KR100439558B1 - 불순물도입방법및그장치와반도체장치의제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 불활성 또는 반응성 가스를 진공조 내에 도입하여 불순물 고체로부터 불순물을 발생시키는 데에 있어서, 불순물을 효율적으로 발생시켜서 고체시료의 표면부에 고농도의 불순물층을 형성할 수 있도록 하기 위한 것이다.
진공조(10) 내에 불순물로서의 붕소를 포함하는 불순물 고체(21)와 붕소가 도입되는 고체시료(12)를 유지한다. 진공조(10)의 내부에 Ar 가스를 도입하여 이 Ar 가스로 이루어지는 플라스마를 발생시킨다. 불순물 고체(21)에 이 불순물 고체(21)가 플라즈마에 대하여 음극으로 되는 전압을 인가하여 플라즈마 중의 이온에 의하여 불순물 고체(21)를 스퍼터링함으로써, 이 불순물 고체(21)에 포함되는 붕소를 Ar 가스로 이루어지는 플라즈마 중에 혼입시킨다. 고체시료(12)에 이 고체 시료(12)가 플라즈마에 대하여 음극으로 되는 전압을 인가하여 플라즈마 중에 혼입된 붕소를 고체시료(12)의 표면부에 도입한다.
Description
본 발명은 저온영역(예를 들면, 250℃로부터 극저온에 걸친 온도영역)에 있어서, 원자나 분자로 이루어지는 불순물을 반도체 기판 등의 고체시료의 표면부에 도입하는 불순물 도입방법 및 그 장치와 상기 불순물 도입방법을 이용한 반도체 장치의 제조방법에 관한 것이다.
불순물을 고체시료의 표면부에 도입하는 기술로서는 예를 들어, 미국특허 제4912065호에 개시(開示)되어 있는 바와 같이 불순물을 이온화하여 저에너지로 고체 중에 도입하는 플라즈마 도핑법이 알려져 있다.
이하, 제 8 도를 참조하여 종래의 불순물 도입방법으로서의 플라즈마 도핑법에 대하여 설명한다.
제 8 도는 종래의 플라즈마 도핑법에 이용되는 불순물 도입장치의 개략구성도로서, 10은 진공조, 11은 진공조(10)의 내부에 설치되어 불순물이 도입되는 예컨대, 실리콘 기판으로 이루어지는 고체시료(12)를 유지하는 시료 유지대, 13은 진공조(10)의 내부를 감압하는 감압펌프, 14는 진공조(10) 내에 원하는 원소를 포함하는 도핑가스 예컨대, B2H6를 공급하는 소스 가스 공급기, 15는 진공조(10)에 접속된 마이크로파 도파관, 16은 진공조(10)와 마이크로파 도파관(15) 사이에 설치된 석영판, 17은 진공조(10)의 외측에 배치된 전자석이다. 마이크로파 도파관(15), 석영판(16) 및 전자석(17)은 플라즈마 발생수단을 구성한다. 또, 제 8 도에서, 18은 플라즈마 영역, 19는 시료 유지대(11)에 콘덴서(20)를 통하여 접속되어 있는 고주파 전원이다.
상기 구조의 불순물 도입장치에서, 소스 가스 공급기(14)로부터 도입된 도핑가스 예컨대, B2H6는 플라즈마 발생수단에 의하여 플라즈마화되고, 이 플라즈마 중의 붕소이온은 고주파 전원(19)에 의하여 고체시료(12)의 표면부에 도입된다.
이와 같이 하여, 불순물이 도입된 고체시료(12) 상에 금속 배선층을 형성한 후, 소정의 산화 분위기 중에서 금속 배선층 상에 얇은 산화막을 형성하고, 그 후 CVD 장치 등에 의하여 고체시료(12) 상에 게이트 전극을 형성하면, 예를 들어, MOS 트랜지스터를 얻을 수 있다.
그런데, B2H6로 이루어지는 도핑가스와 같이, 실리콘 기판 등의 고체시료에 도입되면 전기적으로 활성이 되는 불순물을 포함하는 가스는 일반적으로 위험성이 높다는 문제가 있다.
또, 플라즈마 도핑법은 도핑가스에 포함되어 있는 물질이 모두 고체시료에 도입된다. B2H6로 이루어지는 도핑가스를 예로 들어 설명하면, 고체시료에 도입되었을 때에 유효한 불순물은 붕소 뿐이지만 수소도 동시에 고체시료 중에 도입된다. 수소가 고체시료 중에 도입되면, 에피텍셜 성장 등 계속해서 시행되는 열처리시에 고체시료에서 격자결함이 생긴다는 문제가 있다.
그래서, 본 발명자들은 고체시료에 도입되면 전기적으로 활성이 되는 불순물을 포함하는 불순물 고체를 진공조 내에 배치함과 동시에, 이 진공조 내에서 불활성 또는 반응성 가스로서의 희가스의 플라즈마를 발생시키고, 이 희가스의 이온에 의하여 불순물 고체를 스퍼터링함으로써, 이 불순물 고체로부터 불순물을 분리시키는 것을 생각해 냈다.
제 9 도는 불순물을 포함하는 불순물 고체를 이용하는 플라즈 도핑법에 이용되는 불순물 도입장치의 개략구성을 도시한 도면이다. 제 9 도에서는 제 8 도에 도시된 것과 동일한 구성요소에 대해서는 동일 부호를 부여하고 그 설명을 생략한다.
이 불순물 도입장치의 특징은, 불순물 예컨대, 붕소를 포함하는 불순물 고체(21)를 유지하는 고체 유지대(22) 및 진공조(10)의 내부에 희가스를 도입하는 희가스 공급기(23)를 구비하고 있다. 희가스 공급기(23)로부터 예컨대, Ar 가스를 진공조(10)의 내부에 도입하면, 이 Ar 가스는 플라즈마 발생수단에 의하여 플라즈마화되고, 이 Ar 플라즈마 중의 Ar 이온에 의하여 불순물 고체(21)로부터 붕소가 스퍼터링된다. 스퍼터링된 붕소는 Ar 플라즈마 중에 혼합되어 플라즈마 도핑가스로 된 후, 고체시료(12)의 표면부에 도입된다.
그런데, 전술한 바와 같이 하여 플라즈마 도핑을 행한 바, 불순물 고체(21)로부터 불순물이 발생하지만, 발생하는 불순물의 양이 불충분하며 생산성이 좋지 않다는 것과, 불순물을 고체시료의 표면부의 표면에 매우 가까운 영역에 도입할 수 없다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 불활성 또는 반응성 가스를 진공조 내에 도입하여 불순물 고체로부터 불순물을 발생시킬 때, 발생하는 불순물의 양을 많게 하여 생산성을 향상시키는 것을 제 1 목적으로 하고, 불순물을 고체시료의 표면부의 표면에 매우 가까운 영역에 도입할 수 있도록 하는 것을 제 2 목적으로 한다.
상기 제 1 목적을 달성하기 위한 본 발명의 불순물 도입방법의 제 1 특징은 진공조 내에 불순물을 포함하는 불순물 고체와 상기 불순물이 도입되는 고체시료를 유지하는 공정과, 상기 진공조의 내부에 불활성 또는 반응성 가스를 도입하여 이 불활성 또는 반응성 가스로 이루어지는 플라즈마를 발생시키는 공정과, 상기 불순물 고체에 이 불순물 고체가 플라즈마에 대하여 음극으로 되는 전압을 인가하여, 상기 플라즈마 중의 이온에 의해 상기 불순물 고체를 스퍼터링함으로써, 이 불순물 고체에 포함된 불순물을 상기 불활성 또는 반응성 가스로 이루어지는 플라즈마 중에 혼입시키는 공정과, 상기 고체시료에 이 고체시료가 플라즈마에 대하여 음극으로 되는 전압을 인가하여 상기 플라즈마 중에 혼입된 상기 불순물을 상기 고체시료의 표면부에 도입하는 공정을 포함하도록 구성한 것에 있다.
상기한 구성에 의해, 불순물 고체에 이 불순물 고체가 플라즈마에 대하여 음극으로 되는 전압을 인가하면, 플라즈마 중의 이온은 큰 에너지로 불순물 고체를 향하여 진행하므로, 이 불순물 고체에 포함된 불순물은 효율적으로 스퍼터링되어 불활성 또는 반응성 가스로 이루어지는 플라즈마 중에 고농도로 혼입된다. 또, 고체시료에 이 고체시료가 플라즈마에 대하여 음극으로 되는 전압을 인가하면, 플라즈마 중에 혼입된 고농도의 불순물 이온은 큰 에너지로 고체시료를 향하여 진행하므로, 이 고농도의 불순물 이온은 고체시료의 표면부에 도입된다.
상기 제 1 및 제 2의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 불순물 도입방법의 제 2 특징은, 진공조 내에 불순물을 포함하는 불순물 고체와 상기 불순물이 도입되는 고체시료를 유지하는 공정과, 상기 진공조의 내부에 불활성 또는 반응성 가스를 도입하여 이 불활성 또는 반응성 가스로 이루어지는 플라즈마를 발생시키는 공정과, 상기 불순물 고체에 이 불순물 고체가 플라즈마에 대하여 음극으로 되는 전압을 인가하여 상기 플라즈마 중의 이온에 의해 상기 불순물 고체를 스퍼터링함으로써, 이 불순물 고체에 포함된 불순물을 상기 불활성 또는 반응성 가스로 이루어지는 플라즈마 중에 혼입시키는 공정과, 상기 고체시료에 이 고체시료가 플라즈마에 대하여 양극으로 되는 전압을 인가하여 상기 플라즈마 중에 혼입된 상기 불순물을 상기 고체시료에 도입하는 공정을 포함하도록 구성한 것에 있다.
상기 구성에 의해, 불순물 고체에 이 불순물 고체가 플라즈마에 대하여 음극으로 되는 전압을 인가하면, 플라즈마 중의 이온은 큰 에너지로 불순물 고체를 향하여 진행하므로, 이 불순물 고체에 포함되는 불순물은 효율적으로 스퍼터링되어 불활성 또는 반응성 가스로 이루어지는 플라즈마 중에 고농도로 혼입된다. 또, 고체시료에 이 고체시료가 플라즈마에 대하여 양극으로 되는 전압을 인가하면, 플라즈마 중에 혼입된 고농도의 불순물 이온은 작은 에너지로 고체시료를 향하여 진행하므로, 이 고농도의 불순물 이온은 고체시료의 표면부의 표면에 매우 가까운 영역에 도입된다.
상기 제 2 목적을 달성하기 위한 본 발명의 불순물 도입방법의 제 3 특징은, 진공조 내에 불순물을 포함하는 불순물 고체와 상기 불순물이 도입된 고체시료를 유지하는 공정과, 상기 진공조의 내부에 불활성 또는 반응성 가스를 도입하여 이 불활성 또는 반응성 가스로 이루어지는 플라즈마를 발생시키는 공정과, 상기 불순물 고체에 이 불순물 고체가 플라즈마에 대하여 양극으로 되는 전압을 인가하여 상기 플라즈마 중의 이온에 의해 상기 불순물 고체를 스퍼터링함으로써, 이 불순물 고체에 포함된 불순물을 상기 불활성 또는 반응성 가스로 이루어지는 플라즈마 중에 혼입시키는 공정과, 상기 고체시료에 이 고체시료가 플라즈마에 대하여 양극으로 되는 전압을 인가하여, 상기 플라즈마 중에 혼입된 상기 불순물을 상기 고체시료에 도입하는 공정을 포함하도록 구성한 것에 있다.
상기 구성에 의해, 불순물 고체에 이 불순물 고체가 플라즈마에 대하여 양극으로 되는 전압을 인가하면, 플라즈마 중의 이온은 작은 에너지로 불순물 고체를 향하여 진행하므로, 이 불순물 고체에 포함되는 불순물은 비교적 작게 스퍼터링되어 불활성 또는 반응성 가스로 이루어지는 플라즈마 중에 저농도로 혼입된다. 또, 고체시료에 이 고체시료가 플라즈마에 대하여 양극으로 되는 전압을 인가하면, 플라즈마 중에 혼입된 저농도의 불순물 이온은 작은 에너지로 고체시료를 향하여 진행하므로, 이 고농도의 불순물 이온은 고체시료의 표면부의 표면에 매우 가까운 영역에 도입된다.
상기 제 1 목적을 달성하기 위한 본 발명의 불순물 도입방법의 제 4 특징은, 진공조 내에 불순물을 부착시키는 불순물 부착수단을 설치함과 동시에 상기 불순물이 도입되는 고체시료를 유지하는 공정과, 상기 진공조 내에서 상기 불순물 부착수단이 설치되어 있는 제 1 영역과 상기 고체시료가 유지되어 있는 제 2 영역을 차단한 후, 상기 제 1 영역에 상기 불순물을 포함하는 가스를 도입하여 상기 불순물 부착수단에 상기 불순물로 이루어지는 불순물막을 퇴적하는 공정과, 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역을 서로 통하게 한 후, 상기 진공조의 내부에 불활성 또는 반응성 가스를 도입하여 이 불활성 또는 반응성 가스로 이루어지는 플라즈마를 발생시키는 공정과, 상기 불순물막에 이 불순물막이 플라즈마에 대하여 음극으로 되는 전압을 인가하여, 상기 플라즈마 중의 이온에 의하여 상기 불순물막을 스퍼터링함으로써, 이 불순물막에 포함된 불순물을 상기 불활성 또는 반응성 가스로 이루어지는 플라즈마 중에 혼입시키는 공정과, 상기 고체시료에 이 고체시료가 플라즈마에 대하여 음극으로 되는 전압을 인가하여, 상기 플라즈마 중에 혼입된 상기 불순물을 상기 고체시료의 표면부에 도입하는 공정을 포함하도록 구성한 것에 있다.
상기 구성에 의해, 진공조 내에서의 불순물 부착수단이 설치되어 있는 제 1 영역과 고체시료가 유지되어 있는 제 2 영역을 차단한 후, 제 1 영역에 불순물을 포함하는 가스를 도입하면, 불순물 부착수단에 불순물이 부착하여 이 불순물로 이루어지는 불순물막이 퇴적된다. 그 후, 제 1 영역과 제 2 영역을 서로 통하게 한후, 진공조의 내부에 불활성 또는 반응성 가스로 이루어지는 플라즈마를 발생시킴과 동시에, 불순물막에 이 불순물막이 플라즈마에 대하여 음극으로 되는 전압을 인가하면, 상기와 마찬가지로 불순물막에 포함되는 불순물은 효율적으로 스퍼터링되어 불활성 또는 반응성 가스로 이루어지는 플라즈마 중에 고농도로 혼입된다. 또, 고체시료에 이 고체시료가 플라즈마에 대하여 음극으로 되는 전압을 인가하면, 상기와 마찬가지로 고농도의 불순물 이온은 고체시료의 표면부에 도입된다.
본 발명의 불순물 도입장치의 제 1, 제 2, 제 4의 특징에서 플라즈마에 대하여 음극으로 되는 상기 전압은 음(-)의 전압으로 구성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 2, 제 3의 특징을 갖는 본 발명의 구성에서, 플라즈마에 대하여 양극으로 되는 상기 전압은 0V 이하의 전압으로 구성하는 것이 바람직하다.
그리고, 본 발명의 불순물 도입방법에 사용되는 상기 고체시료는 실리콘으로 이루어지는 반도체 기판, 상기 불순물은 비소, 인, 붕소, 알루미늄 또는 안티몬, 상기 불활성 또는 반응성 가스는 질소 또는 아르곤을 포함하는 가스로 구성하는 것이 바람직하다.
상기 목적 달성을 위한 본 발명의 불순물 도입장치의 제 1 특징은, 내부가 진공으로 유지되는 진공조와, 상기 진공조 내에 설치되어 불순물을 포함하는 불순물 고체를 유지하는 고체 유지수단과, 상기 진공조 내에 설치되어 상기 불순물이 도입된 고체시료를 유지하는 시료 유지수단과, 상기 진공조 내에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생수단과, 상기 진공조 내에 불활성 또는 반응성 가스를 도입하는 가스 도입수단과, 상기 고체 유지수단에 상기 불순물 고체가 플라즈마에 대하여 음극으로 되는 전압을 인가하는 제 1 전압 인가수단과, 상기 시료 유지수단에 상기 고체시료가 플라즈마에 대하여 음극으로 되는 전압을 인가하는 제 2 전압 인가수단을 포함하도록 구성한 것에 있다.
상기 구성에 의해, 제 1 전압 인가수단으로 고체 유지수단에 불순물 고체가 플라즈마에 대하여 음극으로 되는 전압을 인가하면, 플라즈마 중의 이온은 큰 에너지로 불순물 고체를 향하여 진행하므로, 상기와 마찬가지로 불순물 고체에 포함되는 불순물은 효율적으로 스퍼터링되어 불활성 또는 반응성 가스로 이루어지는 플라즈마 중에 고농도로 혼입된다. 또, 제 2 전압 인가수단에 의하여 시료 유지수단에 고체시료가 플라즈마에 대하여 음극으로 되는 전압을 인가하면, 상기와 마찬가지로고농도의 불순물 이온은 고체시료의 표면부에 도입된다.
본 발명의 불순물 도입장치의 제 2 특징은, 내부가 진공으로 유지되는 진공조와, 상기 진공조 내에 설치되어 불순물을 포함하는 불순물 고체를 유지하는 고체 유지수단과, 상기 진공조 내에 설치되어 상기 불순물이 도입된 고체시료를 유지하는 시료 유지수단과, 상기 진공조 내에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생수단과, 상기 진공조 내에 불활성 또는 반응성 가스를 도입하는 가스 도입수단과, 상기 고체 유지수단에 상기 불순물 고체가 플라즈마에 대하여 음극으로 되는 전압을 인가하는 제 1 전압 인가수단과, 상기 시료 유지수단에 상기 고체시료가 플라즈마에 대하여 양극으로 되는 전압을 인가하는 제 2 전압 인가수단을 포함하도록 구성한 것에 있다.
상기 구성에 의해, 제 1 전압 인가수단으로 고체 유지수단에 불순물 고체가 플라즈마에 대하여 음극으로 되는 전압을 인가하면, 상기와 마찬가지로 불순물 고체에 포함되는 불순물은 효율적으로 스퍼터링되어 불활성 또는 반응성 가스로 이루어지는 플라즈마 중에 고농도로 혼입된다. 또, 제 2 전압 인가수단으로 시료 유지 수단에 고체시료가 플라즈마에 대하여 양극으로 되는 전압을 인가하면, 상기와 마찬가지로 고농도의 불순물 이온은 고체시료의 표면부의 표면에 매우 가까운 영역에 도입된다.
본 발명의 불순물 도입장치의 제 3 특징은, 내부가 진공으로 유지되는 진공조와, 상기 진공조 내에 설치되어 불순물을 포함하는 불순물 고체를 유지하는 고체 유지수단과, 상기 진공조 내에 설치되어 상기 불순물이 도입된 고체시료를 유지하는 시료 유지수단과, 상기 진공조 내에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생수단과, 상기 진공조 내에 불활성 또는 반응성 가스를 도입하는 가스 도입수단과, 상기 고체 유지수단에 상기 불순물 고체가 플라즈마에 대하여 양극으로 되는 전압을 인가하는 제 1 전압 인가수단과, 상기 시료 유지수단에 상기 고체시료가 플라즈마에 대하여 양극으로 되는 전압을 인가하는 제 2 전압 인가수단을 포함하도록 구성한 것에 있다.
상기 구성에 의해, 제 1 전압 인가수단으로 고체 유지수단에 불순물 고체가 플라즈마에 대하여 양극으로 되는 전압을 인가하면 상기와 마찬가지로 불순물 고체에 포함되는 불순물은 비교적 적게 스퍼터링되어 불활성 또는 반응성 가스로 이루어지는 플라즈마 중에 저농도로 혼입된다. 또, 제 2 전압 인가수단으로 시료 유지 수단에 고체시료가 플라즈마에 대하여 양극으로 되는 전압을 인가하면, 상기와 마찬가지로 저농도의 불순물 이온은 고체시료의 표면부의 표면에 매우 가까운 영역에 도입된다.
상기 본 발명의 불순물 도입장치의 제 1, 제 2 특징에서, 상기 제 1 전압 인가수단은 상기 고체 유지수단에 상기 불순물 고체가 플라즈마에 대하여 양극으로 되는 전압을 인가하는 수단과, 상기 불순물 고체가 플라즈마에 대하여 음극으로 되는 전압을 인가하는 제 1 상태와 플라즈마에 대하여 양극으로 되는 전압을 인가하는 제 2 상태를 전환하는 수단을 추가로 포함하도록 구성하는 것이 바람직하다.
상기 본 발명의 불순물 도입장치의 제 1 특징에서, 상기 제 2 전압 인가수단은 상기 시료 유지수단에 상기 고체시료가 플라즈마에 대하여 양극으로 되는 전압을 인가하는 수단과, 상기 고체시료가 플라즈마에 대하여 음극으로 되는 전압을 인가하는 제 1 상태와 플라즈마에 대하여 양극으로 되는 전압을 인가하는 제 2 상태를 전환하는 수단을 추가로 포함하도록 구성하는 것이 바람직하다.
상기 불순물 도입장치의 제 4 특징은, 내부가 진공으로 유지되는 진공조와, 상기 진공조내에 설치되어 불순물을 부착시키는 불순물 부착수단과, 상기 진공조 내에 설치되어 상기 불순물이 도입된 고체시료를 유지하는 시료 유지수단과, 상기 불순물 부착수단이 설치되어 있는 제 1 영역과 상기 시료 유지수단이 설치되어 있는 제 2 영역을 서로 통하게 하거나 차단하는 셔터수단과, 상기 진공조 내의 상기 제 1 영역에 상기 불순물을 포함하는 가스를 도입하는 제 1 가스 도입수단과, 상기 진공조 내에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생수단과, 상기 진공조 내에 불활성 또는 반응성 가스를 도입하는 제 2 가스 도입수단과, 상기 불순물 부착수단에 이 불순물 부착수단에 부착된 불순물이 플라즈마에 대하여 음극으로 되는 전압을 인가하는 제 1 전압 인가수단과, 상기 시료 유지수단에 상기 고체시료가 플라즈마에 대하여 음극으로 되는 전압을 인가하는 제 2 전압 인가수단을 포함하도록 구성한 것에 있다.
상기 구성에 의해, 셔터수단으로 진공조 내의 불순물 부착수단이 설치되어 있는 제 1 영역과 고체시료가 유지되어 있는 제 2 영역을 차단한 후, 제 1 가스 도입수단에 의하여 제 1 영역에 불순물을 포함하는 가스를 도입하면, 불순물 부착수단에 불순물이 부착되어 이 불순물로 이루어지는 불순물막이 퇴적된다. 그 후, 제 1 영역과 제 2 영역을 서로 통하게 한 후, 플라즈마 발생수단에 의하여 진공조의 내부에 불활성 또는 반응성 가스로 이루어지는 플라즈마를 발생시킴과 동시에, 제 1 전압 인가수단으로 불순물 부착수단에 불순물막이 플라즈마에 대하여 음극으로 되는 전압을 인가하면, 상기와 마찬가지로 불순물막에 포함되는 불순물은 효율적으로 스퍼터링되어 불활성 또는 반응성 가스로 이루어지는 플라즈마 중에 고농도로 혼입된다. 또, 제 2 전압 인가수단으로 시료 유지수단에 고체시료가 플라즈마에 대하여 음극으로 되는 전압을 인가하면, 상기와 마찬가지로 고농도의 불순물 이온은 고체시료의 표면부에 도입된다.
본 발명의 불순물 도입장치의 제 5 특징은, 내부가 진공으로 유지되는 진공조와, 상기 진공조 내에 설치되어 불순물을 부착시키는 불순물 부착수단과, 상기 진공조 내에 설치되어 상기 불순물이 도입되는 고체시료를 유지하는 시료 유지수단과, 상기 불순물 부착수단이 설치되어 있는 제 1 영역과 상기 시료 유지수단이 설치되어 있는 제 2 영역을 서로 통하게 하거나 차단하는 셔터수단과, 상기 진공조 내의 상기 제 1 영역에 상기 불순물을 포함하는 가스를 도입하는 제 1 가스 도입수단과, 상기 진공조 내에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생수단과, 상기 진공조 내에 불활성 또는 반응성 가스를 도입하는 제 2 가스 도입수단과, 상기 불순물 부착수단에 이 불순물 부착수단에 부착되는 불순물이 플라즈마에 대하여 음극으로 되는 전압을 인가하는 제 1 전압 인가수단과, 상기 시료 유지수단에 상기 고체시료가 플라즈마에 대하여 양극으로 되는 전압을 인가하는 제 2 전압 인가수단을 포함하도록 구성한 것에 있다.
상기 구성에 의해, 셔터수단으로 진공조 내의 불순물 부착수단이 설치되어 있는 제 1 영역과 고체시료가 유지되어 있는 제 2 영역을 차단한 후, 제 1 가스 도입수단으로 제 1 영역에 불순물을 포함하는 가스를 도입하면, 불순물 부착수단에 불순물이 부착되어 이 불순물로 이루어지는 불순물막이 퇴적된다. 그 후, 제 1 영역과 제 2 영역을 서로 통하게 한 후, 플라즈마 발생수단으로 진공조의 내부에 불활성 또는 반응성 가스로 이루어지는 플라즈마를 발생시킴과 동시에, 제 1 전압 인가수단으로 불순물 부착수단에 불순물막이 플라즈마에 대하여 음극으로 되는 전압을 인가하면, 상기와 마찬가지로, 불순물막에 포함되는 불순물이 효율적으로 스퍼터링되어 불활성 또는 반응성 가스로 이루어지는 플라즈마 중에 고농도로 혼입된다. 또, 제 2 전압 인가수단에 의하여 시료 유지수단에 고체시료가 플라즈마에 대하여 양극으로 되는 전압을 인가하면, 상기와 마찬가지로 고농도의 불순물 이온은 고체시료의 표면부의 표면에 매우 가까운 영역에 도입된다.
본 발명의 불순물 도입장치의 제 6 특징은, 내부가 진공으로 유지되는 진공조와, 상기 진공조 내에 설치되어 불순물을 부착시키는 불순물 부착수단과, 상기 진공조 내에 설치되어 상기 불순물이 도입된 고체시료를 유지하는 시료 유지수단과, 상기 불순물 부착수단이 설치되어 있는 제 1 영역과 상기 시료 유지수단이 설치되어 있는 제 2 영역을 서로 통하게 하거나 차단하는 셔터수단과, 상기 진공조 내의 상기 제 1 영역에 상기 불순물을 포함하는 가스를 도입하는 제 1 가스 도입수단과, 상기 진공조 내에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생수단과, 상기 진공조 내에 불활성 또는 반응성 가스를 도입하는 제 2 가스 도입수단과, 상기 불순물 부착수단에 이 불순물 부착수단에 부착되는 불순물이 플라즈마에 대하여 양극으로 되는 전압을 인가하는 제 1 전압 인가수단과, 상기 시료 유지수단에 상기 고체시료가 플라즈마에 대하여 양극으로 되는 전압을 인가하는 제 2 전압 인가수단을 포함하도록 구성한 것에 있다.
상기 구성에 의해, 셔터수단으로 진공조 내의 불순물 부착수단이 설치되어 있는 제 1 영역과 고체시료가 유지되어 있는 제 2 영역을 차단한 후, 제 1 가스 도입수단으로 제 1 영역에 불순물을 포함하는 가스를 도입하면, 불순물 부착수단에 불순물이 부착되어 이 불순물로 이루어지는 불순물막이 퇴적된다. 그 후, 제 1 영역과 제 2 영역을 서로 통하게 한 후, 플라즈마 발생수단으로 진공조의 내부에 불활성 또는 반응성 가스로 이루어지는 플라즈마를 발생시킴과 동시에, 제 1 전압 인가수단으로 불순물 부착수단에 불순물막이 플라즈마에 대하여 양극으로 되는 전압을 인가하면, 상기와 마찬가지로, 불순물막에 포함되는 불순물은 비교적 적게 스퍼터링되어 불활성 또는 반응성 가스로 이루어지는 플라즈마 중에 저농도로 혼입된다. 또, 제 2 전압 인가수단으로 시료 유지수단에 고체시료가 플라즈마에 대하여 양극으로 되는 전압을 인가하면, 상기와 마찬가지로 저농도의 불순물 이온은 고체 시료의 표면부의 표면에 매우 가까운 영역에 도입된다.
상기 본 발명의 불순물 도입장치의 제 4, 제 5 특징에서, 상기 제 1 전압 인가수단은 상기 불순물 부착수단에 이 불순물 부착수단에 부착된 불순물이 플라즈마에 대하여 양극으로 되는 전압을 인가하는 수단과, 상기 불순물 부착수단에 부착하는 불순물이 플라즈마에 대하여 음극으로 되는 제 1 상태와 플라즈마에 대하여 양극으로 되는 제 2 상태를 전환하는 수단을 추가로 포함하도록 구성하는 것이 바람직하다.
상기 본 발명의 불순물 도입장치의 제 4 특징에서, 상기 제 2 전압 인가수단은 상기 시료 유지수단에 상기 고체시료가 플라즈마에 대하여 양극으로 되는 전압을 인가하는 수단과, 상기 고체시료가 플라즈마에 대하여 음극으로 되는 제 1 상태와 플라즈마에 대하여 양극으로 되는 제 2 상태를 전환하는 전환수단을 추가로 포함하도록 구성하는 것이 바람직하다.
상기 본 발명의 불순물 도입장치의 제 1, 제 2, 제 4, 제 5 특징에서, 플라즈마에 대하여 음극으로 되는 상기 전압은 음의 전압으로 구성하는 것이 바람직하다.
상기 본 발명의 불순물 도입장치의 제 2, 제 3, 제 5, 제 6 특징에서, 플라즈마에 대하여 양극으로 되는 상기 전압은 0V 이하의 전압으로 구성하는 것이 바람직하다.
상기 목적 달성을 위한 본 발명의 반도체 장치 제조방법의 제 1 특징은, 반도체 기판 상의 다이오드 형성영역을 소자 분리층에 의하여 전기적으로 분리하는 공정과, 상기 소자 분리층이 형성된 반도체 기판과, 다이오드 형성영역에 도입되는 불순물을 포함하는 불순물 고체를 진공조 내에 유지하는 공정과, 상기 진공조의 내부에 불활성 또는 반응성 가스를 도입하여 이 불활성 또는 반응성 가스로 이루어지는 플라즈마를 발생시키는 공정과, 상기 불순물 고체에 이 불순물 고체가 플라즈마에 대하여 음극으로 되는 전압을 인가하여 상기 플라즈마 중의 이온에 의하여 상기 불순물 고체를 스퍼터링함으로써, 이 불순물 고체에 포함되는 불순물을 상기 불활성 또는 반응성 가스로 이루어지는 플라즈마 중에 혼입시키는 공정과, 상기 진공조 내에 유지되어 있는 반도체 기판에 이 반도체 기판이 플라즈마에 대하여 음극으로 되는 전압을 인가함으로써, 상기 플라즈마 중에 혼입된 상기 불순물을 상기 반도체 기판의 다이오드 형성영역의 표면부에 도입하여 불순물층을 형성하는 공정과, 상기 불순물층이 형성된 반도체 기판 상에 상기 불순물층과 전기적으로 접속되는 배선층을 형성하는 공정을 포함하도록 구성한 것에 있다.
상기 구성에 의해, 반도체 기판의 다이오드 형성영역의 표면부에 불순물이 고농도로 도입된다.
본 발명의 반도체 장치 제조방법의 제 2 특징은, 반도체 기판 상의 다이오드 형성영역을 소자 분리층에 의하여 전기적으로 분리하는 공정과, 상기 소자 분리층이 형성된 반도체 기판과, 다이오드 형성영역에 도입되는 불순물을 포함하는 불순물 고체를 진공조 내에 유지하는 공정과, 상기 진공조의 내부에 불활성 또는 반응성 가스를 도입하여 이 불활성 또는 반응성 가스로 이루어지는 플라즈마를 발생시키는 공정과, 상기 불순물 고체에 이 불순물 고체가 플라즈마에 대하여 음극으로 되는 전압을 인가하여, 상기 플라즈마 중의 이온으로 상기 불순물 고체를 스퍼터링함으로써, 이 불순물 고체에 포함되는 불순물을 상기 불활성 또는 반응성 가스로 이루어지는 플라즈마 중에 혼입시키는 공정과, 상기 진공조 내에 유지되어 있는 반도체 기판에 이 반도체 기판이 플라즈마에 대하여 양극으로 되는 전압을 인가함으로써, 상기 플라즈마 중에 혼입된 상기 불순물을 상기 반도체 기판의 다이오드 형성영역의 표면부에 도입하여 불순물층을 형성하는 공정과, 상기 불순물충이 형성된 반도체 기판 상에 상기 불순물층과 전기적으로 접속되는 배선층을 형성하는 공정을 포함하도록 구성한 것에 있다.
상기 구성에 의해, 반도체 기판의 다이오드 형성영역의 표면부의 표면에 매우 가까운 영역에 불순물이 고농도로 도입된다.
본 발명의 반도체 장치 제조방법의 제 3 특징은, 반도체 기판 상의 다이오드 형성영역을 소자 분리층에 의하여 전기적으로 분리하는 공정과, 상기 소자 분리층이 형성된 반도체 기판과, 다이오드 형성영역에 도입되는 불순물을 포함하는 불순물 고체를 진공조 내에 유지하는 공정과, 상기 진공조의 내부에 불활성 또는 반응성 가스를 도입하여 이 불활성 또는 반응성 가스로 이루어지는 플라즈마를 발생시키는 공정과, 상기 불순물 고체에 이 불순물 고체가 플라즈마에 대하여 양극으로 되는 전압을 인가하여 상기 플라즈마 중의 이온에 의하여 상기 불순물 고체를 스퍼터링함으로써, 이 불순물 고체에 포함되는 불순물을 상기 불활성 또는 반응성 가스로 이루어지는 플라즈마 중에 혼입시키는 공정과, 상기 진공조 내에 유지되어 있는 반도체 기판에 이 반도체 기판이 플라즈마에 대하여 양극으로 되는 전압을 인가함으로써, 상기 플라즈마 중에 혼입된 상기 불순물을 상기 반도체 기판의 다이오드 형성영역의 표면부에 도입하여 불순물층을 형성하는 공정과, 상기 불순물층이 형성된 반도체 기판 상에 상기 불순물층과 전기적으로 접속되는 배선층을 형성하는 공정을 포함하도록 구성한 것에 있다.
상기 구성에 의해, 반도체 기판의 다이오드 형성영역의 표면부의 표면에 매우 가까운 영역에 불순물이 저농도로 도입된다.
본 발명의 반도체 장치 제조방법의 제 4 특징은, 반도체 기판 상의 트랜지스터 형성영역을 소자 분리층에 의하여 전기적으로 분리하는 공정과, 상기 소자 분리층이 형성된 반도체 기판 상의 트랜지스터 형성영역에 절연층을 통하여 전극을 형성하는 공정과, 상기 전극이 형성된 반도체 기판과, 트랜지스터 형성영역에 도입되는 불순물을 포함하는 불순물 고체를 진공조 내에 유지하는 공정과, 상기 진공조의 내부에 불활성 또는 반응성 가스를 도입하여 이 불활성 또는 반응성 가스로 이루어지는 플라즈마를 발생시키는 공정과, 상기 불순물 고체에 이 불순물 고체가 플라즈마에 대하여 음극으로 되는 전압을 인가하여, 상기 플라즈마 중의 이온에 의하여 상기 불순물 고체를 스퍼터링함으로써, 이 불순물 고체에 포함되는 불순물을 상기 불활성 또는 반응성 가스로 이루어지는 플라즈마 중에 혼입시키는 공정과, 상기 진공조 내에 유지되어 있는 반도체 기판에 이 반도체 기판이 플라즈마에 대하여 음극으로 되는 전압을 인가함으로써, 상기 플라즈마 중에 혼입된 상기 불순물을 상기 반도체 기판의 트랜지스터 형성영역의 표면부에 도입하여 불순물층을 형성하는 공정과, 상기 불순물층이 형성된 반도체 기판의 상기 전극과 전기적으로 접속되는 배선층을 형성하는 형성공정을 포함하도록 구성한 것에 있다.
상기 구성에 의해, 반도체 기판의 트랜지스터 형성영역의 표면부에 불순물이 고농도로 도입된다.
본 발명의 반도체 장치 제조방법의 제 5 특징은, 반도체 기판 상의 트랜지스터 형성영역을 소자 분리층에 의하여 전기적으로 분리하는 공정과, 상기 소자 분리층이 형성된 반도체 기판 상의 트랜지스터 형성영역에 절연층을 통하여 전극을 형성하는 공정과, 상기 전극이 형성된 반도체 기판과, 트랜지스터 형성영역에 도입되는 불순물을 포함하는 불순물 고체를 진공조 내에 유지하는 공정과, 상기 진공조의 내부에 불활성 또는 반응성 가스를 도입하여 이 불활성 또는 반응성 가스로 이루어지는 플라즈마를 발생시키는 공정과, 상기 불순물 고체에 이 불순물 고체가 플라즈마에 대하여 음극으로 되는 전압을 인가하여, 상기 플라즈마 중의 이온에 의하여 상기 불순물 고체를 스퍼터링함으로써, 이 불순물 고체에 포함되는 불순물을 상기 불활성 또는 반응성 가스로 이루어지는 플라즈마 중에 혼입시키는 공정과, 상기 진공조 내에 유지되어 있는 반도체 기판에 이 반도체 기판이 플라즈마에 대하여 양극으로 되는 전압을 인가함으로써, 상기 플라즈마 중에 혼입된 상기 불순물을 상기 반도체 기판의 트랜지스터 형성영역의 표면부에 도입하여 불순물층을 형성하는 공정과, 상기 불순물층이 형성된 반도체 기판의 상기 전극과 전기적으로 접속되는 배선층을 형성하는 공정을 포함하도록 구성한 것에 있다.
상기 구성에 의해, 반도체 기판의 트랜지스터 형성영역의 표면부의 표면에 매우 가까운 영역에 불순물이 고농도로 도입된다.
본 발명의 반도체 장치 제조방법의 제 6 특징은, 반도체 기판 상의 트랜지스터 형성영역을 소자 분리층에 의하여 전기적으로 분리하는 공정과, 상기 소자 분리층이 형성된 반도체 기판 상의 트랜지스터 형성 영역에 절연층을 통하여 전극을 형성하는 공정과, 상기 전극이 형성된 반도체 기판과, 트랜지스터 형성영역에 도입되는 불순물을 포함하는 불순물 고체를 진공조 내에 유지하는 공정과, 상기 진공조의 내부에 불활성 또는 반응성 가스를 도입하여 이 불활성 또는 반응성 가스로 이루어지는 플라즈마를 발생시키는 공정과, 상기 불순물 고체에 이 불순물 고체가 플라즈마에 대하여 양극으로 되는 전압을 인가하여 상기 플라즈마 중의 이온에 의하여 상기 불순물 고체를 스퍼터링함으로써, 이 불순물 고체에 포함되는 불순물을 상기 불활성 또는 반응성 가스로 이루어지는 플라즈마 중에 혼입시키는 공정과, 상기 진공조 내에 유지되어 있는 반도체 기판에 이 반도체 기판이 플라즈마에 대하여 양극으로 되는 전압을 인가함으로써, 상기 플라즈마 중에 혼입된 상기 불순물을 상기 반도체 기판의 트랜지스터 형성 영역의 표면부에 도입하여 불순물층을 형성하는 공정과, 상기 불순물층이 형성된 반도체 기판의 상기 전극과 전기적으로 접속되는 배선층을 형성하는 공정을 포함하도록 구성한 것에 있다.
상기 구성에 의해, 반도체 기판의 트랜지스터 형성영역의 표면부의 표면에 매우 가까운 영역에 불순물이 저농도로 도입된다.
상기 반도체 장치 제조방법의 제 1, 제 2, 제 4, 제 5 특징에 있어서, 플라즈마에 대하여 음극으로 되는 상기 전압은 음의 전압으로 구성하는 것이 바람직하다.
상기 반도체 장치 제조방법의 제 2, 제 3, 제 5, 제 6 특징에 있어서, 플라즈마에 대하여 음극으로 되는 상기 전압은 0V 이하의 전압으로 구성하는 것이 바람직하다.
상기 반도체 장치 제조방법에 사용되는 상기 반도체 기판은 실리콘으로 이루어지고, 상기 불순물은 비소, 인, 붕소, 알루미늄 또는 안티몬이며, 상기 불활성 또는 반응성 가스는 질소 또는 아르곤을 포함하는 가스로 구성하는 것이 바람직하다.
상술한 목적 및 기타의 목적과 본 발명의 특징 및 이점은 첨부도면과 관련한 다음의 상세한 설명들을 통해 보다 명백해질 것이다.
이하, 본 발명의 제 1 실시예에 관한 불순물 도입장치를 제 1 도를 참조하여 상세히 설명한다.
제 1 도에서, 10은 진공조, 11은 진공조(10)의 내부에 설치되어 있고 불순물이 도입되는 예컨대, 실리콘기판으로 이루어지는 고체시료(12)를 유지하는 시료 유지대로서, 이 시료 유지대(11)는 고체시료(12)를 소정의 온도로 유지하는 온도제어 수단을 내장하고 있다. 또, 제 1 도에서, 13은 진공조(10)의 내부를 감압하는 감압펌프, 14는 진공조(10) 내에 도핑가스를 공급하는 소스 가스 공급기, 15는 진공조(10)에 접속된 마이크로파 도파관, 16은 진공조(10)와 마이크로파 도파관(15) 사이에 설치된 석영판, 17은 진공조(10)의 외측에 배치된 전자석이며, 마이크로파 도파관(15), 석영판(16) 및 전자석(17)에 의하여 플라즈마 발생수단으로서의 ECR 플라즈마 발생수단이 구성되어 있다. 감압펌프(13)로서는 터보 분자 펌프와 소위 드라이 펌프를 조합시켜서 이용한다. 또, 제 1 도에서, 18은 플라즈마 영역, 19는 시료 유지대(11)에 제 1 콘덴서(20)를 통하여 접속되어 있는 제 1 고주파 전원, 21은 불순물 원소 예컨대, 붕소를 포함하는 불순물 고체, 22는 불순물 고체(21)를 유지하는 고체 유지대, 23은 진공조(10)의 내부에 희가스를 도입하는 희가스 공급기이다.
제 1 실시예의 특징으로서, 시료 유지대(11)에는 제 1 전환 스위치(25)가 접속되어 있고, 이 제 1 전환 스위치(25)는 시료 유지대(11)를 제 1 콘덴서(20)를 통하여 제 1 고주파 전원(19)에 접속하여 시료 유지대(11)를 플라즈마에 대하여 음극으로 하거나 시료 유지대(11)를 접지하여 시료 유지대(11)를 플라즈마에 대하여 양극으로 할 수 있다.
또, 제 1 실시예의 특징으로서, 고체 유지대(22)에는 제 2 전환 스위치(26)가 접속되어 있고, 이 제 2 전환 스위치(26)는 고체 유지대(22)를 제 2 콘덴서(27)를 통하여 제 2 고주파 전원(28)에 접속하여 고체 유지대(22)를 플라즈마에 대하여 음극으로 하거나 고체 유지대(22)를 접지하여 고체 유지대(22)를 플라즈마에 대하여 양극으로 할 수 있다.
이하 제 1 불순물 도입방법에 대하여 제 1 도를 참조하여 설명한다. 제 1 불순물 도입방법은 제 1 실시예에 관한 불순물 도입장치를 이용하여 행하는 것으로서, 시료 유지대(11)를 플라즈마에 대하여 음극으로 함과 동시에, 고체 유지대(22)를 플라즈마에 대하여 음극으로 하는 경우이다.
우선, 감압펌프(13)를 구동하여 진공조(10)의 내부를 약 5×10-7Torr의 진공도로 유지함과 동시에, 시료 유지대(11)에 내장되어 있는 온도 제어수단에 의해 시료 유지대(11)의 온도를 약 10℃로 유지한다. 또, 고체시료(12)로서는 실리콘 웨이퍼를 이용하고, 불순물 고체(21)로서는 붕소로 된 판상체(板狀體) 또는 입자의 집합물을 이용한다.
이 상태에서 희가스 공급기(23)로부터 매분 10cc의 Ar 가스를 도입함과 동시에, 감압펌프(13)로 진공조(10)의 내부를 약 4×10-4Torr의 진공도로 유지시킨다. 또, 마이크로파 도파관(15)으로부터 2.45GHz의 마이크로파를 도파함과 동시에 전자석(17)으로 자장을 여기하고, 약 2.5mA/㎠의 플라즈마 전류밀도를 발생시켜서 플라즈마 영역(18)에 Ar 플라즈마를 발생시킨다.
이어서, 제 1 전환 스위치(25)를 조작하여 제 1 고주파 전원(19)으로부터 13.56MHz의 고주파 전력을 제 1 콘덴서(20)를 통하여 시료 유지대(11)에 인가하여 시료 유지대(11)를 음극으로 한다. 이와 같이 하여, 시료 유지대(11)에 유지된 고체시료(12)와 플라즈마 영역(18)의 Ar 플라즈마 사이에 큰 전위차 예컨대, 700V를 발생시킨다. 또, 제 2 전환 스위치(26)를 조작하여 제 2 고주파 전원(28)으로부터 13.56MHz의 고주파 전력을 제 2 콘덴서(27)를 통하여 고체 유지대(22)에 인가하여 고체 유지대(22)를 음극으로 한다. 이로써, 고체 유지대(22)는 발생하는 플라즈마에 대하여 음극으로서 작용한다. Ar 플라즈마의 조건에 의하기도 하지만, 이 경우 고체 유지대(22)는 Ar 플라즈마에 대하여 약 500V 전위가 저하한다. 이 전위차에 의하여 Ar 플라즈마 중의 Ar 이온이 불순물 고체(21)에 강하게 충돌하고, 불순물 고체(21)에 포함된 붕소는 스퍼터링 현상에 의하여 Ar 플라즈마 중에 고농도로 혼입한다. 이 공정에서는 진공조(10)의 진공도를 1×10-4Torr대로 낮게 설정해 두고, Ar 이온의 평균 자유공정을 수10cm 정도로 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 스퍼터링된 붕소는 비교적 용이하게 Ar 플라즈마 중에 균일하게 확산된다.
Ar 플라즈마 중에 균일하게 고농도로 확산된 붕소는 고체시료(12)와 Ar 플라즈마 사이의 전위차(이 경우는 약 700V이다)에 의하여 고체시료(12)의 표면부 근방에 도입된다.
고체시료(12)의 표면부 근방에 붕소를 도입하는 시간에 대해서는, 고체시료(12)를 플라즈마에 대하여 음극으로 하지 않은 경우에는 100초 정도를 요하는 것에 비하여, 제 1 불순물 도입방법에 의하면 고체시료(12)를 플라즈마에 대하여 음극으로 하였으므로 2초 정도로 끝난다.
제 2 도는 고체시료(12)의 깊이와 붕소농도의 관계를 SIMS에 의하여 측정한 결과를 도시한 것으로서, 붕소가 고체시료(12)의 표면부 근방에 도입되어 있는 것을 확인할 수 있었다.
이하, 제 2 불순물 도입방법에 대하여 제 1 도를 참조하여 설명한다. 제 2 불순물 도입방법은 제 1 실시예에 관한 불순물 도입장치를 이용하여 행하는 것으로서, 시료 유지대(11)를 플라즈마에 대하여 양극으로 함과 동시에, 고체 유지대(22)를 플라즈마에 대하여 음극으로 하는 경우이다.
우선, 제 1 불순물 도입방법과 마찬가지로 감압펌프(13)를 구동하여 진공조(10)의 내부를 약 5×10-7Torr의 진공도로 함과 동시에, 시료 유지대(11)에 내장되어 있는 온도 제어수단으로 시료 유지대(11)의 온도를 약 10℃로 유지한다. 또, 고체시료(12)로서는 실리콘 웨이퍼를 이용하고, 불순물 고체(21)로서는 붕소로된 판상체 또는 입자의 집합물을 이용한다. 이 상태에서 희가스 공급기(23)로부터 매분 10cc의 Ar 가스를 도입함과 동시에, 감압펌프(13)에 의해 진공조(10)의 내부를 약 4×10-4Torr의 진공도로 유지한다. 또, 마이크로파 도파관(15)으로부터 2.45GHz의 마이크로파를 도파함과 동시에, 전자석(17)으로 자장을 여기하고, 약 2.5mA/㎠의 플라즈마 전류밀도를 발생시켜서 플라즈마 영역(18)에 Ar 플라즈마를 발생시킨다.
이어서, 제 1 전환 스위치(25)를 조작하여 시료 유지대(11)를 접지함으로써 시료 유지대(11)를 양극으로 한다. 이와 같이 하여, 시료 유지대(11)에 유지된 고체시료(12)와 플라즈마 영역(18)의 Ar 플라즈마 사이에 작은 전위차 예컨대, 50V를 생기게 한다. 또, 제 2 전환 스위치(26)를 조작하여 제 2 고주파 전원(28)으로부터 13.56MHz의 고주파 전력을 제 2 콘덴서(27)를 통하여 고체 유지대(22)에 인가하여 고체 유지대(22)를 음극으로 한다. 이로써, 고체 유지대(22)는 발생하는 플라즈마에 대하여 음극으로서 작용한다. Ar 플라즈마의 조건에 의하기도 하지만, 이 경우, 고체 유지대(22)는 Ar 플라즈마에 대하여 약 500V의 전위가 저하된다. 이 전위차에 의하여 Ar 플라즈마 중의 Ar 이온이 불순물 고체(21)에 강하게 층돌하고, 불순물 고체(21)에 포함되는 붕소는 스퍼터링 현상에 의하여 Ar 플라즈마 중에 고농도로 혼입된다. 이 공정에서는 진공조(10)의 진공도를 1×10-4Torr대로 낮게 설정해 두고, Ar 이온의 평균 자유공정을 수10cm 정도로 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 스퍼터링된 붕소는 비교적 용이하게 Ar 플라즈마 중에 균일하게 확산된다.
Ar 플라즈마 중에 균일하게 고농도로 확산된 붕소는, 고체시료(12)와 Ar 플라즈마 사이의 작은 전위차(이 경우는 약 50V이다)에 의하여 고체시료(12)의 표면부에 도입되지만, 고농도의 붕소가 작은 에너지로 고체시료(12)로 향하기 때문에, 고체시료(12)의 표면에 매우 가까운 영역에 고농도의 불순물층이 형성된다.
이하, 제 3 불순물 도입방법에 대하여 제 1 도를 참조하여 설명한다. 제 3 불순물 도입방법은, 제 1 실시예에 관한 불순물 도입장치를 이용하여 행하는 것으로서, 시료 유지대(11)를 플라즈마에 대하여 양극으로 함과 동시에, 고체 유지대(22)도 플라즈마에 대하여 양극으로 하는 경우이다.
우선, 제 1 불순물 도입방법과 마찬가지로, 감압펌프(13)를 구동하여 진공조(10)의 내부를 약 5×10-7Torr의 진공도로 유지함과 동시에, 시료 유지대(11)에 내장되어 있는 온도 제어수단으로 시료 유지대(11)의 온도를 약 10℃로 유지한다. 또, 고체시료(12)로서는 실리콘 웨이퍼를 이용하고, 불순물 고체(21)로서는 붕소로 된 판상체 또는 입자의 집합물을 이용한다. 이 상태에서 희가스 공급기(23)로부터 매분 10cc의 Ar 가스를 도입함과 동시에, 감압펌프(13)에 의해 진공조(10)의 내부를 약 4×10-4Torr의 진공도로 유지한다. 또, 마이크로파 도파관(15)으로부터 2.45GHz의 마이크로파를 도파함과 동시에, 전자석(17)으로 자장을 여기하고, 약 2.5mA/㎠의 플라즈마 전류밀도를 발생시켜서, 플라즈마 영역(18)에 Ar 플라즈마를 발생시킨다.
이어서, 제 1 전환 스위치(25)를 조작하여 시료 유지대(11)를 접지함으로써 시료 유지대(11)를 양극으로 한다. 이와 같이 하여, 시료 유지대(11)에 유지된 고체시료(12)와 플라즈마 영역(18)의 Ar 플라즈마 사이에 작은 전위차 예컨대, 50V를 발생시킨다. 또, 제 2 전환 스위치(26)를 조작하여 고체 유지대(22)를 접지하고 고체 유지대(22)를 양극으로 한다. 이로써, 고체 유지대(22)는 발생하는 플라즈마에 대하여 양극으로서 작용하고, 고체 유지대(22)와 Ar 플라즈마 사이의 전위차가 작으므로, Ar 플라즈마 중의 Ar 이온은 불순물 고체(21)에 작은 에너지로 충돌하고, 불순물 고체(21)에 포함되는 붕소는 스퍼터링 현상에 의하여 Ar 플라즈마 중에 저농도로 혼입된다. 이 공정에서는 진공조(10)의 진공도를 1×10-4Torr대로 낮게 설정해 두고, Ar 이온의 평균 자유공정을 수10cm 정도로 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 스퍼터링된 붕소는 비교적 용이하게 Ar 플라즈마 중에 균일하게 확산한다.
Ar 플라즈마 중에 균일하게 저농도로 확산된 붕소는 고체시료(12)와 Ar 플라즈마 사이의 작은 전위차(이 경우는 약 50V이다)에 의하여 고체시료(12)의 표면부에 도입되지만, 저농도의 붕소가 작은 에너지로 고체시료(12)로 향하기 때문에, 고체시료(12)의 표면에 매우 가까운 영역에 저농도의 불순물층이 형성된다.
또, 제 1 실시예에 관한 불순물 도입장치를 이용한 제 1∼제 3 불순물 도입방법에서는 진공조(10) 내에 도핑가스를 공급하는 소스 가스 공급기(14)는 이용하지 않는다.
또, 본 실시예에서는 플라즈마 발생수단으로서는 2.45GHz의 마이크로파를 도파하는 ECR 플라즈마 발생수단을 이용하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니고, ICP나 헬리콘 등의 다른 플라즈마 발생수단을 이용해도 된다. 또, 시료 유지대(11) 및 고체 유지대(22)에는 13.56MHz의 고주파 전력을 인가하였지만, 고주파 전력의 주파수도 이것에 한정되는 것은 아니다. 또, 시료 유지대(11)에 인가되는 고주파 전력의 주파수와 고체 유지대(22)에 인가되는 고주파 전력의 주파수는 같거나 달라도 되고, 주파수가 같은 경우에는 제 1 고주파 전원(19)과 제 2 고주파 전원(28)을 공통으로 해도 된다. 또, 진공조(10)에 도입하는 희가스나 소스가스의 유량 및 진공조(10)의 진공도에 대해서는 진공조(10)의 형상이나 크기에 따라 가장 적합하게 설정하는 것은 당연하다.
이하, 본 발명의 제 2 실시예에 관한 불순물 도입장치에 대하여 제 3 도를 참조하여 설명한다.
제 2 실시예에 관한 불순물 도입장치는 제 1 실시예에 의한 불순물 도입장치와 기본적으로 같으므로, 동일한 구성요소에 대해서는 동일 부호를 부여하여 그 설명을 생략한다.
제 2 실시예에 관한 불순물 도입장치의 특징으로서, 불순물 고체를 유지하는 고체 유지대(22)는 설치되어 있지 않고, 대신에 금속 또는 절연물로 이루어진 불순물이 부착되는 불순물 부착대(30)가 설치되어 있고, 이 불순물 부착대(30) 상에는 후술하는 방법에 의하여, 예를 들면, 붕소로 된 불순물막(31)이 퇴적한다. 불순물 부착대(30)에는 제 2 전환 스위치(26)가 접속되어 있고, 이 제 2 전환 스위치(26)는 불순물 부착대(30)를 제 2 콘덴서(27)를 통하여 제 2 고주파 전원(28)에 접속하여 불순물 부착대(30)를 음극으로 하거나, 불순물 부착대(30)를 접지하여 불순물 부착대(30)를 양극으로 할 수 있다. 또, 시료 유지대(11)에 유지된 고체시료(12)와 플라즈마 영역(18) 사이에는 이들 사이를 서로 통하게 하거나 차단하기 위한 셔터(32)가 설치되어 있다. 셔터(32)는 편의상 점선으로 표시하였다.
이하, 제 4 불순물 도입방법에 대하여 제 3 도를 참조하여 설명한다. 제 4 불순물 도입방법은 제 2 실시예에 관한 불순물 도입장치를 이용하여 행하는 것으로서, 시료 유지대(11)를 플라즈마에 대하여 음극으로 함과 동시에 불순물 부착대(30)도 플라즈마에 대하여 음극으로 하는 경우이다.
우선, 셔터(32)를 닫아 시료 유지대(11)와 플라즈마 영역(18) 사이를 차단한 상태에서, 감압펌프(13)를 구동하여 진공조(10)의 내부를 약 5×10-3Torr의 진공도로 유지한다. 또, 제 2 전환 스위치(26)를 조작하여 제 2 고주파 전원(28)으로부터 13.56MHz의 고주파 전력을 제 2 콘덴서(27)를 통하여 불순물 부착대(30)에 인가하여 불순물 부착대(30)를 음극으로 한다.
이어서, 소스 가스 공급기(14)로부터 불순물을 포함하는 가스 예컨대, B2H6를 진공조(10) 내에 매분 50cc 공급함과 동시에, 마이크로파 도파관(15)으로부터 2.45GHz의 마이크로파를 도파함과 동시에, 전자석(17)으로 자장을 여기하고, 약 2.5mA/㎠의 플라즈마 전류밀도를 발생시킨다. 이와 같이 하면, B2H6가 플라즈마화되고, 붕소이온이 불순물 부착대(30)로 이동하여, 불순물 부착대(30)에 붕소로 된 불순물막(31)이 퇴적된다.
또, 상기의 경우, B2H6로 이루어지는 플라즈마를 발생시켰으므로, 보다 저온이고, 또 높은 효율로 불순물막(31)이 형성되지만, B2H6로 이루어지는 플라즈마를 발생시키지 않더라도, 소스 가스 공급기(14)로부터 B2H6를 진공조(10) 내에 공급하면 통상의 CVD법과 마찬가지로 하여 불순물 부착대(30)에 붕소로 된 불순물막(31)을 퇴적시킬 수 있다.
다음으로, 진공조(10) 내의 수소를 포함하는 가스를 배출한 후, 셔터(32)를 열어 시료 유지대(11)와 플라즈마 영역(18) 사이가 서로 통하게 한다. 그리고, 감압펌프(13)를 구동하여 진공조(10)의 내부를 약 4×10-4Torr의 진공도로 유지함과 동시에, 시료 유지대(11)에 내장되어 있는 온도 제어수단에 의해 시료 유지대(11)의 온도를 약 10℃로 유지한다.
이 상태에서 제 1 실시예에 의한 불순물 도입장치를 이용한 제 1 불순물 도입방법과 마찬가지로, 희가스 공급기(23)로부터 매분 10cc의 Ar 가스를 도입함과 동시에, 마이크로파 도파관(15)으로부터 2.45GHz의 마이크로파를 도파하고, 전자석(17)으로 자장을 여기하여 약 2.5mA/㎠의 플라즈마 전류밀도를 발생시켜서, 플라즈마 영역(18)에 Ar 플라즈마를 발생시킨다. 이어서, 제 1 전환 스위치(25)를 조작하여 제 1 고주파 전원(19)으로부터 13.56MHz의 고주파 전력을 제 1 콘덴서(20)를 통하여 시료 유지대(11)에 인가하여 시료 유지대(11)를 음극으로 함과 동시에, 제 2 전환 스위치(26)를 조작하여 제 2 고주파 전원(28)으로부터 13,56MHz의 고주파 전력을 제 2 콘덴서(27)를 통하여 불순물 부착대(30)에 인가하여 불순물 부착대(30)를 음극으로 한다. 이로써, 불순물 부착대(30)는 플라즈마에 대하여 음극으로서 작용하고, 불순물 부착대(30)는 Ar 플라즈마에 대하여 약 500V 전위가 저하한다. 이 전위차에 의해 Ar 플라즈마 중의 Ar 이온은 불순물막(31)에 강하게 충돌하고, 불순물막(31)에 포함된 붕소는 스퍼터링 현상에 의하여 Ar 플라즈마 중에 고농도로 혼입된다. Ar 플라즈마 중에 균일하게 고농도로 확산된 붕소는 고체시료(12)와 Ar 플라즈마 사이의 약 700V의 전위차에 의하여 고체시료(12)의 표면부 근방에 도입된다.
상기 불순물 도입방법에 의하면, 제 2 도에 도시한 결과와 마찬가지로 붕소가 고체시료(12)의 표면부 근방에 도입된다.
또, 이 불순물 도입방법에 의하면, B2H6를 이용하여 직접 도핑하는 경우에 비하여 고체시료(12)에 도입되는 수소가 적으므로 고체시료에서 격자결함이 생긴다는 문제를 피할 수 있게 된다.
이하, 상술한 각 불순물 도입방법을 이용하여 행하는 다이오드를 포함하는 반도체 장치의 제조방법에 대하여 제 4 도 및 제 5 도를 참조하면서 설명한다.
우선, 제 4 도 (a)에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(50) 상의 소정영역에 소자 분리층(51)을 형성한 후, 반도체 기판(50)을 제 1 또는 제 2 실시예에 관한 불순물 도입장치의 시료 유지대(11)에 유지시킨다.
이어서, 상술한 제 1 또는 제 4 불순물 도입방법에 의해 반도체 기판(50)의 근방에 불순물로 이루어지는 플라즈마(52)를 발생시키고, 제 4 도 (b)에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(50)의 표면부 근방에 불순물층(53)을 형성한다.
그리고, 제 5 도 (a)에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(50) 상의 전면에 걸쳐서 예컨대, CVD법에 의해 실리콘 산화막 등으로 이루어지는 절연막(54)을 예를 들어, 500nm의 막두께로 퇴적한다. 그 후, 적당한 열처리 예컨대, 1000℃의 온도하에서 10초간의 열처리를 행하여 불순물층(53)의 불순물 분포를 제어해도 된다.
다음으로, 제 5 도 (b)에 도시된 바와 같이, 포토리소그래피법 및 에칭법을 이용하여 절연막(54)에 개구부(54a)를 형성한 후, 단층 또는 다층의 금속막을 전면에 퇴적하고, 그 후, 이 금속막에 대하여 포토리소그래피법 및 에칭법을 실시하여 패터닝하여 상기 금속막으로 이루어지는 금속 배선층(55)을 형성한다.
한편, 상기 다이오드를 포함하는 반도체 장치의 제조방법에서는, 제 1 또는 제 4 불순물 도입방법을 이용하였으므로, 반도체 기판(50)의 표면부 근방에 비교적 깊은 고농도의 불순물층(53)을 형성할 수 있었지만, 제 2 불순물 도입방법을 이용하면 반도체 기판(50)의 표면부 근방에 얕은 고농도의 불순물층(53)을 형성할 수 있고, 제 3 불순물 도입방법을 이용하면, 반도체 기판(50)의 표면부 근방에 얕은 저농도의 불순물층(53)을 형성할 수 있다. 이와 같이 하여 형성한 불순물층을 겹쳐 쌓는 등의 방법으로, 소위 바이폴라 소자를 작성할 수 있음은 물론이다.
이하 상술한 제 1 또는 제 4 불순물 도입방법을 이용하여 행하는 CMOS를 포함하는 반도체 장치의 제조방법에 대하여 제 6 도 및 제 7 도를 참조하여 설명한다. 또, 이하에서는 편의상 제 1 불순물 도입방법을 이용하는 경우에 대하여 설명한다.
우선, 제 6 도 (a)에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(60) 상의 PMOS 영역과 NMOS 영역 사이에 소자분리 영역(61)을 형성한 후, PMOS 영역 및 NMOS 영역에 각각 게이트 절연막(62) 및 게이트 전극(63)을 형성하고, 그 후, PMOS 영역에 개구부를 갖는 노볼락 수지(novolak resin)나 폴리비닐 페놀 등으로 이루어지는 제 1 레지스트 패턴(64)을 NMOS 영역에 형성한다.
이 상태에서 반도체 기판(60)을 제 1 또는 제 2 실시예에 관한 불순물 도입장치의 시료 유지대(11)에 유지시킨 후, 제 1 불순물 도입방법을 이용하여 P형 불순물 예컨대, 붕소를 도입한다. 즉, 고체 유지대(22) 상에 붕소를 주성분으로 하는 불순물 고체(21)를 올려 놓은 후, 희가스 공급기(23)로부터 불활성 가스 예컨대, Ar 가스를 도입하여 Ar 플라즈마(65)를 발생시키고, 붕소를 반도체 기판(60)의 표면부에 도입한다. 이 경우의 조건은 주파수가 2.45GHz의 마이크로파를 약 500W의 파워로 도파함과 동시에, 시료 유지대(11) 및 고체 유지대(22)에 각각 주파수가 13.56MHz로 파워가 약 300W인 고주파 전력을 인가한다. 또, Ar 가스를 도입했을 때의 진공조(10) 내의 진공도는 약 3×10-4Torr로 유지한다. 플라즈마의 조사에 의하여 반도체 기판(60)의 표면의 자연 산화막이 제거되어 청정하면서 활성인 표면부가 노출되고, 이 표면부에 붕소의 불순물층(66)이 형성된다.
이어서, 제 6 도 (b)에 도시된 바와 같이, 제 1 레지스트 패턴(64)을 제거한 후, NMOS 영역에 개구부를 갖는 제 2 레지스트 패턴(67)을 PMOS 영역에 형성하고, 고체 유지대(22) 상에 N형의 불순물 예컨대, 비소를 주성분으로 하는 불순물 고체(21)를 올려 놓은 후, 상기와 같은 조건에서 반도체 기판(60)의 표면부의 NMOS 영역에 비소의 불순물층(68)을 형성한다.
이어서, 제 7 도 (a)에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(60) 상에 전면에 걸쳐서 CVD 산화막 등으로 이루어지는 절연막(70)을 예컨대, 500nm의 막두께로 퇴적한다. 그 후, 반도체 기판(60)에 대하여 적당한 열처리 예컨대, 1000℃의 온도하에서 10초간의 열처리를 행하여 불순물층(66, 68)의 불순물 분포를 제어해도 된다. 이어서, 절연막(70)에 대하여 포토리소그래피법 및 에칭법을 실시하여 절연막(70)에 개구부(70a)를 형성한다.
이어서, 제 7 도 (b)에 도시된 바와 같이, 단층 또는 다층의 금속막을 전면에 걸쳐서 퇴적한 후, 이 금속막에 대하여 포토리소그래피법 및 에칭법을 실시하여 금속막을 패턴화하여 금속 배선층(72)을 형성한다.
또, 절연막(70)의 개구부(70a)를 통해 노출되는 불순물층(66, 68)과 금속 배선층(72)의 전기적 콘택트를 양호하게 유지하기 위하여 콘택트부를 구성하는 불순물층(66, 68)은 소위 이온 주입법을 이용하여 적당한 불순물이 분포되도록 형성해도 된다. 이 경우에는, PMOS 영역에는 예를 들어, 붕소를 에너지 15keV이고 도즈량 5×1015/㎠로 이온 주입하고, NMOS 영역에는 예를 들어, 비소를 에너지 30keV이고 도즈량 3×1015/㎠로 이온주입할 수 있다. 무엇보다도 이들 주입조건은 제작하는 반도체 장치의 설계에 따라 대폭 다르므로, 적절한 설정이 필요한 것은 물론이다.
또, 상기 CMOS를 포함하는 반도체 장치의 제조방법에서는, 제 1 불순물 도입방법을 이용하였으므로, 반도체 기판(60)의 표면부 근방에 비교적 깊은 고농도의 불순물층(66, 68)을 형성할 수 있지만, 제 2 불순물 도입방법을 이용하면, 반도체 기판(60)의 표면부 근방에 얕은 고농도의 불순물층(66, 68)을 형성할 수 있고, 또 제 3 불순물 도입방법을 이용하면, 반도체 기판(60)의 표면부 근방에 얕은 저농도의 불순물층(66, 68)을 형성할 수 있다.
또, 상기 각 불순물 도입방법 및 각 반도체 장치의 제조방법에서는 불순물로서 붕소를 도입하였지만, 도입하는 불순물은 붕소에 한정되지 않고, 비소, 인, 알루미늄 또는 안티몬 등을 도입할 수 있으며, 또 불활성 또는 반응성 가스로서 Ar 가스를 이용하였지만, 불활성 또는 반응성 가스로서는 Ar 가스에 한정되지 않고, 질소가스 등을 이용할 수도 있다.
본 발명의 제 1 불순물 도입방법에 의하면, 불순물 고체에 포함되는 불순물은 효율적으로 스퍼터링되어 불활성 또는 반응성 가스로 이루어지는 플라즈마 중에 고농도로 혼입되고, 플라즈마 중에 혼입된 고농도의 불순물 이온은 큰 에너지를 갖고 고체시료를 향해 진행하여 고체시료의 표면부에 도입되기 때문에, 고체시료에 격자결함이 생기지 않게 하며, 안전성이 높은 고농도의 불순물층을 고체시료의 표면부에 형성할 수 있다.
본 발명의 제 2 불순물 도입방법에 의하면, 불순물 고체에 포함되는 불순물은 효율적으로 스퍼터링되어 불활성 또는 반응성 가스로 이루어지는 플라즈마 중에 고농도로 혼입되고, 플라즈마 중에 혼입된 고농도의 불순물 이온은 작은 에너지를 갖고 고체시료를 향해 진행하여 고체시료의 표면부의 표면에 매우 가까운 영역에 도입되기 때문에, 고체시료에 격자결함이 생기지 않게 하며, 안전성이 높은 고농도의 불순물층을 고체시료의 표면부의 표면에 매우 가까운 영역에 형성할 수 있다.
본 발명의 제 3 불순물 도입방법에 의하면, 불순물 고체에 포함되는 불순물은 비교적 적게 스퍼터링되어 불활성 또는 반응성 가스로 이루어지는 플라즈마 중에 저농도로 혼입되고, 플라즈마 중에 혼입된 저농도의 불순물 이온은 작은 에너지를 갖고 고체시료를 향해 진행하여 고체시료의 표면부의 표면에 매우 가까운 영역에 도입되기 때문에, 고체시료에 격자결함이 생기지 않게 하며, 안전성이 높은 저농도의 불순물층을 고체시료의 표면부의 표면에 매우 가까운 영역에 형성할 수 있다.
본 발명의 제 4 불순물 도입방법에 의하면, 불순물 부착수단에 퇴적된 불순물막에 포함되는 불순물은 효율적으로 스퍼터링되어 불활성 또는 반응성 가스로 이루어지는 플라즈마 중에 고농도로 혼입되고, 플라즈마 중에 혼입된 고농도의 불순물 이온은 커다란 에너지를 갖고 고체시료를 향해 진행하여 고체시료의 표면부에 도입되기 때문에, 고체시료에 격자결함이 생기지 않게 하고 고농도의 불순물층을 고체시료의 표면부에 형성할 수 있다.
본 발명의 제 1 불순물 도입장치에 의하면, 고체시료에 격자결함이 생기지 않게 하며, 안전성이 높은 고농도의 불순물층을 고체시료의 표면부에 형성하는 본 발명의 제 1 불순물 도입방법을 확실하게 실현할 수 있다.
본 발명의 제 2 불순물 도입장치에 의하면, 고체시료에 격자결함이 생기게 하지 않으며, 안전성이 높은 고농도의 불순물층을 고체시료의 표면부의 표면에 매우 가까운 영역에 형성하는 본 발명의 제 2 불순물 도입방법을 확실하게 실현할 수 있다.
본 발명의 제 3 불순물 도입장치에 의하면, 고체시료에 격자결함이 생기지 않게 하며, 안전성이 높은 저농도의 불순물층을 고체시료의 표면부의 표면에 매우 가까운 영역에 형성하는 본 발명의 제 3 불순물 도입방법을 확실하게 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 1, 제 2 불순물 도입장치에 있어서, 제 1 전압 인가수단이 전압 인가수단과 전환수단을 포함하는 구성의 불순물 도입장치에 의하면, 고체유지수단에 불순물 고체가 플라즈마에 대하여 음극으로 되는 전압을 인가하거나 또는 플라즈마에 대하여 양극으로 되는 전압을 인가할 수 있으므로, 불순물 고체에 포함되는 불순물을 불활성 또는 반응성 가스로 이루어지는 플라즈마 중에 고농도로 혼입시키거나 또는 저농도로 혼입시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 제 1, 제 2 불순물 도입장치에 있어서, 제 2 전압 인가수단이 전압 인가수단과 전환수단을 포함하는 구성의 불순물 도입장치에 의하면, 시료 유지수단에 고체시료가 플라즈마에 대하여 음극으로 되는 전압을 인가하거나 또는 플라즈마에 대하여 양극으로 되는 전압을 인가할 수 있으므로, 고체시료의 표면부에 형성되는 불순물층의 깊이를 제어할 수 있다.
본 발명의 제 4 불순물 도입장치에 의하면, 고체시료의 표면부에 고체시료에 격자결함이 생기지 않게 하고 고농도의 불순물층을 형성하는 불순물 도입방법을 불순물 고체를 준비하지 않아도 실현할 수 있다.
본 발명의 제 5 불순물 도입장치에 의하면, 고체시료의 표면부의 표면에 매우 가까운 영역에 격자결함이 생기지 않게 하고 고농도의 불순물층을 형성하는 불순물 도입방법을 불순물 고체를 준비하지 않아도 실현할 수 있다.
본 발명의 제 6 불순물 도입장치에 의하면, 고체시료의 표면부의 표면에 매우 가까운 영역에 격자결함이 생기지 않게 하고 저농도의 불순물층을 형성하는 불순물 도입방법을 불순물 고체를 준비하지 않아도 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 4, 제 5 불순물 도입장치에 있어서, 제 1 전압 인가수단이 전압 인가수단과 전환수단을 포함하는 구성의 불순물 도입장치에 의하면, 불순물 부착수단에 불순물막이 플라즈마에 대하여 음극으로 되는 전압을 인가하거나 또는 플라즈마에 대하여 양극으로 되는 전압을 인가할 수 있으므로, 불순물막에 포함되는 불순물을 불활성 또는 반응성 가스로 이루어지는 플라즈마 중에 고농도로 혼입시키거나 저농도로 혼입시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 제 4 불순물 도입장치에 있어서, 제 2 전압 인가수단이 전압 인가수단과 전환수단을 포함하는 구성의 불순물 도입장치에 의하면, 시료 유지수단에 고체시료가 플라즈마에 대하여 음극으로 되는 전압을 인가하거나 또는 플라즈마에 대하여 양극으로 되는 전압을 인가할 수 있으므로, 고체시료의 표면부에 형성되는 불순물층의 깊이를 제어할 수 있다.
본 발명에 관한 제 1 반도체 장치의 제조방법에 의하면, 반도체 기판의 다이오드 형성영역의 표면부에 불순물을 고농도로 도입할 수 있으므로, 반도체 기판의 표면부에 고농도의 불순물층을 포함하는 다이오드를 반도체 기판에 격자결함이 생기지 않게 하며, 안전성이 높게 형성할 수 있다.
본 발명에 관한 제 2 반도체 장치의 제조방법에 의하면, 반도체 기판의 다이오드 형성영역의 표면부의 표면에 매우 가까운 영역에 불순물을 고농도로 도입할 수 있으므로, 반도체 기판의 표면부의 표면에 매우 가까운 영역에 고농도의 불순물층을 포함하는 다이오드를 반도체 기판에 격자결함이 생기지 않게 하며, 안전성이 높게 형성할 수 있다.
본 발명에 관한 제 3 반도체 장치의 제조방법에 의하면, 반도체 기판의 다이오드 형성영역의 표면부의 표면에 매우 가까운 영역에 불순물을 저농도로 도입할 수 있으므로, 반도체 기판의 표면부의 표면에 매우 가까운 영역에 저농도의 불순물층을 포함하는 다이오드를 반도체 기판에 격자결함이 생기지 않게 하며, 안전성이 높게 형성할 수 있다.
본 발명에 관한 제 4 반도체 장치의 제조방법에 의하면, 반도체 기판의 트랜지스터 형성영역의 표면부에 불순물을 고농도로 도입할 수 있으므로, 반도체 기판의 표면부에 고농도의 불순물층을 포함하는 트랜지스터를 반도체 기판에 격자결함이 생기지 않게 하며, 안전성이 높게 형성할 수 있다.
본 발명에 관한 제 5 반도체 장치의 제조방법에 의하면, 반도체 기판의 트랜지스터 형성영역의 표면부의 표면에 매우 가까운 영역에 불순물을 고농도로 도입할 수 있으므로, 반도체 기판의 표면부의 표면에 매우 가까운 영역에 고농도의 불순물층을 포함하는 트랜지스터를 반도체 기판에 격자결함이 생기지 않게 하며, 안전성이 높게 형성할 수 있다.
본 발명에 관한 제 6 반도체 장치의 제조방법에 의하면, 반도체 기판의 트랜지스터 형성영역의 표면부의 표면에 매우 가까운 영역에 불순물을 저농도로 도입할 수 있으므로, 반도체 기판의 표면부의 표면에 매우 가까운 영역에 저농도의 불순물층을 포함하는 트랜지스터를 반도체 기판에 격자결함이 생기지 않게 하며, 안전성이 높게 형성할 수 있다.
상술한 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 첨부된 특허청구의 범위에 개시된 본 발명의 사상과 범위를 벗어남없이 각종 수정, 변경, 대체 및 부가가 가능할 것이다.
제 1 도는 본 발명의 제 1 실시예에 관한 불순물 도입장치의 개략도.
제 2 도는 본 발명에 관한 제 1 불순물 도입방법으로 형성한 고체시료의 깊이와 붕소농도의 관계를 SIMS로 측정한 결과를 도시한 도면.
제 3 도는 본 발명의 제 2 실시예에 관한 불순물 도입장치의 개략도.
제 4 도는 본 발명에 관한 불순물 도입방법을 이용하여 실행하는 다이오드를 포함하는 반도체 장치의 제조방법의 각 공정을 도시한 단면도.
제 5 도는 본 발명에 관한 불순물 도입방법을 이용하여 실행하는 다이오드를 포함하는 반도체 장치의 제조방법의 각 공정을 도시한 단면도.
제 6 도는 본 발명에 관한 불순물 도입방법을 이용하여 실행하는 CMOS를 포함하는 반도체 장치의 제조방법의 각 공정을 도시한 단면도.
제 7 도는 본 발명에 관한 불순물 도입방법을 이용하여 실행하는 CMOS를 포함하는 반도체 장치의 제조방법의 각 공정을 도시한 단면도,
제 8 도는 종래의 불순물 도입장치의 개략구성도.
제 9 도는 본 발명의 전제로 되는 불순물 도입장치의 개략구성도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 진공조 11 : 시료 유지대
12 : 고체 시료 13 : 감압펌프
14 : 소스가스 공급기 15 : 마이크로파 도파관
16 : 석영판 17 : 전자석
18 : 플라즈마 영역 19 : 제 1 고주파 전원
20 : 제 1 콘덴서 21 : 불순물 고체
22 : 고체 유지대 23 : 희(希)가스 공급기
25 : 제 1 전환 스위치 26 : 제 2 전환 스위치
27 : 제 2 콘덴서 28 : 제 2 고주파 전원
30 : 불순물 부착대 31 : 불순물막
32 : 셔터 50, 60 : 반도체 기판
51 : 소자 분리층 52, 65 : 플라즈마
53, 66, 68 : 불순물층 54, 70 : 절연막
54a, 70a : 개구부 55, 72 : 금속 배선층
61 : 소자분리 영역 62 : 게이트 절연막
63 : 게이트 전극 64 : 제 1 레지스트 패턴
67 : 제 2 레지스트 패턴
Claims (41)
- 진공조 내에 불순물을 부착시키는 불순물 부착수단을 설치함과 동시에 상기 불순물이 도입되는 고체시료를 유지하는 공정과,상기 진공조 내에서 상기 불순물 부착수단이 설치되어 있는 제 1 영역과 상기 고체시료가 유지되어 있는 제 2 영역을 차단한 후, 상기 제 1 영역에 상기 불순물을 포함하는 가스를 도입하여 상기 불순물 부착수단에 상기 불순물로 이루어지는 불순물막을 퇴적하는 공정과,상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역을 서로 통하게 한 후, 상기 진공조의 내부에 불활성 또는 반응성 가스를 도입하여 이 불활성 또는 반응성 가스로 이루어지는 플라즈마를 발생시키는 공정과,상기 불순물막에 이 불순물막이 플라즈마에 대하여 음극으로 되는 전압을 인가하여 상기 플라즈마 중의 이온에 의하여 상기 불순물막을 스퍼터링함으로써 이 불순물막에 포함된 불순물을 상기 불활성 또는 반응성 가스로 이루어지는 플라즈마중에 혼입시키는 공정과,상기 고체시료에 이 고체시료가 플라즈마에 대하여 음극으로 되는 전압을 인가하여, 상기 플라즈마 중에 혼입된 상기 불순물을 상기 고체시료의 표면부에 도입하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 불순물 도입방법.
- 제 1 항에 있어서,플라즈마에 대하여 음극으로 되는 상기 전압은 음의 전압인 것을 특징으로 하는 불순물 도입방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 고체시료는 실리콘으로 이루어지는 반도체 기판이고, 상기 불순물은 비소, 인, 붕소, 알루미늄 또는 안티몬이며, 상기 불활성 또는 반응성 가스는 질소 또는 아르곤을 포함하는 가스인 것을 특징으로 하는 불순물 도입방법.
- 내부가 진공으로 유지되는 진공조와,상기 진공조 내에 설치되어 불순물을 포함하는 불순물 고체를 유지하는 고체 유지수단과.상기 진공조 내에 설치되어 상기 불순물이 도입되는 고체시료를 유지하는 시료 유지수단과,상기 진공조 내에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생수단과,상기 진공조 내에 불활성 또는 반응성 가스를 도입하는 가스 도입수단과,상기 고체 유지수단에 상기 불순물 고체가 플라즈마에 대하여 음극으로 되는 전압을 인가하는 제 1 전압 인가수단과,상기 시료 유지수단에 상기 고체시료가 플라즈마에 대하여 음극으로 되는 전압을 인가하는 제 2 전압 인가수단을 포함하고,상기 제 1 전압 인가수단은 상기 고체 유지수단에 상기 불순물 고체가 플라즈마에 대하여 양극으로 되는 전압을 인가하는 수단과, 상기 불순물 고체가 플라즈마에 대하여 음극으로 되는 전압을 인가하는 제 1 상태와 플라즈마에 대하여 양극으로 되는 전압을 인가하는 제 2 상태를 전환하는 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 불순물 도입장치.
- 제 4 항에 있어서,플라즈마에 대하여 음극으로 되는 상기 전압은 음의 전압인 것을 특징으로 하는 불순물 도입장치.
- 내부가 진공으로 유지되는 진공조와,상기 진공조 내에 설치되어 불순물을 포함하는 불순물 고체를 유지하는 고체 유지수단과.상기 진공조 내에 설치되어 상기 불순물이 도입되는 고체시료를 유지하는 시료 유지수단과,상기 진공조 내에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생수단과,상기 진공조 내에 불활성 또는 반응성 가스를 도입하는 가스 도입수단과,상기 고체 유지수단에 상기 불순물 고체가 플라즈마에 대하여 음극으로 되는 전압을 인가하는 제 1 전압 인가수단과,상기 시료 유지수단에 상기 고체시료가 플라즈마에 대하여 음극으로 되는 전압을 인가하는 제 2 전압 인가수단을 포함하고,상기 제 2 전압 인가수단은 상기 시료 유지수단에 상기 고체시료가 플라즈마에 대하여 양극으로 되는 전압을 인가하는 수단과, 상기 고체시료가 플라즈마에 대하여 음극으로 되는 전압을 인가하는 제 1 상태와 플라즈마에 대하여 양극으로 되는 전압을 인가하는 제 2 상태를 전환하는 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 불순물 도입장치.
- 제 6 항에 있어서,플라즈마에 대하여 음극으로 되는 상기 전압은 음의 전압인 것을 특징으로 하는 불순물 도입장치.
- 내부가 진공으로 유지되는 진공조와,상기 진공조 내에 설치되어 불순물을 포함하는 불순물 고체를 유지하는 고체 유지수단과,상기 진공조 내에 설치되어 상기 불순물이 도입되는 고체시료를 유지하는 시료 유지수단과,상기 진공조 내에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생수단과,상기 진공조 내에 불활성 또는 반응성 가스를 도입하는 가스 도입수단과,상기 고체 유지수단에 상기 불순물 고체가 플라즈마에 대하여 음극으로 되는 전압을 인가하는 제 1 전압 인가수단과,상기 시료 유지수단에 상기 고체시료가 플라즈마에 대하여 양극으로 되는 전압을 인가하는 제 2 전압 인가수단을 포함하고,상기 제 1 전압 인가수단은 상기 고체 유지수단에 상기 불순물 고체가 플라즈마에 대하여 양극으로 되는 전압을 인가하는 수단과, 상기 불순물 고체가 플라즈마에 대하여 음극으로 되는 전압을 인가하는 제 1 상태와 플라즈마에 대하여 양극으로 되는 전압을 인가하는 제 2 상태를 전환하는 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 불순물 도입장치.
- 제 8 항에 있어서,플라즈마에 대하여 음극으로 되는 상기 전압은 음의 전압인 것을 특징으로 하는 불순물 도입장치.
- 제 8 항에 있어서,플라즈마에 대하여 양극으로 되는 상기 전압은 0V 이하의 전압인 것을 특징으로 하는 불순물 도입장치.
- 내부가 진공으로 유지되는 진공조와,상기 진공조 내에 설치되어 불순물을 부착시키는 불순물 부착수단과,상기 진공조 내에 설치되어 상기 불순물이 도입되는 고체시료를 유지하는 시료 유지수단과,상기 불순물 부착수단이 설치되어 있는 제 1 영역과 상기 시료 유지수단이 설치되어 있는 제 2 영역을 서로 통하게 하거나 차단시키는 셔터수단과,상기 진공조 내의 상기 제 1 영역에 상기 불순물을 포함하는 가스를 도입하는 제 1 가스 도입수단과,상기 진공조 내에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생수단과,상기 진공조 내에 불활성 또는 반응성 가스를 도입하는 제 2 가스 도입수단과,상기 불순물 부착수단에 이 불순물 부착수단에 부착되는 불순물이 플라즈마에 대하여 음극으로 되는 전압을 인가하는 제 1 전압 인가수단과,상기 시료 유지수단에 상기 고체시료가 플라즈마에 대하여 음극으로 되는 전압을 인가하는 제 2 전압 인가수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 불순물 도입장치.
- 제 11 항에 있어서,상기 제 1 전압 인가수단은 상기 불순물 부착수단에 이 불순물 부착수단에 부착되는 불순물이 플라즈마에 대하여 양극으로 되는 전압을 인가하는 수단과, 상기 불순물 부착수단에 부착되는 불순물이 플라즈마에 대하여 음극으로 되는 제 1 상태와 플라즈마에 대하여 양극으로 되는 제 2 상태를 전환하는 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 불순물 도입장치.
- 제 11 항에 있어서,상기 제 2 전압 인가수단은 상기 시료 유지수단에 상기 고체시료가 플라즈마에 대하여 양극으로 되는 전압을 인가하는 수단과, 상기 고체시료가 플라즈마에 대하여 음극으로 되는 제 1 상태와 플라즈마에 대하여 양극으로 되는 제 2 상태를 전환하는 전환수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 불순물 도입장치.
- 제 11 항에 있어서,플라즈마에 대하여 음극으로 되는 상기 전압은 음의 전압인 것을 특징으로 하는 불순물 도입장치.
- 내부가 진공으로 유지되는 진공조와,상기 진공조 내에 설치되어 불순물을 부착시키는 불순물 부착수단과,상기 진공조 내에 설치되어 상기 불순물이 도입되는 고체시료를 유지하는 시료 유지수단과,상기 불순물 부착수단이 설치되어 있는 제 1 영역과 상기 시료 유지수단이 설치되어 있는 제 2 영역을 서로 통하게 하거나 차단시키는 셔터수단과,상기 진공조 내의 상기 제 1 영역에 상기 불순물을 포함하는 가스를 도입하는 제 1 가스 도입수단과,상기 진공조 내에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생수단과,상기 진공조 내에 불활성 또는 반응성 가스를 도입하는 제 2 가스 도입수단과,상기 불순물 부착수단에 이 불순물 부착수단에 부착되는 불순물이 플라즈마에 대하여 음극으로 되는 전압을 인가하는 제 1 전압 인가수단과,상기 시료 유지수단에 상기 고체시료가 플라즈마에 대하여 양극으로 되는 전압을 인가하는 제 2 전압 인가수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 불순물 도입장치.
- 제 15 항에 있어서,상기 제 1 전압 인가수단은 상기 불순물 부착수단에 이 불순물 부착수단에 부착되는 불순물이 플라즈마에 대하여 양극으로 되는 전압을 인가하는 수단과, 상기 불순물 부착수단에 부착되는 불순물이 플라즈마에 대하여 음극으로 되는 제 1 상태와 플라즈마에 대하여 양극으로 되는 제 2 상태를 전환하는 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 불순물 도입장치.
- 제 15 항에 있어서,플라즈마에 대하여 음극으로 되는 상기 전압은 음의 전압인 것을 특징으로 하는 불순물 도입장치.
- 제 15 항에 있어서,플라즈마에 대하여 양극으로 되는 상기 전압은 0V 이하의 전압인 것을 특징으로 하는 불순물 도입장치.
- 내부가 진공으로 유지되는 진공조와,상기 진공조 내에 설치되어 불순물을 부착시키는 불순물 부착수단과,상기 진공조 내에 설치되어 상기 불순물이 도입되는 고체시료를 유지하는 시료 유지수단과,상기 불순물 부착수단이 설치되어 있는 제 1 영역과 상기 시료 유지수단이 설치되어 있는 제 2 영역을 서로 통하게 하거나 차단시키는 셔터수단과,상기 진공조 내의 상기 제 1 영역에 상기 불순물을 포함한 가스를 도입하는 제 1 가스 도입수단과,상기 진공조 내에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생수단과,상기 진공조 내에 불활성 또는 반응성 가스를 도입하는 제 2 가스 도입수단과,상기 불순물 부착수단에 상기 불순물 부착수단에 부착되는 불순물이 플라즈마에 대하여 양극으로 되는 전압을 인가하는 제 1 전압 인가수단과,상기 시료 유지수단에 상기 고체시료가 플라즈마에 대하여 양극으로 되는 전압을 인가하는 제 2 전압 인가수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 불순물 도입장치.
- 제 19 항에 있어서,플라즈마에 대하여 양극으로 되는 상기 전압은 0V 이하의 전압인 것을 특징으로 하는 불순물 도입장치.
- 반도체 기판 상의 다이오드 형성영역을 소자 분리층에 의하여 전기적으로 분리하는 공정과,상기 소자 분리층이 형성된 반도체 기판과, 다이오드 형성영역에 도입되는 불순물을 포함하는 불순물 고체를 진공조 내에 유지하는 공정과,상기 진공조의 내부에 불활성 또는 반응성 가스를 도입하여 이 불활성 또는 반응성 가스로 이루어지는 플라즈마를 발생시키는 공정과,상기 불순물 고체에 이 불순물 고체가 플라즈마에 대하여 음극으로 되는 전압을 인가하여 상기 플라즈마 중의 이온에 의하여 상기 불순물 고체를 스퍼터링함으로써, 이 불순물 고체에 포함되는 불순물을 상기 불활성 또는 반응성 가스로 이루어지는 플라즈마 중에 혼입시키는 공정과,상기 진공조 내에 유지되어 있는 반도체 기판에 이 반도체 기판이 플라즈마에 대하여 음극으로 되는 전압을 인가함으로써, 상기 플라즈마 중에 혼입된 상기 불순물을 상기 반도체 기판의 다이오드 형성영역의 표면부에 도입하여 불순물층을 형성하는 공정과,상기 불순물층이 형성된 반도체 기판 상에 상기 불순물층과 전기적으로 접속되는 배선층을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
- 제 21 항에 있어서,플라즈마에 대하여 음극으로 되는 상기 전압은 음의 전압인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조방법.
- 제 21 항에 있어서,상기 반도체 기판은 실리콘으로 이루어지고, 상기 불순물은 비소, 인, 붕소, 알루미늄 또는 안티몬이며, 상기 불활성 또는 반응성 가스는 질소 또는 아르곤을 포함하는 가스인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조방법.
- 반도체 기판 상의 다이오드 형성영역을 소자 분리층에 의하여 전기적으로 분리하는 공정과,상기 소자 분리층이 형성된 반도체 기판과, 다이오드 형성영역에 도입되는 불순물을 포함하는 불순물 고체를 진공조 내에 유지하는 공정과,상기 진공조의 내부에 불활성 또는 반응성 가스를 도입하여 이 불활성 또는 반응성 가스로 이루어지는 플라즈마를 발생시키는 공정과,상기 불순물 고체에 이 불순물 고체가 플라즈마에 대하여 음극으로 되는 전압을 인가하여 상기 플라즈마 중의 이온으로 상기 불순물 고체를 스퍼터링함으로써, 상기 불순물 고체에 포함되는 불순물을 상기 불활성 또는 반응성 가스로 이루어지는 플라즈마 중에 혼입시키는 공정과,상기 진공조 내에 유지되어 있는 반도체 기판에 이 반도체 기판이 플라즈마에 대하여 양극으로 되는 전압을 인가함으로써, 상기 플라즈마 중에 혼입된 상기 불순물을 상기 반도체 기판의 다이오드 형성영역의 표면부에 도입하여 불순물층을 형성하는 공정과,상기 불순물층이 형성된 반도체 기판 상에 상기 불순물층과 전기적으로 접속되는 배선층을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
- 제 24 항에 있어서,플라즈마에 대하여 음극으로 되는 상기 전압은 음의 전압인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조방법.
- 제 24 항에 있어서,플라즈마에 대하여 양극으로 되는 상기 전압은 0V 이하의 전압인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조방법.
- 제 24 항에 있어서,상기 반도체 기판은 실리콘으로 이루어지고, 상기 불순물은 비소, 인, 붕소, 알루미늄 또는 안티몬이며, 상기 불활성 또는 반응성 가스는 질소 또는 아르곤을 포함하는 가스인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조방법.
- 반도체 기판 상의 다이오드 형성영역을 소자 분리층에 의하여 전기적으로 분리하는 공정과,상기 소자 분리층이 형성된 반도체 기판과, 다이오드 형성영역에 도입되는 불순물을 포함하는 불순물 고체를 진공조 내에 유지하는 공정과,상기 진공조의 내부에 불활성 또는 반응성 가스를 도입하여 이 불활성 또는 반응성 가스로 이루어지는 플라즈마를 발생시키는 공정과,상기 불순물 고체에 이 불순물 고체가 플라즈마에 대하여 양극으로 되는 전압을 인가하여 상기 플라즈마 중의 이온에 의하여 상기 불순물 고체를 스퍼터링함으로써, 상기 불순물 고체에 포함되는 불순물을 상기 불활성 또는 반응성 가스로 이루어지는 플라즈마 중에 혼입시키는 공정과,상기 진공조 내에 유지되어 있는 반도체 기판에 이 반도체 기판이 플라즈마에 대하여 양극으로 되는 전압을 인가함으로써, 상기 플라즈마 중에 혼입된 상기 불순물을 상기 반도체 기판의 다이오드 형성영역의 표면부에 도입하여 불순물층을 형성하는 공정과,상기 불순물층이 형성된 반도체 기판 상에 상기 불순물층과 전기적으로 접속되는 배선층을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
- 제 28 항에 있어서,플라즈마에 대하여 양극으로 되는 상기 전압은 0V 이하의 전압인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조방법.
- 제 28 항에 있어서,상기 반도체 기판은 실리콘으로 이루어지고, 상기 불순물은 비소, 인, 붕소, 알루미늄 또는 안티몬이며, 상기 불활성 또는 반응성 가스는 질소 또는 아르곤을 포함하는 가스인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조방법.
- 반도체 기판 상의 트랜지스터 형성영역을 소자 분리층에 의하여 전기적으로 분리하는 공정과,상기 소자 분리층이 형성된 반도체 기판 상의 트랜지스터 형성영역에 절연층을 통하여 전극을 형성하는 공정과,상기 전극이 형성된 반도체 기판과, 트랜지스터 형성영역에 도입되는 불순물을 포함하는 불순물 고체를 진공조 내에 유지하는 공정과,상기 진공조의 내부에 불활성 또는 반응성 가스를 도입하여 이 불활성 또는 반응성 가스로 이루어지는 플라즈마를 발생시키는 공정과,상기 불순물 고체에 이 불순물 고체가 플라즈마에 대하여 음극으로 되는 전압을 인가하여 상기 플라즈마 중의 이온에 의하여 상기 불순물 고체를 스퍼터링함으로써, 상기 불순물 고체에 포함되는 불순물을 상기 불활성 또는 반응성 가스로 이루어지는 플라즈마 중에 혼입시키는 공정과,상기 진공조 내에 유지되어 있는 상기 반도체 기판에 이 반도체 기판이 플라즈마에 대하여 음극으로 되는 전압을 인가함으로써, 상기 플라즈마 중에 혼입된 상기 불순물을 상기 반도체 기판의 트랜지스터 형성영역의 표면부에 도입하여 불순물층을 형성하는 공정과,상기 불순물층이 형성된 반도체 기판의 상기 전극과 전기적으로 접속되는 배선층을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조방법.
- 제 31 항에 있어서,플라즈마에 대하여 음극으로 되는 상기 전압은 음의 전압인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조방법.
- 제 31 항에 있어서,상기 반도체 기판은 실리콘으로 이루어지고, 상기 불순물은 비소, 인, 붕소, 알루미늄 또는 안티몬이며, 상기 불활성 또는 반응성 가스는 질소 또는 아르곤을 포함하는 가스인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조방법.
- 반도체 기판 상의 트랜지스터 형성영역을 소자 분리층에 의하여 전기적으로 분리하는 공정과,상기 소자 분리층이 형성된 반도체 기판 상의 트랜지스터 형성영역에 절연층을 통하여 전극을 형성하는 공정과,상기 전극이 형성된 반도체 기판과, 트랜지스터 형성영역에 도입되는 불순물을 포함하는 불순물 고체를 진공조 내에 유지하는 공정과,상기 진공조의 내부에 불활성 또는 반응성 가스를 도입하여 이 불활성 또는 반응성 가스로 이루어지는 플라즈마를 발생시키는 공정과,상기 불순물 고체에 이 불순물 고체가 플라즈마에 대하여 음극으로 되는 전압을 인가하여 상기 플라즈마 중의 이온에 의하여 상기 불순물 고체를 스퍼터링함으로써, 상기 불순물 고체에 포함되는 불순물을 상기 불활성 또는 반응성 가스로 이루어지는 플라즈마 중에 혼입시키는 공정과,상기 진공조 내에 유지되어 있는 반도체 기판에 이 반도체 기판이 플라즈마에 대하여 양극으로 되는 전압을 인가함으로써, 상기 플라즈마 중에 혼입된 상기 불순물을 상기 반도체 기판의 트랜지스터 형성영역의 표면부에 도입하여 불순물층을 형성하는 공정과,상기 불순물층이 형성된 반도체 기판의 상기 전극과 전기적으로 접속되는 배선층을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조방법.
- 제 34 항에 있어서,플라즈마에 대하여 음극으로 되는 상기 전압은 음의 전압인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조방법.
- 제 34 항에 있어서,플라즈마에 대하여 양극으로 되는 상기 전압은 0V 이하의 전압인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조방법.
- 제 34 항에 있어서,상기 반도체 기판은 실리콘으로 이루어지고, 상기 불순물은 비소, 인, 붕소, 알루미늄 또는 안티몬이며, 상기 불활성 또는 반응성 가스는 질소 또는 아르곤을 포함하는 가스인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조방법.
- 반도체 기판 상의 트랜지스터 형성영역을 소자 분리층에 의하여 전기적으로 분리하는 공정과,상기 소자 분리층이 형성된 반도체 기판 상의 트랜지스터 형성영역에 절연층을 통하여 전극을 형성하는 공정과,상기 전극이 형성된 반도체 기판과, 트랜지스터 형성영역에 도입되는 불순물을 포함하는 불순물 고체를 진공조 내에 유지하는 공정과,상기 진공조의 내부에 불활성 또는 반응성 가스를 도입하여 이 불활성 또는 반응성 가스로 이루어지는 플라즈마를 발생시키는 공정과,상기 불순물 고체에 이 불순물 고체가 플라즈마에 대하여 양극으로 되는 전압을 인가하여 상기 플라즈마 중의 이온에 의하여 상기 불순물 고체를 스퍼터링함으로써, 이 불순물 고체에 포함되는 불순물을 상기 불활성 또는 반응성 가스로 이루어지는 플라즈마 중에 혼입시키는 공정과,상기 진공조 내에 유지되어 있는 반도체 기판에 이 반도체 기판이 플라즈마에 대하여 양극으로 되는 전압을 인가함으로써, 상기 플라즈마 중에 혼입된 상기 불순물을 상기 반도체 기판의 트랜지스터 형성영역의 표면부에 도입하여 불순물층을 형성하는 공정과,상기 불순물층이 형성된 반도체 기판의 상기 전극과 전기적으로 접속되는 배선층을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조방법.
- 제 38 항에 있어서,플라즈마에 대하여 양극으로 되는 상기 전압은 0V 이하의 전압인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조방법.
- 제 38 항에 있어서,상기 반도체 기판은 실리콘으로 이루어지고, 상기 불순물은 비소, 인, 붕소, 알루미늄 또는 안티몬이며, 상기 불활성 또는 반응성 가스는 질소 또는 아르곤을 포함하는 가스인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조방법.
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