイオンはエネルギーが高く高速で
あり、シリコンやボロンのような重いものは低速であ
る。ここで印加した電圧をきるとイオンは加速されなく
なる。引出し電極の負の高電界のパルス幅および周波数
を適当に決めることにより、水素のみを引出し電極まで
到達させ、他のエピタキシャル成長に必要な重いイオン
は基板付近に停滞させることが可能である。その結果、
基板に取り込まれる水素を減少させることができ、水素
の再結合による不純物の活性化率の低減を抑制すること
ができる。
た、使用された化合物ガスは多くが分解され、原子状、
または水素などが一部とれた不完全な化合物となって基
板に到達する。ここでプラズマ室に対し、基板よりも遠
いところにある引出し電極に負のパルス状の高電界をか
ける。プラズマ室で生成されたイオンはプラズマ室と引
出し電極間の高電界により加速され、イオンの質量の違
いにより基板または引出し電極まで到達する。水素など
のような質量の小さいイオンはエネルギーが高く高速で
あり、シリコンやボロンのような重いものは低速であ
る。ここで印加した電圧をきるとイオンは加速されなく
なる。引出し電極の負の高電界のパルス幅および周波数
を適当に決めることにより、水素のみを引出し電極まで
到達させ、他のエピタキシャル成長に必要な重いイオン
は基板付近に停滞させることが可能である。その結果、
基板に取り込まれる水素を減少させることができ、水素
の再結合による不純物の活性化率の低減を抑制すること
ができる。
［実施例］ 次に、本発明の実施例について図面を参照して詳細に述
べる。
べる。
実施例１ 第１図は本発明の方法に用いられる装置の概略構成図で
ある。
ある。
第１図において、プラズマ生成室１はSi基板４が配設さ
れた反応室２にシャッタ９を介して接続し、該反応室２
内にはプラズマ生成室１およびSi基板４に対向して引出
し電極８が配設され、該電極８にはパルス状電圧印加装
置５が装着されている。反応室２およびプラズマ室１、
さらに反応室２に続く準備室６はターボポンプ７によっ
て排気される。基板４はヒータ（図示せず）により加熱
でき、またパルス状電圧印加装置５によってパルス状の
高電界をプラズマ生成室１と引出し電極８間に印加でき
るようになっている。
れた反応室２にシャッタ９を介して接続し、該反応室２
内にはプラズマ生成室１およびSi基板４に対向して引出
し電極８が配設され、該電極８にはパルス状電圧印加装
置５が装着されている。反応室２およびプラズマ室１、
さらに反応室２に続く準備室６はターボポンプ７によっ
て排気される。基板４はヒータ（図示せず）により加熱
でき、またパルス状電圧印加装置５によってパルス状の
高電界をプラズマ生成室１と引出し電極８間に印加でき
るようになっている。
以上のように構成された装置を用い、次のようにして不
純物ドーピングを行った。
純物ドーピングを行った。
Si（100）の基板４を、前処理として、弗化水素，過酸
化水素水，塩酸の希釈混合液で煮沸したのち、装置の反
応室２に搬入し、基板温度を650℃まで上げる。基板４
とプラズマ生成室１間は、はじめシャッタ９により遮ら
れている。プラズマ生成室１に水素を２×10-4Torr流入
し、プラズマをたてる。次いで、シャッタ９を開いて15
分間水素プラズマを照射してSi表面の自然酸化膜を除去
する。
化水素水，塩酸の希釈混合液で煮沸したのち、装置の反
応室２に搬入し、基板温度を650℃まで上げる。基板４
とプラズマ生成室１間は、はじめシャッタ９により遮ら
れている。プラズマ生成室１に水素を２×10-4Torr流入
し、プラズマをたてる。次いで、シャッタ９を開いて15
分間水素プラズマを照射してSi表面の自然酸化膜を除去
する。
第２図はオージェ分光による表面酸化膜除去効果を示し
たもので、（ａ）は処理前、（ｂ）は処理後である。同
図からわかるように、処理後の酸素ピークはほとんどで
ておらず、表面の酸化膜が除去されている。
たもので、（ａ）は処理前、（ｂ）は処理後である。同
図からわかるように、処理後の酸素ピークはほとんどで
ておらず、表面の酸化膜が除去されている。
次に、一旦シャッタ９を閉じて、水素の代わりにSiエピ
タキシャル成長のソースガスであるシランとｐ形のドー
パントとなるジボランを２×10-4Torrになるようにプラ
ズマ生成室１に流入し、プラズマをたてる。一方、引出
し電極にはピーク値が100V,パルス周波数１×105のパル
ス状高電圧をかける。この時の電圧の波形を第３図に示
す。
タキシャル成長のソースガスであるシランとｐ形のドー
パントとなるジボランを２×10-4Torrになるようにプラ
ズマ生成室１に流入し、プラズマをたてる。一方、引出
し電極にはピーク値が100V,パルス周波数１×105のパル
ス状高電圧をかける。この時の電圧の波形を第３図に示
す。
一方、パルス状印加電圧100Vの時のSi,BおよびＨの応答
速度と臨界周波数は表−１に示す如くである。
速度と臨界周波数は表−１に示す如くである。
表−１からわかるように、パルス周波数を１×105とし
たスイッチング速度は、水素の電界に対する応答速度よ
りも小さく、かつSi、Ｂにとっては大きい速さである。
従って、水素は引出し電極に達することができるが、Si
およびＢは電極上部で停滞する。Si基板は水素イオンの
衝撃を避けるため裏返しにして、Si,Bが停滞する位置に
設置されており、水素の取り込みが十分に押えられた状
態で、SiはＢを取り込みながら成長する。
たスイッチング速度は、水素の電界に対する応答速度よ
りも小さく、かつSi、Ｂにとっては大きい速さである。
従って、水素は引出し電極に達することができるが、Si
およびＢは電極上部で停滞する。Si基板は水素イオンの
衝撃を避けるため裏返しにして、Si,Bが停滞する位置に
設置されており、水素の取り込みが十分に押えられた状
態で、SiはＢを取り込みながら成長する。
実施例２ 本実施例ではプラズマ生成室と反応室間を差動排気に
し、反応室の真空度を１×10-8Torrと高真空にした場合
について述べる。装置は実施例１において用いたものに
差動排気系を付設したものが用いられる。この時、イオ
ンシース幅は約10cmと十分にとれ、ＨとSi,Bは分離され
やすい。また、原子，分子などの平均自由行程が長いの
で、お互いに散乱されることなくパルス電圧の効果を受
ける。基板は実施例１と同じように前処理を行って表面
自然酸化膜を除去する。その後、シランとジボランを２
×10-4Torrになるようにプラズマ生成室中に導入し、プ
ラズマをたてる。プラズマは差動排気系を通して、１×
10-8Torrに保持された反応室にビーム状ではいる。パル
ス状電圧は実施例１と同様に印加すればよい。プラズマ
はビーム状になっているので、成長中基板はオフセンタ
ーで回転させると表面均一性のよいエピタキシャル成長
を行うことができる。
し、反応室の真空度を１×10-8Torrと高真空にした場合
について述べる。装置は実施例１において用いたものに
差動排気系を付設したものが用いられる。この時、イオ
ンシース幅は約10cmと十分にとれ、ＨとSi,Bは分離され
やすい。また、原子，分子などの平均自由行程が長いの
で、お互いに散乱されることなくパルス電圧の効果を受
ける。基板は実施例１と同じように前処理を行って表面
自然酸化膜を除去する。その後、シランとジボランを２
×10-4Torrになるようにプラズマ生成室中に導入し、プ
ラズマをたてる。プラズマは差動排気系を通して、１×
10-8Torrに保持された反応室にビーム状ではいる。パル
ス状電圧は実施例１と同様に印加すればよい。プラズマ
はビーム状になっているので、成長中基板はオフセンタ
ーで回転させると表面均一性のよいエピタキシャル成長
を行うことができる。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、高い活性化率を
持つ不純物ドーピングを低温のエピタキシャル成長と同
時に行うことができ、従来のように高温で不純物の活性
化を行わなくてすむので、不純物プロファイルを設計通
りに制御でき、デバイスの微細化に効果がある。また、
高不純物濃度の薄膜層であるSiのヘテロバイポーラトラ
ンジスタのベース形成にも利用できる。
持つ不純物ドーピングを低温のエピタキシャル成長と同
時に行うことができ、従来のように高温で不純物の活性
化を行わなくてすむので、不純物プロファイルを設計通
りに制御でき、デバイスの微細化に効果がある。また、
高不純物濃度の薄膜層であるSiのヘテロバイポーラトラ
ンジスタのベース形成にも利用できる。
第１図は本発明の方法に用いられる装置の一例の概略構
成図、第２図は水素プラズマによる表面酸化膜除去処理
前と処理後における基板表面のオージェ分光を示す図、
第３図は基板に印加したパルス状電圧の波形図である。 １……プラズマ生成室、２……反応室 ３……ガス導入口、４……Si基板 ５……パルス状電圧印加装置 ６……準備室、７……ターボポンプ ８……引出し電極、９……シャッタ
成図、第２図は水素プラズマによる表面酸化膜除去処理
前と処理後における基板表面のオージェ分光を示す図、
第３図は基板に印加したパルス状電圧の波形図である。 １……プラズマ生成室、２……反応室 ３……ガス導入口、４……Si基板 ５……パルス状電圧印加装置 ６……準備室、７……ターボポンプ ８……引出し電極、９……シャッタ
Claims (1)
- 【請求項１】ECR−プラズマ生成室で生成したプラズマ
を引出し電極によって半導体基板に照射して半導体結晶
成長と同時に不純物ドーピングを行うECR−CVD法を用い
た不純物ドーピング法において、引出し電極にパルス状
の負の高電界を印加し、ECRプラズマ生成室と引出し電
極との間に接地した半導体基板を配設して不純物ドーピ
ングを行うことを特徴とする不純物ドーピング法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP124389A JPH07118467B2 (ja) | 1989-01-09 | 1989-01-09 | 不純物ドーピング法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP124389A JPH07118467B2 (ja) | 1989-01-09 | 1989-01-09 | 不純物ドーピング法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02181913A JPH02181913A (ja) | 1990-07-16 |
| JPH07118467B2 true JPH07118467B2 (ja) | 1995-12-18 |
Family
ID=11496015
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP124389A Expired - Fee Related JPH07118467B2 (ja) | 1989-01-09 | 1989-01-09 | 不純物ドーピング法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07118467B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090104761A1 (en) * | 2007-10-19 | 2009-04-23 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Plasma Doping System With Charge Control |
| JP5667382B2 (ja) * | 2010-06-03 | 2015-02-12 | 学校法人中部大学 | 半導体基材の状態測定方法及び状態測定装置 |
-
1989
- 1989-01-09 JP JP124389A patent/JPH07118467B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02181913A (ja) | 1990-07-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |