JPH09115851A - 不純物の導入方法及びその装置、並びに半導体装置の製造方法 - Google Patents

不純物の導入方法及びその装置、並びに半導体装置の製造方法

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JPH09115851A
JPH09115851A JP7274234A JP27423495A JPH09115851A JP H09115851 A JPH09115851 A JP H09115851A JP 7274234 A JP7274234 A JP 7274234A JP 27423495 A JP27423495 A JP 27423495A JP H09115851 A JPH09115851 A JP H09115851A
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道彦 高瀬
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 不活性又は反応性のガスを真空槽内に導入し
て不純物固体から不純物を発生させるに際し、不純物を
効率良く発生させて、固体試料の表面部に高濃度の不純
物層を形成できるようにする。 【解決手段】 真空槽１０内に、不純物としてのボロン
を含む不純物固体２１とボロンが導入される固体試料１
２とを保持する。真空槽１０の内部にＡｒガスを導入し
て該Ａｒガスよりなるプラズマを発生させる。不純物固
体２１に該不純物固体２１がプラズマに対して陰極とな
るような電圧を印加して、プラズマ中のイオンにより不
純物固体２１をスパッタリングすることによって、該不
純物固体２１に含まれるボロンをＡｒガスよりなるプラ
ズマ中に混入させる。固体試料１２に該固体試料１２が
プラズマに対して陰極となるような電圧を印加して、プ
ラズマ中に混入されたボロンを固体試料１２の表面部に
導入する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、低温領域（例えば
２５０℃から極低温にかけての温度領域）において原子
や分子よりなる不純物を半導体基板等の固体試料の表面
部に導入する不純物の導入方法及びその装置並びに前記
不純物の導入方法を用いる半導体装置の製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】不純物を固体試料の表面部に導入する技
術としては、例えば、ＵＳＰ４９１２０６５に示されて
いるように、不純物をイオン化して低エネルギーで固体
中に導入するプラズマドーピング法が知られている。
【０００３】以下、図８を参照しながら従来の不純物導
入方法としてのプラズマドーピング法について説明す
る。
【０００４】図８は、従来のプラズマドーピング法に用
いられる不純物導入装置の概略構成を示しており、図８
において、１０は真空槽、１１は真空槽１０の内部に設
けられており、不純物が導入される例えばシリコン基板
よりなる固体試料１２を保持する試料保持台、１３は真
空槽１０の内部を減圧する減圧ポンプ、１４は真空槽１
０内に所望の元素を含むドーピングガス例えばＢ2 Ｈ6
を供給するソースガスフィード、１５は真空槽１０に接
続されたマイクロ波導波管、１６は真空槽１０とマイク
ロ波導波管１５との間に設けられた石英板、１７は真空
槽１０の外側に配置された電磁石であって、マイクロ波
導波管１５、石英板１６及び電磁石１７によってプラズ
マ発生手段が構成されている。また、図８において、１
８はプラズマ領域、１９は試料保持台１１にコンデンサ
２０を介して接続されている高周波電源である。
【０００５】前記構造の不純物導入装置において、ソー
スガスフィード１４から導入されたドーピングガス例え
ばＢ2 Ｈ6 はプラズマ発生手段によってプラズマ化さ
れ、該プラズマ中のボロンイオンは高周波電源１９によ
って固体試料１２の表面部に導入される。
【０００６】このようにして不純物が導入された固体試
料１２の上に金属配線層を形成した後、所定の酸化雰囲
気の中において金属配線層の上に薄い酸化膜を形成し、
その後、ＣＶＤ装置等により固体試料１２上にゲート電
極を形成すると、例えばＭＯＳトランジスタが得られ
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、Ｂ2 Ｈ6 よ
りなるドーピングガスのように、シリコン基板等の固体
試料に導入されると電気的に活性となる不純物を含むガ
スは、一般に危険性が高いという問題がある。
【０００８】また、プラズマドーピング法は、ドーピン
グガスに含まれている物質の全てが固体試料に導入され
る。Ｂ2 Ｈ6 よりなるドーピングガスを例にとって説明
すると、固体試料に導入されたときに有効な不純物はボ
ロンだけであるが、水素も同時に固体試料中に導入され
る。水素が固体試料中に導入されると、エピタキシャル
成長等、引き続き行なわれる熱処理時に固体試料におい
て格子欠陥が生じるという問題がある。
【０００９】そこで、本件発明者らは、固体試料に導入
されると電気的に活性となる不純物を含む不純物固体を
真空槽内に配置すると共に、該真空槽内において不活性
又は反応性のガスとしての希ガスのプラズマを発生さ
せ、該希ガスのイオンにより不純物固体をスパッタリン
グすることにより、該不純物固体から不純物を分離させ
ることを考慮した。
【００１０】図９は、不純物を含む不純物固体を用いる
プラズマドーピング法に用いられる不純物導入装置の概
略構成を示している。図９においては、図８に示したも
のと同一の部材については、同一の符号を付すことによ
り説明を省略する。
【００１１】この不純物導入装置の特徴は、不純物例え
ばボロンを含む不純物固体２１を保持する固体保持台２
２、及び真空槽１０の内部に希ガスを導入する希ガスフ
ィード２３を備えている。希ガスフィード２３から例え
ばＡｒガスを真空槽１０の内部に導入すると、該Ａｒガ
スはプラズマ発生手段によってプラズマ化され、該Ａｒ
プラズマ中のＡｒイオンによって不純物固体２１からボ
ロンがスパッタリングされる。スパッタリングされたボ
ロンは、Ａｒプラズマ中に混合されてプラズマドーピン
グガスとなった後、固体試料１２の表面部に導入され
る。
【００１２】ところが、前述のようにしてプラズマドー
ピングを行なったところ、不純物固体２１から不純物が
発生するが、発生する不純物の量が不十分でありスルー
プットが良くないという課題、及び不純物を固体試料の
表面部における極めて表面に近い領域に導入することが
できないという課題がある。
【００１３】前記に鑑み、本発明は、不活性又は反応性
のガスを真空槽内に導入して不純物固体から不純物を発
生させるに際し、発生する不純物の量を多くしてスルー
プットを向上させることを第１の目的とし、不純物を固
体試料の表面部における極めて表面に近い領域に導入で
きるようにすることを第２の目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】前記第１の目的を達成す
るため、請求項１の発明が講じた解決手段は、不純物の
導入方法を、真空槽内に、不純物を含む不純物固体と前
記不純物が導入される固体試料とを保持する工程と、前
記真空槽の内部に不活性又は反応性のガスを導入して該
不活性又は反応性のガスよりなるプラズマを発生させる
工程と、前記不純物固体に該不純物固体がプラズマに対
して陰極となるような電圧を印加して、前記プラズマ中
のイオンにより前記不純物固体をスパッタリングするこ
とによって、該不純物固体に含まれる不純物を前記不活
性又は反応性のガスよりなるプラズマ中に混入させる工
程と、前記固体試料に該固体試料がプラズマに対して陰
極となるような電圧を印加して、前記プラズマ中に混入
された前記不純物を前記固体試料の表面部に導入する工
程とを備えている構成とするものである。
【００１５】請求項１の構成により、不純物固体に該不
純物固体がプラズマに対して陰極となるような電圧を印
加すると、プラズマ中のイオンは大きなエネルギーで不
純物固体に向かって進むので、該不純物固体に含まれる
不純物は効率良くスパッタリングされて不活性又は反応
性のガスよりなるプラズマ中に高濃度に混入される。ま
た、固体試料に該固体試料がプラズマに対して陰極とな
るような電圧を印加すると、プラズマ中に混入された高
濃度の不純物イオンは大きなエネルギーで固体試料に向
かって進むので、該高濃度の不純物イオンは固体試料の
表面部に導入される。
【００１６】前記第１及び第２の目的を達成するため、
請求項２の発明が講じた解決手段は、不純物の導入方法
を、真空槽内に、不純物を含む不純物固体と前記不純物
が導入される固体試料とを保持する工程と、前記真空槽
の内部に不活性又は反応性のガスを導入して該不活性又
は反応性のガスよりなるプラズマを発生させる工程と、
前記不純物固体に該不純物固体がプラズマに対して陰極
となるような電圧を印加して、前記プラズマ中のイオン
により前記不純物固体をスパッタリングすることによっ
て、該不純物固体に含まれる不純物を前記不活性又は反
応性のガスよりなるプラズマ中に混入させる工程と、前
記固体試料に該固体試料がプラズマに対して陽極となる
ような電圧を印加して、前記プラズマ中に混入された前
記不純物を前記固体試料に導入する工程とを備えている
構成とするものである。
【００１７】請求項２の構成により、不純物固体に該不
純物固体がプラズマに対して陰極となるような電圧を印
加すると、プラズマ中のイオンは大きなエネルギーで不
純物固体に向かって進むので、該不純物固体に含まれる
不純物は効率良くスパッタリングされて不活性又は反応
性のガスよりなるプラズマ中に高濃度に混入される。ま
た、固体試料に該固体試料がプラズマに対して陽極とな
るような電圧を印加すると、プラズマ中に混入された高
濃度の不純物イオンは小さなエネルギーで固体試料に向
かって進むので、該高濃度の不純物イオンは固体試料の
表面部における表面に極めて近い領域に導入される。
【００１８】前記第２の目的を達成するため、請求項３
の発明が講じた解決手段は、不純物の導入方法を、真空
槽内に、不純物を含む不純物固体と前記不純物が導入さ
れる固体試料とを保持する工程と、前記真空槽の内部に
不活性又は反応性のガスを導入して該不活性又は反応性
のガスよりなるプラズマを発生させる工程と、前記不純
物固体に該不純物固体がプラズマに対して陽極となるよ
うな電圧を印加して、前記プラズマ中のイオンにより前
記不純物固体をスパッタリングすることによって、該不
純物固体に含まれる不純物を前記不活性又は反応性のガ
スよりなるプラズマ中に混入させる工程と、前記固体試
料に該固体試料がプラズマに対して陽極となるような電
圧を印加して、前記プラズマ中に混入された前記不純物
を前記固体試料に導入する工程とを備えている構成とす
るものである。
【００１９】請求項３の構成により、不純物固体に該不
純物固体がプラズマに対して陽極となるような電圧を印
加すると、プラズマ中のイオンは小さなエネルギーで不
純物固体に向かって進むので、該不純物固体に含まれる
不純物は比較的少なくスパッタリングされて不活性又は
反応性のガスよりなるプラズマ中に低濃度に混入され
る。また、固体試料に該固体試料がプラズマに対して陽
極となるような電圧を印加すると、プラズマ中に混入さ
れた低濃度の不純物イオンは小さなエネルギーで固体試
料に向かって進むので、該低濃度の不純物イオンは固体
試料の表面部における表面に極めて近い領域に導入され
る。
【００２０】前記第１の目的を達成するため、請求項４
の発明が講じた解決手段は、不純物の導入方法を、真空
槽内に、不純物が付着する不純物付着手段を設けると共
に前記不純物が導入される固体試料を保持する工程と、
前記真空槽内における前記不純物付着手段が設けられて
いる第１の領域と前記固体試料が保持されている第２の
領域とを遮断した後、前記第１の領域に前記不純物を含
むガスを導入して前記不純物付着手段に前記不純物より
なる不純物膜を堆積する工程と、前記第１の領域と前記
第２の領域とを連通させた後、前記真空槽の内部に不活
性又は反応性のガスを導入して該不活性又は反応性のガ
スよりなるプラズマを発生させる工程と、前記不純物膜
に該不純物膜がプラズマに対して陰極となるような電圧
を印加して、前記プラズマ中のイオンにより前記不純物
膜をスパッタリングすることによって、該不純物膜に含
まれる不純物を前記不活性又は反応性のガスよりなるプ
ラズマ中に混入させる工程と、前記固体試料に該固体試
料がプラズマに対して陰極となるような電圧を印加し
て、前記プラズマ中に混入された前記不純物を前記固体
試料の表面部に導入する工程とを備えている構成とする
ものである。
【００２１】請求項４の構成により、真空槽内における
不純物付着手段が設けられている第１の領域と固体試料
が保持されている第２の領域とを遮断した後、第１の領
域に不純物を含むガスを導入すると、不純物付着手段に
不純物が付着して該不純物よりなる不純物膜が堆積され
る。その後、第１の領域と第２の領域とを連通させた
後、真空槽の内部に不活性又は反応性のガスよりなるプ
ラズマを発生させると共に不純物膜に該不純物膜がプラ
ズマに対して陰極となるような電圧を印加すると、前記
と同様に、不純物膜に含まれる不純物は効率良くスパッ
タリングされて不活性又は反応性のガスよりなるプラズ
マ中に高濃度に混入される。また、固体試料に該固体試
料がプラズマに対して陰極となるような電圧を印加する
と、前記と同様に、高濃度の不純物イオンは固体試料の
表面部に導入される。
【００２２】請求項５の発明は、請求項１、２又は４の
構成に、プラズマに対して陰極となるような前記電圧は
負の電圧であるという構成を付加するものである。
【００２３】請求項６の発明は、請求項２又は３の構成
に、プラズマに対して陽極となるような前記電圧は０Ｖ
以下の電圧であるという構成を付加するものである。
【００２４】請求項７の発明は、請求項１〜６の構成
に、前記固体試料はシリコンよりなる半導体基板であ
り、前記不純物は砒素、燐、ボロン、アルミニウム又は
アンチモンであり、前記不活性又は反応性のガスは窒素
又はアルゴンを含むガスであるという限定を付加するも
のである。
【００２５】請求項８の発明が講じた解決手段は、不純
物の導入装置を、内部が真空に保持される真空槽と、前
記真空槽内に設けられ、不純物を含む不純物固体を保持
する固体保持手段と、前記真空槽内に設けられ、前記不
純物が導入される固体試料を保持する試料保持手段と、
前記真空槽内にプラズマを発生させるプラズマ発生手段
と、前記真空槽内に不活性又は反応性のガスを導入する
ガス導入手段と、前記固体保持手段に前記不純物固体が
プラズマに対して陰極となるような電圧を印加する第１
の電圧印加手段と、前記試料保持手段に前記固体試料が
プラズマに対して陰極となるような電圧を印加する第２
の電圧印加手段とを備えている構成とするものである。
【００２６】請求項８の構成により、第１の電圧印加手
段により固体保持手段に不純物固体がプラズマに対して
陰極となるような電圧を印加すると、プラズマ中のイオ
ンは大きなエネルギーで不純物固体に向かって進むの
で、前記と同様に、不純物固体に含まれる不純物は効率
良くスパッタリングされて不活性又は反応性のガスより
なるプラズマ中に高濃度に混入される。また、第２の電
圧印加手段により試料保持手段に固体試料がプラズマに
対して陰極となるような電圧を印加すると、前記と同様
に、高濃度の不純物イオンは固体試料の表面部に導入さ
れる。
【００２７】請求項９の発明が講じた解決手段は、不純
物の導入装置を、内部が真空に保持される真空槽と、前
記真空槽内に設けられ、不純物を含む不純物固体を保持
する固体保持手段と、前記真空槽内に設けられ、前記不
純物が導入される固体試料を保持する試料保持手段と、
前記真空槽内にプラズマを発生させるプラズマ発生手段
と、前記真空槽内に不活性又は反応性のガスを導入する
ガス導入手段と、前記固体保持手段に前記不純物固体が
プラズマに対して陰極となるような電圧を印加する第１
の電圧印加手段と、前記試料保持手段に前記固体試料が
プラズマに対して陽極となるような電圧を印加する第２
の電圧印加手段とを備えている構成とするものである。
【００２８】請求項９の構成により、第１の電圧印加手
段により、固体保持手段に不純物固体がプラズマに対し
て陰極となるような電圧を印加すると、前記と同様に、
不純物固体に含まれる不純物は効率良くスパッタリング
されて不活性又は反応性のガスよりなるプラズマ中に高
濃度に混入される。また、第２の電圧印加手段により、
試料保持手段に固体試料がプラズマに対して陽極となる
ような電圧を印加すると、前記と同様に、高濃度の不純
物イオンは固体試料の表面部における表面に極めて近い
領域に導入される。
【００２９】請求項１０の発明が講じた解決手段は、不
純物の導入装置を、内部が真空に保持される真空槽と、
前記真空槽内に設けられ、不純物を含む不純物固体を保
持する固体保持手段と、前記真空槽内に設けられ、前記
不純物が導入される固体試料を保持する試料保持手段
と、前記真空槽内にプラズマを発生させるプラズマ発生
手段と、前記真空槽内に不活性又は反応性のガスを導入
するガス導入手段と、前記固体保持手段に前記不純物固
体がプラズマに対して陽極となるような電圧を印加する
第１の電圧印加手段と、前記試料保持手段に前記固体試
料がプラズマに対して陽極となるような電圧を印加する
第２の電圧印加手段とを備えている構成とするものであ
る。
【００３０】請求項１０の構成により、第１の電圧印加
手段により、固体保持手段に不純物固体がプラズマに対
して陽極となるような電圧を印加すると、前記と同様
に、不純物固体に含まれる不純物は比較的少なくスパッ
タリングされて不活性又は反応性のガスよりなるプラズ
マ中に低濃度に混入される。また、第２の電圧印加手段
により、試料保持台に固体試料がプラズマに対して陽極
となるような電圧を印加すると、前記と同様に、低濃度
の不純物イオンは固体試料の表面部における表面に極め
て近い領域に導入される。
【００３１】請求項１１の発明は、請求項８又は９の構
成に、前記第１の電圧印加手段は、前記固体保持手段に
前記不純物固体がプラズマに対して陽極となるような電
圧を印加する手段と、前記不純物固体がプラズマに対し
て陰極となるような電圧を印加する第１の状態とプラズ
マに対して陽極となるような電圧を印加する第２の状態
とを切替える手段とをさらに有している構成を付加する
ものである。
【００３２】請求項１２の発明は、請求項８の構成に、
前記第２の電圧印加手段は、前記試料保持手段に前記固
体試料がプラズマに対して陽極となるような電圧を印加
する手段と、前記固体試料がプラズマに対して陰極とな
るような電圧を印加する第１の状態とプラズマに対して
陽極となるような電圧を印加する第２の状態とを切替え
る手段とをさらに有している構成を付加するものであ
る。
【００３３】請求項１３の発明が講じた解決手段は、不
純物の導入装置を、内部が真空に保持される真空槽と、
前記真空槽内に設けられ、不純物が付着する不純物付着
手段と、前記真空槽内に設けられ、前記不純物が導入さ
れる固体試料を保持する試料保持手段と、前記不純物付
着手段が設けられている第１の領域と前記試料保持手段
が設けられている第２の領域とを連通させたり遮断した
りするシャッター手段と、前記真空槽内における前記第
１の領域に前記不純物を含むガスを導入する第１のガス
導入手段と、前記真空槽内にプラズマを発生させるプラ
ズマ発生手段と、前記真空槽内に不活性又は反応性のガ
スを導入する第２のガス導入手段と、前記不純物付着手
段に該不純物付着手段に付着する不純物がプラズマに対
して陰極となるような電圧を印加する第１の電圧印加手
段と、前記試料保持手段に前記固体試料がプラズマに対
して陰極となるような電圧を印加する第２の電圧印加手
段とを備えている構成とするものである。
【００３４】請求項１３の構成により、シャッター手段
により真空槽内における不純物付着手段が設けられてい
る第１の領域と固体試料が保持されている第２の領域と
を遮断した後、第１のガス導入手段により第１の領域に
不純物を含むガスを導入すると、不純物付着手段に不純
物が付着して該不純物よりなる不純物膜が堆積される。
その後、第１の領域と第２の領域とを連通させた後、プ
ラズマ発生手段により真空槽の内部に不活性又は反応性
のガスよりなるプラズマを発生させると共に第１の電圧
印加手段により不純物付着手段に不純物膜がプラズマに
対して陰極となるような電圧を印加すると、前記と同様
に、不純物膜に含まれる不純物は効率良くスパッタリン
グされて不活性又は反応性のガスよりなるプラズマ中に
高濃度に混入される。また、第２の電圧印加手段により
試料保持手段に固体試料がプラズマに対して陰極となる
ような電圧を印加すると、前記と同様に、高濃度の不純
物イオンは固体試料の表面部に導入される。
【００３５】請求項１４の発明が講じた解決手段は、不
純物の導入装置を、内部が真空に保持される真空槽と、
前記真空槽内に設けられ、不純物が付着する不純物付着
手段と、前記真空槽内に設けられ、前記不純物が導入さ
れる固体試料を保持する試料保持手段と、前記不純物付
着手段が設けられている第１の領域と前記試料保持手段
が設けられている第２の領域とを連通させたり遮断した
りするシャッター手段と、前記真空槽内における前記第
１の領域に前記不純物を含むガスを導入する第１のガス
導入手段と、前記真空槽内にプラズマを発生させるプラ
ズマ発生手段と、前記真空槽内に不活性又は反応性のガ
スを導入する第２のガス導入手段と、前記不純物付着手
段に該不純物付着手段に付着する不純物がプラズマに対
して陰極となるような電圧を印加する第１の電圧印加手
段と、前記試料保持手段に前記固体試料がプラズマに対
して陽極となるような電圧を印加する第２の電圧印加手
段とを備えている構成とするものである。
【００３６】請求項１４の構成により、シャッター手段
により真空槽内における不純物付着手段が設けられてい
る第１の領域と固体試料が保持されている第２の領域と
を遮断した後、第１のガス導入手段により第１の領域に
不純物を含むガスを導入すると、不純物付着手段に不純
物が付着して該不純物よりなる不純物膜が堆積される。
その後、第１の領域と第２の領域とを連通させた後、プ
ラズマ発生手段により真空槽の内部に不活性又は反応性
のガスよりなるプラズマを発生させると共に第１の電圧
印加手段により不純物付着手段に不純物膜がプラズマに
対して陰極となるような電圧を印加すると、前記と同様
に、不純物膜に含まれる不純物は効率良くスパッタリン
グされて不活性又は反応性のガスよりなるプラズマ中に
高濃度に混入される。また、第２の電圧印加手段により
試料保持手段に固体試料がプラズマに対して陽極となる
ような電圧を印加すると、前記と同様に、高濃度の不純
物イオンは固体試料の表面部における極めて表面に近い
領域に導入される。
【００３７】請求項１５の発明が講じた解決手段は、不
純物の導入装置を、内部が真空に保持される真空槽と、
前記真空槽内に設けられ、不純物が付着する不純物付着
手段と、前記真空槽内に設けられ、前記不純物が導入さ
れる固体試料を保持する試料保持手段と、前記不純物付
着手段が設けられている第１の領域と前記試料保持手段
が設けられている第２の領域とを連通させたり遮断した
りするシャッター手段と、前記真空槽内における前記第
１の領域に前記不純物を含むガスを導入する第１のガス
導入手段と、前記真空槽内にプラズマを発生させるプラ
ズマ発生手段と、前記真空槽内に不活性又は反応性のガ
スを導入する第２のガス導入手段と、前記不純物付着手
段に該不純物付着手段に付着する不純物がプラズマに対
して陽極となるような電圧を印加する第１の電圧印加手
段と、前記試料保持手段に前記固体試料がプラズマに対
して陽極となるような電圧を印加する第２の電圧印加手
段とを備えている構成とするものである。
【００３８】請求項１５の構成により、シャッター手段
により真空槽内における不純物付着手段が設けられてい
る第１の領域と固体試料が保持されている第２の領域と
を遮断した後、第１のガス導入手段により第１の領域に
不純物を含むガスを導入すると、不純物付着手段に不純
物が付着して該不純物よりなる不純物膜が堆積される。
その後、第１の領域と第２の領域とを連通させた後、プ
ラズマ発生手段により真空槽の内部に不活性又は反応性
のガスよりなるプラズマを発生させると共に第１の電圧
印加手段により不純物付着手段に不純物膜がプラズマに
対して陽極となるような電圧を印加すると、前記と同様
に、不純物膜に含まれる不純物は比較的少なくスパッタ
リングされて不活性又は反応性のガスよりなるプラズマ
中に低濃度に混入される。また、第２の電圧印加手段に
より試料保持手段に固体試料がプラズマに対して陽極と
なるような電圧を印加すると、前記と同様に、低濃度の
不純物イオンは固体試料の表面部における極めて表面に
近い領域に導入される。
【００３９】請求項１６の発明は、請求項１３又は１４
の構成に、前記第１の電圧印加手段は、前記不純物付着
手段に該不純物付着手段に付着する不純物がプラズマに
対して陽極となるような電圧を印加する手段と、前記不
純物付着手段に付着する不純物がプラズマに対して陰極
となる第１の状態とプラズマに対して陽極となる第２の
状態とを切替える手段とをさらに有している構成を付加
するものである。
【００４０】請求項１７の発明は、請求項１３の構成
に、前記第２の電圧印加手段は、前記試料保持手段に前
記固体試料がプラズマに対して陽極となるような電圧を
印加する手段と、前記固体試料がプラズマに対して陰極
となる第１の状態とプラズマに対して陽極となる第２の
状態とを切替える切替手段とをさらに有している構成を
付加するものである。
【００４１】請求項１８の発明は、請求項８、９、１３
又は１４の構成に、プラズマに対して陰極となるような
前記電圧は負の電圧であるという構成を付加するもので
ある。
【００４２】請求項１９の発明は、請求項９、１０、１
４又は１５の構成に、プラズマに対して陽極となるよう
な前記電圧は０Ｖ以下の電圧であるという構成を付加す
るものである。
【００４３】請求項２０の発明が講じた解決手段は、半
導体装置の製造方法を、半導体基板上におけるダイオー
ド形成領域を素子分離層によって電気的に分離する工程
と、前記素子分離層が形成された半導体基板と、ダイオ
ード形成領域に導入される不純物を含む不純物固体とを
真空槽内に保持する工程と、前記真空槽の内部に不活性
又は反応性のガスを導入して該不活性又は反応性のガス
よりなるプラズマを発生させる工程と、前記不純物固体
に該不純物固体がプラズマに対して陰極となるような電
圧を印加して、前記プラズマ中のイオンにより前記不純
物固体をスパッタリングすることによって、該不純物固
体に含まれる不純物を前記不活性又は反応性のガスより
なるプラズマ中に混入させる工程と、前記真空槽内に保
持されている半導体基板に該半導体基板がプラズマに対
して陰極となるような電圧を印加することにより、前記
プラズマ中に混入された前記不純物を前記半導体基板に
おけるダイオード形成領域の表面部に導入して不純物層
を形成する工程と、前記不純物層が形成された半導体基
板の上に前記不純物層と電気的に接続される配線層を形
成する工程とを備えている構成とするものである。
【００４４】請求項２０の構成により、請求項１と同様
の作用により、半導体基板におけるダイオード形成領域
の表面部に不純物が高濃度に導入される。
【００４５】請求項２１の発明が講じた解決手段は、半
導体装置の製造方法を、半導体基板上におけるダイオー
ド形成領域を素子分離層によって電気的に分離する工程
と、前記素子分離層が形成された半導体基板と、ダイオ
ード形成領域に導入される不純物を含む不純物固体とを
真空槽内に保持する工程と、前記真空槽の内部に不活性
又は反応性のガスを導入して該不活性又は反応性のガス
よりなるプラズマを発生させる工程と、前記不純物固体
に該不純物固体がプラズマに対して陰極となるような電
圧を印加して、前記プラズマ中のイオンにより前記不純
物固体をスパッタリングすることにより、該不純物固体
に含まれる不純物を前記不活性又は反応性のガスよりな
るプラズマ中に混入させる工程と、前記真空槽内に保持
されている半導体基板に該半導体基板がプラズマに対し
て陽極となるような電圧を印加することにより、前記プ
ラズマ中に混入された前記不純物を前記半導体基板にお
けるダイオード形成領域の表面部に導入して不純物層を
形成する工程と、前記不純物層が形成された半導体基板
の上に前記不純物層と電気的に接続される配線層を形成
する工程とを備えている構成とするものである。
【００４６】請求項２１の構成により、請求項２と同様
の作用により、半導体基板におけるダイオード形成領域
の表面部における表面に極めて近い領域に不純物が高濃
度に導入される。
【００４７】請求項２２の発明が講じた解決手段は、半
導体装置の製造方法を、半導体基板上におけるダイオー
ド形成領域を素子分離層によって電気的に分離する工程
と、前記素子分離層が形成された半導体基板と、ダイオ
ード形成領域に導入される不純物を含む不純物固体とを
真空槽内に保持する工程と、前記真空槽の内部に不活性
又は反応性のガスを導入して該不活性又は反応性のガス
よりなるプラズマを発生させる工程と、前記不純物固体
に該不純物固体がプラズマに対して陽極となるような電
圧を印加して、前記プラズマ中のイオンにより前記不純
物固体をスパッタリングすることによって、該不純物固
体に含まれる不純物を前記不活性又は反応性のガスより
なるプラズマ中に混入させる工程と、前記真空槽内に保
持されている半導体基板に該半導体基板がプラズマに対
して陽極となるような電圧を印加することにより、前記
プラズマ中に混入された前記不純物を前記半導体基板に
おけるダイオード形成領域の表面部に導入して不純物層
を形成する工程と、前記不純物層が形成された半導体基
板の上に前記不純物層と電気的に接続される配線層を形
成する工程とを備えている構成とするものである。
【００４８】請求項２２の構成により、請求項３と同様
の作用により、半導体基板におけるダイオード形成領域
の表面部における表面に極めて近い領域に不純物が低濃
度に導入される。
【００４９】請求項２３の発明が講じた解決手段は、半
導体装置の製造方法を、半導体基板上におけるトランジ
スタ形成領域を素子分離層によって電気的に分離する工
程と、前記素子分離層が形成された半導体基板上におけ
るトランジスタ形成領域に絶縁層を介して電極を形成す
る工程と、前記電極が形成された半導体基板と、トラン
ジスタ形成領域に導入される不純物を含む不純物固体と
を真空槽内に保持する工程と、前記真空槽の内部に不活
性又は反応性のガスを導入して該不活性又は反応性のガ
スよりなるプラズマを発生させる工程と、前記不純物固
体に該不純物固体がプラズマに対して陰極となるような
電圧を印加して、前記プラズマ中のイオンにより前記不
純物固体をスパッタリングすることによって、該不純物
固体に含まれる不純物を前記不活性又は反応性のガスよ
りなるプラズマ中に混入させる工程と、前記真空槽内に
保持されている半導体基板に該半導体基板がプラズマに
対して陰極となるような電圧を印加することにより、前
記プラズマ中に混入された前記不純物を前記半導体基板
におけるトランジスタ形成領域の表面部に導入して不純
物層を形成する工程と、前記不純物層が形成された半導
体基板の前記電極と電気的に接続される配線層を形成す
る形成工程とを備えている構成とするものである。
【００５０】請求項２３の構成により、請求項１と同様
の作用により、半導体基板におけるトランジスタ形成領
域の表面部に不純物が高濃度に導入される。
【００５１】請求項２４の発明が講じた解決手段は、半
導体装置の製造方法を、半導体基板上におけるトランジ
スタ形成領域を素子分離層によって電気的に分離する形
成工程と、前記素子分離層が形成された半導体基板上に
おけるトランジスタ形成領域に絶縁層を介して電極を形
成する形成工程と、前記電極が形成された半導体基板
と、トランジスタ形成領域に導入される不純物を含む不
純物固体とを真空槽内に保持する保持工程と、前記真空
槽の内部に不活性又は反応性のガスを導入して該不活性
又は反応性のガスよりなるプラズマを発生させる工程
と、前記不純物固体に該不純物固体がプラズマに対して
陰極となるような電圧を印加して、前記プラズマ中のイ
オンにより前記不純物固体をスパッタリングすることに
よって、該不純物固体に含まれる不純物を前記不活性又
は反応性のガスよりなるプラズマ中に混入させる工程
と、前記真空槽内に保持されている半導体基板に該半導
体基板がプラズマに対して陽極となるような電圧を印加
することによって、前記プラズマ中に混入された前記不
純物を前記半導体基板におけるトランジスタ形成領域の
表面部に導入して不純物層を形成する工程と、前記不純
物層が形成された半導体基板の前記電極と電気的に接続
される配線層を形成する工程とを備えている構成とする
ものである。
【００５２】請求項２４の構成により、請求項２と同様
の作用により、半導体基板におけるトランジスタ形成領
域の表面部における表面に極めて近い領域に不純物が高
濃度に導入される。
【００５３】請求項２５の発明が講じた解決手段は、半
導体装置の製造方法を、半導体基板上におけるトランジ
スタ形成領域を素子分離層によって電気的に分離する工
程と、前記素子分離層が形成された半導体基板上におけ
るトランジスタ形成領域に絶縁層を介して電極を形成す
る工程と、前記電極が形成された半導体基板と、トラン
ジスタ形成領域に導入される不純物を含む不純物固体と
を真空槽内に保持する工程と、前記真空槽の内部に不活
性又は反応性のガスを導入して該不活性又は反応性のガ
スよりなるプラズマを発生させる工程と、前記不純物固
体に該不純物固体がプラズマに対して陽極となるような
電圧を印加して、前記プラズマ中のイオンにより前記不
純物固体をスパッタリングすることによって、該不純物
固体に含まれる不純物を前記不活性又は反応性のガスよ
りなるプラズマ中に混入させる工程と、前記真空槽内に
保持されている半導体基板に該半導体基板がプラズマに
対して陽極となるような電圧を印加することにより、前
記プラズマ中に混入された前記不純物を前記半導体基板
におけるトランジスタ形成領域の表面部に導入して不純
物層を形成する工程と、前記不純物層が形成された半導
体基板の前記電極と電気的に接続される配線層を形成す
る工程とを備えている構成とするものである。
【００５４】請求項２５の構成により、請求項３と同様
の作用により、半導体基板におけるトランジスタ形成領
域の表面部における表面に極めて近い領域に不純物が低
濃度に導入される。
【００５５】請求項２６の発明は、請求項２０、２１、
２３又は２４の構成に、プラズマに対して陰極となるよ
うな前記電圧は負の電圧であるという構成を付加するも
のである。
【００５６】請求項２７の発明が講じた解決手段は、請
求項２１、２２、２４又は２５の構成に、プラズマに対
して陽極となるような前記電圧は０Ｖ以下の電圧である
という構成を付加するものである。
【００５７】請求項２８の発明は、請求項２０〜２７の
構成に、前記半導体基板はシリコンよりなり、前記不純
物は砒素、燐、ボロン、アルミニウム又はアンチモンで
あり、前記不活性又は反応性のガスは窒素又はアルゴン
を含むガスであるという構成を付加するものである。
【００５８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施形態に
係る不純物導入装置について図１を参照しながら説明す
る。
【００５９】図１において、１０は真空槽、１１は真空
槽１０の内部に設けられており、不純物が導入される例
えばシリコン基板よりなる固体試料１２を保持する試料
保持台であって、該試料保持台１１は固体試料１２を所
定の温度に保つ温度制御手段を内蔵している。また、図
１において、１３は真空槽１０の内部を減圧する減圧ポ
ンプ、１４は真空槽１０内にドーピングガスを供給する
ソースガスフィード、１５は真空槽１０に接続されたマ
イクロ波導波管、１６は真空槽１０とマイクロ波導波管
１５との間に設けられた石英板、１７は真空槽１０の外
側に配置された電磁石であって、マイクロ波導波管１
５、石英板１６及び電磁石１７によってプラズマ発生手
段としてのＥＣＲプラズマ発生手段が構成されている。
減圧ポンプ１３としてはターボ分子ポンプと所謂ドライ
ポンプとを組み合わせて用いる。また、図１において、
１８はプラズマ領域、１９は試料保持台１１に第１のコ
ンデンサ２０を介して接続されている第１の高周波電
源、２１は不純物元素例えばボロンを含む不純物固体、
２２は不純物固体２１を保持する固体保持台、２３は真
空槽１０の内部に希ガスを導入する希ガスフィードであ
る。
【００６０】第１の実施形態の特徴として、試料保持台
１１には第１の切替えスイッチ２５が接続されており、
該第１の切替えスイッチ２５は、試料保持台１１を第１
のコンデンサ２０を介して第１の高周波電源１９に接続
して試料保持台１１をプラズマに対して陰極にしたり、
試料保持台１１を接地して試料保持台１１をプラズマに
対して陽極にしたりすることができる。
【００６１】また、第１の実施形態の特徴として、固体
保持台２２には第２の切替えスイッチ２６が接続されて
おり、該第２の切替えスイッチ２６は、固体保持台２２
を第２のコンデンサ２７を介して第２の高周波電源２８
に接続して固体保持台２２をプラズマに対して陰極にし
たり、固体保持台２２を接地して固体保持台２２をプラ
ズマに対して陽極にしたりすることができる。
【００６２】以下、第１の不純物導入方法について図１
を参照しながら説明する。第１の不純物導入方法は、第
１の実施形態に係る不純物導入装置を用いて行なうもの
であって、試料保持台１１をプラズマに対して陰極にす
ると共に固体保持台２２をプラズマに対して陰極にする
場合である。
【００６３】まず、減圧ポンプ１３を駆動して真空槽１
０の内部を約５×１０-7Ｔｏｒｒの真空度にすると共
に、試料保持台１１に内蔵されている温度制御手段によ
り試料保持台１１の温度を約１０℃に保つ。また、固体
試料１２としてはシリコンウエーハを用い、不純物固体
１８としてはボロンよりなる板状体又は粒子の集合物を
用いる。
【００６４】この状態で、希ガスフィード２０から毎分
１０ｃｃのＡｒガスを導入すると共に、減圧ポンプ１３
により真空槽１０の内部を約４×１０-4Ｔｏｒｒの真空
度に保つ。また、マイクロ波導波管１５から２．４５Ｇ
Ｈｚのマイクロ波を導波すると共に電磁石１７により磁
場を励起し、約２．５ｍＡ／ｃｍ2 のプラズマ電流密度
を発生させて、プラズマ領域１８にＡｒプラズマを発生
させる。
【００６５】次に、第１の切替えスイッチ２５を操作し
て第１の高周波電源１９から１３．５６ＭＨｚの高周波
電力を第１のコンデンサー２０を介して試料保持台１１
に印加して試料保持台１１を陰極にする。このようにし
て、試料保持台１１に保持された固体試料１２とプラズ
マ領域１８のＡｒプラズマとの間に大きな電位差例えば
７００Ｖを生じさせる。また、第２の切替えスイッチ２
６を操作して第２の高周波電源２８から１３．５６ＭＨ
ｚの高周波電力を第２のコンデンサー２７を介して固体
保持台２２に印加して固体保持台２２を陰極にする。こ
れにより、固体保持台２２は発生するプラズマに対して
陰極として作用し、Ａｒプラズマの条件にもよるが、こ
の場合、固体保持台２２はＡｒプラズマに対して約５０
０Ｖ電位が低下する。この電位差によってＡｒプラズマ
中のＡｒイオンは不純物固体２１に激しく衝突し、不純
物固体２１に含まれるボロンはスパッタリング現象によ
ってＡｒプラズマ中に高濃度に混入する。この工程にお
いては、真空槽１０の真空度を１×１０-4Ｔｏｒｒ台と
低く設定しておき、Ａｒイオンの平均自由工程を数１０
ｃｍ程度にすることが好ましい。このようにすると、ス
パッタリングされたボロンは比較的容易にＡｒプラズマ
中に均一に拡散する。
【００６６】Ａｒプラズマ中に均一且つ高濃度に拡散さ
れたボロンは、固体試料１２とＡｒプラズマとの間の電
位差（この場合は約７００Ｖである）によって、固体試
料１２の表面部近傍に導入される。
【００６７】固体試料１２の表面部近傍にボロンを導入
する時間については、固体試料１２をプラズマに対して
陰極にしなかった場合には１００秒程度を要するのに対
して、第１の不純物導入方法によると固体試料１２をプ
ラズマに対して陰極にしたので２秒程度で済む。
【００６８】図２は、固体試料１２における深さとボロ
ン濃度との関係をＳＩＭＳによって測定した結果を示し
ており、ボロンが固体試料１２の表面部近傍に導入され
ていることが確認できた。
【００６９】以下、第２の不純物導入方法について図１
を参照しながら説明する。第２の不純物導入方法は、第
１の実施形態に係る不純物導入装置を用いて行なうもの
であって、試料保持台１１をプラズマに対して陽極にす
ると共に固体保持台２２をプラズマに対して陰極にする
場合である。
【００７０】まず、第１の不純物導入方法と同様に、減
圧ポンプ１３を駆動して真空槽１０の内部を約５×１０
-7Ｔｏｒｒの真空度にすると共に、試料保持台１１に内
蔵されている温度制御手段により試料保持台１１の温度
を約１０℃に保つ。また、固体試料１２としてはシリコ
ンウエーハを用い、不純物固体１８としてはボロンより
なる板状体又は粒子の集合物を用いる。この状態で、希
ガスフィード２０から毎分１０ｃｃのＡｒガスを導入す
ると共に、減圧ポンプ１３により真空槽１０の内部を約
４×１０-4Ｔｏｒｒの真空度に保つ。また、マイクロ波
導波管１５から２．４５ＧＨｚのマイクロ波を導波する
と共に電磁石１７により磁場を励起し、約２．５ｍＡ／
ｃｍ2 のプラズマ電流密度を発生させて、プラズマ領域
１８にＡｒプラズマを発生させる。
【００７１】次に、第１の切替えスイッチ２５を操作し
て試料保持台１１を接地して試料保持台１１を陽極にす
る。このようにして、試料保持台１１に保持された固体
試料１２とプラズマ領域１８のＡｒプラズマとの間に小
さな電位差例えば５０Ｖを生じさせる。また、第２の切
替えスイッチ２６を操作して第２の高周波電源２８から
１３．５６ＭＨｚの高周波電力を第２のコンデンサー２
７を介して固体保持台２２に印加して固体保持台２２を
陰極にする。これにより、固体保持台２２は発生するプ
ラズマに対して陰極として作用し、Ａｒプラズマの条件
にもよるが、この場合、固体保持台２２はＡｒプラズマ
に対して約５００Ｖ電位が低下する。この電位差によっ
てＡｒプラズマ中のＡｒイオンは不純物固体２１に激し
く衝突し、不純物固体２１に含まれるボロンはスパッタ
リング現象によってＡｒプラズマ中に高濃度に混入す
る。この工程においては、真空槽１０の真空度を１×１
０-4Ｔｏｒｒ台と低く設定しておき、Ａｒイオンの平均
自由工程を数１０ｃｍ程度にすることが好ましい。この
ようにすると、スパッタリングされたボロンは比較的容
易にＡｒプラズマ中に均一に拡散する。
【００７２】Ａｒプラズマ中に均一且つ高濃度に拡散さ
れたボロンは、固体試料１２とＡｒプラズマとの間の小
さな電位差（この場合は約５０Ｖである）によって、固
体試料１２の表面部に導入されるが、高濃度のボロンが
小さいエネルギーで固体試料１２に向かうため、固体試
料１２の表面に極めて近い領域に高濃度の不純物層が形
成される。
【００７３】以下、第３の不純物導入方法について図１
を参照しながら説明する。第３の不純物導入方法は、第
１の実施形態に係る不純物導入装置を用いて行なうもの
であって、試料保持台１１をプラズマに対して陽極にす
ると共に固体保持台２２もプラズマに対して陽極にする
場合である。
【００７４】まず、第１の不純物導入方法と同様に、減
圧ポンプ１３を駆動して真空槽１０の内部を約５×１０
-7Ｔｏｒｒの真空度にすると共に、試料保持台１１に内
蔵されている温度制御手段により試料保持台１１の温度
を約１０℃に保つ。また、固体試料１２としてはシリコ
ンウエーハを用い、不純物固体１８としてはボロンより
なる板状体又は粒子の集合物を用いる。この状態で、希
ガスフィード２０から毎分１０ｃｃのＡｒガスを導入す
ると共に、減圧ポンプ１３により真空槽１０の内部を約
４×１０-4Ｔｏｒｒの真空度に保つ。また、マイクロ波
導波管１５から２．４５ＧＨｚのマイクロ波を導波する
と共に電磁石１７により磁場を励起し、約２．５ｍＡ／
ｃｍ2 のプラズマ電流密度を発生させて、プラズマ領域
１８にＡｒプラズマを発生させる。
【００７５】次に、第１の切替えスイッチ２５を操作し
て試料保持台１１を接地し試料保持台１１を陽極にす
る。このようにして、試料保持台１１に保持された固体
試料１２とプラズマ領域１８のＡｒプラズマとの間に小
さな電位差例えば５０Ｖを生じさせる。また、第２の切
替えスイッチ２６を操作して固体保持台２２を接地し固
体保持台２２を陽極にする。これにより、固体保持台２
２は発生するプラズマに対して陽極として作用し、固体
保持台２２とＡｒプラズマとの間の電位差が小さいの
で、Ａｒプラズマ中のＡｒイオンは不純物固体２１に小
さいエネルギーで衝突し、不純物固体２１に含まれるボ
ロンはスパッタリング現象によってＡｒプラズマ中に低
濃度に混入する。この工程においては、真空槽１０の真
空度を１×１０-4Ｔｏｒｒ台と低く設定しておき、Ａｒ
イオンの平均自由工程を数１０ｃｍ程度にすることが好
ましい。このようにすると、スパッタリングされたボロ
ンは比較的容易にＡｒプラズマ中に均一に拡散する。
【００７６】Ａｒプラズマ中に均一且つ低濃度に拡散さ
れたボロンは、固体試料１２とＡｒプラズマとの間の小
さな電位差（この場合は約５０Ｖである）によって、固
体試料１２の表面部に導入されるが、低濃度のボロンが
小さいエネルギーで固体試料１２に向かうため、固体試
料１２の表面に極めて近い領域に低濃度の不純物層が形
成される。
【００７７】尚、第１の実施形態に係る不純物導入装置
を用いて行なう第１〜第３の不純物導入方法において
は、真空槽１０内にドーピングガスを供給するソースガ
スフィード１４は用いない。
【００７８】また、プラズマ発生手段としては２．４５
ＧＨｚのマイクロ波を導波するＥＣＲプラズマ発生手段
を用いたが、これに限られるものではなく、ＩＣＰやヘ
リコン等の他のプラズマ発生手段を用いてもよい。ま
た、試料保持台１１及び固体保持台２２には１３．５６
ＭＨｚの高周波電力を印加したが、高周波電力の周波数
もこれに限られるものではない。また、試料保持台１１
に印加される高周波電力の周波数と、固体保持台２２に
印加される高周波電力の周波数とは同じでも異なってい
てもよく、周波数が同じ場合には、第１の高周波電源１
９と第２の高周波電源２８とを共通にしてもよい。さら
に、真空槽１０に導入する希ガスやソースガスの流量及
び真空槽１０の真空度については、真空槽１０の形状や
大きさにより最適なものに設定することは当然である。
【００７９】以下、本発明の第２の実施形態に係る不純
物導入装置について図３を参照しながら説明する。
【００８０】第２実施形態に係る不純物導入装置は、第
１の実施形態に係る不純物導入装置を基本的に同様であ
るので、同一の部材については同一の符号を付すことに
より説明を省略する。
【００８１】第２の実施形態に係る不純物導入装置の特
徴として、不純物固体を保持する固体保持台２２は設け
られておらず、代わりに、金属又は絶縁物よりなり不純
物が付着する不純物付着台３０が設けられており、該不
純物付着台３０上には、後述する方法により、例えばボ
ロンよりなる不純物膜３１が堆積する。不純物付着台３
０には第２の切替えスイッチ２６が接続されており、該
第２の切替えスイッチ２６は、不純物付着台３０を第２
のコンデンサ２７を介して第２の高周波電源２８に接続
して不純物付着台３０を陰極にしたり、不純物付着台３
０を接地して不純物付着台３０を陽極にしたりすること
ができる。また、試料保持台１１に保持された固体試料
１２とプラズマ領域１８との間には、両者間を連通させ
たり遮断したりするシャッター３２が設けられている。
尚、図３においては、図示の都合上、シャッター３２は
破線によって示している。
【００８２】以下、第４の不純物導入方法について図３
を参照しながら説明する。第４の不純物導入方法は、第
２の実施形態に係る不純物導入装置を用いて行なうもの
であって、試料保持台１１をプラズマに対して陰極にす
ると共に不純物保持台３０もプラズマに対して陰極にす
る場合である。
【００８３】まず、シャッター３２を閉じて試料保持台
１１とプラズマ領域１８との間を遮断した状態で、減圧
ポンプ１３を駆動して真空槽１０の内部を約５×１０-3
Ｔｏｒｒの真空度に保つ。また、第２の切替えスイッチ
２６を操作して第２の高周波電源２８から１３．５６Ｍ
Ｈｚの高周波電力を第２のコンデンサー２７を介して固
体保持台２２に印加して固体保持台２２を陰極にする。
【００８４】次に、ソースガスフィード１４から不純物
を含むガス、例えばディボランＢ2Ｈ6 を真空槽１０内
に毎分５０ｃｃ供給すると共に、マイクロ波導波管１５
から２．４５ＧＨｚのマイクロ波を導波すると共に電磁
石１７により磁場を励起し、約２．５ｍＡ／ｃｍ2 のプ
ラズマ電流密度を発生させる。このようにすると、Ｂ2
Ｈ6 がプラズマ化し、ボロンイオンが不純物付着台３０
に向かって進み、不純物付着台３０にボロンよりなる不
純物膜３１が堆積する。
【００８５】尚、前記の場合、Ｂ2 Ｈ6 よりなるプラズ
マを発生させたので、より低温で且つ高い効率で不純物
膜３１が形成されるが、Ｂ2 Ｈ6 よりなるプラズマを発
生させなくても、ソースガスフィード１４からＢ2 Ｈ6
を真空槽１０内に供給すると、通常のＣＶＤ法と同様に
して、不純物付着台３０にボロンよりなる不純物膜３１
を堆積することができる。
【００８６】次に、真空槽１０内の水素を含むガスを排
出した後、シャッター３２を開けて試料保持台１１とプ
ラズマ領域１８との間を連通する。その後、減圧ポンプ
１３を駆動して真空槽１０の内部を約４×１０-4Ｔｏｒ
ｒの真空度に保つと共に、試料保持台１１に内蔵されて
いる温度制御手段により試料保持台１１の温度を約１０
℃に保つ。
【００８７】この状態で、第１の実施形態に係る不純物
導入装置を用いる第１の不純物導入方法と同様に、希ガ
スフィード２０から毎分１０ｃｃのＡｒガスを導入する
と共に、マイクロ波導波管１５から２．４５ＧＨｚのマ
イクロ波を導波すると共に電磁石１７により磁場を励起
し、約２．５ｍＡ／ｃｍ2 のプラズマ電流密度を発生さ
せて、プラズマ領域１８にＡｒプラズマを発生させる。
次に、第１の切替えスイッチ２５を操作して第１の高周
波電源１９から１３．５６ＭＨｚの高周波電力を第１の
コンデンサー２０を介して不純物付着台３０に印加して
不純物付着台３０を陰極にすると共に、第２の切替えス
イッチ２６を操作して第２の高周波電源２８から１３．
５６ＭＨｚの高周波電力を第２のコンデンサー２７を介
して不純物付着台３０に印加して固体保持台２２を陰極
にする。これにより、不純物付着台３０はプラズマに対
して陰極として作用し、不純物付着台３０はＡｒプラズ
マに対して約５００Ｖ電位が低下する。この電位差によ
ってＡｒプラズマ中のＡｒイオンは不純物膜３１に激し
く衝突し、不純物膜３１に含まれるボロンはスパッタリ
ング現象によってＡｒプラズマ中に高濃度に混入する。
Ａｒプラズマ中に均一且つ高濃度に拡散されたボロン
は、固体試料１２とＡｒプラズマとの間の約７００Ｖの
電位差によって、固体試料１２の表面部近傍に導入され
る。
【００８８】前記の不純物導入方法によると、図２に示
した結果と同様、ボロンが固体試料１２の表面部近傍に
導入される。
【００８９】また、この不純物導入方法によると、Ｂ2
Ｈ6 を用いて直接にドーピングする場合に比べて、固体
試料１２に導入される水素が少ないので、固体試料にお
いて格子欠陥が生じるという問題を回避できる。
【００９０】以下、前述した各不純物導入方法を用いて
行なうダイオードを有する半導体装置の製造方法につい
て図４及び図５を参照しながら説明する。
【００９１】まず、図４（ａ）に示すように、半導体基
板５０上の所定領域に素子分離層５１を形成した後、半
導体基板５０を第１又は第２の実施形態に係る不純物導
入装置における固体保持台１１に保持させる。
【００９２】次に、前述した第１又は第４の不純物導入
方法により、半導体基板５０の近傍に、不純物よりなる
プラズマ５２を発生させ、図４（ｂ）に示すように、半
導体基板５０の表面部近傍に不純物層５３を形成する。
【００９３】次に、図５（ａ）に示すように、半導体基
板５０の上に全面に亘って例えばＣＶＤ法によるシリコ
ン酸化膜等よりなる絶縁膜５４を例えば５００ｎｍの膜
厚に堆積する。その後、適当な熱処理、例えば１０００
℃の温度下における１０秒間の熱処理を行なって不純物
層５３の不純物分布を制御してもよい。
【００９４】次に、図５（ｂ）に示すように、フォトリ
ソグラフィ法及びエッチング法を用いて絶縁膜５４に開
口部５４ａを形成した後、単層又は多層の金属膜を全面
に堆積し、その後、該金属膜に対してフォトリソグラフ
ィ法及びエッチング法を施してパターニングして前記金
属膜よりなる金属配線層５５を形成する。
【００９５】尚、前記のダイオードを有する半導体装置
の製造方法においては、第１又は第４の不純物導入方法
を用いたので、半導体基板５０の表面部近傍に比較的深
く且つ高濃度の不純物層５３を形成することができる
が、第２の不純物の導入方法を用いると、半導体基板５
０の表面部近傍に浅く且つ高濃度の不純物層５３を形成
することができ、第３の不純物の導入方法を用いると、
半導体基板５０の表面部近傍に浅く且つ低濃度の不純物
層５３を形成することができる。このようにして形成し
た不純物層を積み重ねる等の手法で、所謂バイポーラ素
子を作成できることが可能であることは言うまでもな
い。
【００９６】以下、前述した第１又は第４の不純物導入
方法を用いて行なうＣＭＯＳを有する半導体装置の製造
方法について図６及び図７を参照しながら説明する。
尚、以下においては、便宜上第１の不純物導入方法を用
いる場合について説明する。
【００９７】まず、図６（ａ）に示すように、半導体基
板６０上におけるＰＭＯＳ領域とＮＭＯＳ領域との間に
素子分離領域６１を形成した後、ＰＭＯＳ領域及びＮＭ
ＯＳ領域にそれぞれゲート絶縁膜６２及びゲート電極６
３を形成し、その後、ＰＭＯＳ領域に開口部を有しノボ
ラック樹脂やポリビニールフェノール等よりなる第１の
レジストパターン６４を形成する。
【００９８】この状態で、半導体基板６０を第１又は第
２の実施形態に係る不純物導入装置における固体保持台
１１に保持させた後、第１の不純物導入方法を用いて、
Ｐ型の不純物例えばボロンを導入する。すなわち、固体
保持台２２の上にボロンを主成分とする不純物固体２１
を載置した後、希ガスフィード１４から不活性ガス、例
えばＡｒガスを導入して、Ａｒプラズマ６５を発生さ
せ、ボロンを半導体基板６０の表面部に導入する。この
場合の条件は、周波数が２．４５ＧＨｚのマイクロ波を
約５００Ｗのパワーで導波すると共に、試料保持台１１
及び固体保持台２２にそれぞれ周波数が１３．５６ＭＨ
ｚでパワーが約３００Ｗの高周波電力を印加する。ま
た、Ａｒガスを導入した際の真空槽１０内の真空度は約
３×１０-4Ｔｏｒｒに保った。プラズマの照射によっ
て、半導体基板６０の表面の自然酸化膜が除去されて清
浄且つ活性な表面部が露出し、該表面部にボロンの不純
物層６６が形成された。
【００９９】次に、図６（ｂ）に示すように、第１のフ
ォトレジスト６４を除去した後、ＮＭＯＳ領域に開口部
を有する第２のレジストパターン６７を形成し、固体保
持台２２の上にＮ型の不純物例えば砒素を主成分とする
不純物固体２１を載置した後、前記と同様の条件で半導
体基板６０の表面部のＮＭＯＳ領域に砒素の不純物層６
８を形成する。
【０１００】次に、図７（ａ）に示すように、半導体基
板６０の上に全面に亘ってＣＶＤ酸化膜等よりなる絶縁
膜７０を例えば５００ｎｍの膜厚に堆積する。その後、
半導体基板６０に対して適当な熱処理、例えば１０００
℃の温度下における１０秒間の熱処を行なって不純物層
６６，６８の不純物分布を制御してもよい。次に、絶縁
膜７０に対してフォトリソグラフィ法及びエッチング法
を施して、絶縁膜７０に開口部７０ａを形成する。
【０１０１】次に、図７（ｂ）に示すように、単層又は
多層の金属膜を全面に亘って堆積した後、該金属膜に対
してフォトリソグラフィ法及びエッチング法を施して金
属膜をパターン化して金属配線層７２を形成する。
【０１０２】尚、絶縁膜７０の開口部７０ａにおける不
純物層６６，６８と金属配線層７２との電気的コンタク
トを良好に保つため、コンタクト部を構成する不純物層
６６，６８には、所謂イオン注入法を用いて適当な不純
物分布を形成してもよい。この場合には、ＰＭＯＳ領域
には例えばボロンをエネルギー１５ｋｅＶでドーズ量５
×１０15／ｃｍ2 でイオン注入し、ＮＭＯＳ領域には例
えば砒素をエネルギー３０ｋｅＶでドーズ量３×１０15
／ｃｍ2 でイオン注入することができる。もっとも、こ
れらの注入条件は、作製する半導体装置の設計によって
大幅に異なるので、適切な設定が必要なことはいうまで
もない。
【０１０３】尚、前記のＣＭＯＳを有する半導体装置の
製造方法においては、第１の不純物導入方法を用いたの
で、半導体基板６０の表面部近傍に比較的深く且つ高濃
度の不純物層６６，６８を形成することができるが、第
２の不純物の導入方法を用いると、半導体基板６０の表
面部近傍に浅く且つ高濃度の不純物層６６，６８を形成
することができ、また、第３の不純物の導入方法を用い
ると、半導体基板６０の表面部近傍に浅く且つ低濃度の
不純物層６６，６８を形成することができる。
【０１０４】尚、前記の各不純物導入方法及び各半導体
装置の製造方法においては、不純物としてはボロンを導
入したが、導入する不純物はボロンに限られず、砒素、
燐、アルミニウム又はアンチモン等を導入することがで
き、また、不活性又は反応性のガスとしてＡｒガスを用
いたが、不活性又は反応性のガスとしてはＡｒガスに限
られず、窒素ガス等を用いることができる。
【０１０５】
【発明の効果】請求項１の発明に係る不純物の導入方法
によると、不純物固体に含まれる不純物は効率良くスパ
ッタリングされて不活性又は反応性のガスよりなるプラ
ズマ中に高濃度に混入され、プラズマ中に混入された高
濃度の不純物イオンは大きなエネルギーで固体試料に向
かって進むため、高濃度の不純物イオンは固体試料の表
面部に導入されるので、固体試料の表面部に固体試料に
格子欠陥を生じさせることなく且つ高い安全性をもって
高濃度の不純物層を形成することができる。
【０１０６】請求項２の発明に係る不純物の導入方法に
よると、不純物固体に含まれる不純物は効率良くスパッ
タリングされて不活性又は反応性のガスよりなるプラズ
マ中に高濃度に混入され、プラズマ中に混入された高濃
度の不純物イオンは小さなエネルギーで固体試料に向か
って進むため、高濃度の不純物イオンは固体試料の表面
部における表面に極めて近い領域に導入されるので、固
体試料の表面部における表面に極めて近い領域に固体試
料に格子欠陥を生じさせることなく且つ高い安全性をも
って高濃度の不純物層を形成することができる。
【０１０７】請求項３の発明に係る不純物の導入方法に
よると、不純物固体に含まれる不純物は比較的少なくス
パッタリングされて不活性又は反応性のガスよりなるプ
ラズマ中に低濃度に混入され、プラズマ中に混入された
低濃度の不純物イオンは小さなエネルギーで固体試料に
向かって進むため、低濃度の不純物イオンは固体試料の
表面部における表面に極めて近い領域に導入されるの
で、固体試料の表面部における表面に極めて近い領域に
固体試料に格子欠陥を生じさせることなく且つ高い安全
性をもって低濃度の不純物層を形成することができる。
【０１０８】請求項４の発明に係る不純物の導入方法に
よると、不純物付着手段に堆積された不純物膜に含まれ
る不純物は効率良くスパッタリングされて不活性又は反
応性のガスよりなるプラズマ中に高濃度に混入され、プ
ラズマ中に混入された高濃度の不純物イオンは大きなエ
ネルギーで固体試料に向かって進むため、高濃度の不純
物イオンは固体試料の表面部に導入されるので、固体試
料の表面部に固体試料に格子欠陥を生じさせることなく
高濃度の不純物層を形成することができる。
【０１０９】請求項８の発明に係る不純物の導入装置に
よると、固体試料の表面部に固体試料に格子欠陥を生じ
させることなく且つ高い安全性をもって高濃度の不純物
層を形成する請求項１の発明に係る不純物の導入方法を
確実に実現することができる。
【０１１０】請求項９の発明に係る不純物の導入装置に
よると、固体試料の表面部における表面に極めて近い領
域に固体試料に格子欠陥を生じさせることなく且つ高い
安全性をもって高濃度の不純物層を形成する請求項２の
発明に係る不純物の導入方法を確実に実現することがで
きる。
【０１１１】請求項１０の発明に係る不純物の導入装置
によると、固体試料の表面部における表面に極めて近い
領域に固体試料に格子欠陥を生じさせることなく且つ高
い安全性をもって低濃度の不純物層を形成する請求項３
の発明に係る不純物の導入方法を確実に実現することが
できる。
【０１１２】請求項１１の発明に係る不純物の導入装置
によると、固体保持手段に不純物固体がプラズマに対し
て陰極となるような電圧を印加したり又はプラズマに対
して陽極となるような電圧を印加したりすることができ
るので、不純物固体に含まれる不純物を不活性又は反応
性のガスよりなるプラズマ中に高濃度に混入させたり又
は低濃度に混入させたりすることができる。
【０１１３】請求項１２の発明に係る不純物の導入装置
によると、試料保持手段に固体試料がプラズマに対して
陰極となるような電圧を印加したり又はプラズマに対し
て陽極となるような電圧を印加したりすることができる
ので、固体試料の表面部に形成される不純物層の深さを
制御することができる。
【０１１４】請求項１３の発明に係る不純物の導入装置
によると、固体試料の表面部に固体試料に格子欠陥を生
じさせることなく高濃度の不純物層を形成する不純物導
入方法を不純物固体を準備しなくても実現できる。
【０１１５】請求項１４の発明に係る不純物の導入装置
によると、固体試料の表面部における表面に極めて近い
領域に格子欠陥を生じさせることなく高濃度の不純物層
を形成する不純物導入方法を不純物固体を準備しなくて
も実現できる。
【０１１６】請求項１５の発明に係る不純物の導入装置
によると、固体試料の表面部における表面に極めて近い
領域に格子欠陥を生じさせることなく低濃度の不純物層
を形成する不純物導入方法を不純物固体を準備しなくて
も実現できる。
【０１１７】請求項１６の発明に係る不純物の導入装置
によると、不純物付着手段に不純物膜がプラズマに対し
て陰極となるような電圧を印加したり又はプラズマに対
して陽極となるような電圧を印加したりすることができ
るので、不純物膜に含まれる不純物を不活性又は反応性
のガスよりなるプラズマ中に高濃度に混入させたり又は
低濃度に混入させたりすることができる。
【０１１８】請求項１７の発明に係る不純物の導入装置
によると、試料保持手段に固体試料がプラズマに対して
陰極となるような電圧を印加したり又はプラズマに対し
て陽極となるような電圧を印加したりすることができる
ので、固体試料の表面部に形成される不純物層の深さを
制御することができる。
【０１１９】請求項２０の発明に係る半導体装置の製造
方法によると、半導体基板におけるダイオード形成領域
の表面部に不純物を高濃度に導入できるので、半導体基
板の表面部に高濃度の不純物層を有するダイオードを半
導体基板に格子欠陥を生じさせることなく且つ高い安全
性をもって形成することができる。
【０１２０】請求項２１の発明に係る半導体装置の製造
方法によると、半導体基板におけるダイオード形成領域
の表面部における表面に極めて近い領域に不純物を高濃
度に導入できるので、半導体基板の表面部における表面
に極めて近い領域に高濃度の不純物層を有するダイオー
ドを半導体基板に格子欠陥を生じさせることなく且つ高
い安全性をもって形成することができる。
【０１２１】請求項２２の発明に係る半導体装置の製造
方法によると、半導体基板におけるダイオード形成領域
の表面部における表面に極めて近い領域に不純物を低濃
度に導入できるので、半導体基板の表面部における表面
に極めて近い領域に低濃度の不純物層を有するダイオー
ドを半導体基板に格子欠陥を生じさせることなく且つ高
い安全性をもって形成することができる。
【０１２２】請求項２３の発明に係る半導体装置の製造
方法によると、半導体基板におけるトランジスタ形成領
域の表面部に不純物を高濃度に導入できるので、半導体
基板の表面部に高濃度の不純物層を有するトランジスタ
を半導体基板に格子欠陥を生じさせることなく且つ高い
安全性をもって形成することができる。
【０１２３】請求項２４の発明に係る半導体装置の製造
方法によると、半導体基板におけるトランジスタ形成領
域の表面部における表面に極めて近い領域に不純物を高
濃度に導入できるので、半導体基板の表面部における表
面に極めて近い領域に高濃度の不純物層を有するトラン
ジスタを半導体基板に格子欠陥を生じさせることなく且
つ高い安全性をもって形成することができる。
【０１２４】請求項２５の発明に係る半導体装置の製造
方法によると、半導体基板におけるトランジスタ形成領
域の表面部における表面に極めて近い領域に不純物を低
濃度に導入できるので、半導体基板の表面部における表
面に極めて近い領域に低濃度の不純物層を有するトラン
ジスタを半導体基板に格子欠陥を生じさせることなく且
つ高い安全性をもって形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る不純物導入装置
の概略図である。
【図２】本発明に係る第１の不純物導入方法により形成
した固体試料における深さとボロン濃度との関係をＳＩ
ＭＳによって測定した結果を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る不純物導入装置
の概略図である。
【図４】本発明に係る不純物導入方法を用いて行なうダ
イオードを有する半導体装置の製造方法の各工程を示す
断面図である。
【図５】本発明に係る不純物導入方法を用いて行なうダ
イオードを有する半導体装置の製造方法の各工程を示す
断面図である。
【図６】本発明に係る不純物導入方法を用いて行なうＣ
ＭＯＳを有する半導体装置の製造方法の各工程を示す断
面図である。
【図７】本発明に係る不純物導入方法を用いて行なうＣ
ＭＯＳを有する半導体装置の製造方法の各工程を示す断
面図である。
【図８】従来の不純物導入装置の概略図である。
【図９】本発明の前提となる不純物導入装置の概略図で
ある。
【符号の説明】
１０ 真空槽 １１ 試料保持台 １２ 試料保持台 １３ 減圧ポンプ １４ ソースガスフィード １５ マイクロ波導波管 １６ 石英板 １７ 電磁石 １８ プラズマ領域 １９ 第１のコンデンサ ２０ 第１の高周波電源 ２１ 不純物固体 ２２ 固体保持台 ２３ 希ガスフィード ２５ 第１の切替えスイッチ ２６ 第２の切替えスイッチ ２７ 第２のコンデンサ ２８ 第２の高周波電源 ３０ 不純物付着台 ３１ 不純物膜 ３２ シャッター ５０ 半導体基板 ５１ 素子分離層 ５２ プラズマ ５３ 不純物層 ５４ 絶縁膜 ５４ａ 開口部 ５５ 金属配線層 ６０ 半導体基板 ６１ 素子分離領域 ６２ ゲート絶縁膜 ６３ ゲート電極 ６４ 第１のレジストパターン ６５ Ａｒプラズマ ６６ 不純物層 ６７ 第２のレジストパターン ６８ 不純物層 ７０ 絶縁膜 ７０ａ 開口部 ７２ 金属配線層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中山 一郎 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (28)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 真空槽内に、不純物を含む不純物固体と
    前記不純物が導入される固体試料とを保持する工程と、 前記真空槽の内部に不活性又は反応性のガスを導入して
    該不活性又は反応性のガスよりなるプラズマを発生させ
    る工程と、 前記不純物固体に該不純物固体がプラズマに対して陰極
    となるような電圧を印加して、前記プラズマ中のイオン
    により前記不純物固体をスパッタリングすることによっ
    て、該不純物固体に含まれる不純物を前記不活性又は反
    応性のガスよりなるプラズマ中に混入させる工程と、 前記固体試料に該固体試料がプラズマに対して陰極とな
    るような電圧を印加して、前記プラズマ中に混入された
    前記不純物を前記固体試料の表面部に導入する工程とを
    備えていることを特徴とする不純物の導入方法。
  2. 【請求項２】 真空槽内に、不純物を含む不純物固体と
    前記不純物が導入される固体試料とを保持する工程と、 前記真空槽の内部に不活性又は反応性のガスを導入して
    該不活性又は反応性のガスよりなるプラズマを発生させ
    る工程と、 前記不純物固体に該不純物固体がプラズマに対して陰極
    となるような電圧を印加して、前記プラズマ中のイオン
    により前記不純物固体をスパッタリングすることによっ
    て、該不純物固体に含まれる不純物を前記不活性又は反
    応性のガスよりなるプラズマ中に混入させる工程と、 前記固体試料に該固体試料がプラズマに対して陽極とな
    るような電圧を印加して、前記プラズマ中に混入された
    前記不純物を前記固体試料に導入する工程とを備えてい
    ることを特徴とする不純物の導入方法。
  3. 【請求項３】 真空槽内に、不純物を含む不純物固体と
    前記不純物が導入される固体試料とを保持する工程と、 前記真空槽の内部に不活性又は反応性のガスを導入して
    該不活性又は反応性のガスよりなるプラズマを発生させ
    る工程と、 前記不純物固体に該不純物固体がプラズマに対して陽極
    となるような電圧を印加して、前記プラズマ中のイオン
    により前記不純物固体をスパッタリングすることによっ
    て、該不純物固体に含まれる不純物を前記不活性又は反
    応性のガスよりなるプラズマ中に混入させる工程と、 前記固体試料に該固体試料がプラズマに対して陽極とな
    るような電圧を印加して、前記プラズマ中に混入された
    前記不純物を前記固体試料に導入する工程とを備えてい
    ることを特徴とする不純物の導入方法。
  4. 【請求項４】 真空槽内に、不純物が付着する不純物付
    着手段を設けると共に前記不純物が導入される固体試料
    を保持する工程と、 前記真空槽内における前記不純物付着手段が設けられて
    いる第１の領域と前記固体試料が保持されている第２の
    領域とを遮断した後、前記第１の領域に前記不純物を含
    むガスを導入して前記不純物付着手段に前記不純物より
    なる不純物膜を堆積する工程と、 前記第１の領域と前記第２の領域とを連通させた後、前
    記真空槽の内部に不活性又は反応性のガスを導入して該
    不活性又は反応性のガスよりなるプラズマを発生させる
    工程と、 前記不純物膜に該不純物膜がプラズマに対して陰極とな
    るような電圧を印加して、前記プラズマ中のイオンによ
    り前記不純物膜をスパッタリングすることによって、該
    不純物膜に含まれる不純物を前記不活性又は反応性のガ
    スよりなるプラズマ中に混入させる工程と、 前記固体試料に該固体試料がプラズマに対して陰極とな
    るような電圧を印加して、前記プラズマ中に混入された
    前記不純物を前記固体試料の表面部に導入する工程とを
    備えていることを特徴とする不純物の導入方法。
  5. 【請求項５】 プラズマに対して陰極となるような前記
    電圧は負の電圧であることを特徴とする請求項１、２又
    は４に記載の不純物の導入方法。
  6. 【請求項６】 プラズマに対して陽極となるような前記
    電圧は０Ｖ以下の電圧であることを特徴とする請求項２
    又は３に記載の不純物の導入方法。
  7. 【請求項７】 前記固体試料はシリコンよりなる半導体
    基板であり、前記不純物は砒素、燐、ボロン、アルミニ
    ウム又はアンチモンであり、前記不活性又は反応性のガ
    スは窒素又はアルゴンを含むガスであることを特徴とす
    る請求項１〜６のいずれか１項に記載の不純物導入方
    法。
  8. 【請求項８】 内部が真空に保持される真空槽と、 前記真空槽内に設けられ、不純物を含む不純物固体を保
    持する固体保持手段と、 前記真空槽内に設けられ、前記不純物が導入される固体
    試料を保持する試料保持手段と、 前記真空槽内にプラズマを発生させるプラズマ発生手段
    と、 前記真空槽内に不活性又は反応性のガスを導入するガス
    導入手段と、 前記固体保持手段に前記不純物固体がプラズマに対して
    陰極となるような電圧を印加する第１の電圧印加手段
    と、 前記試料保持手段に前記固体試料がプラズマに対して陰
    極となるような電圧を印加する第２の電圧印加手段とを
    備えていることを特徴とする不純物の導入装置。
  9. 【請求項９】 内部が真空に保持される真空槽と、 前記真空槽内に設けられ、不純物を含む不純物固体を保
    持する固体保持手段と、 前記真空槽内に設けられ、前記不純物が導入される固体
    試料を保持する試料保持手段と、 前記真空槽内にプラズマを発生させるプラズマ発生手段
    と、 前記真空槽内に不活性又は反応性のガスを導入するガス
    導入手段と、 前記固体保持手段に前記不純物固体がプラズマに対して
    陰極となるような電圧を印加する第１の電圧印加手段
    と、 前記試料保持手段に前記固体試料がプラズマに対して陽
    極となるような電圧を印加する第２の電圧印加手段とを
    備えていることを特徴とする不純物の導入装置。
  10. 【請求項１０】 内部が真空に保持される真空槽と、 前記真空槽内に設けられ、不純物を含む不純物固体を保
    持する固体保持手段と、 前記真空槽内に設けられ、前記不純物が導入される固体
    試料を保持する試料保持手段と、 前記真空槽内にプラズマを発生させるプラズマ発生手段
    と、 前記真空槽内に不活性又は反応性のガスを導入するガス
    導入手段と、 前記固体保持手段に前記不純物固体がプラズマに対して
    陽極となるような電圧を印加する第１の電圧印加手段
    と、 前記試料保持手段に前記固体試料がプラズマに対して陽
    極となるような電圧を印加する第２の電圧印加手段とを
    備えていることを特徴とする不純物の導入装置。
  11. 【請求項１１】 前記第１の電圧印加手段は、前記固体
    保持手段に前記不純物固体がプラズマに対して陽極とな
    るような電圧を印加する手段と、前記不純物固体がプラ
    ズマに対して陰極となるような電圧を印加する第１の状
    態とプラズマに対して陽極となるような電圧を印加する
    第２の状態とを切替える手段とをさらに有していること
    を特徴とする請求項８又は９に記載の不純物の導入装
    置。
  12. 【請求項１２】 前記第２の電圧印加手段は、前記試料
    保持手段に前記固体試料がプラズマに対して陽極となる
    ような電圧を印加する手段と、前記固体試料がプラズマ
    に対して陰極となるような電圧を印加する第１の状態と
    プラズマに対して陽極となるような電圧を印加する第２
    の状態とを切替える手段とをさらに有していることを特
    徴とする請求項８に記載の不純物の導入装置。
  13. 【請求項１３】 内部が真空に保持される真空槽と、 前記真空槽内に設けられ、不純物が付着する不純物付着
    手段と、 前記真空槽内に設けられ、前記不純物が導入される固体
    試料を保持する試料保持手段と、 前記不純物付着手段が設けられている第１の領域と前記
    試料保持手段が設けられている第２の領域とを連通させ
    たり遮断したりするシャッター手段と、 前記真空槽内における前記第１の領域に前記不純物を含
    むガスを導入する第１のガス導入手段と、 前記真空槽内にプラズマを発生させるプラズマ発生手段
    と、 前記真空槽内に不活性又は反応性のガスを導入する第２
    のガス導入手段と、 前記不純物付着手段に該不純物付着手段に付着する不純
    物がプラズマに対して陰極となるような電圧を印加する
    第１の電圧印加手段と、 前記試料保持手段に前記固体試料がプラズマに対して陰
    極となるような電圧を印加する第２の電圧印加手段とを
    備えていることを特徴とする不純物の導入装置。
  14. 【請求項１４】 内部が真空に保持される真空槽と、 前記真空槽内に設けられ、不純物が付着する不純物付着
    手段と、 前記真空槽内に設けられ、前記不純物が導入される固体
    試料を保持する試料保持手段と、 前記不純物付着手段が設けられている第１の領域と前記
    試料保持手段が設けられている第２の領域とを連通させ
    たり遮断したりするシャッター手段と、 前記真空槽内における前記第１の領域に前記不純物を含
    むガスを導入する第１のガス導入手段と、 前記真空槽内にプラズマを発生させるプラズマ発生手段
    と、 前記真空槽内に不活性又は反応性のガスを導入する第２
    のガス導入手段と、 前記不純物付着手段に該不純物付着手段に付着する不純
    物がプラズマに対して陰極となるような電圧を印加する
    第１の電圧印加手段と、 前記試料保持手段に前記固体試料がプラズマに対して陽
    極となるような電圧を印加する第２の電圧印加手段とを
    備えていることを特徴とする不純物の導入装置。
  15. 【請求項１５】 内部が真空に保持される真空槽と、 前記真空槽内に設けられ、不純物が付着する不純物付着
    手段と、 前記真空槽内に設けられ、前記不純物が導入される固体
    試料を保持する試料保持手段と、 前記不純物付着手段が設けられている第１の領域と前記
    試料保持手段が設けられている第２の領域とを連通させ
    たり遮断したりするシャッター手段と、 前記真空槽内における前記第１の領域に前記不純物を含
    むガスを導入する第１のガス導入手段と、 前記真空槽内にプラズマを発生させるプラズマ発生手段
    と、 前記真空槽内に不活性又は反応性のガスを導入する第２
    のガス導入手段と、 前記不純物付着手段に該不純物付着手段に付着する不純
    物がプラズマに対して陽極となるような電圧を印加する
    第１の電圧印加手段と、 前記試料保持手段に前記固体試料がプラズマに対して陽
    極となるような電圧を印加する第２の電圧印加手段とを
    備えていることを特徴とする不純物の導入装置。
  16. 【請求項１６】 前記第１の電圧印加手段は、前記不純
    物付着手段に該不純物付着手段に付着する不純物がプラ
    ズマに対して陽極となるような電圧を印加する手段と、
    前記不純物付着手段に付着する不純物がプラズマに対し
    て陰極となる第１の状態とプラズマに対して陽極となる
    第２の状態とを切替える手段とをさらに有していること
    を特徴とする請求項１３又は１４に記載の不純物の導入
    装置。
  17. 【請求項１７】 前記第２の電圧印加手段は、前記試料
    保持手段に前記固体試料がプラズマに対して陽極となる
    ような電圧を印加する手段と、前記固体試料がプラズマ
    に対して陰極となる第１の状態とプラズマに対して陽極
    となる第２の状態とを切替える切替手段とをさらに有し
    ていることを特徴とする請求項１３に記載の不純物の導
    入装置。
  18. 【請求項１８】 プラズマに対して陰極となるような前
    記電圧は負の電圧であることを特徴とする請求項８、
    ９、１３又は１４に記載の不純物の導入装置。
  19. 【請求項１９】 プラズマに対して陽極となるような前
    記電圧は０Ｖ以下の電圧であることを特徴とする請求項
    ９、１０、１４又は１５に記載の不純物の導入装置。
  20. 【請求項２０】 半導体基板上におけるダイオード形成
    領域を素子分離層によって電気的に分離する工程と、 前記素子分離層が形成された半導体基板と、ダイオード
    形成領域に導入される不純物を含む不純物固体とを真空
    槽内に保持する工程と、 前記真空槽の内部に不活性又は反応性のガスを導入して
    該不活性又は反応性のガスよりなるプラズマを発生させ
    る工程と、 前記不純物固体に該不純物固体がプラズマに対して陰極
    となるような電圧を印加して、前記プラズマ中のイオン
    により前記不純物固体をスパッタリングすることによっ
    て、該不純物固体に含まれる不純物を前記不活性又は反
    応性のガスよりなるプラズマ中に混入させる工程と、 前記真空槽内に保持されている半導体基板に該半導体基
    板がプラズマに対して陰極となるような電圧を印加する
    ことにより、前記プラズマ中に混入された前記不純物を
    前記半導体基板におけるダイオード形成領域の表面部に
    導入して不純物層を形成する工程と、 前記不純物層が形成された半導体基板の上に前記不純物
    層と電気的に接続される配線層を形成する工程とを備え
    ていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  21. 【請求項２１】 半導体基板上におけるダイオード形成
    領域を素子分離層によって電気的に分離する工程と、 前記素子分離層が形成された半導体基板と、ダイオード
    形成領域に導入される不純物を含む不純物固体とを真空
    槽内に保持する工程と、 前記真空槽の内部に不活性又は反応性のガスを導入して
    該不活性又は反応性のガスよりなるプラズマを発生させ
    る工程と、 前記不純物固体に該不純物固体がプラズマに対して陰極
    となるような電圧を印加して、前記プラズマ中のイオン
    により前記不純物固体をスパッタリングすることによ
    り、該不純物固体に含まれる不純物を前記不活性又は反
    応性のガスよりなるプラズマ中に混入させる工程と、 前記真空槽内に保持されている半導体基板に該半導体基
    板がプラズマに対して陽極となるような電圧を印加する
    ことにより、前記プラズマ中に混入された前記不純物を
    前記半導体基板におけるダイオード形成領域の表面部に
    導入して不純物層を形成する工程と、 前記不純物層が形成された半導体基板の上に前記不純物
    層と電気的に接続される配線層を形成する工程とを備え
    ていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  22. 【請求項２２】 半導体基板上におけるダイオード形成
    領域を素子分離層によって電気的に分離する工程と、 前記素子分離層が形成された半導体基板と、ダイオード
    形成領域に導入される不純物を含む不純物固体とを真空
    槽内に保持する工程と、 前記真空槽の内部に不活性又は反応性のガスを導入して
    該不活性又は反応性のガスよりなるプラズマを発生させ
    る工程と、 前記不純物固体に該不純物固体がプラズマに対して陽極
    となるような電圧を印加して、前記プラズマ中のイオン
    により前記不純物固体をスパッタリングすることによっ
    て、該不純物固体に含まれる不純物を前記不活性又は反
    応性のガスよりなるプラズマ中に混入させる工程と、 前記真空槽内に保持されている半導体基板に該半導体基
    板がプラズマに対して陽極となるような電圧を印加する
    ことにより、前記プラズマ中に混入された前記不純物を
    前記半導体基板におけるダイオード形成領域の表面部に
    導入して不純物層を形成する工程と、 前記不純物層が形成された半導体基板の上に前記不純物
    層と電気的に接続される配線層を形成する工程とを備え
    ていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  23. 【請求項２３】 半導体基板上におけるトランジスタ形
    成領域を素子分離層によって電気的に分離する工程と、 前記素子分離層が形成された半導体基板上におけるトラ
    ンジスタ形成領域に絶縁層を介して電極を形成する工程
    と、 前記電極が形成された半導体基板と、トランジスタ形成
    領域に導入される不純物を含む不純物固体とを真空槽内
    に保持する工程と、 前記真空槽の内部に不活性又は反応性のガスを導入して
    該不活性又は反応性のガスよりなるプラズマを発生させ
    る工程と、 前記不純物固体に該不純物固体がプラズマに対して陰極
    となるような電圧を印加して、前記プラズマ中のイオン
    により前記不純物固体をスパッタリングすることによっ
    て、該不純物固体に含まれる不純物を前記不活性又は反
    応性のガスよりなるプラズマ中に混入させる工程と、 前記真空槽内に保持されている半導体基板に該半導体基
    板がプラズマに対して陰極となるような電圧を印加する
    ことにより、前記プラズマ中に混入された前記不純物を
    前記半導体基板におけるトランジスタ形成領域の表面部
    に導入して不純物層を形成する工程と、 前記不純物層が形成された半導体基板の前記電極と電気
    的に接続される配線層を形成する形成工程とを備えてい
    ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  24. 【請求項２４】 半導体基板上におけるトランジスタ形
    成領域を素子分離層によって電気的に分離する形成工程
    と、 前記素子分離層が形成された半導体基板上におけるトラ
    ンジスタ形成領域に絶縁層を介して電極を形成する形成
    工程と、 前記電極が形成された半導体基板と、トランジスタ形成
    領域に導入される不純物を含む不純物固体とを真空槽内
    に保持する保持工程と、 前記真空槽の内部に不活性又は反応性のガスを導入して
    該不活性又は反応性のガスよりなるプラズマを発生させ
    る工程と、 前記不純物固体に該不純物固体がプラズマに対して陰極
    となるような電圧を印加して、前記プラズマ中のイオン
    により前記不純物固体をスパッタリングすることによっ
    て、該不純物固体に含まれる不純物を前記不活性又は反
    応性のガスよりなるプラズマ中に混入させる工程と、 前記真空槽内に保持されている半導体基板に該半導体基
    板がプラズマに対して陽極となるような電圧を印加する
    ことによって、前記プラズマ中に混入された前記不純物
    を前記半導体基板におけるトランジスタ形成領域の表面
    部に導入して不純物層を形成する工程と、 前記不純物層が形成された半導体基板の前記電極と電気
    的に接続される配線層を形成する工程とを備えているこ
    とを特徴とする半導体装置の製造方法。
  25. 【請求項２５】 半導体基板上におけるトランジスタ形
    成領域を素子分離層によって電気的に分離する工程と、 前記素子分離層が形成された半導体基板上におけるトラ
    ンジスタ形成領域に絶縁層を介して電極を形成する工程
    と、 前記電極が形成された半導体基板と、トランジスタ形成
    領域に導入される不純物を含む不純物固体とを真空槽内
    に保持する工程と、 前記真空槽の内部に不活性又は反応性のガスを導入して
    該不活性又は反応性のガスよりなるプラズマを発生させ
    る工程と、 前記不純物固体に該不純物固体がプラズマに対して陽極
    となるような電圧を印加して、前記プラズマ中のイオン
    により前記不純物固体をスパッタリングすることによっ
    て、該不純物固体に含まれる不純物を前記不活性又は反
    応性のガスよりなるプラズマ中に混入させる工程と、 前記真空槽内に保持されている半導体基板に該半導体基
    板がプラズマに対して陽極となるような電圧を印加する
    ことにより、前記プラズマ中に混入された前記不純物を
    前記半導体基板におけるトランジスタ形成領域の表面部
    に導入して不純物層を形成する工程と、 前記不純物層が形成された半導体基板の前記電極と電気
    的に接続される配線層を形成する工程とを備えているこ
    とを特徴とする半導体装置の製造方法。
  26. 【請求項２６】 プラズマに対して陰極となるような前
    記電圧は負の電圧であることを特徴とする請求項２０、
    ２１、２３又は２４に記載の半導体装置の製造方法。
  27. 【請求項２７】 プラズマに対して陽極となるような前
    記電圧は０Ｖ以下の電圧であることを特徴とする請求項
    ２１、２２、２４又は２５に記載の半導体装置の製造方
    法。
  28. 【請求項２８】 前記半導体基板はシリコンよりなり、
    前記不純物は砒素、燐、ボロン、アルミニウム又はアン
    チモンであり、前記不活性又は反応性のガスは窒素又は
    アルゴンを含むガスであることを特徴とする請求項２０
    〜２７のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
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